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Disturbi ad alta frequenza nelle incisioni discografiche

Leggendo le recensioni presenti su questo blog, probabilmente avrete notato che spesso e volentieri le registrazioni trattate, soprattutto quelle effettuate tra gli anni settanta e novanta e indipendentemente dalla casa discografica, sono disturbate dalla presenza di un sibilo ad alta frequenza, circa 15 kHz. Tale segnale acuto e persistente è ben dentro la gamma di frequenze udibili dall’orecchio umano (16-20.000 Hz) e normalmente più si è giovani, più si è in grado di distinguerlo chiaramente. Le cause del disturbo possono essere diverse, tuttavia la frequenza che spesso si rileva è 15.625 Hz e corrisponde alla frequenza di scansione orizzontale del sistema televisivo PAL; è quindi probabile che il problema sia da imputarsi alla presenza di schermi a tubo catodico in sede di registrazione, magari usati come monitor. Chi ha avuto modo di usarli ricorderà sicuramente che i vecchi televisori a tubo emettevano un sibilo mentre erano accesi (a causa di risonanze nei componenti elettrici), ebbene si tratta proprio di quel disturbo lì, che però in una registrazione di alta fedeltà non dovrebbe esistere.

Esaminando le registrazioni con un analizzatore di spettro si è in grado di rilevare con precisione ampiezza e frequenza del disturbo, come mostrano le due animazioni che seguono, relative in questo caso al Largo (traccia 2) dell’album Dvořák: Symphonie No. 9 »Aus der Neuen Welt« – Karajan, 1985, serie Karajan Gold.

Analizzatore di spettro
Dvořák: Largo – Karajan, 1985 (0-20 kHz)
Analizzatore di spettro
Dvořák: Largo – Karajan, 1985 (15-20 kHz)

Come si può notare, è presente un picco intorno ai 15 kHz, visibile sulla destra nella prima animazione che mostra tutto lo spettro, e sulla sinistra nella seconda animazione che non è altro che un ingrandimento della gamma compresa tra 15 e 20 kHz.

Un problema legato al sibilo, che va oltre la questione della fedeltà che comunque non è di poco conto, è che potrebbe stancare l’ascoltatore soprattutto se utilizza gli auricolari, causando cefalea o ad accentuandone l’entità qualora fosse già presente; un effetto simile può verificarsi anche in presenza di un persistente rombo di sottofondo a bassissima frequenza (rumble), ma trattasi di una problematica diversa da quella che stiamo esaminando adesso.

Talvolta gli ingegneri del suono provvedono a sopprimere questo genere di disturbo in fase di masterizzazione adoperando un filtro arresta-banda (notch in inglese) a banda strettissima, centrato sulla frequenza del disturbo al fine di tagliar via solo quella; probabilmente lo fanno nei casi in cui è più evidente, ossia tipicamente quando il livello medio della registrazione è basso e quindi è più facile che il sibilo si noti, oppure quando il sibilo è troppo forte in assoluto. Anche questo intervento di rimozione è rilevabile usando l’analizzatore di spettro, il che significa che introduce una seppur minima dose di distorsione. Un esempio di registrazione in cui è stata apportata questa correzione è il Boléro di Ravel diretto da Karajan nel 1985 (DG 439 013-2, Karajan Gold). Osservando le due animazioni seguenti, si nota che in quella di sinistra non sono visibili anomalie, mentre nell’ingrandimento di destra si vede una valle intorno a 15.600 Hz, indice che è stato applicato il filtro notch.

Analizzatore di spettro
Ravel: Boléro – Karajan, 1985 (0-20 kHz)
Analizzatore di spettro
Ravel: Boléro – Karajan, 1985 (15-20 kHz)

Come detto, comunque, tendenzialmente i tecnici adottano un approccio prudente, evitando di maneggiare la registrazione (applicando filtri) più di quanto non sia strettamente necessario, proprio al fine di alterare il meno possibile il suono originale; la soglia oltre la quale intervenire è il vero nocciolo della questione e sicuramente qui entra in gioco non solo la competenza tecnica dell’ingegnere del suono ma anche la sua sensibilità personale che, per dirla tutta, è ciò che fa veramente la differenza. In generale comunque il principio di limitare gli interventi è assolutamente apprezzabile. Con riferimento alla registrazione di Dvořák precedentemente esaminata, personalmente avrei auspicato l’applicazione di un opportuno filtro arresta-banda limitatamente al Largo, che è il movimento caratterizzato dal livello medio più basso, e di conseguenza quello in cui il disturbo risulta più evidente e fastidioso.

