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Basta con la poca qualità!

Registrazione e riproduzione audio digitale

Cosa vuol dire che un CD è a 44.1 kHz 16 bit? Cosa cambia fra analogico e digitale? Perché alzare il volume su un amplificatore non rovina il suono e invece su iTunes sì?

Se siete appassionati di Hi-Fi (o avete mai lavorato con un programma audio) di certo vi sarete chiesti cosa vogliono dire tutti quei numeretti.

Senza entrare troppo nei dettagli spieghiamo la differenza sostanziale fra analogico e digitale. L’analogico è continuo, il digitale discreto.

Discreto è inteso nel senso che il tempo (continuo) viene diviso in un numero finito (seppur molto grande mai infinito) di intervalli. Come il cinema: le immagini in movimento non sono continue, ma sono formate da 24 fotogrammi (appunto foto che di per se sono ferme) al secondo. 24 fotogrammi al secondo ci bastano per vedere un’immagine non a scatti ma in movimento.

Anche il volume delle singole ‘note’ viene diviso in intervalli, immaginiamo una cosa tipo: silenzio, pianissimissimo, pianissimo, piano… e via dicendo fino al fortissimo.

Nonostante questo possa sembrare una gran perdita per il segnale sonoro, se esso è discretizzato bene non dobbiamo preoccuparci.

L’orecchio umano riesce a sentire suoni fino a 21kHz (ottimisticamente). Le onde sonore di solito sono di forma sinusoidale. Per ogni oscillazione abbiamo bisogno di almeno due punti per ricostruire poi correttamente il segnale.

Quindi se l’orecchio sente 21kHz abbiamo un onda che oscilla 21’000 volte al secondo, e dobbiamo “registrare” 42’000 punti per poterla ricostruire. Il CD infatti è campionato ad una frequenza di 44.1 kHz (frequenza scelta per venire incontro alla corrente alternata in Europa, 50Hz e in America 60Hz), i suoni più acuti che possono essere registrati (con quei 24100 intervalli al secondo) sono più acuti di ciò che l’orecchio umano può sentire. Negli studi di registrazione si usa l’accorgimento di registrare sempre nello stesso momento, in modo da avere intervalli tutti uguali per ogni strumento,e non sfasati. Sulle frequenze basse non c’è nessun problema.

La seconda cosa che dobbiamo registrare, oltre alla nota, è il volume di quest’ultima, per poter distinguere un pianissimo da un fortissimo.

Per questo abbiamo 16 bit per ogni nota, che corrispondono a 2^16, ossia 65536 diversi volumi. Se il volume massimo è ancora umano (tipo quello di un concerto, ossia 96Db) e noi dividiamo il volume in 65536 intervalli da silenzio totale a 96Db non siamo in grado di sentire salti di volume fra un intervallo e l’altro, esso infatti ci sembra continuo.

Se tuttavia alzassimo il volume (arrivando a quello del reattore di un aereoplano alla distanza di qualche cm) e non ci assordassimo, dividendo questo intervallo ben più grande in 65536 volumi diversi potremmo ancora distinguere il volume che sale non progressivamente ma con tanti piccoli scattini.

44.1kHz a 16 bit sono quindi totalmente sufficienti, considerando di avere poi una buona sorgente che sappia ricreare bene il suono, e con dei filtri adeguati. Più è alta la frequenza di campionamento meno occorre avere dei buoni filtri e una sorgente di qualità per ricreare il suono in maniera realistica.

L’analogico invece è completamente continuo, sia il volume sia le onde, infatti serve sempre un convertitore da digitale ad analogico. Per maggiore chiarezza nell’immagine potete vedere la curva (segnale continuo) e il digitale, diviso in intervalli che riguardano il tempo t e il volume f(t), esso diventa quindi di forma quadrata.

SegnaleDiscreto.png

Ora rispondo all’ultima domanda, ossia come mai alzare il volume su un dispositivo digitale spesso ne rovina la qualità.

Spesso i dispositivi non hanno un vero amplificatore dentro, con un volume regolabile, digitalmente usano semplicemente un trucco, ossia alzano il volume nel brano stesso. Per spiegarci facciamo finta di avere a disposizione 6 livelli di volume: 0,1,2,3,4,5.

La nostra canzone ha i volumi disposti così: 1,2,3,2,4,3,1.

Alziamo il volume: 2,3,4,3,5,4,2. Tutto bene, tutti i volumi sono stati alzati, e sentiamo più forte, ma siamo arrivati ad un problema, in un momento troviamo già il volume massimo (5) se alziamo ancora, che succede?

Ecco qua: 3,4,5,3,5,5,3. Ora i 4 sono diventati 5, ma il 5 non poteva diventare 6, quindi abbiamo alzato solo ciò che suonava piano, ma non ciò che suonava forte, e portando la cosa all’estremo potremmo arrivare a 4,5,5,4,5,5,4. Prima avevamo utilizzato livelli di volume fra 1 e 4 e ora tutto è schiacciato fra 4 e 5. Quindi ora un pianissimo suona molto molto simile ad un forte che suona uguale ad un fortissimo.

Questo trucco (utilizzato anche spesso dalle autoradio) rovina la profondità del suono. Per evitarlo, quando avete a disposizione un amplificatore non tenete al massimo il computer/telefono, alzate il volume con l’amplificatore che è analogico!

Anche qui naturalmente un numero maggiore di bit nel digitale (ad esempio 24bit) diminuisce il problema di queste amplificazioni fittizie.

Se avete ancora qualche dubbio contattatemi pure.