Troppo cerebrale per capire che si può star bene senza complicare il pane
Spesso per descrivere il linguaggio impiegato nella musica Jazz si fa riferimento a una conversazione segreta, una sorta di comunicazione in codice fra gli artisti che sul palco interagiscono fra di loro in quel preciso istante. Molti fra quelli che non lo amano lo descrivono come complesso, astruso, eccessivamente cerebrale. Per certi versi, è il caso del supertweeter. Perché mai complicare una cosa di per sé già piuttosto complicata come l’Alta Fedeltà? Le risposte potrebbero essere più di una, anzi molte, perfino moltissime. Ma una sola è quella che ritengo condivisibile, sebbene non sufficiente a indurmi a modificare la mia catena di ascolto...
Ma procediamo per gradi.
Partendo quindi dagli inizi, vale la pena sottolineare che i supertweeter non sono un’invenzione recente ma esistevano già una cinquantina di anni fa. Nei miei primi diffusori, non a caso giapponesi, dei bookshelf a quattro vie, ce n’era uno in polimero che ne estendeva la risposta in frequenza fino a 25 kHz, il tweeter veniva tagliato già a 12 kHz. Quelli di adesso, al contrario, sono perlopiù dei componenti aggiuntivi da affiancare ai diffusori principali. Prodotti dallo stesso fabbricante di questi ultimi oppure da un modesto numero di aziende più o meno specializzate. Generalizzando un poco, in passato trovavano posto nel cabinet dei diffusori principali e venivano impiegati per estendere, integrare o sostituire l’emissione in alta o altissima frequenza di tweeter non troppo prestanti.
Oggigiorno, con l’evoluzione dei materiali, sia naturali che compositi e delle relative tecniche produttive, l’esigenza di colmare le lacune di un tweeter affetto da “raucedine” è ovviamente molto meno sentita, per non dire del tutto scomparsa. È sufficiente prendere ad esempio dei tweeter come i Dynaudio Esotar2 110 in coppia in foto, capaci di una risposta in frequenza che si estende oltre i 30 kHz, per capire che le cose sono radicalmente cambiate e che la narrazione a supporto dell’utilità dei supertweeter debba per forza poggiarsi su argomentazioni differenti rispetto al passato.
E questo ci riporta alla domanda di partenza, perché mai complicare la questione aggiungendo un’ulteriore “via” ai nostri diffusori quando questi sono già capaci di spingersi oltre a quanto le nostre orecchie sono in grado di percepire? Notate che ho fatto riferimento non a caso alle nostre orecchie, comprendendo così non solo quelle del sottoscritto oramai incapaci di percepire l’estremo teorico di banda udibile, ma anche le vostre, fra cui spero possa esserci anche qualche giovane lettore dall’udito certamente più performante.
Le parole sono importanti
Nietzsche sosteneva che, quando non siamo d’accordo con qualcuno, non è per quello che dice ma per il tono che usa. Nel divertentissimo Palombella rossa, Nanni Moretti perdeva le staffe con una giornalista che lo stava intervistando a causa della sterilità delle parole da lei utilizzate, esplodendo in un moto d’ira che culminava nella famosa frase.
Andando a zonzo per il web, premesso che di supertweeter non è che se ne parli poi molto, non è difficile imbattersi in discussioni così povere di contenuti e così ricche di banalità trite e ritrite che ne potreste cambiare il titolo facendo riferimento a un qualsivoglia altro dispositivo audio senza che nessuno se ne accorga.
Il tono scelto poi, sia dai sostenitori che dai detrattori della materia, spesso raggiunge l’unico risultato di far scappare a gambe levate chiunque fosse realmente interessato a confrontarsi e a condividere la propria esperienza. Come per altri argomenti “caldi” dell’Alta Fedeltà i commenti assolutistici e le evidenze spesso pseudoscientifiche prese a prestito per avvalorare la propria tesi si sprecano.
