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Qual'è il miglior sample rate per registrare?

di Pearly Gates [user #12346] - pubblicato il 05 agosto 2013 ore 15:49:29.
Qual'è il miglior sample rate (frequenza di campionamento) per registrare in digitale?
Dò per scontato i 24bit ma se con 44khz arriva da 20hz a 20Khz che è lo spettro udibile a che scopo fare schede che a arrivano a 192Khz?
Ho guardato sul web ma non ho trovato una risposta definitiva che mi convincesse.

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xkè con frequenze + elevate ...
di herrdoctor [user #18849]
commento del 05/08/2013 ore 16:16:0
xkè con frequenze + elevate introduci minore compressione?
Rispondi
Re: xkè con frequenze + elevate ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 05/08/2013 ore 16:50:56
Non so, io cerco una risposta non una domanda.
E sul web una risposta netta non c'è.
Rispondi
Re: xkè con frequenze + elevate ...
di herrdoctor [user #18849]
commento del 05/08/2013 ore 17:54:01
Dunque per il teorema del campionamento, campionando a 2*Fmx basterebbe andare a 40KHz e non ci sarebbero problemi. Tanto + siamo vicini a questa frequenza tanto + si devono utilizzare filtri di ricostruzioni con pendenze molto nette per evitare l'aliasing.
Campionare a 44Kh e 48KHz quindi è già ottimo.

Come dici tu, l'oversampling a che serve? cercando la risposta c'è.
Non sembra quasi a nulla.
Puoi cercare oversampling in inglese su wiki.

Io credevo che (ecco perché ti ho risposto al volo con una domanda)
in qualche modo ti riferissi ad un bit/rate di un qualche flusso non compresso...ma ho travisato io.
Rispondi
Re: xkè con frequenze + elevate ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 05/08/2013 ore 18:16:55
Leggendo questo un utilità nel sovra campionamento c'è.
vai al link

Anche se non mi è chiaro il concetto di aliasing.
vai al link

Secondo questo teorema

Il teorema del campionamento di Nyquist-Shannon

Un importante risultato matematico in questo ambito è dato dal teorema del campionamento di Nyquist-Shannon. Questo afferma che, per campionare un segnale senza perdita di informazione, bisogna campionarlo con frequenza almeno doppia rispetto alla frequenza della massima componente spettrale del segnale informativo (detta anche frequenza di Nyquist)

Bisogna campionare al doppio della frequenza per non avere l'aliasing, quindi 44.1 Khz dovrebbe essere sufficiente.
Al limite passare a 48Khz per avere unpo 'di margine.
Rispondi
Re: xkè con frequenze + elevate ...
di yasodanandana [user #699]
commento del 05/08/2013 ore 18:28:29
sconsigliabile..

se lavori a 48000 e poi trasformi a 44100 per cd ed mp3, fai delle operazioni matematiche con resti e arrotondamenti, puo' capitare quindi che il suono ne risenta sensibilmente

oltre a cio' i 2000 hertz che acquisteresti in piu' a quelle frequenze sono irrilevanti..
Rispondi
Re: xkè con frequenze + elevate ...
di herrdoctor [user #18849]
commento del 05/08/2013 ore 18:44:33
Certo che nn lo capisci, è spiegato male e senza un disegno è complicato.

Inutile scendere nel terorema di Nyquist-shannon poi se vuoi te lo spiego anche,
ma come vedi l'unica cosa di cui parla è solo un miglioramento del rapporto segnale rumore di 3 dB; la possibilità di fare un filtro di anti-aliasing (digitale) ben fatto, è abbastanza semplice e quindi usare 48 KHz o 96 è tecnicamente "poco" influente.


Differente invece è il discorso sull'ampiezza di quantizzazione e quindi quanti bit hai usato per ogni campione.
Rispondi
Re: xkè con frequenze + elevate ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 06/08/2013 ore 08:56:46
Quindi ad esempio la mia scheda, il fatto che lavori internamente a 40bit ha un qualche significato?

Signal Processing
PC interface 24 bits
AD/DA Conversion 24 bit
Internal 40 bit

vai al link
Rispondi
Re: xkè con frequenze + elevate ...
di herrdoctor [user #18849]
commento del 06/08/2013 ore 12:01:15
Ti rispondo in velocità e quindi per quello che il buon senso mi dice.
La conversione è specificata essere a 24 bit; gli "internal" 40 bit sembrano essere relativi al microprocessore/DSP che è dentro.
Rispondi
Perché le frequenze a cui ...
di Capra_Poliuretanica utente non più registrato
commento del 05/08/2013 ore 16:37:55
Perché le frequenze a cui ti riferisci sono le frequenze di campionamento dell'onda, non c'entrano nulla con l'udito umano.
In pratica indicano quante volte al secondo il segnale in ingresso viene per così dire "fotografato" e tradotto in numeri.
Più è alta questa frequenza meno grossolana sarà la campionatura e più sarà simile al segnale originario.
Per fare un esempio pratico è come su tu disegnassi una linea e poi volessi riprodurla prendendo solo alcuni punti campione su di essa ed unendoli con linee rette.
Ti verrebbe un disegno scalettato, a gradini.
I bit ti dicono quanto possono essere alti (anzi in questo caso bassi) questi gradini, gli Hz quanto sono larghi.
Ovviamente la cosa migliore per ridurre la scalettatura è avere gradini molto bassi (tanti bit) ma strettissimi (tanti Hz).
Rispondi
Re: Perché le frequenze a cui ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 05/08/2013 ore 16:49:27
Anche io pensavo che fosse così, ma non è così.
Questa è la pagina delle caratteristiche della mia scheda:
Aumentando la frequenza aumenta la risposta in frequenza, cioè non è che fai delle fettine più piccole del range 20Hz 20Khz (che sarebbe come dici tu), invece aumenti il range a 192Khz arrivi fino a 60Khz...a che scopo se non si sentono?

