Hoe digitaal geluid werkt (deel 2)


Free Download Mp4Gain
picture



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




Hoe digitaal geluid werkt (deel 2)

Digital Sound

Wat is geluid?

DIGITAL SOUND

Als we het hebben over geluid, dan is het eigenlijk een golf die door een bepaald fysiek medium wordt uitgezonden, in ons geval is dat lucht. Deze golf is bijna onmogelijk te visualiseren, omdat hij driedimensionaal is en zich in alle richtingen voortplant met een vrij complexe geometrie. Om een ​​golf grafisch weer te geven, wordt meestal een sinusgolf getekend. Het is belangrijk om hier te begrijpen dat een sinusgolf GEEN golf is, het is slechts een sinusgolf. Het toont de toestand van een golf op een bepaald punt in de ruimte op een bepaald moment in de tijd en niets anders. We zien slechts een deel van de golf die ooit door dit punt is gegaan. Dit is echter meer dan voldoende om de eigenschappen van de golf vast te leggen, zoals de frequentie.

24nnoeb.jpg

Dezelfde waarde die wordt weergegeven in de sinusgolf, in fysieke zin, is de druk die de geluidsgolf uitoefent op een microfoon of iemands oren. Deze druk wordt gemeten in micropascals, en het is erg belangrijk om te begrijpen dat elk geluid, en ook muziek, oscillaties zijn van een golf met een bepaalde frequentie (in het geval van muziek, met een veranderende frequentie), maar niet de waarde van afzonderlijke druk op een bepaald moment. Het is gewoon dat de luchtdruk niet correct is en geen goede informatie naar het menselijk brein draagt. Wanneer de druk van de ene waarde naar de andere fluctueert, bijvoorbeeld met een frequentie van 15 kilohertz, ontstaat er een hoog, “gierend” geluid. De specifieke drukwaarde tijdens dergelijke fluctuaties bepaalt het volume: hoe hoger de druk, hoe groter het volume. Als de druk te hoog is

Daarom, ik herhaal, bevat de drukwaarde op een bepaald moment geen informatie over het geluid, en als er geen oscillatie is, komt elke waarde overeen met stilte.

3. Wat zijn decibellen?

Nadat we de fysieke aard van geluid hebben ontdekt (hoop ik), is het tijd om te praten over zoiets mystieks als decibel. Decibels zijn “slechts” een maateenheid voor iets, hetzelfde als megabytes en andere, om het simpel te zeggen.

Het probleem voor veel mensen is dat decibels geen constante meeteenheid zijn, en de eenheid waarin elke stap exponentieel groeit in vergelijking met de vorige. Dat wil zeggen, stel dat we 1 decibel van iets hebben. Toen kregen we 2 decibel. Als je deze twee decibel ontleedt en ze weergeeft in de vorm van een liniaal die centimeters meet, blijkt dat de eerste decibel slechts één centimeter beslaat, terwijl de tweede twee hele centimeters beslaat, dus de totale waarde is 3 centimeter. Dit komt doordat de tweede decibel exponentieel is gegroeid ten opzichte van de eerste. Voeg je een derde decibel toe, dan duurt het op deze liniaal al 4 centimeter en is de totale waarde 7 centimeter. (Dit is slechts een voorbeeld om exponentiële groei te laten zien,

Als u verre van engineering bent, vraagt ​​u zich misschien af ​​waarom een ​​dergelijke maateenheid nodig is. Het antwoord op deze vraag valt buiten het bestek van dit bericht, en als iemand geïnteresseerd is, raad ik ze aan deze video te bekijken:

Ik blijf praten over geluid. In ons geval kunnen we decibels gebruiken voor volume en niets anders. Dat wil zeggen, 0 decibel voor ons komt overeen met absolute stilte (leeg), terwijl, laten we zeggen, 140 decibel letterlijk doden; dit is zo’n hard geluid. Het belangrijkste om te onthouden is dat, hoewel we het volume in decibel meten, deze eenheid exponentieel blijft groeien. Een geluid met een volume van 140 decibel is niet 140 keer luider dan een geluid van 1 decibel, maar miljoenen keren (8.912.655 keer om precies te zijn).

Sommigen zullen zich ook afvragen wat negatieve decibel is, zoals -40 decibel, enz. Dus dit is hetzelfde, het is alleen dat ingenieurs bij veel audioapparaten een bepaalde waarde aannemen, zeg 80 decibel, voor de “standaard” volumewaarde, en daaruit meten ze een lager en een groter volume. De standaardwaarde zelf is 0 decibel op het lokale systeem van dit apparaat. In sommige gevallen is 0 decibel over het algemeen het maximale volume en wordt het geluid uitsluitend naar beneden gemeten op dergelijke apparatuur.

We zullen deze negatieve decibel niet gebruiken, en voor ons zal absolute stilte altijd 0 decibel zijn.

