Un suono super-concentrato



  • L’inventore svedese Lars Liljeryd ha brevettato la tecnica di compressione audio SBR (spectral band replication).
  • Il metodo arriva a dimezzare la dimensione dei file senza ridurne la qualità.
  • Inserito nello standard codec HE-AAC, il brevetto di Liljeryd è già utilizzato da 6 miliardi di strumenti fra smartphone, pc, e sistemi di riproduzione audio.

Monaco di Baviera, 26 april 2017 – Quanti batteristi rock possono dire di aver rivoluzionato un settore tecnologico? Lars Liljeryd può farlo. Musicista, ingegnere del suono e inventore, Liljeryd ha unito il suo amore per la musica e la sua conoscenza dell'elettronica inventando una rivoluzionaria tecnica di compressione che dimezza, o quasi, il “peso” dei file audio preservandone la qualità originale.

Nota come Spectral Band Replication (SBR) perché replica i suoni più acuti usando come guida le frequenze inferiori, SBR, inserita nello standard HE-AAC è usata da 6 miliardi di strumenti nelle applicazioni più comuni per la diffusione, la riproduzione e la conservazione di file audio. Permette a persone in tutto il mondo di ascoltare musica, trasmissioni radio digitali o podcast con un’alta fedeltà di riproduzione.

Per questo successo, Lars Liljeryd è entrato fra i tre finalisti dello European Inventor Award 2017 nella categoria “industria”. I vincitori della 12ª edizione del premio, istituito dallo European Patent Office, saranno annunciati nel corso di una cerimonia che si terrà a Venezia il 15 giugno.

«Questo innovativo metodo per la compressione del suono ha aumentato le opportunità offerte dall'audio digitale senza chiedere compromessi in termini di qualità del suono», ha detto il Presidente dello European Patent Office, Benoît Battistelli, presentando i finalisti dello European Inventor Award 2017, «affrontando il problema in modo nuovo ha reso possibile aumentare la qualità del suono digitale in modo pratico e poco costoso.

Grazie ai brevetti che ha depositato, ha potuto crearsi uno spazio in un settore competitivo altrimenti dominato da grossi operatori».

Un ribelle nel mondo dei codici

Ribelle? Un “folle outsider”, come ama definirsi? Come inquadrare un uomo che emana curiosità intellettuale e che ha alle spalle abbastanza carriere da riempire un paio di vite? Lars Liljeryd, infatti, è stato batterista in due band che hanno scalato le classifiche di vendita della musica pop svedese; è stato ingegnere del suono, riparatore di organi Hammond, artista della luce, proprietario di un’azienda biotecnologica e mente creativa dietro una collezione di innovazioni.

Ci sono però tre costanti nella sua vita: la musica, la sua conoscenza dell'elettronica e il desiderio di “muovere le cose”. Tutti questi elementi sono presenti nell’invenzione della Spectral Band Replication (SBR), un modo di ridurre la dimensione dei file audio senza sacrificarne la qualità. «La scienza dietro la codifica del suono era molto tradizionale. Io vedevo le cose da una prospettiva diversa», racconta Liljeryd, «questo mi ha portato a essere visto come qualcuno che voleva introdurre una tecnologia di rottura in un mondo tradizionale».

In effetti, nel campo delle codifiche di compressione, i cosiddetti ‘codec’ (coder-decoder, codificatore-decodificatore), la SBR ha rappresentato una pagina nuova. Gli algoritmi di compressione ottenevano il loro risultato tagliando via alcune parti del file originale, generalmente le frequenze più basse e più alte per ridurne la dimensione e risparmiare memoria o larghezza di banda.

Questo approccio ha raggiunto il limite con lo standard Advanced Audio Coding (AAC), il successore dell’MP3, che offriva un rapporto di compressione del 90% creando file di dimensione pari a un decimo dell'originale. Andare oltre comportava una sensibile riduzione nella qualità dell'audio riprodotto. Invece di cercare quali parti del file audio potevano essere tagliate, Liljeryd si è concentrato su quelle che naturalmente sono duplicate nell'originale.

