We now offer a subscription for just 10 cents a day*
You will always enjoy the full version of Mp4Gain with all its features and benefits.
For just 10 cents a day*
*Unlimited FULL version of Mp4Gain, billed $US12.50 Quarterly (+ $5 USD one time subscription payment JUST in the first payment).
All other payments will be just $3.12 per month, billed quaterly.
That's only 10 cents per day!
CLICK TO PURCHASE
THIS PRICE ONLY LASTS FOR A FEW DAYS
For just 10 cents a day*
Bitdiepte en samplefrequentie DEEL 2
Vervagen verwerking
We weten nu dat digitale signaalverwerking ongetwijfeld erg buggy zal zijn. Dus de benadering van het totaal zal ook veel fouten bevatten. Deze fouten maken de audio niet alleen onherstelbaar, maar introduceren ook een onnatuurlijk geluid.
Om deze artefacten te verwijderen, voegen we berekende ruis met een lage amplitude toe aan het signaal, wat we dithering noemen. De amplitude van de jitterruis is erg laag, en hoewel er nog steeds wat te horen is, is het beter dan geen toevoeging.
Merk op dat jitterruis zich ophoopt. Wanneer je ruis aan een signaal toevoegt, neemt de signaal-ruisverhouding af. Als de handeling wordt herhaald, zal deze verhouding blijven afnemen, wat onzekerheid aan het signaal toevoegt. Daarom wordt dithering vaak toegepast als de laatste stap in het masteren, en slechts één keer.
Dithering heeft een behoorlijk interessante geschiedenis:
De eerste ditherverwerking verscheen tijdens de Tweede Wereldoorlog. Bommenwerpers gebruiken mechanische computers voor navigatie en ballistische berekeningen. Interessant is dat deze computers nauwkeuriger zijn in hun verwerkingsprestaties in de lucht. Ingenieurs realiseerden zich dat trillingen van het vliegtuig fouten in bewegende delen verminderden. Zijn bewegingen worden meer continu, in plaats van plotselinge trillingen. Computers hebben kleine vibrerende motoren en hun trillingen worden oscillatie genoemd, wat is afgeleid van het middeleeuwse Engelse woord ‘didderen’, wat ‘schudden’ betekent. Moderne woordenboeken definiëren dither als een toestand van hoge spanning, verwarring of angst. Dithering brengt digitale systemen op de een of andere manier dichter bij analoge systemen.
– Ken Pohlmann, Regels voor digitale audio
Bemonsteringsfrequentie:
Volgens de theorie is de bemonsteringsfrequentie van 44,1 K per seconde voldoende om het gehoorbereik van het menselijk oor te dekken. Mogelijk hebt u per ongeluk kennis genomen van de stelling van Nyquist, waarin staat hoe u aliasing (een soort vervorming) kunt vermijden en hoe u alle frequenties kunt reconstrueren door middel van bemonstering, waarvoor bemonstering op tweemaal de hoogste frequentie van het signaal vereist is (deze stelling is ook van toepassing op niet-audio media, daar gaan we hier niet op in).
Het menselijk oor heeft een gehoorbereik tot 20 kHz (de meeste onderzoeken tonen aan dat dit aantal in werkelijkheid rond de 17K ligt), dus een samplefrequentie van 40K is voldoende om elke frequentie duidelijk te horen. 44.1K is de industriestandaard, bepaald door SONY, dat destijds om een paar redenen een oligopolie was.
In een notendop, de digitale audiosamples moeten boven de Nyquist-frequentie liggen, omdat in de praktijk de samples laagdoorlaatfilter zijn tijdens het digitaal-naar-analoog-conversieproces om aliasing te voorkomen. Hoe vloeiender de helling van het laagdoorlaatfilter, hoe lager de fabricagekosten. Dus een audiosignaal dat normaal gesproken een laagdoorlaatfilter gebruikt, heeft een vloeiende helling bij 2 kHz. Om bijvoorbeeld het volledige spectrum onder de 20 kHz te houden, moet dit worden gedaan met een bemonsteringsfrequentie van 44 kHz (20K [hoogste frequentie]+2K [laagdoorlaatfilterhelling]x2[Nyquist-theorie]=44K)
Uiteindelijk werd de 44,1K-standaard opgelost in een strijd tussen Sony en Philips (beiden hadden vergelijkbare einddoelen). Dit is ook gebaseerd op de wiskunde achter de audiosamplefrequentie en de anatomie van videobanden. Op deze manier kunnen audio en video naast elkaar bestaan op dezelfde videoband, wat een hogere kostenprestatie heeft. 48K is echter de standaard voor video gerelateerd aan audio. CD-audio blijft op 44,1K.