Uno standard comune per la trasmissione senza fili di contenuti audio ad alta qualità (HD), fra ricevitori e diffusori, per sistemi home theater. La novità è l’impiego della banda di frequenze UNII, praticamente esente da interferenze.

Uno standard comune per la trasmissione senza fili di contenuti audio ad alta qualità (HD), fra ricevitori e diffusori, per sistemi home theater. La novità è l’impiego della banda di frequenze UNII, praticamente esente da interferenze.

In un mondo dove le soluzioni wireless si affiancano sempre di più a quelle cablate, il collegamento ai diffusori di un impianto home theater, fino ad oggi, è stato quasi esclusivamente realizzato con soluzioni cablate.
La configurazione di un sistema audio multicanale, concepito per la fruizione dei contenuti audio/video oppure anche solo audio, prevede una molteplicità di soluzioni: dal più semplice 2+1 canali, passando al più diffuso 5+1 canali, per arrivare fino al 9 canali, con la presenza di uno o più subwoofer.
Ora, come sta accadendo con altre soluzioni wireless dedicate, ad esempio alla trasmissione dati piuttosto che all’audio multiroom, la disponibilità di queste tecnologie consentirà all’installatore di poter disporre un maggior ventaglio di soluzioni, comprese quelle che prevedono l’uso dei cavi come le powerline, per risolvere soluzioni fino ad oggi impossibili o di particolare difficoltà.
Anche se è facilmente intuibile, va subito detto che i diffusori wireless devono essere del tipo attivo, nel senso che integrano anche la sezione di potenza, perché la trasmissione senza fili è possibile soltanto con segnali audio preamplificati.
Un vantaggio dei diffusori attivi riguarda la presenza di più amplificatori, per ogni tipologia di driver (woofer, midrange, tweeter, ecc.).
Ciò consente un migliore accoppiamento, perché l’amplificatore viene progettato per pilotare al meglio il proprio altoparlante.
Quindi, se la scelta cade sui diffusori wireless, bisognerà tenere conto di questi aspetti importanti.

Wireless, con qualità HD

Un tipico sistema home theater può richiedere anche oltre 10 cavi, che collegano la sezione di potenza ai diffusori dovendo spesso attraversare l’intero ambiente d’ascolto.
I vantaggi pratici che portano alla sostituzione, nei casi dove è necessario o indispensabile, dei cavi in rame (diffusori passivi) con una soluzione wireless (diffusori attivi) sono ovvi a chiunque: ciononostante l’audio senza fili, ad oggi, non ha ancora soddisfatto la domanda dei consumatori per l’audio di qualità HD.
Gli attuali sistemi wireless, infatti, utilizzano bande di frequenze sovraffollate e quindi a forte rischio di interferenze (Wi-Fi, Bluetooth, Cordless, ecc.), ma qualcosa è cambiato.
La WiSA Association (Wireless Speaker and Audio), creata nel 2011, ha raggiunto l’obiettivo di trasmettere l’audio di qualità HD senza fili nei sistemi di home entertainment.
Creata da un gruppo di aziende leader nel settore, l’associazione ha l’obiettivo di certificare l’interoperabilità fra i trasmettitori WiSA-compatibili, come TV, decoder e lettori Blu-ray, con i ricevitori integrati nei diffusori attivi, utilizzati nei sistemi home theater.
La compatibilità WiSA si basa su una tecnologia comune per diffusori wireless che fornisce alta flessibilità e audio surround ad alta fedeltà grazie all’utilizzo dello spettro di frequenze U-NII, per garantire prestazioni audio di qualità, senza interferenze.

Il grafico mostra l’utilizzo della banda UNII nel mondo e mette in correlazione la potenza del segnale (estensione verticale) con la tipologia di utilizzo rappresentata dai vari colori. I canali dal 52 al 140 contengono soltanto il traffico utilizzato dal sistema di diffusori WiSA, nell’esempio sul canale 56. In Europa lo standard WiSA può utilizzare i canali DFS dal 52 al 116 e dal 132 al 140. Come si può vedere dallo spettro, i canali non-DFS, dal 36 al 40 e dal 149 al 165 sono utilizzati dal traffico Wi-Fi

I requisiti WiSA

Queste due figure evidenziano la rete in un ufficio. Ogni rete viene mostrata attraverso un arco: le linee orizzontali rappresentano i relativi canali, mentre l’altezza indica la potenza del segnale. Lo spettro a 2,4 GHz (foto a sinistra) ospita una quantità di traffico esagerato e un numero eccessivo di reti per supportare l’audio digitale HD. Anche la gamma non-DFS a 5 GHz viene già ampiamente utilizzata. La gamma DFS tra 5,2 e 5,8 GHz (foto sotto) viene usata raramente, quindi si rivela adeguata per le trasmissioni audio ad alta qualità

