Il Cinema riesce da sempre ad attirare e coinvolgere numerosi spettatori grazie soprattutto ad immagini di grandi dimensioni. Più che per la qualità della riproduzione, la sala cinematografica era l'unico mezzo per superare i limiti di visualizzazione di un piccolo schermo con tecnologia a tubo catodico, prima dell'evoluzione delle tecnologie di riproduzione delle immagini per il cinema in casa che oggi sono a disposizione.

Nei primissimi anni della storia del Cinema non era previsto alcun sistema audio associato alla pellicola: i pochissimi riferimenti narrativi, magari anche in forma di dialoghi, erano esclusivamente di tipo testuale e venivano inseriti come fotogrammi in serie alle varie scene, lungo la pellicola.

Il grammofono veniva utilizzato per riprodurre una colona sonora

Gli eventuali accompagnamenti musicali venivano eseguiti dal vivo; era anche prevista la possibilità di utilizzare un grammofono con immaginabili difficoltà per la sincronizzazione dell'audio con la pellicola cinematografica.. 

L’introduzione del sonoro, avvenuta intorno al 1920, produsse una svolta decisiva nella storia del cinema: accelerò notevolmente la diffusione di nuove sale e diede l'inizio ad una serie di innovazioni tecnologiche che in poche decine di anni permisero di abbandonare la monofonia (un solo canale audio) per arrivare alla stereofonia (due canali distinti) e ai primi esperimenti di audio multicanale (3-4 canali distinti).

Uno dei primi altoparlanti HiFi Panasonic con doppio cono

Nel 1930 ci fu anche una prima standardizzazione del formato audio per i film: ogni produttore di colonna sonora doveva allinearsi ai canoni imposti dalle caratteristiche “Academy”. Con l'adozione di tali regole - assolutamente rigide e poco flessibili - si mise un freno all'evoluzione tecnologica per i miglioramenti del sistema audio.

Dai primi esperimenti di audio monofonico, fino al primo audio multicanale standardizzato da Dolby, la codifica del segnale è sempre stata analogica. In particolare, la traccia audio - situata tra la serie dei fotogrammi e la perforazione laterale di trascinamento - consiste in un’area opaca longitudinale che varia punto per punto in larghezza a seconda delle variazioni del suono; questa è stampata contemporaneamente ai fotogrammi sulla pellicola come un’immagine.

Schema del sistema di lettura ottica con LED 

La riproduzione della traccia audio avviene mediante lettura ottica. Durante la proiezione del film un raggio di luce illumina la traccia sonora (3): il flusso luminoso viene emesso da una lampada eccitatrice o da un LED (1), presenti sulla testina del proiettore.

Immagini di alcuni gruppi ottici di lettura delle tracce audio analogiche

Il flusso luminoso che attraversa la traccia audio subisce delle variazioni che vengono lette da un dispositivo sensibile alla luce (fotocellula) posto simmetricamente alla sorgente rispetto alla pellicola (2). Il dispositivo di lettura converte il segnale luminoso nel corrispondente segnale elettrico da inviare a decoder e amplificatori finali.

Fortunatamente, nei primi anni '50, per apportare qualche miglioramento alla fedeltà audio dei film si decise di dotare le pellicole 35mm, dopo la stampa, di piste magnetiche. Costituite da un materiale a base di ossido di ferro - simile a quello dei nastri magnetici - le piste audio erano poste sia ai margini oltre le perforazioni, sia tra queste ultime ed i fotogrammi.

Schema di una pellicola con piste magnetiche disposte sui lati

Con l'introduzione delle piste audio magnetiche, fece la sua comparsa anche il primo audio multicanale in una versione a 4 canali. Le voci degli attori provenivano da sinistra, destra, dal centro dei nuovi grandi schermi panoramici da poco introdotti (nasce in quegli anni anche il Cinemascope) e perfino da dietro le spalle degli ascoltatori: un tentativo abbastanza ben riuscito di rendere una scena sonora tridimensionale, come in effetti è nella realtà.

