La tecnologia del so

L’enregistrament i la reproducció del so

L’enregistrament del so és la tècnica mitjançant la qual un senyal sonor, dins de la banda audible humana, és fixat en un suport material de manera que pugui ser conservat i, per tant, reproduït posteriorment. Sigui quin sigui el procediment pel qual els sons s’enregistren primer i es reprodueixen després —que, com veurem, són múltiples—, a l’inici i al final d’aquest procés és imprescindible transformar una forma d’energia en una altra. Al començament, és necessari transformar l’energia associada als sons (vegeu “Ones, so i llum”), que és una energia de naturalesa mecànica, relacionada amb les oscil·lacions de les molècules d’aire, en energia elèctrica; al final, és necessari reconvertir l’energia elèctrica en energia sonora. Aquestes funcions són assumides respectivament pel micròfon i per l’altaveu, que per aquest motiu també són definits com a dispositius transductors electroacústics. El micròfon converteix el senyal sonor original en un senyal elèctric que es pot amplificar, filtrar i tractar de la manera més escaient, i així, seguidament, pot ser transmès i enregistrat, mentre que l’altaveu transforma en so el senyal elèctric que prèviament s’ha transmès o enregistrat, després d’haver estat recollit per mitjà d’un micròfon.

El micròfon i l’altaveu

Segons el principi físic, hi ha micròfons electrostàtics (a), electrodinàmics (b) i piezoelèctrics (c), entre d’altres. També es poden classificar segons la corba de resposta (d).

ECSA

Són diversos els tipus de micròfon, però tots ells contenen un element fonamental, la membrana o diafragma, el qual s’exposa al camp sonor que es vol captar de manera que en percebi i en transmeti les oscil·lacions. El que diferencia els diversos tipus de micròfon és el principi físic en virtut del qual les oscil·lacions mecàniques de la membrana es converteixen en oscil·lacions elèctriques proporcionals. D’acord amb això i segons el seu principi de funcionament, els micròfons poden ser de carbó, electrostàtics o de condensador (com els electrets, petits i amb membrana plàstica, sobre la qual es diposita una capa d’or o d’alumini, emprats sobretot en magnetòfons de casset), electrodinàmics, piezoelèctrics, electrònics, magnètics o de magnetostricció. El grau d’eficàcia amb què es produeix aquesta conversió és el que s’anomena sensibilitat del micròfon. Les magnituds implicades són la pressió exercida per les ones sonores sobre la membrana del micròfon i la diferència de potencial, és a dir, la tensió que presenten els seus extrems; així, com més alta sigui la tensió, a igual pressió, més sensible és el micròfon.

Elements d’un altaveu de greus.

ECSA

En general, els senyals sonors estan constituïts per un conjunt més o menys gran de components de freqüència diversa, per la qual cosa el micròfon ha d’estar en condicions de respondre a cadascuna d’aquestes freqüències, és a dir, de presentar un comportament tan uniforme com sigui possible en un ampli camp de freqüències (de fet, com a punt de referència, cal tenir present que la gamma de freqüències audibles per l’ésser humà s’estén de 15 a 12 000 Hz, fins a un màxim de 20 000 Hz, amb una sensibilitat auditiva màxima als sons de 3 000 vibracions per segon). Aquest comportament s’anomena resposta de freqüència del micròfon.

Una altra característica del micròfon és la capacitat de captar sons que provenen de direccions diferents. En aquest sentit, és a dir, en funció de la direcció de les ones acústiques, els micròfons poden ser omnidireccionals, si presenten més o menys la mateixa sensibilitat en totes les direccions, i direccionals, i aleshores poden ser unidireccionals, quan són considerablement més sensibles en una sola direcció, o bidireccionals, si ho són en dues. Aquesta característica particular permet adequar el micròfon a diverses necessitats d’ús. Per exemple, si es planteja la necessitat de captar la veu d’un locutor en un ambient sorollós, l’ús d’un micròfon unidireccional enfocat cap a la boca del locutor pot minimitzar significativament la molèstia provocada pels sons ambientals inútils.

Normalment, el micròfon és connectat als altres components del sistema de transmissió o d’enregistrament a través d’un cable. En certs casos, la connexió s’estableix per ràdio (micròfon sense cable), mitjançant un petit transmissor de freqüència modulada connectat al micròfon, que envia el senyal a un receptor que es comunica amb la resta del sistema.

Un cop els sons han estat convertits en senyals elèctrics per mitjà del micròfon, es poden enregistrar, és a dir, fixar sobre un suport, i conservar-los perquè es puguin tornar a escoltar més endavant o bé transmetre’ls a grans distàncies. La transmissió es pot dur a terme a través d’un cable, que és el que succeeix generalment en el cas del telèfon tradicional, o a través de l’aire, amb una transformació prèvia del senyal en ona electromagnètica, com és el cas de la ràdio. En altres ocasions, per exemple, durant un concert, el senyal elèctric que prové del micròfon, un cop ha estat degudament amplificat, s’envia directament a l’aparell encarregat de la seva transformació en ona sonora. Aquest aparell és l’altaveu. Un procés anàleg s’esdevé en el cas del megàfon, constituït essencialment per tres elements, que són el micròfon, l’amplificador i l’altaveu.

Per a entendre el funcionament de l’altaveu, n’hi ha prou d’imaginar-se el procés invers al funcionament del micròfon. Els seus elements també consisteixen en un dispositiu de tipus electromecànic i en una membrana, d’una superfície més o menys extensa segons les característiques de l’altaveu. El dispositiu electromecànic té com a funció transformar les oscil·lacions elèctriques en oscil·lacions mecàniques, mentre que la membrana ha de convertir aquestes oscil·lacions en ones sonores perceptibles per l’oïda humana.

Com en el cas dels micròfons, hi ha diversos tipus d’altaveu. El més corrent és el dinàmic (o de bobina mòbil), en què una membrana de forma cònica és solidària a una bobina immersa radialment en un camp magnètic permanent. Quan el debanat de la bobina és travessat per un corrent elèctric, s’hi genera un flux magnètic; aleshores, la bobina es mou amb una força proporcional a la del corrent i el moviment es transmet a la membrana, que, en vibrar, irradia el so.

La característica determinant de la qualitat de l’altaveu és, com en el cas del micròfon, la seva resposta en freqüència, és a dir, la capacitat de presentar una evolució gradual i equilibrada de la potència sonora de sortida amb el màxim d’uniformitat possible segons un ampli marge de freqüències. A la pràctica, la manera més habitual d’obtenir aquest resultat és fer servir diversos altaveus integrats en una única caixa acústica, dotada d’un dispositiu de filtratge que subdivideix els senyals elèctrics en sons de freqüència alta, mitjana o baixa. En un bafle o caixa acústica de tres vies d’un equip estereofònic, per exemple, trobem un altaveu apte per a la reproducció de les freqüències baixes, fins a 500 Hz (woofer); un altre per a les freqüències mitjanes, entre 500 i 5 000 Hz (squawker), i un tercer altaveu per a les freqüències altes (tweeter).

El món digital

Amb l’aparició del primer ordinador electrònic, el 1946, es va implantar un nou codi basat en el bit —acrònim que prové de binary digit, i és la unitat elemental de mesura, amb dues alternatives excloents: 1 (sí) o 0 (no)—, que en aquestes màquines va substituir el sistema de numeració decimal en la realització de les operacions de càlcul. Uns anys més tard, es va aconseguir que l’ordinador no solament processés números, acomplint operacions matemàtiques que podien assolir una gran complexitat, sinó també textos per mitjà d’un alfabet codificat en forma de bits, en què cada lletra era una combinació de bits determinada. Després, l’ordinador va adquirir la facultat de dibuixar, i en un període de pocs anys més, s’ha aconseguit que les informacions de qualsevol mena, tant gràfiques com sonores o visuals, es puguin codificar binàriament. Aquest procés, anomenat digitalització, es contraposa al sistema analògic, que converteix una magnitud determinada, per exemple un so o una imatge, en una altra magnitud física concreta (variacions elèctriques o variacions de les ones electromagnètiques), que després uns aparells, com la ràdio o la televisió, tornen a traduir, restituint-ne les característiques originals.

La possibilitat de digitalitzar qualsevol informació ha suposat una veritable revolució en la majoria dels àmbits tècnics i científics, ja que possibilita que tot es pugui traduir en un mateix codi.

Fins a l’aparició del telèfon digital, en una trucada es transmetien —i es continua fent, perquè encara s’utilitzen molts telèfons analògics— les freqüències sonores generades per la veu humana, convertides en variacions elèctriques que arribaven als altaveus, on el senyal elèctric es reconvertia en senyal sonor. Amb el telèfon digital ja no es transmet per fil un seguit de freqüències, sinó una llarga corrua de bits que es corresponen amb les freqüències sonores produïdes per la veu a cada moment. A l’aparell transmissor hi ha un dispositiu que mesura molts milers de vegades per segon la freqüència sonora que genera el locutor i, en lloc d’una ona elèctrica, es transmeten paquets de bits que indiquen aquesta freqüència. L’aparell receptor descodifica la informació, la llegeix i reprodueix la freqüència de la veu original, que arriba a l’orella del receptor com un so continu. La majoria dels telèfons mòbils també són digitals i els bits ja no es transmeten per cable sinó per l’aire.

En el cas de la imatge en moviment, tal com passa amb la televisió analògica, el problema rau en el grau de complexitat inherent a aquesta tècnica. S’ha indicat més amunt que per a transmetre un so calen uns quants milers de bits per segon (la quantitat depèn de la fidelitat que es desitgi), amb la qual cosa es poden transmetre perfectament freqüències compreses entre 0 i 4 000 hertzs. Per contra, la quantitat de bits que calen per a difondre imatges de televisió tenen magnituds d’un altre ordre. Hem de tenir en compte que una pantalla de televisió està composta per 625 línies, a més d’unes altres relacionades amb el control de la imatge. Cadascun dels punts de la pantalla canvia seixanta vegades per segon. Per tant, cada segon, s’haurien de transmetre 50 milions de punts, i si suposem que cada punt és definit per un mínim de 20 bits, que en determinen el color o la intensitat, s’arriba a la conclusió que cada segon d’emissió cal enviar als receptors 1 000 milions de bits aproximadament, que tècnicament és un volum enorme d’informació. Aquest, però, era un obstacle que s’ha pogut solucionar gràcies a tres estratègies. D’una banda, amb l’augment de la quantitat d’informació que els mitjans de transmissió podien encabir en un canal determinat (amplada de banda); també, per l’aparició de la fibra òptica, que permet la transmissió d’una gran quantitat d’informació; i, encara, pels mètodes anomenats de compressió.

