[discocandy]

2e file van mij. Geschreven door ondergetekende met een aantal quotes uit stukjes gevonden online.
Dit artikeltje is gemaakt na aanleiding van vragen op een facebook pagina waar we elkaar met het zoeken van oude 12inches.

LET op!! hier kunnen fouten in zitten.
Dit is geschreven met mijn “beperkte kennis van deze zaken. Verbeteringen zijn MEER dan welkom.

Copy paste van bericht zonder afbeeldingen:

Ik had wat vragen gehad over geluid, kwaliteit en compressie naar mp3, of flac. In eerste instantie heb ik daar een kort artikel over geschreven maar wilde dit artikel uitbreiden om meerdere dingen over het omzetten van geluid naar digitale vorm uit te leggen. Ik hoop met dit stukje wat meer duidelijkheid te brengen in de zin en onzin van het maken van digitale bestanden en hun formaten Ik ben geen audio engineer en heb door lezen van vele artikelen een eigen mening gevormd.

Analoog Geluid
Geluid bestaat uit trillingsgolven die wij ontvangen met onze oren. Deze trillingsgolven worden door onze hersenen omgezet naar geluid. Om geluid te kunnen horen moeten de trillingen frequenties bevatten die gelegen zijn tussen 20 en 20.000 Hz. Dit geldt voor goed functionerende oren.Deze golven noemen we een analoog signaal. Deze signalen worden bijvoorbeeld afgegeven door stembanden Maar ook heel klein door een LP, of 12inch waarna ze door een versterker gaan en in een electrisch signaal versterkt worden en gestuurd naar de speaker.

Digitaal Geluid
De data op een CD bestaat uit gaatjes in de cd die door een laser worden gelezen. Bij een gaatje gaat de laser door de cd heen en geeft een signaaltje aan een sensor . Dit signaal =1. Is er op die plek geen gaatje en derhalve word er geen signaal doorgegeven leest wordt dit gelezen als 0. Dit noemen we een binaire techniek.

Indertijd dat de Normale CD werd uitgevonden is er gekozen om de kwaliteit hiervan op 16-bit/44.1kHz te zetten.
16 stukjes data worden met een snelheid 44100 keer per seconde gelezen. Deze reeks 0 en 1 worden in een DA converter (Digitaal naar Analoog converter) omgezet in elektrische stroompjes die naar de versterker gaan. Vanuit de versterker kunnen we deze horen op onze speakers of kop telefoon.
Digitale signalen uit een cd speler of computerbestand zoals een mp3 flac of Wav bestaan dus uit nullen en éénen. Hierin is de infromatie opgeslagen van de analoge geluidsgolven. Hiermee proberen ze dus de analoge golf na te maken.

Rippen van CD
We kunnen deze data van nullen en enen ook uitlezen (rippen) en opslaan. De ruwe data is eigenlijk onbruikbaar voor afspelen (*PCM formaat)en worden daarom vaak omgezet naar een bruikbaar bestands formaat. Eigenlijk zijn hierin maar 2 opties. Lossless, en Lossy bestands formaten.
*Lossless:
Bestand verkleinen en GEEN geluidsinformatie kwijt raken. Deze data is EXACT het zelfde als de data op de cd maar kan gecomprimeerd zijn door gebruikt te maken van een compressie techniek.
Voorbeelden hiervan zijn Flac, Wav, Aiff.

*Lossy:
Het bestand verkleinen en geluids informatie kwijtraken. De data wordt slim ingepakt maar blijft NIET gelijk aan het origineel.
voorbeelden: Mp3, WMA.

Een goede keuze zou zijn om CD bestanden die je zelf ript van CD’s te rippen in een lossles formaat zoals Flac of gewoon als Wav file. Flac is een lossles compressie formaat de bestanden worden tot zo’n 40% kleiner maar blijven 100% het zelfde. Je kunt ze weer uitpakken en dan heb je 100% de zelfde file als van je CD. Wav is een compressie loze digitale versie van je audiobestand en daardoor ook groot qua formaat. (met de prijzen van de HD’s mag dit geen belemmering zijn.) Nadeel is wel dat je weinig tot geen andere informatie kwijt kan in een Wav bestand terwijl Flac en MP3 dit wel kunnen. Wil je 12 inches of LP’s rippen kijk dan even of je geluidskaart en ripsoftware 24bit ondersteund. Aangezien een lp een analoog medium is heeft het “waarschijnlijk” de 24bits info al in zich. Je krijgt tijdens het rippen behoorlijk grote bestanden welke handiger zijn voor het verwijderen van tikken. (wederom Kwaliteit van het originele materiaal maakt de kwaliteit van je uiteindelijke bestand.)

