Come aspetto contrario quindi upsampling ( sovracampionamento ) e upquantization ( sovraquantizzazione ) abbiamo alcune rappresentazioni grafiche in figura 1-2-3.

fig. 1 ori..jpg

fig. 2 32.jpg

fig. 3 192.jpg

In figura 1 il file originale a 16 bit 44.1 Khz, in figura 2 il file sovraquantizzato a 32FP bit 44.1 Khz, difficile notare grandi differenze di qualità nella fase di sovraquantizzazione, per cui si può confermare che sovraquantizzare non porta benefici.

Anche il grafico di comparazione FFT in figura 4 dimostra quanto sopra, 16 bit 44.1 Khz ( rosso ) 32FP bit 44.1 Khz ( rosso ).

fig. 4 2017-02-21_11-55-56.jpg

Perfettamente mecciati.

Sovraquantizzare porterà solo benefici in caso poi di dover processare nuovamente il segnale audio, potendo lavorare ad una risoluzione più elevata.

In figura 3 in cui vi è invece un sovracampionamento si visualizzano diversi fattori di diversità, primo di tutti l’aumento dei livelli di distorsione in banda audio ( 20 hz – 20 Khz ).

In figura 5 il grafico FFT della risposta in frequenza del file originale a 16 bit 44.1 Khz e in figura 6 il grafico della risposta in frequenza della conversione a 16 bit 192 Khz.

fig. 5 2017-02-21_12-05-17.jpg

fig. 6 2017-02-21_12-02-15.jpg

In banda audio 20 hz – 20 Khz la risposta del sovracampionamento è più lineare ( fig. 23 ) ma se andiamo a vedere bene il livello energetico in figura 7 è facile notare come la media sia più alta del file originale, sinonimo di introduzione di distorsioni durante la fase di conversione ( questo perchè un convertitore ideale e trasparente al 100% non esiste, tutti introducono un minimo di ditorsione nella fase di conversione ).

fig. 7 2017-02-21_12-09-01.jpg

E’ chiaro dalla figura 7 come il livello di distorsione della conversione a 192 Khz ( giallo ) sia energeticamente più elevato rispetto al file originale a 44.1 Khz ( rosso ) soprattutto in bassa frequenza, leggermente migliore in media frequenza. Anche in medio alta ed alta frequenza come si nota in figura 6 si vede chiaramente come vi siano delle frequenze che tendano a risuonare e prendere valore energetico come riporto anche in figura 8.

fig. 8 2017-02-21_12-15-04.jpg

Per cui a livello di armoniche e distorsione sovracampionare non porta benefici.

Di contro però come si vede dalla comparazione delle figure 6 e 7 la precisione del tono è molto superiore per il segnale sovracampionato che rimane stabile e preciso fino anche a – 140 dBFS, mentre il tono del file originale rimane preciso e stabile fino a circa – 120 dBFS, ben 20 dBFS di differenza.

Un’altro fattore che è possibile notare in figura 6 è il livello armonico generato oltre la banda audio udibile che riporto in figura 9, il segnale con campionameno a 44.1 Khz ha generalmente come standard la frequenza di taglio per il filtro anti-alias a circa 22 Khz, se converto il segnale verso campionamenti più elevati come ad esempio 192 Khz la frequenza di taglio del filtro si sposta a 96 Khz per cui aumenterà la banda in cui vi sarà segnale audio prima di essere filtrata con pendenza “x”. Questa banda da 22 Khz a 96 Khz per un segnale originale a 44.1 Khz sarà composta da solo rumore. Per cui tanto migliore è il SRC e tanto più basso sarà questo contributo armonico.

fig. 9 2017-02-21_12-49-37

n.b. Un rumore, audio e tono a 44.1 Khz copre una risposta in frequenza fino a circa 22 Khz, mentre uno a 96 Khz copre una risposta fino a 48 Khz,  più si alza la frequenza di campionamento e più un eventuale segnale di test è in grado di coprire una banda più ampia, se invece effettuo un downsampling la banda utile si ridurrà di conseguenza. Da standard è sempre la metà ma alcuni processori SRC sono in grado come visto prima di scegliere e gestire tale frequenza di taglio. Lo stesso discorso vale per qualsiasi convertitore A/D e D/A tanto più è in grado di tenere bassi i livelli di distorsione oltre la banda audio 20 hz – 20 Khz e tanto migliore sarà.

Se sovracampiono e sovraquantizzo insieme ottengo un risultato come quello in figura 10 in cui vi è la risposta in frequenza di un tono a 16 bit 44.1 Khz convertito a 32FP 192 Khz.

fig. 10 32fp-192.jpg

In figura 11 la comparazione con il file originale.

fig. 11 xx

Non è cambiato molto rispetto a solo sovracampionare per la risposta in bassa e media frequenza e precisione del tono, ma in medio alta e alta come si vede in figura 12 i risultati sono ottenuti in positivo con la riduzione delle risonanze ed un livello di rumore oltre la frequenza di taglio del file originale sovracampionato come visto prima attenuato di circa – 33 dBFS.

fig. 12 fghfg.jpg

 

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