La compressió consisteix a transmetre “només” els bits d’aquells punts que varien les seves característiques, ja que no pas tots els punts de la imatge canvien seixanta vegades per segon. La tècnica de compressió implica que els televisors no solament són uns descodificadors, sinó que també són uns ordinadors “intel·ligents” que han de processar milers de dades sobre els punts de la imatge que es reprodueixen sobre la pantalla.

La clau del sistema digital rau en el fet que és l’emissor el que analitza, mesura, codifica i envia la informació, mentre que el receptor s’encarrega de descodificar-la i de reproduir-la.

El gran avantatge de la digitalització és la reproducció perfecta que ofereix. Un senyal digitalitzat pot no arribar al seu destí per molts motius, però si ho fa, la informació no resulta modificada per les pertorbacions exteriors, com s’esdevé en la transmissió analògica. El problema que pot presentar la digitalització és que cada aparell “fabrica” un so o una imatge en funció d’una sèrie de dades, que no es poden variar artificialment. En la transmissió analògica, es transmet la realitat sonora i visual traduïda en unes magnituds que obliga el receptor a restituir forçosament la realitat. En el món digital, es poden canviar els “números”, i així modificar la realitat o inventar-la totalment tal com succeeix amb les imatges i els sons que conformen l’intricat món de la “realitat virtual”.

Enregistrament analògic i digital

La digitalització és un procés que permet la conversió d’un senyal analògic en un de digital. El senyal analògic procedent, per exemple, d’un micròfon és mesurat en intervals brevíssims (milers de vegades per segon). Cada mesura és quantificada en volts (3, 5, 6, etc.), traduïda al llenguatge binari (011 per al 3, 101, per al 5, 110 per al 6, etc.) i codificada com a trens d’impulsos, que s’enregistren òpticament (raig làser) sobre el suport. Aquest senyal digital és una traducció exacta del senyal analògic original.

ECSA

Hem dit fa un moment que si es desitja diferir l’audició del so respecte del moment de la seva emissió és necessari enregistrar degudament el senyal en un suport especial. Existeixen dos tipus diferents d’enregistrament: l’analògic i el digital.

Recordem breument el significat d’aquests termes (vegeu “La revolució electrònica”). Es parla d’un procediment analògic si representa un fenomen de manera contínua, per exemple, un rellotge tradicional que indica el temps amb el moviment regular de les busques de manera que n’observem la continuïtat, sense interrupcions aparents. En canvi, és digital el procediment que representa el mateix fenomen però traduït en xifres i, per tant, té una indicació discontínua i fraccionada, com és el cas, per exemple, d’un rellotge de cristall líquid numèric, en què el temps es mesura mitjançant una successió d’impulsos individuals. La paraula digital prové de ‘dígit’ o número (vegeu “El món digital”).

Tornant a l’enregistrament, existeixen diferents suports per a la memorització del so, dels quals sobresurten dos: el magnètic (cinta o disquet) i l’òptic, en què s’ha imposat el disc compacte (CD o cedé o compact disc), que amb poc temps ha arraconat l’antic disc de vinil. L’enregistrament en suport magnètic pot efectuar-se analògicament o digitalment (com en el cas de l’anomenat DAT o el minidisc, que tractarem més endavant), mentre que en el cas del disc compacte només es realitza digitalment.

L’enregistrament analògic en cinta magnètica

Un dels suports més habituals en l’enregistrament del so és actualment la cinta magnètica, composta per una capa de material amb propietats magnètiques (per exemple, l’òxid de ferro) dipositada, en forma de pols de granets minúsculs, sobre una banda de material plàstic molt fina però resistent.

Podem imaginar-nos la cinta magnètica com si estigués formada per un gran nombre de petits imants, disposats de manera desordenada, casual, quan la cinta està desimantada. En canvi, quan se sotmeten a l’acció d’un camp magnètic extern, s’orienten de manera ordenada, en coherència amb el camp magnètic que se’ls ha aplicat. Això és el que s’esdevé en un magnetòfon, on el camp magnètic és produït per un petit electroimant, anomenat capçal o cap d’enregistrament, que rep el senyal elèctric provinent del micròfon o d’una font externa (el lector de disc compacte, un sintonitzador o una altra platina enregistradora) i orienta les partícules magnètiques en aplicar-hi un camp magnètic segons l’ona del senyal. La cinta, d’una amplada de 3,81 mm, es desplaça a una velocitat constant de 4,75 cm/s, i es manté sempre en contacte físic amb el capçal. D’aquesta manera, la cinta magnètica “memoritza” una informació que està relacionada de manera directa amb els sons originals.

A la pràctica, en els aparells enregistradors, es fa passar successivament la cinta magnètica per tres capçals. Primer, el capçal d’esborrament, que suprimeix qualsevol altra informació anterior en aplicar un camp d’alta freqüència que obliga les partícules magnètiques de la cinta a desordenar-se casualment; després, el capçal d’enregistrament, que imanta la cinta de la manera desitjada, i, finalment, el capçal de reproducció o de lectura, que llegeix la informació prèviament enregistrada i produeix el senyal de sortida.

Dit molt esquemàticament, un magnetòfon consta de dos tipus d’elements: el sistema mecànic, destinat al desplaçament de la cinta (endavant o endarrere, a velocitat normal, accelerada, o cueing, i ràpida), i els components electrònics, que permeten l’enregistrament i la reproducció del senyal.

Els magnetòfons actuals més habituals són els que funcionen amb cassets. N’hi ha d’altres, com els magnetòfons de bobina oberta, que es destinen gairebé sempre a usos professionals. Alguns components del mecanisme de desplaçament de la cinta dels magnetòfons de casset s’inclouen en la mateixa capseta que conté la cinta magnètica enrotllada en dues bobines (una que cedeix la cinta i l’altra que l’enrotlla concèntricament). En aquests magnetòfons, sovint hi ha un sol capçal per a l’enregistrament i la lectura. Un petit corró de pressió garanteix un bon contacte entre la cinta i el capçal, mentre que una petita politja motora (o capstan) assegura el desplaçament de la cinta. En un bon equip, l’enregistrament i la reproducció són estereofònics, de quatre pistes (dues per a cada sentit del desplaçament).

Els components electrònics més importants són l’amplificador d’enregistrament, que augmenta la intensitat del senyal elèctric d’entrada al capçal d’enregistrament; l’amplificador de reproducció, que té la funció d’incrementar el senyal generat pel capçal de lectura, i l’oscil·lador d’alta freqüència, que proveeix tant el senyal de desimantació de la cinta com el de prepolarització (bias), consistent en una espècie de preparació de la cinta magnètica per a millorar el rendiment en la fase d’enregistrament.

A més d’aquests components fonamentals, generalment se’n preveuen d’altres, com l’equalitzador, que uniformitza les freqüències que rep el magnetòfon, o els sistemes de reducció del soroll de fons, com ara l’anomenat sistema Dolby, que disposa de diverses versions.

Tot el que hem vist fins ara és vàlid, en principi, per a tota classe de magnetòfons; això no obstant, convé recordar la distinció entre els aparells enregistradors tradicionals, que tracten el senyal analògicament, i els de nova generació, que ho fan digitalment.

L’enregistrament analògic en disc

La gravació de sons en un disc convencional (o fins i tot en un disc compacte) amb la idea de conservar-los i poder-los reproduir posteriorment és un sistema menys còmode i elàstic que l’enregistrament en cinta, ja que en una casset podem enregistrar, esborrar i reproduir els sons a voluntat, mentre que en un disc només podem reproduir els sons gravats per la casa discogràfica que l’ha produït. (És clar que ara ja és possible enregistrar a casa en un CD, però és una pràctica poc usual; i, fa uns anys, amb els antics discs de vinil, era una possibilitat del tot impensable.) Tal com hem vist en parlar dels magnetòfons, cal distingir entre les dues tècniques de tractament dels sons: l’analògica i la digital. Així, els discos i els tocadiscos convencionals es diferencien, i força, dels discos compactes o digitals i dels aparells de reproducció corresponents o lectors de CD.

Els primers enregistraments de sons van ser realitzats per Thomas Edison, que el 1877 va patentar el fonògraf, aparell que reproduïa per mitjans mecànics els sons enregistrats en un cilindre. Després, es va inventar el disc pla, anomenat pròpiament disc microsolc, usual fins a l’aparició del disc compacte al final de la dècada dels vuitanta.

El disc tradicional es fabricava amb policlorur de vinil i portava gravat, en totes dues cares, un solc en espiral, concèntric, amb una densitat mitjana de 275 solcs per centímetre radial. La informació sonora enregistrada en el disc es corresponia directament amb les ondulacions del solc. En els discs monofònics (d’un sol canal), les dues parets del solc eren paral·leles; en els estereofònics (de dos canals), les parets eren diferents i, així, cadascuna conservava individualment la informació relativa a un canal. La reproducció del so es realitzava per mitjà del tocadiscos, un dels components fonamentals del qual era la càpsula fonocaptora. La càpsula era constituïda bàsicament per una agulla, de diamant o de safir, aproximadament d’un mil·límetre de llarg, de forma cònica o el·líptica, que seguia les ondulacions del solc en el disc, i per un transductor, que transformava les oscil·lacions de l’agulla en un senyal elèctric. Aquest senyal, degudament tractat i amplificat, alimentava els altaveus per a la reproducció dels sons originals. Les altres parts essencials del tocadiscos eren el plat giratori, perfectament equilibrat per tal d’evitar qualsevol vibració durant el girament del disc; el motor elèctric, que produïa la rotació del plat, i el braç que sostenia la càpsula fonocaptora.

L’enregistrament digital, el CD i el DAT

El lector de discos compactes llegeix la cara interior del disc, des del centre cap a les vores. Un raig làser rastreja la pista i és reflectit i desviat cap als fotodíodes de la cèl·lula de lectura, que emet un senyal elèctric. Quan el làser troba una microcavitat a la pista (vegeu la secció del detall A), el flux lluminós es dispersa, és incapaç d’excitar la cèl·lula, i per això, no es genera cap senyal elèctric. La lectura de la successió de microcavitats gravades en la superfície del disc (vegeu la cara inferior del detall A) produeix un tren d’impulsos digitals que permeten, un cop amplificats, la reproducció amb gran puresa del so enregistrat originalment.

ECSA

L’enregistrament digital fa servir actualment tres suports: el disc compacte, el disc magnetoòptic (minidisc) i la cinta magnètica, semblant a la utilitzada en l’enregistrament analògic. Pel que fa al disc compacte o cedé, té un diàmetre de 12 cm i un gruix d’1,2 mm. Es tracta d’un substrat de policarbonat, metal·litzat amb una pel·lícula d’alumini i recobert per un vernís plàstic protector. Contràriament al que s’esdevenia en els discos de vinil, el senyal s’enregistra de l’interior a l’exterior i es llegeix a una velocitat lineal d’1,25 m per segon, a la qual correspon una velocitat de rotació variable d’entre 500 i 200 revolucions per minut.