E chi li produce che cos’ha da raccontare? Per carità lo sappiamo tutti che è di scarsa utilità chiedere all’oste se il vino è buono, ma qui la cosa sorprendente è che manca completamente uno storytelling. Nella quasi totalità dei siti dei produttori che propongono un supertweeter – o un normalissimo tweeter spacciandolo per super, sì, accade anche questo, provare per credere – troverete poco o nulla che possa chiarirvi le idee o invogliarvi all’acquisto. In un paio di casi, sia pure quasi esclusivamente in forma d’incipit, è suggerito che le frequenze ultrasoniche contribuiscono a creare un senso di naturalezza e immersione e che, se anche sono al di là della percezione cosciente, migliorano la struttura armonica della musica rendendo il suono degli strumenti più realistico e dinamico. Stop.
Come districarsi, quindi? Come costruirsi una propria opinione in merito? In casi come questo può essere d’aiuto approcciare l’argomento con metodo, ossia mettere sul tavolo tutte le informazioni di cui si dispone – non molte in verità – e valutarle sia singolarmente che complessivamente, ragionando in maniera sistematica. È grossomodo quello che si fa nel marketing, ma non solo, grazie all’analisi SWOT, uno strumento che valuta i punti di forza e di debolezza, le opportunità e le minacce – Strenghts, Weaknesses, Opportunities e Threats, da cui il nome – di un prodotto, di un progetto o di una semplice idea, vedi qui.
Ora, senza applicare pedissequamente il metodo per non correre il rischio di annoiare chi di fatto lo utilizza davvero per il suo lavoro, incominciamo a snocciolare un po’ di dati e poi proviamo a fare qualche considerazione.
Gamma delle frequenze udibili dall’orecchio umano
Come tutti sanno, la gamma di frequenze che l'orecchio umano può percepire, al netto di variabilità individuali, è convenzionalmente compresa fra i 20 Hz e i 20.000 Hz e diminuisce progressivamente con l’aumentare dell’età. Solitamente nelle discussioni fra audiofili si fa riferimento solamente alla massima frequenza percepita, ma val la pena precisare fin da subito che la perdita di udito correlata all’invecchiamento è un deficit sia qualitativo che quantitativo che può colpire l’intero spettro delle frequenze udibili.
Di norma con la presbiacusia sono le frequenze superiori che perdiamo per prime: a vent’anni di età si fa riferimento a una frequenza massima percepibile di circa 17.000 Hz, che caleranno a 16.000 Hz a trent’anni, per poi ridursi a un massimo di 12.000 Hz a cinquanta.
Sul fronte dell’intensità percepita, si passa da ipoacusie lievi in cui non si è in grado di distinguere suoni al di sotto dei 20 dB a ipoacusie moderate che comportano l’impossibilità di percepire suoni di intensità compresa fra i 40 e i 70 dB.
Risposta in frequenza di tweeter e supertweeter
La risposta in frequenza di un tweeter è tipicamente compresa fra i 2.000 Hz e i 20.000 Hz con una tolleranza di +/-3 dB ma, come abbiamo già visto, non mancano esempi di componenti in grado di riprodurre frequenze superiori ai 30 kHz.
Nel caso dei supertweeter il limite superiore può spingersi dai 40 kHz fino ai 100 kHz e oltre, con una tolleranza compresa fra +/-6 dB o più.
In entrambi i casi, la tipologia del trasduttore impiegato non è rilevante ai fini della nostra discussione.
Massima frequenza prodotta da uno strumento musicale
Anche in questo caso è probabile che quanto diremo non costituisca una novità ma che, al contrario, faccia parte delle conoscenze di ogni appassionato. Data però l’importanza che riveste in questa discussione, val forse la pena ricordare che quanto ascoltiamo abitualmente, indipendentemente dal tipo di strumento musicale considerato, è la sommatoria della nota di base o fondamentale e dei suoi armonici. Gli armonici sono suoni contraddistinti da frequenze che sono multiple di quella fondamentale e che hanno un’importanza capitale nel definire il timbro di uno strumento, permettendoci di distinguere, ad esempio, a parità di nota suonata, un violino da una tromba.
Uno sguardo alla fig. 1 sottostante, in cui sono rappresentate una fondamentale di 50 Hz, la sua terza e quinta armonica e la forma d’onda risultante, chiarisce in maniera evidente il concetto. Oltre alle frequenze in gioco è utile prestare attenzione anche all’asse delle ordinate su cui è possibile apprezzare la differente ampiezza che caratterizza ciascuna di esse.
