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Giulio
pesca
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251019
La teoria del campionamento ci insegna che un segnale campionato ha uno spettro che corrisponde alla ripetizione periodica nel dominio delle frequenze dello spettro del segnale originario. Questo significa che la nostra cara musica digitale ha un contenuto in frequenza che va ben oltre la banda audio, si tratta delle cosiddette immagini spettrali. Nel caso di segnali campionati a 44.1 kHz, in particolare, le immagini ce le ritroviamo dietro casa, a partire da 22.05 kHz.


La guerra alla soppressione di queste ripetizioni ha, a mio modo di vedere le cose, portato alla produzione di lettori CD dalla particolare scarsa qualità di riproduzione. Infatti, specialmente i primi lettori che facevano uso di un filtro digitale per eliminare tali spurie, per via della della poca potenza di calcolo a disposizione,  scendevano a compromessi, accettando o un filtraggio dalla pendenza docile che poco aiutava, o si portavano fino in banda audio delle nefaste rotazioni di fase e oscillazioni.


Di tutto altro avviso, invece, sono i cosiddetti DAC NOS, i quali rimandano l'arduo compito di eliminare le immagini a tutto ciò che sta a monte la sorgente stessa, a partire dalle elettroniche per finire con i trasduttori ed, eventualmente, le nostre orecchie. Questo non costituisce un particolare problema qualora si ascoltassero file ad alta risoluzione, diciamo, a partire da 96 kHz. In questi casi, infatti, le immagini si trovano oltre i 40 kHz e a queste frequenze possiamo essere abbastanza certi di essere più che sordi, così come lo sono le nostre amate cuffie.


Discorso diverso invece per i formati a risoluzione standard. In tal caso, a seconda delle elettroniche che vi sono collegate alla sorgente, si possono avere risultati varianti. Ad esempio, per le varie non linearità del reparto di amplificazione, è possibile che queste frequenze indesiderate, attraverso il fenomeno dell' intermodulazione, creaino artefatti, facendoci ritornare le immagini proprio dalla finestra, rendendole udibili in banda audio.


Esiste, però, una soluzione a questo problema: occorre aumentare la frequenza di campionamento del nostro segnale. Nel caso il segnale audio sia ben campionato (ovvero che la frequenza di campionamento sia almeno doppia rispetto alla banda del nostro segnale (che, dal punto di vista spettrale significa che le ripetizioni periodiche non si sovrappongano l'una con l'altra)), questo è possibile farlo senza alcun effetto collaterale, ricostruendo i sample esatti fra un campione originale e l'altro.


Ovviamente, questa procedura non è di semplice realizzazione. Infatti, sebbene esista un'equazione analitica in forma chiusa per fare ciò, questa richiede che, per l'interpolazione di ogni singolo campione, si tenga conto del contributo di tutti i sample del segnale musicale: dall'inizio, fino alla fine.


E questo non è chiaramente possibile farlo in un DAC che funzioni on-line, se non introducendo un ritardo almeno pari all'intero brano musicale, senza contare il tempo di elaborazione... Lo si può fare off-line, magari con un computer sufficientemente potente e  poi riprodurre il file interpolato con il nostro DAC. È chiaro che rimane comunque un bello sbattimento dover prendere tutta la libreria dei nostri file campionati a 44100 Hertz e sottoporli a questo tipo di trattamento.


Esiste poi anche un'altra strada, più semplice, che non ha problemi ad essere implementata anche on-line: un'interpolazione lineare. In pratica, per ogni coppia di sample musicali consecutivi, An e An+1, si costruisce (interpola) un campione intermedio, dicasi An + 0.5 con la seguente formula:
An + 0.5 = (An + An+1)/2.