La informació ja no es conserva en forma de solcs, sinó que és un seguit ordenat de milers de cavitats microscòpiques, d’unes 0,15 milionèsimes de metre (µm) de profunditat i separades per convexitats de prop d’1 µm. Cada microcavitat correspon al número binari 1, i l’espai entre aquests sots diminuts correspon al 0. El sistema de lectura del senyal sonor es basa en un mètode d’exploració òptica per mitjà d’un raig làser.

L’aparell lector de discos compactes disposa d’un làser de petites dimensions i de baixa potència, que emet llum en la regió de l’espectre de l’infraroig proper. Mitjançant un sistema de lents, el raig de llum s’enfoca sobre un punt de la superfície del disc (spot) amb una precisió de vora 1 µm. La informació es troba, de fet, en el petit feix de llum reflectida de la superfície del disc, que és enviat a través d’un prisma semitransparent a un captador òptic constituït per un fotodíode. Quan la llum es projecta sobre una zona del disc lliure de microcavitats, es reflecteix gairebé tota; en canvi, quan troba un sot, la llum es difon en totes direccions, i només una petita part arriba de tornada al fotodíode. Aquestes variacions d’intensitat de la llum reflectida són captades puntualment pel fotodíode, que les tradueix en un senyal elèctric. Aquest senyal transporta ja la informació en forma digital, la qual ingressa en un circuit electrònic que l’amplifica i en reprodueix el so original.

Normalment, els discos s’enregistren en una fàbrica especialitzada, però també hi ha aparells enregistradors de CD, anomenats CD-R (aquesta R fa referència a recordable o ‘enregistrable’), força assequibles, que fan servir un raig làser de baixa potència (de 7 a 9 mW) per a la gravació i, per tant, poden ser enregistrats a la feina o a casa.

El minidisc (MD) constitueix un sistema híbrid magnetoòptic. Utilitza les tècniques pròpies del CD, però transfereix per sistema magnètic les dades al disquet de suport, tot imantant-ne la superfície en sentits diferents segons que es gravi un 1 o un 0. La lectura és òptica, com en el CD, i aprofita el gir que els camps magnètics produeixen en un feix de llum polaritzada procedent del capçal lector i que es reflecteix en la superfície de l’MD. En basar-se en el magnetisme, el minidisc és gravable tantes vegades com es vulgui, com una cinta magnètica. Les petites dimensions (6,8 x 7,2 cm; una mica inferiors a les d’un disquet d’ordinador) i la durada (74 minuts) s’obtenen gràcies a uns algorismes de compressió que processen el senyal digitalitzat i graven només les dades necessàries, mentre que n’eliminen les redundants o les que no són significatives.

La cinta digital, o DAT (digital audio tape), a més de l’alta fidelitat sonora del disc compacte, ofereix la ductilitat característica de les cintes, que poden enregistrar-se diverses vegades. En una casset supercompacta, la meitat de gran d’una casset àudio normal, es poden enregistrar de dues a quatre hores de música amb una fidelitat equiparable a la dels millors magnetòfons professionals. Adoptant la tecnologia dels aparells de vídeo (magnetoscopis), s’aconsegueix enregistrar fins a tres milions de dades per segon en una cinta de 3,81 mm d’amplada. Com en el cas de les cintes normals per a magnetòfons analògics, les cintes DAT disposen d’una banda de material plàstic de base sobre la qual es diposita pols magnètica que, degudament imantada, “emmagatzema” les informacions sonores. La lectura també té lloc mitjançant el contacte continu entre la cinta i el capçal, com en un magnetòfon o vídeo normal. De tota manera, la casset només permet que la cinta surti quan és a l’interior de l’aparell lector.

Un altre sistema d’enregistrament digital en cinta, anomenat DCC (digital compact cassette) funciona de manera anàloga al DAT, però se’n diferencia perquè és compatible amb les cassets tradicionals enregistrades segons el sistema analògic.

Alta fidelitat i estereofonia

La qualitat d’un sistema pel que fa a l’enregistrament i la reproducció del so es mesura a partir de la seva capacitat de reproduir el senyal sonor de manera fidel a la realitat, és a dir, amb la màxima semblança respecte del senyal original. Això significa, per exemple, conservar la naturalesa i la perfecta intel·ligibilitat de la veu o les propietats tímbriques dels diversos instruments musicals.

Entre les característiques més importants que ha de tenir un sistema perquè això sigui possible, cal recordar tant la resposta en freqüència, que ha de ser suficientment uniforme i àmplia en el camp de les freqüències audibles, com l’absència de distorsió del senyal, que s’evidencia quan s’introdueix algun component que no era present en el senyal original i hi produeix una mena de soroll de fons.

Els anomenats sistemes o equips d’alta fidelitat, o Hi-Fi (de l’anglès hight fidelity), estan dissenyats en principi per a satisfer al màxim aquest conjunt de requisits. Normalment estan constituïts per un magnetòfon de casset (o platina) senzill o doble, un sintonitzador (ràdio) i un lector de CD (o, fa uns anys, per un tocadiscos), a més de les caixes acústiques. En alguns casos, també formen part d’una bona cadena un preamplificador, un equalitzador i el DAT. El preamplificador o amplificador de potència, com també l’equalitzador, serveixen per a condicionar adequadament el senyal; concretament, l’amplifiquen, li apliquen els balanços de to entre les freqüències baixes, altes i mitjanes, i el doten de la potència necessària per a fer funcionar els altaveus. Com a alternativa o complement, l’equip pot disposar d’auriculars, que de fet són uns petits altaveus per a l’audició individual, en què cada orella rep un canal de senyal estereofònic.

El cert és que un bon sistema d’alta fidelitat crea les condicions potencials per a una reproducció del so satisfactòria. Però no s’han d’exagerar els resultats de la recerca de la perfecció de cada component de l’equip, ja que sempre pot haver-hi nous elements que intervinguin de manera determinant i que converteixin en mediocre la reproducció efectuada amb l’equip tècnicament més sofisticat i costós. Si, per exemple, el so ha estat originàriament enregistrat amb una fidelitat baixa, no hi ha cap equip que el pugui reproduir satisfactòriament. Si, per mitjà dels comandaments de control del nostre equip, alterem els equilibris originals entre les freqüències altes i les baixes, es perd la fidelitat. Si reproduïm el so d’una flauta amplificant-lo al volum d’un orgue de catedral, haurem creat un nou so que no tindrà res a veure amb el so original.

Finalment, un altre factor important que determina la fidelitat de la reproducció són les condicions ambientals en què té lloc l’audició, que en cert sentit es podria considerar com l’última anella de la cadena de la reproducció sonora. El que arriba a l’oïda de qui escolta no és solament l’energia sonora irradiada directament pels altaveus, sinó també el resultat de la reflexió experimentada per les ones sonores sobre les diverses superfícies que delimiten l’entorn de l’audició. Per tant, són rellevants les dimensions, les proporcions i la forma de l’espai ambiental, i les propietats d’absorció del so per part de les diverses superfícies i els objectes presents; per aquest motiu, un ambient excessivament absorbent, o “sord”, o un de massa reflector, o “reverberant”, no són adients per a una bona audició.

Una casa de dimensions normals, equipada amb mobles i altres objectes, garanteix una audició suficientment recollida perquè els sons reflectits per les diverses superfícies s’integren satisfactòriament amb els sons emesos directament pels altaveus. En canvi, el que sol faltar és una certa vitalitat del so, a causa de la manca d’un grau adequat de reverberació (persistència d’un so a causa de la seva reflexió). Tot i que en l’enregistrament hi pot haver una reverberació —determinada per les característiques de l’estudi o l’auditori on s’ha efectuat o bé perquè ha estat introduïda artificialment mitjançant uns dispositius electrònics concrets—, sovint és alterada per les condicions del local on té lloc l’audició.

Fins ara no hem parlat, tret d’algun comentari ocasional, d’un factor que és essencial per a assolir una reproducció fidel als sons originals. Es tracta de la necessitat de localitzar el punt d’emissió original, és a dir, de la mateixa facultat que ens permet identificar la procedència dels sons, de determinar la posició d’un violí, d’un piano o d’una trompeta quan assistim a un concert.

La capacitat del nostre aparell auditiu d’apreciar la procedència dels sons és determinada per dos fenòmens fonamentals que regulen l’audició binaural, o sigui, mitjançant totes dues orelles. D’una banda, la diferència d’intensitat sonora produïda per un mateix so que prové d’una font fixa i arriba a cada orella, i de l’altra, la diferència de temps entre l’arribada del so a una orella i l’altra.

Actualment, el mètode més estès per a reproduir els sons conservant-ne les característiques espacials és el que coneixem amb el terme d’estereofonia, que consisteix a enregistrar els sons originals fent servir, en lloc d’un sol micròfon (monofonia), dues vies microfòniques diferents, disposades de manera que simulin la funció binaural. Els sons enregistrats a partir d’aquest procediment han de ser reproduïts per sistemes de dos canals (estereofònics), que alimenten dues caixes acústiques separades que cal col·locar adequadament allà on es vulgui fer l’audició.

La comunicació telefònica

El tam-tam que transmet una seqüència de senyals rítmics a distància, els repics de campanes d’un poble a un altre o el redoblament dels tambors que anuncien les maniobres d’un exèrcit són alguns exemples de com l’ésser humà ha superat els límits físics de la transmissió a distància de la veu i els sons. La línia divisòria tecnològica entre aquests sistemes de transmissió a distància (o d’altres sistemes anàlegs emprats durant segles i mil·lennis) i l’experiència, per a nosaltres quotidiana, de les veus que arriben per via telefònica, per ràdio o per satèl·lit des de qualsevol racó de món fins a les nostres cases, està marcada per l’aparició del micròfon. Es tracta d’un aparell que, en convertir l’energia sonora en energia elèctrica, reconvertible al seu torn en energia sonora, fa possible que els sons es reprodueixin amb fidelitat a distància. Una de les aplicacions més corrents i útils del micròfon es pot trobar en els aparells de telèfon, instruments de comunicació interpersonal actualment indispensables. Més endavant, il·lustrarem el funcionament dels aparells de telèfon i dels sistemes de connexió que permeten dialogar amb un interlocutor independentment de la distància.

