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Uscita bit-perfect

Un dispositivo bit-perfect riceve i campioni di ogni file esattamente come sono nel file: stessa frequenza di campionamento, stessi valori, senza ricampionamento, variazioni di volume o mixaggio. È utile per le catene di monitoraggio e i collegamenti digitali, dove va evitata qualsiasi elaborazione sul computer.

Rendere bit-perfect un dispositivo

  1. In Impostazioni → Uscite audio, scegli esplicitamente il dispositivo per l’uscita Main di un lettore (o della cartwall). Un lettore lasciato sul predefinito di sistema non può essere reso bit-perfect. Un dispositivo che nessuna uscita usa più perde il suo interruttore bit-perfect e la sua modalità DSD alla prossima partenza dell’applicazione.
  2. Scegli Avanzate in cima alla sezione. Sotto Impostazioni per dispositivo, attiva Bit-perfect accanto al dispositivo.
  3. Riavvia l’applicazione.

Il dispositivo parte allora alla propria frequenza di campionamento se gliene hai data una nello stesso punto, altrimenti alla frequenza di campionamento globale, e da lì segue ogni file.

L’interruttore è disattivato quando il dispositivo non può dare l’accesso esclusivo.

  • Linux: scegli un dispositivo ALSA il cui nome inizia con hw:. È la scheda audio stessa. PulseAudio, PipeWire, JACK e i dispositivi ALSA default o plughw: mixano o convertono, quindi non sono mai bit-perfect.
  • Windows: scegli il dispositivo nel sistema WASAPI. Viene aperto in modalità esclusiva.
    • Nelle impostazioni audio di Windows, le proprietà Avanzate del dispositivo devono avere attivata l’opzione Consenti alle applicazioni di assumere il controllo esclusivo del dispositivo (è attiva per impostazione predefinita).
    • Mentre suona, nessun altro programma può usare il dispositivo.
  • macOS: scegli il dispositivo in Core Audio. Viene aperto in hog mode.
    • La frequenza di campionamento del dispositivo viene impostata su quella del brano, e il suo formato sul formato intero più ampio che offre a quella frequenza (le impostazioni che mostra Configurazione Audio MIDI).
    • Vengono restituite quando l’applicazione smette di usare il dispositivo.
    • Due dispositivi con esattamente lo stesso nome non possono essere resi bit-perfect.

Cosa succede su un dispositivo bit-perfect

  • Accesso esclusivo. Nient’altro sul computer può suonare sul dispositivo mentre l’applicazione lo usa. Se l’accesso esclusivo viene rifiutato, il dispositivo suona comunque, condiviso, e il badge BP resta spento.
  • La frequenza segue il file. Quando sul dispositivo non suona nulla e parte un brano a un’altra frequenza di campionamento, il dispositivo viene riaperto a quella frequenza.
    • Succede quando riproduci un brano, riprendi un brano caricato in pausa, preascolti o lanci un cart. I brani che sono solo in attesa (il brano successivo di ogni lettore) vengono preparati di nuovo alla nuova frequenza.
    • La riapertura richiede il tempo che serve al dispositivo per avviarsi (di solito alcune decine di millisecondi). L’avvio avviene altrettanto più tardi.
    • Finché sul dispositivo suona qualcosa, la frequenza non cambia mai. Un brano a un’altra frequenza che parte in quel momento (per esempio un brano a 48 kHz in cui si mixa dopo uno a 44,1 kHz, o un brano avviato mentre un altro lettore o un cart suona sullo stesso dispositivo) viene convertito per tutta la sua durata, e non è bit-perfect.
    • Se il dispositivo rifiuta una frequenza, mantiene la precedente e il brano viene convertito.
  • Nessuna elaborazione, quando nulla la richiede. I campioni passano inalterati finché valgono tutte queste condizioni:
    • il volume del lettore è al 100 %;
    • non è in corso alcuna dissolvenza;
    • nient’altro suona sulle stesse uscite (un altro lettore, un cart, un tono di prova).

DSD

Un file DSD normalmente viene riprodotto convertito in PCM, come qualsiasi altro file. Un dispositivo bit-perfect può invece ricevere il flusso DSD inalterato.

Le tre modalità. Nella vista Avanzate di Impostazioni → Uscite audio, ogni dispositivo che un’uscita usa ha una scelta DSD sotto il suo interruttore bit-perfect:

  • Converti in PCM (il valore predefinito): il DSD viene convertito, come su qualsiasi altro dispositivo.
  • DoP (DSD over PCM): i bit DSD viaggiano dentro campioni PCM a 24 bit, che la maggior parte dei convertitori compatibili DSD riconosce. Funziona su ogni sistema.
  • DSD nativo (solo Linux): DSD grezzo, per i dispositivi ALSA hw: il cui driver indica un formato di campione DSD.

