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I supporti audio digitali del Futuro

10 Dicembre 1999

I supporti audio digitali del Futuro

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In questa puntata faremo una panoramica di quelli che sono i potenziali concorrenti degli attuali e popolarissimi CD. Stiamo parlando di supporti e tecnologie che hanno l'obiettivo di migliorare la già buona qualità e longevità dei Compact Disc.

Gli attuali e potenziali, concorrenti del CD sono: XRCD, HDCD, SACD e DVD-Audio; in questa puntata esamineremo le caratteristiche principali di questi supporti e i vari pro e contro.
Nel definirli non ho usato il termine “potenziali” a caso, ma ho voluto sottolineare che tutti hanno le carte in regola per soppiantare il CD; infatti hanno tutti una qualità superiore. Rimane il problema che attualmente il mercato dei CD è molto fiorente.

Non sono ancora molti i produttori che hanno intenzione di abbandonare l’attuale formato per rischiare di fare fiasco con uno nuovo che potrebbe non avere mai successo. E a ciò fanno purtroppo fede molte esperienze, rivelatesi fallimentari, intraprese dai maggiori produttori come ad esempio è successo più volte a Sony o a Philips.

Vediamo quali sono i limiti degli attuali CompactDisc. Come molti sapranno il segnale digitale è campionato in modalità stereo a 16 bit e a 44,1 Khz. Ciò significa che ogni punto dell’onda sonora campionata può avere un valore compreso tra 0 e 65535, e questo permette di ottenere un ottimo rapporto segnale/rumore di 98 dB e una discreta gamma dinamica di 96 dB.

Inoltre, il campionamento a 44,1 Khz permette di avere una frequenza massima di 22,05 Khz e questa frequenza è ben al di sopra della percettibilità dell’orecchio umano che si attesta su una soglia massima mediamente di circa 15-16 Khz.
Ciò non significa però che se un suono non lo sentiamo, il nostro cervello non avverte la sua presenza. Può sembrare strano, ma e proprio così!

A questo punto quindi, essendo il cervello abituato a percepire delle tonalità sonore non apparentemente udibili, se queste vengono eliminate da una registrazione, ciò provoca un senso di disturbo o addirittura di malessere.
Notiamo che, sull’eliminazione delle frequenze non apparentemente udibili, giocano tutti o quasi gli attuali software di compressione audio come MP3, PCM e RealAudio, cioè tutti quelli di tipo data-loss (a perdita di dati).

Ovviamente non correrete a buttare via tutta la vostra collezione di MP3, ma è bene essere consapevoli che un ascolto prolungato può causare degli scompensi ai vostri organi uditivi, come se usaste degli occhiali graduati senza che ce ne sia un effettivo bisogno.

Per fare delle prove fate così: ascoltate con attenzione un pezzo di musica classica da un album in vinile, poi da un campionamento in modalità CD-Audio e poi da un file MP3; qual è la sorgente migliore e meno stancante? Se avete un buon impianto audio tutti concorderanno sul disco in vinile, che è una sorgente analogica e senza alcun taglio di frequenze.

Visti i limiti della vecchia tecnologia andiamo ora ad esaminare i SuperAudioCD (SACD), gli High Definition Compatible Digital (HDCD), gli eXtended Resolution CD (XRCD) e i Digital Versatile Disk (DVDAudio).

Il formato SACD è stato brevettato dai creatori della musica digitale del nostro secolo: Philips e Sony. Non poteva quindi mancare la compatibilità con i milioni di supporti esistenti e infatti il SACD utilizza i CD convenzionali, anche se in modo differente.

Vengono utilizzati due strati di dati; il primo è leggibile da tutti i vecchi lettori, mentre quello nuovo sarà sfruttabile solo da quelli SACD. In questo modo le case discografiche potranno implementare sullo stesso supporto due diverse tecnologie senza differenziare l’offerta.
Il campionamento del suono avviene a ben 24 bit e a 96 Khz; ciò significa che mentre la frequenza massima teorica sale a 48 Khz, il numero di possibili valori per un punto dell’onda sonora aumenta di 256 volte.

Tutto questo significa una fedeltà ancora maggiore e un suono molto vicino all’originale. Non si dimentichi infatti che, per forza di cose, la conversione analogico-digitale presuppone di “tagliare” dei valori col campionamento.
Inoltre il SACD, durante la fase di registrazione, non utilizza alcun filtro per eliminare i disturbi indesiderati. Infatti la registrazione non utilizza il sistema PCM tipico dei CD, ma il nuovo Direct Stream Digital (DSD).

