Il resampling: parliamone

Premessa:
Pensavo di parlare dei resampler come prossimo componente della guida dedicata a Foobar2000 ma mi rendo conto che prima di parlarne potrebbe essere il caso di cercare di capire il concetto alla base del “resampling”.

Premessa 2.0:
“resampling” e “upsampling” sono, spesso e volentieri, intercambiabili nel mondo audio.
Diciamo che, a livello generale, col primo si intende un incremento della frequenza di campionamento e col secondo un incremento della profondità del campionamento. Di fatto, però, le due cose vanno di pari passo per cui credo di poter dire che i resampler disponibili per Foobar2000, ma anche quelli integrati nei dispositivi di riproduzione, fanno entrambe le cose allo stesso tempo.

Premessa 3.0:
qualsiasi manipolazione di un segnale digitale non aggiunge, ripeto NON AGGIUNGE, nessuna informazione al segnale stesso. Il segnale di uscita, una volta convertito, avrà esattamente le stesse caratteristiche del segnale campionato in ingresso. ESATTAMENTE LE STESSE.
A patto che il resampling sia stato fatto a regola d’arte. Altrimenti le informazioni finali potrebbero anche essere minori/peggiori.

Premessa 4.0:
un resampling fatto male introduce errori di interpolazione, sotto forma di “aliasing”, sfasamenti (soprattutto agli estremi di banda), possibili oscillazioni sui transienti e una miriade di altre problematiche non da poco. Senza entrare nel magico mondo dei disturbi digitali veri e propri come jitter e compagnia.

Viste le premesse 3 e 4, però, è lecito chiedersi: perché in molti preferiscono abilitare gli algoritmi di ricampionamento quando ascoltano la musica da PC? E perché all’aumentare della risoluzione del file in riproduzione
O anche: perché le aziende produttrici di elettroniche investono, o hanno investito, in algoritmi di elaborazione del segnale che altro non sono se non DSP di resampling/upsampling integrati, a monte del DAC, nei loro dispositivi?

La risposta, nonostante tutto, è davvero semplice e si ricollega ad un concetto che ho già trattato nell’articolo “I DAC: Multibit e Delta-Sigma” e che è strettamente legato al fatto che la stragrande maggioranza dei dispositivi di conversione da digitale a analogico è basata sulla seconda famiglia di IC: i Delta-Sigma.

Se avete letto l’articolo, se non lo avete fatto dovreste, sapete che all’interno di un DAC ΔΣ (fa più figo usare le lettere greche) il segnale digitale in ingresso viene convertito in un segnale impulsivo ad alta frequenza (una sorta di PWM) che, opportunamente filtrato, costituisce il segnale analogico in uscita.
Il problema è che i moderni convertitori lavorano a frequenza e profondità di campionamento decisamente superiori a quelle di un CD e non sempre i DSP integrati, adibiti alla “pre-conversione” al formato di lavoro del DAC stesso, lavorano a regola d’arte e, comunque, sono spesso meno performanti di un processamento fatto ad hoc da un dispositivo esterno; indipendentemente dal fatto che si tratti di un PC o dell’FPGA/DSP che lavora su algoritmi proprietari del produttore (tipo l’Alpha Processing di Denon tanto per citarne uno).

Detto in parole povere: il resampling, fatto a monte del DAC, ha il compito di bypassare, il più possibile, il pre-processamento del segnale prima che questo arrivi al convertitore vero e proprio. Se poi tale processamento può essere fatto in modo controllato in tutte le sue variabili tanto meglio.
Più le operazioni di ricampionamento sono fatte a regola d’arte meno sporcizia entrerà nel convertitore ΔΣ e, di conseguenza, meno ne arriverà ai filtri di uscita del DAC per cui ci avremo meno artefatti, meno sfasamenti, meno fenomeni di ringing con conseguente maggior naturalezza dal suono riprodotto.

Tutto questo con un però:
se utilizzate un DAC che integra un processore di resampling “proprietario” potrebbe valere la pena lasciar lavorare unicamente quello perché i filtri temporali e di attenuazione di banda montati in uscita al convertitore potrebbero essere stati studiati e dimensionati proprio per andare a compensare il lavoro dei DSP installati a monte.
Tenete presente che la maggior parte degli audiofili che preferisce non ricorrere al resampling in Foobar2000, o nel software di riproduzione in uso, piuttosto che si limita ad un resampling “intero” (2x/4x e così via) ha generalmente a che fare con situazioni di questo tipo.