La sua invenzione è basata su un fenomeno acustico chiamato “ridondanza spettrale” cioè sul fatto che le armoniche sono spesso simili nelle alte e nelle basse frequenze. Liljeryd ha capito che non era necessario trasmettere tutte le informazioni del file per mantenere il suono originale, bastava trasmettere le frequenze più basse e usarle come “guida” per ricostruire – a valle, nel ricevitore – le frequenze più alte. I suoni sono quindi codificati insieme a delle “istruzioni” che permettono al ricevitore di ricreare il suono completo.

Compressi con il turbo

Liljeryd paragona il processo al turbocompressore di un’auto da corsa. «Il “turbo” aumenta di molto la potenza e l'efficienza del motore. La mia idea originale era una tecnologia come il turbo che potesse essere aggiunta ai codificatori esistenti come MP3 e AAC per migliorarne la performance». In quel caso sarebbe bastato sviluppare la SBR e venderla come tale a chi produce i codec.

In realtà sviluppando la sua idea Liljeryd scoprì che non era possibile aggiungere SBR alle tecnologie esistenti. Bisognava costruire un apposito software di codifica. Le cose si facevano più difficili e l'inventore svedese coinvolse un team di ingegneri che includeva Kristofer Kjörling, Per Ekstrand e Fredrik Henn e creò una piccola start-up.

Il lavoro diventava sempre più complesso e Liljeryd bussò alle porte del Fraunhofer Institut di Erlangen, in Germania, che aveva sviluppato sia l'MP3 che l'AAC. Con il supporto di capitali esterni Liljeryd ha creato la Coding Technologies AB in Svezia e, insieme al Fraunhofer Institute, la consociata tedesca Coding Technologies GmbH, incaricando Martin Dietz lo specialista di MP3 del Fraunhofer di guidare le due società.

Risultato: nel 2002 le funzionalità SBR erano pienamente integrate nello standard AAC consentendo una riduzione del 50% nella dimensione dei file. Venduto come HE-AAC è uno degli standard di codifica audio più popolari nel mondo.

Sei miliardi di utenti e un acquirente

Per chi distribuisce file musicali su internet a numeri enormi e crescenti di utenti il beneficio di questo enorme guadagno di efficienza è chiaro: meno bit significa meno dati da trasmettere e quindi costi inferiori. Sul fronte utente se musica e podcast possono essere mandate in streaming invece che scaricate, il consumatore non ha bisogno di investire in hard drive.

Tutto questo ha contribuito a rendere popolare la tecnologia. Incorporato nello standard HE-AAC e nelle sue successive versioni, SBR è usato in un mercato della codifica di file audio stimato 5 miliardi di euro nel 2015 e che potrebbe raggiungere i 7 miliardi nel 2022 secondo gli analisti del settore. Oggi SBR è una funzionalità adottata da 6 miliardi di dispositivi nel mondo: da videocamere a smartphone e personal computer (è usato dal servizio iTunes) da radio terrestri e satellitari con diverse tecnologie fra cui quelle che utilizzano lo standard ‘Digital Radio Mondiale’ e in molti Paesi per la compressione del canale audio nelle trasmissioni televisive digitali.

Nel 2007 Dolby Laboratories ha acquisito nCoding Technologies e i suoi brevetti per 170 milioni di euro e ha assunto Liljeryd come super consulente tecnico. Andato 'in pensione' nel 2016 Liljeryd oltre a seguire molti hobby continua a supportare la start-up medicale svedese Diabetes Tools AB, che ha fondato nel 2000.

«Nel migliorare la salute e l'assistenza alle persone con diabete vorrei avere il successo che ho ottenuto con le mie altre invenzioni», dice. Liljeryd, che figura come inventore o co-inventore in 9 famiglie di brevetti in vari Paesi ha ricevuto il Grand Technology Prize della Royal Swedish Academy of Engineering Sciences (nel 2006, insieme a Kjörling, Ekstrand e Henn); lo IEEE Masaru Ibuka Consumer Electronics Award (nel 2013 insieme a Dietz e Kjörling) ed è stato definito uno degli otto pensatori più influenti in Svezia nel 2005 da due giornali svedesi: Ny Teknik e Dagens Industri.