Fig. 1 - Fondamentale di 50 Hz, suoi armonici e forma d’onda risultante
Fatta questa necessaria premessa e passando a considerare gli istogrammi di fig. 2, risulta ora estremamente chiaro quale sia il contributo a quanto da noi percepito, apportato dalle frequenze fondamentali e dalle armoniche caratteristiche di ciascun strumento.
Com’è possibile constatare la bella notizia è che anche di fronte a una limitazione uditiva che generi un taglio importante già intorno ai 12-13.000 Hz la percezione delle fondamentali e delle relative armoniche sia degli strumenti che della voce umana è quasi completamente conservata.
Fig. 2 - Estensioni in frequenza dei principali strumenti musicali naturali e delle voci umane
Esaminando la questione più nel dettaglio, appare evidente che per le frequenze fondamentali il problema non sussiste giacché non si superano mai i 5 kHz. L’unico strumento capace di superare tale soglia è l’organo a canne, che curiosamente nei discorsi fra audiofili è più spesso citato per la sua capacità di discesa agli inferi piuttosto che per la possibilità di rivaleggiare e vincere a mani basse il confronto con violini, flauti traversi e ottavini.
Se la questione si esaurisse qui, verrebbe da dire che un giovane adulto appassionato di riproduzione musicale e dotato di una coppia di diffusori capace di riprodurre suoni fino alla massima frequenza di 16.000 Hz, disponga di tutto il necessario per godersi la sua musica preferita in Alta Fedeltà. Ma, come avrete già intuito, le cose non stanno così, o perlomeno la questione è un poco più complessa.
La verità è che molti strumenti musicali sono in grado di produrre armonici che superano non solo i 16 kHz ma anche il limite superiore del più volte citato intervallo delle frequenze udibili. Pressoché ogni famiglia di strumenti, archi, legni, ottoni e percussioni possiede al suo interno almeno qualche esempio in grado di produrre suoni capaci di raggiungere e superare frequenze perfino di 100 kHz. Accade così che gli armonici di un violino o di un oboe si estendano fino a oltre 40 kHz e quelli di una tromba fino a 80 kHz. Com’è presumibile la percentuale di energia sopra i 20 kHz è estremamente bassa per la maggior parte degli strumenti e tenderà ulteriormente a diminuire al crescere della frequenza dei relativi armonici. Ma, continuando con gli esempi di cui sopra, se per l’oboe vale lo 0,01%, per un violino lo 0,04%, e per la tromba il 2%, per un piatto crash, la cui energia non pare esaurirsi nemmeno una volta raggiunti i 100 kHz, rimane piuttosto alta e si attesta intorno al 40%. Di particolare interesse è inoltre constatare, vedi fig. 3, che gli armonici di una tromba fino ai 50 kHz sono ancora i grado di stagliarsi sopra al rumore di fondo dell’ambiente – indicato in colore azzurro – di ben 12-15 dB.
Fig. 3 - Armonici di una tromba
Banda passante delle registrazioni
In considerazione di quanto in precedenza esposto, se è logico interrogarsi in merito all’estensione in frequenza di cui è capace il nostro impianto, avrà ancora più senso porsi lo stesso quesito per il software utilizzato, evitando di dare per scontato che contenga effettivamente quella componente ad altissima frequenza di cui sopra. Nello specifico, poi, non si cada nel tranello di riferirsi istintivamente al solo vinile poiché anche per il digitale valgono le medesime considerazioni. Senza la pretesa di essere esaustivi ricorderemo solamente che, sebbene la banda passante di un disco sia di norma compresa fra i 25 e i 18.000 Hz, qualcosa in più per le migliori edizioni audiophile, nella pratica si tende a evitare di incidere segnali di elevata ampiezza quando la loro frequenza scenda sotto i 40 Hz o superi i 15.000 Hz. In entrambi i casi, la natura fisica del supporto può introdurre rumore e distorsione indesiderata e creare problemi di tracciamento della puntina nel solco, che peggiorano la riproduzione delle alte frequenze, in maniera particolare di quelle contenute nei brani che trovano posto nei solchi più interni del disco, laddove la velocità di lettura della testina è più lenta, tant’è che è prassi comune posizionare le tracce con il maggior contenuto di alte frequenze all’inizio del disco dove il diametro è maggiore, così come la velocità di tracciamento del fonorivelatore.
