Curiosità su mp3 e qualità (Encoder Lame)

[sp3ctrum]

Ciao ragazzi,
piccola premessa: quello che vi voglio mostrare é per molti una cosa ovvia, ma volevo mostrarvelo per curiositá o magari per generare una bella discussione in merito.
So che sulla rete ci sono milioni di discussioni a riguardo, ma vorrei esporvi lo stesso quello che ho preparato.

In questa discussione voglio mostrarvi con metodi semplici, come si comporta un mp3 impostato con diversi parametri.

Software utilizzati:
- EAC
- Spek o Meglio ancora Sonic Visualizer
- Lame Encoder

Tabella riassuntiva mp3 encoder:


Incominciamo:
Ecco come si presenta un file Wav rippato da un CD originale di qualitá recente



Come potete notare, non viene tagliata nessuna frequenza.

Adesso passiamo al confronto con la piú ovvia delle scelte, ovvero mp3 320 (-b320)



Qui si nota il taglio netto a circa 20kHz
Questa é la miglior qualitá per un mp3 e anche se gli audiofili piú prepotenti asseriscono di sentirne la differenza
io ritengo che sia solo una balla. Questo mp3 risulta indistinguibile dal file originale.

Passiamo ora al caso piú curioso, mp3 VBR alla massima qualitá (-V0)



Questo mp3 é molto curioso da osservare, infatti non contiene nel suo algoritmo nessun taglio netto di frequenza
si notano infatti parti al di sopra del 20 kHz, questo perché non viene utilizzato, con questo preset, nessun lowpass filter, a differenza del preset -b320.

È inutile dire che suona come il 320, ma occupa meno spazio, ma la cosa che mi intriga é appunto la presenza della banda oltre i 20kHz.

Un altra cosa che si nota é il fatto che nei picchi vicino ai 20kHz, i decibel si attenuano piú dell'mp3 320; questo aspetto, forse, fa "suonare" meglio un mp3 a 320?

Metto infine le altre prove che ho fatto, direi che si commentano da sole.

mp3 a 192


mp3 a 128


Conclusioni.

Spero di aver fatto cosa gradita. Anche se inutile, magari suscito qualche curiositá in merito.

 

[Massimo 2967]

Tu prendi come riferimento la massima frequenza riprodotta per valutare la qualità del brano, ma questo parametro non è quello principale da prendere in considerazione in un file compresso( anche perchè se hai più 24 anni difficilmente riesci a superare i 18.000 Hz).
La compressione audio si basa sulla psicoacustica, praticamente vi sono dei suoni che anche se presenti nel brano il tuo udito non è in grado di percepire, ed la tua mente tende ad ignorare perchè li ritiene non importanti.
Prima di tutto ogni suono percepito viene elaborato dalla nostra mente che si è specializzata nel riconoscere con la massima precisione solo i suoni che rientrano nella gamma della voce umana, più ti allontani da quelle frequenze è più è facile ingannare il sistema, fino ad arrivare al punto che puoi eliminare quasi completamente il suono originario lasciando solo una impalcatura con una forma simile( se tu hai un oggetto a poca distanza da te puoi vedere ogni minimo dettaglio ed accorgerti di eventuali imperfezioni, ma se l'oggetto è a 100 metri la tua vista non è abbastanza acuta da vedere i dettagli quindi mi basta mettere qualcosa che abbia la stessa forma e colore senza che tu sia in grado di percepire differenze).
Inoltre il nostro udito puo percepire 2 suoni come diversi solo finche rimane tra i due una certa differenza, sotto quel valore vengono percepiti come un solo suono col risultato che il meno importante può venir eliminato.
Ed anche la differenza di volume tra due suoni modifica in modo sostanziale la nostra capacità di ascolto, se la differenza tra il suono più forte e quello più debole supera un certo valore noi percepiamo solo quello più forte, con il risultato che tutte le informazioni che riguardano i suoni più bassi in quel dato momento possono venir eliminate.
Su questi parametri si basano i sistemi di compressione, più aumenti la compressione più dati togli, fino ad arrivare al punto che si cominciano a percepire le prime differenze.

