lunedì 17 dicembre 2012

Ma perché proprio le frequenze? — come funzionano gli mp3

La domanda era: abbiamo davvero bisogno di tutte quelle frequenze? Cioè, ok, un suono bello, ricco, piacevole da ascoltare, è composto da tante onde “pure”, ognuna delle quali dà un piccolo contributo al risultato finale. Ma davvero il nostro orecchio riesce a percepirle tutte?

Qui si entra nel mondo della psicoacustica, che sarebbe (scopiazzando la definizione da wikipedia) lo studio della psicologia della percezione acustica. Insomma: cosa è per noi la musica? Cosa sentiamo davvero? I suoni esistono solo se li ascoltiamo? Se un albero cade in una foresta e nessuno assiste alla scena, la vecchina del piano di sotto verrà ugualmente a brontolare perché non si possono spostare i mobili a mezzanotte?

Bene, la filosofia della compressione mp3 (e di tutta la categoria di algoritmi di compressione detti a perdita di informazione) è questa: se una cosa non si sente, non esiste. Se quella frequenza non è percepibile dall'orecchio, allora la sua presenza è inutile: buttiamola via. Se devo registrare lo sparo di un cannone, è inutile che memorizzi anche il suono della mosca che volava lì vicino.

A grandi linee (molto grandi), un codificatore mp3 fa questo: prende in ingresso l'onda, la trasforma nell'elenco delle frequenze componenti, butta via le frequenze inutili, e produce un file decisamente più piccolo rispetto all'originale.

Anche se il file risultante è diverso dall'originale, l'orecchio umano non se ne accorge. O, almeno, non dovrebbe. Certamente non se ne accorgono i giovani d'oggi che ascoltano la musica in coppia, dividendosi le cuffie da buoni amici, un auricolare per uno (signora mia, dove andremo a finire? Nemmeno conoscono il concetto di stereofonia). Più difficile è affermare che nessuno se ne accorge: personalmente ho fatto una prova con un amico che possiede un impianto audio che costa di più della mia automobile, gli ho dato un cd contenente alcuni brani registrati sia in formato originale, sia passati attraverso la codifica/decodifica mp3, e lui ha saputo distinguerli.

Ecco, comunque, una prova oggettiva: ho preso il file contenente il la a 220 Hz suonato da una chitarra, file che avevo già usato nel post precedente, e l'ho compresso in formato mp3. Poi ho disegnato lo spettro. Eccoli qua, quello originale e quello dopo la compressione:




Si vede bene che nella parte sinistra sembrano uguali, ma poi nella parte destra cambiano notevolmente. Il file mp3, ad esempio, non contiene informazioni per le frequenze superiori ai 16000 Hz (tanto chi le sente?).

Credo che ci sia una morale, in questa faccenda dell'evoluzione del modo in cui viene memorizzata la musica.  Da ragazzini, i miei amici ed io sapevamo cosa fosse una puntina di un giradischi, qualcuno sapeva anche distinguere tra magnete mobile e bobina mobile, andavamo nei negozi ad ammirare oggetti per noi proibiti, robe con nomi esotici come amplificatori valvolari in classe A, bracci tangenziali, diffusori elettrostatici, preamplificatori phono. E, quando ascoltavamo della musica, al massimo ogni venti minuti dovevamo alzarci per girare il disco.

Cercavamo la migliore fedeltà possibile e, adesso che abbiamo una tecnologia che ci permetterebbe di portarci una sala da concerto in casa, ci accontentiamo di poche frequenze trasmesse da un auricolare in un orecchio (bah, forse la morale è che sto invecchiando).

Se una farfalla batte le ali a Pechino, a New York nessuno la sente.

17 commenti:

obo ha detto...

bell'articolo, concordo anche sul quanto dici della qualità. ormai abbiamo giga e giga di spazio, almeno mp3 campionati a 320kpbs :D

Piscu ha detto...

non condivido l'osservazione sulla definizione di "musica", ma l'analisi sulla ricchezza delle frequenze è molto interssante. non sapevo in cosa consistesse la compressione degli mp3 (colpa mia, non mi sono mai informato), ma ora che l'ho scoperto ne rimango quasi scioccato!

in effetti quando vado ad acquistare i dischi, e li ascolto in negozio dal vinile (e con un impianto audio serio) il suono è ben diverso da quello che poi sento dal cd che mi sento a casa attraverso le cuffie...

comunque, giusto per appunto, sembrerà paradossale ma il settore in cui è più diffuso il vinile (e quindi il suono "puro") è la musica elettronica!

zar ha detto...