Vengono offerte solo le modalità che il dispositivo può accettare, e una riga sotto la scelta dice perché le altre no: il dispositivo non è collegato, il bit-perfect è disattivato, il dispositivo non si può aprire in esclusiva, il DSD nativo richiede Linux, oppure il dispositivo non accetta il DSD nativo. Una modalità salvata per un dispositivo che ora non può accettarla viene mostrata come PCM, che è ciò che suona; la modalità salvata torna quando il dispositivo potrà accettarla di nuovo. Cambiare una modalità, l’impostazione del mixaggio o il silenzio DSD richiede un riavvio, come le altre impostazioni delle uscite.

Quando il DSD esce inalterato. Tutte queste condizioni devono valere quando il brano parte:

  • il dispositivo è bit-perfect, con accesso esclusivo, e la sua modalità è DoP o DSD nativo;
  • il brano è DSD (DSF o DFF), mono o stereo, ed è stato analizzato (è così che si conosce la sua frequenza DSD);
  • il volume del lettore è al 100 %;
  • nient’altro suona sul dispositivo (un altro lettore, un cart, un tono di prova);
  • il dispositivo accetta il flusso. Il DoP richiede una frequenza del dispositivo pari alla frequenza DSD divisa per 16 (176,4 kHz per il DSD64, 352,8 kHz per il DSD128, 705,6 kHz per il DSD256) e un formato a 24 o 32 bit. Il DSD nativo richiede un dispositivo che accetti il formato DSD a quella frequenza.

Quando il DSD nativo finisce, il dispositivo torna al PCM alla frequenza che aveva prima del brano DSD, perché molti convertitori accettano il DSD nativo a frequenze alle quali non possono riprodurre PCM (nessun convertitore riproduce PCM alla frequenza a cui funziona il DSD512). Un brano che prosegue come PCM mantiene la frequenza del flusso DSD quando il dispositivo la accetta come PCM, altrimenti continua alla frequenza precedente da dove si trovava, come tutto il resto che suona su quel dispositivo; una dissolvenza in corso lì termina subito. Il dispositivo non resta mai su una frequenza che rifiuta: se nessuna frequenza si apre (per esempio, il dispositivo è stato scollegato in quel momento), l’uscita è persa finché il nuovo tentativo automatico non la riapre alla frequenza precedente.

Altrimenti il brano viene convertito in PCM e il log dice perché (per esempio «something else plays on the device» o «the device refused 705600 Hz»). Il preascolto e i cart vengono sempre convertiti.

Mentre il DSD esce inalterato:

  • il badge nell’intestazione mostra DSD invece di BP;
  • i meter mostrano il livello della conversione PCM dello stesso brano, quindi funzionano come al solito;
  • il volume deve restare al 100 %: lo dice il tooltip del fader. Muoverlo porta il brano in PCM (vedi sotto);
  • Stop e Stop in dissolvenza fermano il brano subito, senza dissolvenza, perché un flusso DSD non può essere dissolto. Premere Play su un altro brano mentre suona lo interrompe allo stesso modo invece di fare una dissolvenza incrociata;
  • anche la pausa e la ripresa agiscono subito, senza rampa.

Silenzio agli estremi. Ogni avvio, fine e passaggio a PCM invia prima silenzio DSD (200 ms per impostazione predefinita), perché il convertitore si agganci senza clic. L’eccezione è un brano DSD che continua un flusso dello stesso tipo e della stessa frequenza DSD il cui silenzio è ancora in corso: il convertitore è ancora agganciato, quindi parte senza silenzio aggiuntivo. Un brano quindi parte altrettanto più tardi, e un passaggio a PCM lascia uno spazio di quella durata. Si chiama Silenzio DSD in Impostazioni → Uscite audio, Avanzate (da 0 a 2000 ms).

Quando un’altra sorgente ha bisogno del dispositivo. Quando un’altra sorgente ha bisogno di un’uscita DSD in Impostazioni → Uscite audio sceglie cosa succede quando un altro lettore, un cart o un tono di prova parte sullo stesso dispositivo (muovere il fader del lettore stesso è l’eccezione: porta sempre il brano in PCM):

  • Prosegui il brano DSD in PCM (il valore predefinito). Il flusso passa al PCM dopo il silenzio DSD, e il brano prosegue, convertito, da dove era. Lo stesso accade al brano che segue da solo (vedi sotto).
  • Mantieni il DSD e silenzia le altre sorgenti. Nulla interrompe il flusso DSD. Le altre sorgenti instradate al dispositivo restano mute finché il brano DSD non finisce, e nel frattempo il lettore mostra un badge Altre mute. Il brano successivo del lettore stesso non si sovrappone: parte quando il brano DSD finisce, senza dissolvenza incrociata né segue. Un brano PCM aspetta il silenzio DSD; un brano DSD dello stesso tipo e della stessa frequenza DSD continua il flusso senza di esso. Muovere il fader porta comunque il brano in PCM.