 

[filoippo97]

dico la mia esperienza.
Concordo pure io che essenzialmente tra MP3 320 e FLAC non cambia nulla. Questo lo dico sulla base di parecchie prove con tutta l'attrezzatura di fascia piú alta che ho a disposizione, dac e ampli da 1000 euro e cuffie da altrettanti 1000 euro. Dico essenzialmente per due motivi: il primo é che bisogna contare anche un fattore psicoacustico, la motivazione per cui la mia collezione é comunque FLAC é che sapendo cosa viene riprodotto, inconsciamente ci mettiamo nella situazione di dire che un FLAC suoni meglio dell'MP3. La seconda é che effettivamente in alcune particolari tracce anche in un test cieco dove non si vede cosa viene riprodotto, l'MP3 comunque ha un leggero inasprimento sugli alti, ma questo non l'ho sperimentato dovunque. Considerando comunque anche quanto poco costa ormai lo storage e la poca differenza in termini di spazio tra MP3 320 (circa 10MB a traccia) e FLAC (circa 25MB a traccia) io opterei sempre per il secondo. Lascio il diagramma a blocchi di come viene processato l'MP3:

in realtá il funzionamento é ancora piú complesso, perché prevede la compressione nel dominio cepstrale, che viene ottenuto tramite FFT della FFT.
Ti mostro quel che si vede con uno strumento un po' piú potente, Adobe Audition CC, che giustifica alcune tracce in flac:





son due forti zoom sullo spettro in scala lineare, finestrato Blackman-Harris con risoluzione spettrale 2048. Nel primo caso si puó vedere leggermente piú definita la nota di quello che é un pianoforte, specialmente nel decadimento, mentre nel secondo caso appaiono piú informazioni nell'attacco con la voce. Udibile? Nel 90% dei casi no, ci sono peró alcuni casi in cui l'MP3 sebbene con una certa fatica si riesce ancora a distinguere.

 

[sp3ctrum]

Nella premessa ho detto: "In questa discussione voglio mostrarvi con metodi semplici, come si comporta un mp3 impostato con diversi parametri."

Quello che ho mostrato io é un metodo molto semplice di capire se un mp3 suona bene o male.
Basta guardare il formato a 128 e si vede un taglio netto.
Lo spettrogramma, io lo osservo da Sonic Visualizer ti da cmq un indizio sulla qualitá.

Mi sono ritrovato nel mio archivio, file risalenti al periodo del modem 56k e ascoltandoli con l'hw di oggi ho subito notato che suonava malissimo pur avendo sulla carta un bitrate di 320, grazie a questi software ho scoperto che erano farlocchi.

Quello che ho scritto e mostrato, non é assolutamente uno studio o una lezione che voglio dare, ma solo uno spunto creativo per parlare e per sentire i pareri di chi ne capisce piú di me (ringrazio @filoippo97 per il suo bellissimo intervento).

Sapevo che questo argomento avrebbe suscitato pareri discordanti e/o fraintendimenti, ma non é mia intenzione.
Io vorrei solo poter dare spunto ad un approfondimento che trovo davvero interessante.

Ritengo cmq che per quanto banale sia la mia analisi, ha cmq riscontro sulla qualitá e alla base di questa discussione che ho fatto, c'é cmq una base di approfondimenti che ho fatto sulla rete per cercare di capire come funziona l'audio.

 

[Massimo 2967]

Il mio post serviva per specificare che non si può usare la massima frequenza riprodotta come metro di paragone(anche perché come già detto, sopra una certa età risulta impossibile percepire la mancanza della parte più alta dello spettro ), e che il fatto che gli acuti siano quelli che risentono di più della compressione e dovuto al fatto che proprio quelle frequenze sono quelle dove si può lavorare con mano pesante proprio a causa della minor capacità di analisi del nostro sistema di percezione\elaborazione delle informazioni sonore, mentre in gamma bassa si deve usare la compressione con moderazione proprio perché risulta molto facile percepire eventuali elaborazioni del segnale audio.

