LA DIGITALIZZAZIONE AUDIODal segnale analogico allo streaming

A cura di: Brambilla Valeria, Ferrario Ilaria e Schillizzi Corinne

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INDICEPARTE 1

•Definizione di «digitalizzazione»

•Il campionamento e la quantizzazione

•I metodi di compressione: Lossy e Lossless - Codec e formati - Il metodo di codifica PCM - La qualità dei formati

•Vantaggi del digitale rispetto all’analogico

PARTE 2

•L’evoluzione e la qualità dei supporti audio

•Statistiche sulla crescita dello streaming- Livello globale- In Italia

•Il presente: le piattaforme di Streaming - I canali streaming: formati audio e qualità.

•Un possibile ritorno al vinile?

DEFINIZIONE DI «DIGITALIZZAZIONE»• Il SISTEMA BINARIO è il linguaggio comprensibile al computer. Ad ogni impulso elettrico processato dal computer corrisponde

uno stato “on” o uno stato “off”, rappresentato convenzionalmente da due numeri 0 e 1 (unità di misura: bit).

Qualsiasi tipo di informazione, per essere manipolata dalla macchina, deve essere tradotta in tale sistema, attraverso la digitalizzazione.

PARTE 1

La DIGITALIZZAZIONE è il processo di conversione che, applicato alla misurazione di un fenomeno fisico, ne determina il passaggio dal campo dei valori continui a quello dei valori discreti. Tale processo viene sintetizzato nei termini di passaggio dall'analogico al digitale.

• SEGNALE ANALOGICO: valori continui e illimitati.

• SEGNALE DIGITALE: valori discreti e limitati.

IL CAMPIONAMENTO E LA QUANTIZZAZIONE

I dati multimediali vengono digitalizzati attraverso due processi:

1. CAMPIONAMENTO vengono prelevati dei campioni rappresentativi del dato multimediale ad intervalli regolari di tempo.

2. QUANTIZZAZIONE si approssima ogni campione con il valore digitale più vicino rappresentabile dal calcolatore.

Nella digitalizzazione audio...

Consideriamo i parametri fisici dell’onda sonora:

• FREQUENZA*

• TEMPO

• AMPIEZZA

• LUNGHEZZA D’ONDA

* FREQUENZA DELL'ONDA

1. CAMPIONAMENTO

•Consiste nell'estrarre campioni da un segnale variabile, in corrispondenza di istanti di tempo successivi: DISCRETIZZAZIONE DELLA VARIABILE TEMPO

1. LA FREQUENZA DI CAMPIONAMENTO è la misura espressa in hertz del numero di volte al secondo in cui un segnale analogico viene misurato e memorizzato in forma digitale.

«Periodo di campionamento/frequenza di campionamento = campione per secondo»

- Maggiore è la frequenza di campionamento, più accurata sarà la descrizione:

1. CAMPIONAMENTO: il teorema di Nyquist-Shannon

A quanto corrisponde la giusta frequenza di campionamento?

Il teorema definisce la minima frequenza, detta frequenza di Nyquist, necessaria per campionare un segnale analogico senza perdere informazioni e per poter ricostruire il segnale analogico in un tempo continuo originario (ovvero per una ricostruzione fedele).

la frequenza minima di campionamento è pari al doppio della frequenza massima del segnale (44,1KHz).

2. QUANTIZZAZIONE

• Dopo il campionamento, la conversione analogico-digitale viene completata con la quantizzazione, che consiste nell’associare ad ogni campione un valore discreto.

Dopo ogni periodo di campionamento :

si preleva un campione si quantizza il segnale analogico in quell’istante (QUANTIZZAZIONE) si produce una sequenza di parole binarie che corrispondono all’andamento del segnale (CODIFICA).

• CODIFICAIl BITRATE è il valore che indica quanti bit vengono

usati per codificare un secondo di musica: si esprime in kilobit per secondo (in sigla kbps oppure kbit/s).

da 32kbit/s (il minimo) a 320kbit/s.

• Per ottenere il bitrate si considera: - Frequenza campionamento: campione/secondo = 44,1 Hz - Quantizzazione: numero di bit per campione= 16bit

... quindi il BITRATE ( numero di bit per secondo) di un file non compresso è: 44,1kHRZ x 16 x 2 (canali)= 1411200.

- ma... 44,1kHRZ x 16 x 2 (canali)= 1411200 TROPPO SPAZIO!

