16/44.1,  16 /48 20/48, 24/88.2, 24/96, 24,192 ma cosa sono quando si parla di musica digitale? Il primo numero rappresenta il numero dei bit impegnati e il secondo numero la frequenza di campionamento espressa in kHz. Bene iniziamo dall’inizio, che forse è meglio.

Nel 1936 un certo Claude Elwood Shannon matematico, lontano parente di Thomas Edison, si laurea all’università del Michigan  in matematica e ingegneria elettronica. Nel 1938 ottiene un master presentando uno studio, Un'analisi simbolica dei relè e dei circuiti, in cui getta la base teorica dei sistemi di codificazione, elaborazione e trasmissione digitale dell'informazione.

Nel 1941 comincia a lavorare nei celebri Laboratori Bell e, a partire dagli anni cinquanta a questa attività aggiunge l'insegnamento al MIT.

Nei laboratori della Bell, dove rimarrà fino al 1972, Claude Shannon si è occupato di problemi d'ingegneria a livello matematico e intraprende gli studi che lo portano a definire l'entropia nell'informazione, iniziando a porre le basi della teoria dell'informazione.

Durante la  seconda guerra mondiale il Pentagono gli chiede  di eseguire ricerche sulla possibilità di "guidare" i missili. Nel 1948 pubblica Una teoria matematica della comunicazione, un trattato scientifico di eccelsa qualità anche dal punto di vista della scrittura tecnica. In questo lavoro si concentra sul problema di ricostruire, con un certo grado di certezza, le informazioni trasmesse da un mittente. Shannon utilizza strumenti quali l' analisi casuale, che in quegli anni si stavano appena sviluppando. E’ in questa ricerca che Shannon conia la parola bit, per designare l'unità elementare d'informazione. La sua teoria dell'informazione pose le basi per progettare sistemi informatici partendo dal presupposto che l'importante era cercare di memorizzare le informazioni in modo da poterle trasferire e collegare tra loro.

Nel 1949 pubblica una sua notevole scoperta ovverossia il teorema del campionamento, che studia la rappresentazione di un segnale continuo (analogico) mediante un insieme discreto di campioni a intervalli regolari (digitalizzazione) e ne da formale dimostrazione.

Tale teorema afferma che, in una conversione analogico digitale, la minima frequenza di campionamento, necessaria per evitare ambiguità e perdita di informazione nella successiva ricostruzione del segnale analogico originario (ovvero nella riconversione digitale-analogica) con larghezza di banda finita e nota, è pari al doppio della sua frequenza massima.

Un segnale musicale analogico quindi con una frequenza limitata da 20 a 20.000 Hz, necessita di una frequenza di campionamento pari a 40.000 Hz . Per il CD l’industria ha quindi scelto una frequenza di 44.100 Hz.

Cosa si intende ber bit?

Il bit è l’informazione elementare e puo’ assumere due valori (zero o 1) (bianco o nero) (acceso o spento) ecc. ecc.

Se un bit ha quindi 2 valori, 2 bit in sequenza hanno 4 valori

00 , 01, 10, 11

 3 bit 8 valori

000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 e così via

Con 16 bit possiamo rappresentare 2 elevato a 16 ovvero 65.536 valori differenti

Dato quindi un segnale musicale per quanto complesso limitato in una banda fino a 20.000 Hz, i bit rappresentano il livello, e la frequenza di campionamento,  il valore di quante volte al secondo viene misurato e preso il campione di quel segnale.

Quindi se 44.100 sono i campioni presi ogni secondo durante il campionamento, 16 bit sono i 65.536 valori rappresentabili.

Che correlazione c’è tra il numero di bit e la dinamica che il segnale puo’ avere? Esiste una relazione ben specifica ovvero ogni  bit corrisponde a 6 dB di dinamica. Un CD quindi ha la possibilità di memorizzare segnali con una dinamica massima di 96 dB. Il CD così come è stato ideato è quindi un supporto ad elevatissima dinamica, sempre che questa venga sfruttata in registrazione. C’è da dire che la frequenza stabilita dal teorema di Shannon è una frequenza limite. L’innalzamento di tale frequenza (48 KHz, 96 KHz, ecc) aiuta matematicamente la ricostruzione del segnale analogico evitando errori di aliasing, ovvero di errori nella ricostruzione del segnale.

Quando si ha a che fare con un vinile dove la dinamica, nelle più rosee previsioni è 38dB, bastano 7 bit (7bit x 6 = 42dB). Poiché pero’ non esistono convertitori AD (analogico digitali) a  7bit,  puo’ andare più che bene una conversione 16/48 KHz.

Un nastro master la cui dinamica è sui 75 dB (13 bit) lo stesso puo’ andare bene una conversione 16/48kHz. Se poi proprio si vuole strafare si registra a 24/96Khz (24 bit= 144 dB di dinamica).

Oggi però per noi cultori di musica ben riprodotta, preferiamo file di musica ad alta risoluzione quelli che hanno un campionamento  a 24 bit e una frequenza di campionamento minimo di 96.000 Hz, perche in aggiunta a una dinamica disponibile molto ampia, si aggiunge una ricostruzione del segnale, pressoché perfetto più che raddoppiando quanto previsto dal teorema di Shannon.

Potrebbe sembrare uno spreco di banda e di spazio, ma in realtà attraverso questo eccesso di campionamento e frequenza, ci si avvicina in misura maggiore all’obiettivo di simulare la realtà musicale attraverso la musica riprodotta.