 

[sp3ctrum]

Peró secondo me hai ragione a metá e ti spiego:

Secondo te una persona di 40 anni non riesce a distinguere un mp3 a 160 (che viene tagliato a circa 17kHz) da uno a 320? Non mi pare.

Il fatto che uno spettrogramma ti dice a grandi linee e sottolineo a grandi linee la sua qualitá secondo me é da tenere in considerazione, tieni conto che non sto parlando di qualitá del brano alla base, (se il brano fa schifo senza compressione, fa schifo anche in FLAC), ma di come é stato compresso, la sua compressione di fatto implica anche una riduzione di qualitá e l'algoritmo del Lame, taglia davvero le frequenze in base alla compressione.

Ovviamente bisogna tener conto di molti altri fattori, ma in linea di massima, se confronti lo spettogramma ti rendi conto della qualitá, ma attenzione io parlo di confronto, quindi due canzoni uguali con bitrate diverso.

Quindi lo spettogramma ti permette di valutare la qualitá della canzone.

 

[Massimo 2967]

Il fatto che un MP3 a 160 Kbit/s suoni in modo diverso da uno a 320 Kbit\s é logicamente dovuto al diverso fattore di compressione, maggiore è la compressione maggiore la quantità di dati eliminata, partendo dalla parte più alta dello spettro sonoro,anche una persona di 40 anni può percepire la differenza semplicemente perché vengono eliminate una maggior quantità di informazioni anche nella banda audio sotto i 17 kHz ed il primo effetto si sente proprio dall'ascolto della parte alta dello spettro audio dove vengono a mancare sempre più informazioni rendendo i suoni sempre più secchi e netti eliminando anche le armoniche.
Questo purtroppo è il limite della codifica MP3, paga lo scotto di essere stato il primo sistema di codifica( se vogliamo essere sinceri è piuttosto rozzo nel trattare il segnale audio), e proprio il suo enorme successo ha impedito che potesse venire migliorato con il tempo, pena la perdita di compatibilità con tutti gli apparati già in commercio.
Hanno provato con lo standard mp3 pro( che pur compatibile aggiungeva le informazioni per il recupero dei suoni della parte alta dello spettro sonoro) ma troppo tardi e nel modo peggiore (codec che richiedeva il pagamento di una licenza) e questo ha portato alla sua completa scomparsa dal mercato perché ignorato dalla maggior parte dei produttori di software e hardware per la riproduzione audio.
Tutti gli altri codec che sono venuti dopo hanno preso spunto dal mp3 cercando di superare i suoi limiti e ridurre i difetti della codifica lossy.
Per questo tolte collezioni già esistenti non ha molto senso continuare ad usare la codifica MP3 dato che vi sono altri sistemi sempre lossy ma che riescono a garantire risultati migliori.

 

[Andretti60]

Discussione interessante.

Sarebbe comunque interessante vedere gli stessi grafici usando AAC, il formato che AVREBBE dovuto sostituire mp3 (che non viene piu' sviluppato dai suoi inventori e la licenza e' finita). Ho scritto "avrebbe" in maiuscolo perche' il formato mp3 e' ormai tanto in distribuzione che difficilmente morira' (almeno a breve termine) ed e' il formato piu' supportato nei vari riproduttori di musica digitale.

