WAV, MP3, AAC, MIDI: guida ai formati audio (e dintorni!) – parte 2/2

WAV, MP3, AAC, MIDI: guida ai formati audio (e dintorni!) – parte 2/2

La prima parte di questo post introduceva alla digitalizzazione del suono e ai concetti di campionamento e quantizzazione. In questa seconda parte, invece, parleremo più dettagliatamente dell’audio compresso (e quindi dei formati MP3 e AAC) e del protocollo MIDI, spesso frainteso. A proposito: se cerchi un buon programma per convertire file WAVE in MP3 e usi Mac, puoi provare Max (molto completo); se invece usi PC Windows, una buona scelta è Free Mp3 Wma Converter.

Comprimere la musica

CuffieI formati musicali digitali sono tanti, ed ognuno ha delle caratteristiche specifiche. La discriminante principale è il grado di compressione di ciascuno. Per “grado compressione” si intende una maggiore o minore sottrazione di informazioni rispetto al file originale (quello che è registrato sui CD, per intenderci).

I formati audio compressi usano algoritmi molto evoluti per stabilire cosa togliere e cosa tenere del file originale che devono comprimere. Alcuni interventi classici sono il taglio di frequenze molto alte e molto basse, quello di suoni deboli quando vi si sovrappongono suoni molto più forti e, in generale, l’eliminazione delle informazioni relative a suoni che, in base ad approfonditi studi di psicoacustica, per un motivo o per un altro non vengono percepiti dall’orecchio umano medio.

Tanto maggiore è la quantità di compressione applicata, tanto più piccolo sarà il file risultante, e tanto maggiore sarà anche la perdita di qualità. I formati musicali compressi più utilizzati, che sono AAC ed MP3, hanno avuto grande diffusione perché, a fronte di un dimagrimento dei file originali del 90% circa, eliminano informazioni in modo “intelligente”. La qualità dei file compressi in questi formati, quindi, è  soddisfacente per la maggior parte delle persone che ascoltano musica.

Sua maestà l’MP3

Compressione dell'audioIl  formato musicale audio compresso più diffuso è l’MP3. Il suo nome esteso è International Standards Organization – Motion Picture Expert Group Audio Layer 3 (ISO-MPEG Audio Layer 3). Meno male che l’hanno abbreviato in MP3. Si tratta di un algoritmo di compressione audio ideato nel 1987, ma che si è diffuso capillarmente negli anni ’90.

La qualità di un file MP3 dipende dal suo bit rate che, come abbiamo visto, è il numero di unità binarie (zeri o uni) che fluiscono ogni secondo di musica. Più alto è tale numero, più dettagliato è l’audio. Il bitrate minimo per una qualità audio sufficiente è considerato 128 Kbit al secondo, mentre il più alto possibile in questo formato di compressione è 320 Kbit al secondo. Il formato WAVE, come abbiamo visto, ha un bit rate di 1411 Kbit al secondo.

E che succede se comprimo un file già compresso?

Accanto all’MP3 ci sono altri formati compressi di ampia diffusione. I più utilizzati sono WMA, OGG, ATRAC e AAC. Gli algoritmi che ne costituiscono le fondamenta sono diversi tra loro. Questo vuol dire che, quando vengono applicati ad un file musicale WAVE, eliminano informazioni diverse rispetto all’algoritmo MP3. Ma cosa succede se, invece di un file WAVE, comprimiamo un file già compresso in un altro formato? Per rispondere useremo un esempio.

Prendiamo tre file audio con il medesimo contenuto musicale, e rappresentiamoli come tre semplici stringhe numeriche.

La prima (che rappresenta il file WAVE) contiene il massimo delle informazioni possibile, cioè da 1 a 10.

La seconda (che rappresenta il file MP3) conterrà meno informazioni, perché alcune sono andate perse perse durante il processo di compressione da WAVE ad MP3.

La terza (il file AAC) idem, ma le informazioni perse rispetto al file di partenza saranno diverse, perché l’algoritmo di compressione è differente.

In pratica, ciascun algoritmo farà una cernita di cosa togliere e cosa tenere del file originario in modo che il risultato finale sia gradevole.

