Musica digitale Hi-Res: caratteristiche, limiti e falsi miti

Nascita e sviluppo della musica “Hi-Res”

Hi-res audio, audio ad alta risoluzione, audio HD. Con questi termini (quello “ufficiale” indicato da alcune compagnie ed associazioni del mercato è “Hi-Res AUDIO”) si fa riferimento a un tipo di audio lossless (cioè senza perdita di dati) avente una risoluzione maggiore dello standard definito per gli audio CD (44,100 Hz/16 bit).

Le ricerche per ottenere risoluzioni audio superiori allo standard CD iniziano già sul finire degli anni Ottanta. Tuttavia è solo a partire dalla metà degli anni Novanta che tali formati si affacciano sul mercato per l’utente finale, disponibili su supporti fisici quali SACD (Super Audio Cd) e DVD-Audio (supporti che non riusciranno mai a raggiungere una diffusione importante).

Tra i vari siti web che vendono musica digitale e che si diffondono nei primi anni Duemila, emerge HDTracks, che nel 2008 è il primo sito web a mettere in vendita musica digitale da scaricare in alta risoluzione. 

La competizione sul mercato si accende e tra le varie iniziative non possiamo non menzionare Pono, fondato da Neil Young nel 2012, lanciato in grande stile nel 2014 dopo una fruttuosa campagna Kickstarter (oltre 6 milioni di dollari raccolti), ma naufragato poco dopo (l’esperienza si chiude ufficialmente nel 2017). 

Il 2014 è anche l’anno in cui viene definito commercialmente l’Hi-Res AUDIO con tanto di logo da presentare sui dispositivi di riproduzione audio compatibili (tuttora utilizzato):

Negli ultimi anni le piattaforme più importanti di musica in streaming hanno iniziato a proporre abbonamenti per l’ascolto in alta risoluzione con prezzi maggiori rispetto a quelli previsti per gli abbonamenti che permettono esclusivamente l’ascolto non Hi-Res (qualità CD o anche formati compressi come mp3 o ogg).

Tra le più diffuse e importanti ricordiamo Tidal, Qobuz, Deezer, Amazon Music. Recentemente anche Apple Music ha convertito il suo intero catalogo in Hi-Res, mentre manca all’appello Spotify, le cui voci insistenti circa l’approdo all’alta risoluzione sembrano essere svanite nel nulla. 

Che cos’è tecnicamente la musica “Hi-Res”

Per musica Hi-Res si fa riferimento ai formati audio che supportano una risoluzione maggiore di quella prevista per i CD audio e cioè audio PCM con una frequenza di 44.100 hz (o 44,1 kHz) e una profondità di 16 bit.
Spiegato in poche parole, l’audio PCM è un segnale audio digitale che si ottiene attraverso un campionamento del segnale analogico. Tale campionamento è eseguito con una certa quantità di misurazioni per ogni secondo di suono (44.100 misurazioni nel caso del CD audio) e ognuna di queste misurazioni può avere una certa profondità di dettaglio che ne determina la quantità di informazioni acquisite (espressa in bit, 16 nel caso del CD audio). Questa coppia di valori cresce di molto nel caso dei formati Hi-Res.

Le alte risoluzioni più diffuse sono 96kHz/24bit e 192kHz/24bit, ma ci sono anche risoluzioni maggiori, come 384kHz/32bit.
Dal punto di vista tecnico, un campionamento con maggiore frequenza e maggiore profondità è in grado di registrare più informazioni e con maggiore dettaglio, risultando quindi più fedele al segnale analogico originale.

I formati più diffusi per l’ascolto di musica in alta risoluzione sono: WAV, FLAC, ALAC (sviluppato da Apple, è l’acronimo di Apple Lossless Audio Codec), AIFF, DSD (il formato sviluppato da Philips e Sony e utilizzato nei Super Audio Cd).