Hoe werkt dat nou LOSSLESS Compressie:
Hoe de codecs dit exact doet is hier niet uitgelegd alleen het principe van een lossles compressie.
Een normaal CD geluid is 16 bit dat wil zeggen dat elke regel is opgebouwd uit 16 stukjes data . 16 stukjes data ziet er bijvoorbeeld zo uit. 00 00 11 00 01 11 01 01 01 11 10 00 11 10 11 10
Een codec pakt dat in en maakt er bijvoorbeeld. 1 1 2 1 3 2 3 3 3 2 4 1 2 4 2 4
Zoals je kunt zien is bovenstaande kleiner dan het origineel maar qua uitkomst exact het zelfde Dus: 00=1 11=2 01=3 10=4
De codec weet dus dat 1 eigenlijk 00 is, 2=11, 3=01 enzovoort. Dus als de codec het weer uit pakt is het weer Identiek aan het origineel. 00 00 11 00 01 11 01 01 01 11 10 00 11 10 11 10
Dit kost uiteraard rekenkracht van de processor.
Nu is dit een zeer beknopte uitleg hoe de compressie werkt. Er komt heel wat meer bij kijken om audio signalen te verkleinen. Vaak zit er in dit soort files beveiliging, ruimte voor tags, afbeeldingen en nog wel meer.
Je leest in HIFI forums dat de geluids kwaliteit bij Flac veranderd. Als we dan praten over analoge opnamen of originele masters van opnamen welke hoger zijn dan 24 bit en opgeslagen zijn als 16bit hebben ze een punt. Maar bij rips van cd’s (16 bit) treed dit verschil absoluut niet op.
Om heel duidelijk te zijn. Dit ligt dan NIET aan Flac maar aan de software die de Flac afspeelt. Bij Wav wordt de data door de software alleen omgezet naar geluid. Bij Flac word de data eerst uitgepakt en daarna omgezet naar geluid.

Deze extra stap kon voor problemen zorgen aangezien er iets meer processorkracht nodig is om het bestand uit te pakken en om te zetten naar geluid. Pc’s en mediaplayers hebben ruim genoeg power om dit zonder problemen te doen.
Normale cd’s zijn dus 16bit opnamen maar er zijn ook zogenaamde SACD geluidsdragers (Super Audio Compact Disc) of analoge opnamen waarvan wordt aangegeven dat je deze beter als wav of als 24bit bestand kan opslaan.
Maakt 24 bit nu je geluidskwaliteit beter?
Hmm.. Blijft een twistpunt en vind “ik” met mijn set lastig om echt aan te geven.
Feitelijk krijg je alleen maar meer ruimte in je weergave. De dynamiek in de file wordt groter (niet perse in de muziek), doordat er meer “samples” zijn om mee te spelen, meer headroom, meer ruimte tussen hard en zacht etc. De kwaliteit van het geluid wordt dus niet beter, alleen de dynamiek in de file en eventueel de opnamen. Dit is overigens geheel afhankelijk van de kwaliteit van de opnamen zelf!! Hoewel bij sommige zaken dit een rol kan spelen is vrijwel alle dynamiek die er te verkrijgen valt en dat binnen de audio dynamische gehoorgrens van 99,9999% van alle mensen valt te vinden in goede 16bit bit opnamen.Goede speakers en versterker zorgen er wel voor dat de dynamiek van 24bit een beleving kunnen geven die bij 16bit opnamen niet te horen en met een standaard hifiset nauwelijks of geen extra toevoegd.
Voor deze mensen is cd kwaliteit of mp3 kwaliteit goed genoeg. Zoals de velen die spotify afspelen op hun hifi set.

