Tecnologie Wireless audio e video Premessa: Spesso le

Tecnologie Wireless audio e video
Premessa: Spesso le caratteristiche architettoniche di un’ambiente non consentono il
passaggio di cavi ed è frequente per ragioni estetiche la ricerca di soluzioni ‘senza filo’,
queste introducono negli impianti molti fattori critici che andremo ad analizzare per capire
quanto sia complesso questo argomento e per limitare l’uso di questi apparati alle sole
applicazioni ove non può essere adottata una alternativa soluzione ‘con filo’.
L’analisi che segue cercherà di trattare aspetti pratici e funzionali lasciando a testi più
approfonditi la tecnica.
Analogico e Digitale...
...sono 2 termini che si sentono spesso ma che ancora confondono, è diffuso credere che
‘digitale’ sia una tecnologia più avanzata quindi migliore.
Una quantità analogica è una quantità reale come tale è composta da infinite componenti,
ad esempio: una lunghezza è divisibile infinite volte; il limite può essere solo la sua
misurazione.
Una quantità digitale è un’insieme numerabile cioè misurabile con un numero finito di
oggetti la cui grandezza esprime il concetto di risoluzione.
Natura di suoni e immagini
I suoni e le immagini sono in natura onde analogiche, distinguendoli: un suono è un
insieme di ‘onde’ di energia meccanica che comprimono e rarefanno l’aria e un’immagine
è un’insieme di radiazioni o onde elettromagnetiche che si propagano nell’etere.
Le caratteristiche tecniche di un’onda sono tipicamente la frequenza e l’ampiezza: la
frequenza rappresenta il numero di ripetizioni che l’onda compie propagandosi in un’unità
di tempo di un secondo e si misura in Hertz (hz), l’ampiezza è la sua forza. L’uomo
percepisce un suono se le frequenze delle onde ‘sonore’ che lo investono sono comprese
tra 30hz e 20.000hz, vede un’immagine se la ‘luce’ che raggiunge gli occhi ha frequenze
comprese tra 428.000.000.000hz e 749.000.000.000hz.
Audio analogico e digitale
Un suono è possibile trasformarlo direttamente in onde elettriche con un microfono,
trasportarlo su un conduttore di rame, amplificare la sua ampiezza e riprodurlo con
un’altoparlante,senza mai modificare la sua natura analogica, con un processo molto
semplice, efficiente ed economico usato fin dai tempi del telefono e ancora oggi nella
maggior parte degli impianti di amplificazione.
Con mezzi digitali è possibile campionare (misurare) l’onda con una frequenza molto più
rapida della sua ripetizione, creando così un insieme di misurazioni che può essere
facilmente archiviato, analizzato e trasmesso. Questo processo è chiamato conversione
analogico-digitale. Buoni risultati qualitativi si ottengo con campionamenti a 16bit (circa
65535 valori per misurare l’ampiezza) a 44,1khz (44.100 volte al secondo) sotto queste
caratteristiche l’orecchio percepisce chiaramente un suono meno fedele all’analogico.
Video analogico e digitale
Un’immagine è possibile imprimerla su una pellicola fotografica e riprodurla con un
proiettore, oppure potrebbe essere possibile trasportarla all’interno di una fibra ottica
senza modificare le sua origine, questo pone un limite nel trasporto a distanza di queste
informazioni, per questo da sempre le immagini si snaturano per poter essere registrate e
trasmesse.
Un’immagine può essere semplificata tramite il concetto di ‘pennarello elettronico’ che
cambiando colore traccia righe orizzontali da sinistra a destra, dall’alto al basso fino a
riempire la superficie più velocemente di quanto l’occhio possa percepire (almeno 50 volte
al secondo). Elettricamente questo è quello che viene gestito da 2 segnali analogici:
sincronia e colore fin dai tempi dell’invenzione del televisore.
Altresì con tecnologie digitali più attuali è possibile acquisire l’immagine e riprodurla su
una superficie composta da una griglia di pixel caratterizzati ognuno da posizione e colore,
tutto questo nel video deve essere fatto con una frequenza sufficiente a non percepire lo
scatto al cambio dell’immagine e avere un senso di fluidità.
La qualità percepita dipende dalle dimensioni del pixel, dal numero dei colori che può
gestire e dalla frequenza con cui è possibile cambiare le immagini.
Trasmissioni radio
Anche le trasmissioni radio sono composte da onde elettromagnetiche simili nella forma
alla luce e i suoni ma caratterizzate da altre frequenze. La trasmissione radio più diffusa è
la modulazione di frequenza o FM. L’apparato che trasmette, detto modulatore, ha una
frequenza portante (carrier) che viene modificata in funzione dell’ampiezza del segnale da
trasmettere (signal). Gli apparati riceventi, detti demodulatori, sintonizzati sulla stessa
frequenza portante sono in grado di riprodurre il segnale trasmesso.