Soluzioni

Risolvere questo problema per conto proprio è possibile, e si possono seguire fondamentalmente due strade: la prima consiste nell’estrarre il contenuto del CD nel computer, aprire il file audio con un’applicazione per l’editing audio, determinare l’esatta frequenza del disturbo utilizzando l’analizzatore di spettro (normalmente incluso nell’editor) e applicare un filtro notch per rimuovere la frequenza indesiderata. È evidente che questo procedimento richiede una certa dimestichezza con l’elaborazione dei segnali audio e non è quindi alla portata di tutti.

Una strada molto più percorribile è invece la seguente: considerando che ormai spessissimo si converte la musica in formato compresso (generalmente MP3) per poterla avere sempre con sé, è possibile sfruttare una caratteristica di un codificatore MP3 molto conosciuto, gratuito e di buona qualità, LAME, in modo che provveda a tagliare la frequenza indesiderata. In realtà l’intervento è abbastanza drastico in quanto taglia tutte le frequenze maggiori di 15.300 Hz, tuttavia il vantaggio di sbarazzarsi del fastidioso sibilo spesso compensa lo svantaggio di perdere le altissime frequenze al di sopra di detta soglia, le quali spesso sono già abbastanza deboli e vengono scartate automaticamente dal codificatore, che però normalmente si preoccupa di conservare il picco relativo al disturbo che vogliamo eliminare (proprio perché essendo un picco, il codificatore lo interpreta come un segnale da conservare). Per attivare il filtro descritto, che di fatto è un passa-basso, occorre aggiungere l’opzione --lowpass 15600 alla riga di comando del codificatore LAME (sì, il parametro è 15600 ma in realtà il filtro taglia a circa 15.300 Hz).
Chi utilizza Exact Audio Copy per estrarre e comprimere l’audio dei CD, può utilizzare la seguente stringa di parametri:

--preset standard -q 1 %islow%--lowpass 15600%islow% %crcenabled%-p%crcenabled% %source% %dest%

da inserire nel campo Additional command-line options (menù EAC > Compression Options…). Con questa stringa è possibile attivare facilmente il filtraggio impostando Low quality, oppure escluderlo selezionando High quality, come mostra la figura seguente.

Impostazioni di Exact Audio Copy

Domanda: ma senza un analizzatore di spettro, come si fa a capire se il disturbo è presente oppure no? Il metodo più semplice ed efficace è ascoltare: se il disturbo c’è ed è rilevante, si sentirà. Ovviamente ne sarà fatta sempre menzione nelle recensioni di questo blog; in più nella collezione è presente l’indicazione HFN (High Frequency Noise – disturbo ad alta frequenza) accanto agli album che presentano questo difetto.

Estrazione audio da CD musicali (DAE)