Els aparells telefònics

El dispositiu terminal que en un sistema telefònic permet efectuar i rebre la comunicació és l’aparell de telèfon. Els components bàsics del telèfon són el micròfon, l’auricular i diversos dispositius complementaris. Pel que fa al micròfon, té la funció de transformar les ones acústiques generades pel locutor en senyals elèctrics; l’auricular, que fa de receptor, transforma els senyals elèctrics en ones sonores perceptibles per l’oïda humana; amb relació als altres dispositius i circuits, cal destacar les tecles o el disc de marcar per a efectuar la trucada, mitjançant la qual s’estableix la connexió amb un aparell receptor determinat, i el timbre per a la recepció de les trucades. El micròfon i l’auricular són en el microtelèfon, que normalment es pot separar de la base del telèfon. En diversos tipus d’aparells, el microtelèfon també inclou les tecles o el disc de marcar, a més del timbre mecànic o elèctric.

El micròfon telefònic sol ser del tipus anomenat de carbó, que es basa en el principi físic segons el qual la resistència elèctrica de contacte entre els granets de carbó és inversament proporcional a la pressió que s’hi aplica. De tota manera, avui s’utilitza a més una varietat de micròfon de condensador (electret), que es basa en principis físics diferents i millora la qualitat i l’estabilitat del so. L’auricular és format per un imant permanent entorn del qual s’enrotlla un conductor, i davant del qual es col·loca un diafragma de material ferromagnètic. El senyal telefònic, en forma de corrent elèctric que recorre les espirals del conductor, fa vibrar el diafragma i crea l’ona acústica que percep l’orella de l’interlocutor.

Els sistemes de connexió

Acabem de veure en què consisteix un aparell telefònic. Ara analitzarem el procés pel qual els senyals elèctrics generats pel micròfon d’un aparell arriben a l’auricular d’un altre aparell, on són transformats en ones sonores.

Els fils de coure van ser els primers conductors que es van fer servir per a la transmissió de les comunicacions telefòniques. De fet, és suficient que dos fils conductors de coure (un per a l’anada i l’altre per a la tornada del senyal elèctric) enllacin dos aparells telefònics perquè s’estableixi la comunicació. Sostingudes per cables i esteses entre pals, les línies de comunicació que seguien aquest sistema en les primeres instal·lacions telefòniques, anomenades línies de parelles simètriques, connectaven directament dos aparells. Aquestes línies s’agrupaven eventualment amb altres parelles que seguien el mateix recorregut.

Aquesta solució, de gran eficàcia si es tracta de connectar pocs aparells entre si, tenia l’inconvenient que oferia una transmissió poc estable i comportava el risc d’accidents derivats de la disposició dels cables. Per això, avui, els fils de coure només es fan servir per a la connexió de l’abonat amb la central i mai per a les llargues distàncies. A més, per a evitar les interferències en les línies, es va trobar una alternativa consistent en el soterrament dels cables. D’aquesta manera es resolia el problema del garbuix de fils a l’aire lliure, però continuava existint el problema de l’obstrucció de les comunicacions telefòniques.

Els cables coaxials van representar la solució més eficaç i radical per a resoldre els problemes derivats de l’ús de les línies de parelles simètriques. En un cable coaxial, el conductor d’anada i el de tornada del senyal elèctric es disposen l’un a l’interior de l’altre en una estructura tubular i concèntrica. Aquesta solució, a més de permetre l’augment de connexions, protegeix cada línia de la interferència amb les línies veïnes. A través de cada cable coaxial, per mitjà de l’aprofitament de la seva propietat de transmetre senyals també d’alta freqüència, avui és possible enviar-hi un nombre força elevat de comunicacions.

Les fibres òptiques són uns fils de vidre, transparents i prims com un cabell, que han assolit gran eficàcia i tenen assegurada l’expansió en el desenvolupament actual de les comunicacions per cable.

El seu funcionament es basa en l’enviament d’impulsos lluminosos a través de cables òptics, on es poden codificar missatges vocals. Atès que la freqüència de les ones lluminoses és força elevada, en una sola fibra òptica es poden transmetre un gran nombre de comunicacions telefòniques. El 1989 va entrar en funcionament el primer cable òptic entre Europa i els Estats Units, amb capacitat per a transmetre unes 40 000 trucades simultànies.

Una de les característiques més interessants de la fibra òptica és la possibilitat de transmetre d’un extrem a l’altre del cable un senyal lluminós que segueixi un recorregut curvilini. Això es deu a la successió de fenòmens de reflexió sobre la superfície interna del cable. Entre la resta d’avantatges que presenten les fibres òptiques respecte dels cables coaxials, destaquen el baix nivell d’atenuació del senyal, per la qual cosa es requereix un nombre reduït d’aparells d’amplificació, concretament un cada 200 km (necessaris per a recuperar l’amplitud i la potència del senyal que viatja a través del cable); una banda de transmissió ampla i, per tant, la possibilitat de distribuir un nombre elevat de comunicacions amb el mateix suport, cosa que ofereix l’oportunitat de transmetre, a més de les comunicacions telefòniques tradicionals, d’altres serveis, com per exemple els senyals de televisió; unes dimensions molt reduïdes i una gran flexibilitat (és possible disposar un centenar, o més, de fibres òptiques en una secció d’1 cm2); i la resistència al soroll i a les interferències, fet del qual deriva l’augment de la qualitat de la transmissió.

Els darrers anys, les fibres òptiques han afavorit el desenvolupament de les xarxes de comunicació, sobretot i específicament en el camp de les telecomunicacions relacionades amb la informàtica.

A banda de la transmissió per cable, les connexions telefòniques es poden realitzar per via aèria mitjançant l’enllaç per ràdio o bé l’ús de satèl·lits de telecomunicacions. El primer satèl·lit de telecomunicacions, pertanyent a la sèrie Echo, llançat el 1960 des dels Estats Units, es limitava a reflectir les ones electromagnètiques entre l’estació emissora i la receptora. Com que era en una òrbita baixa, apareixia i desapareixia cada hora i mitja, i per tant no podia oferir un servei continuat. Aquestes limitacions es van superar amb l’aparició del primer satèl·lit geostacionari, l’Intelsat 1, posat en òrbita el 1965. L’òrbita geostacionària, establerta a 35 800 km de la Terra, es recorre exactament en 24 hores, per la qual cosa el satèl·lit es manté fix respecte de la superfície terrestre i això garanteix la continuïtat del servei. A més, amb tres satèl·lits, situats a 120° l’un de l’altre, és possible abastar tot el planeta.

Els satèl·lits actuals no es limiten a reflectir els senyals com un mirall. Són autèntiques centrals de processament en òrbita, capaces de rebre missatges, amplificar-los, commutar-los i retransmetre les comunicacions. Les seves possibilitats s’han multiplicat. Aquell primer Intelsat del 1965 permetia 240 trucades simultànies. L’Intelsat 6, llançat el 1989, disposava ja de 120 000 circuits i de tres canals de televisió en color. La nova sèrie Intelsat 8, que acaba de ser satel·litzada a l’estiu del 1998, és formada per sis satèl·lits, cadascun dels quals pot oferir 22 500 circuits telefònics, tres canals de televisió i fins a 112 500 enllaços telefònics. Intelsat disposa actualment d’una vintena de satèl·lits en òrbita geostacionària, gestionats per una organització internacional que reuneix més d’un centenar de països.

La xarxa telefònica

A l’inici dels anys noranta, a tot el món, hi havia 800 milions d’aparells telefònics en funcionament. Però el microtelèfon i les tecles, o el disc, per a trucar a l’usuari desitjat són només la punta de l’iceberg. La veritable “màquina” del telèfon es troba submergida, no es veu. És formada tant per la xarxa, feta de cables, d’enllaços de ràdio i de satèl·lits artificials, com per les centrals, que permeten als usuaris posar-se en contacte. Actualment, però, aquest contacte, amb la implantació de la telefonia automàtica gairebé a tots els països del món, té lloc normalment de manera immediata, en la mesura que la línia entre tots dos interlocutors s’estableix automàticament sense la intervenció de cap operador.

L’element central de les xarxes telefòniques són les centrals telefòniques. Tot nucli urbà disposa, com a mínim, d’una central de commutació principal, entorn de la qual giren les centrals secundàries i les centrals satèl·lit. Les centrals estan proveïdes de dispositius de commutació que estableixen les connexions requerides pels usuaris. Les centrals també estan interconnectades. Llevat de les hores punta, en què és possible que tots els dispositius quedin ocupats simultàniament, la central està en condicions de garantir un servei immediat, pràcticament sense requerir cap temps d’espera. I això malgrat que el nombre de connexions que és capaç d’activar alhora sigui molt inferior al nombre virtualment possible si en un moment donat cada usuari sol·licités una connexió. En despenjar el microtelèfon per tal d’efectuar una trucada, s’estableix la connexió directa amb la central, la qual respon amb un senyal que indica que la línia està lliure i que tot està a punt per a establir la trucada. La connexió s’efectua prement les tecles o girant el disc per a marcar una sèrie de dígits; en qualsevol cas, es procedeix a enviar a través de la línia una sèrie d’impulsos elèctrics que la central reconeix i transforma en una connexió amb l’usuari desitjat. La connexió també es pot produir a través d’una altra central, si s’escull un itinerari per les vies que es trobin lliures en el moment d’efectuar la connexió.

Així doncs, les centrals tenen la funció d’establir la connexió entre dos usuaris, o entre un usuari i una línia d’unió. Un processador de comandaments, que correspon a l’operadora de les centrals manuals antigues, capta la sol·licitud d’una connexió o bé el seu acabament. En el primer cas, procedeix a enviar a l’usuari el senyal de lliure; en recull la informació de selecció, és a dir, el número sol·licitat, i n’activa el timbre. L’enllaç es manté mentre dura la conversa i s’interromp quan es penja el microtelèfon.

Les centrals electròniques més modernes ja no efectuen la commutació mitjançant sistemes electromecànics (relès), sinó amb dispositius electrònics, que són més veloços, més segurs i tenen un cost inferior. A més, no solament obeeixen als impulsos elèctrics transmesos pel disc o per les tecles, sinó que també poden rebre els números desitjats pel sistema de multitons, que consisteix en la identificació de cada dígit per la generació de dos tons simultanis, característics de cada número i que s’activen en prémer la tecla escollida. El sistema de multitons és més segur, més ràpid i permet efectuar operacions addicionals amb la central o amb l’interlocutor prement determinades tecles un cop establerta la connexió telefònica.