Tutto funzionerebbe a meraviglia se non ci fossero altre trasmissioni a frequenza vicina al
carrier ma purtroppo oggi più che mai l’etere anche se ben regolamentato è saturo e
spesso disturbato da sovrapposizioni di trasmissioni.
Le trasmissioni radio avvengono su un range molto esteso di frequenze, questo è
suddiviso in gruppi dette bande, quelle che interessano la trasmissione ad alta qualità di
audio e video sono VHF (30-300Mhz) e UHF (300-3000Mhz).
In generale più è alta la frequenza maggiore è la quantità di informazioni che può
trasportare, di contro aumenta la possibilità che oggetti solidi ostacolino la trasmissione
come succede per la luce.
Non è ancora ben chiaro l’aspetto inquinante delle trasmissioni radio ma è stato
riscontrato che tutte le trasmissioni radio in funzione della loro frequenza e potenza non
sono salutari.
Trasmissione radio digitale
Esistono un’infinità di tecnologie radio digitale, ne esploreremo solo i concetti: la
trasmissione radio avviene sempre su una frequenza portante (analogica) ma ad essere
trasmessi sono una serie di valori digitali, questi per la loro natura discreta sono più
facilmente ricostruibili anche in mezzo a interferenze ed eventualmente in presenza di una
piccola perdita di informazioni è possibile che non si avvertano gravi disturbi come può
avvenire nelle trasmissioni analogiche. La trasmissione radio di informazioni digitali se
bidirezionale (su 2 frequenze portanti) può fornire un feedback per comunicare l’avvenuto
ricevimento dei dati: l’eventuale richiesta di re-invio e altre informazioni quali lo stato degli
apparati.
Le trasmissioni radio analogiche e digitali trattate fin’ora sono tutte punto-punto monodirezionali cioè per ogni frequenza portante un solo segnale o flusso di informazioni viene
inviato dal trasmettitore al ricevitore.
Esistono tecnologie digitali che permettono di condividere una singola frequenza per più
trasmissioni, amministrando il tempo che ogni apparato può occupare la portante, questi
apparati sono in grado di contarsi e discriminare l’ordine di utilizzo della portante, tutti i
componenti sono così bidirezionali perché quando non sono in trasmissione ricevono i
segnali dagli altri componenti. Quest’ultima tecnologia è la base di funzionamento dei
Cellulari GSM, del Cordless DECT e recentemente anche di sistemi multicanale per audio
conferenza digitale.
Audio e Video Digitale tramite Wi-Fi
Abbreviazione di Wireless Fidelity, è un termine che indica la tecnica e i relativi dispositivi
che consentono di collegarsi a reti locali senza fili (WLAN) basandosi sulle specifiche dello
standard IEEE 802.11
Oggi siamo normali fruitori di questa tecnologia per collegare i nostri portatili in rete e ad
internet anche a casa, tramite questo protocollo siamo direttamente connessi ad una rete
locale e/o globale che elimina ogni vincolo di distanza. E’ possibile sfruttare questo mezzo
per trasmettere audio e/o video da un punto all’altro della rete (punto-punto) oppure anche
diffondere (streaming) i segnali a qualunque dispositivo che sia in possesso delle
credenziali di accesso a questi.
Audio Wireless
L’audio degli impianti multimediali è il contenuto che ha maggiore importanza, è
inaccettabile percepire dei rumori, sia di natura impulsiva (es. scarica improvvisa) che
possono distrarre l’auditorio, sia di natura costante (es. ronzio di sottofondo) che possono
mascherare il parlato dei relatori, peggio ancora sarebbe dover accettare continue
interruzioni di segnale. La qualità a volte può essere invece discutibile, in alcuni casi ad
esempio per applicazioni di audio conferenza, la compressione dei sistemi telefonici non
farebbe apprezzare la differenza tra due microfoni di caratteristiche opposte. La portatilità
dei dispositivi audio wireless si paga con la necessità di alimentarli a batteria, questa
(ricaricabile o no) deve essere manutenuta o comunque è necessario verificare che sia
efficiente per la durata dell’intero evento, altrimenti provoca lo spegnimento dell’apparato.
L’etere è condiviso da numerose tecnologie radio che si disturbano tra loro, in una
particolare zona si possono creare delle contemporaneità che non permettono di utilizzare
alcune frequenze, in generale è sempre un problema fare funzionare
contemporaneamente più trasmettitori. Spesso gli apparati portatili sono oggetti delicati
che se fatti cadere possono danneggiarsi.
Il Trasmettitore e Il Ricevitore radio, se multicanale, devono essere abbinati sulla stessa
frequenza. E’ necessario nel caso in cui si debbano usare più microfoni
contemporaneamente fare una scansione di tutte le frequenze e impostare quelle più
libere e lontane tra loro. Sul ricevitore è necessario impostare un parametro squelch che
rappresenta un filtro in potenza, se il segnale non supera questo livello non viene aperto il
canale audio, questo parametro limita la distanza di funzionamento del trasmettitore ma
sopratutto la possibilità che vengano amplificati dei rumori.