Per cui vengono utilizzati i METODI DI COMPRESSIONE. Con il termine «compressione dati» si indica la tecnica di elaborazione dati che, attuata a mezzo di opportuni algoritmi, permette la riduzione della quantità di bit necessari alla rappresentazione in forma digitale di un'informazione.

I motivi della compressione sono:- occupare minor spazio in fase di immagazzinamento.- impiegare minor tempo in fase di trasferimento dati.

METODI DI COMPRESSIONE: LOSS E LOSSLESS

Esistono due tipi di compressione:

1. LOSSY compressione dei dati attraverso un processo con perdita d'informazione: l’informazione contenuta nel file compresso è minore di quella contenuta nel file di origine.(percentuale di compressione maggiore, ma a scapito della qualità sonora).

2. LOSSLESS compressione dei dati attraverso un processo senza perdita d'informazione: percentuale di compressione decisamente minore rispetto a quella lossy.

Nella compressione audio...

• Un codec audio è un programma o un dispositivo elettronico sviluppato per codificare un flusso audio sotto forma di dati numerici. algoritmo di codifica.• Un formato audio può essere considerato come un

«contenitore» in cui un segnale audio può essere riposto utilizzando un particolare codec.

FORMATI LOSSY più comuni: MP3, WMA, OGG, AAC,

FORMATI LOSSLESS più comuni: FLAC, ALAC, WAV, AIFF

1. FORMATI LOSSY• MP3 (MPEG-1) Algoritmo di compressione audio che nasce all'inizio

degli anni '90 e dal 1998 rappresenta lo standard per la diffusione del segnale audio digitale. Elimina i suoni non udibili dall'orecchio umano, senza alcuna rilevante perdita di qualità.

• WMA (Windows Media Audio) Tecnologia di compressione sviluppata da Microsoft. I file compressi in questo formato sono di circa il 20 % più piccoli degli Mp3

- è costituito da 4 distinti codec: 1. WMA originale (come concorrente dell'mp3) 2. WMA Pro (alta risoluzione) 3. WMA lossless 4. WMA voice

*(fonte) https://en.wikipedia.org/wiki/Windows_Media_Audio#Sound_quality

• OGG (Vorbis) Formato open source che supporta la codifica audio da vari codec e riesce a dare risultati migliori dell'mp3 soprattutto a bitrate bassi (maggior qualità in minor spazio).

• AAC (Advanced Audio Encoding) Fornisce una qualità audio superiore al formato MP3 a parità di fattore di compressione (al momento uno dei migliori algoritmi al livello qualitativo) .

• FLAC (Free Lossless Audio Codec) Formato open source di codifica molto comune, che non modifica il segnale audio e il suono risulta identico all'originale.

• ALAC (Apple Lossless Audio Codec) Codec audio sviluppato da Apple Inc. che memorizza i dati in un contenitore MPEG-4 con estensione .m4a

La Pulse Code Modulation ( PCM o «modulazione a codice di impulsi»), è un metodo di codifica digitale di un segnale analogico.

• Differential Pulse Code Modulation ( DPCM ): Codifica delle differenze (non dei valori di ampiezza).• Adaptive Differential Pulse Code Modulation ( ADPCM ): Riquantizza le differenze più grandi tra valori reali e valori predetti.

• WAV (Wave Form Audio File Formate), AIFF (Audio Interchange File Format)

Formati non compressi creati rispettivamente da Microsoft-IBM e Apple, che si basano sulla tecnica PCM: sono cioè, una registrazione fedele dei suoni in formato digitale. Entrambi occupano una notevole quantità di memoria, circa 10 MB per minuto, e sono utilizzati a livello professionale.

In che modo avviene la PCM? L’onda sinusoidale è campionata a intervalli regolari rappresentati dai trattini sull’asse delle x. Per ogni campione, uno dei valori disponibili sull’asse delle y è scelto da opportuni algoritmi. Questo produce una rappresentazione discreta del segnale di ingresso che può essere facilmente codificata in digitale.

• TABELLA RIASSUNTIVA: Standard QUALITA’

• VANTAGGI: DIGITALE > ANALOGICO• COPIA del segnale - Analogico: produce una degradazione sempre maggiore della qualità del

segnale.- Digitale: la copia di numeri non comporta alcun errore o alterazioni della curva.

• MANIPOLAZIONE del segnale- Analogico: possibile solo attraverso dispositivi elettronici.- Digitale: semplici operazioni aritmetiche.