File WAVE: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

File MP3:    1 2     4         7     9

File AAC:    1     3 4     6         9

Se però al nostro file MP3 (quindi un file già compresso) applicassimo una compressione AAC, otterremmo come risultato un file audio a cui mancano sia le informazioni tolte dalla prima compressione, sia quelle tolte dalla seconda. La qualità dell’audio del file risultante sarà molto bassa, perché ciò che resta è frutto di due sottrazioni non omogenee.

Per fare un paragone culinario, applicare due compressioni è come friggere delle patate e poi lessarle. Le patate fritte sono buone. Le patate lesse sono buone. Le patate fritte bollite sono una schifezza.

Per questo motivo, applicando una compressione AAC al file MP3 dell’esempio precedente succederà questo:

DOPPIA COMPRESSIONE MP3+AAC:       1      4      9

Quindi, riassumendo: ciascun formato di compressione “ragiona” in modo diverso, bilanciando differentemente ciò che toglie e ciò che tiene per ottenere risultati soddisfacenti. E in questo frangente, l’unione non fa la forza: fa la fossa!

Ma quando si parla di musica c’è un altro formato di cui spesso si parla ma di cui poco si sa: è il MIDI.

MIDI, lo sconosciuto più famoso che ci sia

General-MIDIMolto spesso mi è stato chiesto: che programma posso usare per convertire un file WAVE o MP3 in un file MIDI? Posso convertirlo, no? La risposta è: ni. Ma più no che sì. Perché? Vediamo.

MIDI è l’acronimo di Musical Instrument Digital Interface, ed è un “protocollo standard per l’interazione degli strumenti musicali elettronici” (definizione tratta da Wikipedia) inventato negli anni ottanta e rimasto praticamente inalterato fino ad oggi.

Non scenderò nei dettagli di questo protocollo perché non è questa la sede giusta. Per ora ci interessa dire solo una cosa: un file MIDI non è un file audio come WAVE, MP3 ed AAC, e quindi non contiene musica. Esso è, di fatto, una sorta di spartito musicale.

Su di esso sono scritte una serie di informazioni, del tipo: in un dato momento nel tempo suona un si bemolle centrale, con intensità 100, con una determinata durata, e interrompi l’esecuzione della nota dopo mezzo secondo. Perché queste informazioni si trasformino in suoni è necessario che vengano “lette” da uno strumento hardware o software (campionatori o sintetizzatori, ad esempio), in grado di trasformarle in musica.

Questo vuol dire che uno stesso file MIDI, a seconda dello strumento che lo legge, può “suonare diversamente”. Il si bemolle di cui abbiamo parlato sopra, ad esempio, può avere il suono di un pianoforte, di un Moog, di un flauto traverso o di qualunque altro strumento. Ed ecco che torna il paragone con gli spartiti: la musica che c’è scritta sopra può essere suonata da pianisti, tastieristi, flautisti. Siccome il protocollo è studiato con intelligenza, i file che contengono queste informazioni sono molto leggeri, solitamente poche decine di kilobyte.

Ora che sappiamo cosa c’è scritto in un file MIDI, possiamo trarre un’importante conclusione: trasformare un file audio (WAVE, MP3 o qualunque altro) in un file MIDI non è un’operazione semplice come convertire un formato audio in un altro, proprio perché il MIDI non è un formato audio.

Per questo tipo di conversione esistono dei programmi molto complessi (e di norma costosi), in grado di isolare i diversi strumenti che suonano in un brano musicale, trascriverne le note eseguite e generare il relativo “spartito” MIDI. In realtà però questa operazione ha dei grossi margini di errore, a meno che non si tenti di convertire file audio estremamente semplici.

Per questo motivo, trasformare un file audio in un file MIDI non è un’operazione di routine, e chi desiderasse farlo sappia che dovrà mettere in conto una spesa importante e dovrà aspettarsi dei risultati spesso mediocri. Se volete comunque testare un programma per convertire file WAVE o MP3 in un file MIDI, potete provare WIDI Recognition System Standard.

L’argomento dell’audio digitale è infinitamente più ampio di come è stato rappresentato in questo post. Il nostro scopo, però, era di fare un po’ di chiarezza su alcuni formati musicali comuni, in modo da poterli gestire più consapevolmente, evitando piccoli errori che a volte si commettono. Ah, un ultimo consiglio! Riesumate i vostri giradischi: ascoltare la musica su vinile è tutta un’altra cosa!

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