C'è ancora un po' di confusione in fatto di audio digitale, e del perchè può essere degradato, mi pare

Faccio un veloce "ripasso" senza pretese di completezza.
Ovviamente c'è una parte dei lettori CD che gestisce un dato completamente digitale, ossia non influenzabile da rumori o interferenze esterne a meno di casi limite di perdita di bit (impossibile se il CD non è rovinato o il lettore funziona correttamente).
Però attenzione, Nyquist-Shannon (i Marx-Engels dei segnali numerici) dicono che il segnale da numerico può essere ricostruito in analogico solo se si conoscono con esattezza sia i campioni (il valore del campione, ossia i bit),
sia l'istante temporale in cui essi sono stati presi durante il campionamento. E' evidente quindi che la corretta ricostruzione avviene solo se ogni campione viene convertito in analogico (ossia presentato come corrente o tensione allo stadio di filtraggio anti-aliasing analogico) con una perfetta regolarità nella tempistica.
Detto questo, siccome i bit è difficile sbagliarli, è evidente che si sbaglia sulla temporizzazione: quest'ultima è un segnale
analogico (un clock) che arriva al chip che si occupa della conversione D/A vera e propria (es. i TDA154x della Philips).
In questo segnale non sono importanti i livelli di tensione, ma sono importantissimi gli istanti temporali dei fronti di salita o discesa: un errore sulla precisa regolarità di questi possiamo immaginarlo come fosse un rumore sulla fase (o sulla frequenza) del segnale.
A rumore di fase sul segnale di clock (il famoso jitter) corrisponde in analogico una non perfetta riproduzione dello spettro del segnale originario, con la presenza di segnali spurii che possono essere non-correlati (es. causati dal rumore termico dei dispositivi che generano il clock) o correlati (es. generati dalle alimentazioni che possono contenere del rumore sovrapposto correlato col particolare segnale - ad esempio quando si attivano i servomeccanismi di lettura).
Il più evidente fenomeno di rumore sul clock correlato al segnale è chiaramente quello legato alla decodifica del segnale S/PDIF: la meccanica di lettura codifica sia i dati sia il clock dei dati in un unico flusso, in un unico segnale (quindi già influenzato dal rumore sul clock prodotto dalla meccanica). Il segnale passa attraverso un trasmettitore, un cavo e un ricevitore: ci sono delle specifiche per questi, ad es. l'impedenza caratteristica, che vengono
puntualmente disattese negli apparecchi audio commerciali... poi ci si stupisce se i cavi digitali cambiano il suono. Di fatti viene introdotto un rumore sul clock (che qui non è un segnale a sè stante, ma è una funzione del segnale S/PDIF) tipicamente correlato al segnale stesso.
(piccola nota: voi direte, correlato a cosa, un segnale numerico? Non ha più correlazione col segnale audio analogico, quindi il rumore è decorrelato...
sbagliato: provate ad attaccare all'amplificatore il segnale S/PDIF, opportunamente filtrato per eliminare tutto ciò che è fuori dalla banda audio. Sentirete un gracchio che ha molto, molto a che fare col segnale audio analogico originario...)
Il convertitore D/A (inteso come apparecchio) non può far altro che ricevere questo flusso S/PDIF col clock rumoroso, e ricavare quest'ultimo grazie a un "ricevitore digitale" che tipicamente usa un anello di aggancio di fase per questo scopo. Non mi addentro, vi basti sapere che questo aggeggio è in grado di filtrare il rumore del clock quasi solo fuori dalla banda audio, quindi non è in grado di rigettare il rumore in banda audio che si è introdotto sul clock in tutta la catena.
Questo clock rumoroso presiede in prima persona alla temporizzazione della ricostruzione del segnale analogico, ed ecco spiegato perchè "si sente diversamente" a seconda del rumore sul clock.
In pratica, l'S/PDIF andrebbe evitato come la peste* se non si può mettere la meccanica di lettura in slave mode. Questo si fa installando un clock di elevata precisione (ben diverso da quelli quindi comunemente presenti nei lettori CD) a basso rumore di fase direttamente nel DAC, che piloti direttamente il convertitore D/A. Il problema qui è che la meccanica vorrà inviare i dati con un suo clock, differente da quello locale del DAC: quindi bisognerà con un cavo dare il clock dal DAC alla meccanica, sostituendo quello suo interno.
Questo si fa negli apparecchi audio professionali, dove di solito quando ci sono molti apparecchi digitali collegati insieme si tende ad alimentarli tutti con lo stesso master clock. Il problema qui è distribuire un clock ad alta frequenza tra diversi apparecchi: si elimina il problema dell'S/PDIF (rumore correlato al segnale) ma c'è comunque degrado del clock quando la distribuzione non è fatta a regola d'arte. E qui, trattandosi di segnali RF, bisogna abbandonare la faciloneria da audio DIY, le specifiche sui cavi, connettori, circuiti di ingresso e uscita sono piuttosto stringenti, anche le piste del circuito stampato fanno la differenza.
* l'I2S non è meglio, non soffre di correlazione tra rumore sul clock e segnale audio, ma comunque soffre di forte deterioramento del clock se non si usa un trasmettitore, un ricevitore e una linea adattati perfettamente ad un'impedenza caratteristica...
Per brevità non vi cito la bibliografia su quanto ho appena scritto, ora come ora non ricordo tutti i link da cui ho tratto le varie informazioni: visto che ci rifletto e ci gioco da molto oramai sono conoscenze acquisite per me. Comunque molte cose sono rintracciabili nel link che ho già dato...
Vorrei, per concludere, quotare Riccardo:
ho spesso l'impressione che sia inutile avere un forum senza paragoni in italia, densissimo di informazioni specialistiche su ogni aspetto dell'audio, GRATIS e constatare che vi fa fatica pure leggere......
Tutte le informazioni che ho dato in questo post, infatti, potevano tranquillamente essere estrapolate sia dal link che ho passato (e similari), sia dalla lettura di alcune passate discussioni sul forum. Non si pretende che prima di scrivere bisogna sapere a memoria il forum, ma usare Google si può
Ciao!
Giaime Ugliano
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Bruno Putzeys