Per una sorgente open source di livello audiophile

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1 Per una sorgente open source di livello audiophile Relazione per l'esame di Audio Digitale del prof. F. Romani Università di Pisa, Informatica Umanistica di Daniele Verducci

2 Sommario 1. Introduzione 2. Il PC come sorgente 1. PC contro CD Player o sorgenti analogiche 2. Connessioni 3. La scelta del software 1. Differenze tra open source e proprietario 2. E dunque, perché utilizzare l'uno o l'altro? 3. Driver e periferiche di riproduzione 4. Software open source per la riproduzione ed elaborazione del suono 4. L'hardware giusto 1. Componentistica 2. Silenzio in sala! 5. La questione legale 6. L'acquisizione della nostra discoteca 1. Formati audio digitali 2. Musica legale su Internet 3. Musica illegale su Internet 4. Supporti digitali 5. Supporti analogici 6. Librerie condivise in streaming 7. Bibliografia e sitografia 8. Licenza

3 1. Premessa In un mondo in cui il marketing e il consumismo ci insegnano cosa è buono e cosa dobbiamo acquistare, credere, divulgare ci sono due gruppetti di dissidenti che resistono: sono gli audiofili e i sostenitori dell'open source. Sebbene possano sembrare persone profondamente diverse (gli uni tipicamente conservatori, gli altri fin troppo innovatori), hanno molto in comune: in primo luogo, credono che quel che propina il mercato del consumo non sia la soluzione migliore, che si possa fare di più. Gli audiofili non si rassegnano ai bassi pompati degli impianti audio reperibili nei più affollati ipermercati ma intraprendono una costosa, sofisticata e forse un po' filosofica ricerca tra apparecchiature esoteriche, talvolta avventurosamente artigianali, inseguendo quella inarrivabile perfezione acustica capace di tradursi in estasi. Gli inquieti libertari dell'open source, dal canto loro, non si arrendono al computer del solito ipermercato, pieno di software soggetto a licenze che intralciano e condizionano sia l'utente che il programmatore, ma passano notti a digitare codice, a costo di subire limitazioni sull'hardware utilizzabile e sulla compatibilità delle proprie apparecchiature. Entrambi hanno dei difetti, ad onor del vero, molto simili: alcuni di loro si lasciano persuadere da leggende metropolitane che il cavo faccia la differenza in un impianto, il software proprietario sia necessariamente meno sicuro di quello libero e chissà quante altre. Ma li accomuna una vera passione per il loro settore e la volontà di condividerlo con il mondo, convincendolo della bontà delle proprie soluzioni. Eppure spesso audiofili e libertari restano separati: gli uni (quei pochi che abbandonano le loro sorgenti classiche per dedicarsi all'ascolto di musica liquida) si affidano a costose soluzioni proprietarie, gli altri continuano ad ascoltare musica per mezzo dei loro software con apparecchiature inadeguate. Entrambi i gruppi compiono una scelta inadeguata solo perché non si conoscono reciprocamente. Eppure di recente qualcosa ha cominciato a muoversi: si è creato un punto di contatto tra i due mondi, che permetterà di associare ad un ascolto impeccabile l'etica della libertà del software. In questa relazione illustrerò le condizioni c che assicurano, su un piano scientifico, la registrazione più fedele all'originale. Va sottolineato, però, che esse non garantiscono necessariamente il risultato più gradevole per l'ascoltatore, com'è dimostrato dalla larghissima diffusione di vinili ed amplificatori valvolari tra gli audiofili. L'ultimo giudice è sempre il nostro orecchio, e de gustibus non disputandum est.

4 2. Il PC come sorgente 2.1 PC contro CD Player o sorgenti analogiche Alla selezione del mercato sono sopravvissuti pochi formati fortunati (spesso neanche i migliori), e le sorgenti più frequentemente presenti in un impianto di livello audiophile sono il giradischi o altra sorgente analogica come le audiocassette e il lettore di dischi digitali (siano essi CD, SACD, Audio DVD o Pure Audio Blue ray). Nel primo caso il percorso del suono è semplice e resta tutto nel dominio dell'analogico: il giradischi sarà collegato ad un preamplificatore, sempre analogico, che aumenterà il livello del segnale e lo equalizzerà, inviandolo poi all'amplificatore, che lo aumenterà ancora a una potenza in grado di pilotare gli altoparlanti. Dunque il segnale viene manipolato e trasmesso varie volte, il che porta ad un aumento del rumore: a quello già presente nel segnale originale si somma il rumore termico intrinsecamente presente nei cavi e quello elettromagnetico causato dall'impianto elettrico e dalle trasmissioni via etere. Questo può rendere un'idea dei limiti di un sistema di riproduzione analogico. Nel caso del digitale la situazione non è molto diversa: nel migliore dei casi il segnale arriva in digitale (che non risente del rumore, almeno fino a certi livelli) all'amplificatore, qualora questo contenga un convertitore (DAC), ma una parte del percorso, dall'amplificatore alle casse, resta analogico, e in ogni caso la conversione da analogico a digitale e viceversa non è priva di criticità. Il lato positivo è che con i mezzi odierni tutta l'elaborazione del segnale dalla sala di registrazione all'incisione del supporto può essere effettuata in digitale senza perdite di qualità, se realizzata nel modo giusto. Il verdetto sembra quindi a favore del digitale. Riflettiamo però un attimo sul funzionamento di un lettore di dischi. Purtroppo la natura fisica del nostro mondo è permeata di imperfezione: un vinile non girerà mai ad una velocità assolutamente costante, nonostante le tecnologie applicate (trazione diretta del piatto, encoders che leggono e correggono costantemente la velocità di rotazione), e questo può portare ad un leggero decadimento del suono. Il problema è che i migliori lettori CD non sono esenti da questi problemi: ancora una volta la velocità di lettura è controllata digitalmente con riferimenti scritti direttamente all'interno del disco stesso, ma la fluidità dell'output non è garantita: il clock del flusso di uscita del lettore non è mai perfetto e dà vita ad un fenomeno chiamato jitter, che consiste nella mancata sincronia tra il clock del segnale e quello del DAC che lo analizza. Si potrebbe dedurre che l'output generato da un computer che contiene il flusso audio immagazzinato in una memoria ideale, abbastanza veloce da poter fornire il bit giusto al momento giusto (in perfetta sincronia col DAC) sia di qualità migliore. In realtà il caso ideale non esiste, ma sotto determinate condizioni, che analizzeremo nel dettaglio nel prossimo capitolo, un computer può rivelarsi una sorgente audio più capace ed affidabile di un lettore di dischi digitali. È il caso, tuttavia, di mettere in luce altri due aspetti forse più ovvi ma egualmente importanti: le ripercussioni nell'impatto psicologico e quelle nella comodità di fruizione. Da una parte, il digitale ci libera dall'incombenza della materia: una enorme libreria digitale può essere contenuta nello spazio di un hard disk, richiamata al

