Il suono : generalità - Istituto Istruzione Superiore Maserati

Per rendere più maneggevoli i file audio, è necessario ridurre la loro dimensione, e ci sono
vari modi per farlo.
Un metodo è ridurre la frequenza di campionamento: se è dimezzata (22.05 k Hz invece di
44.01 kHz), viene considerata la metà delle misurazioni del segnale in ingresso, e così è prodotta
solo la metà dei dati (un altro modo è una registrazione monofonica, che dimezza ulteriormente la
quantità di dati necessaria). Tuttavia, queste scelte hanno alcuni seri effetti collaterali sulla qualità
del suono.
Il range della voce umana varia dai 500 Hz ai 2 kHz. L'orecchio umano percepisce le frequenze che
vanno dai 20 Hz ai 20 kHz, ed è più sensibile tra i 2 e i 4 kHz.
Il range dinamico, ossia l'intervallo dal suono più basso al più alto percepibile, è di 96 dB
(Decibel).
In generale, frequenze di campionamento di 11025 Hz sono adatte per la registrazione del parlato,
22050 Hz per ottenere una qualità tipo radio (o dei vecchi dischi 78 giri caratterizzati da risposta in
frequenza tra 50-8000 kHz), mentre 44100 Hz per registrazioni di qualità CD.
Ridurre a metà (da 44.1 a 22.05 kHz) la frequenza di campionamento comporta una perdita di
risoluzione, e quindi una minore fedeltà durante la riproduzione. Sarebbe un'esagerazione dire che
la qualità del suono è ridotta a metà, ma la registrazione è comunque in alcuni punti meno accurata
per la metà. In particolare, la risposta in frequenza del sistema di registrazione è dimezzata. In
effetti questo comporta che molte delle altre frequenze contente nel suono originale sono perdute e
con esse molte armoniche, portando a registrazioni scarse per brillantezza e chiarezza.
Un metodo alternativo di ridurre la dimensione di un file audio è ridurre la profondità di bit
del sistema di registrazione usato per crearli. Per esempio, un campionamento a 8-bit può essere
usato invece di uno a 16-bit. Proprio come la riduzione della frequenza di campionamento, questo
ha indubbiamente l'effetto desiderato di ridurre l'ammontare di dati generati per fare una
registrazione. Se ciascun campione del segnale in ingresso è memorizzato come un 8-bit piuttosto
che un 16-bit di parola binaria, allora la registrazione produce solo un byte per campione piuttosto
che due. Questo virtualmente raddoppia la capacità del mezzo del supporto di memorizzazione
usato, in quanto dimezza realmente la grandezza dei file.
Una riduzione nella profondità di bit, però comporta alcuni effetti indesiderabili per la qualità del
suono. Come abbiamo visto, un sistema a 16-bit permette 65.536 o (2 16 ) valori possibili per ciascun
campione preso. Si potrebbe pensare che un sistema a 8-bit permetta esattamente la metà della
risoluzione audio, ma questo sarebbe ottimistico: una parola bianaria di 8-bit ha in effetti solo 256
(2 8 ) valori possibili. Ciò comporta un campionamento notevolmente meno accurato del segnale in
ingresso, e, per conseguenza, registrazioni di qualità inferiore. Questo comporta una riduzione nel
rapporto segnale/disturbo del sistema, e conduce a registrazioni che producono un suono aspro,
innaturale e con scarsa dinamica.
A dispetto dei problemi inerenti la riduzione nella frequenza di campionamento e la
profondità di bit del PCM audio, questi metodi sono usati spesso in applicazioni dove la
qualità del suono è considerata un minore priorità rispetto alla conservazione delle risorse del
sistema (per esempio, in commenti parlati, un campiionamento a 8 bit e 22.05 kHz è del tutto
accettabile).
Compressione audio digitale
La compressione audio è una tecnica che permette di ridurre le dimensioni di un file audio o la
banda passante richiesta per una trasmissione audio, anche di molto.
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