Introduzione
La musica dematerializzata, come suggerisce il nome, è priva di supporti fisici. Quando la musica digitale non è memorizzata su un CD o DVD si parla di formati dematerializzati. La musica è quindi archiviata in formato digitale in un file informatico. È ormai possibile accedere alla stessa qualità audio di quella uscita dallo studio di registrazione (Studio Master). Si possono individuare due principali vantaggi: la grande capacità di archiviazione rispetto ai supporti fisici e una qualità che può essere, a seconda della configurazione, superiore a quella del CD. In realtà, con i file audio si può scegliere la qualità del formato di codifica in base al volume di archiviazione desiderato.
Inoltre, con l'informatizzazione e internet, i file digitali sono facilmente accessibili. Per creare una biblioteca digitale, avete diverse possibilità: o rippare (copiare) un CD o un vinile per importarlo sul vostro disco rigido, oppure scaricare file audio da piattaforme di musica (Qobuz.com, , linnrecords.com, hdtracks…) (Approfondiremo questo punto nella scheda pratica sulla costruzione di una libreria musicale). L’ascolto della libreria dematerializzata è possibile, ad esempio, da un computer, un mp3, uno Smartphone, un tablet, un lettore di rete, un server audio e una docking station (Potete approfondire nella scheda pratica sulla riproduzione della musica dematerializzata).
Il digitale vs l’analogico
Nel 1978, i marchi Sony e Phillips si uniscono per definire un sistema standard al fine di sviluppare la trasformazione del suono analogico in segnale digitale. È nel 1982 che appare il primo lettore dotato di un’ottica (laser) senza contatto meccanico e il suo supporto, il CD.Quest’ultimo poteva contenere fino a 74 minuti di musica.
L’analogico e il digitale sono due procedimenti utilizzati per immagazzinare e trasportare dati. Questi ultimi vengono trasportati dalla corrente elettrica.
Un segnale analogico è continuo dove ogni istante corrisponde a un valore preciso, cioè il segnale può assumere qualsiasi ampiezza. La sua rappresentazione grafica è una curva sinusoidale:
Al contrario, il segnale digitale è codificato in modo binario (basi dell’informatica), è una sequenza di 0 e di 1. La sua rappresentazione è sotto forma di istogramma:
Quindi, la riproduzione di un segnale analogico è raramente senza perdite poiché è difficile ritrovare gli stessi valori precisi di ampiezza se ci sono state delle perturbazioni elettriche.
Al contrario, la copia di un segnale digitale è semplice, ci sono solo due livelli di ampiezza da riprodurre.
Principio della digitalizzazione
La digitalizzazione è la trasformazione di un segnale analogico in un segnale digitale. Comprende due operazioni simultanee:
- Il campionamento (sampling in inglese): prelievo periodico di campioni del segnale analogico.
- La quantificazione (risoluzione): è l’attribuzione di un valore digitale a ciascun campione prelevato. In realtà, è la scala di misura di un campione.
La qualità di un segnale digitale dipende da due elementi: la frequenza di campionamento, chiamata tasso di campionamento, e dalla risoluzione.
Più alto sarà il tasso di campionamento (gli intervalli prelevati saranno quindi più piccoli), più il segnale digitale sarà fedele all’originale.
La risoluzione è il numero di bit su cui si codificano i valori, cioè il numero di valori diversi che può assumere un campione. Maggiore è la risoluzione, migliore è la qualità.
Prendiamo un esempio con il formato qualità CD 16 bit, 44.1 kHz: il suono viene analizzato 44.100 volte al secondo su una scala di 16 bit.
Ecco uno schema che rappresenta il campionamento del segnale analogico durante la conversione analogico – digitale:
Fonte: http://fcosinus.free.fr/articlenum/numerique.html
La digitalizzazione offre quindi la possibilità di intervenire sulla qualità del segnale. Si nota l’importanza del rapporto tra qualità e quantità. Si può migliorare la qualità del segnale a scapito dello spazio di archiviazione, oppure utilizzare la compressione per ottenere molto spazio disponibile.
Così, nella digitalizzazione, si può scegliere di mantenere o ridurre la qualità del segnale per:
- Il costo di stoccaggio
- Il costo della digitalizzazione
- I tempi di elaborazione
Il digitale è utile solo per il trasporto e l’archiviazione della musica. Infatti, il nostro orecchio umano funziona in modo analogico, in continuo, con le vibrazioni dei timpani. Non decodifichiamo il digitale dalle sue sequenze binarie. È quindi necessario riconvertire il segnale digitale in analogico affinché possiamo ascoltarlo. Da qui entra in gioco il convertitore digitale analogico (DAC).
