Le registrazioni e riproduzioni sonore sono l'incisione e la ricreazione elettrica, meccanica, elettronica o digitale di onde sonore, come la voce parlata, il canto, la musica strumentale o gli effetti sonori. Le due classi principali di tecnologia di registrazione del suono sono la registrazione analogica e la registrazione digitale.

Storia Il primo apparecchio a poter registrare la voce umana, il canto, la musica strumentale ed il suono in genere, ma non a riprodurre la registrazione fatta, fu il fonautografo, una sorta di sismografo che tracciava l'onda sonora sulla carta, per comprenderne la forma; sviluppato nel 1856 dal inventore parigino Édouard-Léon Scott de Martinville, la prima registrazione conosciuta della voce, venne registrata in quel anno, ed altre ne seguirono. Fra queste prime registrazioni, vi furono quelle del Otello di William Shakespeare in lingua francese, dellAminta di Torquato Tasso in lingua italiana, e di alcune musiche suonate con chitarra e tromba.

Le registrazioni sono costituite da gruppi di linee ondulate incise da un pennino su carta fragile, annerita dalla fuliggine, col nerofumo di una lampada ad olio. Questi "autografi del suono", però, non potevano essere riprodotti, ma nel 2008, uno di questi (e altri) è stato convertito digitalmente in una traccia audio riproducibile: la registrazione di Au Clair de la Lune (Al chiaro di Luna), una canzone tradizionale francese.

Il sistema del fonoautogramma, del francese Scott, diede sicuramente lo spunto alle invenzioni del fonografo a cilindri di Thomas Edison (1887), e sicuramente del disco fonografico e del grammofono di Emile Berliner, il quale nel 1887 realizzò e brevettò il primo grande sistema di registrazione sonora e di riproduzione di livello mondiale, poi standardizzato qualche decennio più tardi, e che scalzò quasi subito il fonografo a cilindri.

Nel 1906 la casa discografica francese Pathè, inizialmente produttrice di cilindri, iniziò a incidere anche su dischi. L'incisione era monofonica di tipo verticale e il solco partiva dal centro andando verso l'esterno, ad una velocità variabile tra i 90 e i 100 giri al minuto (mancava ancora uno standard). Agli inizi del XX secolo non veniva ancora utilizzato il microfono ed il suono era captato attraverso dispositivi del tutto meccanici. Inoltre non c'era un accordo fra le case discografiche in merito alla velocità del disco, che solo nel 1925 fu standardizzata a 78 giri al minuto.

I primi registratori magnetici risalgono al telegrafono del danese Valdemar Poulsen del 1898, il quale permetteva di incidere su un sottilissimo fil di ferro, le pulsazioni binarie generate da una bobina magnetizzata dagli impulsi telegrafici. Ma sia il registratore a filo che il magnetofono, comportavano l'uso di elettricità e di microfoni, e per "incidere" il supporto magnetizzabile che scorreva nel tempo, a contatto con una testina elettromagnetica, un segnale elettrico analogo ad un suono registrabile, veniva inviato alla testina di registrazione, inducendo una magnetizzazione di forma simile al segnale. Una testina di lettura (che poteva essere la stessa di registrazione), leggeva poi le informazioni dal supporto a filo (simile al nastro magnetico), convertendole in un segnale elettrico che veniva inviato ad un altoparlante (o alle cuffie), per essere riascoltato.

Tipologie Registrazione analogica La registrazione analogica è ottenuta tramite il diaframma del microfono che rileva i cambiamenti nella pressione atmosferica causati dalle onde sonore acustiche e li registra come una rappresentazione meccanica delle onde sonore su un supporto come un disco fonografico. Nella registrazione su nastro magnetico, le onde sonore fanno vibrare il diaframma del microfono e vengono convertite in una corrente elettrica variabile, che viene poi convertita in un campo magnetico variabile da un elettromagnete, che crea una rappresentazione del suono come aree magnetizzate su un nastro di plastica con un rivestimento magnetico. La riproduzione analogica del suono è il processo inverso, con un diaframma dell'altoparlante più grande che causa cambiamenti nella pressione atmosferica per formare onde sonore acustiche.

