venerdì 6 dicembre 2019

Registrazione digitale in alta definizione su PC

In un post precedente avevo citato la possibilità di registrare in digitale da un normale computer, quindi senza regolazione del volume e possibile introduzione di distorsione o rumore di fondo e senza doppia conversione DA/AD. La procedura illustrata (e provata) utilizzava un Mac Mini (solo versione 2014 o precedenti) e l'applicazione GarageBand, standard su Mac. Il limite di questa procedura era la risoluzione massima ottenibile di 24 bit / 44.1KHz, imposta dalla limitazione a 44.1 di GarageBand (che Apple non pare intenzionata a superare).

Vediamo in questo post come si può trasformare il proprio PC in un versatile registratore digitale senza queste limitazioni di hardware e di software. La registrazione digitale consente di acquisire, senza passare per l'analogico, musica prodotta da strumenti digitali (per esempio una tastiera digitale), o riprodotta da servizi streaming (avendo però acquistati i contenuti in CD o vinile) o da un nostro DVD.

Premessa (integrazione Maggio 2021)
La registrazione digitale richiede un trasferimento senza conversioni di codifica da una sorgente digitale a un registratore digitale (hardware o software) che acqusisce il flusso e lo memorizza in un file audio. Nella codifica più diffusa (PCM) lo schema è quindi semplicemente questo:

SORGENTE > Uscita digitale > Ingresso digitale > REGISTRATORE > File Audio

Tra le molte opzioni in questo post sono descritte e prima provate:
  • Sorgente: App Streaming HD (Qobuz) su tablet (iPad)
  • Uscita digitale: connessione a un Wi-Fi receiver con uscita digitale S/PDIF Tslink (da Chromecast Audio)
  • Uscita digitale: connessione dalla porta HDMI con convertitore per uscita digitale S/PDIF Toslink
  • Ingresso digitale: ingresso integrato analogico / digitale S/PDIF (ottico) su Mac Mini 
  • Registratore digitale: software Audacity.
Ovviamente esistono alternative equivalenti: Tidal al posto di Qobuz, qualsiasi smartphone o tablet Android al posto del iPad, Sonos Connect o altri connettori Wi-Fi analoghi al posto di Chromecast Audio (anche perché è fuori commercio), un convertitore da USB a Toslink anzichè HDMI.
Le alternative al Mac Mini sono trattate nel paragrafo successivo,

L'ingresso digitale
Non è più presente dal 2015 sui Mac Mini e nemmeno sugli altri PC o notebook Apple, sui PC Windows fissi o portatili comuni non è mai stato di serie. Sui PC fissi può essere aggiunta una scheda audio con ingresso digitale ottico o coassiale. Per tutti gli altri esistono invece schede audio esterne collegabili sulla porta USB. L'azienda produttrice delle note schede Sound Blaster ha in catalogo ad esempio questa interfaccia esterna con tutte le caratteristiche necessarie allo scopo, e di costo ragionevole (80-100 €): Creative Sound Blaster X-FI HD. Come si vede dall'immagine, è dotata di ingresso digitale ottico S/PDIF. Una volta collegato a un PC Windows o Mac mette a disposizione un ingresso aggiuntivo che può essere selezionato da Audacity.

Sound Blaster X-FI HD
Il software Audacity per la registrazione digitale
I registratori standard di Windows e Mac sono pensati per la registrazione vocale e poco più, e questo vale anche per le app di registrazione "finto-free" pensate più che altro per la cattura del suono. Una app sicura e open source però esiste ed è la stessa già proposta anni fa in un post dedicato alla cattura dell'audio dal driver del PC, ed è il ben noto editor audio Audacity.
L'applicazione, disponibile anche per Mac, "vede" anche un eventuale input digitale e in questo caso avviando la registrazione (che qui è una funzione molto semplice e intuitiva, simula il classico registratore a cassette o a bobine) acquisisce l'audio direttamente in digitale, disabilitando i controlli di livello di registrazione. Attenzione però al cavo: l'ingresso integrato dei Mac Mini accetta sia mini-jack strandard analogici sia mini-jack ottici digitali. Ovviamente solo con questi ultimi la registrazione è avviata automaticamente in digitale. Con i primi, se usati erronamente credendo che siano ottici, il flusso viene passato al convertitore CODEC del Mac e si può verificare ciò dal fatto che il controllo del volume in ingresso è ancora attivo.