• CORREZIONE degli errori- Analogico: non è possibile, in quanto non si è in grado di distinguere un segnale

corretto da uno errato.- Digitale: è possibile correggere gli errori attraverso l’introduzione di

informazioni aggiuntive rispetto al segnale vero.

L’EVOLUZIONE DEI SUPPORTI AUDIO

VINILE MUSICASSETTA CD MP3

1948 1963 1980 2000

• 78 GIRI: Analogico

• Primo tipo di disco fonologico inventato nel 1888.

• Registrato in monotonia

• Il suono è percepito ‘’caldo’’.

• La qualità è bassa. Viene prodotto un rumore di fondo.

Ascoltato col grammofono.

• VINILE (33 giri e 45 giri): Analogico

• Registrati in stereofonia• Ascoltato con il giradischi ←

• Nasce nel 1948 negli Stati Uniti, come evoluzione dei dischi 78 giri.

• Il suono è caratterizzato da distorsioni che rendono la musica ‘’gradevole e naturale’’.

• MUSICASSETTA: Analogico

• La musicassetta è stata introdotta sul mercato nel 1963 dalla Philips e rimarrà un must fino agli anni ‘90.

• I primi modelli sono monofonici: una registrazione per lato,

- poi si sviluppano i modelli stereofonici: due tracce per lato,

- per finire con le semiprofessionali: quattro tracce su un lato.

MUSICASSETTA: Diversi tipi di nastro

...per accogliere le più svariate esigenze:

• NORMALE: basso rapporto segnale-rumore, buona modulazione toni alti e bassi.

• CROMO: buona qualità del suono, ottima modulazione degli acuti ma carente nei bassi.

• FERROCROMO: buona risposta sia per acuti che per bassi• METAL: nastro più pregiato, ottima modulazione degli acuti e

nei bassi.

ciaoma COME SI ASCOLTAVA UNA MUSICASSETTA?

• Comodamente col walkman: • Amplificando il suono con lo stereo:

• MUSICASSETTA: Digitale

• Non sfrutta un nastro magnetico.

• Attraverso il cavo jack ..preleva il segnale elettrico da una fonte qualsiasi,

- lo trasforma in segnale magnetico letto dalla testina della cassetta,

- qui viene ritrasformato in segnale elettrico e inviato all’amplificatore.

• La catena di conversione produce una perdita di qualità.

• COMPACT DISC: Digitale• Il CD audio (Compact Disc Digital Audio)è stato introdotto da Sony e Philips nel 1980. Negli anni 80-90 ha sostituito, a livello commerciale, prima il vinile e poi la musicassetta.

• Dati ordinati secondo una ..struttura a spirale. Suono campionato .con quantizzazionedi 16 bit e frequenza a 44100 campioni/s, per una durata massima

di 74 min. Qualità audio è elevata e caratterizzata da un audio estremamente pulito e dettagliato.

• Si ascoltavano con i lettori CD.

• LETTORE MP3: Digitale

• Il primo dispositivo elettronico per ascoltare musica digitale in formato Mp3 (lettore Mp3) fu l'MPMan F10 presentato nel 1998.

• Esistono diverse tipologie di lettori Mp3: 1. Lettori Cd/Mp3:lettori Cd in grado di leggere i dati in formato digitale (Cd-Rom).

2. Lettori Mp3 con memoria flash: sono dispositivi di piccole dimensioni con capacità di memorizzazione ridotta rispetto a quelli con disco fisso (max 64 GB).

3. Lettori Mp3 con disco fisso: rappresentano l'ultima evoluzione dei lettori Mp3; più che di lettori Mp3 si tratta di veri e propri lettori multimediali (audio, video, foto...).

Hanno elevate capacità di memorizzazione (max 80 GB).

L’ultima (almeno per il momento) innovazione che ha interessato il mercato discografico è rappresentata dalle piattaforme di STREAMING.

.PASSATO

• Si ascoltava la musica IN CASA

• Si usava un SUPPORTO FISICO

• Si aveva una LIMITATA scelta musicale

PRESENTE

• Si ascolta la musica OVUNQUE

• La musica è «liquefatta/LIQUIDA»: smaterializzazione.