Sono comunque scettico della utilita' di questi grafici, parlando strettamente da audiofilo. Confrontiamoli per esempio ai grafici e misure effettuate per misurare la qualita' dei componenti audio, tipo per esempio la risposta in frequenza e la FFT della risposta al gradiente. Dicono veramente quanto "bene" suona un componente? No, veramente. Magari vanno bene per confrontare componenti diversi, o per avere una idea grossolana della qualita'. Per esempio, se la distorsione armonica e' 0.4% posso dire che un amplificatore suonera' peggio di uno con valore di 0.01%, se messi in tutte le altre stesse condizioni. Sono misure che vanno bene per i costruttori che li progettano, e cercano di fare del loro meglio, e si assicurano che la qualita' dei componenti si mantenga costante, ossia tutti i componenti dello stesso modello sul mercato suonino ugualmente bene (o male, in molti casi).

 

[sp3ctrum]

Usare mp3 é anche molto pratico, io li ascolto in auto e su vari player, quindi per una questione di comoditá continuo ad usare mp3.
Nel pc ovvio che uso formati FLAC quando devo rippare i cd originali.

Quale formato compresso é ampiamente supportato magari da un autoradio che suona meglio degli mp3? Avete consigli?

Tornando a noi, quello che voglio farvi capire é che non sto usando lo spettro come metodo di misura per valutare la qualitá, ma semplicemente perché il bitrate si puó vedere perfettamente nello spettro (questo é un dato di fatto), di conseguenza hai degli indizi plausibili.

Insomma in ogni caso ti da sicuramente un indizio e questo non puoi negarlo.
Poi ovviamente andando nello specifico, il discorso diventa piú ampio, ma capite bene che io non sono esperto e non ho la pretesa di smentire o insegnare nessuno.
È un metodo approssimativo, ma si puó tenere in considerazione.

Che poi anche @filoippo97 ha dimostrato la qualitá usando uno spettro. :sisi:

 

[filoippo97]

Discussione interessante.

Sarebbe comunque interessante vedere gli stessi grafici usando AAC, il formato che AVREBBE dovuto sostituire mp3 (che non viene piu' sviluppato dai suoi inventori e la licenza e' finita). Ho scritto "avrebbe" in maiuscolo perche' il formato mp3 e' ormai tanto in distribuzione che difficilmente morira' (almeno a breve termine) ed e' il formato piu' supportato nei vari riproduttori di musica digitale.

Sono comunque scettico della utilita' di questi grafici, parlando strettamente da audiofilo. Confrontiamoli per esempio ai grafici e misure effettuate per misurare la qualita' dei componenti audio, tipo per esempio la risposta in frequenza e la FFT della risposta al gradiente. Dicono veramente quanto "bene" suona un componente? No, veramente. Magari vanno bene per confrontare componenti diversi, o per avere una idea grossolana della qualita'. Per esempio, se la distorsione armonica e' 0.4% posso dire che un amplificatore suonera' peggio di uno con valore di 0.01%, se messi in tutte le altre stesse condizioni. Sono misure che vanno bene per i costruttori che li progettano, e cercano di fare del loro meglio, e si assicurano che la qualita' dei componenti si mantenga costante, ossia tutti i componenti dello stesso modello sul mercato suonino ugualmente bene (o male, in molti casi).

Questione misure apparecchi: Io sono in prima linea nello spiegare e valutare componenti in base alle misure, ma effettivamente non sempre aiutano. Mi spiego meglio, prendiamo il grafico della distorsione per esempio: sicuramente un ampli che distorce pochissimo é meglio di uno che distorce poco da un punto di vista strettamente ingegneristico, e questo ci dice anche che quell'ampli sará il piú fedele e analitico, peró molte persone preferiscono ancora i valvolari che son noti per avere sei chili e mezzo di distorsione. Le misure quindi possono caratterizzare oggettivamente un componente solo a monte dei gusti personali dell'utente, fornendo una indicazione del carattere e delle prestazioni oggettive che possono avere. Per quanto io abbia come definizione di alta fedeltá la coerenza con quanto viene riprodotto e quindi elettroniche che non introducano nulla di loro (ed in questo caso le misure ricoprono un ruolo molto importante), non tutti a quanto pare hanno la mia stessa definizione. Inoltre a me fa piacere sapere che i soldi che spendo vanno effettivamente in prestazioni, non sono un grande fan della distorsione.
Nel caso del formato qui sopra, le differenze si rilevano non solo per via del taglio a frequenze inferiori ma anche per le ridotte informazioni a causa della compressione che opera su tutte le frequenze, visibili nello spettrogramma come un grafico piú "sfumato", attenuato o proprio mancante in alcune parti.

