Giulio
pesca
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La teoria del campionamento ci insegna che un segnale campionato ha uno spettro che corrisponde alla ripetizione periodica nel dominio delle frequenze dello spettro del segnale originario. Questo significa che la nostra cara musica digitale ha un contenuto in frequenza che va ben oltre la banda audio, si tratta delle cosiddette immagini spettrali. Nel caso di segnali campionati a 44.1 kHz, in particolare, le immagini ce le ritroviamo dietro casa, a partire da 22.05 kHz.


La guerra alla soppressione di queste ripetizioni ha, a mio modo di vedere le cose, portato alla produzione di lettori CD dalla particolare scarsa qualità di riproduzione. Infatti, specialmente i primi lettori che facevano uso di un filtro digitale per eliminare tali spurie, per via della della poca potenza di calcolo a disposizione,  scendevano a compromessi, accettando o un filtraggio dalla pendenza docile che poco aiutava, o si portavano fino in banda audio delle nefaste rotazioni di fase e oscillazioni.


Di tutto altro avviso, invece, sono i cosiddetti DAC NOS, i quali rimandano l'arduo compito di eliminare le immagini a tutto ciò che sta a monte la sorgente stessa, a partire dalle elettroniche per finire con i trasduttori ed, eventualmente, le nostre orecchie. Questo non costituisce un particolare problema qualora si ascoltassero file ad alta risoluzione, diciamo, a partire da 96 kHz. In questi casi, infatti, le immagini si trovano oltre i 40 kHz e a queste frequenze possiamo essere abbastanza certi di essere più che sordi, così come lo sono le nostre amate cuffie.


Discorso diverso invece per i formati a risoluzione standard. In tal caso, a seconda delle elettroniche che vi sono collegate alla sorgente, si possono avere risultati varianti. Ad esempio, per le varie non linearità del reparto di amplificazione, è possibile che queste frequenze indesiderate, attraverso il fenomeno dell' intermodulazione, creaino artefatti, facendoci ritornare le immagini proprio dalla finestra, rendendole udibili in banda audio.


Esiste, però, una soluzione a questo problema: occorre aumentare la frequenza di campionamento del nostro segnale. Nel caso il segnale audio sia ben campionato (ovvero che la frequenza di campionamento sia almeno doppia rispetto alla banda del nostro segnale (che, dal punto di vista spettrale significa che le ripetizioni periodiche non si sovrappongano l'una con l'altra)), questo è possibile farlo senza alcun effetto collaterale, ricostruendo i sample esatti fra un campione originale e l'altro.


Ovviamente, questa procedura non è di semplice realizzazione. Infatti, sebbene esista un'equazione analitica in forma chiusa per fare ciò, questa richiede che, per l'interpolazione di ogni singolo campione, si tenga conto del contributo di tutti i sample del segnale musicale: dall'inizio, fino alla fine.


E questo non è chiaramente possibile farlo in un DAC che funzioni on-line, se non introducendo un ritardo almeno pari all'intero brano musicale, senza contare il tempo di elaborazione... Lo si può fare off-line, magari con un computer sufficientemente potente e  poi riprodurre il file interpolato con il nostro DAC. È chiaro che rimane comunque un bello sbattimento dover prendere tutta la libreria dei nostri file campionati a 44100 Hertz e sottoporli a questo tipo di trattamento.


Esiste poi anche un'altra strada, più semplice, che non ha problemi ad essere implementata anche on-line: un'interpolazione lineare. In pratica, per ogni coppia di sample musicali consecutivi, An e An+1, si costruisce (interpola) un campione intermedio, dicasi An + 0.5 con la seguente formula:
An + 0.5 = (An + An+1)/2.

In pratica, dati due campioni che valgano,  rispettivamente, 3 ed 8, si inserisce un terzo campione tra di essi dal valore di 6.
Ovviamente, qualche magagna ci deve essere da qualche parte dato che la formula esatta per il calcolo di An+0.5 prevede la conoscenza di tutti i campioni e non soltanto di due. Comunque sia, siamo riusciti nel nostro intento di incrementare la frequenza di campionamento e ci siamo allontanati le nefaste repliche.

Però, si è fatta un'approssimazione e, come diceva sempre un mio professore, è bene approssimare ma si deve essere consapevoli  del fatto che si sta introducendo un errore e quasi ancora più importante, occorre conoscere l'entità dello stesso. In questo caso, quello che si ottiene è un (leggero, 2dB @ 20kHz) roll-off in banda alta, dovuto al fatto che si sono introdotte armoniche (artefatti) non precedentemente esistenti che si ciuppano* parte dell'energia del nostro segnale ( cosa che accade anche in bassa frequenza, ma in misura minore per via della minore variabilità nell'unità di tempo ).


Bene, ora che abbiamo visto luci e ombre dell'Interpolazione lineare, vi propongo un esperimento.