Frequency Response
192.0 kHz
20 Hz to 90 kHz (+0/-8 dB), 20 Hz to 60 kHz (+0/-2 dB)
96.0 kHz
20 Hz to 40 kHz (+0/-2 dB)
48.0 kHz
20 Hz to 22 kHz (+0/-2 dB)
44.1 kHz
20 Hz to 20 kHz (+0/-2 dB)

vai al link
Rispondi
Re: Perché le frequenze a cui ...
di agos [user #31752]
commento del 05/08/2013 ore 17:18:17
Ciao, non sono un ingegnere e forse non ho la risposta giusta ma credo che il problema sia la linearità della risposta in frequenza del campionamento.
Se guardi le curve della suddetta risposta in frequenza, ce ne sono diverse in rete, vedrai che la risposta è lineare fino a un certo punto e poi la curva scende, questo vuol dire che le frequenze più alte udibili "patiranno" un po' (scusa il termine terra terra, ma non sono un tecnico) perché a 44khz arrivo circa a 20KHz (non posso campionare frequenze più veloci del campionamento, chiaramente).
Se aumento la frequenza di campionamento aumento anche la zona di risposta lineare, e quindi anche le frequenze al limite dell'udibile verranno campionate "bene". Però, c'è un però, se campiono ad alta frequenza, 192KHz ad esempio, ho il problema che intercetto anche gli ultrasuoni, che possono creare poi delle difficoltà dopo e dare fastidio. Ricordo di aver letto diversi articoli in inglese che spiegavano proprio i pro e i contro di questa pratica e concludevano dicendo che è meglio avere dei buoni convertitori a 44Khz, o 48 (il dvd, per capirci), che non usare gli 88, i 96 o i 192 che siano.

Spero di non aver detto troppe sciocchezze, chi di dovere mi correggerà dove non sono stato preciso.

Ciao!

Ps. Con questo caldo ho sudato sicuramente a 24bit! :D
Rispondi
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Re: Perché le frequenze a cui ...
di Plettratore_Mannaro [user #16218]
commento del 05/08/2013 ore 17:39:33
Hai detto bene.
Ad oggi, per quanto riguarda l'audio, campionare a 192 kHz porta solamente svantaggi, infatti dato che gli apparati per la riproduzione e editing dell'audio non sono quasi mai progettati per gestire gli ultrasuoni, si verificherà distorsione alle altissime frequenze.
L'unico vantaggio dei 192 kHz è un minor rumore di fondo, che comunque è già ampiamente inudibile a 44 kHz, quindi tale vantaggio ad oggi e del tutto teorico.
Questo è uno dei migliori articoli a riguardo, che spiega anche molto bene il teorema del campionamento di Shannon, la base per capire come funziona l'audio digitale.
L'articolo nacque dalla diatriba su di un nuovo formato audio ad "alta definizione" che Neil Young ha proposto per gli store digitali. Ovviamente si trattava solo di una manovra di marketing.
vai al link


Quindi per i motivi citati la miglior frequenza di campionamento per registrare è 44\48 kHz a casa, 96 kHz in ambiente professionale perchè lo standard è quello ormai, non ci sono molti vantaggi udibili dalle "persone normali" rispetto ai 44 kHz.
La quantizzazione a 24 bit sebbene possa sembrare eccessiva, serve a diminuire le distorsioni introdotte dai vari effetti e processamenti che l'audio può attraversare prima di arrivare a destinazione. Ovviamente per un home studio anche campionare a 16 bit spesso va più che bene, ma già che ci siamo facciamo sempre tutto a 24 bit in fase di editing, poi se si deve riversare su cd audio dobbiamo riportare a 44 kHz\24 bit tramite dithering. Ma questa è un'altra storia.

--- guardate anche il video inizilae "digital show e tell" per una dettagliata spiegazione su come funziona l'audio digitale--
Rispondi
Re: Perché le frequenze a cui ...
di agos [user #31752]
commento del 05/08/2013 ore 18:05:33
Sì! mi riferivo proprio a quell'articolo! non mi veniva in mente, con sto caldo poi!

ciao!
Rispondi
44.100 khz 24 bits ...
di yasodanandana [user #699]
commento del 05/08/2013 ore 17:47:4
44.100 khz
24 bits
Rispondi
Re: 44.100 khz 24 bits ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 05/08/2013 ore 17:55:
eheheheh lo sapevo che avresti risposto così, ma io voglio capire perchè.
E poi non è un opnione univoca.
Rispondi
Re: 44.100 khz 24 bits ...
di yasodanandana [user #699]
commento del 05/08/2013 ore 18:12:38
perche' con 44.100 khz catturi tutte le frequenze udibili dall'essere umano e con 24 bits puoi registrare senza essere troppo preoccupato di clippare...
Rispondi
Re: 44.100 khz 24 bits ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 05/08/2013 ore 18:23:26
Si io la uso così come mi avevi già detto, e anche per problemi di dimensioni dei files.