Ma nella musica elettronica (che non esiste :-) ) il vinile viene usato per lo scratching, no?

Corby ha detto...

C'è qualcuno che ammira ancora quegli oggetti! (E che ogni tanto spende un po' di soldi per comprarli)

zar ha detto...

Corby (sei quel Corby che conosco io, vero?), cosa hai comprato?

Corby ha detto...

Sì, proprio quel Corby.
Comunque ho comprato questo: http://www.musicandvideo.it/workO/c_a/c_a-4788-img-Project5.jpg
Il resto dello stereo l'ho ereditato dai miei, e anche se non vale come una macchina ha ancora qualcosa da dire.

zar ha detto...

Bello... hai qualche valvola nel resto dello stereo?

Piscu ha detto...

no, lo scratching è un "optional". il genere a cui mi riferisco io è quello suonato sì nelle discoteche, ma parlo ad alti livelli (in italia ci sono pochi locali che offrono musica del genere con un approccio serio). il dj "tradizionale" mixa di solito con due vinili, utilizzando come strumento proprio gli ep. a livello di tecnica, viene aumentato/diminuito solo il tempo delle tracce, poi possono esserci anche degli interventi "manuali" sul disco per esempio per recuperare una battuta nel caso la sincronizzazione non sia perfetta... ma qui si entra nei dettagli del mixing che è un altro discorso.

in ogni caso, tecnicamente, il suono che viene diffuso in queste situazioni è più "puro" di quello che si può sentire in molti altri contesti.

Corby ha detto...

Eh no, niente valvole... quelle costano un po' troppo e i miei genitori, ai loro tempi (31 anni fa), non pensavano sicuramente a questi dettagli, infatti lo stereo è poi finito tristemente in soffitta solo perchè queste: http://www.hifidatabase.com/static/gallery/8/1278-DM23.jpg non stavano nello scaffale della libreria nuova.

Marco Panino ha detto...

Per quanto mi riguarda, preferisco ascoltare un mp3 di qualità medio-alta di quelle canzoni introvabili di quand'ero piccolo, che non ascoltare niente.
Credo che la compressione lossy sia stata una benedizione per la mia cultura musicale!

bibi.adrenalina ha detto...

E' per quello che rimanete sempre delusi dai concerti dal vivo, vi piacciono i suoni pulitini a buon mercato...
Non dimentichiamo che la musica non trasmette solo dei suoni ma anche delle emozioni, e in questo campio niente è trascurabile (sempre a livello di timbri e frequenze, naturalmente) ma qua so che il matematico medio chiude i boccaporti.
Solo per dire che è diverso leggere "ti amo" su un SMS e sentirselo dire dalla propria bella, c'è tutta una varietà di sfumature che identifica "lei" fra 3 miliardi di altre. Ho esagerato, come faccio di solito, ma è per capirci.
Ah dimenticavo... i bambini sentono benissimo fino a 20.000 Hz, perchè privarli di questa meravigliosa gamma?

zar ha detto...

(io son d'accordo, eh)

bibi.adrenalina ha detto...

Appartieni alla specie di matematici in estinzione coi boccaporti aperti?
Complimenti!

zar ha detto...

Sono vecchio, sono uno di quelli che ricorda i bei tempi andati dell'alta fedeltà...

bibi.adrenalina ha detto...

guarda che non era poi mica tanto fedele neanche quella lì...

zar ha detto...

Rispetto alla musica dal vivo? Ok...

bibi.adrenalina ha detto...

Era anche piena di rumorini prodotti dal meccanismo (registrazione, riproduzione...) non presenti nella realtà.
E poi era maggiore la distorsione da microfono, timbri falsati insomma.
E anche lì le frequenze estreme a margherite...