Per a entendre millor les característiques de la xarxa telefònica, seguirem el recorregut del missatge telefònic des del punt de partença fins al punt d’arribada. Com hem vist, el micròfon transforma la veu en un senyal elèctric, el qual a través d’un cable de coure arriba a una caixa de connexió, on conflueixen les línies particulars dels usuaris d’una zona o un edifici determinat. D’aquí parteix un únic cable que conté una trentena de fils i que va a parar a una caixa semblant que recull els senyals d’una illa de cases sencera. Per exemple, en una ciutat d’un milió d’habitants hi ha unes 3 000 caixes com aquestes, cadascuna de les quals cobreix el servei d’uns 350 usuaris. Els cables conflueixen a les centrals de commutació (en una ciutat d’un milió d’habitants, n’hi pot haver unes setanta), on les diverses comunicacions s’orienten cap a les destinacions corresponents. Per tal d’evitar les interferències, els cables estan aïllats amb una protecció que conté aire sec a pressió injectat amb un compressor que es troba a la central més propera. D’altra banda, el corrent elèctric telefònic, que a causa de la resistència del cable tendeix a atenuar-se amb la distància, s’amplifica per mitjà d’uns aparells disposats regularment al llarg de la línia.

Les trucades que han de recórrer més distància es converteixen en alta freqüència i es desplacen per cables coaxials o per fibres òptiques, que poden transmetre milers de comunicacions simultàniament. A més, les comunicacions telefòniques també poden viatjar per via aèria mitjançant el radioenllaç o, quan cal superar la curvatura de la Terra en les comunicacions a gran distància, l’ús de satèl·lits de telecomunicacions. Quan torna al cable, el missatge recupera la freqüència baixa i és enviat al telèfon del destinatari, on el senyal elèctric, que es manté igual al senyal de sortida, es torna a transformar a l’auricular en senyal sonor. I aquí acaba el llarg viatge de la veu.

De la transmissió analògica a la digital

Fins fa algunes dècades, la telefonia era només analògica. Però els darrers anys, amb la difusió de les centrals electròniques, constituïdes bàsicament per ordinadors, s’ha instaurat la telefonia digital. Es tracta d’un canvi de concepció important, que comporta també un augment de la qualitat i l’extensió de la veu humana i dels diversos serveis oferts a l’usuari. Precisament, si parlem de la veu, cal referir-se a les cordes vocals, uns plecs situats a la laringe que experimenten de 300 a 4 000 vibracions per segon al pas de l’aire i permeten emetre sons més greus o més aguts, segons la dificultat que oposin a la sortida de l’aire dels pulmons cap a l’exterior. Les ones acústiques generades a la gola modulen el corrent elèctric que excita el micròfon. Per tant, el corrent elèctric de sortida de l’aparell és “anàleg” als sons que surten del nostre aparell fonològic. En altres paraules, ens trobem davant d’un senyal analògic quan aquest senyal presenta una continuïtat respecte del fenomen que l’ha generat (en aquest cas, les frases emeses per l’usuari).

Naturalment, és possible transmetre la veu mantenint en tot moment un senyal analògic. En el punt d’arribada, el senyal elèctric provocarà, a l’auricular, unes vibracions anàlogues a les captades pel micròfon. Però aquest sistema, malgrat la seva senzillesa, presenta certs inconvenients. Per exemple, si el trajecte de la comunicació es veu pertorbat d’alguna manera, les interferències s’amplifiquen en el punt d’arribada i es barregen amb el missatge útil, de manera que en disminueix considerablement la claredat i, fins i tot, pot arribar a ser inintel·ligible.

En canvi, la transmissió digital consisteix, com ja s’endevina pel nom, en unitats elementals, anomenades bits (de l’anglès binary digit, número binari o dígit), cadascuna de les quals correspon al missatge mínim, és a dir, a la tria entre dues dades —el sí o el no, per exemple—, que en electrònica corresponen al pas o a l’absència de corrent; a més, aquest és el principi fonamental en què es basa el funcionament dels ordinadors que, vistos així, no són res més que interruptors de corrent extraordinàriament ràpids (vegeu “Les eines informàtiques”).

Per a efectuar una telefonada mitjançant el sistema digital, s’ha de transformar la informació, per exemple totes les paraules que formen una frase, en unitats d’informació elementals codificables en llenguatge binari. Una frase es compon de paraules, les paraules es componen de lletres, cada lletra correspon a uns sons, i aquests sons generen ones de freqüències diverses. Així doncs, per a transformar les paraules en informacions elementals, caldrà traduir en xifres l’ona del corrent elèctric generat per les paraules pronunciades.

Ara bé, per a “desmuntar” i reconstruir l’ona de la veu de l’usuari, no cal transmetre-la tota. N’hi ha prou a extreure’n una quantitat suficient de mostres que corresponguin a diversos moments de l’ona, que seguidament es transmeten a l’estació de recepció per tal de formar novament l’ona originària. Evidentment, la distància entre una mostra d’ona i una altra no ha de ser excessivament gran. A la pràctica, perquè no es deformi la veu, les mostres que s’extreuen han de ser el doble del nombre màxim d’oscil·lacions de l’ona en qüestió. La comparació amb el cinema pot aclarir-ne el procediment. Cada segon de projecció d’una pel·lícula comprèn 24 fotogrames, cadascun dels quals és una fotografia, com una mostra de l’escena representada pels actors. La cadència de 24 “mostres” per segon és suficient per a representar amb fidelitat el moviment dels personatges. En el cas de la transmissió telefònica, la veu es descompon en 8 000 mostres per segon, atès que la freqüència més alta que normalment es transmet en les comunicacions telefòniques és de 4 000 vibracions per segon. De cadascuna de les 8 000 mostres s’obté una “avaluació” de l’ona elèctrica produïda en el micròfon per part de qui parla. Aquesta mostra es transforma en un número i, seguidament, es transmet en sistema binari. A l’estació de recepció, tots els impulsos es tradueixen a fi de reconstruir l’ona original. D’aquesta manera, el marge d’error es redueix considerablement, en la mesura que la informació que viatja en unitats elementals està molt poc exposada a les deformacions. L’impuls hi és o no hi és, i les eventuals pertorbacions o els possibles errors de transmissió no incideixen substancialment en la qualitat del missatge un cop s’ha reconstruït. El que importa és que les xifres arribin a l’aparell receptor, que ha de tornar a transformar els impulsos numèrics en analògics. En aquest punt, es posen de manifest encara més els motius pels quals una xarxa digital és preferible a una d’analògica, a banda de la supressió de les pertorbacions. És així perquè les centrals de commutació parlen el llenguatge binari de l’ordinador i, per tant, dialoguen millor amb una xarxa que parli el mateix llenguatge. A més, una xarxa digital és igualment transparent a tot tipus de missatge, tant si es tracta de veus, de dades o d’imatges. En tots els casos, la informació viatja sempre en forma de xifres binàries.

La xarxa digital de serveis integrats (coneguda més aviat amb la sigla RDSI, que correspon a la traducció en espanyol) és un servei que ofereixen les administracions de telefonia i que aglutina una sèrie de serveis mitjançant la xarxa commutada. El mòdem (modulador-desmodulador) permet a l’abonat disposar d’un canal de dades de 128 Kbits, que també pot ser utilitzat per a la telefonia convencional, el fax d’alta velocitat, les videoconferències, les dades informàtiques també a alta velocitat i tot allò que sigui susceptible de ser convertit en números. El principal camp d’acció de l’RDSI és el món empresarial i l’àmbit dels mitjans de comunicació.

Telèfons especials

Igual que en el cas de la commutació, el camp dels aparells també ha experimentat una sèrie de transformacions lligades a l’evolució de la tecnologia. Al costat dels aparells de telèfon tradicionals, s’han desenvolupat uns nous tipus de telèfon de característiques especials o complementàries als tradicionals, alguns dels quals són actualment d’ús ben corrent. Alguns d’aquests aparells són els telèfons amb funció de “mans lliures”, els contestadors automàtics, els telèfons sense fil i l’intercomunicador, o intèrfon, entre d’altres.

Els telèfons equipats amb un micròfon a la base de l’aparell permeten parlar sense necessitat de despenjar el microtelèfon i, per tant, deixen les mans desocupades perquè es pugui continuar treballant en una altra cosa mentre es parla. Sovint, en aquests models de “mans lliures”, l’altaveu que reprodueix la veu de l’interlocutor transmet oscil·lacions sonores al micròfon que provoquen un efecte de ressonància desagradable (efecte Larsen).

El contestador automàtic és un aparell acoblat al telèfon i proveït d’una cinta magnètica o, més modernament, d’un xip de memòria, que ofereix la possibilitat de respondre automàticament a una trucada amb un missatge gravat i d’enregistrar l’encàrrec que vulgui deixar la persona que truca, de manera que l’usuari pugui escoltar-lo quan ho desitgi o quan torni a casa. Fent servir un comandament acústic especial, alguns models es poden governar a distància, cosa que permet, per exemple, escoltar els missatges enregistrats des de qualsevol altre aparell de telèfon.

El telèfon sense fil, força més còmode, és en certa manera la negació del telèfon tradicional. És possible prescindir del fil dotant tant la base com el microtelèfon d’un emissor i un receptor que es comuniquen per ràdio dins d’un radi que pot abastar des d’un centenar de metres fins a uns quants quilòmetres. El telèfon mòbil, tan popular avui, també prescindeix en part de la xarxa telefònica convencional. De fet, l’aparell entra en contacte amb la resta de telèfons mitjançant una connexió per ràdio, no pas amb la seva pròpia base, sinó a través de repetidors que permeten d’establir una connexió amb la xarxa telefònica general i, per tant, amb qualsevol telèfon, i que fins i tot poden servir-se dels satèl·lits de telecomunicacions que es troben en òrbita. A “Telèfon mòbil, telepoint i similars” i a “La comunicació radiofònica”, en parlarem més extensament.

Els telèfons d’ones conduïdes es van crear el 1920 per interconnectar les subestacions de la xarxa elèctrica de distribució de l’energia. En lloc d’utilitzar les línies telefòniques, la veu modula una ona portadora que s’introdueix a la línia d’alta tensió. Posteriorment, el sistema es va aplicar a l’ús privat, de manera que fos possible establir enllaços entre diferents punts d’una zona proveïda per un mateix transformador, sense necessitat d’estendre línies telefòniques.

L’intercomunicador, o intèrfon, és el tipus d’aparell telefònic més senzill, adequat per a comunicar-se a poca distància. Normalment s’usa per a connectar l’entrada d’un edifici amb l’interior. El tipus d’intèrfon més corrent és format simplement per un micròfon i un auricular connectats directament. Els més moderns, en canvi, són molt més sofisticats i incorporen una càmera que, a més de la veu, envia la imatge de qui és al portal i ha trucat al timbre.

El telèfon “intel·ligent”

Una de les aplicacions més sorprenents de les tècniques de reconeixement de la veu, és a dir, de la capacitat que té l’ordinador d’entendre les paraules pronunciades per un usuari, és la creació d’una mena de cabines telefòniques on no cal el contacte directe amb l’aparell. S’entra a la cabina, es diu en veu alta el número amb què es vol fer la connexió i, seguidament, un cop se sent la resposta de l’interlocutor, s’hi parla com si es tractés d’una conversa en un bar o en una sala d’estar.