Ma volevo saperne di più e capire perchè ho una cosa che può andare veloce come una ferrari ma è inutile e vado lento come un'utilitaria.
Rispondi
Re: 44.100 khz 24 bits ...
di yasodanandana [user #699]
commento del 05/08/2013 ore 18:40:20
perche' e' un bel pezzo che le interfacce audio registrano alla perfezione.. quindi, per continuare a venderne, implementano miglioramenti che di fatto non servono a niente ma che servono a far credere a chi ha gia' un'interfaccia, che ha bisogno di cambiarla...
Rispondi
Il sovraccampionamento in sè e ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 05/08/2013 ore 20:32:42
Il sovraccampionamento in sè e per sè non porta nessun vantaggio (anzi, come già scritto è molto controverso l'effetto collaterale che porta a catturare anche gli ultrasuoni).

O meglio..

Può però essere utile (anzi, in alcuni casi imprescindibile) a seconda della tecnica di quantizzazione utilizzata:

-Nella quantizzazione PCM lineare (quella dello standard CD-DA per intenderci) non ha alcun vantaggio, proprio perchè il teorema del campionamento afferma che è possibile ricostruire fedelmente in frequenza a partire dai campioni prelevati ad almeno il doppio del limite di banda (gli standard sono più elevati perchè in concreto è impossibile avere dei filtri passa basso con pendenza verticale, quindi per passare senza attenuazione i 20kHz, devono passare necessariamente anche frequenze superiori, via via attenuate a seconda della pendenza del filtro, quindi il limite di banda reale è più alto dei 20kHz).

-Sovraccampionare, conviene ed è a tratti indispensabile, invece, per tecniche di quantizzazione differenziale come la delta modulation, che prevedono di codificare il campione di ampiezza come differenza rispetto a quello precedente.
In questi casi, sovraccampionando, ovviamente i campioni successivi sono più "vicini" temporalmente parlando, e quindi la "pendenza locale" della curva che descrive il segnale è ridotta, ovvero la differenza di ampiezza tra due campioni vicini è inferiore.
Questo permette di risparmiare bit di quantizzazione (perchè si deve memorizzare un valore più piccolo), potendo quindi utilizzare più livelli, e ridurre quindi il rumore di quantizzazione..

Lo so.. la spiegazione è un po' ostica, ma è quella formalmente corretta.. rispondo volentieri se volete dei chiarimenti più terra-terra!
Rispondi
Re: Il sovraccampionamento in sè e ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 06/08/2013 ore 08:44:03
dove si usa il secondo tipo di quantizzazione?
Rispondi
Re: Il sovraccampionamento in sè e ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 11:42:16
principalmente in applicazioni vocali (la forma d'onda vocale ha delle caratteristiche più vicine alla "staticità" rispetto alle forme d'onda musicali, e questo rende più semplice l'applicazione di codifiche differenziali perchè il segnale ha meno varianza nella sua durata)

La più rilevante applicazione si è avuta in vari studi per l'implementazione dei canali di telecomunicazioni satellitari, per ridurre il ritardo di propagazione del segnale. Grazie al ridottissimo bitrate a parità di qualità, infatti, era possibile trasmettere la stessa quantità di informazioni con minor ritardo end-to-end.
Rispondi
guarda qui: http://multimediatrevor.files.wordpress.com/2012/11/samplerate.jpg la ...
di francescoRELIVE [user #13581]
commento del 06/08/2013 ore 08:58:58
guarda qui:
vai al link

la frequenza di campionamento determina la "qualità".
Di conseguenza... se hai tanto fai sempre in tempo a togliere, ma se togli già in partenza poi devi lavorare di fino per non perdere dettagli nello spettro sonoro.

Dalla mia esperienza registrare a 48 fa suonare "di più" le tracce rispetto a quelle a 44.1 , anche se su un cd poi la frequenza di campionamento viene ridimensionata.

Tuttavia, molto concerti live vengono registrati a 96, in modo tale da riutilizzare le tracce per i soundcheck.

Poi ci sarebbe una serie infinita di variabili che fanno la differenza... tipo convertitori A/D , routing e clock vari ma son tutte cose in più che non mi competono...

Quindi, per me (e per le schede audio che ho), vado per i 48.


ps: è un pò come registrare in Hd e FullHD... se hai una buona ottica non noti la differenza.... ma se puoi registrare subito in fullHD, perchè non farlo?!
Rispondi
Re: guarda qui: http://multimediatrevor.files.wordpress.com/2012/11/samplerate.jpg la ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 06/08/2013 ore 09:18:08
Certo, però non è chiaro, perché costruire schede con rating velocissimi se poi non serve, non sarebbe meglio puntare sulla qualità dei preamp e dei convertitori per fare marketing?
Rispondi
Re: guarda qui: http://multimediatrevor.files.wordpress.com/2012/11/samplerate.jpg la ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 12:19:07
perchè la qualità dei preamp sono in pochi a sentirla, mentre i numerini li vedono tutti, e vedono tutti che 192 è "dippiù" di 44.1, e quindi "èppiummeglio"!!!

quindi è molto più facile marketizzare la fuffologia mascherata dai numerini (fa niente se poi non vogliono dire nulla) piuttosto che gli incrementi di qualità reali, ma difficilmente promuovibili ad un pubblico "consumer"!