Di cosa si ha bisogno per ascoltare musica Hi-Res

Per l’ascolto di musica digitale si ha bisogno di un componente chiamato DAC (digital analog converter), che converte in analogico il segnale audio digitale che arriva da un pc, da uno smartphone o da un qualsiasi dispositivo elettronico. Il segnale, convertito in analogico, può quindi essere ascoltato attraverso cuffie o altoparlanti.
Ogni dispositivo elettronico che emette audio ascoltabile dalle nostre orecchie ha, di fatto, un DAC al suo interno.
Un DAC può supportare determinate risoluzioni e non altre. Il DAC interno del walkman con cui ascoltavamo musica trent’anni fa era stato sviluppato per permettere la conversione analogica dell’audio del CD, quindi non oltre i 44,1kHz/16 bit. Un DAC presente all’interno di un moderno smartphone di fascia medio-alta è invece in grado di riprodurre perfettamente audio Hi-Res. 

Generalmente è diffusa l’idea che per un ascolto ottimale di musica ad alta definizione sia necessario dotarsi di un DAC esterno oppure di un amplificatore che includa al suo interno un DAC di qualità. I DAC esterni sono presentati in box di plastica o d’alluminio e somigliano a dei piccoli amplificatori. Al loro interno presentano una configurazione hardware progettata per attuare al meglio la conversione del segnale.
Sono diverse le aziende specializzate nella produzione di DAC esterni, tra quelle più generalmente conosciute e apprezzate citiamo Topping, iFi, Fiio (maggiormente orientata a DAC portatili, definiti DAP).

Quanto costa la musica Hi-Res

La musica Hi-Res – in acquisto come file da scaricare e riprodurre, oppure da fruire tramite streaming – prevede un costo maggiore rispetto a versioni non Hi-Res.

Su HdTracks il prezzo per gli album varia, ma nel momento della stesura di questo articolo, possiamo indicare una media di circa 18 dollari per gli album normali e 30/35 dollari per gli album “anniversary” o “deluxe”.

Su Qbouz i prezzi sono leggermente più bassi, mediamente si va dai 13 euro circa per album normali e 25/30 euro per gli album in versione “deluxe”.

Una volta completato l’acquisto su queste piattaforme, l’utente può scaricare la musica e riprodurla sui propri dispositivi.

Sui servizi di streaming la scelta dell’abbonamento per l’ascolto in Hi-Res può portare ad un sovrapprezzo – sull’abbonamento con risoluzione standard – che varia in diverse percentuali. Qualche esempio: 100% in più previsto al momento per Tidal HiFi Plus; 50% in più per Amazon Music HD; 33% in più per Qobuz Sublime.

Perché teoricamente ha senso ascoltare musica Hi-Res

Con le innovazioni tecnologiche acquisite sia nel campionamento, sia nella progettazione di componenti hardware, l’alta risoluzione “nativa” nella produzione è diventata una realtà. Grazie all’hard disk recording (che sostituisce la registrazione multitraccia su nastro) e all’uso di workstation di audio digitale, tutto il ciclo di registrazione, mix e mastering, viene fatto manipolando audio digitale ad alta risoluzione. 
La scelta più logica per l’utente finale, ovvero l’ascoltatore, appare quindi quella di avere una copia in alta risoluzione dell’album o della canzone in questione. Gli adattamenti per una piattaforma che offre streaming di musica lossy (cioè con perdita di dati, come avviene ad esempio con l’MP3), oppure per supporti fisici come il CD audio o il vinile, sono di fatto dei downgrade.
Ottenere una copia di un album in alta risoluzione ha generalmente costi superiori (abbonamento di tipo “plus” o “hi-fi” su determinate piattaforme di streaming, oppure acquisto della copia digitale sul sito dell’artista a un prezzo superiore rispetto alla stessa copia in MP3 o in qualità CD). 

Teoricamente potrebbe avere senso pagare di più per qualcosa che a livello tecnologico è superiore, ma la domanda che dovremmo porci è: ci sono reali vantaggi per l’ascoltatore? Acquistando musica Hi-Res, anche avendo un impianto di qualità, possiamo ascoltare di più e meglio?
Spoiler: no.
Cercheremo di dimostrare la tesi citando il parere di figure autorevoli e ragionando su ciò che ci indica la scienza. 

