Microfoni digitali per l’audio ad alta risoluzione

Il microfono digitale, come funziona, la norma AES42 per la connessione, il tele-controllo dei microfoni, la sincronizzazione, la dinamica delle catene analogiche e digitali, la conversione analogico/digitale, i vantaggi dei microfoni digitali, la loro connessione e alimentazione, l’utilizzo e il futuro. Erano questi, in sintesi, gli argomenti trattati da Martin Schneider della Neumann di Berlino in un apposito seminario organizzato da Exhibo, l’importatore e distributore italiano, svoltosi all’interno degli spazi espositivi, in apposite sale, durante la recente fiera Meet Milano.
Quanto segue ripercorre in breve sintesi solo alcuni dei moltissimi contenuti toccati dal seminario.

Per definizione
Un microfono analogico per definizione prevede una capsula, una conversione d’impedenza e una sezione d’uscita; di solito il segnale da qui passa a un preamplificatore, ma se deve entrare in un dispositivo digitale è necessaria una succesiva fase di conversione.
Quello digitale, invece, prevede ugualmente una capsula (ed è quindi pesantemente influenzato dalla qualità originale della capsula stessa) che è pero subito accompagnata da un convertitore interno A/D (da analogico a digitale) e una sezione DSP.
In pratica, un microfono digitale non è altro che un microfono analogico che però integra in sé anche le funzioni del preamplificatore e del convertitore A/D in cui i livelli elettrici sono stati ottimizzati e quindi si trova ad essere già molto adatto a tutte le applicazioni nell’audio professionale numerico.
Tralasciando capziose e faziose discussioni sul “touch and feel” dell’analogico, i vantaggi della tecnologia digitale nell’audio in generale sono evidenti e anche nei microfoni sono sotto gli occhi di tutti, a cominciare dal processing del segnale che come ha sottolineato da subito Martin Schneider “essendo numerico è matematicamente esatto”; inoltre consente di integrare nel microfono stesso una mole di funzioni.
Anche dal punto di vista della conversione della pressione acustica in un segnale elettrico, la capsula si trova ad operare in modo ottimale e il segnale viene passato subito alla conversione in digitale.
Nel 2003 Neumann lanciava il primo modello numerico, il progenitore della oggi ampliata famiglia “Solution-D”, siglato “D-01”, seguendo la norma AES 42 che risponde a specifiche “Standard for Acoustics –Digital Interface for Microphones“ e che accomuna tutti i modelli che gli sono succeduti.
Nella AES 42 si parla di norma AES3 (AES/EBU) per il protocollo di trasmissione che prevede specifiche precise per lo stream audio, l’alimentazione Phantom a + 10 V, viene specificata la gestione dei dati per il controllo remoto di tutte le funzioni da un PC o MAC, richiesta la presenza di connettori XLR3.
A proposito di controllo, i microfoni digitali Neumann sono sincronizzati col “word clock” via il “remote control data”. Altre funzioni possibili mediante il telecontrollo sono, secondo la versione “Software I”: l’identificazione del microfono, la direttività, l’attenuazione, il filtro sulle basse frequenze, l’amplificazione digitale.
La versione “Software II” aumenta ancora le possibilità di controllo e si parla di interventi su sincronizzazione, livello del segnale, compressore / limitatore, limitatore di peak, livello del segnale, funzione di “mute”, inversione polarità e descrizione dello strumento, cioè la targhetta che identifica ogni microfono.
I Solution-D possono sincronizzarsi al “word clock” dell’interfaccia DMI, al word clock esterno, al segnale AES 11 (AES 3 frame). Possono anche lavorare senza interfaccia, con convertitore di frequenza di campionamento senza « latenza », mantenendo la qualità, secondo procedura “sync to input” dell’interfaccia audio e anche con connessioni oltre 100m.

Basta colli di bottiglia analogici
Purtroppo nella catena audio analogica che coinvolge la ripresa microfonica è indispensabile amplificare il minuscolo segnale ripreso dal microfono e portarlo a livello di linea.
Al contrario, nel dominio digitale, il segnale va amplificato solo per il mix e per il monitoring.
Questa problematica è stata del tutto risolta dalla Neumann che col lancio dei microfoni Solution-D ha introdotto l’amplificazione puramente in digitale: come dice Martin Schneider, “quindi non esiste alcun effetto negativo sulla qualità del segnale dovuto all’amplificazione stessa.”
In generale la dinamica di una catena analogica è ben differente da quella di una digitale e nel primo caso bisogna sempre fari i conti col Gain, il guadagno del preamplificatore che si rapporta sempre in modo diretto col rumore di fondo.
Nella catena analogica è sempre indispensabile controllare il livello del segnale e del gain che deve essere al massimo possibile, pur sempre rispettando l’« headroom » necessario.
A proposito di distorsione digitale il microfono numerico vanta on-board un limitatore di «peak»/ compressore che non introduce distorsione o saturazione. Il risultato della tecnologia digitale è che la distorsione in pratica non esiste più!

Vantaggi Solution-D
In un ipotetico ring di confronto, i vantaggi degli apparati digitali sono schiaccianti rispetto ai corrispettivi analogici. In pratica non rimane – quindi – che da sottolineare i vantaggi della circuitazione numerica, anche quando applicata ai microfoni:
massima dinamica garantita dalla conversione A/D Neumann che prevede processing interno a 28 bit,
garanzia di 120+ / 130 dB di dinamica entro 13 e 133 dB SPL (KM-D), entro 7 e 137 dB SPL (D-01). Stiamo quindi parlando di misure ideali anche senza gain, o dove il gain è completamente numerico.
I microfoni digitali Solution-D di Neumann prevedono: capsula microfonica più convertitore A/D più preamplificatore, a costituire una catena audio molto semplice che impiega normali cavi e connettori XLR3 standard per l’uscita segnale.
Altri vantaggi sono evidenti, la qualità del segnale della capsule è preservata e l’esecuzione originale mantenuta, la dinamica è molto estesa ed il rapporto segnale/rumore è da primato. Tutto ciò equivale a sostanziali risparmi di tempo – e quindi anche di denaro- nella « post produzione » in cui la scelta dell’amplificazione risulta molto semplice e il tele-controllo permette di richiamare i setup già archiviati. In più come dicevamo, tutto il sistema numerico di limitatore di peak/compressore diventa una protezione anti distorsione, come dice Martin Schneider un « recording ‘airbag’ ».

Ancora vantaggi Solution-D
La semplicità del sistema è evidente, basta un’interfaccia esterna DMI-2 che gestisce le connessioni, l’alimentazione e il telecontrollo (controllo, sincronizzazione e aggiornamento) via PC/Mac per due microfoni digitali serie Solution-D. Nelle connessioni multiple basta utilizzare in serie le unità DMI-2 necessarie. Nel caso di connessione a registratori portatili, per esempio nel cinema, nelle trasmissioni in esterne, nelle interviste on location, basta un connection kit portatile (senza possibilità di tele-controllo). Ovviamente non mancano tutte le possibili altre interfacce che vanno dalla unità ricevitore AES 42 Receiver per StageTec XER, la scheda ingressi per Nexus, per Digigram PCI e molte altre ancora in continuo sviluppo, per una perfetta integrazione in ogni situazione, anche di audio multi canale controllato su CobraNet, EtherSound, AES/EBU, ADAT TOSLINK.

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