5 momento giusto e nella sequenza preferita, permettendo una seduta d'ascolto continua senza doversi alzare a cambiare disco. Qualsiasi computer è controllabile anche in remoto da un tablet o un cellulare con programmi come Gmote per Android: si possono scorrere i titoli dei brani sullo schermo del telefonino ed avviarne la riproduzione sul computer che usiamo come sorgente, consultando nel contempo la copertina del disco e i testi delle canzoni. Questa perdita di fisicità, tuttavia, può essere un elemento limitante per alcuni: l'impossibilità di sfiorare il supporto di memorizzazione e la sua confezione, di sentirne l'odore e il peso, di collocarlo sul lettore, può rendere parziale l'esperienza di ascolto, specialmente nel caso di materiale raro o di non recente pubblicazione. 2.2 Connessioni Vedremo ora come è possibile integrare un computer come sorgente in un impianto preesistente. Esistono fondamentalmente due tipi di connessioni: analogiche e digitali. Queste ultime sono da preferirsi in quando ad affidabilità e qualità sonora poiché, come detto prima, non aggiungono rumore durante il trasferimento del segnale. Vediamo alcuni schemi possibili: Nel primo caso stiamo utilizzando la scheda integrata del PC o una scheda di qualità ma con uscite analogiche: in questo caso il DAC è interno alla scheda stessa. Fig , collegamenti analogici alla scheda audio Nel secondo caso abbiamo deciso di utilizzare direttamente una scheda esterna: anche questa integra un DAC ed è collegata al computer con connessioni digitali per dati, come Firewire o USB. Fig , collegamenti analogici alla scheda esterna Nell'ultimo caso mostriamo una soluzione ibrida: si utilizza la scheda audio integrata

6 (o una aggiunta internamente al computer) per estrarre un segnale digitale ottico (Toslink) o digitale con connettore coassiale RCA (S/PDIF), che viene convertito da un DAC esterno di buona qualità e mandato all'amplificatore. Talvolta è possibile che il DAC sia integrato nell'amplificatore: in questo caso il cavo digitale entrerà direttamente nell'amplificatore. Fig , collegamenti analogici al DAC esterno Difficile definire a priori quale di queste soluzioni sia quella ideale: dipende in parte dall'hardware che abbiamo a disposizione (l'audiofilo che possiede già un DAC esterno collegato ad un lettore CD tramite S/PDIF, ad esempio, potrà utilizzare l'entrata ottica dello stesso con un computer che abbia uscita Toslink) ed in parte dalla spesa che si vuole affrontare. Formalmente l'idea sarebbe quella di far viaggiare il segnale in digitale per la maggior distanza possibile, in modo da limitare i disturbi che affliggono l'analogico; tuttavia nella realtà, salvo casi particolari (ad esempio quando i cavi audio corrono paralleli a quelli di alimentazione o quando sono particolarmente lunghi), la differenza è inavvertibile. Un fattore da tenere di conto, invece, è la compatibilità delle schede audio, esterne o interne, con il proprio sistema operativo: sebbene gran parte delle schede siano compatibili con Windows, nel caso di Linux o MacOS sarà necessario consultare gli elenchi di compatibilità (in bibliografia quelli per Linux) o utilizzare un DAC esterno collegato alla scheda integrata, quasi sempre supportata.

7 3. La scelta del software 3.1 Differenze tra open source e proprietario La conoscenza dell'appassionato è spesso settoriale: un audiofilo che sperimenta il computer come sorgente nel proprio impianto si rivolge spesso a soluzioni commerciali, perché più pubblicizzate o semplicemente più compatibili con i mezzi informatici che già conosce per motivi lavorativi o hobbistici. Ecco quindi che la quasi totalità delle soluzioni software e hardware prese in considerazione sono basate su sistemi proprietari, come Microsoft Windows o Apple MacOs. Questi sistemi operativi sono stati progettati per essere semplici da utilizzare (quindi dedicati al principiante) e per poter compiere una grande quantità di funzioni differenti tra loro, dall'elaborazione di dati matematici e scientifici alla scrittura di testi, dall'informazione per mezzo di internet alla riproduzione di film e musica su hardware economico. Il computer in questa forma è quindi estremamente polivalente, sebbene poco adatto ad un uso professionale in un settore particolare. Ma quali sono le differenze tra open source e proprietario? Bisogna premettere che un computer è in grado di ricevere istruzioni in una forma particolare, del tutto incomprensibile all'uomo, detta codice macchina. Il software viene solitamente scritto in un linguaggio formale più chiaro all'uomo, il codice sorgente, e poi compilato, ossia tradotto in codice macchina. Purtroppo è impossibile, o quasi, il processo opposto. Detto ciò, la differenza di base tra open e proprietario è una sola: un software è detto open source quando si rivela la sorgente e la si dona alla comunità in modo che chiunque possa modificarla e contribuire allo sviluppo tecnologico collettivo. E' detto invece proprietario quando la sorgente è segreto industriale e il software non viene donato o venduto all'utente ma gli viene concesso in licenza, con l'obbligo di firmare un contratto denominato EULA in cui si impegna a non rivendere, disassemblare o modificare il software, che gli è soltanto concesso in prestito. A scanso equivoci, è importante notare come il software freeware non sia necessariamente open source: il termine indica semplicemente che tale software, sebbene gratuito, è spesso soggetto alle limitazioni del software proprietario. 3.2 E dunque, perché utilizzare l'uno o l'altro? Occorre entrare nel dettaglio per comprendere lo stato delle cose: un computer è rappresentabile con un grafico a strati: abbiamo in basso l'hardware, il computer inteso come insieme di materiali, che comunica più o meno direttamente con uno strato software di basso livello, chiamato Kernel e facente parte del Sistema Operativo. Tale strato si occupa di mediare l'interazione delle applicazioni con l'hardware: ad esempio, decide in quale ordine i processi (richieste di calcolo da parte delle applicazioni) debbano essere eseguiti per garantire la migliore scorrevolezza del sistema operativo e si interfaccia con dei traduttori, chiamati driver o moduli, che permettono di inviare un flusso di informazioni ad una periferica, in modo che le siano comprensibili.

