DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

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Markrates
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DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#1 Messaggio da Markrates » 04/09/2019, 8:44

Da una mia valutazione di ascolto e tecnica, esame spettro, non trovo alcuna differenza tra il formato 16/44.1 e il formato 24/44.1. Nell'analisi spettrale ho trovato file molto simili a 16 e 24 bit.
Se di alta definizione si deve parlare almeno il raddoppio della frequenza di campionamento penso sia necessaria, ancora meglio il 96 kHz. Penso che il nostro apparato uditivo non riesca a distinguere il numero di livelli generati dal 24 bit rispetto a quelli generati dal 16 bit. in un ascolto domestico quando si usano normalmente i 10 Watt classici (già tanto per i vicini) con il 16 bit abbiamo 65.500 livelli con passi da 150 microWatt. Sull'onda di un livello medio di pressione acustica di 100 dB significa avere con il 16 bit uno step di 0,0015 dB (valore fisicamente impercettibile in quanto la soglia di udibilità di un ottimo orecchio è di 0dB), il nostro respiro genera 10 dB. Se la vera alta risoluzione è invece distinguibile per il valore di campionamento, a cosa servono i file a 24/44.1? Non credete che sotto il 24/44.1 si possono celare dei 16/44.1 con una leggera aggiunta di rumore in banda? Inoltre è così udibile secondo voi la differenza dinamica reale tra 16 e 24 bit (pare che siamo da 60 a 78 dB)?

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TomCapraro
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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#2 Messaggio da TomCapraro » 04/09/2019, 13:00

Markrates ha scritto:Da una mia valutazione di ascolto e tecnica, esame spettro, non trovo alcuna differenza tra il formato 16/44.1 e il formato 24/44.1. Nell'analisi spettrale ho trovato file molto simili a 16 e 24 bit.
Se di alta definizione si deve parlare almeno il raddoppio della frequenza di campionamento penso sia necessaria, ancora meglio il 96 kHz. Penso che il nostro apparato uditivo non riesca a distinguere il numero di livelli generati dal 24 bit rispetto a quelli generati dal 16 bit. in un ascolto domestico quando si usano normalmente i 10 Watt classici (già tanto per i vicini) con il 16 bit abbiamo 65.500 livelli con passi da 150 microWatt. Sull'onda di un livello medio di pressione acustica di 100 dB significa avere con il 16 bit uno step di 0,0015 dB (valore fisicamente impercettibile in quanto la soglia di udibilità di un ottimo orecchio è di 0dB), il nostro respiro genera 10 dB. Se la vera alta risoluzione è invece distinguibile per il valore di campionamento, a cosa servono i file a 24/44.1? Non credete che sotto il 24/44.1 si possono celare dei 16/44.1 con una leggera aggiunta di rumore in banda? Inoltre è così udibile secondo voi la differenza dinamica reale tra 16 e 24 bit (pare che siamo da 60 a 78 dB)?
Ci sono cose teoriche che tornano e cose pratiche che non tornano.

La teoria ci dice (come un analisi dei segnali in formato digitale) che per poter ricostruire una sinusoide perfetta basta anche il 16/44.1khz.
Nyquist e Shannon si sono fatti i conti giusti a tavolino ma...senza considerare gli "effetti collaterali" che scaturiscono durante la fase di ricostruzione dell'onda ai bassi livelli e dello stesso filtraggio antialias. (capace di intermodulare e/o distorcere in prossimità del taglio ripido)
La ricostruzione ai bassi livelli necessita di un numero di bit superiore affinchè non si generino alterazioni di linearità ed errori per passaggio allo zero ed il 16 bit non ne garantisce a sufficienza.

A livello pratico, per potersi definire alta risoluzione, serve sia un numero sufficiente di bit, come un estensione di banda sufficiente da tenere lontano le alterazioni del filtraggio antimmagine.