A breve vi forniremo alcune tracce audio. Di ciascuna di esse avremo 3 versioni: una a 88.2 kHz ottenuta mediante interpolazione lineare, una a 88.2 kHz ottenuta mediante interpolazione a sinc e infine l'originale a 44.1 kHz.

Questo test si rivolge a tutti, sia possessori di HDAC ( in tal caso, con il brano interpolato linearmente potrete avere l'ebbrezza di sperimentare la time shift interpolation di Alex anche senza avere la nuova iterazione dell'HDAC), sia a chi ha un qualsiasi altro convertitore per poter verificare l'udibilità di eventuali artefatti nei brani interpolati.


*termine tecnico
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Commenti

bandAlex
@Giulio ha scritto:Non vorrei sembrare troppo malizioso, ma non è che queste differenze siano in parte dovute al fatto che i moonlight escano più alti?

Impossibile: essendo degli opamp, il gain in loop chiuso dipende dalla rete di feedback. In questo caso, trattandosi di un convertitore I/V, la rete è composta da una singola resistenza, saldata sulla scheda principale, che ovviamente non cambiava.
bandAlex
scarecrow
Complimenti per tutto Alex, poi l'Hdac+ è bellissimo pure così, trepidante attesa....
bandAlex
@scarecrow ha scritto:Complimenti per tutto Alex, poi l'Hdac+ è bellissimo pure così, trepidante attesa....

Grazie, Anthony. band
bandAlex
Questa misura è un test per quantificare l'efficacia della TSI (Time Shift Interpolation). Qui in basso vedete lo spettro dei primi 300 kHz, durante la riproduzione di un tono a 100 Hz, a -1 dB digitale (che corrisponde a quasi +10 dbV in uscita dal dac), in modalità parallelo.

La prima riga rossa a sinistra, appoggiata all'asse verticale del grafico, è il tono di prova. Dopo i 40 kHz, si possono vedere le righe rosse verticali delle varie immagini, che proseguono ben oltre i 300 kHz del grafico.

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 6 49182190722_8d8a18bd8b_o_d

Qui sotto, ho ingrandito i primi 120 kHz per chiarezza.

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 6 49182811137_7aaa82c182_o_d

Nell'ingrandimento ho evidenziato l'immagine a 44 kHz. Come si vede, il livello di tale immagine arriva a circa -42.5 dB (esattamente -43.45).

Essendo il tono a +10 dbV, il differenziale tra tono e spuria è di +10 - -43.45 = 53.45 dbV.

Nel grafico, tra i 20 e i 30 kHz si notano anche altre due spurie, di livello più basso.

Ora vediamo la stessa misura, ma in modalità TSI:

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 6 49181983206_06d9be120d_o_d

Qui metto l'ingrandimento per chiarezza:

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 6 49182657761_a017f72962_o_d

La spuria a 44 kHz è sprofondata a -82.14 dbV. Il differenziale con il tono di prova è quindi di +10 - -82.14 = 92.14 dBV. Inoltre, sono sparite le spurie tra i 20 e i 30 kHz che prima erano presenti. In generale, lo spettro risulta più pulito, e questo dimostra, strumento alla mano, l'efficacia della TSI.

Benchè le immagini non vengano eliminate tutte, in quanto quelle a frequenza più alta rimangono, il loro effetto è certamente meno dannoso, anche perchè il loro livello si abbassa, mentre quella più dannosa, ovvero quella più vicina alla banda audio, viene praticamente eliminata.

Nel seguito vedremo altre misure che riguardano il rapporto S/N e la gamma dinamica di questo dac.
bandAlex
Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 6 Cattur37

Nel pacco ci sono tre tipi di pcb:

- scheda principale
- 192kHz e selezione ingressi
- display

Finalmente, dopo più di un mese, il pacco è giunto in Italia.
b.veneri
Evviva!!!
Si salda finalmente  band band band
Dirty Harry
il 1/6/2020, 13:07Dirty Harry
@bandAlex ha scritto:
Nel pacco ci sono tre tipi di pcb:

- scheda principale
- 192kHz e selezione ingressi
- display

Finalmente, dopo più di un mese, il pacco è giunto in Italia.

Meglio tardi che mai... dry
Edmond
Bene, bene, molto bene! Mi serve giusto un DAC!!!
password
Arrivate? popcorn
bandAlex
@password ha scritto:Arrivate? popcorn

Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 6 Whatsa10

Arrivate poco fa.
b.veneri
wow! bellissime  band
Dirty Harry
il 3/6/2020, 16:16Dirty Harry
@bandAlex ha scritto:Esperimento sull'interpolazione lineare - Pagina 6 Whatsa10

Arrivate poco fa.
flowers
password
Ho avuto una premonizione.  band
password
Comunque leggo oltre un mese di viaggio. cry
m_b
Le spedizioni continuano ad essere un disastro...anche a me oltre mese per spedizioni sia da Cina che da est Europa ...alcune cose ordinate a cavallo del 20 aprile non sono ancora arrivate
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