8 Fig , Struttura di un sistema a kernel normale e di uno a kernel realtime Il modo in cui vengono svolti questi compiti è molto importante per l'audiofilo: egli ha tutto l'interesse a far sì che alcuni importanti campioni audio che hanno avuto, loro malgrado, origine proprio in concomitanza con un grosso carico di lavoro del processore (ad esempio l'antivirus che ha deciso di aggiornarsi proprio in quel momento) arrivino incolumi e in tempo al DAC. È quindi importante che i processi relativi alla decodifica e all'invio di tali campioni siano eseguiti con una priorità sufficientemente alta. La priorità è solitamente decisa dal kernel: tipi diversi di kernel gestiscono diversamente la coda dei processi ed hanno quindi una efficienza ed un tempo di risposta (latenza) diversi. Astraendo, esistono tre tipi di kernel: ad alta latenza, tipicamente utilizzati in ambito server; a media latenza, utilizzati in ambito domestico o semi professionale (Windows o Ubuntu Linux); a bassa latenza, detti anche kernel Realtime, utilizzati in contesti in cui il tempo è un fattore critico, come in controlli di sicurezza attiva per automobili (ABS, EBD, ASR...) o in strumentazioni sanitarie comunemente diffuse negli ospedali. Questi ultimi sono i più interessanti per l'audiofilo, che tuttavia raramente se ne serve. La strada più frequentemente intrapresa è quella di scegliere comunque un sistema con kernel a media latenza, solitamente una versione di Microsoft Windows, rimediando alla sua inadeguatezza con soluzioni che ne aumentano la complessità, come i driver Asio, che sottraggono il flusso audio al normale percorso di elaborazione, inviandolo direttamente al dispositivo di riproduzione. Questi sistemi presentano il vantaggio di poter essere applicati allo stesso computer utilizzato per lavoro, internet, videogiochi etc, senza installare altri sistemi operativi; sono facilmente configurabili dall'utente inesperto con risultati decorosi; evitano una maggiore complessità (e quindi inaffidabilità) del sistema e un costo economico maggiore. La strada più logica, anche se meno battuta, consiste nell'utilizzo di un kernel realtime, che è possibile solo in un contesto di software libero per semplici motivazioni di mercato: sistemi come Microsoft Windows vengono venduti sotto licenze che ne impediscono la sostituzione di qualsiasi parte, kernel compreso, e in ogni caso sarebbe impossibile sviluppare un kernel compatibile, considerando che il resto del sistema è distribuito già compilato ed è quindi un'incognita. Per fare un paragone, la prima soluzione di cui abbiamo parlato equivale ad acquistare un'utilitaria e poi modificarne il motore per partecipare ad una gara, la seconda equivale a procurarsi direttamente un'auto sportiva. La strada da intraprendere, quindi, sembrerebbe quella del software libero: esistono distribuzioni Linux ideate per la registrazione, elaborazione e riproduzione audio, come Ubuntu Studio, che includono in alcune release un kernel realtime già pronto

9 all'uso, oppure è possibile, con un po' d'abilità, installarne uno in una distribuzione normale, come Ubuntu Linux. Questo accorgimento limiterebbe fortemente il jitter (mancata sincronia tra il flusso di bit ed il clock del segnale digitale) ed eliminerebbe i fenomeni di click e discontinuità di riproduzione derivanti da ritardi software anche su sistemi particolarmente poco performanti. In questo modo non sarebbe necessario utilizzare un sistema estremamente sovradimensionato, come si fa nel caso di Windows per limitare i fenomeni di cui sopra, ma ci si potrebbe rivolgere a sistemi più efficienti a livello energetico, eliminando così, come vedremo nel capitolo sull'hardware, una fonte di rumore spesso trascurata: il fruscio delle ventole di raffreddamento. 3.3 Driver e periferiche di riproduzione Si sente spesso dire che Linux ha un pessimo supporto dell'hardware. In realtà bisognerebbe specificare che, sebbene supporti meno periferiche rispetto a Windows (perché molti produttori, specialmente cinesi, non si preoccupano di scrivere driver per Linux o Mac OS X), nella gran parte dei casi non sarà necessario scaricare ed installare manualmente un driver, ma sarà sufficiente connettere la periferica e attendere il riconoscimento, che avviene in pochi secondi. Nel caso delle periferiche audio hi end, comunque, potrebbe essere necessaria una scelta accurata dell'hardware tra quello supportato e qualche configurazione manuale. Per questo ci vengono in aiuto il sito di ALSA Project per le schede interne ed esterne USB e di FreeBoB per quelle firewire. Sono da segnalare, inoltre, i driver wineasio, da utilizzarsi qualora si renda necessario l'uso di software progettato per Windows e Asio sulla nostra sorgente Linux: permette di usare tali programmi in emulazione software, sfruttando il sistema a bassa latenza del kernel RT. 3.4 Software open source per la riproduzione ed elaborazione del suono Fig Jack Per poter utilizzare la nostra sorgente libera sarà necessario installare del software per la riproduzione ed eventualmente editing delle tracce. Il primo passo è imparare a conoscere Jack: si tratta di uno strumento che crea connessioni tra le entrate e le uscite (virtuali) dei software che utilizzeremo e della scheda audio. Permette di fare esattamente quello che facciamo quando colleghiamo una sorgente all'amplificatore, scegliendo le uscite che preferiamo, ma in ambiente software. In questo caso un'immagine vale più di mille parole:

10 Questa interfaccia è molto importante anche in fase di produzione, perché permette di elaborare il segnale facendolo passare attraverso diversi programmi, e permette di farlo per una grossa quantità di ingressi contemporaneamente. Nel nostro caso sarà sufficiente molto meno: nelle due figure precedenti vediamo come sia semplice collegare le uscite di Audacious (un player) direttamente a due canali di uscita della nostra scheda audio, prima in stereo e successivamente in reverse stereo. È, ovviamente, possibile anche direzionare un input in più uscite o viceversa (ad esempio Fig Audacious avere un mono in uscita dal solo canale destro del player o da entrambi). La scelta del player è personale: reputo molto comodo Rythmbox, che ha una gran quantità di funzioni; anche se forse il più apprezzato dall'audiofilo sarà Audacious (in figura), con il suo layout essenziale e la possibilità di aumentare la lunghezza di parola al volo. Ad ogni modo, per Linux esiste una quantità enorme di players, in grado di soddisfare dall'audiofilo all'utente occasionale, fino al disk jokey, di cui gran parte compatibili con Jack. Una buona lista è reperibile sul sito di Jack, in bibliografia. Va ricordato, infine, che le migliori prestazioni audio si potranno ottenere solo con la riduzione della latenza per mezzo dell'uso di un kernel realtime, che possiamo trovare preinstallato in Ubuntu Studio o installare manualmente (per una guida passo passo sull'installazione ed utilizzo di un kernel realtime e delle applicazioni di cui abbiamo parlato, è possibile riferirsi alla guida di Stefano Droghetti in Bibliografia). Fig Audacious

11 4. L'hardware giusto 4.1 Componentistica Qual è il computer più adatto a fare da sorgente digitale? Sicuramente dovrà trattarsi di una macchina di media potenza, in grado di gestire un flusso audio ad alta definizione senza interruzioni: il numero di Fig Scheda unità di calcolo (core) e la quantità di memoria audio PCI Onkyo non sono da sottovalutare. Linux è in grado di girare su gran parte dei computer moderni, quindi l'unica vera limitazione è la presenza dell'interfaccia necessaria alla nostra scheda audio. Le schede interne si basano principalmente su due interfacce: l'onnipresente PCI e la sua versione aggiornata, PCI Express. Le interfacce sono disponibili all'interno dei moderni computer desktop; tali schede Fig Scheda audio non sono quindi utilizzabili con un PCI-Express Creative computer portatile. Le schede esterne, utilizzabili sia su desktop che su portatili, sono tipicamente più costose e si basano su interfacce USB (più diffuso) o Firewire (tipicamente su dispositivi di qualità più elevata). Poiché non sempre è disponibile una scheda firewire sui computer desktop, potrebbe essere necessario aggiungerne una PCI. È spesso presente anche una scheda audio interna di mediocre qualità: solitamente non conviene prendere in considerazione questa soluzione, a meno che non disponga di un'uscita ottica digitale (a volte inclusa nel jack da 3,5mm): in tal caso potremmo collegare direttamente un DAC. 4.2 Silenzio in sala! Una variabile importante del computer è la sua silenziosità. Di recente i produttori Fig Scheda audio hanno cominciato a tenere conto di questo aspetto, producendo computer un po' più PCI-Express Creativeun silenziosi, specialmente in momenti di scarso carico. L'unico modo per ottenere computer silenzioso quanto una sorgente classica, però, è quello di assemblarlo con componenti fanless, cioè a dissipazione passiva: l'evoluzione tecnologica ci mette a disposizione processori di media potenza e a basso consumo energetico che possono esser raffreddati da alette prive di ventola, alimentatori anch'essi privi di ventola e dischi a stato solido (memorie flash che, non avendo nessuna parte in movimento, non emettono il benché minimo rumore). Tutto questo ha un costo, ovviamente, e sta al singolo audiofilo decidere quanto tale rumore sia dannoso per la propria sala d'ascolto e quali provvedimenti prendere.

