Quando si crea una raccolta di musica o di file audio, inevitabilmente ci si pone la domanda: in quale formato salvare i file? Da questa scelta dipende non solo la qualità del suono, ma anche lo spazio su disco e la compatibilità con i propri dispositivi. Fare la scelta giusta non è così semplice, perché ogni opzione ha i suoi punti di forza e di debolezza.
In questo articolo analizzeremo tre formati popolari: il buon vecchio MP3, il più moderno AAC e il meno conosciuto, ma interessante WavPack. Non ci addentreremo nei dettagli tecnici, ma spiegheremo in modo semplice e chiaro per quali situazioni è adatto ciascuno di essi.
In definitiva, non esiste un formato ideale per tutti i casi. Tutto dipende da cosa è più importante per voi: la massima qualità, il risparmio di spazio o la versatilità. Cerchiamo di capire insieme quale formato sarà il miglior alleato per le vostre esigenze.
MP3: distorsioni a valanga
Cominciamo dal formato più popolare. L'MP3 è un mostro creato dall'Istituto Fraunhofer che ha conquistato il mondo. Grazie a lui, oggi a nessuno viene in mente di utilizzare il formato WAV puro per registrare i suoni. Anche se si estrae l'audio distorto da YouTube, lo si ricomprime comunque in MP3, e per di più con un bitrate ridicolo di 128 kbps. Noi non lo faremo e per il test useremo la versione più recente del codificatore LAME 3.100 con preset insane e bitrate di 320 kbps.
Nel primo grafico era evidente che lo spettro in MP3 subiva le oscillazioni previste nella gamma delle alte frequenze e veniva definitivamente filtrato al limite dei 20 kHz. Naturalmente, questo è il limite del test sintetico, mentre su un segnale musicale reale il limite sarà sicuramente ancora più basso. Le dimensioni della gamma dinamica nel file MP3 non sono cambiate rispetto all'originale. Cioè, il codificatore LAME 3.100 a una velocità di trasmissione di 320 kbps non aggiunge alcun rumore proprio alla registrazione.
Distorsioni della forma del segnale a 1 kHz durante la codifica in MP3 rispetto all'originale WAV
La conversione in MP3 di un singolo segnale a 1 kHz ha mostrato la comparsa di numerose piccole distorsioni armoniche. E anche se formalmente la loro percentuale è piccola (0.0009%), cioè una volta e mezzo o due volte meno rispetto all'uscita di un buon DAC, nello spettro dinamico di una registrazione reale il loro numero crescerà in modo esponenziale e imprevedibile. Inoltre, l'“ispessimento” della base del picco stretto di 1 kHz nell'originale indica alcuni problemi, l'accumulo di oscillazioni parassite. Questa caratteristica è chiaramente illustrata dall'onda “quadrata” a 100 Hz dopo la sua conversione in MP3. Come potete vedere, sul piano orizzontale il suo contorno perde nitidezza. Tutto ciò alla fine influisce negativamente sulla fatica dell'udito durante l'ascolto di MP3, purtroppo anche con i bitrate massimi.
Onda “quadrata” a 100 Hz dopo la conversione in MP3 (in alto) e AAC (in basso)
AAC: aumentare il rumore, ma mantenere la purezza
L'algoritmo AAC, utilizzato attivamente da Apple e non solo, funziona in modo più accurato. Questo codec audio è utilizzato dalle emittenti televisive digitali e, inoltre, l'AAC è incluso nel pacchetto contenitore MPEG-4.
Dopo la conversione in AAC, l'onda quadra mantiene la sua forma, anche se si sono verificate distorsioni della base e delle armoniche intorno al picco di 1 kHz, sebbene in modo meno evidente rispetto all'MP3. Allo stesso tempo, l'AAC mostra un livello di rumore misurato superiore a 1 dB. Cosa potrebbe significare? Una registrazione intermedia su cassetta? No, sicuramente nell'algoritmo AAC viene utilizzato qualcosa di simile al noise shaping, una grande invenzione che consente di ridurre gli errori di quantizzazione aggiungendo un segnale di rumore pseudo-casuale. Ripeto, non si tratta semplicemente di affogare le distorsioni al di sotto della soglia di rumore: qui viene utilizzata una matematica più sofisticata.
Per illustrare questo concetto, osserviamo gli artefatti intorno al cosiddetto test di jitter alla frequenza di 11.025 kHz. Perché proprio questa frequenza? Perché l'armonica multipla di questo picco cade esattamente sul limite superiore dello spettro del flusso digitale con una discretizzazione di 44 kHz, mentre tutte le altre si trovano al di fuori di esso. I piccoli picchi parassiti, in particolare quelli che si trovano simmetricamente rispetto al tono principale (prodotti di modulazione, “bande laterali”) sono proprio i granelli di jitter.
Stabilità nel test di jitter AAC (in alto) e MP3 (in basso)
Come possiamo vedere, lo stupido MP3 ha mantenuto un basso livello di rumore, ma ha generato più jitter ad alta frequenza (più evidente all'udito), mentre l'AAC ha leggermente aumentato il rumore, ma ha evitato i disturbi nelle altre parti dello spettro. Ma il codificatore WavPack fa cose ancora più incredibili con il noise shaping.
Se è necessario comprimere l'audio senza perdita di qualità, la scelta migliore è WavPack, che conserva tutti i dettagli dell'originale, come nel formato WAV, ma occupa meno spazio. Se è più importante avere file di dimensioni ridotte piuttosto che una qualità perfetta, MP3 e AAC sono più adatti: AAC in generale suona meglio a parità di velocità, specialmente a bitrate bassi, e funziona bene su telefoni e lettori. In definitiva, la scelta dipende da cosa è più importante: qualità, dimensioni o compatibilità con i dispositivi.