Passando al digitale, parola diventata assai meno esplicativa rispetto al passato a causa della dematerializzazione fisica dei supporti e dell’introduzione delle codifiche ad alta risoluzione, la situazione è assai più variegata. Se ci riferiamo ai supporti fisici prendendo come esempio il CD - Compact Disc, facciamo riferimento a un flusso audio PCM con una frequenza di campionamento di 44,1 kHz e una profondità di 16 bit che, conseguentemente a quanto stabilito dal teorema di Nyquist-Shannon, vedi qui, non può contenere frequenze superiori a 22,05 kHz. Il valore della frequenza di campionamento, calcolato in base al suddetto teorema, stabilisce infatti che per acquisire in maniera fedele un segnale analogico è necessario utilizzare una frequenza di campionamento almeno doppia rispetto alla massima frequenza presente nel segnale che intendiamo registrare.
Come per il vinile anche nel CD, sebbene quest’ultimo contenga tutte le frequenze udibili, non c’è quindi “spazio” per gli armonici di ordine maggiore.
N.B. Tralasceremo qui di parlare del formato SACD e DVD-A a causa dell'odierna scarsa diffusione del primo e della dipartita del secondo...
Venendo infine alla liquida e tralasciando le codifiche con perdita d'informazione o lossy, tutte qualitativamente inferiori al CD – con LAME ad esempio quando codifichiamo a 128 kbps eliminiamo tutte le frequenze superiori a 17 kHz, mentre a 320 kbps arriviamo appena oltre i 20 kHz – la questione si risolve semplicemente dicendo che gli unici formati idonei sono quelli ad alta risoluzione con frequenza di campionamento, parlando sempre di PCM, di 96 kHz o superiore. Giusto una cosa al volo, la profondità in bit non correla con la risposta in frequenza della registrazione ma con la sua gamma dinamica.
Anche in questo caso le figure 4, 5, 6, 7 e 8 aiuteranno a chiarire meglio il concetto.
Fig. 4 - Correlazione fra frequenza di campionamento, profondità di bit, banda passante e gamma dinamica
Fig.5 - Brano codificato in MP3 LAME encoding 128 kbps
Fig. 6 - Brano codificato in FLAC 96kHz e 24bit
Fig. 7 - Lo stesso brano precedente codificato a 192 kHz e 24 bit
Fig. 8 - Confronto degli spettrogrammi dei file di fig. 6 e 7
Tiriamo le somme
Giunti a questo punto e prima di aggiungere alla nostra discussione un altro paio di cosette, che poi cosette proprio non sono, è forse opportuno riassumere quanto detto finora e mettere le varie tessere del puzzle in relazione l’una con l’altra.
Schematizzando, da una parte abbiamo il nostro udito con i suoi limiti percettivi che, come abbiamo più volte ricordato, anche nella migliore delle ipotesi stenta ad arrivare al capolinea dei 20.000 Hz. Dall’altra l’evidenza – dimostrata sperimentalmente – che gli ultrasuoni, le frequenze che superano il limite superiore della gamma udibile dall’orecchio umano, sono parte costitutiva e rilevante del suono degli strumenti musicali impiegati per creare la musica che conosciamo. In aggiunta, sebbene il contenuto energetico in gamma ultrasonica sia generalmente modesto, abbiamo appreso che in alcuni casi rappresenta una percentuale per nulla trascurabile, così come non è trascurabile il differenziale calcolato rispetto al rumore di fondo. Se le cose stessero effettivamente così, parrebbe evidente che la scelta di “complicare il pane” sarebbe assolutamente irrazionale. Perché mai dovrei dotare il mio impianto di un supertweeter capace di emettere frequenze che non ho alcuna possibilità di sentire? Dovrei forse fidarmi di chi afferma di udire una differenza? O di quanto raccontano – poco e male – le aziende che li producono?
