Upsampling e Clipping

[Jox79]

Complice il ripristino di Roon e Tidal nell'impianto, sto provando l'oversampling (o upsampling). Ho notato però un problema: Su brani con intensità musicale elevata, inteso come aumento di dinamica e "pienezza di suoni" (scusate ma non so come spiegarmi) si accende l'indicatore di clipping, cioè vengono tagliate delle frequenze. Ascoltando lo stesso brano ma senza conversione della frequenza di campionamento questo non avviene.

Ho cercato una spiegazione e ho trovato questo sul sito di Roon:

 

Because of "inter-sample overs": It's possible for a totally "in-range" piece of source material to have "out-of-range" samples after upsampling. The very simple explanation is: when the interpolator "connects the dots" to form a signal at a higher sampling rate, sometimes the new "dots" fall out of range - causing clipping.

This is essentially a defect introduced in the mastering process and is not a problem with the upsampler. Unfortunately, most software silently ignores these defects and provides no means to track or manage them.

Traduzione da google per chi non mastica molto l'inglese come me..: 

A causa di "inter-sample overs": è possibile che un pezzo di materiale sorgente totalmente "in-range" abbia campioni "fuori gamma" dopo l'upsampling. La spiegazione molto semplice è: quando l'interpolatore "collega i punti" per formare un segnale a una frequenza di campionamento più elevata, a volte i nuovi "punti" cadono fuori portata - causando il ritaglio.

Questo è essenzialmente un difetto introdotto nel processo di mastering e non è un problema con l'upsampler. Sfortunatamente, la maggior parte del software ignora silenziosamente questi difetti e non fornisce mezzi per rintracciarli o gestirli.

.

Non riesco a capire perché accade, e se c'è una soluzione.. a qualcuno è capitato?

 

 

[captainsensible]

La soluzione sarebbe ridurre il livello di volume del brano prima che vada al DAC, se è quest'ultimo a fare da upsamper.

Possibile farlo dal computer ?

Se l'upsample lo fa Roon allora non c'è nulla da fare.

 

CS

[Jox79]

L'upsample lo fa Roon sul core (Mac). Ma ha una gestione che permette di variare il livello del volume, suggerisce tra l'altro di partire provando -3dB.. ma non capisco il senso dell'operazione, poi io comunque alzo la manopola del pre. Inoltre abbassando via software il livello non perdo la riproduzione bit-perfect?

[captainsensible]

@Jox79 il problema del bit perfect non è un problema, perchè roon fa delle operazioni interne per l'upsampling.

Evidentemente riducendo il volume eviti la saturazione di alcuni registri (il clipping).

Ti consiglio di abbassare il volume un pò alla volta finchè non sparisce.

Il fatto è che le registrazioni moderne molto compresse lavorano molto vicino al massimo livello del digitale (0 dB) e quindi una operazione che ne innalza ulteriormente il livello provoca saturazione.

 

CS

[gianventu]

31 minuti fa, Jox79 ha scritto:

non perdo la riproduzione bit-perfect?

Bit perfect? È morto da tempo, chi ci guarda più. 

[stefano_mbp]

36 minuti fa, Jox79 ha scritto:

Ma ha una gestione che permette di variare il livello del volume, suggerisce tra l'altro di partire provando -3dB.

Accade esattamente la stessa cosa con HQPlayer e Daphile, Jussi (sviluppatore HQPlayer) raccomanda sempre di mantenere il volume di HQP almeno a -3db se non addirittura più basso, in Daphile ho sperimentato che -6db è l’impostazione ottimale … essendo entrambi su Linux è ALSA che va in saturazione e quindi i -3db evitano questo fenomeno. Per altri sistemi operativi il problema è sicuramente da attribuire all’equivalente ALSA per Windows o macOS 

[stefano_mbp]

35 minuti fa, Jox79 ha scritto:

non perdo la riproduzione bit-perfect?

Se fai upsampling non ha più senso parlare di BitPerfect …

[ilmisuratore]

Il capitanosensibile ha detto già tutto

Ridurre il livello fino a quando non scompare

p.s non è che perchè si accende la spia di saturazione significhi a prescindere che il DAC debba distorcere, alcuni DAC riescono a metabolizzare il fenomeno dell'intersample-peak, ovviamente se contenuto

Altri DAC con segmenti affetti da ISP distorcono di piu fino al punto da rendere leggermente *acido* il suono riprodotto

[Jox79]

30 minuti fa, gianventu ha scritto:

Bit perfect? È morto da tempo

sono un vecchio nostalgico.. 

si effettivamente è più una paranoia,

@stefano_mbp @ilmisuratore @captainsensible  siete stati molto chiari, grazie. Provo a risolvere abbassando il livello, facendo upsampling a 192kHz in alcuni brani la "spia" di clipping rimane accesa per il 50% della durata.. ipotizzo che sia eccessivo. Il DAC regge sino a DSD128.. consigliate di alzare sino a DSD?