Perché in pratica l’ascolto Hi-Res non porta reali vantaggi

È stato dimostrato (in che modo lo vedremo più avanti) che se si ascoltano due versioni dello stesso album, uno in alta risoluzione (ad es. 192,000Hz/24bit) e uno in CD (quindi con qualità audio 44,100Hz/16bit), risulta molto difficile – per molti impossibile – avvertire differenze.
Per spiegare perché questo accade nonostante gli evidenti vantaggi teorici dei formati ad alta risoluzione, si deve partire da un elemento che riguarda tutti e che prescinde da qualsiasi dispositivo o sistema audio utilizzato per l’ascolto: la capacità uditiva degli esseri umani. 

Dal punto di vista delle frequenze, un file audio con valore in frequenza di 44,100 Hz – in base al teorema di Nyquist-Shannon – è perfettamente in grado di rendere tutte le frequenze che il nostro sistema uditivo è in grado di percepire (che, nella migliore delle ipotesi, quando si è ancora bambini, vanno da 20 a 20,000 Hz). Va da sé che l’ascolto di un file con una risoluzione che superi anche di svariate volte quella di un CD audio (come nel caso delle risoluzioni a 96,000 o 192,000Hz), non può offrire alcun vantaggio udibile. Il segnale in alta risoluzione ha effettivamente delle informazioni in più circa le frequenze, ma, semplicemente, non siamo in grado di percepirle.

Un altro punto di vantaggio teorico che le alte risoluzioni offrono, è la capacità potenziale di estensione del range dinamico (cioè la gamma che intercorre tra i suoni a più basso valore di pressione sonora a quelli con valore più alto). Il range dinamico del sistema uditivo umano, quando misurato in livello di pressione sonora nell’aria, è di circa 120 db.
Il CD audio, grazie ai 16 bit del campionamento, ha un range dinamico di circa 96 db che teoricamente potrebbe arrivare anche a 120 db percepiti grazie ad alcuni processamenti specifici del segnale.
Anche in questo caso, quindi, la “risoluzione standard” del CD audio è in grado di offrire un livello di pressione sonora perfettamente adeguato alle caratteristiche del nostro sistema uditivo, senza peraltro arrivare a un livello che potrebbe causarci danni.
Un file in alta risoluzione a 24 bit è potenzialmente in grado di estendere il livello di pressione sonora anche oltre i 120 db, ma questo – ammesso di avere un sistema in grado di riprodurre questo valore in db – si tradurrebbe in un volume che troveremmo molto difficile da sopportare e che potrebbe causare danni al nostro sistema uditivo. 

Ci sono altre caratteristiche acustiche in cui l’audio in alta risoluzione risulta teoricamente superiore, ma per non appesantire la lettura, evitiamo di dettagliarle (qui, se volete ne trovate una descrizione esaustiva). In questa sede ci basti sapere che l’insieme di queste caratteristiche, per gli ascoltatori, ha un ridottissimo, quando non inesistente, risvolto effettivo (ovvero, non siamo in grado di percepirle).

Test, dimostrazioni pratiche e opinioni di esperti

Queste indicazioni, che ci arrivano dalle misurazioni e dalla conoscenza delle caratteristiche del nostro sistema uditivo, sono supportate ampiamente da test pratici e da opinioni di figure autorevoli nel mondo Hi-Fi.
Il blind test, ovvero la prova (assaggio, ascolto, visione ecc.) di prodotti, senza sapere quale sia il marchio, la provenienza o altra caratteristica che, se nota, ne influenzerebbe il giudizio, è la metodologia di test più diffusa e utilizzata anche in campo Hi-Fi. 

Per capire se e quanto sia facile o difficile rilevare differenze tra un file audio a risoluzione standard e uno Hi-Res, viene fatto ascoltare un brano più volte alternando le risoluzioni, senza che ovviamente chi ascolta abbia indizi o strumenti (a parte il proprio udito) per capire quale sia quella Hi-Res.

A questo indirizzo è possibile fare in autonomia un blind test confrontando un passaggio del brano Flash & Bone dei The Killers a risoluzioni diverse, proprio con la modalità sopra descritta.

Tra gli studi che comprendono test di questo tipo, non possiamo non segnalare quello portato avanti da Mark Waldrep tra il 2018 e il 2020, forse uno dei più estensivi mai fatti per numero di partecipanti. Waldrep è un produttore e ingegnere musicale da oltre 40 anni, ha un dottorato in produzione musicale e ha lavorato con artisti quali Rolling Stones, Tool, KISS, Blink 182, The Allman Brothers, Britney Spears e molti altri. 

