Audio_Italia

Tra chi si occupa oggi di audio digitale in campo hi-fi, c'è chi sostiene convintamente l'esistenza di differenze di resa sonora tra cavi di collegamento USB.

Con questo thread non vogliamo discutere dell'esistenza o meno di tali differenze, ma del come si spiegano. In pratica, quanto sono plausibili le spiegazioni addotte da operatori del settore e autoproclamati esperti?

Si rilevano due scuole di pensiero in merito:
- una sostiene che i cavi USB introducano perdite di integrità di segnale: un cavo costoso avrebbe, secondo questa interpretazione, meno perdite di un cavo economico;
- un'altra sostiene che i cavi USB influiscano in un modo o nell'altro sul clock di conversione del segnale audio: un cavo costoso risulterebbe, secondo questa interpretazione, in un minor jitter.

La prima teoria è ben rappresentata in questo articolo: Differenza fra un cavo usb stampante e un cavo usb audio.

L'articolo contiene alcune informazioni tecniche sul protocollo USB, per lo più accurate.

Sorvoliamo sul fatto che l'autore usa "loseless" al posto di "lossless".

In sintesi, l'articolo (molto prolisso) dice:
- il trasferimento di dati da un hard disk avviene nella modalità "bulk transfer"; un bulk transfer si compone di diverse "transaction", nelle quali degli "handshake packet" assolvono al controllo di errore dei dati trasmessi nella transaction;
- il trasferimento di un flusso audio da un host a un DAC avviene in modalità "isochronous" che non prevede gli "handshake" e quindi non prevede il controllo di errore. Si legge "viene dunque considerata una connessione inaffidabile, con possibile perdita di dati".

Poi si definisce il trasferimento isocrono come "LOSSY" ovvero "con perdita di dati".

Notiamo che siamo passati, senza alcuna spiegazione o giustificazione, da "possibile perdita di dati" a "lossy", "con perdita di dati". Quella che era un'eventualità ipotetica è data come certezza.

Ma come stanno le cose?



EDIT: se leggete il thread per la prima volta, saltate direttamente all'ottimo post dell'utente Tropico.

Innanzitutto ricordiamo che nel campo dell'audio digitale, per "lossy" si intende una compressione di un flusso audio che non conserva l'informazione. Sono lossy l'MP3, l'OGG Vorbis, l'AAC ma anche la maggior parte dei codec usati per il bluetooth come SBC, aptX, aptX HD.

Nell'ambito delle telecomunicazioni si parla invece di "canale rumoroso" (noisy channel).

L'uso che l'autore fa del termine "lossy" è opinabile e in mancanza di adeguata contestualizzazione risulta improprio e fuorviante.


Riguardo l'assunta consequenzialità tra "possibile perdita di dati" e "sicura perdita di dati"... cosa possiamo dire?

Le specifiche del protocollo USB prescrivono, a livello di layer fisico, un BER (bit error rate) inferiore a un bit su 10^12. In altre parole 1 bit su circa 110 gigabyte.

Tradotto nel contesto della musica liquida, il tasso di errore è al più un bit su circa oltre 90 ore di musica riprodotta (considerando PCM 24/96).

Ne consegue che:

• nell'arco temporale della riproduzione di un brano o un album, il numero di errori di trasmissione tipicamente sperimentabili è zero;
• indipendentemente dal costo o dalla qualità, non esiste cavo che possa fare meno di zero errori;
• agli effetti pratici, la trasmissione USB isocrona non si può considerare lossy.

Ipotetiche dfferenze di "qualità audio" tra cavi USB, se esistono, non possono essere spiegate con "perdita" o "corruzione" di dati.

Rimanendo in tema di informazioni fatte a misura di marketing, vendono miracolosi cavi ottici con connettori dorati

Qualche info:
- Nota tecnica XMOS: https://schwender-beyer.de/inc/Why-do-y ... lass-2.pdf
- Note sul trasferimento isocrono e gli errori: https://forum.headphones.com/t/mis-unde ... audio/6719
- Discussione sul controllo dell'integrità dei dati disponibile su alcuni DAC RME: https://www.audiosciencereview.com/foru ... ost-625611

Abbiamo visto che la narrativa più comune vuole presentare la trasmissione audio USB come una specie di streaming "adattivo", dove la quantità di informazione che "passa" e quindi la qualità audio dipende dalla qualità del canale.

