File musicali: differenze tra WAV, MP3, FLAC e MID

Che differenza c'è tra file WAV, MP3, FLAC e MID? In quali occasioni scegliere uno o l'altro formato? Cerchiamo di dare una risposta a queste domande in modo sintetico e senza troppi tecnicismi.

Questo articolo, ovviamente, non si rivolge agli esperti ma alle persone "normali" tra le quali ho notato che c'è molta confusione sui diversi formati dei file musicali, con particolare "mistero" intorno ai file MIDI (.MID), il cui scopo e spesso l'esistenza stessa rimangono sconosciuti ai più.

In questo articolo:

• Il campionamento
• Il file WAV
• Il file MP3
• Il file FLAC
• Il file MIDI
  • È possibile convertire un file audio in un file MIDI o Karaoke?
  • È possibile convertire un file MIDI in un file audio?
  • Dove posso trovare delle basi MIDI o Karaoke?
  • È possible togliere la voce da un brano?

Il campionamento

Iniziamo col dire che i file audio, come ogni cosa gestita da un computer, sono una sequenza di numeri.

Questi numeri sono ricavati da un campionamento del segnale analogico originale misurando, a intervalli regolari nel tempo, i diversi livelli di segnale che si susseguono in un brano musicale e poi sono memorizzati in un file.

Nell'immagine qui a fianco, presa da questo articolo di Wikipedia, si evidenziano i diversi punti di misura del segnale analogico nel tempo.

In pratica il campionamento è un'approssimazione numerica del segnale originale. Il livello di quest'approssimazione è stabilito da alcuni parametri tra i quali, principalmente, la frequenza di campionamento e la risoluzione o profondità o accuratezza.

La frequenza di campionamento, espressa in kHz (kiloHertz) indica quante volte in un secondo è misurare l'ampiezza del segnale. Più alto è il valore della frequenza di campionamento, migliore sarà la qualità del risultato ma maggiore sarà la quantità di byte che il file occuperà.
Nei CD questa frequenza è di 44,1 kHz, cioè ogni secondo vengono eseguite 44.100 misurazioni del livello del segnale.

La risoluzione, espressa in bit, indica in quanti livelli è suddiviso il segnale in senso verticale, cioè la variazione di livello minima apprezzabile.

Nei CD la risoluzione è di 16 bit, cioè ogni misurazione è fatta su una scala di 65.536 (2¹⁶) differenti livelli.

È come se nel grafico dell'illustrazione, sull'asse Y ci fosse un'asticella graduata con 65.536 "tacche".

Anche in questo caso, maggiore è il numero di bit e migliore sarà la qualità del file audio, a discapito dello spazio occupato.

Quindi, nel caso dei CD, ogni valore misurato viene memorizzato con due byte (16 bit) e questo avviene 44.100 volte al secondo. Ne consegue che ogni secondo di musica per singola traccia (i CD sono stereo e quindi hanno due tracce) occupa 88.200 byte (2 x 44.100) e che ogni minuto di musica occupa 5.292.000 byte per ogni traccia, cioè circa 10 MB per le 2 tracce stereo.

Non sono pochi, soprattutto quando si desidera mettere parecchi brani sulla ridotta memoria di uno smartphone.

Il file WAV

Il file WAV memorizza direttamente i campioni acquisiti, così come fa il CD. Non utilizza alcuna compressione e quindi è il formato più ingombrante anche se di qualità massima.

L'utilizzo di questo tipo di file è consigliabile nei casi in cui sia necessario mantenere la più alta qualità possibile, per esempio, oltre al caso in cui vogliamo ascoltare della musica nel modo migliore possibile, in tutti quei casi in cui c'è necessità di fare elaborazioni digitali del file (montaggio, equalizzazione, ecc...).

Il file MP3

Il file MP3 è il formato compresso più diffuso e, in modo del tutto simile a quanto avviene per le immagini JPG, il file MP3 sfrutta le imperfezioni dei sensi umani eliminando il "superfluo", il "ridondante".

Questo formato permette riduzioni anche del 90% (dipende dalla qualità che si vuole ottenere) ed è utilissimo in tutti quei casi in cui vogliamo ascoltare della musica senza grosse pretese qualitative e abbiamo spazi di archiviazione ridotti (lettori MP3, smartphone, ecc...).