:) :) :)
Rispondi
Re: guarda qui: http://multimediatrevor.files.wordpress.com/2012/11/samplerate.jpg la ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 12:27:1
..perdonami.. ma l'immagine che hai linkato è molto fuorviante, e non spiega nulla.

quando dice:
"lower sample rate takes fewer snapshots of the waveform" sta parlando di campionamento, e ok..

poi quando vuole "dimostrare" la peggiore qualità dice:
"resulting in a rough recreation of the waveform" e in realtà sta parlando della quantizzazione (infatti il grafico riportato, con i bei quadratoni, ritrae la quantizzazione), che è TOTALMENTE SLEGATA dalla frequenza di campionamento scelta.

in sostanza, l'effetto di minor fedeltà con la forma d'onda è determinato dalla quantizzazione e ASSOLUTAMENTE non dalla frequenza di campionamento.
anche se campiono a 192kHz, ma poi quantizzo a 3 bit, otterrò comunque una scorreggia inascoltabile.
Rispondi
Re: guarda qui: http://multimediatrevor.files.wordpress.com/2012/11/samplerate.jpg la ...
di francescoRELIVE [user #13581]
commento del 06/08/2013 ore 12:46:26
Hai ragione!
Io ho postato più che altro per far vedere che la frequenza di campionamento più alta "campiona" più cose nello stesso arco di tempo.(poi la quantizzazione è un mondo enorme da spiegare... virgole mobili e software di gestione... lo lascio a chi vuole rompersi la testa :D )
Ovviamente il rapporto deve sempre essere legato al bitrate ... ma qua si parlava di frequenza di campionamento!


Grazie per la correzzione ;)
Rispondi
Re: guarda qui: http://multimediatrevor.files.wordpress.com/2012/11/samplerate.jpg la ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 13:56:15
;)
Rispondi
Provo a risponderti riassumendo anche ...
di Brighton [user #9612]
commento del 06/08/2013 ore 10:54:44
Provo a risponderti riassumendo anche quanto già detto da altri.
I punti sono due:
- la frequenza determina ogni quanto viene preso un campione audio, cioè ogni quanto viene letta l'ampiezza dell'onda. Ovvio che se la leggi più spesso avrai un andamento più fedele all'onda originale e quindi una maggiore definizione e purezza del suono. Potrebbe sembrarti ininfluente come cambiamento ma in realtà c'è. è solo questione di orecchio. Il guru del master Bob Katz sostiene che una volta passato anche solo ai 96 kHz poi fa fatica a tornare ai 44.1 perchè sente la differenza.
- Questo famoso aliasing. Non è affatto un concetto semplice da capire (io c'ho messo un bel po' a capirlo e avevo docenti di elettronica a spiegarmelo). Diciamo che ci sono due modi per provare a capirlo: quello semplice ma un po' incompleto, e quello più complicato ma rigoroso.
Il primo lo trovi su wikipedia e in sostanza devi immaginarti un'onda tipo sinusoide la cui ampiezza viene misurata non abbastanza di frequente. Per esempio un campione di ampiezza viene misurato quando l'onda inizia a salire e il successivo quando è già scesa nelle ampiezze negative. L'onda campionata è completamente errata (tieni conto che quando si campiona l'ampiezza resta fissa fino al campione successivo. Quindi il risultato non è più una sinusoide ma un andamento a gradini seghettato). Il famoso teorema del campionamento (o di Shannon) dice che devi prendere i campioni ad una frequenza due volte maggiore della massima frequenza dell'onda in modo da evitare errori. Questa però è la versione semplice. La versione completa è parecchio più complicata e analizza il problema nel dominio della frequenza (e non del tempo come nel primo caso) e prende in considerazioni le frequenze negative. Ti basti sapere che lo spettro del segnale è simmetrico rispetto a fs/2 e quindi se il segnale arriva prossimo a fs/2, avrò la stessa cosa appena dopo fs/2. Da qui capisci che se il segnale supera fs/2 va ad accavallarsi alla sua copia oltre fs/2 e la copia va ad accavallarsi al segnale prima di fs/2 e diventa impossibile distinguere il segnale originale (è questo l'aliasing. Infatti il termine alias fa riferimento a questa copia del segnale).

Il punto del discorso è che il mettersi a frequenza doppia è condizione necessaria ma non sufficiente per non avere aliasing!! Per evitarlo completamente è necessario utilizzare in ingresso un filtro anti-alias che altro non è che un filtro passabasso. Infatti, anche se il segnale è molto prima di fs/2 (quindi niente sovrapposizioni) c'è sempre qualcosa che rischia di sovrapporsi. Cosa sarai mai? è lui! è sempre lui! Il RUMORE! Ogni segnale ha rumore, non c'è storia. Più il segnale è pulito e più l'ampiezza del rumore è piccola rispetto a quella del segnale. Ma il rumore c'è sempre. Se il rumore arriva oltre fs/2, per la storia della simmetria di prima, rischia di "ripiegarsi" nella banda del segnale prima di fs/2. Quindi il rumore raddoppia (quello originale e quello ripiegato) e la pulizia del segnale diminuisce. Il filtro antialias è un filtro passabasso e serve a eliminare le frequenze oltre fs/2 (circa, in realtà inizia ad attenuare un po' prima di fs/2) in modo che non si possa ripiegare nulla in banda. Attenzione però! Eliminare è un termine che non esiste in elettronica. Si attenua o si aumenta. L'eliminazione completa non è contemplata. Il filtro antialias attenua tutte le frequenze oltre fs/2 in maniera considerevole ma qualcosa, per quanto piccolo, rimarrà sempre.

