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TECNICA – DAC: Multibit/R2R/Ladder e Delta-Sigma

Vediamo se riesco a fare un po’ di chiarezza sulle due tipologie di conversione che vanno per la maggiore nel mondo audio. In realtà una va decisamente per la maggiore (Delta-Sigma) l’altra va per la maggiore, relativamente parlando, nel mondo dell’Hi-End essendo più semplice in termini teorici ma decisamente più complessa da implementare (è anche più “vecchia”).

I DAC Multibit/R2R/Ladder:

Piccola premessa: i primi DAC, di fatto, erano tutti esclusivamente di tipologia ladder, o R/2R, o Multibit, o altri tanti nomi strani ma che tutti significano esattamente la stessa cosa. Piccolo grande neo: molte componenti necessariamente precise per poter lavorare correttamente; moltissime e decisamente MOLTO più precise per poter lavorare correttamente a campionamenti elevati (sia in termini di bit che in termini di frequenza di campionamento).

Ma, in soldoni, come funzionano questi DAC?
In sostanza la conversione dell’informazione digitale di X bit veniva affidata ad una serire di porta logiche poste in parallelo ad un pettine di X partitori resistivi con caratteristca, appunto, R/2R (in realtà il primo ha caratteristica 2R/2R) per cui la tensione di uscita è direttamente, e istantaneamente, proporzionale all’ampiezza del campionamento in bit (avete presente il PCM? Ecco, questa modalità esegue la conversione 1/1 del segnale PCM). Se avete capito il concetto potrebbe anche sorgervi spontanea una domanda: ma quindi non c’è un chip adibito alla conversione? La risposta è, in caso di implementazione a componenti discreti della rete resistiva, NI.
Ci vuole comunque un’elettronica che interpreta il segnale digitale in ingresso (generalemente una serie di bit – in ambito audio sempre) e lo presenta alla circuiteria di “potenza” (che potrebbe anche essere integrata nello stesso processore) posta in parallelo alla rete resistiva in modo perfettamente sincrono sia in termini di profondità (numero di bit campionati) sia in termini di tempo e frequenza. Un conto è lavorare correttamente a 16/44.1 (non che sia facile) un conto è lavorare a 24/192 (o più come nel caso dei DAC prodotti da MSB – che però costano quasi come un monolocale).
Piccolo dettaglio: i convertitori basati su questa tipologia non possono, NON POSSONO, convertire segnali DSD. Non possono proprio fisicamente. Salvo conversioni in PCM effettuate a monte, la cosiddetta conversione DoP.

Infine i lati negativi: i DAC di questo tipo tendono ad avere un rumore di fondo maggiore, una dinamica (sulla carta) inferiore e, se implementati male, problemi di risposta in frequenza/fase dovuti alla non perfetta sincronia di pilotaggio dei rami della rete resistiva. In aggiunta a tutto ciò: un DAC di questo tipo non potrà MAI convertire il formato DSD senza preventive elaborazioni di segnale.

Lato positivo: quando implementati bene suonano meglio, meno “digitali” e meno freddi della controparte Delta-Sigma. Soprattutto, paradossalmente, in caso di segnali a “basso campionamento” in ingresso.

I DAC Delta-Sigma:

Qui la situazione si complica un po’ nel senso che da quanto ho capito la conversione, per i segnali PCM, non è diretta ma richiede qualche manipolazione del segnale che, in alcuni casi e a detta di alcuni addetti ai lavori – ma anche alle orecchie di molti appassionati – porta ad una sonorità più fredda e aspra per via del sovracampionamento applicato all’interno del chip di coversione (si, qui tutto si svolge mandatoriamente all’interno di un solo chip o di una architettura logica, comunque chiusa, di processo).

Di fatto la conversione operata all’interno di questi DAC è analoga a quella operata dagli amplificatori in classe D, o a qualsiasi altro sistema di tipo PWM, e che sta anche alla base della codifica DSD. In sostanza il campione ad N bit e X Hz viene trasporto in un segnale modulato in frequenza con modulante a frequenza molto maggiore di quella di campionamento. Questo segnale viene poi opportunamente filtrato in uscita per riportare il tutto al segnale audio di origine. Per quanto riguarda i segnali DSD, invece, il chip non fa nient’altro che riportare il segnale stesso alle sue frequenze di lavoro (demoltiplicando la frequenza di modulante) o, in alcuni casi ma non tutti, bypassando direttamente il segnale ai filtri di uscita senza apportare alcun tipo di manipolazione allo stesso.

Lato positivo: è più “semplice” lavorare su segnali ad alta risoluzione implementando sistemi di conversione PWM più spinti. Il tutto al costo, non indifferente, di dover necessariamente aggiungere stadi di filtraggio a regola d’arte onde evitare di andare a filtrare anche informazioni effettivamente presenti nel campionamento iniziale (anche in termini di fase e timing).

Di fatto entrambe le tecnologie, se spinte ai massimi livelli, hanno dei costi di progettazione non indifferenti per via della necessità di costruire dei sistemi di contorno tali da poter sfruttare appieno, appunto, l’alto livello di implementazione. A costi bassi, relativamente bassi, e a basse risoluzioni la tecnologia Multibit potrebbe avere un senso perché più sfruttabile e meno complicata da implementare correttamente.
Per avere una risposta univoca a questa domanda bisognerebbe provare con le proprie orecchie le due tecnlogie e trarre delle conclusioni, soggettive, su cui poi poter intavolare delle discussioni…

Dire Straits – Brothers in Arms: 20th Anniversary Edition (SACD Ibrido)

Il primo dei SACD da me acquistati grazie ad un’offerta su Amazon.it – non che in genere costi uno sproposito.