In pratica, dati due campioni che valgano,  rispettivamente, 3 ed 8, si inserisce un terzo campione tra di essi dal valore di 6.
Ovviamente, qualche magagna ci deve essere da qualche parte dato che la formula esatta per il calcolo di An+0.5 prevede la conoscenza di tutti i campioni e non soltanto di due. Comunque sia, siamo riusciti nel nostro intento di incrementare la frequenza di campionamento e ci siamo allontanati le nefaste repliche.

Però, si è fatta un'approssimazione e, come diceva sempre un mio professore, è bene approssimare ma si deve essere consapevoli  del fatto che si sta introducendo un errore e quasi ancora più importante, occorre conoscere l'entità dello stesso. In questo caso, quello che si ottiene è un (leggero, 2dB @ 20kHz) roll-off in banda alta, dovuto al fatto che si sono introdotte armoniche (artefatti) non precedentemente esistenti che si ciuppano* parte dell'energia del nostro segnale ( cosa che accade anche in bassa frequenza, ma in misura minore per via della minore variabilità nell'unità di tempo ).


Bene, ora che abbiamo visto luci e ombre dell'Interpolazione lineare, vi propongo un esperimento.

A breve vi forniremo alcune tracce audio. Di ciascuna di esse avremo 3 versioni: una a 88.2 kHz ottenuta mediante interpolazione lineare, una a 88.2 kHz ottenuta mediante interpolazione a sinc e infine l'originale a 44.1 kHz.

Questo test si rivolge a tutti, sia possessori di HDAC ( in tal caso, con il brano interpolato linearmente potrete avere l'ebbrezza di sperimentare la time shift interpolation di Alex anche senza avere la nuova iterazione dell'HDAC), sia a chi ha un qualsiasi altro convertitore per poter verificare l'udibilità di eventuali artefatti nei brani interpolati.


*termine tecnico
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Commenti

Edmond
Per il momento ho ascoltato solo la Linear a confronto col brano originale. Poi provo anche la seconda.
Edmond
Allora, riguardo al primo brano non riesco a trovare differenze reali fra i due. Una volta mi piace più il lineare, un'altra il sinc... Somma algebrica delle sensazioni = 0.

Nel secondo continuo a rilevare un briciolo di naturalezza in più nel lineare. Ma solo quello, nulla di più... Potrebbero andare bene entrambi anche in questo caso.
Giulio
Grazie Edmond,

nel frattempo ho aggiunto un nuovo brano fornitomi da fstiffo.
Giulio
@Giulio ha scritto:Grazie Edmond,

nel frattempo ho aggiunto un nuovo brano fornitomi da fstiffo.


E anche un altro di Alex
Edmond
I due brani originali da te postati sono decisamente differenti per modalità di ripresa. Forse il fatto che il secondo contenga molte più informazioni ambientali può permettere di percepire piccole differenze, proprio in termini di naturalezza e spazialità, fra le due metodologie di sovracampionamento... La butto lì...
iperv
Seguo!
Giulio
@Edmond ha scritto:I due brani originali da te postati sono decisamente differenti per modalità di ripresa. Forse il fatto che il secondo contenga molte più informazioni ambientali può permettere di percepire piccole differenze, proprio in termini di naturalezza e spazialità, fra le due metodologie di sovracampionamento... La butto lì...


Ed e' sempre la linear che ritieni superiore? [non ho capito qui a quali brani fai riferimento, i due nuovi (cla e FiveCard) o Poin e Break?]
Giulio
@Edmond ha scritto:[...] Come mai le dimensioni dei due file interpolati sono diverse nei due casi? Ovvero, nel primo caso una è doppia dell'altra mentre nel secondo sono identiche...