La scelta della frequenza di campionamento non è casuale, deve essere sufficientemente elevata per conservare la forma del segnale. Secondo il teorema di Shannon, per poter digitalizzare correttamente un segnale, è necessario campionare a una frequenza doppia (o superiore) rispetto alla frequenza del segnale analogico che si sta campionando.
Bit Rate e dinamica teorica
Il Bit Rate in francese « Débit Binaire » rappresenta il numero di elementi binari trasmessi al secondo. Si esprime in bit per secondo (B/s, Bit/s o bps) o nei suoi multipli rispettando la notazione del Sistema Internazionale (SI):
- il kilobit al secondo (simbolo kbit/s) = 1 000 bit/s ;
- il megabit al secondo (simbolo Mbit/s) = 1 000 kbit/s ;
- il gigabit al secondo (simbolo Gbit/s) = 1 000 Mbit/s.
La velocità di trasferimento è spesso espressa in byte, traduzione inglese di Byte; Un byte equivale a 8 bit al secondo. Per questo motivo potrete trovare file con unità di misura Bps (Byte per second) o ko/s (kilobyte al secondo).
Secondo l’algoritmo di compressione e le sue opzioni, si possono ottenere due tipi di bit rate:
- Constant Bit Rate (CBR)
- Variable Bit Rate (VBR) o Average Bit Rate (ABR)
Prendiamo l’esempio di un file in formato MP3 CBR 320 kbps: Questo significa che ci saranno 320.000 byte elaborati in un secondo di musica.
La dinamica teorica si esprime in decibel (dB) e rappresenta la differenza tra il suono più debole e quello più forte che si può riprodurre su un sistema. Ad esempio, una dinamica di 60 dB indica che ci sono 60 livelli di decibel tra il suono più debole e quello più forte.
Questo schema con esempio vi mostra diversi livelli sonori e il loro equivalente nel nostro ambiente quotidiano.
Esempio di supporti e le loro caratteristiche:
Fonte: Prestige & Image n°68
(1): Il bit rate si calcola utilizzando la formula bit/secondo = (frequenza di campionamento in Hz)*(canali)*(numero di bit)
La compressione
La compressione è un procedimento che comprime i dati di un file per risparmiare spazio di archiviazione. Esistono due tipi di compressione:
- Compression senza perdita: La dimensione del file è ridotta e tutti i dati rimangono intatti
- Compression con perdita: La dimensione del file è notevolmente ridotta, ma i dati eliminati sono irrecuperabili. Si ottiene quindi un file degradato.
Attenzione a non confondere la compressione con la perdita di dati. In informatica, la compressione non comporta perdita di dati, permette, grazie all’aiuto di algoritmi matematici, di ridurre la dimensione del file. Il guadagno è notevole, circa dal 40 al 50%.
Infine, la perdita di dati è semplicemente dovuta all’algoritmo che elimina dati ritenuti superflui (difficilmente udibili) al fine di ridurre la dimensione del file. Un file che ha perso dei dati è necessariamente una vaga approssimazione del segnale originale e non una rappresentazione fedele.
Possiamo classificare i file digitali in tre categorie:
- I file senza compressione :
Questi file includono il segnale originale, ma, senza compressione, la dimensione del file è elevata e il download molto lungo. Questo tipo di file ha poco interesse poiché contiene la stessa qualità del segnale memorizzato con i file compressi senza perdita (Lossless) occupando 2 o 3 volte più spazio.
Ecco due principali file senza compressione:
WAV :(formato audio Waveform)
Il WAV è un formato di file audio non compresso e senza perdita sviluppato da Microsoft. L’estensione è .wav
AIFF :(Audio Interchange File Format)
L’AIFF è un formato di file non compresso quindi senza perdite sviluppato da Apple per memorizzare i file audio sui computer del marchio. È l’equivalente del WAV per il mondo Windows. L’estensione è .aif
- I file compressi senza perdita (Lossless):
La compressione Lossless consente la restituzione integrale del segnale originale. Il Lossless riduce i dati audio senza distruggerli (Principio non distruttivo). I file senza perdita permettono così una grande capacità di archiviazione per una qualità pari al segnale d’origine. La qualità di un file Lossless è misurata dalla frequenza di campionamento e dalla risoluzione.
I principali file Lossless:
FLAC : (Free Lossless Audio Codec)
Il FLAC è un formato di file con una compressione dei dati senza perdita. Questo formato non rimuove alcuna informazione dal flusso audio. Il principale vantaggio è che richiede meno memoria rispetto a un formato non compresso. La sua estensione è .flac
ALAC : (Apple Lossless Audio Codec)
L’ALAC è un formato di file con compressione senza perdita di dati sviluppato da Apple. Da notare che Apple non utilizza mai l’abbreviazione ALAC ma piuttosto Apple Lossless. La sua estensione è .alac
Monkey’s Audio : (.APE)
APE è un formato di file audio con compressione e senza perdita. Questo formato è quindi una compressione lossless del formato WAV. Decomprimendo un file APE, è possibile recuperare il file WAV originale.