• Si dispone di molta QUANTITA’ di musica e molti generi musicali tra i quali scegliere

STREAMING: UN NUOVO MODELLO

• Una prima rivoluzione digitale per quanto riguarda il mercato della musica, si è avuta nel 2003, con l’annuncio da parte di Apple della nascita dell’iTunes Music Store.

«The iTunes Music Store offers the revolutionary rights to burn an

unlimited number of CDs for personal use and to put music on an unlimited number of iPods for on-the-go listening […]

Consumers don’t want to be treated like criminals and artists don't want their valuable work stolen. The iTunes Music Store offers a

groundbreaking solution for both» (Apple, 2003)

« STREAMING » : categoria di servizi on-demand che mettono l’utente nelle condizioni di accedere ad una libreria musicale potenzialmente completa, nel rispetto dei diritti di autore.

DIRITTO DI PROPRIETA’ DIRITTO ALLA FRUIZIONE

• Due modelli economici: 1- Abbonamento: pagamento una quota mensile per l’accesso.2- Freemium: versione base del servizio gratuita (i cui ricavi

provengono dalla pubblicità), affiancata da una versione Premium che ripropone il modello in abbonamento.

• STREAMING: Crescita a livello globaleDati del Digital Music Report 2015 (IFPI, 2015): nel 2014, per la prima volta gli introiti della musica “fisica” (dunque CD e vinili) sono stati raggiunti da quelli della musica digitale.

Sempre secondo questo rapporto i servizi on-demand costituiscono il 23% del mercato digitale, ancora molto lontani dal 52% dei download, tuttavia, mentre quest’ultimi registrano un -8% nell’ultimo anno, il mercato dello streaming appare in fortissima crescita del +39%.

... e in Italia

I servizi streaming hanno contribuito anche alla crescita del comparto musicale; i dati della Deloitte per la Federazione dell'industria musicale italiana (Fimi) sono una prova evidente:

nel primo semestre del 2015, lo streaming (audio e video) è cresciuto del 37% su base annua, con un valore complessivo pari a 17,3 milioni di euro, arrivando a rappresentare il 26% di tutto il mercato discografico (nel 2013 era al 12%) ed il 62% del digitale.

* (fonte) http://www.tgcom24.mediaset.it/economia/il-mercato-dello-streaming-in-crescita-nel-nostro-paese_

STREAMING: LE PIATTAFORME PRINCIPALI• Spotify• Apple Music• Deezer• Google Play Music• Napster (acquistato da Rhapsody)• Xbox Music• iTunes Radio e Beats Music• Pandora• Tidal

1. SPOTIFY

• Startup nata in Svezia nel 2008 (Daniel Ek e Martin Lorentzon) e presente in Italia dal 2013.

• Modello di business basato sulle sinergie di rete: «Regalate le vostre canzoni alle persone e

vedrete che prima o poi le compreranno».(Ek)

• 30 milioni di brani offerti

Codifica usata: OGG Vorbis con bitrate 320Kbps

*(fonte)http://espresso.repubblica.it/affari/2014/07/01/news/spotify-

• Freemium con 3 opzioni per la qualità:

96 kbps (standard su mobile), 160 kbps (alta su mobile, standard su computer) e 320 kbps (estrema su mobile, alta su computer) solo per gli account Premium.

Gennaio 2015: quota utenti iscritti 60 milioni (il 25% con formula a pagamento)

2. APPLE MUSIC

• Rilasciato il 30 giugno 2015, Apple Music compare sul sito Apple negli stessi giorni in cui scompare l’iPod : si tratta di un passaggio del testimone storico.

• Inserita all’interno di iTunes, si suddivide in tre specifiche sezioni: Streaming on demand, Radio, Connect

• Oltre 30 milioni di brani offerti

Codifica usata: AAC con bitrate 256 kbps (soluzione dovuta al percorso già tracciato da iTunes Store)

• Solo abbonamento

3. GOOGLE PLAY MUSIC

• Nel 2011, Google ha lanciato Google Music negli USA (integrato in Google Play e rinominato Google Play Music), per poi approdare in Italia nel 2012.

• Per poter usufruire di tutti i suoi servizi è richiesto un account Google e un addebito di 0,00€ sulla carta di credito/prepagata/postepay associata al proprio account.

• 30 milioni di brani offerti

Codifica usata: Mp3 con bitrate 320 kbps.