Meglio forse cercare altrove e, in effetti, cercando si trova che qualcun altro si è posto i nostri stessi interrogativi e con metodo scientifico, sulla base di quanto scoperto ci propone una chiave di lettura che rimescola le carte e ci costringe a rivedere tutto quanto sotto un nuova prospettiva. In estrema sintesi quello che alcuni paper scientifici affermano è che i suoni in alta frequenza che eccedono il limite superiore dell’intervallo delle frequenze udibili sono in grado attivare il cervello umano influenzando positivamente la percezione del suono. In particolare con l’uso della PET - Positron Emission Tomography è stato dimostrato che l’ascolto di frequenze ultrasoniche è in grado di aumentare significativamente l’rCBF - Regional Cerebral Blood Flow, vedi qui, in particolari aree cerebrali come la regione del talamo sinistro e del tronco encefalico e che tale aumentato flusso ematico correla con un’aumentata produzione di onde alfa nella regione occipitale misurate tramite elettroencefalogramma. In aggiunta a ciò, le valutazioni psicologiche condotte sugli ascoltatori che hanno preso parte al test hanno dimostrato con significatività statistica che, sebbene non fossero in grado di distinguere i contenuti in gamma ultrasonica presi singolarmente, indicavano i sample che li contenevano come più piacevoli all’ascolto rispetto a quelli che ne erano privi.
Apprendere che l’ascolto di musica contenente frequenze ultrasoniche determini un'aumentata attività neuronale misurabile attraverso l’attività elettrica cerebrale e il flusso sanguigno regionale potrebbe, al netto di un analisi psicologica sulla qualità percepita, dire poco o nulla. Il fatto che si assista a una differente attività cerebrale potrebbe non indicare necessariamente che sia correlata esclusivamente a meccanismi percettivi riferibili all’ascolto della musica. Com’è noto la bontà di un modello sperimentale si fonda pesantemente sull’adeguatezza degli indicatori utilizzati per descrivere un fenomeno e che possono condizionare fortemente i risultati ottenuti, specie in questo tipo di ricerche. Nel caso specifico va inoltre evidenziato che, se da un lato la tecnica utilizzata per valutare l’attività cerebrale venga descritta con un certa dovizia di particolari, poco o nulla viene spiegato a proposito del metodo statistico impiegato per misurare l’impatto psicologico sul panel di ascoltatori.
A ogni buon conto, in attesa che ulteriori evidenze confermino o smentiscano l’Hypersonic Effect – così è stato denominato da suoi scopritori – e il suo impatto sulla percezione umana della musica, la cosa ci costringe a una riflessione profonda non solo per quanto attiene l’utilità dei supertweeter ma anche al concetto stesso di Alta Fedeltà. Chi scrive non può conoscere quale sia l’opinione del lettore in merito alla finalità dell’Hi-Fi, se propenda cioè per una rappresentazione quanto più fedele dell’evento musicale o se, al contrario, supporti una posizione più tollerante e vicina al My-Fi – NdR | L'Hi-Fi inteso come risultato di un suono gradito al proprietario dell'impianto e non necessariamente tendente a essere tecnicamente "corretto". Certo, fermo restando che anche nel caso del My-Fi alcuni presupposti di base devono essere comunque soddisfatti e non possano essere disconosciuti neppure a fronte del gusto personale. Ma, soprattutto per i sostenitori della fedeltà a ogni costo, sono convinto che quello di cui stiamo discutendo debba essere necessariamente piuttosto destabilizzante. Se apparteniamo a quella schiera di appassionati che credono fermamente che lo scopo di allestire un impianto Hi-Fi, Hi-End o Ultra Hi-End sia di assicurarsi la massima fedeltà di riproduzione possibile, giungendo in casi estremi a fare delle scelte in contrasto con il proprio gusto personale, allora alla domanda se ci serva un supertweeter la risposta non può che essere sì. Se nella musica che ascoltiamo abitualmente sono contenuti suoni caratterizzati da frequenze che il nostro impianto audio non è in grado di riprodurre allora dovremo cambiarlo. Non ci sono alternative. Se si abbraccia il concetto di fedeltà assoluta, anche in difetto di una dimostrazione di percettibilità, e parrebbe non essere questo il caso, dovremmo intervenire sulla nostra catena d’ascolto affinché essa sia in grado di riprodurre integralmente il contenuto sonoro dell’evento originale. Non ci sono né se né ma.
Quindi, Paolo, supertweeter sì o no?
All’inizio di quest’articolo ho praticamente spoilerato – come si usa dire fra i giovani – la mia intenzione che, nonostante una motivazione assolutamente condivisibile, non avrei complicato la mia catena di ascolto aggiungendovi un supertweeter. I lettori più attenti sono certo l’avranno sicuramente già intuita, a tutti gli altri chiedo ancora un briciolo di pazienza e di seguirmi in un’ultima riflessione.