Aquest sistema ja s’ha aplicat en algunes ciutats franceses, en el marc denominat projecte publivox, destinat sobretot a pal·liar les destrosses a les cabines públiques. No hi ha dubte que, a mesura que el cost del reconeixement de la veu pugui anar disminuint, la seva aplicació s’estendrà molt més.

Una altra de les aplicacions de la intel·ligència artificial al telèfon consisteix en la traducció simultània. Existeixen diversos prototips, com ara un de japonès que és capaç de traduir simultàniament de l’anglès al japonès i viceversa. El sistema es basa en un ordinador programat per a fer anàlisis lingüístiques i en una veu sintètica, produïda amb un xip especial. L’ordinador analitza les paraules pronunciades i tradueix instantàniament a la llengua del receptor el que s’ha dit en la llengua de l’emissor.

Telèfon mòbil, telepoint i similars

Esquema bàsic del circuit de telefonia mòbil. Des d’un telèfon mòbil s’estableix la connexió amb l’estació base, que passa la trucada a l’estació de commutació, fins a la central principal, des d’on per cable o fibra òptica o bé per aire es transmet al receptor d’un telèfon fix o d’un altre de mòbil. Les trucades de llarga distància són distribuïdes per satèl·lit i segueixen el mateix recorregut, però en sentit invers al que s’estableix quan es fa una trucada.

ECSA

Vegem ara el telèfon mòbil amb una mica més de detall. Existeix una xarxa d’estacions de ràdio distribuïdes uniformement que cobreixen amb les emissions respectives una zona hexagonal, anomenada cel·la. Cada estació és enllaçada amb un centre de control a través d’un nombre determinat de línies, que depèn dels canals irradiats que hi hagi. Finalment, el centre de control és connectat a la xarxa telefònica normal. Per a evitar interferències, les cel·les no poden tenir un radi superior als 2 o 3 km i, per tant, la potència irradiada és més aviat baixa. Això comporta l’ús de freqüències elevades —actualment es fan servir els 900 MHz—, que són més fàcils de contenir en un cert espai, i d’ordinadors que commuten la freqüència a mesura que es passa d’una cel·la a l’altra, mitjançant un sistema anomenat handoff. Aquest telèfon és, en realitat, un radiotelèfon i es pot fer servir on sigui (sempre que tingui cobertura). Per tal que pugui funcionar sense límits arreu d’Europa, és necessari recórrer al sistema GSM (group special mobile), que és l’estàndard únic europeu per a la telefonia mòbil de tecnologia digital. L’inconvenient principal del mòbil, com se sol anomenar popularment, és el cost de la trucada, molt més elevat que el dels telèfons normals.

Com a alternativa, hi ha altres sistemes, com ara l’AMTS, en funcionament en algunes ciutats dels Estats Units, que consisteix en una xarxa d’ordinadors i de transmissors-repetidors connectats a microordinadors instal·lats a l’automòbil. L’ordinador de l’interior de l’automòbil selecciona la freqüència adequada i estableix la sintonització automàticament. També hi ha un altre sistema, molt poc corrent aquí, anomenat telepoint. És un aparell, de la mida d’una calculadora de butxaca, que es pot emprar fins a una distància màxima de 200 m respecte d’un emplaçament públic indicat amb un distintiu especial. Dins d’aquest radi, es marca un codi personal i s’ingressa a la xarxa. L’avantatge d’aquest sistema és el seu cost reduït, però és d’ús limitat, ja que no és possible rebre trucades i cal trobar-se sempre a prop d’un punt telefònic indicat.

La comunicació radiofònica

Després de la invenció del telèfon, que va permetre per primera vegada la transmissió a distància de la veu a través d’un fil, va tenir lloc una altra invenció, encara més sorprenent per als seus contemporanis: la ràdio. La radiodifusió és la transmissió del so a distància mitjançant ones hertzianes.

La ràdio, és a dir, l’aparell receptor que actualment acostuma a ser present a totes les cases, capta les ones electromagnètiques generades per un transmissor (vegeu “Electricitat i magnetisme”, i “Ones, so i llum”) i les transforma en ones sonores.

Les ones electromagnètiques, i entre elles les ones lluminoses, es propaguen en el buit a una velocitat de 300 000 km/s. Les transmissions del so per ràdio són, doncs, pràcticament instantànies, si es té en compte que la distància entre dos punts qualssevol de la superfície terrestre no pot ser superior a la meitat de la circumferència, és a dir, 20 000 km, una distància que les ones de ràdio recorren en 1/15 de segon.

El científic que va intuir i que va investigar la possibilitat d’aplicar les ones electromagnètiques a la comunicació a distància va ser el físic i inventor italià Guglielmo Marconi. El 1895, en uns turons als volts de la seva Bolonya natal, Marconi va aconseguir per primer cop transmetre i captar a distància la lletra “S”, que correspon a tres punts segons el codi telegràfic ideat per Morse. Uns anys més tard, el 1901, va aconseguir transmetre el mateix senyal “S” a través de l’Atlàntic; d’aquesta manera, demostrà que la curvatura terrestre no impedeix la propagació en línia recta de les ones electromagnètiques (per a la invenció i els primers progressos de la ràdio, vegeu “Breu història de les telecomunicacions”). L’explicació científica d’aquest fenomen va ser possible el 1958, quan es va descobrir l’anomenat cinyell de Van Allen, una capa de partícules d’alta energia que envolta la Terra a gran altura, que funciona com un mirall on reboten les ones, de manera que no es dissipen per l’espai.

Com sorgeixen les ones electromagnètiques

Com s’ha esmentat abans, el camp elèctric presenta càrregues elèctriques, mentre que el camp magnètic en conté de magnètiques (vegeu “Electricitat i magnetisme”). Si volem saber si una zona determinada es troba en un camp elèctric, n’hi ha prou d’aportar-hi una càrrega elèctrica i comprovar si rep l’acció de cap mena de força. En canvi, si el que volem és veure si som en presència d’un camp magnètic, es tractarà de controlar si un cos magnètic, com pot ser un imant, experimenta una atracció o una repulsió. Com més gran sigui la força exercida, més gran serà la magnitud que s’anomena intensitat de camp.

La intensitat d’un camp, tant si és elèctric com si és magnètic, pot mantenir-se estable o bé, amb el temps, augmentar o disminuir a l’atzar, o de manera previsible segons les lleis de la física. Un exemple evident de camp elèctric variable imprevisible és el de l’atmosfera durant un temporal, mentre que un exemple de camp magnètic variable segons unes lleis ben establertes (o gairebé) és el del camp magnètic terrestre. A la pràctica, es poden obtenir variacions descriptibles de manera exacta amb fórmules matemàtiques només en camps elèctrics i magnètics artificials, sempre que no es tinguin en consideració les inevitables pertorbacions que compliquen qualsevol fenomen, fins i tot si es reprodueixen en un laboratori experimental asèptic.

Entre totes les lleis de variacions possibles d’un camp, és especialment interessant la llei de variacions sinusoïdals, perquè és la més senzilla de comprovar amb aparells industrials (vegeu “Ones, so i llum”). La representació gràfica d’un camp elèctric (posant a l’eix de les ordenades la intensitat del camp i, a l’eix de les abscisses, el temps) és en aquest cas una corba matemàtica ben delimitada i periòdica. Per tant, el període es pot definir senzillament com l’interval de temps entre dos pics de la corba, i la freqüència, com el nombre de vegades que en un segon la intensitat de camp recupera el mateix valor.

La relació entre el període, normalment indicat amb una T i mesurat en segons, i la freqüència, normalment indicada amb una f i mesurada en hertzs, és: f = 1/T, és a dir, que la freqüència i el període són inversament proporcionals. El corrent elèctric utilitzat normalment a les cases, per exemple, és un fenomen físic variable amb lleis sinusoïdals. Els electrons recorren els conductors cinquanta vegades per segon movent-se a una velocitat progressivament decreixent, primer en un sentit i després en l’altre.

Quan un camp elèctric varia ràpidament (amb una freqüència molt superior a la freqüència del corrent elèctric), és més fàcil observar el fenomen següent produït per qualsevol corrent variable: un camp elèctric genera un camp magnètic associat, que varia amb la mateixa freqüència. Però això no és tot. El camp magnètic, si és variable, genera al seu torn un camp elèctric de la mateixa freqüència, i així successivament. En aquest cas, es parla de camp electromagnètic. Una característica pròpia d’aquest tipus de camp és que no es manté mai a la zona on s’ha generat, sinó que tendeix a expandir-se en totes les direccions i afectar noves zones de l’espai circumdant. És el que van intuir James C. Maxwell, Heinrich Hertz i Aleksandr Popov, verificat posteriorment per Marconi i base de les radiocomunicacions.

La velocitat a què el camp electromagnètic es propaga en el buit és sorprenent: 300 000 km/s, exactament la velocitat de la llum, que de fet és un fenomen electromagnètic, com també ho són altres fenòmens naturals aparentment molt diferents.

Si, al llarg d’una línia de propagació qualsevol, es controla en un moment determinat la intensitat del camp electromagnètic en diversos punts, s’observa que no és constant, sinó que varia segons les lleis sinusoïdals. Així doncs, adoptant per analogia els termes que es fan servir quan es parla de les ones en una superfície líquida —per exemple, el mar—, se sol fer referència a la longitud d’ona, que es mesura en metres.

Entre totes les magnituds que hem hagut d’esmentar en parlar de la ràdio, existeix una relació molt important que es formula de la manera següent:

λ = vT

en què λ és la longitud de l’ona, v és la velocitat de propagació (és a dir, 300 000 km/s) i T és el període. Aquesta fórmula no és sinó la llei del moviment uniforme, s = vt, en què el temps genèric t es converteix en el temps T necessari per a realitzar λ (equivalent a l’espai s), és a dir, el període T. Sense fer gaires càlculs, es pot observar fàcilment (recordem que f = 1/T) que també es pot escriure així:

λf = v

és a dir, la longitud d’ona multiplicada per la freqüència equival a la velocitat de la radiació electromagnètica.

Els equips que poden produir camps electromagnètics d’una entitat considerable i que es destinen a les radiocomunicacions s’anomenen transmissors. Amb el temps, s’han anat modificant, tot i que en realitat s’han mantingut els mateixos elements essencials. El dispositiu més destacat és un generador de corrent elèctric sinusoïdal d’alta freqüència, acoblat a un sistema de conductors amb unes estructures geomètriques concretes, que es col·loca en una posició predominant (antena). Quan l’antena és recorreguda pel corrent que produeix el generador, s’origina en les proximitats immediates un camp electromagnètic que es propaga a l’espai i que, pel fet que “porta” els senyals que volem transmetre, s’anomena ona portadora.