Questa tecnologia permette di registrare il flusso di dati in maniera diretta come sequenza di bit e non a gruppi di bit, ciò porta un vantaggio anche nel caso in cui venga utilizzata sui comuni CD audio.

Il formato che più sembra affermarsi è l’HDCD che è stato progettato dalla Pacific Microsonics e che già viene attualmente utilizzato da varie case discografiche e produttori.
L’High Definition Compatible Digital è una tecnologia che viene implementata sui comuni supporti CD, ma il miglioramento avviene grazie alla diversa fase di produzione che sta a monte.
Il segnale viene infatti digitalizzato a ben 24 bit e a 176.6 Khz, poi viene ridimensionato tramite filtri a 88,2 Khz.

A questo punto entra in gioco l’HDCD vero e proprio, che con dei filtri molto particolari riesce a portare il segnale nel formato CD-Audio standard e cioè 16 bit e 44,1 Khz.
Questi filtri agiscono diversamente in base alle varie gamme dinamiche su cui lavorano e inoltre riescono ad immagazzinare informazioni supplementari nei bit meno significativi del segnale (LSB). Questi bit poi, in fase di riproduzione con lettori HDCD, vengono utilizzati per estendere la gamma dinamica da 16 a 20 bit.

Come si può quindi intuire ci sono miglioramenti anche con l’utilizzo con i normali CD-Audio ed infatti questa tecnologia viene utilizzata, anche se di rado a causa del costo, per ricostruire vecchi album in vinile del passato o per correggere registrazioni non perfette.

Inoltre, l’utilizzo con i lettori appositi dà veramente ottimi risultati, amplificati anche dal fatto che vengono utilizzati filtri per estendere la normale gamma dinamica alle basse e alle alte frequenze.
Questi filtri, progettati dalla Pacific Microsonics, sono il Peak Extend (per le frequenza medio-alte) e il Low Level Range Extend (per le basse frequenze).

L’XRCD invece, sviluppato dalla JVC, non è un’estensione dei normali CD-Audio, ma consiste in una specifica tecnica per una più rigorosa fase di masterizzazione.
I problemi maggiori del CD sono infatti la sua limitata gamma dinamica e il campionamento a soli 44,1 Khz. e questi rimarranno sempre tali, quindi JVC propone di migliorare gli standard di registrazione con la speranza che il prodotto finale riesca a giovare di ciò.

A tale scopo dà restrizioni maggiori riguardo ai supporti e alle apparecchiature da utilizzare. La registrazione deve infatti essere eseguita con un convertitore a 20 bit denominata da JVC “K2”. Questo offre una gamma dinamica di 108 dB. Successivamente lo stream (flusso) audio va riversato su dischi magneto-ottici piuttosto che su nastri.

I nastri attualmente utilizzati sono infatti gli U-Matic1630 e sono meno stabili rispetto ai dischi magneto-ottici e per giunta non riescono a immagazzinare, in modo affidabile, informazioni a 20bit.
Lo stream finale va riversato su supporti CD in alluminio, che in base a prove effettuate, dovrebbe assicurare una longevità e accuratezza maggiore di quelli standard.

Purtroppo però, tutta questa tecnologia non porta ad un sensibile, se non percepibile, aumento della qualità audio. Infatti la differenza è appena notabile solo con particolari generi musicali come il jazz e la musica classica, mentre il genere rock non trae alcun giovamento.

Il formato DVD, sviluppato da Toshiba e Matsushita, è quello più di controtendenza, ma con anche la migliore qualità audio ottenibile.
Utilizza infatti dei supporti che sono incompatibili sia con gli attuali lettori CD sia con i lettori DVD per video e dati.

Come vantaggi ha però una gamma dinamica di ben 144dB, un sistema di campionamento a 24 bit e un supporto con capacità 7 volte superiore a quella del CD: il DVD standard con i suoi 4,7 Gb.
A testimoniare che è un Versatile Disk questo supporto permette di avere tracce audio a 96Khz nel caso desideriate servirvi dei 5.1 canali del Dolby Digital oltre alla modalità stereo standard a 192 Khz.

Il sistema di compressione utilizzato non è a perdita di dati ed è quello sviluppato dalla britannica Meridian: il Meridian Lossless Packing.

Il DVD-Audio ha buone chance di essere lo standard del futuro, in particolare in abbinamento ai sistemi Home Theatre che stanno cominciando a diffondersi. Attualmente sono già disponibili i lettori da parte dei maggiori produttori audio ed inoltre lo standard dovrebbe essere supportato anche dalla prossima generazione di lettori DVD-Rom e DVD-Video.

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