Registrare in digitale con Audacity
Il flusso digitale viene riconosciuto automaticamente, ma la risoluzione con cui effettuare la registrazione deve essere impostata preventivamente. Non è quindi rilevata automaticamente dal flusso di ingresso e replicata, se è diversa il software provvede online a fare il downgrade o upgrade alla frequenza impostata (la parola è sempre di default 32 bit float e quindi non ci sono problemi).
Per preservare la risoluzione originale occorre quindi conoscerla ed impostare la stessa frequenza di campionamento anche su Audacity. Dopodiché l'output può essere generato in formato non compresso WAV o AIFF (sempre e solo non compresso perché a seguire dovrà essere editato sempre con Audacity per separare le tracce).
Importante: ricordare sempre di impostare la risoluzione ad un valore uguale o superiore sul driver del computer. Su Mac ad esempio bisogna configurare nel pannello Midi Audio il valore massimo ammesso, che solitamente è 96000Hz al posto del default che è 44.100Hz.

Audacity in registrazione sul Mac Mini su ingresso digitale. Frequenza di campionamento impostata a 96KHz. Il controllo di volume è disattivato, muovendo il cursore il volume di registrazione non cambia. Il brano in registrazione (Youn Sun Nah - Too late) era in un passaggio a volume basso

Usare un PC come sorgente 
(integrazione Maggio 2021)
Tutti i moderni notebook hanno almeno due tipi di uscite digitali: USB e HDMI. Per entrambe esistono in commercio convertitori di formato a S/PDIF coassiale e/o ottico anche chiamato Toslink (il più diffuso). Per l'uscita USB esistono convertitori di alta qualità come il noto HiFace Evo (progettato per atri scopi), molti convertitori economici progettati soprattutto per connessioni Home Theater (da controllare la funzionalità in stereo e la risoluzione massima), altri meno economii che supportano senza limitazioni audio HD ed anche DAC che includono output S/PDIF, come il Topping D10S.
Selezionando la porta USB sulla app del servizio streaming Qobuz o Tidal per Windows o Mac (attenzione, non usare il browser ma la app per Windows o Mac del servizio streaming) il flusso digitale può essere così inviato all'ingresso digitale S/PDIF di un secondo PC dove gira Audacity (o anche al limite sullo stesso PC) ed eseguire la registrazione. 

Utilizzare l'uscita HDMI
I convertitori da USB a S/PDIF che supportano anche l'alta definizione non sono numerosi e relativamente costosi al momento (60 € o più) quindi può venire l'idea di usare un più economico convertiore da HDMI a S/PDIF (magari già acquistato per l'home theater) sfruttando così la porta "per TV" presente in quasi tutti i notebook appena recenti. Può essere ad esempio il Tiancai che ho acquistato per altri scopi e che costa meno di 30 €, Ma quale risoluzione massima supporta questa porta? Non la massima gestita dai driver Windows 10, ma arriva comunque a 24/48Khz, come si vede dal pannello di proprietà, quindi in alta definizione, anche se non alla massima frequenza di campionamento.


La connessione quindi vede il convertitore Tiancai connesso con un cavo HDMI dall'uscita omologa del notebook al suo ingresso HDMI IN, selezionando la modalita Pass (pass-through, nessuna conversione di formato) e l'uscita con un cavo digitale ottico S/PDIF connessa in questo caso all'ingresso omologo del DAC S.M.S.L. , per controllare l'effettiva risoluzione di questa connessione e monitorare l'ascolto.


Era in riprduzione con la app di Qobuz un brano in risoluzione 24/96 di Youn Sun Nah e, coerentemente alle aspettative, sul display del DAC compare la risoluzione 48Khz, la massima possibile sulla uscita HDMI, il downsampling viene effettuato direttamente dal driver di Windows. Riproducendo un brano in qualità CD la risoluzione mostrata è invece, correttamente, 44.1Khz, a dimostazione che il flusso dati digitale viene effettivamente trasmesso in pass-through dal convertitore Tiancai.


Per registrare ad una frequenza di campionamento superiore a 48KHz occorre rivolgersi a convertitori specializzati per audio HD come questo della Intos Elecronic, in vendita attualmente su Amazon a poco più di 60 €.


In sintesi
La registrazione in puro formato digitale è quindi possibile con un semplice PC e un sofware gratuito come Audacity. E' necessaria però qualche acrobazia per le connessioni, che devono essere adattate a quelle disponibili su PC comuni, e occorre necessariamente, per chi non possiede un Mac con ingresso dgitale, anche una scheda o un componente audio che renda disponibile al PC un ingresso digitale S/PDIF.

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