E arriviamo finalmente alla conclusione. Per aumentare la qualità del suono puoi aumentare la frequenza di campionamento. In questo modo l'onda campionata è approssimata con maggiore precisione e quindi è presente meno rumore (rumore che può comparire a qualsiasi frequenza e che può essere poi soggetto ad aliasing).

Spero di essere stato abbastanza chiaro. Ripeto che l'argomento è tutt'altro che facile da capire (per di più senza nemmeno una slide o immagine).
Rispondi
Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di Pearly Gates [user #12346]
commento del 06/08/2013 ore 12:03:29
Quindi tu dici che andare più veloce serve...come vedi quasi tutti dicono che non serve.
Rispondi
Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di yasodanandana [user #699]
commento del 06/08/2013 ore 12:15:16
mi permetto di intromettermi suggerendo di fare delle prove e rendersi conto di persona.. nel senso che, comunque, nel bene e nel male, se ci cimentiamo nel registrare, mixare, masterizzare e quindi produrre brani, suoni ecc. ecc., e' col nostro orecchio che dobbiamo avere a che fare, il tutto all'interno del nostro sistema di equipaggiamento...

..una volta uno, invece di fare un brano prestando attenzione al fatto compositivo, all'arrangiamento ecc. ecc. prova a fare delle registrazioni a differenti bits & hertz e poi, il piu' possibile imparzialmente, confronta sui propri ascolti in modo da rendersi conto di come stanno le cose, o, almeno, di come a lui le cose soggettivamente risultano...
Rispondi
Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di Brighton [user #9612]
commento del 06/08/2013 ore 13:37:56
Calma calma;)

Intanto mi scuso ancora se ho un po' pasticciato la spiegazione ma come già ripetuto, non è immediato l'argomento.

Secondo: non ho detto che la qualità, per l'uomo, migliora. Io sto parlando dal punto di vista elettronico. E per quel che riguarda la differenza c'è!
Se poi questo si senta a orecchio non lo so. Ho citato Bob Katz perchè ricordavo di aver letto quel suo commento, tutto qui. Personalmente non ho mai ascoltato sopra i 44.1 e quindi non ho nessuna idea o opinione al riguardo.

L'unica cosa che mi viene da dire è che, al contrario del passare da 24 bit a 16 che è una banalità, il passaggio da 192 (o quello che è) a 44.1 kHz è un po' più complicato e quindi forse è sconsigliabile lavorare a frequenze diverse da 44.1 a meno di non essere in ambienti super professionali.

Quello che intendo io è che, dal punto di vista elettronico, una frequenza di campionamento elevata non è la stessa cosa di una più bassa.
Rispondi
Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 12:13:25
no.. non ci siamo..

nel tuo commento leggo un po' di confusione.. mi perdonerai, ma mi permetto di correggere, visto che sono stati chiesti chiarimenti, e non ulteriore "fumo sul salmone" ;)

La frequenza di campionamento non ha NULLA a che fare con la risoluzione frequenziale (o come la si chiama comunemente: "qualità del suono"). Ovviamente posto che si rispetti il vincolo sulla massima frequenza di banda.

Questo perchè, come afferma il teorema del campionamento, è SUFFICIENTE (non solo necessario) campionare il segnale ad una frequenza doppia del limite di banda per poter ricostruire CORRETTAMENTE (quindi senza perdita di informazione frequenziale) il segnale originale a partire da quello campionato.
In parole povere questo significa che già a partire da una frequenza doppia del limite di banda non sia ha NESSUNA perdita di informazione, e quindi anche aumentando la freq di campionamento non si ottiene NESSUN vantaggio in termini di risoluzione frequenziale (o "qualità del segnale" comunemente detta).

Tutte le menate sui super-guru che ogni tanto se ne escono coi loro esoterismi sono FUFFA PURA.
anche perchè vorrei vedere ad un esame audiometrico se tutti questi santoni sono in grado di sentire al di sopra dei 15kHz...

I fuffologi possono parlare quanto vogliono (e il signor neil young è il capo di tutti), ma l'unica cosa che conta DAVVERO è l'impianto scientifico che sta dietro ai procedimenti di manipolazione dell'audio. Questo perchè l'elaborazione dei segnali è una scienza, non una religione nè un'arte, quindi c'è ben poco di soggettivo.

Per quanto riguarda l'aliasing, più o meno c'eravamo, ma un po' di chiarezza non guasta:
Il processo di campionamento visto nel dominio delle frequenze (spettro) crea infinite repliche dello spettro originale, centrate negli intorni dei multipli interi della frequenza di campionamento.

Questo vuol dire che ad ogni N*fs si replica lo spettro, la cui parte negativa precede N*fs e quela positiva la segue. Questo comporta il fenomeno di aliasing, SE E SOLO SE la frequenza di campionamento è inferiore al doppio della massima frequenza di banda.
Per capirlo basta tracciare un grafico, e vedere che le frequenze superiori a 1/2 fs presenti nella prima replica, si "sovrappongono" (o si "ribaltano" come ci piace dire a noi studentelli) alla parte bassa dello spettro originario. Questo ovviamente crea una distorsione dell'informazione nel dominio delle frequenze, degradando la fedeltà del segnale.