I vari standard audio hanno caratteristiche differenti, perciò le reti di trasmissione vengono generalmente progettate per offrire la più ampia larghezza di banda, ma non per garantire una distribuzione costante del flusso dati.
La massima larghezza di banda viene definita per consentire al flusso dei contenuti di procedere con il minimo numero di interruzioni; ciascuna interruzione, però, può anche protrarsi per svariati millisecondi, causando interruzioni nella riproduzione audio.
Questi dati vengono perciò distribuiti in blocchi di lunghezza simile ma, poiché quelli più densi di informazioni richiedono un tempo maggiore per essere ri1, si può generare una latenza.
Uno standard audio wireless deve adattare i contenuti per garantire la migliore riproduzione possibile, a prescindere dal mezzo utilizzato.
Queste considerazioni definiscono i requisiti di compatibilità WiSA, che sono i seguenti:
– audio a 24 bit non compresso, di qualità HD; si percepisce una qualità anche maggiore del 50% rispetto ai CD;
– campionamento, a seconda del contenuto, a 32/44,1/48 o 96 kHz; si ottiene un suono più realistico, pari fino al doppio di quello offerto da un CD;
– rapida individuazione e recupero degli errori per una riproduzione senza interruzioni;
– latenza massima stabilità in 5 ms, per un opportuno sincronismo labiale e una risposta adeguata ai videogame;
– ritardo fra diffusore e diffusore inferiore a 160 ns, esperienza surround di qualità cinema;
– amplificatori e diffusori accoppiati e bilanciati come un’unica unità, stessa qualità del suono in tutte le direzioni.

Spettro radio senza interferenze

Il disegno esprime un indice di qualità mettendo a confronto tre diversi tipi di audio. Lo standard WiSA è in grado di soddisfarli tutti

Il sistema WiSA non utilizza le frequenze già impiegate da Wi-Fi, Bluetooth e altri sistemi a microonde presenti nelle abitazioni.
All’interno della banda senza licenza dei 5 GHz (U-NII) sono state rese disponibili frequenze che richiedono procedure di tipo DFS (Dynamic Frequency Selection), storicamente riservate alle applicazioni militari e meteorologiche.
Il sistema DFS consiste in una serie di algoritmi che facilitano la condivisione delle frequenze U-NII da parte dei servizi commerciali e di quelli governativi.
Questa banda di frequenze, infatti, è utilizzata dai radar. In sostanza, il DFS è un procedimento che avverte il sistema commerciale di una trasmissione in conflitto con un radar su un determinato canale.
Quando una rete basata su DFS individua la forma d’onda di un radar, mette in moto una sequenza di operazioni che liberano il canale, spostando la trasmissione di tipo commerciale su un altro canale libero.
Ciò consente al radar di continuare a utilizzare il canale originale, senza interferenze o interruzioni.
Un trasmettitore WiSA compatibile, quindi, opera su queste frequenze libere; nel caso in cui, comunque, dovessero verificarsi interferenze, il trasmettitore è in grado di commutare direttamente su un canale libero senza perdere alcun bit dell’informazione audio.
Grazie all’ampia larghezza di banda disponibile, ai pochi errori dovuti a interferenze e alla bassa latenza, può essere realizzato un approccio più economico alla qualità. In caso di inevitabili errori di comunicazione, il sistema attiva i seguenti metodi di recupero, gli stessi utilizzati dal compact disc:
– FEC (Forward error correction): vengono inviati bit per effettuare le eventuali correzioni;
– Mascheramento degli errori: i dati perduti o danneggiati vengono sostituiti in modo trasparente all’utilizzatore;
– Buffer di riproduzione: permette una maggiore abilità di mascheramento;
– Silenzio: assenza di rumori e artefatti.
Tutti i componenti WiSA compatibili vengono testati per assicurare comunicazioni chiare entro un’area di 100 metri quadrati, anche quando sono presenti interferenze.