Nel suo studio, i cui risultati sono presentati in maniera estensiva sul sito Real-Hd Audio (che cura personalmente), Waldrep è partito da questa domanda:

«Noi sappiamo che c’è maggiore fedeltà (dove per fedeltà si intende una corrispondenza più vicina a quella della fonte originaria) nei file PCM in alta risoluzione. I grafici mostrano chiaramente la presenza di ultrasuoni e una maggiore gamma dinamica.

Ma un ascoltatore con un buon sistema può ascoltare un file a risoluzione standard e un file ad alta risoluzione della stessa registrazione e percepire delle differenze?»

Per scoprirlo, ha messo a disposizione sul suo sito (a richiesta) dei file in alta risoluzione nativa (96 kHz/24-bit) e versioni degli stessi file inizialmente convertiti in qualità CD (44.1kHz/16-bit) e poi riconvertiti in alta risoluzione a 96 kHz/24-bit (con una procedura, spiegata sul sito, che ha ridotto al minimo artefatti di riconversione). In questo modo i partecipanti al test hanno ottenuto dei file tutti risultanti in alta risoluzione, senza però sapere quali fossero tali nativamente e quali invece convertiti a partire da una risoluzione standard. Ovviamente Waldrep ha anche chiesto ai partecipanti di non utilizzare strumenti di analisi audio, ma di affidarsi esclusivamente al proprio udito.

Al termine dello studio, Waldrep ha ricevuto circa 500 risposte da un pubblico di ascoltatori variegato: «Tra quelli che mi hanno sottoposto i risultati c’erano audiofili e ascoltatori casuali – sia giovani che anziani – così come qualche ingegnere audio che lavora in ambito professionale».

I risultati – consultabili nel dettaglio su Real HD Audio – hanno dimostrato che la percentuale di chi non è stato in grado di indicare differenze (25%) sommata a quella di chi ha effettuato una scelta errata, ha raggiunto circa il 50%. Per dirla con le parole dello stesso Waldrep:

«Questo significa che i partecipanti hanno sostanzialmente lanciato una monetina. E non ha determinato alcuna differenza nella scelta il fatto che avessero effettuato l’ascolto con impianti audio di oltre 50,000 dollari o semplicemente attraverso le cuffie del proprio DAP portatile.»

I risultati della ricerca sono stati sintetizzati da Waldrep con una frase che potrebbe anche essere la sintesi estrema di questo articolo:

«Hi-Res Audio or HD-Audio provides no perceptible fidelity improvement over a standard-resolution CD or file»

(«L’audio Hi-Res o HD-Audio non fornisce alcun miglioramento percettibile nella fedeltà acustica rispetto a un CD o a un file a risoluzione standard»)

Il fatto che Waldrep, tra le varie attività, abbia anche un sito in cui vende musica Hi-Res (tutti gli album presenti sul sito sono stati registrati, mixati e masterizzati in alta risoluzione e vengono venduti solo in tale formato), rende ancora più credibile la sua ricerca.

Se non bastasse lo studio di Waldrep, possiamo aggiungere al coro anche Ethan Winer, musicista, ingegnere e uno dei maggiori esperti di audio hi-fi e correzione acustica delle stanze di ascolto. Winer è più che categorico e alla domanda se l’audio ad alta risoluzione offra vantaggi rispetto a quello a risoluzione standard, risponde:

«No, penso che questa sia una delle più grandi truffe nel mondo dell’audio. E riguarda tutti, non solo le persone che fanno musica, ma anche chi la ascolta e chi la compra»

Ethan Winer “Busting Audio Myths”

E ancora, Floyd E. Toole, uno dei più importanti esperti mondiali di Hi-Fi, per anni vice presidente della sezione di ingegneria acustica della Harmon Kardon e ora consulente per la stessa azienda, nel suo libro Sound Reproduction, considerato una bibbia della riproduzione Hi-Fi, fa più volte riferimento al fatto che l’ascolto in alta risoluzione non porti alcun vantaggio per gli ascoltatori.