Registrazione digitale

La registrazione digitale convertono il segnale sonoro analogico captato dal microfono in una forma digitale tramite il processo di campionamento. Ciò consente ai dati audio di essere memorizzati e trasmessi da una più ampia varietà di supporti. La registrazione digitale memorizza l'audio come una serie di numeri binari (zero e uno) che rappresentano campioni dell'ampiezza del segnale audio a intervalli di tempo uguali, a una frequenza di campionamento sufficientemente elevata da trasmettere tutti i suoni che possono essere uditi. Un segnale audio digitale deve essere riconvertito in forma analogica durante la riproduzione prima di essere amplificato e collegato a un altoparlante per produrre il suono.

L'audio viene registrato come una serie di numeri binari che rappresentano campioni dell'ampiezza del segnale audio a intervalli di tempo uguali, in un frequenza di campionamento abbastanza alta da poter trasmettere tutti i suoni in grado di essere ascoltati. Per la riproduzione, il segnale audio digitale deve essere riconvertito in forma analogica prima di essere inviato ad un altoparlante o a delle cuffie.

L'invenzione della registrazione digitale, e successivamente del compact disc, nel 1982, ha portato significativi miglioramenti nella durata delle registrazioni. Il CD ha dato inizio ad un'altra massiccia ondata di cambiamento nel settore della musica di consumo, con i dischi in vinile relegati in una piccola nicchia di mercato a partire dalla metà degli anni 1990. Tuttavia, l'introduzione di sistemi digitali ha incontrato inizialmente una forte resistenza da parte dell'industria discografica, che temeva la pirateria massiccia su un supporto in grado di produrre copie perfette di registrazioni originali. I produttori hanno comunque dovuto arrendersi all'inevitabile, ma non senza l'utilizzo di vari sistemi di protezione (principalmente Serial Copy Management System, o SCMS).

Gli sviluppi più recenti e rivoluzionari sono stati la registrazione digitale, con lo sviluppo di vari formati digitali non compressi e compressi (file audio), processori capaci e abbastanza veloci da convertire i dati digitali audio in tempo reale, e poco costose memoria di massa. Questo ha generato un nuovo tipo di lettore audio digitale. Il minidisc player, piccolo, economico, riscrivibile è stato introdotto nel 1990 ma è diventato subito obsoleto, con l'arrivo sul mercato di memorie allo stato solido non volatile (memorie flash) calate subito di prezzo. La disponibilità di tecnologie che aumentano la quantità di dati che possono essere memorizzati su un unico supporto, come Super Audio CD, DVD-A, Blu-ray Disc e HD DVD hanno ulteriormente ampliato il modo di ascoltare musica. I file audio sono facilmente scaricabili sia da internet che da altre fonti, e possono essere copiati su computer e lettori audio digitali. La tecnologia audio digitale viene utilizzata in tutte le aree audio, da un uso occasionale di file musicali di qualità moderata alle più esigenti applicazioni professionali. Nuove applicazioni come radio internet e podcasting sono apparse dalla fine del ventesimo secolo.

Gli sviluppi tecnologici nella registrazione e montaggio hanno trasformato l'industria della registrazione, l'industria cinematografica e quella della televisione. Il montaggio audio è diventato possibile con l'invenzione della registrazione su nastro magnetico, ma l'audio digitale e le più economiche memorie di massa permettono ai computer di modificare i file audio in modo rapido, semplice, ed economico. Il processo di creazione di una registrazione è suddiviso in registrazione, miscelazione e masterizzazione. La registrazione multitraccia permette di catturare segnali provenienti da microfoni diversi, o provenienti da diverse 'fonti' quali nastro o disco, con una grande facilità di elaborazione del segnale di alta qualità, permettendo una flessibilità precedentemente non disponibile nelle fasi di mixaggio e masterizzazione per l'editing. Risulta facilmente regolabile il bilanciamento del livello sonoro, il livello di compressione audio, l'aggiunta di effetti sonori come il riverbero, l'equalizzazione, il flanger e molto altro.