Questo tipo di protocolli esiste: lo usano le piattaforme di streaming come YouTube o Netflix, ma anche i software per videoconferenza o per telefonia Internet.

Lo streaming adattivo consiste nel selezionare una compressione lossy in base alla larghezza di banda stimata del canale sottostante: se il canale non ha banda sufficiente, la qualità sarà degradata ma la trasmissione si mantiene attiva.

L'USB Audio non è un protocollo adattivo. Se non tutti i dati sono trasmessi, presenterà artefatti udibili e puntuali e non un generale degrado della qualità.

Un esempio delle spiegazioni addotte da costruttori e commercianti di cavi si trova a questo link: https://positive-feedback.com/audio-dis ... ifference/

David Salz, Wireworld ha scritto: Any variation in the shape or timing of these waveforms can cause errors in these signals.
[...]
When a file is saved or sent to a printer, the error correction system in the receiving device can ask the sending device to resend the file until it confirms that the file is completely correct.
[...]
The normal losses of cables will round and tilt the signal waveforms, creating data errors that cause audible losses, tonal coloration and distortion.

Il sig. Wireworld gioca anch'egli sull'ambiguità tra la "possibilità" e la "certezza" che si verifichino errori. Nei segnali digitali non basta una distorsione qualsiasi della forma d'onda per produrre errori di trasmissione, è necessario che la distorsione sia particolarmente grave o che il rumore sia particolarmente elevato.

Il sig. Wireworld inoltre sembra intendere che i protocolli di controllo e correzione errori si basino sulla ritrasmissione di "file", quando invece tali controlli agiscono a livello di singolo pacchetto di dati (indipendentemente dal fatto che faccia parte di un file o di qualcos'altro).

A ben vedere, non è in generale possibile verificare che un file sia "corretto": molti comuni formati non incorporano alcun "checksum". Quando si vuole essere certi che un file trasmesso non sia corrotto è necessario calcolarne separatamente il checksum (con algoritmi quali md5, sha1, sha256) e comunicarlo separatamente all'utilizzatore.

Sorprende, o forse no, che gli stessi operatori del settore affrontino con tale superficialità un tema che dovrebbe essere alla base del loro business.

Marcin Ostapowicz, JPLAY ha scritto: [W]e are dealing with a very sensitive electrical (analog!) signal
[...]
High data rates of USB 2.0 result in jitter and attenuation becoming a major problem (higher frequencies attenuate faster than lower frequencies over distance. Additionally, higher frequencies are more susceptible to jitter)
[...]
Reflections and clock inaccuracies cause jitter which closes the so called eye-pattern and makes the signal less readable.
[...]
1) Reduce the capacitive reactance and inductive reactance to make the signal impedance reduce more accurately.

Il sig. JPLAY parla di "far ridurre più accuratamente l'impedenza del segnale" riducendo reattanza capacitiva ed induttiva. Ci sono un po' di problemi in questa frase:
- l'impedenza non è una grandezza fisica che si attribuisce ai segnali, come lo possono essere invece ampiezza, fase, frequenza o larghezza di banda;
- l'impedenza di un cavo non deve essere la più bassa possibile, ma deve essere quella specificata dal protocollo e dipende in prima istanza dalla geometria (le linee coassiali hanno impedenze di 50 o 75 ohm, i doppini ritorti tra i 100 e i 200 ohm);
- l'impedenza caratteristica di una linea di trasmissione, se si trascura la componente resistiva, è proporzionale a sqrt(L/C): se si riducono capacità e induttanza in egual misura, l'impedenza rimane la stessa. Se si riduce solo la capacità, l'impedenza aumenta!

Il resto è un misto di questioni reali ma non sempre pertinenti, o esposte in modo poco chiaro. Dire tante cose per non dire nulla di verificabile in pratica.