Come ho già avuto modo di dire, le frequenze di campionamento leggermente superiori a 40kHz, non si utilizzano per una maggiore risoluzione frequenziale, ma bensì per necessità pratiche legate all'implementazione reale dei filtri passa basso, che non tagliano con pendenza verticale (come dovrebbero fare idealmente), ma attenuano secondo una certa pendenza (dipende dall'ordine del filtro).

Questo comporta, nella pratica, che se voglio mantenere inalterati i 20kHz di banda audio, dovrò necessariamente cominciare ad attenuare DOPO di essi, e quindi a seconda della pendenza del filtro, lo spettro del mio segnale così filtrato, conterrà COMUNQUE componenti frequenziali SUPERIORI ai 20kHz, via via attenuate.
Questo mi IMPONE una maggiore frequenza di campionamento, ma semplicemente perchè il mio limite di banda reale, non sono i teorici 20kHz, ma bensì saranno i 22,05kHz, piuttosto che i 28kHz...

Ma, ripeto, questo non ha NIENTE A CHE VEDERE con la fedeltà del segnale campionato.

Quello che invece, inevitabilmente, degrada la fedeltà del segnale campionato, è il successivo processo di quantizzazione, ma sono due cose BEN DISTINTE, anche se non divisibili.

spero che ora le cose siano un po' più chiare.. per quanto sia possibile chiarire in un commento ciò che mi è costato 2 anni di università.. :) :) :)
Rispondi
Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di Brighton [user #9612]
commento del 06/08/2013 ore 13:30:11
Mi pare di capire che parliamo la stessa lingua (io sono ingegnere elettronico, mi pare che anche tu sia dell'ambiente). Questo rende più facile capirsi.

Ammetto di avere un po' pasticciato la spiegazione sopra (è un po' difficile spiegare senza usare termini specifici)

Allora...
1-
La frequenza di campionamento cambia ECCOME la fedeltà del suono (anche se fedeltà non è un buon termine). Puoi controllare su qualsiasi libro di Teoria dei Segnali. Il campionamento comporta una PERDITA DI INFORMAZIONE. Questo perchè l'onda assume valori di ampiezza errati tra un campione e l'altro. Ad ogni clock io campiono l'ampiezza dell'onda (cioè memorizzo la tensione su una capacità) e si mantiene costante (invece di aumentare o diminuire come invece sta facendo il segnale originale) e cambia al clock successivo facendo un salto in alto o in basso a seconda di come è il segnale. Questa è una perdita di informazione!
Se campioni meno frequentemente la perdita sarà maggiore (supponiamo di essere comunque oltre fs/2) e vuol dire che se invece aumenti la frequenza la perdita sarà minore.
Perdita di informazione che ti interessa vuol dire che al segnale si aggiunge rumore e la frequenza a cui compare può essere qualsiasi e non solo in banda del segnale. Questo va a modificare la qualità del tuo segnale perchè chiaramente è meno prevalente rispetto al rumore!
Se vuoi il fatto di campionare (cioè discretizzare il solo asse dei tempi passando al dominio delle trasformate zeta) è meno degradante rispetto a discretizzare le ampiezze (cioè passando al dominio digitale), ma la perdita c'è comunque.

2-
Nella teoria la condizione dell'fs/2 è anche sufficiente a non avere aliasing. Nella pratica assolutamente no! Proprio a causa del rumore. Devi attenuare il più possibile il rumore prima di fs/2 in modo che si ripieghi il meno possibile. Dato che attenuazione infinita non esiste si potrebbe anche dire che c'è sempre un po' di aliasing sul rumore (per quanto piccolo). Ovvio quindi che se aumenti la frequenza di campionamento e quindi mantieni l'informazione più precisa, hai meno rumore che poi si ripiega e il tuo segnale è più prevalente rispetto al rumore e quindi più fedele.

3- Sulla storia del filtro nulla da dire. Mi viene comunque da aggiungere che non cambia nulla tra dominio della frequenza o del tempo. Il problema è lo stesso!

4- Sul fatto che poi questo si possa o meno sentire durante l'ascolto, non so. E sinceramente, per adesso, non mi interessa. Anche perchè non ho ancora avuto l'occasione di ascoltare nulla sopra i 44.1 kHz e non saprei dire se si sentono o no differenze a riguardo;)
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Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 14:52:1
so che risulterò un po' antipatico e pignolo, ma non ci posso fare nulla.. devo ancora ribadire che non è corretto quello che affermi :)
sia chiaro, si fa per il piacere di discutere di argomenti che ci stanno a QQQuore! nessuna pretesa di verità assoluta ;)

comunque.. mi pare che tu stia sempre confondendo la quantizzazione (che comporta perdita di info frequenziale) col campionamento (che invece non ne ha)..

quello che dici al punto 1 della tua risposta (sugli altri siamo quasi d'accordo) non è formalmente corretto, ma proprio a livello teorico.