Gli apparati più sofisticati modulano assieme al segnale audio anche altre informazioni che
vengono poi filtrate e interpretate dal ricevitore: toni pilota per aprire l’audio e livello della
batteria del trasmettitore.
A volte la scelta è obbligata, il wireless può attraversare ostacoli che i cavi non superano
(es. muri o vetri), i cavi potrebbero essere d’intralcio a terra o su alcuni tavoli.
E’ comunque necessario tenere presente che un segnale audio trasmesso in wireless
analogico è facilmente ascoltabile e registrabile, in questo aspetto si differenzia la
trasmissione digitale che addirittura offre la possibilità di criptare le informazioni in modo
tale che siano decifrate solo dal ricevitore abilitato.
Tramite una rete WiFi l’audio può essere inviato in streaming, esiste la possibilità di farlo
tramite PC o tramite dispositivi dedicati, alcuni Router Wifi hanno uscite e ingressi audio
analogici per ricevere o generare streaming.
Segue una lista di tecnologie audio wireless con le loro caratteristiche principali:
- Radiomicrofoni VHF : è un prodotto generalmente economico per parlato.
- Radiomicrofoni UHF: può essere multicanale ideale per voce e musica.
- Radiomicrofoni UHF digitali: sono multicanale, molte informazioni del trasmettitore sul
ricevitore, utilizzo in concerti e registrazioni live.
- Radiomicrofoni HD DECT: sono multicanale e bidirezionali, i segnali sono criptati,
possono controllare o essere controllati da sistema di controllo, ideali per audio e
videoconferenze di alta qualità.
- Audio over IP: versatilità di una rete LAN.
Video Wireless
Il video ha una natura complessa, le tecnologie ad alta definizione o HD digitali hanno
permesso molto recentemente di gestire una qualità dell’immagine molto elevata, queste
hanno superato e stanno facendo abbandonare le tecnologie analogiche. Per quanto
riguarda il wireless esistono ancora molti limiti ed è necessario sempre scegliere quale
aspetto del video favorire, la risoluzione o la fluidità del movimento.
L’unica tecnologia analogica da prendere in considerazione è utilizzata per trasmettere in
UHF a breve distanza (circa 50m) un segnale audio stereo e video-composito. Sono usati
in ambito domestico per condividere su 2 TV i contenuti provenienti da un DECODER o
DVD o da Telecamere per sorveglianza. Questi dispositivi normalmente hanno poche
frequenze impostabili su trasmettitore e ricevitore per non interferire tra loro.
I sistemi di trasmissione Video ad alta definizione sono invece tutti sistemi digitali che
tipicamente utilizzano frequenze di 2,5ghz (2.500Mhz), sono composti da un trasmettitore
e un ricevitore con ingresso/uscita HDMI.
Sono poco utilizzati in ambito domestico perchè sono costosi e comunque non offrono
l’alternativa qualitativamente accettabile al cavo per la visione di Video in HD.
La tecnologia Wireless può essere utilizzata con ottimi risultati per presentazioni da PC
Portatile tipo Power Point, per questo scopo alcuni proiettori vengono forniti di un
Trasmettitore VGA senza fili con le caratteristiche precedentemente descritte.
Per questo tipo di applicazioni nelle quali le immagini da visualizzare provengono da un
computer, la scelta ideale non può che cadere sull’utilizzo della rete WiFi. Esistono a tal
proposito Proiettori o ‘Ricevitori VGA e o HDMI’ con connessione WiFi che si possono
collegare a qualsiasi dispositivo di visualizzazione o videoconferenza. Su questi viene
condiviso lo schermo del Portatile anch’esso connesso in WiFi alla stessa rete tramite
l’installazione di un Software.
Conclusioni:
Le tecnologie digitali snaturano i segnali ma oggi esistono i mezzi per raggiungere una
qualità che difficilmente può essere misurata dagli organi sensoriali dell’uomo.
Le tecnologie wireless oggi sono limitate per la trasmissione di Video ad alta definizione
ma ormai molto consolidate per le trasmissioni audio, in alcuni ambiti e ambienti queste
tecnologie possono rappresentare la scelta ideale anche se c’è un prezzo da pagare in
termini di costo e gestione.
Vantaggi generali della trasmissione wireless audio video:
- Estetica: non è necessario commentare.
- I dispositivi possono essere posizionati in modo ideale, spesso il cablaggio obbliga una
compromessa posizione.
- Portatilità
Svantaggi generali della trasmissione wireless audio video:
- Uso di batterie: ricaricabili o no devono essere manutenute.
- Privacy: i segnali radio difficilmente possono essere limitati all’area di lavoro e facilmente
possono essere intercettati.
- Qualità: è sempre un compromesso.
- Costo: la tecnologia cablata è in generale più economica.
- Disturbi
- Il numero degli apparati contemporanei è limitato
- Gli apparati contemporanei possono disturbarsi tra loro
- Delicatezza.
- Complessità.