Esistono molti software per la registrazione di audio digitale e per l'elaborazione al computer, utilizzabili con diversi sistemi operativi e per tutti gli scopi, dal professionale all'amatoriale e per utenti occasionali.

I programmi di dettatura digitale per la registrazione e trascrizione di discorsi possono avere esigenze diverse. L'intelligibilità e strutture di riproduzione flessibili sono le priorità, mentre una vasta gamma di frequenze e la qualità audio elevata non lo sono.

Voice-to-note si riferisce alla capacità di un personal computer di riconoscere le note di un brano musicale, cantate o fischiate in un microfono. Il livello e la durata delle note sono calcolate e convertite in file MIDI musicali.

Registrazione elettrica

L'invenzione della registrazione sonora, iniziò come un processo meccanico e rimase tale fino ai primi anni 1920, quando una serie di invenzioni nel ramo dell'elettronica, rivoluzionarono sia la registrazione sonora che la giovane industria collegata. Le invenzioni comprendevano i trasduttori, come i microfoni e gli altoparlanti, e le varie apparecchiature collegate, come i mixer, preampli e ampli, progettate per la gestione e la modifica dei segnali audio.

Nel 1906 Lee De Forest inventò l'Audion, un triodo a vuoto, che era in grado di amplificare notevolmente i deboli segnali elettrici; un uso precoce del triodo, è stato quello di amplificare le comunicazioni telefoniche a lunga distanza nel 1915, ma poi divenne la base di tutti i sistemi successivi fino all'invenzione del transistor. La valvola venne subito seguita dall'invenzione del circuito rigenerativo, super-rigenerativo e dal ricevitore supereterodina, che furono tutti inventati e brevettati dal genio dell'elettronica Edwin Armstrong tra il 1914 e il 1922. Le invenzioni di Armstrong consentirono di realizzare delle registrazioni del suono elettrico a più elevata fedeltà e la riproduzione di una realtà concreta, facilitando lo sviluppo dell'amplificatore elettronico e molti altri dispositivi; dopo il 1925 questi sistemi erano diventati standard nel settore della registrazione e della radio.

Mentre Armstrong pubblicava gli studi sui fondamentali del funzionamento del tubo a vuoto (triodo) prima dell'inizio della prima guerra mondiale, inventori come Orlando R. Marsh ed i suoi Marsh Laboratories e gli scienziati dei Bell Telephone Laboratories, compresero che il triodo poteva essere utilizzato come ripetitore nei deboli circuiti telefonici. Con questa tecnologia fu possibile realizzare, nel 1925, una telefonata a lunga distanza tra New York e San Francisco in 20 minuti, e da entrambe le parti la voce venne udita chiaramente. Con questa valenza tecnica, Joseph P. Maxfield e Henry C. Harrison, dei Bell Telephone Laboratories, furono in grado di usare analoghi apparecchi meccanici dei circuiti elettrici e applicarono questi principi alla registrazione e alla riproduzione audio.Maxfield, J. P. and H. C. Harrison. Methods of high quality recording and reproduction of speech based on telephone research. Bell System Technical Journal, July 1926, 493–523. Essi furono pronti a dimostrare questa applicazione nel 1924 usando il microfono a condensatore Wende e un amplificatore sotto vuoto per guidare il "rubber line" wax recorder per incidere un disco audio master.Powell, James R., Jr. The Audiophile's Guide to 78 rpm, Transcription, and Microgroove Recordings. Gramophone Adventures, Portage, MI; ISBN 0-9634921-2-8