Formati audio digitali Lossless e Lossy – Guida codec audio

Negli ultimi anni, il modo si ascoltare musica è molto cambiato, grazie anche a internet che ha permesso una grossa diffusione di file audio digitali. In breve tempo siamo passati dal vinile al CD, fino alla musica online in streaming in Hi-Res.

Un suono analogico per essere gestito da un computer deve essere convertito in digitale. Per mantenere la fedeltà esatta dell’audio originale si ha bisogno di scrivere molte informazioni, producendo in tal modo file pesanti che occupano molto spazio nel disco.  Da qui nasce la necessità di ridurre le dimensioni del file audio sia per risparmiare spazio sui vari supporti di memorizzazione come gli hard disk, ma anche per poter sfruttare meglio la banda disponibile per il trasferimento e ascolto dei file.

Formati audio digitali

Quotidianamente usufruiamo di contenuti multimediali come youtube, radio online o servizi di musica in streaming, con una qualità a volte appena sufficiente, altre ottima. Questo avviene perché i file sono frutto di un processo di compressione dei dati tramite l’utilizzo di codec.

Cosa è un Codec Audio

Un codec è uno algoritmo di codifica e decodifica del flusso di dati audio (ma anche video).
Viene utilizzato sia per comprimere un file nonché per convertire, ad esempio, un file analogico in digitale. La differenza nei formati audio digitali sta nel tipo di compressione che ne determina la qualità e di conseguenza la dimensione a seconda del tipo di codec utilizzato.

Tipi di formati audio digitali

I formati audio possono essere di tre tipi:

  1. Lossy (con perdita di dati)
  2. Lossless (senza perdita di dati)
  3. Non compressi

Formati audio digitali LOSSY

I formati audio Lossy sono file compressi con perdita di dati e informazioni. Permettono di ridurre notevolmente la dimensione del file originale, fino anche a un 90%. La qualità sonora è inferiore a quella standard del CD-Audio perché l’algoritmo di compressione “taglia” determinate frequenze che l’orecchio umano fa più difficoltà a percepire e quindi meno rilevanti, generalmente quelle più alte (oltre 16-17.000 Hz).

Il formato audio Lossy è molto utilizzato per ascolto audio digitale come lo streaming (Spotify, Deezer, Apple Music ecc). In base alla tipologia di codec utilizzato la compressione può variare sensibilmente cosi come la qualità di ascolto. Il formato più conosciuto e diffuso è MP3 e WMA.

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  • MP3

Il formato audio digitale più famoso e conosciuto. Per esteso Moving Picture Expert Group-1/2 Audio Layer, 3, è sviluppato da MPEG, offre una buona compressione e discreta qualità audio, in particolare con bitrate 192 kbit/s e 320 kbit/s. Sebbene sia ancora molto utilizzato si possono trovare algoritmi migliori di compressione.

  • OGG Vorbis

Formato Opensource libero di compressione audio lossy, offre un’ottima alternativa all’MP3. A parità di qualità percepita permette una compressione maggiore, Le frequenze alte, (sopra i 16 kHz) sono più ampie ed estese offrendo una maggiore spazialità del suono. Usato anche nei giochi per computer, viene spesso impiegato anche per lo streaming audio. Spotify music per esempio utilizza Formato audio digitale Ogg Vorbis da 96 kbit/s fino a 320 kbit/s oltre che al codec AAC.

  • WMA

Windows Media Audio è il formato audio digitale proprietario di Microsoft. Il coded WMA offre un’ottima compressione e buona qualità audio ad alti bitrate, ma allo stesso tempo scarsa compatibilità. Proprio per questa caratteristica ormai è poco utilizzato. WMA è costituito da quattro differenti codec: WMA codec , WMA Lossless (senza perdita di informazioni), WMA Pro o WMA Voice.

  • AAC

Il formato Advanced Audio Coding (AAC) fa parte del consorzio MPEG, ed è nato come successore dell’MP3.  E’ diventato famoso grazie ad Apple che lo utilizza con iTunes, ma anche grazie a diverse radio (DABè) che lo utilizzano per streaming audio. E’ il formato audio digitale di ottima qualità e buona compressione, usato da Youtube, iPhone, smartphone Android, e molti altri dispositivi come Nintendo e Playstation.  L’AAC supporta 48 canali audio con campionamento fino a 96 kHz e usa una codifica di compressione a bitrate costante (CBR – Costant BitRate) o variabile (VBR – Variable BitRate). AAC è uno dei migliori codec Lossy, La velocità di codifica non tra le migliori.

  • MPC

Musepack (o MPC) assieme a AAC si contende il podio come miglior formato audio digitale lossy. La qualità è molto alta, grazie alla codifica VBR che ne garantisce una buona distribuzione del bitrate. La particolarità di questo codec, come per AAC, è la limpidezza del suono che risulta molto ampio e spazioso. Buona velocità di codifica, è l’ideale per chi cerca la qualità pur mantenento dimensioni ridotte del file audio.

  • ATRAC

ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding) è un algoritmo di compressione audio Lossy sviluppato da Sony. Nato per i MiniDisc (MD) la cui produzione è terminata nel 2013, questo codec non ha avuto un grande successo e ad oggi non viene quasi più utilizzato.