Il fatto che i valori di tensione campionati rimangano costanti per tutta la durata del campione (stiamo parlando del sample & hold immagino), non pregiudica in alcun modo il contenuto frequenziale del segnale campionato, per un semplice motivo: il valore di ampiezza (o di tensione se vuoi) che conta è quello all'inizio del campione (ovvero simulando un valore "istantaneo"), il fatto che poi venga mantenuto è solo per una questione di realizzazione fisica del circuito che impedisce di ottenere una durata infinitesimale dell'impulso, ma non è rilevante ai fini della ricostruzione del segnale, perchè il segnale ricostruito non sarà "a scalini" (infatti non è la semplice sucessione dei campioni, ma è continuo) ma piuttosto una curva la cui pendenza varia al variare della differenza tra due ampiezze consecutive (banalmente, la curva del segnale ricostruito passerà per lo "spigolo" superiore sinistro di ciascuno scalino) l'informazione frequenziale, viene mantenuta per i seguenti motivi:

- per il teorema di fourier un segnale complesso non periodico (l'audio musicale ad esempio) può essere analizzato in termini di un'infinita serie di sinusoidi fondamentali.

- siccome la condizione del campionamento al doppio della frequenza massima di banda ci mette già al sicuro MATEMATICAMENTE che TUTTE le frequenze al di sotto del limite di banda vengano catturate correttamente, e lo spettro mantenuto invariato (e questo è proprio il senso del teorema del campionamento),

-ALLORA---> tale condizione garantisce matematicamente che TUTTE le componenti sinusoidali fondamentali del segnale originario verranno mantenute inalterate nel segnale campionato, che quindi manterrà uno spettro IDENTICO al segnale originale, INDIPENDENTEMENTE dal tipo di campionamento utilizzato (naturale, istantaneo, flat-top..)

è per questi motivi che il teorema del campionamento ci dice che il segnale risulta COMPLETAMENTE ED UNIVOCAMENTE DESCRITTO dalla sequenza delle ampiezze istantanee, indipendentemente se la funzione che descrive il segnale è "a scalini" o a segmenti verticali istantanei..

;)
Rispondi
Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di Brighton [user #9612]
commento del 06/08/2013 ore 16:01:25
Figurati nessun problema. Anzi! Anch'io lo scorso semestre c'ho perso molto tempo a riguardo in un corso dedicato e mi fa piacere analizzare ulteriormente l'argomento. Giusto per curiosità..hai l'aria di essere un telecomunicazionista, può essere?;)

Tornando a noi. Mi pare che stiamo girando attorno allo stesso punto ma da due visuali diverse.

Ho ben chiara la differenza tra tempo discreto e quantizzazione

Ho anche capito quello che dici te e sono d'accordo con l'esauriente spiegazione. Tuttavia io sto facendo una precisazione di tipo diverso. Provo a spiegarmi meglio.

--Il campionamento comporta una perdita di informazione nel momento in cui hai aliasing--

Infatti non riesci a ricostruire il segnale di partenza a causa di ciò. E credo che fino a qua siamo d'accordo. Quindi per poter ricostruire il segnale e avere lo stesso contenuto spettrale, mi basta che il segnale stia sotto la frequenza di Nyquist e ok.
Su questo sono quasi d'accordo ma a patto di avere un segnale puro ad una singola frequenza e il cui spettro è un singolo bin di una certa ampiezza ad un'unica frequenza.
Tu parli di contenuto spettrale che rimane invariato dopo il campionamento. Perfetto! Ok! Ma penso tu sia d'accordo nel dire che la forma d'onda, nel tempo, sia diversa.
Ho capito che in frequenza non cambia ma tu devi tenere conto che i circuiti elettronici (e anche l'orecchio umano) lavorano NEL TEMPO e non in frequenza! Quindi il circuito lavora diversamente con un'onda campionata o un'onda pura (a livello di tensioni, correnti ecc..). Un integratore (per esempio) a tempo continuo lavora diversamente di un integratore a tempo discreto (sempre a livello di elettronica) e non può essere uguale al 100%.

Quello che dici vale, più o meno, in teoria. Il fatto di campionare a frequenza maggiore aumenta il numero di campioni e quindi la fedeltà del segnale originale nel tempo! Quello che dici ha senso solo nella frequenza. Il campionamento rende preciso lo spettro ma perdi informazione nel tempo. Controlla, se vuoi, il principio di Heinseberg applicato ai segnali. Dice proprio questo.

Se inoltre tieni conto del fondo di rumore BIANCO a tutte le frequenze, le cose cambiano ulteriormente. Hai un segnale originale che non è puro: ha del rumore sovrapposto (che può anche essere piccolissimo). Quindi lo spettro totale va ben oltre l'fs/2.

Quindi cosa fai? --> Filtro antialias per attenuare il rumore oltre fs/2. Quindi puoi anche metterti a campionare a fs ma se hai rumore oltre fs/2 hai comunque aliasing --> condizione necessaria ma non sufficiente. Ok?
Inoltre il rumore oltre fs/2 non viene certo eliminato. Viene attenuato. Ma non andrà mai perso. Ci sarà sempre per quanto piccolo.

Ergo. Un piccolissimo rumore sarà sempre oltre fs/2 e verrà SEMPRE ripiegato in banda sopra il segnale e quindi lo spettro del segnale di uscita sarà DIVERSO da quello di ingresso a causa del rumore aumentato. Si tratta, ovviamente, di fare in modo che questo effetto risulti trascurabile. Ma è presente!