29 luglio 2010 2 commenti

CD Copiare un CD musicale nel PC, magari sottoforma di file MP3, è un’operazione divenuta piuttosto comune da una decina di anni a questa parte, e ancor di più nell’ultimo quinquennio, da quando i lettori MP3 portatili sono diventati i riproduttori più pratici ed economici di sempre. Molti però purtroppo hanno preso e continuano a prendere quest’operazione sottogamba, probabilmente pensando che tutto sommato si stanno copiando dei dati da un supporto digitale ad un altro con la convinzione che, trattandosi appunto di supporti digitali, o va tutto liscio oppure verrà fuori un messaggio di errore di lettura. Nulla di più sbagliato, o meglio, questa regola vale quando si copiano dati da CD-ROM (come pure da DVD, siano essi video o dati), ma non quando si ha a che fare con i CD Audio; il motivo è presto spiegato: i dati vengono memorizzati sui CD lungo una spirale suddivisa in molti brevi tratti chiamati settori. Ogni settore contiene 2352 byte di dati; nel caso di un CD-ROM, 2048 di questi vengono utilizzati per memorizzare i dati e i restanti 304 byte costituiscono informazioni per il rilevamento e la correzione di eventuali errori di lettura che renderebbero altrimenti inutilizzabili i dati; in questo modo, se il CD-ROM risulta graffiato, probabilmente parte dei 2048 byte di dati risulterà illeggibile ma grazie ai 304 byte di ridondanza il lettore sarà in grado di correggere un certo numero di errori presenti nei dati. Nel CD Audio, invece, tutti i 2352 byte sono costituiti da musica poiché si ritenne, all’epoca dell’introduzione del CD, che piccoli errori di lettura non avrebbero pregiudicato apprezzabilmente l’ascolto e che fosse conveniente sfruttare al meglio la superficie del disco rendendola tutta disponibile per la musica (in realtà sono presenti altri due strati di correzione d’errore, ma non sufficienti a garantire una lettura accurata in ogni situazione).

Dunque leggendo un CD Audio così come si farebbe con un CD-ROM, non si può avere la certezza che i dati letti siano corrispondenti a quelli originariamente incisi, soprattutto nei casi in cui il disco risulti graffiato. Questa situazione non si verifica di rado e altrettanto frequentemente può capitare di notare fastidiosi disturbi ascoltando gli MP3 derivati da CD, disturbi inesistenti nel disco originale. Ciò accade perché, come già detto, il lettore CD non può accertarsi che le informazioni lette dal CD Audio siano state correttamente interpretate. Fino ad alcuni anni fa quasi tutti i programmi di estrazione audio utilizzabili per copiare la musica dal CD nel computer leggevano la musica con la stessa tecnica usata per leggere i dati e questo spiega le anomalie talvolta riscontrabili nei file risultanti; un metodo per ridurre l’incidenza degli errori consisteva nell’impostare una bassa velocità di lettura (non più di 8x). Data la situazione, diversi sviluppatori audiofili si sono posti il problema di trovare un modo sicuro di estrarre l’audio dai CD musicali; ne sono nate diverse applicazioni; una delle più conosciute è Exact Audio Copy. La tecnica adottata da questi programmi consiste in genere nel dividere il disco in piccole porzioni di musica della durata di pochi secondi e nel leggerle due volte di seguito. Il risultato delle due letture viene quindi confrontato e se i dati sono identici, si procede con la porzione successiva, procedendo così fino alla fine del disco. Qualora invece le due letture non risultassero uguali, il programma richiede al lettore CD numerose volte la porzione difettosa e ne memorizza la lettura fin quando non determina l’esistenza di una maggioranza di letture uguali, che poi assume come lettura corretta. In presenza di errori incorreggibili (dovuti a graffi che dovrebbero essere anche particolamente evidenti), è piuttosto raro che un lettore possa restituire più volte di seguito letture identicamente errate, e quindi non resta che segnalare all’utente la posizione dell’errore (cosa impossibile senza effettuare letture ripetute). Il vantaggio dell’uso di questi programmi è quindi evidente: è finalmente possibile estrarre l’audio da CD malridotti e avere una garanzia di lettura corretta o, nei casi meno fortunati, almeno l’indicazione della posizione degli errori in modo da poter ascoltare le porzioni incriminate e giudicare accettabile o meno la presenza degli errori di lettura. Lo svantaggio è essenzialmente solo uno: il tempo richiesto per l’estrazione, che può risultare triplicato nel migliore dei casi, fino a durare un’ora o più nel caso di dischi molto graffiati. Con le moderne unità CD/DVD, estrarre l’audio da un disco in discrete condizioni non richiede più di 10-15 minuti.

Ogni lettore CD ha una certa tolleranza rispetto agli errori di lettura; a parità di disco (graffiato) ci sono unità che si arrendono facilmente e altre che invece riescono più spesso a portare a termine un’estrazione senza errori. Da sempre Plextor produce ottime unità ottiche e con esse si ottengono i risultati migliori, ma è possibile ottenere estrazioni di tutto rispetto anche con molti altri lettori; anzi, proprio la disponibilità di software per l’estrazione accurata permette di adottare una qualsiasi unità CD anonima avendo comunque una qualche garanzia di qualità del risultato finale.