12 5. La questione legale Abbiamo visto come sia possibile ottenere una buona sorgente digitale da un computer ma, prima di passare alla creazione di una nostra libreria musicale digitale, è bene dare alcuni cenni relativi all'aspetto legale. L'Italia purtroppo risente di una burocrazia lenta e caotica, che fatica ad adeguarsi alle innovazioni tecnologiche, e questo rende la normativa in vigore di difficile comprensione. Al momento attuale risulta con certezza che: È possibile copiare CD dei quali si possiede la copia originale, purché se ne faccia un uso strettamente personale (è anche previsto un equo compenso, ovvero una percentuale della vendita del supporto vergine va alla SIAE, secondo la legge 5 febbraio 1992 n. 93, modificata dal decreto legislativo 9/4/2003 n. 68). Nel caso sia applicato un sistema di protezione dalla copia, questa può essere realizzata solo in maniera analogica, ovvero il flusso deve passare in un DAC; se poi si vuole memorizzare in digitale bisognerà dirigere il flusso analogico in un ADC. In sostanza le due copie non possono essere digitalmente identiche. L'equo compenso non copre il danno economico causato dall'acquisizione illegale di musica per mezzo di Internet: tale tassa è destinata a rifondere solo le perdite causate dall'esecuzione di una copia personale legale piuttosto dell'acquisto di un secondo supporto originale identico. Nonostante queste precedenti inoppugnabili certezze, spesso la realtà è più complessa: affrontiamo quindi un'analisi della situazione, ma consci che quanto presentato di seguito è solo frutto di mie deduzioni ed illazioni, senza un certo valore legale. Ad una attenta osservazione possiamo notare che la protezione dalla copia non è prevista dalle specifiche red book a cui un supporto digitale deve rispondere per essere marchiato come Compact Disk: l'elevata capacità di memorizzazione e la necessità di costosissime apparecchiature professionali per la copia rendeva conveniente l'acquisto di dischi originali. Dunque non esistono compact disk protetti? Non è esattamente così: dei supporti dichiarati compatibili con lettori Compact Disk ma forniti di protezione sono stati venduti, e sono caratterizzati dalla difficoltà di lettura su determinate apparecchiature, ma non rispettando le specifiche sopra indicate non possono essere considerati compact disk, e non dovrebbero riportarne il marchio. È quindi probabile che per legge sia possibile copiare in maniera digitale tutti i supporti riportanti il marchio Compact Disk e copiare per via analogica i supporti compatibili. Così facendo, però, si perderà qualità per le motivazioni esposte precedentemente. Ma cosa succede se vogliamo copiare la nostra musica in un hard disk? La legge, da circa un anno, prevede anche questa possibilità: l'equo compenso è applicato anche agli hard disk (0,02 euro/gb, se al di sotto dei 400GB e 0,01 euro/gb, se al di sopra dei 400 GB). Se ne può dedurre che creare una raccolta nell'hard disk di un computer da utilizzare come sorgente sia perfettamente legale.

13 6. L'acquisizione della nostra discoteca 6.1 Formati audio digitali Senza voler entrare in dettagli tecnici che stravolgerebbero l'intento divulgativo di questa relazione, diamo un'occhiata al processo di digitalizzazione. Per rappresentare una forma d'onda analogica in digitale è necessario campionarla, ovvero memorizzare i valori della stessa a determinati intervalli di tempo, in quanto la misura non può, per ragioni fisiche, essere istantanea. Il numero di volte che riusciamo ad effettuare questa operazione in un secondo è detta frequenza di campionamento e si misura in hertz. Ogni campione, dicevamo, contiene il valore di tensione dell'onda analogica in quel momento. Tale valore è approssimato ad un valore discreto, espresso in un numero di bit solitamente compreso tra 1 e 24, in modo che sia memorizzabile da una macchina. Osservando le immagini seguenti è chiaro come si possa aumentare la fedeltà del segnale con una griglia più stretta (quindi aumentando la frequenza di campionamento e la profondità dello stesso). I CD audio utilizzano una frequenza di Fig Campionamento campionamento di 44100hz ed una profondità di 16bit, retaggio delle prime registrazioni digitali su nastri audiovisivi. Su Internet è possibile trovare file campionati a (estratti da CD), 48000, e a volte hz, e con profondità fino a 24bit. Sebbene lo spettro udibile sia perfettamente rappresentato ad una frequenza di 44100, frequenze più elevate aiutano nella necessaria operazione di filtraggio, producendo un segnale di migliore qualità, contenente cioè meno rumore nella banda di frequenze udibili. Memorizzare la musica in digitale, tuttavia, richiede una grande quantità di spazio: un brano di 5 minuti campionato a hz con 24bit di profondità occupa ben 173 Megabyte, il che lo rende ingombrante e scomodo da scaricare. Per questo motivo vengono utilizzati degli algoritmi di compressione. Ne esistono di due tipi: lossless e lossy. Il primo tipo non comporta perdita d'informazione: il file viene semplicemente ottimizzato per occupare meno spazio. Questo porta il brano ad occupare circa la metà, ma a volte non è sufficiente: bisogna eliminare dell'informazione. In questo caso si parla di compressione lossy e si hanno degli alti tassi di compressione grazie all'eliminazione delle frequenze meno udibili, le più alte e le più basse, oltre alla comparazione ed eliminazione parziale delle differenze tra i due canali che compongono il suono stereofonico. Quest'ultimo tipo è particolarmente adatto all'ascolto su impianti di bassa qualità, che non sarebbero comunque in grado di riprodurre tali frequenze, ma decisamente inadatto ad impianti di livello audiophile. Alcuni esempi di compressioni lossless sono Flac (formato open molto diffuso) e Meridian Lossless Packing (il formato delle tracce audio dei DVD); alcuni esempi di compressioni lossy sono Mp3, Wma (introdotto da Microsoft), Ogg Vorbis (formato open molto diffuso). Ma come procurarsi musica di alta qualità sonora?