Usare mp3 é anche molto pratico, io li ascolto in auto e su vari player, quindi per una questione di comoditá continuo ad usare mp3.
Nel pc ovvio che uso formati FLAC quando devo rippare i cd originali.

Quale formato compresso é ampiamente supportato magari da un autoradio che suona meglio degli mp3? Avete consigli?

Tornando a noi, quello che voglio farvi capire é che non sto usando lo spettro come metodo di misura per valutare la qualitá, ma semplicemente perché il bitrate si puó vedere perfettamente nello spettro (questo é un dato di fatto), di conseguenza hai degli indizi plausibili.

Insomma in ogni caso ti da sicuramente un indizio e questo non puoi negarlo.
Poi ovviamente andando nello specifico, il discorso diventa piú ampio, ma capite bene che io non sono esperto e non ho la pretesa di smentire o insegnare nessuno.
È un metodo approssimativo, ma si puó tenere in considerazione.

Che poi anche @filoippo97 ha dimostrato la qualitá usando uno spettro. :sisi:

Probabilmente l'AAC, é nato come successore dell'MP3 (infatti era incluso negli standard definiti successivamente) e a paritá di compressione é migliore. A differenza dell'MP3 permette sample rate che arrivano a 96kHz (vs i 48 dell'MP3), il supporto a 48 canali per stream e una compressione migliore per via del fatto che l'AAC usa solamente la MDCT e non MDCT+FFT come l'MP3.

Lo spettro indica certamente la qualitá della traccia, se si vede un taglio netto a 17kHz di certo non potrá essere un MP3 320, ma occorre tenere in considerazione che molte tracce come quelle per piano spesso non ci arrivano mai a 17k.

 

[sp3ctrum]

Grazie per l'intervento molto esplicativo, si anche io ho notato tagli notevoli in diverse tracce, non dovute di certo alla qualitá del file, peró anche li si nota la differenza tra taglio netto dovuto a scelte dell'algoritmo, da quelle effettive di uno strumento musicale.

AAC mi interessa e ho scoperto che il mio stereo in auto lo supporta, esistono dei programmi free o codec free?
Ovviamente nella mia auto non servirebbe nemmeno, visto che é uno stereo di serie e non é il massimo della qualitá, si certo suona bene, ma in confronto al mio vecchio impianto della vecchia auto... non mi soddisfa per nulla.

 

[filoippo97]

Grazie per l'intervento molto esplicativo, si anche io ho notato tagli notevoli in diverse tracce, non dovute di certo alla qualitá del file, peró anche li si nota la differenza tra taglio netto dovuto a scelte dell'algoritmo, da quelle effettive di uno strumento musicale.

AAC mi interessa e ho scoperto che il mio stereo in auto lo supporta, esistono dei programmi free o codec free?
Ovviamente nella mia auto non servirebbe nemmeno, visto che é uno stereo di serie e non é il massimo della qualitá, si certo suona bene, ma in confronto al mio vecchio impianto della vecchia auto... non mi soddisfa per nulla.

il convertitore di foobar é il migliore a mio parere. Converte qualunque file e supporta nei parametri di conversione sia l'AAC 320kbps VBR sia l'HE-AAC 512kbps CBR. La partenza peró dev'essere flac per far si che abbia senso la conversione.

 

[sp3ctrum]

Anche wav da cd originale?

 

[filoippo97]

Anche wav da cd originale?

sisi certo, anche alac, basta sia un formato lossless.

 

[sp3ctrum]

Non trovo un encoder esterno da allegare a foobar o EAC per il formato aac.