- I file compressi con perdita (Lossy):
Questo tipo di compressione è distruttivo, l’algoritmo matematico elimina una parte dei dati audio ritenuti poco percepibili dall’orecchio umano. Questi file offrono una resa piatta con poca presenza, il dettaglio sonoro è stato “smussato”.
Elenco dei principali file compressi con perdita:
MP3: (MPEG Audio Layer 3)
L’MP3 è un formato di file con compressione. Comprime file audio con perdita di dati.
AAC : (Advanced Audio Coding)
L’AAC è un formato di file con compressione e perdita di dati. Tuttavia offre un rapporto qualità/bitrate migliore rispetto al formato mp3. Le sue estensioni sono: .aac, .m4a, .m4p
WMA : (Windows Media Audio)
Il formato WMA è il formato di compressione audio proprietario sviluppato da Microsoft. La sua estensione è .wma
Per i file audio compressi con perdita (Lossy) l’indicatore della loro qualità è il bit rate (Bit Rate). Meno l’algoritmo di compressione elimina dati, più alto è il bit rate e migliore sarà la qualità sonora.
Ad esempio, per la qualità di un formato lossy mp3:
mp3 a 320 Kbps > mp3 a 256 Kbps > mp3 a 192 Kbps > mp3 a 128 Kbps
I principali formati di file digitali dedicati alla musica dematerializzata:
Fonte: Prestige & Image n°68
Calcolo della dimensione di un file audio
Calcolo della portata:
bitrate (kbit/s) = frequenza di campionamento (Hz) x quantizzazione (bit) x numero di canali
Esempio con un CD audio: bitrate = 44 100 Hz x 16 bit x 2 = 1411 kbit/s
Per un formato a bitrate costante:
Dimensione (Ko) = tempo (s) x bitrate (Kbit/s) / 8
Esempio: per un file MP3 codificato a 192 Kbit/s della durata di 5 minuti
Dimensioni = 5 x 60 x 192 / 8 = 7 200 KB
Per un formato a bitrate variabile:
Dimensione media (Ko) = tempo (s) x bitrate medio (Kbit/s) / 8
Dimensione massima (KB) = tempo (s) x bitrate massimo (Kbit/s) / 8
Le nostre raccomandazioni
La scelta del formato dipenderà dalle vostre aspettative e dal vostro impianto. Raccomandiamo, per gli audiofili dotati di un sistema Hi-Fi di fascia alta e di una grande capacità di memoria, di utilizzare i formati senza compressione. Sono i migliori formati per la riproduzione della musica dematerializzata. Utilizzerete il formato WAV (Waveform Audio format) se siete su Windows e il formato AIFF (Apple Interchange File Format) per l’ambiente MAC. Questi formati di alta qualità (superiori al CD) sono molto voluminosi, quindi è necessario disporre di uno spazio di archiviazione molto importante.
Recensioni maChaineHiFi :
- Qualità: 3 stelle
- Volume di stoccaggio: Molto importante
Se il vostro spazio di archiviazione è limitato, vi consigliamo vivamente di utilizzare i formati Lossless, ovvero i file compressi senza perdita di qualità. Anche se questi formati audio sono stati compressi, contengono comunque il segnale originale occupando meno spazio! Avete quindi la scelta tra quattro principali file che garantiscono una buona resa, come il FLAC (Free Lossless Audio Codec), l’ALAC (Apple Lossless Audio Codec), il Monkey’s Audio (APE) e il WMA Lossless (Windows Media Audio Lossless). Vi informiamo sui dettagli tecnici per scegliere il “migliore” secondo i vostri criteri.
Recensione maChaineHiFi:
- Qualità: 2 stelle
- Volume di stoccaggio: Medio
Dettagli tecnici dei formati Lossless:
Infine, se per mancanza di spazio siete costretti a utilizzare i formati Lossy, cioè i file compressi con perdita, come ad esempio il mp3 (MPEG Audio Layer 3), vi consigliamo di utilizzare questi formati con un bitrate di 320 Kbps che è la migliore qualità possibile. Il vantaggio di questi formati con perdita è che occupano pochissimo spazio su un hard disk.
Se non avete i mezzi materiali per archiviare tutta la vostra biblioteca in formato non compresso o Lossless, vi consigliamo di codificarla in Lossy. Vi forniamo inoltre le caratteristiche tecniche per scegliere il "miglior" formato secondo i vostri criteri.
Recensione maChaineHiFi:
- Qualità: 1 stella
- Volume di stoccaggio: molto basso
Dettagli tecnici formato Lossy:
