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Audio Digitale, un po' di chiarimenti

Di Igor Zamberlan

Il nostro forum è utile non solo per lo scambio di opinioni fra lettori e fra lettori e redattori, ma anche per capire se, sulla rivista, ci siamo spiegati più o meno bene.

Nell'ultimo periodi, mi è capitato di leggere (e di rispondere) spesso a domande che venivano, ciclicamente, riproposte più o meno uguali, così ho deciso di utilizzare parte dello spazio della rubrica per un piccolo ripasso sui formati e sulle tecnologie.

1. I dischi e i formati

CD Audio: beh, questo lo conoscono tutti. Standard PCM (Pulse Code Modulation, campionamento a numero di bit fisso e maggiore di 1 - in genere maggiore o uguale a 8, maggiore o uguale a 16 per utilizzi musicali - e a frequenza fissa), frequenza di campionamento 44.1 kHz, risoluzione pari a 16 bit, 2 canali. Per riferirsi ad esso, può essere utilizzata l'espressione "digitale standard a bassa risoluzione". Non può (ripeto, non può) trascendere il limite dei 16 bit o dei 44.1 kHz o dei due canali (anche se sono stati incisi e venduti dei dischi che fisicamente sono dei CD ma che sono codificati in DTS, i quali non sono compatibili coi normali lettori e che, se riprodotti attraverso convertitori non compatibili DTS, rischiano di rompere amplificatori o diffusori, essendo il segnale non decodificato praticamente del rumore al massimo livello). La gamma dinamica teorica del sistema CD è di 96 dB. I CD Audio con riportata sulla copertina la scritta "24 bit/96 kHz" o "DSD" sono dei normali CD, 16 bit/44.1 kHz, che possono essere riprodotti da qualsiasi lettore standard CD senza bisogno di nessun apparecchio aggiuntivo o di particolari ottimizzazioni dei lettori. Se qualcuno ha un vecchio Philips CD100 o un Sony CDP101, beh, quei lettori del 1983 possono leggere i CD Audio "24/96" o "DSD" senza il minimo problema. "24/96" o "DSD" si riferiscono solo alle tecniche utilizzate per la registrazione o il mastering; potrebbero garantire, attraverso tecniche di riduzione dei dati "intelligenti" ad esempio, il Super Bit Mapping di Sony o l'UV22HR di Apogee, e grazie alla maggiore profondità di bit utilizzata durante l'editing, qualità maggiore, ma nel caso dei remaster siamo alla mercé dei tecnici e dei produttori.

HDCD: High Definition Compatible Digital, attualmente copyright e di proprietà di Micorsoft Corporation. Il sistema è compatibile con i lettori CD standard; in lettori equipaggiati con uno dei filtri digitali dedicati permette una qualità superiore a quella del CD standard, andando ad aumentare il numero di bit a disposizione. Ne esiste anche una versione compatibile con i formati PCM a risoluzione più alta. Di fatto, il formato non ha avuto grosso successo commerciale e, salvo una resurrezione sotto altre spoglie (musica compressa, DVD), può essere considerato tramontato.

DVD-Video (qui considerato solo per la sua porzione "musicale"): dischi fisicamente diversi dai precedenti, non possono essere letti dai lettori CD standard. Il segnale musicale PCM non compresso può essere solo a due canali, con una risoluzione massima di 24 bit e una frequenza di campionamento di 96 kHz; spesso è più limitato. Inoltre, i DVD-Video possono contenere musica compressa multicanale, utilizzando le codifiche (compressione a perdita di informazione) Dolby Digital o DTS. Le uscite digitali in standard S/PDIF o AES/EBU dei lettori DVD possono fornire segnale fino a 96 kHz/24 bit per il PCM non compresso, anche se parecchi lettori limitano le uscite a 48 kHz e alcuni dischi possono bloccarle o rendere obbligatoria la riduzione di frequenza di campionamento. Vengono, invece, passati, sui lettori DVD-Video compatibili, i flussi dati Dolby Digital o DTS.

DAD: Digital Audio Disc, formato di nicchia, durato per un breve periodo alla fine degli anni '90 (sono stati pubblicati meno di 100 dischi) che sfrutta la possibilità di includere, in un disco DVD-Video, un programma audio non compresso a due canali codificato a 96 kHz/24 bit. Di solito, i DAD non limitano le uscite digitali. La qualità sonora è molto alta, anche perché i dischi sono stati pubblicati soprattutto da etichette audiophile (Chesky, Classic Records). Il formato è, tuttavia, di fatto stato abbandonato quando sono stati presentati i formati ad alta risoluzione dedicati all'audio.

DVD-Audio: evoluzione audio del DVD, utilizza il PCM ad alta risoluzione (anche se può includere una traccia PCM a bassa risoluzione). Il formato lascia molta libertà all'editore sulla risoluzione e sul numero dei canali incisi sul supporto. Per essere più precisi, un DVD-Audio può includere una traccia a due canali con risoluzione fino a 192 kHz/24 bit e una traccia a 6 canali discreti (quindi senza fare uso di compressione a perdita di informazione) fino a 96 kHz/24 bit. La risposta in frequenza massima è pari a metà della frequenza di campionamento; la gamma dinamica massima, per un disco codificato a 24 bit, è di 144 dB. Per la traccia multicanale, non è richiesto che tutti i canali abbiano la stessa risoluzione - possono essere utilizzate, per esempio, risoluzioni più alte per i canali frontali rispetto a quelle utilizzate per i canali posteriori e per il subwoofer. Per fare entrare il contenuto nel disco (meglio, per rispettare la specifica sul flusso di bit interno) viene utilizzata, alle risoluzioni più alte, una compressione senza perdita di informazione denominata Meridian Lossless Packing (MLP). La traccia a due canali non è obbligatoria; spesso è inclusa nei dischi ma può anche essere ricavata con una riduzione al volo (all'interno del lettore) dalla traccia multicanale. Il formato non è compatibile con i normali lettori CD; può essere reso compatibile con i lettori DVD-Video includendo nel disco una porzione da questi leggibile e che includa un programma codificato secondo lo standard DVD-Video - vengono utilizzati Dolby Digital, DTS, PCM lineare fino a 96 kHz/24 bit stereo. Le confezioni dei DVD-Video spesso (ma, purtroppo, non sempre) riportano risoluzioni e numero di canali del contenuto. Può contenere video, sia sotto forma di filmati a qualità DVD, sia sotto forma di immagini statiche o testi dei brani. A volte può essere difficile sentire alcuni dischi senza collegare un video al lettore, anche se, ultimamente, i dischi si stanno standardizzando dal punto di vista dell'interfaccia, rendendo praticabile l'opzione di un ascolto alla cieca. L'uscita digitale deve rispettare una serie di restrizioni volte a rendere impossibile la copia dei dischi nel dominio digitale; pertanto, viene utilizzato, in genere, un connettore IEEE1394 con uno standard comunemente denominato iLink. E' supportato attivamente da Warner Music Group, Dolby, DTS Music, Matsushita (Technics e Panasonic), Meridian e altri. Fra le major, hanno pubblicato DVD-Audio Warner Music Group, EMI, BMG, Universal Music Group. I dischi sono protetti attraverso tecniche crittografiche e, opzionalmente, attraverso una tecnologia di "watermarking" (codici annegati nel segnale).

SACD: proposto da Sony e Philips come evoluzione dello standard CD, utilizza, per la codifica dei dati, una tecnica di conversione diversa dal PCM, il DSD (Direct Strema Digital), basato su una frequenza di campionamento molto alta (2.8 MHz, o 64 volte quella del CD) e un solo bit di profondità (il risultato è, quindi, un treno di bit singoli); per questo si parla di tecnologia bitstream o single bit, mentre per il PCM si parla sempre di multibit. Grazie alla modellazione del rumore, la risposta in frequenza riproducibile arriva ai 100 kHz, la gamma dinamica viene dichiarata pari a 120 dB, anche se varia a seconda della frequenza a causa della modellazione del rumore. Un disco SACD contiene, obbligatoriamente (è scritto nello standard), una traccia a due canali (possono anche essere uguali: esistono SACD mono…) ad alta risoluzione, leggibile solo con i lettori SACD. Opzionalmente, può contenere una traccia multicanale (da 3 a 6 canali) ad alta risoluzione, leggibile solo con i lettori SACD multicanale. Opzionalmente, inoltre, è compatibile con i normali lettori CD attraverso l'inclusione di uno strato leggibile da essi, codificato a 44.1 kHz/16 bit. In questo caso si parla di dischi ibridi. La presenza dello strato CD e quella del programma multicanale sono chiaramente indicate sulla copertina. La tendenza attuale del mercato è di pubblicare solo dischi ibridi, quindi compatibili coi normali lettori CD; la presenza del programma multicanale varia a seconda dell'editore e della disponibilità di un mix (o remix) multicanale. Ripeto, dato che la domanda sembra molto comune: la traccia stereo ad alta risoluzione, nei SACD, è sempre presente. Per questioni di occupazione di spazio disco, può essere utilizzata (e lo è, soprattutto nei dischi multicanale), una compressione senza perdita di informazione denominata DST (Direct Strema Transfer). Secondo i fogli promozionali inclusi nei dischi, può includere contenuti video, ma non è chiaro come sia implementabile; i lettori SACD dedicati non hanno circuitazione video e nessun disco, fino ad oggi, include contenuti video. Non è richiesto schermo collegato ai lettori per suonare i SACD. L'uscita digitale deve rispettare una serie di restrizioni volte a rendere impossibile la copia dei dischi nel dominio digitale; pertanto, viene utilizzato, in genere, un connettore IEEE1394 con uno standard comunemente denominato iLink. Sono, tuttavia, apparse alcune implementazioni dedicate (Meitner, Accuphase). Fra le major, hanno pubblicato SACD Sony Music, Universal Music Group, BMG, EMI, Warner Music Group (quest'ultima solo sul mercato interno di Hong Kong). I dischi sono protetti attraverso diverse tecniche di crittografia e autenticazione, anche fisiche sul disco (filigrane e distanziamento irregolare dei pit, i "buchetti" che rappresentano fisicamente il segnale); per essere letto da una macchina, il disco deve essere prima riconosciuto come SACD "autorizzato" (ovviamente, il lettore compie queste operazioni automaticamente e in modo trasparente).


Nota sulle uscite digitali: normalmente i lettori SACD o DVD-Audio sono equipaggiati con uscite digitali che rispettano gli standard finora noti, con connettori coassiali o ottici. Queste uscite sono normalmente abilitate per i normali CD, per le tracce a due canali dei DVD fino a 96 kHz/24 bit - anche se possono esserci restrizioni imposte dai lettori o dai dischi - e per le tracce multicanale compresse (Dolby Digital e DTS). Non esiste, quindi, alcuna possibilità di passare a un convertitore standard, di quelli audio finora conosciuti, il segnale digitale nativo dei SACD, il programma stereo a 192 kHz/24 bit e i programmi multicanale non compressi contenuti nei DVD-Audio o nei SACD. Per quelli, funzionano solo le connessioni digitali in standard iLink o le connessioni analogiche.

Nota sull'upsampling (CD 96/24 o 192/24): l'upsampling dei CD, effettuato da alcuni lettori CD (e, a volte, da alcuni lettori DVD e SACD) e da alcuni processori esterni è un trattamento nel dominio digitale dei dati dei CD. La "fonte" dei dati, essendo un normale CD, resta a 16 bit e 44.1 kHz. Si potrebbe dire, semplificando molto, che l'upsampling e l'aumento del numero di bit non sono che un'evoluzione dell'oversampling già presente sulla maggioranza dei lettori CD in commercio.

Nota sugli XRCD: gli XRCD, CD "speciali" che si trovano, a prezzi piuttosto elevati, sul mercato audiofilo, sono, a tutti gli effetti, dei CD; la differenza rispetto ai normali CD è che il processo di masterizzazione e stampa segue una procedura estremamente controllata, brevettata dalla JVC, volta ad ottenere il prodotto di maggiore qualità attualmente possibile. XRCD non è, quindi, un nuovo standard di distribuzione della musica e non richiede nuovi lettori.

2. Cosa mi dà cosa

In teoria, il DVD-Audio sarebbe il formato ideale per le registrazioni PCM. Il SACD richiede sempre una conversione del PCM in DSD prima di poter masterizzare il disco (e, d'altro canto, il converso vale per il DVD-Audio). Sono, comunque, presenti sul mercato moltissimi SACD registrati o mixati in PCM, dato che la tecnologia multibit è di gran lunga predominante negli studi di registrazione e che tutti i software di effetti elettronici lavorano nel dominio multibit. Sono anche presenti pochissimi DVD-Audio provenienti da registrazioni DSD.
Le major tendono a pubblicare in SACD e in DVD-Audio soprattutto dischi che contengano anche una traccia multicanale; per massimizzare l'efficacia della spesa sostenuta per i remix in multicanale, la Universal sta pubblicando molti titoli in ambedue i formati.

3. Lettori

Lettori CD: leggono i CD, gli HDCD, gli strati CD compatibili dei SACD (non ci sono motivi teorici per cui questi suonino meglio o peggio dei corrispondenti CD tratti dalle stesse rimasterizzazioni).

Lettori DVD-Video: leggono i DVD-Video, i CD, gli HDCD, lo strato CD dei SACD - anche se sono possibili problemi, soprattutto su macchine di prima generazione -, la porzione DVD-Video compatibile dei DVD-Audio (quando c'è, e come si diceva c'è quasi sempre).

Lettori DVD-Audio: leggono i DVD-Video, i CD, gli HDCD, lo strato CD dei SACD, i DVD-Audio (completamente, anche la porzione compatibile coi DVD-Video, se i menu lo permettono).

Lettori SACD "dedicati" a due canali: leggono i CD, gli HDCD, gli strati CD compatibili dei SACD e il programma ad alta risoluzione stereo dei dischi SACD.

Lettori SACD "dedicati" multicanale: leggono i CD, gli HDCD, gli strati CD compatibili dei SACD, il programma ad alta risoluzione stereo dei dischi SACD e quello multicanale.

Lettori SACD/DVD Video multicanale (il Philips 963SA è uno, il Sony DVP-NS999ES è un altro): leggono i CD, gli HDCD, gli strati CD compatibili dei SACD, il programma ad alta risoluzione stereo dei dischi SACD, quello multicanale, i DVD-Video e la porzione DVD-Video compatibile dei DVD-Audio. E' esistito un lettore SACD-DVD Video (il Sony DVP-S9000ES) che non poteva leggere il programma multicanale dei SACD.

Lettori universali: leggono i CD, gli HDCD, gli strati CD compatibili dei SACD, il programma ad alta risoluzione stereo dei dischi SACD, quello multicanale, i DVD-Video e i DVD-Audio.

PC: se non già ora, in futuro potranno, probabilmente, leggere anche i DVD-Audio; un lettore per lo strato ad alta risoluzione dei SACD non è all'orizzonte. Detto en passant, mentre è già possibile masterizzare DVD-Audio col proprio PC, utilizzando software specifici (ma la copia diretta dei DVD-Audio non è possibile a causa della crittografia utilizzata, tuttora tetragona a qualsiasi sforzo di violazione), la masterizzazione dei SACD può essere effettuata solo presso aziende autorizzate: un SACD-R non sembra proprio essere all'orizzonte.

4. Che impianto mi serve (oppure: il mio impianto può andare bene?)
Cominciamo subito a scindere il problema: l'interesse è per lo stereo o (anche) per il multicanale?

Se l'interesse è esclusivamente per lo stereo, non c'è motivo tecnico per sostituire un impianto stereo già esistente, per nessuno dei due formati DVD-Audio e SACD. Il problema delle frequenze ultrasoniche riprodotte dai due formati è, in larga misura, un falso problema. Nel caso del DVD-Audio, le frequenze ultrasoniche sono limitate a deboli armoniche degli strumenti musicali. Nel caso del SACD, i dubbi potrebbero essere, in parte, giustificati dal fatto che l'aggressiva modellazione del rumore sposta a frequenze ultrasoniche una quantità di segnale che con la musica non c'entra nulla (il rapporto segnale/rumore del SACD scende al salire della frequenza); quindi qualche problema potrebbe anche esserci. In realtà, lo standard SACD obbliga i costruttori di lettori SACD a inserire un filtro con una frequenza di taglio di 50 kHz e con una pendenza di 43dB/ottava. Dato che, a quella frequenza, il rapporto segnale/rumore, prima del filtro, è ancora di 80dB, non c'è alcun problema ad utilizzare una qualsiasi elettronica o un qualsiasi diffusore correttamente progettato e funzionante. Qualche problema potrebbe esistere disinserendo il filtro con i lettori che prevedono la possibilità di farlo (di solito non quelli economici, sul Sony SCD-777ES c'è uno switch normal (filtro inserito)/custom (filtro disinserito) sul retro della macchina); solo in quel caso, potrebbe essere opportuno chiedere al costruttore delle proprie elettroniche e dei propri diffusori prima di disinserire il filtro, oppure di procedere con cautela nei primi ascolti dopo il disinserimento.

Se l'interesse è per il multicanale, idealmente un impianto per ascoltare secondo specifica i SACD e i DVD-Audio multicanale è composto da un lettore multicanale, un pre multicanale con ingressi analogici 5.1, 5 canali di amplificazione omogenei e 5 diffusori full-range uguali (quindi non un kit home theater, i canali sono paritari) più un subwoofer attivo (o un ulteriore canale di amplificazione più un subwoofer passivo). Inoltre, i diffusori dovrebbero essere disposti secondo lo standard ITU (International Telecommunications Union): equidistanti dalla posizione di ascolto, il canale centrale di fronte all'ascoltatore, i canali anteriori a 30° (e -30°) rispetto all'ascoltatore, i posteriori a 110° (e -110°) sempre rispetto all'ascoltatore, il subwoofer in posizionamento libero. Questo in teoria; in pratica, un risultato di ottima qualità può essere ottenuto utilizzando diffusori della stessa famiglia per i 5 canali e, per quanto riguarda il posizionamento, in questa giovane età del multicanale per la musica, alcuni tecnici del suono e alcune etichette discografiche stanno utilizzando i canali in modo creativo (ho visto dischi in cui il canale sub è, in realtà, utilizzato a gamma intera per un canale altezza, dischi "2+2+2" in cui vengono utilizzati 2 anteriori, 2 posteriori e 2 diffusori supplementari sopra i frontali, dischi a 4 canali, dischi a 3 canali, dischi a 5 canali full range senza segnale per il sub…). La raccomandazione ITU è, semplicemente, quella che dovrebbe dare il risultato migliore (più vicino a quanto desiderato da chi ha fatto incisione e mix) col maggior numero di dischi.

5. Il rant
Arrivano le prime cifre (più o meno interpolate) sulle vendite dei nuovi formati digitali, ed emerge che il DVD-Audio è, praticamente, in sala rianimazione.

Secondo la RIAA (Recording Industry Association of America) le vendite di DVD-Audio negli USA non hanno superato le 100.000 copie nel primo semestre 2003 (è possibile che le cifre siano sottostimate, non mi è chiaro se la RIAA tracci anche le vendite on-line). Questo tenendo presente che gli USA sono il mercato in cui il DVD-Audio è stato spinto di più. Per esempio, i DVD-Audio Universal, pubblicati negli USA (anche se dopo la data a cui si riferiscono le cifre RIAA), non esistono ufficialmente nel maggior mercato europeo, quello tedesco. 
Nel frattempo, la capacità produttiva di SACD è aumentata a 21 milioni di pezzi/anno alla fine del 2003 e la Sonopress (uno dei maggiori produttori) ha annunciato di avere aumentato la propria capacità del 50% in questi giorni. La prima tiratura dell'ultimo disco di Sting, quella "limited" in SACD ibrido, è andata pressoché esaurita (600000 copie); voci sostengono che Universal, dei propri titoli SACD negli USA, venda una media di 7 - 9.000 copie a titolo. 
Certo, confrontate con le vendite dei CD (245 milioni nel periodo gennaio-giugno 2003 nei soli USA) siamo ai granelli di sabbia o poco più. 
Però questi numeri dicono un po' di cose. La prima: i produttori di hardware garantiscono che, negli USA, è stato venduto un milione di macchine che possono leggere i DVD-Audio - questo significa che, anche assumendo che quei 100.000 dischi siano stati venduti a 100.000 possessori diversi, 900.000 possessori di lettori DVD-Audio li usano per guardarci i DVD-Video e basta. La seconda: i numeri, quelli del DVD-Audio (visto com'era stata impostata la strategia), sono ridicoli, sono quelli di un fallimento. 
Allora proviamo ad analizzare. Un caso: In Time, il recente disco dei REM. Al pubblico sono state date tre opzioni di acquisto: il CD, il DVD-Video e il DVD-Audio. Il DVD-Video contiene i famosi video della band di Athens, il DVD-Audio ne contiene uno (l'ultimo, not so hot in my book). Warner, parliamone: data l'opzione, il pubblico, quello degli Home Theater In A Box, quello che non si perde a cercare il miglior audio tra i menu video del disco, quello che non può, causa limitazioni dell'hardware, sentire la differenza fra una colonna sonora in Dolby e un multicanale discreto (tanto, la "big thing" è il multicanale), quale sceglierà, anche in considerazione del fatto che il prezzo è lo stesso, ma uno nei negozi si trova e l'altro no? 
Non è che, forse, il DVD-Audio, per il pubblico generale e a causa della miope strategia di marketing adottata, non è altro che un DVD-Video senza immagini sul quale non si sa molto e che ha, oltretutto, qualche problema a suonare (a volte) sulle normali macchine DVD? Allora parliamo, ancora una volta, della strategia di marketing. Si rivela di nuovo più furba quella di Sony e Philips rispetto a quella di Warner, Dolby, Matsushita e compagni: promuovere un medium per la musica come medium per la musica, invece che come ogni cosa per ogni persona, è (al momento) vincente. Cercare di basare tutto sul tentativo di vendere i lettori a prezzo bassissimo e di far entrare la possibilità di leggere i DVD-Audio nelle case in maniera silente non ha pagato; non sono riusciti, i signori del DVD-Audio Council, a far capire il prodotto a chi l'avrebbe dovuto comprare (puntavano decisamente al successo di massa) e hanno finito per volgere il vantaggio che avevano (il marchio DVD, quello del maggior successo nell'industria dell'entertainment casalingo di questi anni) in uno svantaggio. Il pubblico musicale informato non sta seguendo, oltretutto: la strategia di fare del DVD-Audio un prodotto di massa non ha raggiunto chi ne avrebbe potuto decretare un successo di nicchia, cosa che, invece, è perfettamente riuscita - per il momento - al SACD, che ha scelto la nicchia per, eventualmente, conquistare poi la massa. 
Allora, a questo punto, chi può salvare il DVD-Audio? Forse il disco a doppia faccia DualDisc, da un lato CD e dall'altro DVD, che è ai suoi primi test sul mercato in questi giorni, anche se nessuno obbliga a fare del lato DVD un DVD-Audio (c'è anche Sony Music fra gli editori e sicuramente non ci sono DVD-Audio Sony Music nelle prime uscite; c'è inoltre il serio rischio che questa tecnologia sia arrivata molto in ritardo); io credo che a salvare il DVD-Audio saranno le macchine universali. 
Chi comprerà una macchina universale (diciamo, soprattutto, musicofili e audiofili interessati alla riproduzione dei SACD e dei CD, che non vogliono perdere il loro investimento se il DVD-Audio risorgesse dalle proprie ceneri) potrà (vorrà?) provare a sentire anche i DVD-Audio e ne comprerà; magari si accorgerà, a quel punto, della qualità del formato - che non ha nulla da invidiare, negli esempi più riusciti, a quella degli esempi più riusciti di SACD - e ne garantirà la sopravvivenza, almeno per quelle etichette discografiche di piccole dimensioni che lo hanno scelto per i suoi meriti e per la comodità di editing nel dominio PCM. 
Il paradosso, quindi, è che il SACD salverà il DVD-Audio, buttandogli il salvagente della lettura universale quasi contro la propria volontà, portandolo sulla sua barca in modo indiretto, facendogli fare un pezzo di rotta verso l'auspicabile successo.