Configurazione semplice

Per i diffusori ad elevate prestazioni lo standard WiSA prevede la presenza di sensori a ultrasuoni (pinger) che contribuiscono ad effettuare la mappatura automatica, ad assegnare i canali e ad effettuare le regolazione dei livelli e del ritardo. Il punto d’ascolto viene rilevato dal sistema attraverso l’uso di un telecomando predisposto

Lo standard WiSA prevede una facile configurazione dei componenti dell’impianto audio.
La prima cosa da fare è stabilire la corretta posizione dei diffusori nella stanza (predisponendo nelle vicinanze una presa di alimentazione perché i diffusori attivi, WiSA compatibili, lo richiedono).
Quindi, nel caso le sorgenti non siano compatibili WiSA, è necessario collegare il relativo trasmettitore, operazione da non eseguire se TV, player, decoder, console videogame, lo sono già.
La posizione dei diffusori, in prospettiva, può variare da quella iniziale perché l’assenza dei cavi rende tutto più flessibile.
Il sistema deve conoscere la posizione dei singoli diffusori, appartenenti ai vari canali (frontali, surround, centrale, destro, sinistro, posteriori, ecc.).
L’assegnazione di ciascun diffusore al canale di riferimento può avvenire in modo automatico, oppure manuale, scegliendo fra le opzioni proposte sul display dell’impianto.
Nei sistemi meno costosi, la selezione viene effettuata tramite un OSD oppure con l’ausilio di una App. In pratica, si opera nel seguente modo: i diffusori devono essere posizionati nella stanza, così come richiede la configurazione dell’impianto; quindi, a ciascuno di loro, viene assegnato un canale e si determina la distanza fra loro, funzionale alla regolazione del volume e del ritardo.
La posizione dell’ascoltatore può variare; ad esempio, se ci si sposta da una parte all’altra del divano il sistema, opportunamente gestito, adatta istantaneamente il volume e il ritardo di tutti i diffusori.
Per i diffusori di elevate prestazioni, lo standard WiSA prevede un sistema più sofisticato e preciso che comprende l’uso di trasduttori a ultrasuoni (pinger) affinché venga garantita la corretta interoperabilità sull’intera dimensione della stanza (anche di medie o grandi dimensioni) dove il sistema viene installato.
Ogni diffusore contiene un pinger che serve e misurare la distanza alla quale i vari diffusori sono posizionati fra loro.
E’ un sistema mutuato da quello utilizzato da delfini, balene e pipistrelli per valutare la distanza dai vari ostacoli.
Con questa tecnologia quando il sistema viene acceso, con un elevato grado di accuratezza effettua automaticamente la mappatura dei diffusori e l’assegnazione dei canali.

Scalabilità

Lo standard WiSA assicura la compatibilità e l’interoperabilità fra trasmettitori, sorgenti e diffusori di marchi diversi.
Un aspetto particolarmente importante nel caso si decida di espandere il sistema home theater.
Partendo da una semplice configurazione a 2+1 canali è possibile espandere successivamente il sistema, aggiungendo via via altri diffusori; un processo che non crea problematiche anche nel caso si decida di cambiare la stanza. L’importanza di utilizzare brand differenti, che non limitino la scelta del cliente, apre a prospettive di crescita dell’impianto nel tempo e coinvolge il cliente a coltivare la propria passione.
Per questo, i programmi e i test Wisa sulla compatibilità assicurano che tutti i marchi di elettronica di consumo interagiscano correttamente.
www.wisaassociation.org

Le aziende che partecipano al board di WiSA

Aperion Audio è il primo costruttore di diffusori acustici ad avere realizzato un prodotto compatibile WiSA, grazie alla collaborazione con Summit Semiconductor (altro membro del board). DEI Holdings è la società proprietaria dei marchi Polk Audio e Definitive Technology. GGEC GuoGuang Electric Company è un importante produttore di elettronica cinese. La coreana Hansong Electronics, invece, produce diffusori e amplificatori. Klipsch Group, un nome che non ha bisogno di presentazioni: un gruppo forte di una lunga tradizione nella produzione di sistemi di diffusori ma aperto alle nuove tecnologie. La taiwanese Meiloon Industrial è impegnata nella produzione di prodotti audio e video. Di recente si è aggiunta anche Pioneer.
WiSA può contare anche sull’appoggio di uno dei veterani dell’industria audio video mondiale, Sam Runco, già membro fondatore del CEDIA (Custom Electronic Design & Installation Association) e fondatore della Runco.
Tra i colossi dell’elettronica di consumo anche Sharp. Infine, Silicon Image, azienda con sede a Sunnyvale, California, leader nelle soluzioni di connettività con e senza fili, e Summit Semiconductor, azienda statunitense ideatrice della tecnologia Summit Wireless, alla base dello standard WiSA. Recentissima l’adesione di Anthem, Martin Logan, Nyne e Paradigm.

WiSA Association