Miłośnicy audio oraz osoby ceniące najwyższej jakości dźwięk wiele czasu poświęcają na konfigurację sprzętu, dobranie pasujących brzmieniowo urządzeń, okablowanie oraz adaptację akustyczną pomieszczenia. Lecz wszystkie te wysiłki są niewspółmierne do rezultatów, gdy utwór zapisany jest w formacie stratnym. Oczywiście mamy do dyspozycji pliki bezstratne w wysokiej rozdzielczości, jednak ich legalne pozyskanie jest kosztowne, a liczba utworów ograniczona. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że mniej popularne utwory będą po prostu niedostępne.
Powstaje więc pytanie, czy jest jakiś sposób, aby podnieść jakość posiadanych już nagrań w formacie cyfrowym? To właśnie upsampling pozwala na zwiększenie częstotliwości próbkowania, a tym samym wierniejsze odtworzenie ścieżki dźwiękowej. Nie jest to idealna metoda, lepszym wyjściem jest zastosowanie tzw. „gęstych plików”, ale w przypadku ich braku warto ją rozważyć.
Proces ten może być stosowany dla wszystkich formatów cyfrowych, jednak w praktyce wykorzystywany jest głównie dla płyt CD, których standardowa rozdzielczość wynosi 16 bit, a częstotliwość próbkowania 44.1 kHz. Od strony technicznej upsampling jest skomplikowany, jednak postaramy się wyjaśnić na czym polega oraz jakie rezultaty możemy osiągnąć.
Najprościej rzecz ujmując upsampling polega na zwiększeniu częstotliwości próbkowania pliku, którego jakość chcemy podnieść. Rozróżnić możemy dwa jego typy – synchroniczny oraz asynchroniczny. Ten pierwszy jest prostszy w realizacji i polega na zwielokrotnieniu częstotliwości próbkowania, np. z 44.1 kHz do 88.2 kHz. Upsampling asynchroniczny tworzy z sygnału 16 bit/44.1 kHz sygnał 24 bit/96 kHz lub 24 bit/192 kHz. Mimo, że pierwszy typ jest prostszy do zrealizowania rezultaty, jakie możemy za jego pomocą osiągnąć są niestety gorsze w porównaniu do asynchronicznego. Wynika to z mechanizmu działania procesora DSP i sposobu taktowania sygnału przez zegar. Z tego właśnie względu producenci częściej wybierają właśnie ten drugi sposób podnoszenia rozdzielczości i częstotliwości próbkowania.
Proces upsamplingu zachodzi po odczytaniu danych z płyty CD przez napęd odtwarzacza. Jak wiemy podczas każdej sekundy pobieranych jest 44.100 próbek, które możemy oznaczyć na osi współrzędnych jako zbiór pojedynczych punktów. Upsampling polega na łączeniu ze sobą poszczególnych próbek linią ciągła, a następnie pobieraniu wartości pomiędzy nimi. Sposób w jaki pobierane są nowe próbki można opisać za pomocą skomplikowanych równań matematycznych. Nie będziemy ich w tym miejscu przytaczać, gdyż wykracza to poza ramy niniejszego artykułu. Z uwagi na to, że wartości nowych próbek są estymowane nie jest to idealne rozwiązanie.
Cambridge Audio to marka, która postanowiła nieco ulepszyć standardowy upsampling. W topowej serii Azur wykorzystywany jest unikalny algorytm upsamplingu ATF2 (Adaptive Time Filtering), który opracowany został przez szwajcarską firmę Anagram Technologies. Dzięki zastosowaniu 32-bitowego procesora DSP standardowa rozdzielczość 16 bit i częstotliwość próbkowania 44.1 kHz może zostać upsamplowana, czyli zwiększona do 24 bit/384 kHz. Wykorzystanie autorskiego sposobu interpolacji sprawia, że dźwięk jest upsamplowany w dużo bardziej precyzyjny sposób niż w przypadku standardowej metody. Różnica polega na tym, że sinusoida sygnału tworzona jest w czasie rzeczywistym. Dzięki zastosowaniu buforów danych błędy czasowe, czyli jitter zostają zredukowane do minimum. Jest to bardzo ważne, gdyż na ten rodzaj zniekształceń nasze uszy są szczególnie wyczulone.
Wszystkie te czynniki sprawiają, że w konsekwencji otrzymujemy czysty, wysokiej jakości dźwięk.
Algorytm upsamplingu opisaliśmy na przykładzie formatu CD Audio, ale można przy jego pomocy podnieść jakość plików MP3, WAV czy FLAC. Proces ten wymaga zastosowania procesora DSP, co wiąże się ze znacznym wzrostem ceny urządzenia. Właśnie to jest główną przyczyną stosunkowo niskiej popularności tego rozwiązania. Niemniej jednak stosowany jest w typowo audiofilskich urządzeniach, które stają się tym samym jeszcze bardziej atrakcyjne dla miłośników muzyki.
Osobom, które zastanawiają się nad poprawą brzmienia swojego zestawu radzimy jednak na początku, aby przesłuchały kilka piosenek w zwykłej rozdzielczości oraz na urządzeniu z funkcją upsamplingu i same stwierdziły, czy zauważają zmianę.
