[Editoriale] Il problema della riproduzione analogica del vinile

Autore: Mark Wheeler - TNT UK
Pubblicato: Gennaio, 2019
Traduttore: Roberto Felletti

Quanto è grosso?

Sono passati 70 anni ormai da quando l'LP in vinile è stato presentato. Nonostante l'ascesa e la caduta del Compact Disc, la fugace apparizione del DVD-A e del SACD e l'ovvia superiorità sonora del nastro analogico ad alta velocità, il disco piatto in vinile da 12" (30,5 cm) di diametro è rimasto, per mezzo secolo, lo standard di riferimento per l'audio domestico. La Biblioteca del Congresso, fino a tempi recenti, ha continuato a preferire il vinile per il riversamento di significative registrazioni d'archivio. Eppure, se riflettiamo attentamente sulla portata della sfida per ottenere una registrazione permanente di tutte le frequenze udibili fino ai limiti dell'intervallo percepibile da noi umani, la difficoltà ingegneristica è immensa.

Una delle descrizioni migliori della difficoltà di registrare il suono sotto forma fisica analogica racchiude una magnifica analogia.
«Oh no, basta così,» insiste il coro della plebe, a sinistra del palco.

Durante gli anni d'oro dell'audio high-end, quando ogni casa che si rispettava possedeva un impianto audio sfoggiato orgogliosamente nel soggiorno, Laura Dearborn scrisse l'influente “GOOD SOUND”, pubblicato nel 1987 ma ormai tristemente fuori catalogo. In questo saggio volume, Laura cerca di spiegare cosa si può ottenere dal tornio incisore e dai componenti della catena di riproduzione analogica: piatto, braccio, testina e stilo.

Negli anni '60, la capacità di uno stilo di tracciare le modulazioni di un solco stereo era paragonata a una Ford Modello T che cercava di procedere velocemente attraverso uno stretto canale roccioso. Al posto di questa immagine melodrammatica, che richiama alla mente i film muti di Stanlio & Ollio, Laura Dearborn (il cui nome richiama anch'esso l'analogia della Ford) rivolse la sua attenzione a un senso delle proporzioni che noi umani potessimo facilmente comprendere.

Prendete un LP in vinile ed esaminate attentamente i solchi. Guardate il più vicino possibile e vedrete che hanno una forma a V, con una base angolata di 90° affinché la parete di ogni solco sia a 45° rispetto alla complessiva superficie orizzontale di riproduzione. Ciascuno dei lati a 45° del canale presenta una superficie disuguale, sagomata in maniera tale da formare colline e valli. Se guardate tenendo il giradischi di fronte a voi, la parete destra, o esterna, del canyon trasporta le informazioni che alla fine vengono trasformate in suoni dal diffusore destro. Come potete immaginare, la parete interna del canyon trasporta le informazioni che alla fine vengono trasformate in suoni dal diffusore sinistro.

«Attenzione: matematica delle superiori in arrivo,» avverte il coro della plebe, a sinistra del palco.
Pensando graficamente, con il solco che appare davanti ai vostri occhi come una forma a V, l'asse X rappresenta le informazioni laterali del solco e la musica sarà descritta in termini di cambiamenti di posizione sull'asse X. Poiché i vettori delle pareti del solco possono essere rappresentati come asse X e asse Y, le ondulazioni dell'asse Y descrivono la posizione nello spazio tra i diffusori e l'asse Z rappresenta la tangente al movimento rotatorio del disco. Pertanto, l'asse Z rappresenta l'origine di tutta l'energia ed è descritto, accuratamente o meno, come asse temporale.

Torniamo all'analogia Dearborn

Le frequenze più elevate incise nelle pareti di un solco di un disco in vinile hanno una dimensione relativa a una lunghezza d'onda di luce. Di conseguenza, quello stilo, visibile a occhio nudo, ha il compito di seguire strutture fisiche piccole quanto le lunghezze d'onda della luce con la quale noi guardiamo. Laura Dearborn scriveva per un pubblico residente principalmente negli USA, per cui verranno usate unità di misura imperiali.

Pertanto, quelle minuscole alte frequenze sono misurate in milionesimi di pollice. Per seguire queste ondulazioni, spesso lo stilo è sottoposto a un'accelerazione di vari G (come su un pianeta con gravità maggiore o come le forze alle quali è sottoposto un pilota militare) a velocità elevata, mentre mantiene un contatto preciso con le pareti del solco. Lo stilo non deve perdere contatto con entrambe le pareti del solco, né sbavare quelle piccole ondulazioni. L'attrito tra il diamante e il vinile genera temperature dell'ordine di 450 K (o 350°F o 175°C). Il vinile si liquefa ogni volta che lo stilo scorre nei solchi; ecco perché ascoltare ripetutamente una parte causa più danni di un ascolto completo.