Perché molti ascoltatori sono fermamente convinti che la musica Hi-Res si senta meglio

Abbiamo visto che nei test in cui si ascolta materiale audio a confronto non sapendo quale sia quello Hi-Res e quale quello a risoluzione standard, la maggioranza delle persone non è in grado di indicare quale fonte si senta meglio, oppure “sbaglia” la scelta indicando la fonte con più bassa risoluzione come quella migliore.
È vero, c’è anche una percentuale di persone che invece fa la scelta corretta, ma come facciamo a sapere che quella scelta non sia frutto di una decisione casuale?
Ma poniamo anche che una differenza esista e che per qualcuno sia percepibile. Se è così ridotta la percentuale di chi riesce a scovare questa differenza, significa che questa, per forza di cose, è minima.
Perché allora molto spesso l’ascolto in Hi-Res viene esaltato da alcuni ascoltatori come se si passasse dal giorno alla notte e si fosse di fronte a qualcosa di rivoluzionario? La colpa è dei nostri bias cognitivi ovvero la tendenza che ognuno di noi ha nel cercare conferma delle proprie convinzioni.
Il già citato Floyd E. Toole, a proposito dei bias in ambito acustico scrive:

«Non è un mistero che la conoscenza dei prodotti da valutare sia una potente fonte di bias cognitivi. Nei test comparativi di vario genere, soprattutto nell’assaggio di vini e nei test antidroga, viene impiegato un notevole sforzo per garantire l’anonimato dei dispositivi o delle sostanze oggetto di valutazione. Se la mente pensa che qualcosa sia reale, possono seguire percezioni o reazioni corporee relative. […] Ora l’audio ad alta risoluzione è diventato questione di “grande dibattito” e si è passati a un’analisi statistica dei risultati dei blind test per capire se c’è una differenza udibile e se tale differenza si traduce in una preferenza. Alcune “autorità” affermano che si tratta di un miglioramento “ovvio”. Tuttavia nell’esaminare i numerosi test oggettivi e i risultati soggettivi effettuati in maniera controllata, si nota che se c’è una differenza, questa è molto, molto piccola e solo poche persone possono avvertirla. Inoltre, una differenza non garantisce un’esperienza di ascolto superiore e questo potrebbe essere un altro livello di indagine.»

(Floyd E. Toole, “Sound Reproduction”, p. 70)

Questo spiega anche perché molto spesso chi è convinto di una certa idea è riluttante all’idea di fare blind test o prove comparate, perché le considera una perdita di tempo e forse perché teme di tradire il proprio bias. 

Un paradosso frequente: nuove versioni Hi-Res di vecchi album che suonano molto peggio delle prime edizioni in vinile, in CD o anche in mp3!

Sostanzialmente possiamo affermare che spendere soldi per gli abbonamenti di tipo “plus” o “hi-fi” nelle varie piattaforme di streaming, si traduce in una spesa che non porta alcun vantaggio (almeno dal punto di vista della fedeltà audio, in questa sede non valutiamo altri aspetti dei servizi offerti). Se avete abbonamenti di questo tipo, i dati presentati in questo articolo dovrebbero quantomeno farvi riflettere sull’opportunità di mantenere o meno tali abbonamenti. 

A questo possiamo aggiungere un paradosso che purtroppo è tutt’altro che raro: può capitare che le edizioni di album usciti in passato e riproposti in versione Hi-Res su Tidal, Qobuz o HdTracks, presentino un master decisamente più compresso per la logica assurda della loudness war, risultando decisamente meno godibili all’ascolto rispetto magari alla prima edizione uscita in CD anni prima. Come spiegato nell’articolo che abbiamo dedicato alla loudness war (dove trovate anche esempi audio di confronto), la riduzione del range dinamico è una caratteristica che incide notevolmente sulla resa acustica e che si percepisce, questa sì, in maniera chiara e inequivocabile.
Di seguito due esempi che mostrano (con i dati del dr database, che dovreste conoscere se avete letto l’articolo sulla loudness war) l’analisi del range dinamico nel confronto tra prime edizioni e nuove edizioni Hi-Res:

Iron Maiden – Piece of Mind (HDTracks, 2015, 24kHz/44bit) – [Album DR 6]

Iron Maiden – Piece of Mind (prima edizione del 1983, Cd EMI) [Album DR 13]

Red Hot Chili Peppers – Mother’s Milk (HDTracks, 2013, 24kHz/44bit) [Album DR 8]

Red Hot Chili Peppers – Mother’s Milk (prima edizione CD del 1993, EMI) [Album DR 12]

Il paradosso, quindi, è che con abbonamenti ai servizi di streaming in alta risoluzione o con l’acquisto di copie in tali formati, potreste trovarvi album che si sentono addirittura peggio della versione standard CD, per via del master più compresso.

Aggiungiamoci un terzo fattore: la dimensione, in termini di spazio occupato su disco, dei file in alta risoluzione. Un file WAV a 96kHz/24 bit occupa circa 100 MB per un brano di 3 minuti. Lo stesso brano, sempre in WAV ma a qualità 44.1khz/16-bit, occupa circa 30 MB.
Ma come abbiamo visto, la qualità che arriva alle nostre orecchie è pressoché la stessa.
Di nuovo: siete ancora convinti ne valga la pena?

Ma allora, alla luce di tutto questo, ha senso configurare il proprio impianto audio con componenti di qualità e un DAC di un certo livello? 

La domanda potrebbe nascere spontanea. Per chi scrive la risposta è: assolutamente sì. 
Non confondiamo i piani: un impianto audio di qualità, con un buon DAC, vi permette di ascoltare meglio file a qualsiasi risoluzione, da quella di un mp3 fino a quella di un CD (e oltre… ma se siete arrivati fino a qui, già sapete). Esistono, infatti, molti aspetti che incidono sulle nostre esperienze di ascolto (ad esempio la capacità di ricostruzione della scena sonora) che prescindono dall’uso di alte o altissime risoluzioni e al cui risultato finale contribuisce anche la qualità del DAC (seppur in maniera molto marginale rispetto alle cuffie o alle casse, amplificatore e… stanza d’ascolto).
Anche in questo caso, quindi, non serve spendere trilioni per DAC capaci di riprodurre file con risoluzioni assurde. Un buon DAC capace di elaborare nel migliore dei modi file con una risoluzione fino a 24/192 (giusto perché ci si può trovare nella condizione di dover riprodurre tali file, a prescindere da quanto si è in grado di percepire differenze rispetto alla qualità standard), potrebbe già essere presente all’interno del vostro amplificatore/dispositivo oppure acquistabile come componente esterno a prezzi decisamente sostenibili (si vedano ad esempio i modelli entry level di compagnie quali Topping, iFi, Fiio).

Conclusioni

I file audio cosiddetti “Hi-Res”, da un punto di vista tecnico, hanno caratteristiche sicuramente migliori dei file audio a qualità CD. Tuttavia, è stato dimostrato in maniera abbastanza inequivocabile che all’atto pratico (in ascolto) queste differenze sono praticamente impercettibili e questo prescinde dalla qualità del sistema hi-fi.
Se si ha una catena audio capace di riprodurre formati audio Hi-Res, può avere senso comporre la propria collezione con dischi in tale formato, ma bisogna essere consci che i vantaggi, rispetto all’ascolto di file in qualità CD, sono minimi se non inesistenti. Inoltre bisogna tenere in considerazione aspetti svantaggiosi come il costo e le dimensioni maggiori dei file. 

A parer nostro, più che andare alla ricerca di album con la super risoluzione, ha molto più senso cercare di capire quale sia l’edizione con il master e il range dinamico migliore. Lo abbiamo ribadito in tutte le salse, in questo articolo e soprattutto in quello dedicato alla loudness war: all’ascolto, in termini di confronto di più edizioni di un album musicale, la caratteristica che più incide – ben più impattante anche della differenza che si ha tra un MP3 e un file lossless – è il master più o meno compresso.
Soprattutto per quanto riguarda gli album “classici” per cui sono state fatte varie versioni remaster, la vera versione “audiofila” è più probabile che la troviate nel mercatino di dischi usati vicino casa, magari su un CD venduto a pochi spicci, piuttosto che su HdTracks o Qobuz.