Ora sono uguali, ho sostituito la versione con oversampling 4x con quella con oversampling 2x.
Edmond
Parlavo dei primi due brani postati. I nuovi non li ho ancora scaricati. Si, la linear mi appare quel pelo più naturale...
fstiffo
@Giulio ho ascoltato il pezzo di Turangalila, continuo a non essere in grado di distinguerli se me li scambiano in doppio cieco, ma facendo un ascolto prolungato delle 3 versioni tendo sempre a preferire quella con l'interpolazione sinc, mi pare migliorare l'ambienza e che gli strumenti suonino con meno fatica, anche i bassi sembrano più a fuoco sembra di poter cogliere più informazioni sulla percussione dei timpani per esempio o sulle arcate dei contrabbassi, ma ripeto sono sensazioni. Grazie per il tuo lavoro.
Giulio
@fstiffo ha scritto:@Giulio ho ascoltato il pezzo di Turangalila, continuo a non essere in grado di distinguerli se me li scambiano in doppio cieco, ma facendo un ascolto prolungato delle 3 versioni tendo sempre a preferire quella con l'interpolazione sinc, mi pare migliorare l'ambienza e che gli strumenti suonino con meno fatica, anche i bassi sembrano più a fuoco sembra di poter cogliere più informazioni sulla percussione dei timpani per esempio o sulle arcate dei contrabbassi, ma ripeto sono sensazioni. Grazie per il tuo lavoro.


Grazie a te fstiffo per il contributo! 
Che DAC hai usato?
fstiffo
MSB Platinum III Signature
m_b
Alex, Giulio, grazie per le risposte ai quesiti tecnici! Chiarissime e mi hanno introdotto a concetti che non conoscevo (Ho trovato qualche doc della TI su cui sto approfondendo...)
fstiffo
@Giulio , il resampling con sinc-m lo si può fare solo con HQPlayer?
Giulio
@fstiffo ha scritto:@Giulio , il resampling con sinc-m lo si può fare solo con HQPlayer?

Sicuramente ci saranno anche altre alternative, ma non le conosco.

Lo si può anche fare via hardware (CHORD ha un resampler usante 1 milione di taps, ma funziona solo con i loro DAC) nel caso in cui la potenza di calcolo non fosse sufficiente.
Giulio
@fstiffo ha scritto:@Giulio , il resampling con sinc-m lo si può fare solo con HQPlayer?

Io ho usato MATLAB (software per l'analisi dati usato generalmente per la ricerca)
Giulio
Cosa dicono i possessori dell'HDAC?
Edmond
Fine settimana si prova...
faber_57
Approfitto del mio primo post per salutare tutti.
Per quanto riguarda il test ho utilizzato l'ABX di Foobar con Break, FiveCard e Cla. Nell'ascolto non cieco difficoltà estrema nel cogliere differenze nei primi due brani ed una vaga sensazione di maggiore "ariosità" nel brano di Messiaen. L'ABX mi dice invece che mi immaginavo tutto con un responso perentorio.
Giusto per definire le condizioni al contorno, nella mia vita non ho mai superato un test ABX di confronto tra un file ad alta definizione e lo stesso portato a 44.1 KHz e 16 bit e, visto che l'età avanza, ho seri dubbi che lo passerò in futuro. Sarebbe interessante che si sottoponessero al test giovani con un udito ancora in buone condizioni (ABX, se no non vale...).

Fabrizio
Giulio
@faber_57 ha scritto:Approfitto del mio primo post per salutare tutti.
Per quanto riguarda il test ho utilizzato l'ABX di Foobar con Break, FiveCard e Cla. Nell'ascolto non cieco difficoltà estrema nel cogliere differenze nei primi due brani ed una vaga sensazione di maggiore "ariosità" nel brano di Messiaen. L'ABX mi dice invece che mi immaginavo tutto con un responso perentorio.
Giusto per definire le condizioni al contorno, nella mia vita non ho mai superato un test ABX di confronto tra un file ad alta definizione e lo stesso portato a 44.1 KHz e 16 bit e, visto che l'età avanza, ho seri dubbi che lo passerò in futuro. Sarebbe interessante che si sottoponessero al test giovani con un udito ancora in buone condizioni (ABX, se no non vale...).

Fabrizio


Ciao Fabrizio, benvenuto nel giardino.