Tra le due le metterei alla pari perchè a volte potrebbe prevalere l'una...e a volte l'altra.
Ad esempio, se il setup/ambiente lo consente, e se il brano musicale è adatto, ai bassi livelli si potrebbe avvertire un leggero miglioramento con i segnali a 24bit, di contro con qualsiasi altro genere musicale (e livello) il filtraggio antimmagine posto a 22050hz può causare altrettanti casini.

"Se" tra un 24/44.1khz e un 16/44.1khz non si avverte alcuna differenza...vuol dire che: o il convertitore è allo stato dell'arte, o il brano non è dinamicamente adatto, o il locale è rumoroso, o il setup audio non ha sufficiente risoluzione, oppure l'ascoltatore non ha sufficiente sensibilità da apprezzarne la differenza.

Contestualmente, e con opportune misurazioni, si potrebbe far luce. (relativamente a quel contesto)
saluti, Tom

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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#3 Messaggio da Markrates » 04/09/2019, 14:34

TomCapraro ha scritto: La ricostruzione ai bassi livelli necessita di un numero di bit superiore affinchè non si generino alterazioni di linearità ed errori per passaggio allo zero ed il 16 bit non ne garantisce a sufficienza.
A livello pratico, per potersi definire alta risoluzione, serve sia un numero sufficiente di bit, come un estensione di banda sufficiente da tenere lontano le alterazioni del filtraggio antimmagine.
Cosa intendi " ricostruzione ai bassi livelli" parlando in dB?
Ho analizzato tre forme d'onda a 20 Khz (sinusoidale, quadra e triangolare) generate a 16 e 24 bit, l'analisi è stata effettuata con un oscilloscopio digitale con campionamento 256ft/sec. e successivamente con oscilloscopio analogico 100 Hz, non si nota alcuna differenza tra le due risoluzioni, sia a -10 dB che a -60 dB. Idem per esame di tipo impulsivo. Ho testato la distorsione sulla sinusoide, era maggior a 24 bit ( 0,03% in più). Cosa fa fare la differenza all'ascolto?

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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#4 Messaggio da TomCapraro » 04/09/2019, 14:48

Markrates ha scritto: Cosa intendi " ricostruzione ai bassi livelli" parlando in dB?
Ho analizzato tre forme d'onda a 20 Khz (sinusoidale, quadra e triangolare) generate a 16 e 24 bit, l'analisi è stata effettuata con un oscilloscopio digitale con campionamento 256ft/sec. e successivamente con oscilloscopio analogico 100 Hz, non si nota alcuna differenza tra le due risoluzioni, sia a -10 dB che a -60 dB. Idem per esame di tipo impulsivo. Ho testato la distorsione sulla sinusoide, era maggior a 24 bit ( 0,03% in più). Cosa fa fare la differenza all'ascolto?
Se le hai generate (segnali sintetizzati in digitale) ed analizzate, troverai ben poco a quei livelli.

Prima di esprimermi vorrei una tua conferma.
saluti, Tom

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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#5 Messaggio da TomCapraro » 04/09/2019, 15:22

Facciamo un po di chiarezza.
Come esternato più volte, il 16bit/44.1khz, risulta essere ""identico"" al formato 24bit/96khz.
Per ""identico"" significa che fino ad un livello di -91,85dB (analizzato tramite uno stimolo composto da rumore rosa) e per una banda pari a 21.419hz non ci sarebbero condizioni per poter avvertire una qualunque differenza.

Si, ma questo in forma teorica...ovvero: analizzando i segnali in forma digitale PRIMA di essere convertiti.

Anche la risposta in frequenza verrebbe (in forma teorica) circoscritta entro lo 0,0006dB.

Lo vediamo chiaramente dalle analisi.

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I problemi sorgono DOPO la conversione in analogico...difatti potremmo sognarci che fino a -91,85dB i segnali risultino ""identici"" tra il 24bit e il 16bit.
Cosi come la pulizia in prossimità del taglio di nyquist.