L’osservazione che le frequenze ultrasoniche percepite, sia pure a livello inconscio, possa determinare un aumentato apprezzamento della musica riprodotta, per il seguace della fedeltà a tutti i costi potrebbe anche essere ininfluente. La conditio sine qua non per dotarsi di un supertweeter è la loro stessa esistenza. Quello che esiste deve essere riprodotto, se poi migliora l’esperienza d’ascolto tanto meglio.
Per i supporter del My-Fi invece è ragionevole supporre che possano manifestare una posizione più sfumata in ossequio al convincimento personale, al gusto, al costo o alla praticità.
Ma, come per il sottoscritto, anche per chi propende indifferentemente per l’una o l’altra posizione almeno un fattore dovrebbe essere preclusivo all’adozione di dispositivi atti alla riproduzione delle frequenze ultrasoniche. E questo fattore è costituito dal mancato controllo che la quasi totalità degli appassionati ha riguardo la qualità della musica che ascolta con il proprio impianto. Se è vero che la maggior parte di noi possiede un impianto capace di soddisfare i requisiti necessari per riprodurre almeno una parte di frequenze ultrasoniche, è altresì vero che non ha modo di sapere se la musica che ascolta abitualmente le contenga effettivamente. Parlando di liquida abbiamo visto che solo le codifiche lossless a elevato bitrate hanno i requisiti necessari per accogliere il contenuto ultrasonico che ci interessa, ma questo non significa affatto che vi sia. Cosa ne sappiamo della filiera produttiva che ha generato quel file o quello stream che stiamo riproducendo in un impianto per così dire HD ready? Possiedo un DAC che si spinge fino a 70 kHz, un’amplificazione che raggiunge i 150 kHz e dei diffusori con supertweeter che sia pure con un attenuazione superiore ai 3 dB tirano fino a 90-100 kHz: e con ciò? Come faccio a sapere che il software che sto utilizzando renda giustizia a cotanto spiegamento di forze?
Ecco il motivo per cui non mi doterò di un supertweeter. E non perché non funzionino. O perché siano un’invenzione del marketing. Solo perché non mi trovo nelle condizioni di avere il pieno controllo della musica che ascolto.
Sul web con un po' di pazienza è possibile imbattersi nel lavoro di qualche volenteroso che si è messo a misurare la risposta in frequenza di SACD, DVD-A e file ad alta risoluzione. In omaggio a San Tommaso, mi sono messo a verificare la veridicità di qualche affermazione per rendermi conto che si tratta di un argomento estremamente spinoso.
Rimanendo ancora una volta nel solo ambito digitale, quello che ho potuto constatare è che, per avere qualche possibilità in più di imbattersi in prodotti caratterizzati da un’estesa banda passante, bisogna restringere il campo alle registrazioni di musica classica e di jazz. Come dire: niente di nuovo sotto il sole.
Un altro aspetto peraltro piuttosto scontato di cui tenere conto è rappresentato dall’età della registrazione. Se siamo soliti ascoltare musica datata – e il più delle volte lo facciamo per il contenuto artistico o per l’unicità e il valore storico di specifiche registrazioni – non stupiamoci se poi la resa che sono in grado di restituirci non è pari a quella delle etichette audiophile che oggigiorno producono in DXD a 352,8 kHz e 24-32 bit, perché, bene che ci vada, potremo imbatterci al massimo in materiale processato tramite workstation che lavoravano a 48 kHz e 20 bit e che superavano di poco la resa del tanto bistrattato compact disc. Parlando di streaming le cose vanno anche peggio, nel senso che non avremo elementi di valutazione se non prendere per buono quanto dichiarato dal fornitore. Il fatto che lo stream che stiamo ascoltando sia codificato a 48, 96 o 192 kHz non è indicativo del suo contenuto in frequenze ultrasoniche. Conoscere l’operato di tutta la filiera audio è pressoché impossibile e, oltre al dubbio in merito alla qualità, resta comunque il fatto che i contenuti codificati a 96 e 192 kHz rappresentano una minoranza rispetto alla totalità dei brani disponibili, indipendentemente dalla piattaforma utilizzata.
