Quando si parla di schede audio molti di voi avranno sentito parlare anche di risoluzione e frequenza di campionamento. Molte volte ci siamo chiesti cosa comporti una risoluzione di 24-bit o di 16-bit in una conversione Digitale/Analogica o Analogica/Digitale; o ancora cosa vuol dire poter confidare su una scheda che possa campionare a frequenze di 32kHz piuttosto che 64kHz. Nelle prossime righe vogliamo cercare di darvi una risposta assolutamente semplicistica ma che, speriamo, vi aiuti a chiarirvi le idee. Le immagini che vedremo sono state tratte da una presentazione di Creative Labs.

Il numero di bit adoperato dai dispositivi ADC (Analog to Digital Converter) e DAC (Digital to Analog Converter) è molto importante per ottenere un buon numero di livelli nella scala delle ampiezze del segnale. In genere, un processo completo di acquisizione e restituzione del segnale è quello di acquisire un segnale analogico dal mondo esterno (un suono, ad esempio), campionarlo mediante un ADC, elaborarlo mediante un  processore di segnale (come i DSP - Digital Signal Processor) e riconvertirlo in analogico per fornirlo in uscita in una "lingua" capibile dall'orecchio umano.

Conversione ed elaborazione dei segnali

Gli stadi ADC e DAC sono i responsabili delle conversioni necessarie per eseguire l'intero processo e dunque anche i primi responsabili di un possibile decadimento della qualità del segnale. Nel primo caso, quello dell'ADC, accade che il segnale analogico proveniente dall'esterno deve essere campionato. Questa operazione consiste nel prendere alcuni punti della forma d'onda in ingresso e valutare l'ampiezza del segnale in tali punti.

L'ampiezza verrà poi quantizzata: questo processo consiste nel convertire i valori possibili della forma d'onda analogica in valori approssimati digitali che, per forza di cose, sono in numero finito. Il numero dei possibili valori di ampiezza dipende dal numero di bit utilizzati dall'ADC. Per 16-bit avremo 2^16 (65.536) possibili valori mentre con 24-bit a disposizione i valori diventano 2^24, ossia 16.777.216.

Utilizzo di 16-bit nella scelta delle ampiezze

Il risultato, che arriva anche dopo la fase di conversione Digitale-Analogica espletata dal DAC, è molto meno approssimativo se si usano 24-bit:

Utilizzo di 24-bit nella scelta delle ampiezze

Nel grafico seguente nel quale abbiamo sovrapposto le due onde è ben visibile il risultato di approssimazione:

24-bit vs. 16-bit

Ma tutto questo può anche non bastare. Come dicevamo in precedenza, le operazioni di campionamento e ricostruzione del segnale si basano sulla raccolta di informazioni punto per punto. Il numero di punti presi lungo una determinata forma d'onda, perciò, assume un ruolo fondamentale nella ricostruzione fedele del segnale. Addirittura esiste un teorema secondo il quale, per riprodurre un segnale dopo le operazioni di campionamento, è necessario campionare quella forma d'onda con una frequenza almeno doppia di quella della forma d'onda stessa.

Facciamo un esempio. Supponiamo di voler trasformare il segnale acustico del nostro telefono da analogico in digitale. La banda massima disponibile su un apparecchio telefonico è di circa 4 kHz (la nostra voce occupa frequenze medie che vanno da circa 100 Hz a circa 4000 Hz). Dunque, per poter ricostruire fedelmente tutte le frequenze che potrebbero scorrere sul filo del telefono ci sarebbe bisogno di un campionatore ad almeno 8 kHz; questo vuol dire prendere 8000 campioni al secondo. E' ovvio che più campioni prendo e maggiore è la qualità della ricostruzione come si intuisce anche senza formule matematiche.

Potendo campionare a frequenze più elevate si ha a disposizione una gamma dinamica più ampia, fattore molto importante nella qualità delle schede audio. Una gamma dinamica ampia permette di cogliere maggiori dettagli del suono oltre a riprodurre frequenze più elevate.

In uscita l'accuratezza è ancora maggiore con DAC che arrivano a funzionare fino a 192 kHz, necessari alla riproduzione DVD Audio. Questa nuova modalità di registrazione audio, permette di avere a disposizione di chi fa musica un supporto per incidere a 24-bit e 192 kHz con possibilità di usare anche 6 canali audio.

DVD Audio

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