Basta ripetere le analisi acquisendo i due segnali dallo stadio analogico di un DAC.
saluti, Tom

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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#6 Messaggio da TomCapraro » 04/09/2019, 15:48

Cercando nell'archivio ho trovato le mie misurazioni in analogico. (segnale CONVERTITO dal dac)

Forma d'onda a -90,31dB a 24bit e la corrispettiva a 16bit.

Dunque...quello che in digitale risulta essere ""identico"" (fino a -91,85dB) non lo è in maniera assoluta in analogico. (non ci sono bit per garantire sufficienti livelli di tensione che, nel 16bit/-90.31dB, si limitano a tre)

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saluti, Tom

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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#7 Messaggio da TomCapraro » 04/09/2019, 15:54

Adesso vediamo la ricostruzione sinusoidale di un DAC con segnale 24bit e livello -78dB, questo per simulare il livello piu basso che si trova nelle migliori registrazioni esistenti sulla terra.

La ricostruzione è molto pulita.

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Il DAC è uno Young prima serie.
saluti, Tom

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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#8 Messaggio da Interference » 04/09/2019, 16:05

Markrates ha scritto: Ho analizzato tre forme d'onda a 20 Khz (sinusoidale, quadra e triangolare) generate a 16 e 24 bit, l'analisi è stata effettuata con un oscilloscopio digitale con campionamento 256ft/sec. e successivamente con oscilloscopio analogico 100 Hz, non si nota alcuna differenza tra le due risoluzioni, sia a -10 dB che a -60 dB. Idem per esame di tipo impulsivo. Ho testato la distorsione sulla sinusoide, era maggior a 24 bit ( 0,03% in più). Cosa fa fare la differenza all'ascolto?
La maggior parte degli oscilloscopi digitali ha un ADC a 8 bit, ora se ne trovano un po' più frequentemente a 12, 16 è già un'eccezione. Un oscilloscopio analogico - da mie reminiscenze - ha una risoluzione verticale intorno al 3%. Sono entrambi strumenti inadatti a verificare circuiti audio con le risoluzioni odierne.

Interference
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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#9 Messaggio da Interference » 04/09/2019, 16:10

TomCapraro ha scritto:Cercando nell'archivio ho trovato le mie misurazioni in analogico. (segnale CONVERTITO dal dac)

Forma d'onda a -90,31dB a 24bit e la corrispettiva a 16bit.

Dunque...quello che in digitale risulta essere ""identico"" (fino a -91,85dB) non lo è in maniera assoluta in analogico. (non ci sono bit per garantire sufficienti livelli di tensione che, nel 16bit/-90.31dB, si limitano a tre)
[...]
A che f_s è acquisita la seconda schermata? A sentimento mi verrebbe da dire che quella forma d'onda seghettata contiene componenti in frequenza fuori banda audio, mi aspetterei si smussasse un po' una volta filtrata sui 22 kHz.

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Re: DIFFERENZA ACUSTICA TRA 16 e 24 Bit a 44.1 kHz

#10 Messaggio da TomCapraro » 04/09/2019, 16:21

Interference ha scritto:
La maggior parte degli oscilloscopi digitali ha un ADC a 8 bit, ora se ne trovano un po' più frequentemente a 12, 16 è già un'eccezione. Un oscilloscopio analogico - da mie reminiscenze - ha una risoluzione verticale intorno al 3%. Sono entrambi strumenti inadatti a verificare circuiti audio con le risoluzioni odierne.
Osservazione perfetta la tua, ed infatti per queste analisi l'oscilloscopio "comune" non va bene.
Per analisi di questo genere serve un ingresso ADC tra 20/24bit (e con circuiti di filtraggio per il rumore)...in soldoni...un analizzatore per uso audio.

p.s anche un ottima scheda audio (tipo una EMU1212) si presterebbe bene, difatti i segnali acquisiti a bassissimo livello risultano essere perfettamente congrui se paragonati ad un AP 2700 della Audio Precision.
saluti, Tom

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