Il file FLAC

Il formato FLAC (Free Lossless Audio Codec) è sempre un formato compresso ma utilizza algoritmi di compressione LossLess, cioè "senza perdite", simile nel concetto a quanto descritto per le compressioni LossLess relative alle immagini.

Di qualità identica a quella del file WAV non compresso, è un ottimo compromesso tra MP3 e WAV poiché permette di avere un'ottima qualità in spazi ridotti, anche del 50% in alcuni casi.

Il file MIDI

Ora entriamo nella parte "difficile" di questo articolo.

Il file MIDI, contrariamente a quanto si pensa di solito, NON è un file audio, anche se dalla sua riproduzione otteniamo della musica.

Lo standard MIDI (Musical Instrument Digital Interface) è nato negli anni '80 e ha cominciato a diffondersi negli anni '90 come un insieme di protocolli hardware e software per permettere agli strumenti musicali di dialogare tra loro e con i computer.

Tralasciando gli aspetti hardware, lo standard MIDI è semplicemente un insieme di istruzioni per far suonare una certa nota, in un certo momento, con un certo "timbro" e con una certa intensità a uno strumento musicale in grado di recepire questi comandi. Per esempio, le tastiere elettroniche ormai sono tutte in grado di comprendere il MIDI, ma negli ultimi anni anche altri tipi di strumenti musicali hanno implementato e sviluppato questa capacità.

Un file MIDI è semplicemente un insieme di questi comandi, una sequenza di note che può essere trasmessa a uno strumento compatibile MIDI e da esso riprodotta.

L'utilizzo più frequente da parte del "consumatore medio" di questo tipo di file è nel Karaoke in cui viene riprodotta una base musicale e una persona si diverte a interpretare la parte vocale, magari con il testo che scorre sullo schermo.

Nel caso dei file Karaoke (.MID o .KAR) nessun suono è registrato nel file ma soltanto le note che ciascuno strumento, simulato dal computer, dovrà suonare.

Se vuoi approfondire l'argomento puoi leggere il mio articolo "Interfaccia e protocollo MIDI spiegati in modo semplice".

Rispondo qui ad alcune domande frequenti sul MIDI e sul Karaoke:

• È possibile convertire un file audio in un file MIDI o Karaoke?
  No. il riconoscimento delle note all'interno di un file audio complesso come quello di un brano musicale non è attualmente possibile, non in modo affidabile almeno, anche se esistono alcuni progetti sperimentali in questo campo.
  È invece già possibile estrarre le note da un file audio, con una buona approssimazione, nel caso in cui l'audio contenga un solo strumento monofonico (per es. un oboe, un clarinetto, una voce) senza altri strumenti.
• È possibile convertire un file MIDI in un file audio?
  Si. Esistono molti software che svolgono questo compito, alcuni dei quali gratuiti.
• Dove posso trovare delle basi MIDI o Karaoke?
  Il modo migliore per trovare delle basi MIDI o Karaoke è cercarle su Google.
• È possible togliere la voce da un brano?
  Fino a qualche tempo fa avrei risposto con un deciso "NO!" ma oggi sono più propenso a rispondere "Nì"!
  Esistono alcune tecniche di filtraggio che attenuano, a volte fino a livelli quasi impercettibili, la voce umana all'interno di un brano ma tutti alterano sensibilmente la qualità della registrazione e quasi mai è possibile eliminare completamente la voce (o qualsiasi altro strumento).
  Per poterlo fare in modo "perfetto" occorre disporre delle registrazioni originali multitraccia e silenziare le tracce relative alla voce.
  Comunque, se vuoi fare un tentativo, puoi provare con il Vocal Remover (lo trovi tra gli "Effects") di Audacity, un ottimo software gratuito per l'elaborazione dei file audio.
  Inoltre, esistono dei servizi sia gratuiti che a pagamento che offrono la possibilità di estrarre tracce separate a partire da un file audio, anche se la qualità non è delle migliori. Di uno di questi servizi (Splitter ma c'è anche l'App Moises) ne parla il buon Corrado Bertonazzi in questo video:
  

Spero di aver chiarito i tuoi dubbi sui diversi formati di file musicali ma qualora tu volessi chiedermi altre informazioni non esitare a contattarmi.

Fabio Donna

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