I numerosi altoparlanti posteriori riproducono lo stesso canale

I principali sistemi magnetici adottati furono due. Il 35mm Cinemascope a quattro tracce fu introdotto col primo film in tale formato: The Robe (La tunica). Il secondo sistema era un 70mm a sei tracce Todd-AO, usato per la prima volta in “Oklahoma”, ed ebbe una vita piuttosto breve.

Largamente usato negli anni 50 e 60, già dagli anni 70 la produzione di film con tracce magnetiche subì una drastica riduzione, sia perché l’industria cinematografica aveva in quegli anni un declino globale, sia per l’elevato costo di tali produzioni e della manutenzione degli impianti di lettura.

Una delle poche produzioni in formato TODD-AO

Il sonoro magnetico rimase dunque riservato alle grandi produzioni con grossi budget; la maggior parte dei film tornò ad avere la traccia ottica (meno fedele di quella magnetica): l’audio al cinema faceva un passo indietro per la qualità, proprio mentre nelle case cominciavano a diffondersi largamente gli impianti HiFi stereofonici.

Il vero salto generazionale, sia per qualità che per accelerazione della corsa alle successive evoluzioni tecnologiche, è iniziato nel 1975 con l'introduzione dell’audio multicanale da parte dei Dolby Laboratories, azienda-simbolo legata oggi più che mai a tutto ciò che riguarda il sonoro al Cinema e nell’Home Theater.

Il primo sistema audio a codifica multicanale fu denominato Dolby Stereo. Si costituisce di  4 canali, codificati con operazioni matriciali all'interno di due tracce ottiche distinte, sistemate al posto di una singola traccia monofonica.

I quattro canali del Dolby Stereo sono rispettivamente: Anteriore sinistro, Centrale, Anteriore Destro, Posteriore monofonico. La forma d’onda proveniente dalla fotocellula viene passata al decoder che separa i segnali e li invia ognuno al relativo amplificatore di potenza e diffusore.

Rispetto alla semplice stereofonia, viene introdotto un canale centrale che aiuta lo spettatore a localizzare meglio i dialoghi e gli altri suoni al centro della scena, anche quando non si è seduti nella sala in posizione centrale.

Schema della struttura di un sistema Dolby Stereo analogico

Il canale posteriore, data la sua collocazione alle spalle dell’osservatore, è proprio quello che comincia a fornire una certa tridimensionalità alla scena sonora, fino ad ora gestita dal solo fronte stereofonico anteriore. Non a caso, come abbiamo ricordato all'inizio del nostro articolo, il film con cui viene introdotto tale rivoluzionario sistema è il primo Star Wars (Guerre Stellari) che sfrutta in maniera efficiente proprio il sistema surround posteriore.

Guerre Stellari fu il primo film in Dolby Stereo multicanale

Il sistema di codifica e decodifica è stato successivamente migliorato con l’aggiunta di un filtro Dolby-A per la riduzione del rumore e di un sistema di equalizzazione degli altoparlanti per allineare la risposta in frequenza del sistema ad una curva standard di riferimento.

Il grande vantaggio di questa codifica è il costo che rimane quello della stampa monofonica ottica: il segnale invece è stereofonico ed ha una qualità al livello comparabile a quello delle più costose tracce magnetiche.

Dolby SR - Spectral Recording

Nel 1986 il Dolby Stereo evolve nel Dolby Stereo Spectral Recording, più spesso conosciuto come Dolby SR: viene introdotto un significativo miglioramento della gamma dinamica del segnale audio e della sua codifica, pertanto consente di fare a meno del trattamento con filtro Dolby A.

Ancora oggi, in ogni pellicola 35mm contenente segnali audio digitali Dolby o DTS è presente una traccia di tipo analogico Dolby SR, sia per compatibilità con i cinema non dotati di decoder digitali, sia perché il sistema possa immediatamente ricorrere in maniera automatica alla colonna sonora Dolby SR, qualora la traccia digitale presenti dei problemi.

Continueremo nella seconda parte con la rivoluzione digitale e con la descrizione dei tre principali formati multicanale.

Bibliografia: www.dolby.com  www.dtsonline.com