14 6.2 Musica legale su Internet Un'immensa fonte di brani è Internet: una gran quantità di siti vendono musica liquida. Anche l'italia, nonostante la sua arretratezza tecnologica, si sta adeguando: itunes di Apple o l'italianissima IBS ne sono la dimostrazione. Fa eccezione Amazon: non vende mp3 in Italia e non permette agli italiani l'acquisto di mp3 nelle filiali di altre nazioni, neanche all'interno della UE. A primo acchito, si potrebbe pensare che ci sia qualche problema con la nostra ingarbugliata burocrazia ma una telefonata al servizio clienti mi ha permesso di sapere che il motivo per cui Amazon non mette a disposizione il download di mp3 in Italia è relativo a scelte di mercato interne e non a limitazioni imposte dalla nostra legislazione o dalla SIAE, almeno ufficialmente. I più attenti avranno notato che tra i servizi disponibili in Italia nessuno vende musica ad alta definizione e/o compressa in formato lossless, cioè privo di perdita di qualità. Questo è un limite importante per un audiofilo: di fatto, non è possibile acquistare musica di qualità CD né tanto meno superiore. La possibilità di un miglioramento, però, c'è: vari siti internazionali cominciano a mettere a disposizione musica in formato lossless (tipicamente FLAC) e ad alta definizione. Fig Napster 6.3 Musica illegale su Internet La musica liquida, però, è particolarmente soggetta al rischio di essere distribuita in modo illegale: si va dal problema delle diverse legislazioni che ha dato vita a tutta una serie di siti russi che vendono musica a prezzo bassissimo in modo legale se si è cittadini russi, ma illegale se si vive all'estero; alla condivisione illegale vera e propria. Il problema probabilmente è da ricercarsi nella struttura di Internet, rete poco controllabile e per questo considerata mezzo di condivisione di idee e materiale di ogni tipo, una zona franca in cui tutto è permesso. Internet resta legato alle idee di libera circolazione del software in era pre Microsoft, in cui non era soggetto a brevetti e risultava normale copiare un software, specialmente in ambiente universitario. Questa utopica idea, tuttora supportata da un gruppo piuttosto vasto di persone (una parte delle quali appartenenti alla cominità dell'open Source e capeggiate da Richard Stallman), è stata applicata alle altre opere d'ingegno, ma senza il consenso dell'autore: ingenti quantità musica e film vengono quotidianamente condivise in modo illegale con vari sistemi. Il sistema più semplice immaginabile è quello tuttora in uso per la fruizione di pagine web: un sistema client server, che è tuttavia inapplicabile nel caso della distribuzione di materiale illegale, perché troppo facilmente condannabile. L'idea madre dello sharing per mezzo della Rete è che il materiale non debba esser presente fisicamente in un server controllabile, ma debba circolare connettendo direttamente gli utenti fra di loro. Nasce il peer2peer, un sistema di condivisione in cui tutti i nodi sono alla pari e scambiano pacchetti direttamente tra di loro senza passare in un server centrale. Uno dei casi più famosi è quello di Napster: gli utenti condividevano la musica tra di loro senza caricarla fisicamente su un server. Il punto debole di tale sistema era che la lista di utenti connessi e dei file condivisi era fisicamente presente in un server, rendendo quindi i trasferimenti rintracciabili. Questo rallentò il processo legale contro Napster, ma nonostante ciò a Luglio 2001 la sentenza arrivò inesorabile. Il vuoto

15 Fig , The Pirate Bay creatosi era destinato ad esser riempito da altri sistemi di peer2peer più puri e quindi meno facilmente tracciabili, che implementassero anche sistemi di parallelizzazione (cioè la possibilità di scaricare contemporaneamente parti dello stesso file da due peer diversi). Era quindi il turno di emule e di Bittorrent, tuttora molto diffusi. emule si basa su due diverse reti: edonkey (simile a Napster, essa si appoggia comunque ad un server per le liste di file ed utenti) e Kademlia (totalmente decentralizzata, implementa un algoritmo di calcolo della distanza tra i nodi per ottimizzare la velocità). Bittorrent è concettualmente simile ad edonkey tranne per il fatto che gli indici non sono distribuiti in server preposti a questa unica funzione, ma sono dei normali file con estensione.torrent scaricabili da qualsiasi server web. Al contrario dei sistemi visti precedentemente, utilizzati quasi unicamente per la condivisione di materiale illegale, Bittorrent è molto utilizzato anche per permettere il download di files legali di grosse dimensioni tramite internet senza sovraccaricare il server che li distribuisce: molte distribuzioni Linux e altri file legalmente scaricabili sono distribuiti con questo sistema. Nessuno, tuttavia, ospiterebbe sul proprio sito un file torrent di materiale coperto da copyright, e questo costringe all'utilizzo di motori di ricerca per torrent che ne permettano anche l'hosting. Un esempio celebre è The Pirate Bay: tale sito è stato reso irraggiungibile dall'italia grazie ad un accordo con gli internet provider, il che evidenzia le limitazioni di un'architettura che, nonostante i progressi tecnologici, ha sempre bisogno di un server che contenga le informazioni dei peer. Infatti, nonostante l'architettura di Bittorrent sia più decentralizzata di quella di Napster, la necessità di un server di ricerca dei contenuti ci riporta al caso precedente, fatta eccezione per il fatto che la chiusura di The Pirate Bay non può comportare la fine di Bittorrent, non essendo l'unico repository di file torrent. Infine un altro sistema per la fruizione di contenuti multimediali in modo spesso illegale è lo streaming tramite web. In tal caso non è necessario installare un'applicazione, il player gira all'interno del browser e riceve un flusso di pacchetti UDP dal server in maniera diretta. Esempi celebri sono Youtube e Megavideo. Nel primo caso c'è un controllo maggiore da parte dei webmasters, che spesso collaborano con le autorità alla rimozione di contenuto vietato, implementando anche algoritmi di riconoscimento dei brani di sottofondo dei video che provvedono all'eliminazione del brano o alla visualizzazione del titolo e link ai maggiori negozi mp3. Nel secondo caso c'è meno attenzione e una grande quantità di film e telefilm vengono uploadati e visualizzati, spesso riportando invece del nome originale un codice casuale, in modo che non vengano rimossi. Per ricercarli si utilizzano blog e siti esterni che si limitano a riportare il link al video. Esistono anche sistemi di streaming dedicati unicamente alla musica, perlopiù legali, ma ne parleremo tra qualche paragrafo. Più raramente si utilizzano a fine di sharing multimediale anche sistemi di hosting di file, come Megaupload, che permettono di caricare file di qualsiasi tipo. Quasi nessuno di questi sistemi è sicuro e garantisce la privacy: la maggior parte di loro si appoggiano su un server che conserva, almeno per il periodo della connessione,