La cosa più divertente di questo disco è che fino al dicembre 2019 non sono mai stato in grado di ascoltare lo strato SACD perché sprovvisto di lettore per tale formato. Ho dovuto aspettare solo 7 anni per poterlo fare in casa mia…
E mi sono in parte ricreduto sulla bontà del formato: non tanto per la qualità intrinseca dello stesso quanto perche, effettivamente, il DAC all’interno del lettore lavora al suo meglio e il risultato si sente chiaramente.

Parto dal presupposto che il gruppo è tra i miei preferiti e che reputo questo disco, in questa edizione rimasterizzata, ben mixato, con una buona dinamica e grande spazialità. Faccio presente che si tratta di uno dei primi dischi ad essere registrato completamente in digitale.
Prendo ad esempio l’intro di “Why Worry” in cui i vari strumenti si armonizzano senza mai sovrapporsi ed occupando ognuno uno spazio ben definito, e facilmente intelligibile anche nel resto del brano.

Trovo ci sia poco da dire sulla qualità del disco sia dal punto di vista artistico che dal punto di vista sonoro anche se, devo ammetterlo, la versione Mobile Fidelity suona decisamente più naturale (ma ne parlerò in un altro post).
Un po’ tutti i dischi del gruppo possono essere ritenuti come esenti da critiche evidenti per quanto mi riguarda…

Passando ai valori aggiunti dello strato SACD, parlo di stereofonico non avendo un impianto multicanale, rispetto allo strato CD Red Book il primo fra tutti è proprio l’aumento della separazione tra gli strumenti, quello che alcuni chiamano “nero infrastrumentale“, unito ad un maggior realismo degli stessi in termini di complessità armonica e resa generale.
Potrebbe anche trattarsi, banalmente, di suggestioni autoindotte ma su “Why Worry” e, soprattutto, la title track del disco si tratta di sensazioni ben riscontrabili nell’attacco delle “plettrate” di Knopfler e nella matericità del tuono e della sua maestosità. Tutto quanto prende un corpo e una sostanza differente.

Riassumento: un disco da avere senza se e senza ma

HDCD: Questo sconosciuto

Avete presente quando, all’improvviso, vi si accende una lampadina nel cervello?

Ecco. Mi è successo esattamente questo mentre ero in ufficio (laboratorio di taratura in realtà; sono un metrologo): mi è venuto in mente che, quando ancora utilizzavo il Philips BDP9500 come lettore CD capitava, ogni tanto, che il lettore stesso riconoscesse i dischi come HDCD e che, di conseguenza, abilitava una serie di processamenti del segnale utili rendere la riproduzione, di fatto, una via di mezzo tra un CD e un file ad alta risoluzione. Il segnale PCM veniva rimodulato, in soldoni, da 16/44.1 a 20/44.1 con incremento di dinamica disponibile e, apparentemente, anche una miglior risposta ai transienti e, di conseguenza, un miglior contrasto dinamico.

Avevo approfindito la questione all’epoca ma poi, col passare del tempo e col passaggio alla musica liquida, ho completamente dimenticato questa magia per cui sacrificando uno dei 16 bit di campionamento veniva creato un codice di decodifica utile ad attivare un DSP all’interno del circuito di elaborazione del segnale che, un po’ come avviene quando si decomprime un file, andava ad inserire dei dati “nascosti” all’interno dell’uscita facendo vincere al sistema 5 bit di risoluzione aggiuntiva.

Una sorta di MQA dei tempi che furono e che, attualmente, è in mano a Microsoft.

Il problema, vero, di questo tipo di codifica del segnale PCM è uno soltanto: non è minimamente sponsorizzato sui dischi e, di conseguenza, non ricordo su quanti (né quali) è implementato.

Teoricamente il ripping effettuato con XLD non è distruttivo ed il file FLAC (o ALAC, o AIFF, o WAV, o come esportate voi) generato dal convertitore mantiene la “traccia nascosta” utile alla decodifica completa del messaggio sonoro registrato. Il problema è che, mentre Foobar2000 dovrebbe essere in grado di decodificare l’HDCD, in ambiente NON Windows tale procedura è, in un certo senso, inibita dal fatto che l’algoritmo di conversione è di proprietà di Microsoft e, di conseguenza, non implementato in piattaforme differenti. Oltretutto l’unico software di riproduzione ufficiale risulta essere Windows Media Player…

Dove voglio andare a parare vi chiederete voi…
La risposta a questa domanda è semplice: come posso fare per evitare di perdere queste informazioni nascoste e svincolarmi dalla piattaforma di conversione e/o dal fatto che il DAC in mio possesso sia “HDCD compliant” e quindi in grado di digerire tale formato?
In sostanza sto vivendo, in prima persona, ciò che alcuni vivono con la codifica MQA ma con un formato di qualche decennio fa, caduto totalmente in disuso e che, sulla carta, prometteva risultati a metà strada tra un CD Red Book e un DVD Audio.