Radioafeccionats i CB

Els radioafeccionats són en certa manera els hereus del físic italià Guglielmo Marconi en la mesura que, com ell, són uns afeccionats evolucionats. Es tracta, efectivament, d’experts en emissió i recepció radiofòniques amb les patents corresponents, i la seva afecció és notícia en ocasions molt particulars, com quan aconsegueixen establir connexions “impossibles” com ara la recepció de missatges d’un transbordador espacial en òrbita o d’un navegant solitari enmig de l’Atlàntic. És diferent el cas dels anomenats CB, és a dir, els que transmeten en la banda ciutadana (o citizen band). Mentre un radioafeccionat ha de passar un examen de coneixements, el CB senzillament ha de sol·licitar la concessió per a fer servir el seu aparell.

L’examen del radioafeccionat consta d’una prova escrita sobre temes que van de les radiocomunicacions a l’electrònica. També són matèria d’examen les antenes i el codi Q, que és el llenguatge utilitzat pels radioafeccionats de tot el món. Si se supera l’examen, s’obté el permís per a algunes bandes de freqüència. Si, a més, es vol la llicència de radiooperador, cal passar una prova de recepció i de transmissió en alfabet Morse. Amb aquesta llicència, no hi ha limitacions de freqüència i es poden iniciar els enllaços, confirmats tradicionalment mitjançant l’intercanvi de postals dels dos futurs corresponsals.

Pel que fa als CB, només cal que declarin la possessió de la seva emissora amb una sol·licitud per correu per a l’ús d’aparells radioelèctrics homologats i de poca potència, a més d’abonar la taxa corresponent. Poca potència no és sinònim d’un enllaç a poca distància. De fet, gràcies a la capa ionitzada que envolta la Terra, de nit, quan aquesta capa reflecteix les ones amb més eficàcia, es pot connectar amb interlocutors que es troben a milers de quilòmetres de distància.

La difusió del senyal

Les ones electromagnètiques poden radiar-se per mitjà d’una antena disposada en totes les direccions (antenes omnidireccionals o circulars) o bé en una direcció determinada (antenes direccionals). La propagació del senyal es produeix en línia recta i, per tant, l’ona s’interromp quan li barra el pas un obstacle natural o artificial, com muntanyes o edificis alts. La radiació que topa amb l’obstacle és absorbida i transformada en calor i només una part molt petita es reflecteix i es propaga novament. L’abast d’un enllaç de ràdio quedaria, doncs, limitat pràcticament a l’anomenat abast òptic. Però això no és del tot exacte, perquè, si no, Marconi s’hauria equivocat i la nostra civilització hauria evolucionat d’una manera ben diferent.

El que hem descrit es pot verificar amb les transmissions que utilitzen longituds d’ona d’alguns metres, o encara més curtes, mentre que per a les ones més llargues es presenten altres sistemes de propagació. Però tornem a les ones més curtes, que avui són les més utilitzades en el camp de la radiodifusió, la televisió i els enllaços de ràdio per a la telefonia. Per a la seva difusió en distàncies més llargues s’utilitzen majoritàriament els enllaços fixos. Es tracta d’estacions de ràdio situades en posicions visibles entre elles, en condicions de rebre, amplificar i tornar a radiar els senyals radiofònics. L’enllaç entre dues estacions intermèdies s’anomena tracte. Els enllaços de ràdio poden tenir diverses capacitats, és a dir, poden transmetre en una amplada de banda més o menys gran. Així, es va dels enllaços de poca capacitat, que porten fins a 60 canals telefònics, als de molta capacitat, amb més de 960 canals. Les bandes de freqüència emprades en els ponts ràdio són fixades per la Unió Internacional de les Telecomunicacions (UIT).

L’abast d’un transmissor, o la seva àrea de servei, no depèn només de la seva potència, és a dir, de la intensitat del senyal emès, sinó també de la configuració orogràfica del terreny. Això explica per què als turons pròxims a les grans ciutats es concentra, als punts estratègics, un bosc d’antenes transmissores.

Amb tot, si el terreny és molt irregular i l’emplaçament del transmissor en algun lloc predominant esdevé complicat, s’utilitzen els anomenats repetidors per a estendre l’àrea de servei. Es tracta igualment de transmissors, però de menor potència que el principal, que se situen en un lloc d’unes característiques topogràfiques concretes, que fan possible la recepció del senyal i la seva radiació cap a la zona d’ombra. Aquesta radiació requereix, naturalment, una “injecció d’energia”, és a dir, una amplificació de la intensitat del senyal rebut. Per a les distàncies llargues, tot i que també són emprats per a distàncies més modestes, es pot recórrer als repetidors instal·lats en satèl·lits artificials, especialment quan certs obstacles, que poden ser tant les muntanyes com la curvatura de la Terra, dificulten la transmissió de les comunicacions entre dos repetidors, fins al punt d’interrompre-la. Un satèl·lit de telecomunicacions és bàsicament una mena de radioenllaç a l’espai. Des d’una estació de la Terra, els senyals s’envien al satèl·lit, on es processen i es retransmeten novament a una estació terrestre.

Tal com hem dit a propòsit de les comunicacions telefòniques, si l’òrbita en què se situa el satèl·lit és geostacionària, el satèl·lit en qüestió —des de l’òptica d’algú que l’observi de la Terra estant— apareixerà immòbil a l’espai, en un punt fix, ja que el moviment de rotació de la Terra equival a la velocitat del satèl·lit. La característica principal del satèl·lit, i alhora una de les seves principals utilitats com a mitjà de comunicació, consisteix en el fet que pot establir connexions amb un volum de trànsit elevat entre dos punts qualssevol de la Terra. Només fan falta tres satèl·lits, posats en òrbita geostacionària, per a abastar pràcticament tota la terra habitada.

Quan s’han de transmetre senyals relativament simples, com en el cas de la difusió en modulació d’amplitud o bé en els enllaços telefònics i telegràfics, també es pot recórrer a l’ús de radioones de freqüència més baixa que permetin estendre considerablement les àrees de servei dels transmissors. Es tracta de longituds d’ona que oscil·len entre algunes desenes de metres i alguns quilòmetres, i reben el nom d’ones curtes, ones mitjanes i ones llargues. Aquestes ones, a més de propagar-se en línia recta, també poden ser objecte d’una propagació per ona reflexa o indirecta, en el cas de les ones curtes i mitjanes, i d’una propagació per ona de superfície, si es tracta d’ones mitjanes o llargues.

La propagació per ona reflexa o indirecta es produeix mitjançant unes reflexions successives a la Terra i a la capa ionitzada que l’envolta a una altura de 70 a 500 km. D’aquesta manera, amb una sèrie de rebots successius és possible cobrir tota la Terra. Mentre que aquest sistema resulta especialment adequat per a les ones curtes, generalment les ones mitjanes perden massa energia en cada reflexió i, per aquest motiu, no van més enllà del primer rebot.

En el cas de la propagació per ona de superfície, l’energia radiada cap avall des de l’antena és guiada per terra i se separa de l’antena seguint les ondulacions i les irregularitats del terreny. Les ones curtes, però, són incompatibles amb aquest sistema, perquè són absorbides gairebé completament del tot pel terreny a poca distància de l’antena. En canvi, les ones mitjanes i les llargues aconsegueixen, per mitjà d’aquest sistema, ampliar considerablement l’àrea de servei del transmissor.

La modulació

Com hem vist, el transmissor genera un corrent altern de freqüència adequada que, en recórrer l’antena, produeix un camp electromagnètic (ona portadora) d’una intensitat proporcional a la intensitat del corrent i variable amb la mateixa freqüència. Així doncs, podem representar el recorregut del camp electromagnètic com una corba, en què trobem les mateixes magnituds que eren presents en un camp elèctric variable. La intensitat de camp varia entre els valors +I i -I amb una freqüència f que s’anomena freqüència de la portadora, que és fixa, és a dir, que es manté igual en el transcurs del temps.

En aquest cas, el receptor no pot rebre cap informació. Perquè hi hagi informació és necessari que alguna cosa variï en funció de les diverses informacions que volem transmetre. El procediment pel qual la informació que s’ha de transmetre es transforma en modificacions del camp electromagnètic radiat s’anomena modulació. Es pot variar la intensitat del senyal —és a dir, l’amplitud— mantenint constant la freqüència i, en aquest cas, es parla de modulació d’amplitud; en canvi, de manera inversa, es pot mantenir constant l’amplitud del senyal variant la freqüència, és a dir, escurçant o allargant el període, i en aquest cas es tracta de la modulació de freqüència. Durant el temps en què es transmet la informació, l’ona portadora es modula en amplitud o en freqüència segons el sistema preestablert pel transmissor en qüestió.

Modulacions de freqüència i d’amplitud

Elements i funcionament d’un emissor i d’un receptor.

ECSA

Quan una ona portadora es modula, en freqüència o en amplitud, l’energia emesa pel transmissor no es concentra únicament sobre la freqüència portadora, sinó que ho fa també sobre una sèrie de freqüències al voltant del valor de la portadora, que s’anomena banda de freqüències o canal de transmissió. Així doncs, s’anomena amplada de banda, o amplada de canal, la diferència entre el valor de la freqüència més alta i el de la freqüència més baixa. Atès que les freqüències disponibles no són infinites, es considera una bona gestió de l’espectre de les radiofreqüències quan s’aconsegueix fer funcionar el major nombre de transmissors sense que es facin nosa recíprocament. Per tant, un canal és millor com més “estret” és. Des d’aquest punt de vista, però també per altres motius, els dos sistemes de modulació no són equivalents. El sistema de modulació d’amplitud requereix una amplada de canal menor, però, en canvi, està més exposat a les pertorbacions i a les interferències i, per a un mateix senyal radiat, consumeix més energia. Però també cal considerar l’amplada de la banda requerida pel senyal modulador. Com més gran sigui la informació que es vol transmetre, més ample i aparatós serà el senyal modulador. Per exemple, en una conversa telefònica, es requereix una banda de 300 a 3 600 Hz; en canvi, en un programa radiofònic la banda utilitzada va de 30 a 15 000 Hz i en una transmissió televisiva l’amplada de banda s’estén de 0 a 5 500 000 Hz.

Un menor consum d’energia i un menor grau de complexitat han afavorit la difusió de la modulació de freqüència en les radiodifusions privades, però la modulació d’amplitud també té un camp d’aplicació força extens. S’aplica a les ones mitjanes i curtes i en la transmissió d’imatges televisives. La modulació de freqüència és, en canvi, la “reina” de les ones mètriques, és a dir, d’1 m de llargada aproximadament.