16 informazioni sui nodi e sui file che condividono. Negli ultimi casi il servizio sarà in esecuzione su un server web (ad esempio Apache) che potrebbe conservare gli IP dei client nei file di log (lo storico delle connessioni). Nel caso dei sistemi peer2peer sarà sufficiente connettersi ad un nodo per scaricare o condividere un file ed analizzare il flusso di pacchetti con un programma come Wireshark per Linux per scoprire l'indirizzo IP e quindi l'identità del peer in oggetto. Nel tempo sono stati sviluppati plugin per le reti esistenti e nuove reti peer2peer più o meno decentralizzate con sistemi per garantire l'anonimato, ma nessuna ha preso piede o si è rivelata veramente sicura: un esempio valido è Rshare, utilizzabile tramite StealthNet. Un progetto valido di cui occorre fare menzione è Netsukuku, sviluppato dall'italiano Andrea Lo Pumo: è il tentativo di realizzare una rete totalmente decentralizzata e che non possa essere soggetta a censura né controllo, pensata non solo per la condivisione di file, ma soprattutto per la libera circolazione di idee ed informazioni, che permetterebbe la creazione di un media democratico che si opponga ai diffusi media oligarchici (TV, Radio, Giornali). Purtroppo lo sviluppo di questo sistema è stato interrotto: Telecom, il maggiore gestore delle infrastruttura di rete italiane ha offerto allo sviluppatore una borsa di studio per la ricerca da Fig , Wireshark, utility di sniffing di rete per Linux effettuare tassativamente in altri ambiti. 6.4 Supporti digitali Vediamo, in pratica, com'è possibile estrarre il contenuto digitale dai nostri supporti e memorizzarlo sul disco fisso. La strada dell'estrazione (ripping) dei cdrom è particolarmente battuta sotto Linux, che offre interfacce grafiche per ogni esigenza. Così non è nel caso dei DVD Audio, che ci costringono ad utilizzare la linea di comando o interfacce grafiche non espressamente ideate per l'estrazione di solo audio. Nel caso dei CD, ogni distribuzione integra uno strumento preinstallato per estrarne il contenuto: Ubuntu dispone di Sound Juicer, un ripper di semplice utilizzo che permette di estrarre in molti formati lossless o lossy come MP3, Ogg e FLAC. Molti dei più comuni player, inoltre, permettono la stessa operazione, anche se meno configurabile: un esempio è Rhythmbox, anch'esso preinstallato nelle ultime versioni di Ubuntu. Se questi strumenti click and wait possono essere sufficienti per il novizio, tuttavia, non soddisfano l'utente avanzato, che richiede maggiore qualità e sicurezza. Il programma di estrazione più diffuso tra gli audiofili è EAC (Exact Audio Copy), un programma freeware proprietario sviluppato per Windows. Pur non essendo a pagamento, il codice sorgente non è stato rilasciato e pertanto non è stata sviluppata una versione per Linux. Un'alternativa ad EAC è CDParanoia, un applicativo a linea di comando per Linux alquanto potente, in grado di estrarre tracce audio anche da CD ragionevolmente

17 rigati o consumati, ripetendo la lettura a bassa velocità delle parti più rovinate ed applicando sistemi di controllo dell'errore: quando un normale ripper salta un settore, CDParanoia ne ripete la lettura e/o lo ricostruisce grazie ad appositi algoritmi. Sono state sviluppate diverse interfacce grafiche per questo sistema, tutte molto valide. Quella che prenderemo in esame è Ripper X, una delle più spartane come grafica ma ricche di opzioni. Fig RipperX Una volta configurate le opzioni di ripping e di compressione è possibile assegnare automaticamente dei nomi alle canzoni per mezzo del sistema CDDB, un database in grado di associare il codice del disco inserito alla lista di nomi delle canzoni contenute, e procedere all'estrazione, che durerà da una ventina di minuti ad un'ora e mezza, a seconda del contenuto e delle condizioni fisiche del disco. L'estrazione di contenuto dei DVD Audio è forse più lineare, seppur meno comoda: infatti questi contengono un vero e proprio filesystem con sistemi di controllo dell'errore più rigidi di quelli di un CD Audio (in quanto specificamente pensati per l'immagazzinamento di dati, in cui non si può tollerare la perdita di un singolo bit) e non c'è quindi bisogno di correggere in fase di lettura ma è sufficiente convertire in un formato più comodo. Per questa operazione ci viene in soccorso un vero e proprio jolly della conversione: Transcode. Questo applicativo a linea di comando ci permette di convertire tra una infinità di formati diversi tra cui il PCM utilizzato nei DVD. Ad esempio, qualora volessimo ottenere il contenuto in formato OGG Vorbis sarebbe sufficiente impartire il comando: transcode -i /dev/dvd -x dvd -T 1,10,1 -a 0 -y ogg -m track10.ogg Citando da Ubuntu Geek :