La mia esperienza personale riguarda cinque lettori, per i quali fornirò dettagli tecnici per l’estrazione audio.

  • ASUS CD-S500/A 3.1H
  • LG HL-DT-ST CD-RW GCE-8523B 1.03
  • LG HL-DT-ST DVDRAM GSA-4163B A105
  • Pioneer DVD-RW DVR-115D 1.18
  • Lite-On JLMS DVD-ROM LTD-166S DS08

Lettore CD ASUS CD-S500/A
Marca ASUS
Modello CD-S500/A
Firmware 3.1H
Accurate Stream
Caches audio data No
Read offset correction +1858
Overread into Lead-In & Lead-Out No
Ottima unità, in grado di leggere dischi con i quali molti altri drive si arrendono a causa di graffi e altre anomalie non visibili a occhio nudo. Possibilità di ridurre la velocità di lettura in qualsiasi momento tenendo premuto il pulsante frontale Play/Traccia successiva durante il funzionamento. Purtroppo non sono riuscito a configurarla per funzionare con AccurateRip.

Masterizzatore CD LG HL-DT-ST CD-RW GC3-8523B
Marca LG (HL-DT-ST)
Modello CD-RW GCE-8523B
Firmware 1.03
Accurate Stream
Caches audio data
Read offset correction +6
Overread into Lead-In & Lead-Out
Ottima unità in grado di leggere accuratamente dischi graffiati non leggibili con altri drive. Può tuttavia risultare molto lenta a causa del caching (la velocità di lettura crolla se il CD è graffiato), e molto rumorosa in presenza di CD non perfettamente bilanciati.

Masterizzatore DVD LG HL-DT-ST DVDRAM GSA-4163B
Marca LG (HL-DT-ST)
Modello DVDRAM GSA-4163B
Firmware A105
Accurate Stream
Caches audio data No
Read offset correction +667
Overread into Lead-In & Lead-Out No
Unità molto buona ed estremamente veloce. L’estrazione di un disco esente da graffi richiede meno di 10 minuti. Buona l’affidabilità ma nel caso di dischi danneggiati è molto difficile che il drive riduca automaticamente la velocità, col risultato che si possono riscontrare degli errori di lettura probabilmente evitabili leggendo a velocità ridotta.

Masterizzatore DVD Pioneer DVD-RW DVR-115D
Marca Pioneer
Modello DVD-RW DVR-115D
Firmware 1.18
Accurate Stream
Caches audio data
Read offset correction +48
Overread into Lead-In & Lead-Out No
Discreta tolleranza ai graffi, velocità scarsa a causa del caching. Talvolta capita di ottenere file differenti estraendo la stessa traccia dello stesso CD in due momenti diversi, anche usando programmi come Exact Audio Copy. Unità dunque non consigliabile per l’estrazione audio. Unica salvezza la possibilità di configurarlo con AccurateRip.

Lettore DVD Lite-On JLMS DVD-ROM LTD-166S
Marca Lite-On (JLMS)
Modello DVD-ROM LTD-166S
Firmware DS08
Accurate Stream
Caches audio data
Read offset correction +12
Overread into Lead-In & Lead-Out No
Scarsa tolleranza ai graffi, velocità scarsa a causa del caching. Unità non consigliabile per l’estrazione audio.

Nelle impostazioni dei drive di Exact Audio Copy è possibile attivare anche l’uso delle C2 error information; sebbene ciò produca un sensibile aumento della velocità di lettura, è consigliabile tenere disattivata quest’opzione in quanto non verrebbero più effettuate due letture in sequenza a meno che il lettore non riporti un errore C2 e purtroppo il sistema di rilevamento di questi errori è tutt’altro che infallibile.

Altra opzione di Exact Audio Copy riguarda la Gap Detection. Generalmente il Detection Method A funziona perfettamente ma alcune unità potrebbero non supportarlo o impiegare molto tempo per riconoscere i gap. In questi casi conviene provare gli altri metodi. Per quanto riguarda la Detection accuracy, ovviamente la imposteremo su Secure.

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