Grazie per il contributo. 
È innegabile che un valido protocollo di test preveda un confronto in doppio cieco.

Domanda: DAC usato?
bandAlex
Facile a dirsi "doppio cieco". Bisogna essere almeno in due, e chi gestisce il test deve avere una precisione teutonica nello scambio dell'audio e nella scrittura del documento che conterrà il risultato. Non va bene A - B - A - B - A - B... Il test deve essere randomizzato e per questo motivo la sequenza andrebbe preparata prima. Il test va ripetuto con brani diversi, prima un brano con la sua sequenza e poi gli altri a seguire, fino allo sfinimento dei partecipanti. grande sorriso

C'è da dire che al confronto con altri test in doppio cieco, questo è una passeggiata: non bisogna neanche livellare il volume tra uno scambio e l'altro, visto che il volume non cambia con l'interpolazione o meno.

Parliamoci francamente: ci troviamo di fronte a delle differenze talmente sottili e insignificanti che io non ci butterei nemmeno un euro per averle sul mio impianto. E questo mi fa capire quanto sia stata inutile e dannosa la strada intrapresa dagli ingegneri con i vari filtri digitali per garantirci una risposta piatta fino a 22kHz, quando sarebbe bastato un oversampling 2x con interpolazione lineare (facilmente ottenibile via hardware) e un blando filtro analogico in uscita, mantenendo la risposta all'impulso e la fase, con un risultato molto più naturale all'ascolto.

Invece ci hanno propinato filtri digitali estremamente imperfetti fino ad almeno i primi anni '90, e nel contempo hanno contribuito a creare l'opinione di un digitale che "suona male", che è freddo, che è "digitale" insomma.

Io credo che al momento ci siano categorie ben precise di dac sul mercato: la maggioranza dei sigma-delta che suonano tutti uguali, poi ci sono i sigma delta con un filtro digitale fatto un po' meglio (Chord, ad esempio), poi ci sono i dac per ricchi arabi e texani (MSB, ad esempio) che vanno decisamente meglio (multibit, filtro digitale sviluppato su piattaforme potenti), e poi ci sono i dac NOS (multibit, possibilmente, come l'HDAC) che seguono la strada della semplicità e raggiungono risultati straordinari a costi terrestri.
faber_57
@Giulio ha scritto:
Grazie per il contributo. 
È innegabile che un valido protocollo di test preveda un confronto in doppio cieco.

Domanda: DAC usato?

Ho un sistema multiamplificato con Minidsp OpenDRC-DA8. Ma la mia sordità è stata ampiamente certificata anche da prove in cieco con la Stax L-700.
Giulio
@bandAlex ha scritto:Facile a dirsi "doppio cieco". [...]


Nel nostro caso, per ottenere risultati aventi una minima valenza scientifica, basta usare l'ottimo strumento di ABX testing di Foobar.
bandAlex
@Giulio ha scritto:
@bandAlex ha scritto:Facile a dirsi "doppio cieco". [...]
Nel nostro caso, per ottenere risultati aventi una minima valenza scientifica, basta usare l'ottimo strumento di ABX testing di Foobar.

Se fa tutto da solo, l'ABX di foobar è a tutti gli effetti un doppio cieco.

bandAlex


Se questa è la procedura, potrebbe quasi andare bene...

Poi però, leggi ste cose:

https://www.nexthardware.com/forum/alta-fedelta/70148-abx-foobar2000-impariamo-ad-usarlo.html

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 2 Cattur24
Giulio
@bandAlex ha scritto:
@Giulio ha scritto:
@bandAlex ha scritto:Facile a dirsi "doppio cieco". [...]
Nel nostro caso, per ottenere risultati aventi una minima valenza scientifica, basta usare l'ottimo strumento di ABX testing di Foobar.

Se fa tutto da solo, l'ABX di foobar è a tutti gli effetti un doppio cieco.



Esatto: nel nostro caso è semplice ottenere dei risultati concreti
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