WavPack: mantenere la frequenza, cambiare la risoluzione
In generale, per dirla in breve, la matematica del codificatore WavPack è oggi uno dei protocolli più flessibili e avanzati per gli appassionati di audio, senza scherzi. A differenza di FLAC, è in grado di supportare il calcolo a 32 bit (il consiglio per la creazione di rip vinili senza perdita di dati). Inoltre, in WavPack è persino possibile comprimere un file DSD senza convertirlo in PCM. In questo caso, la dimensione del file sarà molto inferiore rispetto all'originale dsf. Ma parleremo di WavPack lossless un'altra volta, mentre ora esamineremo il principio di funzionamento unico del codec lossy WavPack.
In una delle mie recensioni ho mostrato che in alcuni casi, durante la compressione con perdita, ha senso ridurre non la frequenza di campionamento, ma direttamente la larghezza di banda del segnale (cioè inferiore a 24 o 16 bit), mescolando accuratamente il dither (cioè uno speciale profilo di rumore per ridurre gli errori di quantizzazione). WavPack ha seguito proprio questa strada, senza toccare la discrezionalità e la frequenza in generale, ma modificando la profondità di bit, che ora è una grandezza dinamica, descrivendo il livello di volume del segnale. Ricorda in qualche modo il principio DSD, non è vero?
È interessante notare che, durante la conversione in un formato lossy come WavPack, è possibile salvare un file “correttivo” parallelo che consente di ripristinare completamente l'originale, fino all'ultimo bit. Tuttavia, in questo caso non sarà possibile risparmiare spazio sul disco, poiché la dimensione di tale coppia corrisponderà comunque all'originale lossless. Ciononostante, la funzionalità del protocollo è comunque impressionante.
Il bitrate del nostro file di prova è stato impostato a 320 kbps per confrontarlo con il massimo dei nostri MP3 e AAC, ma in teoria in WavPack è possibile impostarlo anche più in alto. Ciò è particolarmente utile per gli alta risoluzione, più avanti vi mostrerò come, e non avrete più bisogno di MQA!
Confronto tra le distorsioni armoniche dell'originale (in verde) e del file codificato in WavPack lossy (in bianco). Il livello di rumore è leggermente aumentato e non ci sono quasi distorsioni
Nei grafici lossy, WavPack dimostra una lodevole assenza di armoniche, che erano presenti nei due codificatori precedenti a causa del modello psicoacustico aggressivo. In WavPack non ci sono algoritmi così complessi, né filtri di risposta in frequenza: funziona semplicemente la ponderazione dinamica del livello del segnale in base al bitrate specificato, e basta. Di conseguenza, il test a 1 kHz produce solo alcune armoniche di ordine dispari: la terza, la settima, la nona e così via. La gamma di frequenza è preservata, così come l'onda quadra. Nel test di jitter a 11 kHz, oltre al rumore aumentato, non si nota alcuna attività parassita nel resto dello spettro.
Nel test jitter con tono a 11025 Hz, con lossy WavPack tutto è perfetto
Per l'esperienza uditiva ho selezionato un paio di registrazioni abbastanza nitide e ben registrate, che potete anche scaricare e ascoltare in tre varianti di codifica lossy con bitrate di 320 kbps: MP3, AAC e WavPack. Nelle stesse due cartelle troverete anche gli originali FLAC nella risoluzione standard dei CD 16 bit / 44 kHz.
Il brano “White Wood” del gruppo Lush aiuta a valutare il degrado della gamma delle alte frequenze. Qualcuno sul forum ha scherzato sulla mia fedeltà allo shoegaze, ma proprio questo tessuto fragile ma spettralmente ricco si rivela molto sensibile al bulldozer dei codec lossy e alle apparecchiature scadenti. Basta cedere un po' e tutti i cori di chitarra con i piatti di rame si trasformeranno in un bidone della spazzatura di latta. La seconda registrazione, “Deep Sleep” dei B-52's, è un esempio di masterizzazione adeguata con un suono ricco, effetti da studio e una gamma dinamica preservata.
Come potete vedere, non esiste un vincitore universale in questa scelta. Tutto dipende da ciò che è più importante per voi in una situazione specifica.
Se avete bisogno della massima compatibilità con qualsiasi dispositivo e siete disposti a sacrificare una qualità leggermente superiore a favore di file di dimensioni inferiori, la vostra scelta è l'MP3. Per la maggior parte delle attività quotidiane, come ascoltare musica con le cuffie o archiviare la propria collezione personale, le sue capacità sono più che sufficienti.
Quando la dimensione del file è fondamentale, ma si desidera mantenere una qualità audio migliore rispetto all'MP3, prendere in considerazione l'AAC. Questo formato è diventato lo standard moderno per i servizi di streaming e i dispositivi mobili, offrendo un ottimo equilibrio.
Se sei un audiofilo, archivi registrazioni a cui tieni particolarmente o lavori con l'audio a livello professionale, allora WavPack è la scelta giusta per te. Offre una conservazione completa, bit per bit, dell'originale, ma allo stesso tempo consente di risparmiare spazio senza alcuna perdita di dati. È la scelta ideale per chi apprezza la precisione sopra ogni altra cosa.
In definitiva, il formato migliore è quello che si adatta perfettamente ai vostri obiettivi, alle vostre apparecchiature e alle vostre orecchie. Non abbiate paura di sperimentare e confrontare il suono da soli.