Un album non resta DSD con l’impostazione predefinita. Con Prosegui il brano DSD in PCM, esce come DSD solo un brano DSD che parte su un dispositivo inattivo. I brani che il lettore avvia da solo dopo (alla fine di un brano, in un segue o in una dissolvenza incrociata) partono da un precaricamento, che è sempre PCM, quindi il dispositivo passa al PCM e suonano convertiti. Un brano che avvii tu (Play, doppio clic) esce di nuovo come DSD quando il dispositivo è inattivo o il flusso DSD precedente è ancora nel suo silenzio alla stessa frequenza DSD. Per mantenere come DSD un intero album DSD, scegli Mantieni il DSD e silenzia le altre sorgenti. Allora ogni brano del lettore esce come DSD, e il successivo parte quando finisce il precedente.

Se il dispositivo viene perso mentre suona il DSD e ritorna senza poterlo trasportare (per esempio senza accesso esclusivo), il brano prosegue come PCM.

Il badge BP

Il badge BP nell’intestazione del lettore si accende finché il brano attuale arriva inalterato al suo dispositivo Main. Tutte queste condizioni devono valere:

  • il dispositivo è bit-perfect e aperto con accesso esclusivo;
  • il dispositivo funziona alla frequenza di campionamento del brano;
  • il brano è PCM intero lossless (WAV, AIFF, FLAC, ALAC, WavPack o Monkey’s Audio), mono o stereo, e al massimo a 24 bit, e il formato del dispositivo contiene la dimensione del suo campione (un file a 24 bit su un dispositivo a 16 bit non è bit-perfect). Il DSD viene convertito, quindi non accende mai BP; quando esce inalterato (vedi DSD) il badge mostra invece DSD;
  • il brano è stato analizzato, perché è così che si conoscono la sua frequenza e la dimensione del campione. I brani analizzati da una versione precedente ottengono il loro formato una volta analizzati di nuovo (l’avviso all’avvio, o Impostazioni → Analisi), o appena un lettore li mostra o un cart li contiene;
  • il volume è al 100 %, non è in corso alcuna dissolvenza e nient’altro suona sulle stesse uscite.

Alcuni file non vengono mai mostrati come bit-perfect:

  • File con perdita (MP3, AAC, Ogg Vorbis, Opus): i loro campioni decodificati non sono i valori interi che un dispositivo accetta.
  • File oltre i 24 bit: il mixer lavora in virgola mobile a 32 bit, che rappresenta esattamente 24 bit.
  • File con più di due canali: vengono mixati in stereo.

Verificarlo da sé

Per verificare una catena da un capo all’altro:

  1. Collega l’uscita digitale del dispositivo (S/PDIF, AES o loopback USB) a un registratore che catturi in modo bit-esatto.
  2. Riproduci un file di prova lossless al 100 % con nient’altro in riproduzione.
  3. Registralo.
  4. Confronta la registrazione con il file. Per esempio, con SoX, inverti uno dei due e mixali: sox -m -v 1 file.wav -v -1 recording.wav diff.wav dopo aver allineato i loro inizi. Ogni campione della differenza deve essere zero.

I test automatici del progetto verificano la stessa proprietà all’interno dell’applicazione, su un dispositivo simulato.

DSD su un convertitore reale

I test automatici verificano il DSD solo su dispositivi simulati. Il DoP e il DSD nativo non sono stati provati dal progetto su un convertitore reale. Per verificarne uno:

  1. Imposta il dispositivo su DoP (o su DSD nativo su Linux), riavvia e riproduci un file DSD al 100 % con nient’altro in riproduzione. L’intestazione deve mostrare DSD, e il display del convertitore dovrebbe mostrare la frequenza DSD (per esempio DSD64) invece di una frequenza PCM. Un convertitore che mostra una frequenza PCM o riproduce rumore non riconosce il flusso: torna a Converti in PCM.
  2. Ascolta se c’è un clic o una raffica di rumore all’inizio, allo Stop, alla fine del brano e quando muovi il fader. Un clic significa che il convertitore ha bisogno di un Silenzio DSD più lungo (Impostazioni → Uscite audio, Avanzate).
  3. Avvia un cart o un altro lettore sullo stesso dispositivo, una volta con ciascuna impostazione di mixaggio, e verifica il comportamento descritto sopra.
  4. Su Linux, per verificare il DSD nativo senza l’applicazione, esegui FAUSTE_NATIVE_DSD_DEVICE=alsa:hw:CARD=<card>,DEV=0 cargo test -p fp-backends --test conformance -- --ignored native_dsd_on_a_real_device. Apre il dispositivo in DSD nativo a DSD64 e riproduce un secondo di silenzio DSD. Deve passare, e il convertitore dovrebbe agganciarsi a DSD64.
  5. Con file DSD in test-music/, cargo test --release -p fp-engine --test dsd_real_music -- --ignored li riproduce attraverso il motore su un dispositivo simulato e confronta le parole con i byte del file (vedi Testing).