Per finire. A me non interessa sapere se, alla fine dei conti, si sente una differenza o meno nell'ascolto. Mi interessa precisare se c'è o meno una differenza. Che poi sia piccola è un altro discorso. Ma il fatto che ci sia non permette di escludere la possibilità che, a livello d'orecchio, non cambi nulla usando diverse frequenze di campionamento.
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Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 16:53:28
no.. ahimè non sono un "telecomunicazionista" anche se col senno di poi avrei dovuto fare quel percorso, piuttosto che informatica musicale, che è quello che ho fatto ;)

tornando a noi, ho capito che il fulcro della differenza di quello che diciamo sta in queste tue parole: " A me non interessa sapere se, alla fine dei conti, si sente una differenza o meno nell'ascolto. Mi interessa precisare se c'è o meno una differenza"

e allora sì, hai ragione su tutto, principio di indeterminazione (dannatissimo e insieme adorabilissimo!), diversità nel dominio del tempo, diversità dei circuiti elettronici, aliasing della componente rumore, ecc.. ecc.. tranne una piccola precisazione sul fatto che l'apparato uditivo non lavora puramente nel dominio del tempo, ma pare che si comporti in parte come un'analizzatore di fase/frequenza (per quanto poco si sappia in ambito percettivo..) ed è anche per questo che quando si parla di integrità del segnale audio ci si riferisce prioritariamente al dominio frequenziale, perchè è quello importante ai fini percettivi!

per il resto, come dicevo, e come dici giustamente tu, dipende da che punto di vista si analizza la questione!

dal mio canto, consapevole delle approssimazioni che ci sono in ballo, e che il fenomeno approssimato non è il fenomeno reale, per quanto vengano comunemente accettate tali approssimazioni, riferisco tutto agli effetti ultimi sul segnale percepito, che è quello che ho imparato ad analizzzare ;)

ultima cosuccia su quello che giustamente dici riguardo al rumore ed alla sua "equivocazione inevitabile" in fase di campionamento, è tecnicamente correttissimo..
..però anche qui è fondamentale il punto di vista con cui analizzi e descrivi quello che succede.
parlando di audio, e non di segnali generici, il rumore originale ed il rumore equivocato non hanno alcuna differenza dal punto di vista percettivo, sempre rumore rimane (ovvero una distribuzione stocastica di energia a diverse frequenze), e quindi così viene considerato anche nell'analisi e nella processazione dei segnali audio.. quindi di fatto riuslta ininfluente e trascurabile ai fini della definizione di cos'è un segnale fedele all'originale ;)

per il resto, è stata una bella discussione e mi ha dato modo anche di rispolverare e andare a ricontrollare con più precisione vecchie e nuove nozioni che avevo un po' appannate!

quindi grazie e buon proseguimento! ;)

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Re: Provo a risponderti riassumendo anche ...
di Brighton [user #9612]
commento del 07/08/2013 ore 13:21:41
Mi permetto un ultimo appunto che mi è venuto in mente questa mattina;))

Giustamente hai citato il fatto che dopo il campionamento, lo spettro del segnale viene replicato a ogni fs. Poi a valle di tutto ci sarà un filtro passa basso che elimina tutte le copie.
Tuttavia le copie le puoi considerare come una specie armoniche. Ciò vuol dire che lo spettro del segnale campionato è ben diverso da quello originale: quello originale (poniamo il caso audio) arriva fino a 20 kHz, quello campionato ha delle "campane" centrate anche a 44.1, 88.2 ecc. Questo vuol dire che, nel tempo, il segnale campionato è diverso perchè possiede delle componenti che compaiono ogni fs.
Il fatto poi che tutte queste vengano filtrate con un filtro reale vuol dire che non saranno mai eliminate del tutto (mentre nel segnale originale erano del tutto assenti) e possono essere viste come rumore.
Se quindi aumenti fs, sposti a destra tutte le campane e quindi verranno attenuate di più dal filtro in uscita e avrai meno rumore.

Questa tral'altro, è anche la spiegazione più semplice;)

Comunque ti ringrazio anch'io per l'interessante discussione e il ripasso di certi argomenti. Ammetto di essere andato a controllare su un paio di libri e pure su alcune slide;)
Buon proseguimento anche a te!
Alla prossima, ciao!
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so che risulterò un po' ...
di OneForTheRoad [user #21582]
commento del 06/08/2013 ore 14:51:14
ups.. ho sbagliato a rispondere
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Dall'analogico al digitale
di Claes [user #29011]
commento del 06/08/2013 ore 17:29:23
questa è una miniera di informazioni davvero utili per meglio capire il tutto! Capire depliants di computers con un sacco di dati tecnici di cui si vantano... è una giungla. Io sono un troglodita, un "vintage" di brutto:

Si poteva sbattere in pista cose sovracompresse oltre ogni limite, distorsione e EQ con pazzie varie. L'obiettivo era di avere un disco con volume più alto del il concorrente. Importante per jukebox. L'arrivo del CD è stato esaltante a livello tecnico ma ci si deve fare l'abitudine registrando / missando. Il pubblico ascolta ora su hifi a casa (forse pure in surround sound), Internet, telefonini. È necessario trovare un sound via-di-mezzo per il missaggio.

Faccio un programma radio pre-registrato - la trasmissione è a 128 kpbs da un server programmato come alla radio statale in Danimarca. Avendo violentato con EQ e compressore ho un sound che si avvicina a Radio Luxemburg 208. Ben venga l'utra-fi :) Perfetto per la DGG! Probabilmente utile per rimasterizzare roba vecchia.
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