La utilització de les ones electromagnètiques és regulada per unes conferències internacionals que estableixen periòdicament els plans d’assignació de les ones, és a dir, que decideixen quines freqüències es poden utilitzar i quins canals són disponibles en cada país per a cada tipus de funció.

La modulació de freqüència (MF) o freqüència modulada (FM) té una capacitat de transmissió més gran, de manera que amb una sola emissora d’FM és possible la difusió dels dos canals d’àudio corresponents al so estèreo (radioestereofonia) i també un segon o un tercer canal de so completament independents. En aquest cas es tracta d’un sistema conegut com SCA (subsidiary communication autorization), que es fa servir per a difondre música ambiental per mitjà d’una emissora d’FM, la qual és rebuda utilitzant uns receptors especials. És comú en l’ambientació d’oficines, llocs públics i establiments comercials. Amb tot, es tracta d’una música que és inaudible en un receptor domèstic.

Els “actors” del radioenllaç

Els diversos elements que entren en joc en un radioenllaç són un vector, que és l’ona electromagnètica que porta el senyal; un aparell emissor, que comprèn el dispositiu que recull el so i el transforma en senyal elèctric (micròfon), el transmissor pròpiament dit; l’antena transmissora, que genera l’ona electromagnètica; un aparell receptor que, a més de l’antena, ha de tenir un dispositiu de sintonització que permeti seleccionar el senyal que es vol captar; un desmodulador que efectua l’operació inversa a la del modulador i, finalment, un dispositiu que transformi el senyal elèctric en so (altaveu o auriculars). El procés de modulació es produeix en el mateix transmissor, ja que aquest aparell genera el corrent d’alta freqüència i el modula en funció del senyal que vol transmetre. Aquest senyal és recollit pel micròfon i incideix sobre el senyal portador modulant-lo gràcies a un dispositiu especial del transmissor, anomenat modulador. El corrent elèctric d’alta freqüència, un cop modulat, arriba a l’antena des d’on es radia com a ona electromagnètica.

A la ràdio receptora, l’ona electromagnètica és captada per l’antena, que actualment pot arribar a ser de dimensions molt reduïdes i estar inclosa, fins i tot, a l’interior de l’aparell. D’aquesta manera, es genera un corrent elèctric d’alta freqüència modulada que és idèntic, però molt més feble, al que recorre l’antena transmissora. Una part del receptor, el desmodulador, acompleix la funció inversa a la del modulador i “extreu” del corrent elèctric d’alta freqüència el senyal elèctric corresponent a la informació transmesa i l’envia a l’altaveu que el reprodueix.

Si examinem el receptor amb més detall, observarem en primer lloc que l’antena pot tenir diverses formes i dimensions: pot ser des d’una estructura metàl·lica d’aspecte semblant a una antena transmissora fins al simple fil dels auriculars (cascos) o bé a la nansa d’una ràdio portàtil, que generalment fa aquesta funció. De tota manera, quan el conjunt de conductors elèctrics que componen l’antena és afectat per un camp electromagnètic, s’hi desencadenen uns corrents elèctrics que tenen la mateixa freqüència que l’ona electromagnètica captada. Si aquesta ona es modula en amplitud, el corrent també ho farà en amplitud; si es modula en freqüència, el corrent també ho farà en freqüència.

L’antena, però, no capta un sol camp electromagnètic, sinó un nombre més o menys gran de camps electromagnètics produïts per diversos transmissors que cobreixen aquella zona com a àrea de servei. D’altra banda, existeixen les pertorbacions naturals, com les que es generen durant els temporals, i de naturalesa artificial o industrial, produïdes per les màquines elèctriques. Així doncs, l’antena ha d’efectuar una primera selecció entre tots aquests camps electromagnètics. Per aquesta raó, està dissenyada per a respondre a una certa gamma de freqüències. A més, es pot orientar de manera que rebi només els senyals que arriben d’una direcció determinada.

Malgrat el caràcter selectiu de l’antena i la seva eventual direccionalitat (dos trets característics de les antenes), els corrents d’alta freqüència que sorgeixen per efecte dels camps electromagnètics són més aviat nombrosos i presenten una intensitat molt feble. Això fa que calgui tractar aquest senyal feble per mitjà d’uns dispositius electrònics especials.

El primer component del receptor és, doncs, un amplificador selectiu que amplifica els corrents d’antena, però només si es tracta dels que corresponen al transmissor que es vol captar. El dispositiu que permet “seleccionar” el corrent desitjat, excloent-ne els altres, és el seleccionador, que s’acciona mitjançant una palanca o un botó. Aquest dispositiu va seguit, en la modulació de freqüència, d’un limitador, que elimina possibles pertorbacions i interferències presents en el senyal. A continuació, hi ha el desmodulador, que permet extreure del corrent d’alta freqüència —seleccionat i amplificat— la informació continguda en el senyal. Finalment, el senyal obtingut és novament amplificat i reconvertit en senyal acústic mitjançant uns auriculars o un altaveu.

Ràdio d’emissió i recepció

La comunicació entre dos punts separats per una certa distància mitjançant ones electromagnètiques no difereix substancialment de la tecnologia emprada en la radiodifusió, de què hem tractat anteriorment. Els aparells que es fan servir en l’emissió i la recepció consisteixen, evidentment, en un emissor de ràdio i en un receptor. Els radioreceptors, tant en la radiodifusió en general com en l’àmbit professional, són del tipus superheterodí. En aquests aparells, el senyal captat per l’antena es converteix a una freqüència intermèdia sobre la qual actua un amplificador, que augmenta l’amplitud del senyal abans de la seva desmodulació a baixa freqüència. Finalment, aquest senyal actua sobre l’altaveu. En els receptors, s’efectuen diverses regulacions per mitjà d’uns botons determinats. La sintonia és la regulació de la freqüència en què treballa l’aparell i es controla a partir d’uns elements variables, els condensadors, per tal d’ajustar la freqüència rebuda i la de la vibració de l’antena. El volum es modifica variant la resistència que el senyal de baixa freqüència ha de travessar abans d’arribar a l’altaveu. El component emprat s’anomena potenciòmetre. El to es regula variant la resposta de l’amplificador de la freqüència interceptada. Uns filtres especials efectuen talls de freqüència a fi d’accentuar la resposta als tons alts o als baixos. D’altra banda, hi ha tota una sèrie de circuits auxiliars, en concret, el limitador, el RAS i el RAF. El limitador s’usa en els receptors amb modulació de freqüència per a eliminar variacions d’amplitud causades per sorolls i pertorbacions. El RAS (regulador automàtic de sensibilitat, més conegut per la sigla anglesa equivalent, AGC) és un component típic de les ràdios amb modulació d’amplitud destinat a compensar les excessives variacions de l’amplitud del senyal. El RAF (regulador automàtic de freqüència, o AFC, en anglès) estabilitza la freqüència rebuda en els receptors de modulació de freqüència, de manera que no es perdi l’estació emissora un cop sintonitzada.

En el transmissor, la freqüència portant és generada per un oscil·lador que vibra a una freqüència submúltiple de la que es vol emprar. Uns multiplicadors especials permeten assolir el valor requerit. Per aquest motiu, la freqüència de l’oscil·lador ha de ser particularment estable, ja que, altrament, qualsevol variació seria igualment multiplicada. Així doncs, l’oscil·lador sol ser guiat per quars piezoelèctric i existeix un control automàtic de la freqüència (CAF) que s’estableix en la transmissió. La freqüència també defineix el tipus de transmissor, que serà d’ona llarga si opera entre 155 i 281 kHz, d’ona mitjana si funciona entre 520 i 1 600 kHz i d’ona curta entre els 3 950 i 21 500 kHz.

La ràdio que escriu

Com tothom sap, la ràdio s’escolta, mentre que d’altres aparells s’utilitzen per a veure (televisió) o per a escriure (tèlex, telefax, etc) a distància. No obstant això, des de fa un cert temps, no és ben bé així. La ràdio també pot rebre missatges escrits. Es tracta del sistema RDS (radio data system), ideat a Europa al final dels anys vuitanta, que s’adreça principalment als usuaris de la ràdio en l’automòbil. Conjuntament amb la programació normal, el sistema RDS transmet una sèrie de dades en format binari. Els receptors equipats amb un descodificador RDS interpreten aquelles dades i presenten en la pantalla del receptor el nom o l’indicatiu de l’emissora que es té sintonitzada i, a més, poden incloure algun eslògan, el tipus de programa emès (notícies, música pop, clàssica, etc.), i fins i tot avisos de tràfic o d’altra mena, en el moment de la radiació dels quals, de l’emissora estant, es pot cridar l’atenció del conductor amb un discret augment del volum de l’autoràdio. Si l’emissora sintonitzada pertany a una cadena radiofònica, envia al receptor la llista de freqüències de la cadena, de manera que si durant el trajecte es deteriora o es perd l’audició, el receptor sintonitza automàticament el mateix programa en una altra freqüència amb una recepció més bona. La capacitat de transmissió de dades que ofereix el sistema RDS s’utilitza per a enviar, sense necessitat de cables, textos o avisos als panells o quadres d’informació de les autopistes o a les parades d’autobusos, entre altres.

Amb aquest sistema, es poden pronosticar usos de la ràdio totalment nous. A banda de la recepció de missatges, es pot imaginar una utilització de l’RDS com a sistema per a cercar persones i, connectant una impressora a la ràdio, hi hauria també la possibilitat de rebre i imprimir textos, mentre que la part tradicional de la ràdio continuaria retransmetent els nostres programes preferits.

A més de l’AM i l’FM, el tercer sistema de radiodifusió domèstica és el DAB (o digital audio broadcast, o radiodifusió àudio digital). Desenvolupat dins del programa europeu Eureka, gairebé al final del segle XX es troba en fase d’implantació a bona part dels països occidentals. És un sistema totalment digital, que ofereix la mateixa qualitat d’audició del disc compacte, neta d’interferències i de sorolls. Presenta certes particularitats completament noves, com per exemple la possibilitat de cobrir àmplies zones amb diferents transmissors que treballin a la mateixa freqüència, circumstància que proporciona avantatges considerables en l’ús de l’autoràdio. Cada transmissor té capacitat per a difondre sis programes estèreo i també dades digitals, que poden emprar-se per a transmetre imatges fixes, com mapes de rutes o gràfiques. Els protocols i les normes del DAB han estat acceptats com a estàndard internacional pels organismes de radiodifusió. El DAB es pot difondre per satèl·lit en bandes de freqüència baixa o bé per transmissors terrestres, que normalment ocupen part de les bandes de freqüència que deixa lliures la televisió en VHF en desplaçar-se a la banda d’UHF.