.

Inoltre le istruzioni dal manuale di Roon pongono un altro problema che può far nascere il clipping:

 

Because of minimum phase processing

Because of the phase shift associated with minimum phase processing, it's possible for settings in MUSE that don'tmake things louder to nonetheless cause individual samples to clip. Roon's equalizer features are all minimum phase, and its sample rate converters can be configured to be minimum phase. Convolution filters may be minimum phase depending on how they were constructed.

Tradotto: 

A causa dell'elaborazione in fase minima

A causa dello spostamento di fase associato all'elaborazione di fase minima, è possibile che le impostazioni in MUSE che non rendono le cose più rumorose causino comunque il ritaglio dei singoli campioni. Le caratteristiche dell'equalizzatore di Roon sono tutte in fase minima e i suoi convertitori di frequenza di campionamento possono essere configurati per essere in fase minima. I filtri di convoluzione possono essere di fase minima a seconda di come sono stati costruiti.

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Cosa significano queste scelte? A quali risultati ambiscono?

 

[ilmisuratore]

2 minuti fa, Jox79 ha scritto:

facendo upsampling a 192kHz

Il mio consiglio è fermarsi a 96 khz

Meno risorse impiegate, meno errori in generale

 

[newton]

-3 db è uno standard oramai definito, mi pare

[dec]

56 minuti fa, gianventu ha scritto:

Bit perfect? È morto da tempo, chi ci guarda più. 

Io.

Preferisco la riproduzione dei files come mamma li ha fatti, spesso l'upsampling o l'oversampling mi suonano piu' spostati verso gli acuti e quindi, in qualche modo, artificiali.

Ma potrebbe tranquillamente essere una mia paranoia, eh...

[Jox79]

Ho letto un pò in giro e credo di aver capito la differenza tra un filtro a fase minima e uno a fase lineare. Uno distribuisce il "ringing" in maniera uniforme (prima e dopo il segnale), l'altro invece lo sposta tutto dopo.

il "ring"è il rumore che introduce l'operazione di sovracampionamento?

Cosa significa invece il filtro "Smooth"?

[ilmisuratore]

Ovviamente quando si parla di fenomeni oggettivi tutto è dimostrabile

Osservate di quanto sale il livello in ampiezza con i segnali che presentano ISP, nella figura di destra il true peak sconfina 4,28 dB oltre lo 0dBFS

Sotto potete osservare il livello di distorsione che sale di 32 dB rispetto al segnale che viene successivamente attenuato [visibile nella figura in alto a sinistra] 

Ovviamente l'esempio fa testo con DAC a bordo della scheda madre di un PC, tuttavia come detto prima, tra vari DAC il fenomeno ISP viene metabolizzato meglio o peggio

 

[Jox79]

@ilmisuratore molto chiaro grazie!

Se uso dei filtri "Smooth" posso migliorare/contenere ulteriormente il problema quando sovracampiono? Dal termine dedurrei che rende tutto più "levigato".. ma sono supposizioni. Non sono in grado di vedere cosa succede al segnale con "Smooth"

[ilmisuratore]

9 minuti fa, Jox79 ha scritto:

Non sono in grado di vedere cosa succede al segnale con "Smooth"

Eh, cose minuziose richiederebbero gli strumenti

Dipende questo da tanti fattori, come reagisce il DAC ai segnali in prossimità del cut-off, se presenta residui di alias ect

Usa quello, e fai spegnere la spia della saturazione con un livello di ampiezza inferiore in ingresso, questo per prevedere eventuali problemi che possiamo ipotizzare tecnicamente ma non confermare a priori

Altra cosa interessante che si vedrebbe con la strumentazione, è come reagisce il tuo DAC nel momento in cui fa accendere la spia del clip, alla fine potrebbe anche accadere [ed è successo] che se lasci tutto invariato la distorsione in uscita non subisce particolari variazioni/problemi

Sono cose da testare con gli strumenti

[ilmisuratore]

A volte piccole operazioni semplici come l'upsampling risolvono problemi grossi 

Questo DAC qui sotto mostra chiari segni di alias e distorsione nel momento in cui riproduce frequenze in prossimità del cut-off del filtro a 44,1 khz [da notare che il fenomeno intermodulatorio occupa anche la banda audio, quindi ben sotto i 19,1 khz]

Piu sotto si nota come tutto scompare se lo stesso segnale viene riprodotto con l'upsampling attivo a 96khz

Il DAC *vede* in ingresso una frequenza di campionamento maggiore e commuta il filtro, usandone uno con minore pendenza risolvendo tutti i problemi che in questo caso si porta dietro

 

[dec]

@ilmisuratore Pero' in questo caso, correggimi se sbaglio, la progettazione del filtro è evidentemente sbagliata.

Credo sia un caso limite, o no?