I cavi non sono oggeti misteriosi e si conosce, e si può prevedere, praticamente tutto.
Le grandezze caratteristiche del cavo in sè sono:

- induttanza, capacità, resistenza e conduttanza parassite definite per metro
- schermatura

da queste discendono:

- velocità di propagazione
- impedenza
- banda passante
- attenuazione
- insensibilità al rumore


Quando il cavo collega due dispositivi entrano in gioco altre due quantità:

- impedenza di uscita del trasmettitore
- impedenza di ingresso del ricevitore.

queste impedenze si combinano con l'impedenza caratteristica del cavo e determinano i coefficienti di riflessione (vds RR.O.S. https://it.wikipedia.org/wiki/Rapporto_ ... tazionaria).

Ne segue che, affinchè un cavo si limiti a fare il suo mestiere senza alterare il segnale, deve essere adattato (la sua impedenza caratteristica deve essere uguale alle impedenze di ingresso e di uscita dei dispositivi collegati).
Dato che l'impedenza dei cavi è standardizzata (50, 75, 100, 200 Ohm ...) il rispetto dell'adattamento spetta ai produttori dei dispositivi.
Un cavo adattato funziona meglio di un cavo non adattato.
Un cavo non adattato ha una risposta in frequenza simile ad un filtro a pettine.

Ne segue anche che un cavo con una impedenza non standard funziona meglio quando utilizzato con dispostivi con le stesse impedenza (di ingresso o uscita) non standard ma uguali alla sua impedenza caratteristica.

La morale della storia, secondo me, è questa:

In funzione della specifica applicazione, il cavo deve avere la banda passante adeguata e l'impedenza caratteristica dello stesso valore delle impedenza di ingresso e uscita dei dispositivi che deve collegare (che devono essere uguali).
I cvi ed i dispositivi devono avere impedenza pari ai valori standardizzati.
Quando ciò avviene non di formano onde stazionarie nel cavo e non c'è motivo per la generazione di errori: quello che entra da una parte esce dall'altra. Questo sempre che attenuazione e rumore non superino certi livelli. Ridurre la lunghezza dei cavi è sempre una buona cosa.

Il rumore nesessario per alterare i livelli del segnale trasportato dal cavo sono nell'ordine di un quarto dell'ampiezza del segnale trasportato (quindi Volt). Vds Trigger di Smith https://it.wikipedia.org/wiki/Trigger_di_Schmitt

C'è poi la componente psicolgica: se cambio un cavo da 3 euro con un altro che costa una cifra con molti zeri, è umano che mi autoconvinca che suoni meglio. Il mio sospetto è che i cavi pitonati cardati a mano da vergini thailendesi nelle notti di plenulunio mentre danzano nude su una gamba sola non rispettino i valori standard di impedenza.
Preferisco un cavo fatto a macchiana da una ditta che produce cavi industriali per trasmissioni satellitari (dove non si scherza).

L'ultimo aspetto riguarda i connettori che non devono alterare l'impedenza del cavo.

Da anni utilizzo un cavo per stampanti, ritenendo superflua ogni altra soluzione.
Poi, collocando ferriti un po’ ovunque, gliene ho applicata una e…
Un disastro, con mia grande sorpresa.
Quindi ho messo in discussione la questione, anche se sono ancora con il cavo da mille lire.

MarioBon ha scritto: 03/12/2024, 10:22

In funzione della specifica applicazione, il cavo deve avere la banda passante adeguata e l'impedenza caratteristica dello stesso valore delle impedenza di ingresso e uscita dei dispositivi che deve collegare (che devono essere uguali).
I cvi ed i dispositivi devono avere impedenza pari ai valori standardizzati.
Quando ciò avviene non di formano onde stazionarie nel cavo e non c'è motivo per la generazione di errori: quello che entra da una parte esce dall'altra. Questo sempre che attenuazione e rumore non superino certi livelli. Ridurre la lunghezza dei cavi è sempre una buona cosa.

Il rumore nesessario per alterare i livelli del segnale trasportato dal cavo sono nell'ordine di un quarto dell'ampiezza del segnale trasportato (quindi Volt). Vds Trigger di Smith https://it.wikipedia.org/wiki/Trigger_di_Schmitt

Qui ho bisogno di aiuto, parli di impedenze ingresso uscita uguali, so che in ambito professionale ci sia lo standard di 600 ohm (mai capito come funziona), e so, o credo di sapere, che per esempio in HiFi si cerca di avere impedenza di ingresso 10/100 volte più grande del impedenza di uscita, mi sa che mi mancano le basi.
Senza sbatterti troppo mi illumini?