  • Mp3PRO

Derivato dell’MP3, la sua particolarità sta nel fatto di mantenere la stessa qualità di un MP3 a 128 kbps ma con bitrate più bassi, da 64 kbps a massimo 96 kbps. La compressione delle frequenze più alte, nota dolente dei file Lossy, avviene tramite l’algoritmo Spectral Band Replication (SBR). Il risultato è si un risparmio di spazio a bitrate inferiori ma anche un audio meno dinamico e povero di limpidiezza.

  • Dolby Digital

Il Dolby Digital è un sistema di codifica audio multicanale, principalmente utilizzato nei DVD, nel cinema e nella televisione digitale. Al contrario di quanto si possa pensare è un formato audio Lossy, quindi compresso con perdita di informazioni.  Conosciuto come Dolby Digitale 5.1 lavora con un bitrate minimo di 96 kbit/s fino ad un massimo di 640 kbit/s. Nei supporti DVD mantiene una media di 192 kbit/s su audio stereo e fino a 448 kbit/s su segnali 5.1-

Formati audio digitali LOSSLESS

I formati audio Lossless sono file compressi ma senza perdita di dati. Mantengono la qualità audio originale, senza degradare in alcun modo le sue caratteristiche, pur riuscendo a comprimere determinate informazioni fino ad un 40-50%. Il formato più diffuso e utilizzato di Codec Lossless è file FLAC (free lossless audio codec). Apple ha prodotto un suo formato Lossless chiamato ALAC (Apple Lossless Audio Codec) che viene utilizzato da iTunes.

File Lossless offrono la qualità di un CD (riferito come standard), ma per mantenere la fedeltà, le dimensioni saranno maggiori occupando più spazio nel disco rispetto ai Lossy, ma comunque circa la metà rispetto il file originale.

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  • FLAC

FLAC (Free Lossless Audio Codec) è un codec sotto rilasciato sotto licenza di software libero con compressione dati lossless. Molto diffuso e supportato dalla maggior parte dei dispositivi audio, il codec FLAC comprime i dati da un minimo del 30% fino al 50%, rispetto il file originale, pur mantenendo inalterata la qualità percepita.
Un file Flac può avere una profondità di 8, 16 o 24 bit e una frequenza di campionamento che arriva fino a 192 kHz (Flac Hi-Res).
Diversi servizi di streaming audio musicale come Deezer Music, QoBuz, Tidal offrono musica di alta qualità pari o superiore allo standard CD utilizzando questo formato.

  • WMA Lossless

WMA Lossless è la versione Lossless del codec WMA Lossy di Microsoft. Offre una buona e veloce compressione. Sebbene sia proprietario, può essere riprodotto anche da VLC Media Player, WinaAmp, RealPlayer e altri.

  • ALAC

ALAC (Apple Lossless Audio Codec), conosciuta anche come ALE (Apple Lossless Encoder) è un codec audio sviluppato ad Apple nel 2004. Nel 2011 è stato reso disponibile con licenza opensource il codice sorgente. Utilizzato principalmente da iTunes, negli ultimi anni anche altri servizi di musica online lo utilizzano. Ottima qualità audio e decoding veloce ma compressione leggermente inferiore rispetto file FLAC.

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  • ALE

Vedi ALAC

  • DSD

DSD (Direct Stream Digital) è un formato audio digitale di alta qualità sviluppato da Sony e Philips. Concepito per alta fedeltà in particolare per i SACD (Super Audio CD). La frequenza di campionamento è di 2,8224 MHz nella versione DSD64, circa 64 volte quella di un normale CD audio che corrisponde a 44,1 kHz. E’ un ottimo formato per ascoltare musica in alta fedeltà. Negli ultimi anni sono stati sviluppate anche frequenze più elevate come il DSD128, DSD256 e anche il DSD512 utilizzato in alcuni studi di registrazione

Formati audi digitali non compressi

  • AIFF

AIFF (Audio Interchange File Format) è un formato non compresso sviluppato da Apple e utilizzato per registrare audio su pc Mac ma compatibile con Windows. Si può paragonare ai file Wave per Microsoft. I dati audio vengono organizzati secondo la codifica PCM. Esiste anche la versione ompressa AIFFC (AIFF-C Compressed) ma la perdita di dati è elevata e praticamente non viene mai utilizzato.

  • WAV

WAVE o WAV (WAVEform audio file format) è un formato audio di codifica digitale sviluppato da IBM e Microsoft. Sebbene supporti varie modalità di immagazzinamento dei dati, quello più utilizzato è il PCM (Pulse Code Modulation).
Può essere codificato con una grande varietà di codec per ridurre la dimensione dei file per arrivare fino a 24 bit con frequenza di campionamento a 192 Khz.

  • BWF

BWF – Broadcast Wave Format è un’estensione del formato audio WAV che aggiunge metadati per la diffusione e lo scambio di informazioni audio tra differenti piattaforme Broadcast.
E’ molto utilizzato per registrazioni audio digitali per radio, televisione e cinema.