• Abbonamento Play Music Unlimited

4. DEEZER• Deezer è un servizio musicale di Blogmusik SA che offre lo

streaming on demand: servizio proposto in 183 paesi e rispettive lingue.• Primo lancio nel 2007 (problemi nella negoziazione con le grandi

case discografiche catalogo limitato); poi catalogo ampio.• nel 2009 Deezer ha lanciato un nuovo modello di servizio a tre

livelli *• 35 milioni di brani offerti (brani di varie case discografiche ed

etichette indipendenti)

*Codifica usata: Mp3 98-128 kbps (free), Mp3 320 kbps (premium+), FLAC lossless 1411 kbps (Elite: altoparlanti Sonos).

• Modello Freemium

. Nella versione di Elite permette di ascoltare brani in formato lossless FLAC (Free Lossless Audio Codec) con un bitrate pari a 1.411 kbps.

5. TIDAL• Nasce come piattaforma di alta qualità: il progetto messo in

campo dal rapper e produttore Jay Z nel 2015.

“The first major music service to be owned by artists themselves, and claims to pay higher royalties to artists and songwriters.

Where Tidal really differs from its other rivals is that instead of only serving up compressed music formats like MP3 and OGG

– as do Spotify, Google Play Music and most of the others – Tidal offers music at CD quality."

Codifica usata: lossless CD quality -FLAC, 16-Bit/44.1 kHz

*(fonte) http://www.techradar.com/reviews/audio-visual/hi-fi-andaudio/music/tidal-1270607/review

• Due forme di abbonamento: Premium (qualità standard)-HiFi (qualità Lossless)

• OPINIONI A RIGUARDO: il mondo della musica...

...gli artisti si ribellano.

• OPINIONI A RIGUARDO: e gli UTENTI?

• Blind test tra Spotify, Tidal, and AppleMusic. (By Chris Ziegler on July 7, 2015):

“The results were very, very surprising to me. It was generally random across the board, though Spotify fared slightly worse than Apple Music

and Tidal overall.

In roughly 29 percent of the tests, subjects couldn't tell any notable difference at all. Tidal — which wants you to pay more for lossless quality — most definitely didn't take the crown, and

in several cases, subjects actually identified it as the worst-sounding of the three.”

*(Fonte):http://www.theverge.com/2015/7/7/8872115/apple-music-tidal-spotify-audio-quality-test

https://youtu.be/mEMTBCzXXiM

SI PUÒ PARLARE DI UN RITORNO AL VINILE?• Il futuro della musica potrebbe passare per il caldo suono della

puntina di un giradischi; l’analogico, infatti, a detta di molti conserva un calore inibito alle controparti digitali.

Report statunitense RIAA: nella prima metà del 2015 le vendite di vinili hanno garantito 221,8 milioni di dollari in guadagni, ben 60 milioni in più rispetto ai servizi di streaming. (+52% rispetto al 2014)

*(Fonte): http://www.webnews.it/2015/09/28/dietrofront-vinile-streaming/

“THE ANALOG WAVE OF SOUND IS GENUINE, while the digital version takes that same wave, breaks it up

into many parts, then reassembles it right before your ears to recreate the analog wave as best it can.”

Regarding digital technology, Neil Young once said,

“The mind is fooled, but the heart is sad.”

*(Fonte): http://diffuser.fm/what-is-the-best-format-listening-experience/

1. FORSE È SOLO NOSTALGIA

.

• Il vinile è tornato di moda negli ultimi tempi sia per il suo suono ‘’caldo’’, ma anche perché è un SUPPORTO FISICO di cui si riconosce un valore intrinseco ed economico:

Maneggiare una bella copertina Libricino con testo Belle foto al suo interno

• Le forme con cui le case discografiche ripropongono i vinili:

1. Vinile + CD2. Vinile + MP3

“Of course there’s also the quality issue with streaming. While nothing will beat the quality and warm, fuzzy feelings of an analog vinyl recording,

streaming is not too dissimilar from the quality of a CD and especially no different than listening to MP3s.

The paid version of Spotify offers high quality streaming, with output the equivalent of 320kbps

MP3s, which is what most MP3s offer in sound quality…

…when a song is streamed on Spotify an independent artist makes approx $.004.

So clearly the foremost reason to purchase and own music is that, in doing so, you are supporting the

musicians exponentially more than when you stream.”

*(Fonte) http://blog.ourvinyl.tv/music-talk-streaming-vs-owning/

ECONOMICS OR QUALITY?The intersection between commerce, technology and culture has long been a place of anxiety and

foreboding …