Gli elementi essenziali di un sistema di incisione fonografica sono:
- sorgente audio (segnale di linea);
- disco master da incidere, costituito da un'anima di alluminio ricoperta da una sorta di vernice a base di nitrocellulosa, oli ed altri additivi;
- circuito di equalizzazione RIAA;
- amplificatori (di incisione e di monitoring dei vari segnali);
- testina, a cui è agganciato lo stilo di incisione, una pietra dura ad uso industriale (zaffiro, rubino, diamante), opportunamente sfaccettata, con una punta di pochi millesimi di mm (questa unità di misura, che useremo spesso da qui in avanti, si chiama "micron" ed è espressa dalla lettera greca µ);
- tornio elettromeccanico, responsabile di:
- movimento della testina lungo il diametro di incisione;
- rotazione del giradischi;
- aspirazione del truciolo asportato dalla superficie del disco master;
- spaziatura dei solchi;
- altre funzioni automatiche e semiautomatiche.
Il processo di incisione passa innanzitutto dall'equalizzazione RIAA. Senza di essa, le vibrazioni dello stilo di incisione produrrebbero solchi con un'ampiezza e una geometria praticamente impossibili da tracciare. Ma spiegare perché l'equalizzazione RIAA sia necessaria richiede un discorso più approfondito, sul quale torneremo più avanti.
Il segnale così modificato viene poi fortemente amplificato dall’amplificatore di incisione, che è collegato alle due bobine della testina (una bobina per canale).
L’induttanza delle bobine genera, attraverso dei trasduttori, una piccola forza elettromotrice che fa vibrare lo stilo. Se la testina è abbassata e quindi lo stilo tocca il disco master, che nel frattempo sta girando a velocità costante, queste vibrazioni vengono incise sottoforma di solchi.
Con il procedimento inverso, cioè facendo seguire i solchi da uno stilo di riproduzione, applicando l'equalizzazione RIAA inversa al segnale elettrico generato dalle bobine collegate ad esso, ed amplificando il segnale così ottenuto, potremo riascoltare il segnale di linea che è stato inciso.
L'amplificatore di incisione deve essere abbastanza potente da far vibrare lo stilo di incisione in maniera apprezzabile, un po' come accadrebbe con il tweeter di un altoparlante. Molto dipende anche dalle caratteristiche elettromagnetiche della testina: con il passare degli anni, le testine si sono evolute anche nei materiali, richiedendo sempre meno Watt per sviluppare gli stessi dB di segnale.
La testina e il circuito di feedback
La seguente figura illustra gli elementi di base di una testina di incisione con bobine principali e bobine di feedback (ritorno del segnale). Le spirali presenti in figura non sono un componente reale, ma semplicemente l’indicazione della presenza di un campo magnetico.
Oltre ai links e al torque tube, elementi che svolgono il compito meccanico di trasmissione della forza elettromotrice dalle bobine (drive coils) allo stilo, possiamo anche notare la presenza dell'heating, cioè del riscaldamento dello stilo di incisione.
Si tratta di un semplice circuito che fornisce corrente continua, ad una certa intensità regolabile e costante, ad un filamento di rame che è "avvolto" sulla parte superiore dello stilo di incisione. La sua funzione è quella di riscaldare lo stilo, ridurre l'attrito durante l'incisione, e conseguentemente anche il rumore di fondo (che in questo caso si chiama hiss noise). Ma bisogna fare attenzione, perché troppo calore può indebolire la pietra ed ostacolare l'aspirazione del solco appena inciso.
Infatti i solchi incisi non possono rimanere sulla superficie del disco master. Proprio per questo, a ridosso dello stilo di incisione c'è un piccolo tubo di aspirazione. Lo possiamo osservare nella prima foto qui in alto. Il vuoto è solitamente fornito da una pompa posizionata all'esterno della stanza in cui si trova il sistema di incisione.
Infine, notiamo la presenza dei feedback coils (bobine del segnale di ritorno). Non tutti i sistemi di incisione sono dotati di un circuito di ritorno del segnale, che invece è molto importante per monitorare il segnale così come arriva alla testina.
Ma la funzione del circuito di feedback non è solo quella. Introdotto per la prima volta nel 1947 su testine di 3 diversi modelli (Presto, Fairchild e Cook), esso serve primariamente a controllare che la risposta in frequenza della testina sia lineare.
Nel corso degli anni si è visto che ogni testina, in base alle proprie caratteristiche costruttive, genera un picco di risonanza intorno ad una certa frequenza. Quindi il segnale, prima di essere effettivamente scritto sul disco master, deve essere trattato in modo da annullare sia la risonanza principale che le sue frequenze armoniche.
La correzione della frequenza risonante tramite il circuito di feedback si effettua — nei sistemi professionali — senza equalizzazione RIAA. Al segnale di incisione viene sommato, a fase invertita, lo stesso segnale filtrato sia al di sopra che al di sotto della frequenza risonante. Il livello di attenuazione di questo segnale va regolato fino ad un certo numero di dB, in base a quanto consigliato dal fabbricante della testina.
Per essere precisa, la regolazione deve essere ripetuta più volte, visti i tanti componenti in gioco. Una volta attenuati i dB della frequenza risonante, si reinserisce l'equalizzazione RIAA e si confrontano gli spettri di frequenze del segnale di ingresso e del segnale di feedback, ad esempio utilizzando del rumore rosa.
Queste regolazioni naturalmente impattano sia sul livello che sul bilanciamento dei due canali. Quando si è soddisfatti della risposta in frequenza dei due canali, bisogna poi regolare la quantità di corrente che l'amplificatore di incisione fornisce ai drive coils della testina, fino a quando il segnale inciso (solitamente, per comodità, si incide una forma d'onda sinusoidale con frequenza di 1kHz a 0dBVU) corrisponde, in rilettura, allo stesso segnale di un disco di riferimento (ve ne sono diversi in commercio).
I metodi e i parametri specifici possono variare tra le diverse testine e i diversi sistemi di incisione.
Il processo di incisione