Hoe werkt dat nou LOSSY Compressie:
Het vergelijk tussen Flac (lossles codec) of MP3 (lossy codec) is groot
Belangrijk Item hier is de Bitrate, in het normaal nederlands bitsnelheid.
Terwijl een 24bit opname een bitsnelheid van b ijvoorbeeld 2737 kbps heeft is een MP3 in de hoogste stand “maar” 320KBPS. Dit noemen we dus een compressie naar een Lossy* bestand.
Bij het maken van een mp3 kijkt de codec mp3 eerst of hij data kan weggooien zodat er minder data over blijft om te comprimeren. Deze data is bijvoorbeeld stilte of een continu toon, herhaling of toonhoogten die wij niet horen. Dit weggooien kun je in verschillende gradaties doen, van heel sterk. 64kbps tot zo min mogelijk 320kbps. Digitale processen zijn mathematisch van aard, dus hoe hoger de bit diepte en de sample rate, hoe meer data en hoe nauwkeuriger er kan worden gemanipuleerd met de data. Mp3 is erg slim. In de hoogste kwaliteit en met de goede software gemaakt is het bij mp3 amper te horen of je te maken hebt met een mp3 of originele opname. Pas als je de MP3 gaat hergebruiken
bijvoorbeeld voor mixen kun je tegen de limiet aanlopen van mp3 en krijgt je mix die “mp3” sound. Bij lagere bitrates is dit verschil overigens wel duidelijk! De compressie bij 128kbps is zo groot dat de harde S en T geluiden overheersen.

DA converter (Digitaal-Analoogomzetter)
Elke CD, DVD, Blueray speler en software om muziek af te spelen hebben dit. Een Digitaal naar Analoog omzetter. Het enige wat dit stukje software/hardware doet is het uitlezen van digitale informatie en omzetten naar analoge informatie welke weer gelezen kunnen worden door een versterker.
De DA converter leest alleen *PCM data dus elke vorm van geluid of dit nu WAV, Flac of MP3 is moet eerst in de software worden omgezet naar *PCM.
*PCM (Wikipedia) PulsCodeModulatie
PCM is een digitale voorstelling van een analoog signaal, waarbij de signaalwaarde op regelmatige tijdstippen bemonsterd wordt, en gekwantiseerd tot een serie waarden in een digitale (om precies te zijn binaire) code. “00 00 11 00 01 11 01 01 01 11 10 00 11 10 11 10”
Hier is het eerste punt waar er kwaliteit verlies zou “kunnen” ontstaan. De digitale data moet weer teruggebracht worden naar analoge data. Het omzetten is mathematisch van aard, dus daar kan nul komma nul verschil in ontstaan. Alleen bij het doorsturen zou vervuiling kunnen optreden. Uitgaande van het afspelen van digitale data van een normale cd heeft de software als taak de stukjes data die elke 44100 keer per seconde verstuurd worden.om te zetten naar analoog signaal. Hier kunnen fouten in onstaan genaamd *Jitter.

*Jitter
Jitter is een digitale vervuiling die ontstaat door bijvoorbeeld slechte contacten, slechte kabels of te trage computer systemen. Bij digitale bestanden is timing (lees de tussenpoze dat data wordt uitgelezen) heel belangrijk. als deze te vroeg of te laat aankomt maakt de DA converter een fout in de bits die omgezet te worden naar analoog signaal. In kabels is daar een norm voor hoeveel fouten de doorgifte mag geven. Zo mag een hdmi-kabel één fout per miljard verzonden bits hebben. Dat lijkt weinig, maar dat komt neer op ongeveer één fout per seconde video of audio. In software is deze norm er (naar mijn weten) niet.
Ook hier blijft dan de vraag of je het kan horen. Sommige hifi puristen claimen van wel. Of deze fouten in software ontstaan is lastig te bewijzen. De buffering en fout controle is zo goed dat deze niet meer te horen mogen zijn Ik durf zelf te stellen dat geluidsfouten bij analoge media veel groter is dan bij digitale media (lp vs cd.) aangezien bij bijvoorbeeld Lp’s *WOW en Flutter kan ontstaan.
verschil tussen digitaal enn analoog signaal.

*Wow en Flutter (Wikipedia)
Wow en flutter zijn fouten in de opname of weergave van een roterende geluidsdrager, zoals een grammofoonplaat, magneetband of compact cassette, die worden veroorzaakt door variaties in de draaisnelheid. Dit heet frequentie-modulatie van het geluid. Bij wow gaat het om langzame variaties (circa 0,1-10 Hz), bij flutter om snelle (meer dan ongeveer 10 Hz).

Verschillen in Codecs

AIFF/Wav.
Beiden lossles data. Voordeel van AIFF is dat tags ingevoerd kunnen worden terwijl dit in WAV maar peperkt mogelijk is. Het nadeel is dat de data veel ruimte in neemt ongeveer 10 mb per minuut aan cd audio data.

Flac/ Mp3
Beide vormen zijn bestanden waarbij de data is gecomprimeerd. Het grote verschil is dat bij Flac dit bij cd kwaliteit zonder verlies van geluidsdata gebeurd en bij Mp3 dit tot permanent verlies van geluidsdata leid.