Sebbene il peso di lettura sia generalmente impostato tra 1 e 2 grammi, la minuscola porzione dello stilo a contatto con il vinile esercita pressioni di molte tonnellate per m² (o pollice quadrato). È sicuramente meraviglioso che qualcosa come l'output originale di un microfono sopravviva a questo processo di codifica e di decodifica per emergerne come suono intelligibile prodotto da un diffusore. Queste estreme condizioni di forze, calore, velocità e bisogno di agile manovrabilità sono poi soggette alle vibrazioni ambientali che interferiscono con lo stilo mentre esso estrae la musica dai solchi. È davvero straordinario che qualsiasi musica (contrapposta al rumore) possa essere udita da un impianto audio.

Negli anni '70, un modo per descrivere questo era l'analogia Boston, un pensiero-esperimento originariamente ideato dalla rivista della Boston Audio Society e da The Speaker; Laura Dearborn reinterpreta l'analogia Boston, ingrandendo l'azione stilo-e-solco fino a farla diventare “qualcosa di grosso in qualcosa di largo”.

Immaginate ogni micron come un pollice.
«Oh, no!» grida il coro della plebe, con incredulità, a sinistra del palco, «Adesso il Vecchio Scriba mischia unità metrico-decimali con unità imperiali.»
Dimensioni così minuscole come quelle dei solchi di un LP in genere vengono misurate in micron. Negli USA un micron equivale a 0,0039" e agli americani piace pensare in pollici. Laura Dearborn ci guida verso il risultato se immaginiamo il micron come un pollice.

Su questa base, misurando quelle piccole modulazioni dei solchi in pollici anziché in micron, solo lo stilo è alto oltre 30 piedi (1 piede = 12 pollici = 30,48 cm), vale a dire poco più di 9 metri. Questo stilo di 30 piedi (9 metri) è sostenuto dal cantilever di una testina, 50 piedi (15 metri) di spessore e 275 piedi (quasi 84 metri) di lunghezza. Il lungo cantilever di 275 piedi (84 metri) spunta dal corpo di una testina lunga 2.000 piedi (quasi 610 metri), sospesa 80 piedi (quasi 24 metri e mezzo) sopra la superficie del disco in vinile. Come avere un palazzo di medie dimensioni, sede di uffici, sospeso sulla testa.

Il braccio (equivalente a un modello da 9") misura circa 4 miglia (6,5 km) di lunghezza e l'asta del braccio ha un diametro pari a 450 piedi (137 metri). Peserebbe molte tonnellate, ma la leva comporta che la massa più vicina al corpo della testina sarà più difficile da accelerare rispetto a quella che si trova vicino al fulcro.

Pensateci per qualche istante. Metabolizzate il tutto. Quando il solco striscia contro lo stilo da 30 piedi (9 metri), la sua superficie viene deformata fino a 20 volte la dimensione delle armoniche udibili registrate di un violino. Le informazioni delle frequenze in gamma media misurano circa 16" (40,6 cm), mentre una nota bassa potrebbe essere espressa come un'onda da 10 piedi (3 metri), se fosse appena 10 dB più forte di quella nota in gamma media. Anche soltanto uno strumento solista, che suona singole note, conterrà molte armoniche (per esempio, frequenze differenti).

Stando su queste proporzioni, la deformazione della parete del solco sarà ampia circa 4" (10 cm), con un tipico stilo ellittico. La polvere sembrerà composta da immensi blocchi di roccia ruvida. Laddove un segnale non sia mono, le due pareti del solco presenteranno colline e valli differenti l'una dall'altra. A mano a mano che l'acuto e angolato stilo modula da lato a lato, inevitabilmente il solco si restringe e si allarga in base al raggio del disco dal foro centrale. Lo stilo deve seguire con precisione questi cambiamenti.

Conclusioni

L'immagine a inizio pagina mostra un vecchio disco di test Ronette dei primi tempi della stereofonia, caratterizzato da un taglio con un tono a 1 kHz su un canale e un taglio con un tono a 12 kHz sull'altro canale. Se applichiamo l'analogia Dearborn-Boston a questa immagine, l'immensa sfida rappresentata dalla riproduzione analogica comincia a diventare evidente. Considerate che l'immagine qui sopra raffigura il sistema meccanico della testina a magnete mobile (MM) più semplice utilizzata per compiere questa impresa.

È un trionfo dell'ambizione che si stiano ancora facendo progressi nella produzione di LP in vinile.

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