18 The arguments identify the input as /dev/dvd (-i), the type of input as DVD (-x ), the title, chapter, and angle to encode, in this case being title 1, chapter 10, and camera angle 1 (-T), the audio track is track 0 (-a), the output format is ogg (-y, and the output filename is track10.ogg (-m). Se volessimo, quindi, ottenere il 20 brano della prima parte in WAV: transcode -i /dev/dvd -x dvd -T 1,20 -a 0 -y wav -m track20.wav L'appassionato d'informatica avrà subito notato l'opportunità di creare uno script, lista di operazioni da far eseguire al computer, in grado di estrarre automaticamente il contenuto di un DVD audio nel nostro formato preferito con un click; all'utente medio, invece, l'operazione sarà sembrata tremendamente ostica. Sebbene non esista un'interfaccia grafica deputata solo all'estrazione di audio, come nel caso dei CD, è sempre possibile utilizzare DVD::Rip per estrarre i brani senza sporcarci le mani con il codice ed in modo molto più intuitivo. 6.5 Supporti analogici È probabile che nella vostra libreria musicale esista una buona quantità di dischi in vinile e audiocassette. L'ideale sarebbe procurarsi la versione digitale degli stessi brani: infatti il supporto digitale offre un'accuratezza e una dinamica di gran lunga superiore al corrispettivo in vinile o audiocassetta. Tuttavia, questo si trasforma in un enorme impegno economico nel caso di una libreria vasta e sarebbe inutile per canzoni registrate in era analogica. Nel caso in cui, quindi, si volessero digitalizzare dei supporti analogici, dovremmo effettuare fisicamente il seguente collegamento (è ovviamente possibile utilizzare un ADC esterno): Fig Collegamenti per l'acquisizione da supporti analogici Fig Impostazione di Jack per l'acquisizione con Audacity ed in seguito digitalmente il seguente collegamento (come visto in precedenza, con Jack). Quello che vediamo nella prossima figura (nella finestra in secondo piano) è Audacity, uno dei migliori software di elaborazione dell'audio per Linux. Tale software permette la registrazione con frequenze e profondità di campionamento da noi definite per ogni singola traccia, grazie al blocco sulla sinistra, e quindi l'elaborazione all'interno del programma stesso, in modo intuitivo. In questo caso abbiamo collegato i due canali dell'ingresso stereo della scheda audio con l'ingresso di Audacity (denominato PortAudio). Sarà poi possibile avviare la registrazione in Audacity e la riproduzione del nostro vinile o audiocassetta e attendere che l'intero contenuto sia trasferito all'interno del computer. Una volta digitalizzato il nostro supporto, potremmo voler eliminare le imperfezioni

19 dell'audio (il fruscio del disco o i click delle particelle di polvere sullo stesso) con le funzioni apposite (rimozione rumore e rimozione click), senza però dimenticare che un uso scriteriato di tali strumenti porterà ad una drammatica perdita di dettaglio e qualità. Si potrà anche operare una separazione delle tracce, aiutandosi con la funzione trova silenzio ed etichettandole con il nome giusto, in modo che al click di esporta ognuna sia salvata e taggata automaticamente con il proprio nome. Il numero di operazioni possibili con Audacity è pressoché illimitato e può essere espanso con plugin reperibili in rete (in bibliografia il sito di riferimento per documentazione, plugin e assistenza). A chi volesse operare in modo professionale, inoltre, ricordo che è possibile trattare il flusso audio acquisito anche in tempo reale attraverso diversi programmi: è sufficiente collegare in Jack il line in della scheda audio al primo software, quest'ultimo al secondo e così via fino al software di registrazione (i software intermedi si occuperanno ovviamente del flitraggio e dell'applicazione di effetti). Così facendo, una volta impostato il sistema. sarà possibile digitalizzare un'enorme quantità di materiale nel solo tempo di riproduzione dello stesso, visto che filtraggio ed ottimizzazione avverranno in tempo reale. 6.6 Librerie condivise in streaming Un fenomeno in forte crescita è la fruizione di contenuti in streaming, ovvero trasmessi durante la fruizione stessa al nostro computer, senza che risiedano mai sul nostro disco fisso. Esistono diversi servizi di questo tipo su Internet: alcuni dei nomi più famosi sono Last.fm, Grooveshark, Napster, Pandora, Spotify o l'italianissimo Dada. Questi servizi permettono, col pagamento di un fisso mensile o alcuni addirittura gratuitamente, di fruire di una collezione praticamente illimitata di musica di ogni tipo e genere, espandendo all'infinito la nostra libreria musicale. È possibile creare playlist degli artisti preferiti, condividere brani con gli amici o addirittura farsi consigliare da un apposito algoritmo di analisi altri brani simili a quello che stiamo ascoltando. Questi programmi sono importanti strumenti per scoprire nuova musica e nuovi artisti. Inoltre alcuni di loro fungono da siti di hosting per gli artisti meno conosciuti, Fig Grooveshark, sistema di condivisione di musica in streaming. vendendone la musica direttamente al fruitore, permettendo di boicottare le società discografiche, che spesso tassano la musica ricavandone forti guadagni. Purtroppo, per limitazioni fisiche dovute alla rete, la musica deve essere trasferita in formato lossy molto compresso ed ha una qualità particolarmente carente: pertanto non possono andare a sostituire una libreria di brani estratti da CD o DVD Audio compressi lossless.

20 7. Bibliografia e sitografia: Dispense di Audio Digitale per Informatica Umanistica del prof. Romani: Guida di Stefano Droghetti all'utilizzo di Linux per la produzione musicale: to my havings Supporti su cui è applicato l'equo compenso tassa la tecnologia con lequo compenso/ Elenchi di schede audio compatibili con Linux: project.org%2fmain%2findex.php%2fmatrix %3AMain&sa=D&sntz=1&usg=AFrqEzcCm9Qa71ALO0Qzvj8SflO3CvvVRQ %2FList_of_Supported_Devices&sa=D&sntz=1&usg=AFrqEzfP9TgLRwvr riqxfp dcpk0ny17a it.org%2findex.php%2ftopic %2C msg html %23msg &sa=D&sntz=1&usg=AFrqEzeCYTY26uMRbOVGaolJdJKQK7241w Istruzioni per l'estrazione di DVD Audio in ambiente Linux: to rip dvd audio to mp3 or ogg.html Lista di applicazioni compatibili con Jack: Sito dell'applicativo Audacity: Forum di audiofilia della rivista Audioreview: Sezioni Linux e Audio del forum Xtremehardware: Sezione Multimedia del forum Ubuntu it: it.org/ Netsukuku, per un'architettura di rete libera: Internet e reti di calcolatori (James F. Kurose, Keith W. Ross), McGraw Hill, 2003 ISBN: Diario di un computer forenser (Andrea Ghirardini), Apogeo ISBN: Eretici digitali (Massimo Russo, Vittorio Zambardino), Apogeo ISBN: Codice Libero (Sam Williams), Apogeo ISBN:

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