Sovracampionare un CD

di Mario Bon

9 aprile 2016

Recentemente Tom Capraro ha proposto una procedura che prevede quanto segue:

- si prende una traccia da CD in formato 16/44.1kHz

- si opera un oversamplig portando il formato a 16/88,2kHz

Il file, in questo nuovo formato “suona meglio” dell’originale. È possibile?

Per prima cosa ricordiamo la definizione di rumore di quantizzazione: il rumore di quantizzazione è la differenza tra il segnale “vero” e la sua versione quantizzata. Non si tratta quindi di un rumore ma di un errore:

|Vquant.> = |Vvero> - |V16bit> ovvero |Vvero> = |V16bit> + |Vquant.>

tanto più elevato è il numero di bit, tanto inferiore sarà il rumore di quantizzazione. Questa espressione è indipendente dalla frequenza di campionamento. Un segnale campionato a 44.1 e la sua versione sovracampionata a 88.2 presentano rumore di quantizzazione teoricamente uguale.

Ora prendiamo il nostro segnale in formato 16/44.1 e portiamolo a 16/88.2. L’operazione è molto facile perché richiede soltanto la duplicazione di ciascun campione: leggo un campione e ne scrivo due uguali…. Alla fine si ottiene una sequenza con un numero doppio di campioni che dovrà essere letta a velocità doppia (infatti sarà letta a 88.2). Le informazioni presenti nel segnale originale non sono cambiate: sono esattamente le stesse. In particolare la banda passante del segnale rimane limitata a 22.05kHz.

Ora convertiamo il segnale da digitale in analogico:

- il segnale in formato 16/44.1 richiede un filtro a 22.05kHz

- il segnale in formato 16/88.2 richiede un filtro a 44,1 kHz

Ne segue che il filtro applicato al segnale campionato a 88.2 opera oltre la banda passante del segnale (22.05kHz) e non ne altera (o ne altera meno) la risposta in frequenza ed il ritardo di gruppo in prossimità dei 20kHz.

Alla fine l’estremo della banda udibile, nel segnale campionato a 88.2k, subisce un processo in meno (o subisce un processo meno invasivo). Questo giustifica una differenza anche nella qualità sonora.

Quindi il miglioramento nella qualità non va imputato al sovracampionamento (che non cambia le informazioni contenute nel segnale) ma alla “cattiva qualità” del filtro di ricostruzione a 22.01kHz. Infatti se questo filtro fosse perfetto (nessuna attenuazione e ritardo di gruppo nullo) tra il segnale originale ed il segnale sovracampionato non ci sarebbe alcuna differenza a livello numerico e quindi nemmeno a livello di sensazione.

A livello di percezione, invece, può succedere qualsiasi cosa…. Ricordiamo che

- lo stesso stimol, in individui diversi, provoca sensazioni simili (e percezioni diverse)

- lo stesso stimolo, nello stesso individuo, può provocare percezioni diverse.

La ragione di ciò sta nel fatto che la percezione è un processo che carica le sensazioni con le memorie pregresse. In individui diverse le memorie pregresse sono diverse. Nello stesso individuo lo stesso stimolo può essere applicato solo in tempi diversi e quindi, il secondo, risulterà condizionato dal precedente.

Per questo i test di ascolto devono essere condotti con commutazioni veloci.