4. Bitdiepte

Nu we alle basisprincipes hebben opgehelderd of onthouden, is het tijd om verder te gaan met hoe digitale audio wordt opgenomen. Geluid wordt opgenomen door een microfoon, een apparaat dat de trillingen van een geluidsgolf opvangt en omzet in een elektrische stroom waarvan de spanning fluctueert in verhouding tot de trillingen van de geluidsgolf, zodat de sinusoïde dezelfde is.


Free Download Mp4Gain
picture

Over audio en USB-C

Over audio en USB-C

Usb C

Is de overstap naar USB-C goed of slecht? Waarom gebeurt het en wat betekent het voor degenen die graag naar muziek luisteren vanaf hun mobiele apparaat?

De volgende smartphone die u koopt, is mogelijk compatibel met USB-C-audio, zelfs als deze de “normale” 3,5 mm-aansluiting behoudt. Wat betekent dat er binnenkort meer USB-C bedrade headsets komen, want zo werkt het: als je ergens ondersteuning voor toevoegt, zullen bedrijven het gaan maken. Het gebruik van de nieuwe audio-aansluiting roept echter veel twijfels en vragen op, hoe deze ervaring zal verschillen van degene die we in de loop der jaren hebben gehad.

De poort is nieuw, de details zijn hetzelfde.

Elk type audiocontent kan worden afgespeeld op onze smartphones dankzij het goed gecoördineerde werk van een aantal speciale details. De overgang van 3,5 mm naar USB-C verandert in dit opzicht niets. De details zelf kunnen echter drastisch veranderen.

Om je smartphonebestanden om te zetten naar geluid heb je een D / A-converter, een versterker en speakers nodig. De luidsprekers trillen om een ​​golf te creëren die onze trommelvliezen beïnvloedt, en het werk van hun bewegende delen is mogelijk dankzij elektromagnetisme. Deze golf komt overeen met wat een analoog signaal wordt genoemd, en de variëteiten van dit signaal zijn geluiden met verschillende toonhoogtes. Vervolgens laat de golfkarakteristiek van het signaal de luidspreker trillen, deze trilling genereert golven die naar onze trommelvliezen worden gestuurd, die op hun beurt in ons hoofd trillen en geluid produceren.

Bestanden op uw smartphone of bestanden die via internet worden overgedragen, zijn digitaal van aard. Dit betekent dat het slechts een aantal enen en nullen zijn die bij elkaar zijn gebracht, zodat de computer ze kan lezen en weet wat ermee te doen. Digitale bestanden hebben op zichzelf geen golfkarakter waardoor luidsprekers geluid kunnen produceren. Daarom hebben we iets nodig om het ene in het andere te veranderen.

Complexe algoritmen worden gebruikt om audio die in een analoog formaat is opgenomen, om te zetten naar een digitaal formaat, zoals een .mp3-bestand, voor opslag op een computer, en het vervolgens weer om te zetten naar analoog voor weergave. De gegevens moeten naar een DAC om te converteren naar de gewenste golfvorm en vervolgens naar een versterker die de golf sterk genoeg maakt om in een koptelefoon te werken. Wetenschappers en ingenieurs gebruiken verschillende trucs om ‘geluid te creëren’, maar het beschreven proces is nodig voor alle telefoons, draagbare audiospelers en alle luidsprekers.

Er zijn twee manieren om audio via de USB-poort te sturen, je raadt het al: digitaal en analoog. Analoge audio kan worden geconverteerd naar de ingebouwde versterker en DAC van uw smartphone en vervolgens via de poort naar een passieve hoofdtelefoon of een adapter worden geleid. Om dit te laten gebeuren, moet het apparaat de zogenaamde analoge audiobediening ondersteunen, in welk geval de hoofdtelefoon of adapter slechts één signaalgeleider is.

Als u een koptelefoon met voeding of een adapter gebruikt, is het audiosignaal dat via de USB-poort wordt verzonden nog steeds digitaal. Dit betekent dat de DAC en versterker in de koptelefoon of dongle zitten en de conversie daar plaatsvindt en niet op de smartphone.

Dit kan bepaalde problemen veroorzaken. U moet ervoor zorgen dat u de juiste combinatie van apparaten gebruikt. Als u een passieve hoofdtelefoon of een adapter heeft, moet uw smartphone analoge audio ondersteunen, en veel niet. En het probleem is dat de meeste dongles, adapters en koptelefoons op geen enkele manier gemarkeerd zijn voor hun “activiteit” of “passiviteit”, nergens wordt aangegeven hoe ze gemaakt zijn.

Hoe digitaal geluid werkt. (Deel 1)

Hoe digitaal geluid werkt. (Deel 1)

digital sound

In deze post wil ik het hebben over digitaal geluid en gaandeweg een dergelijke populaire vorm van freestyle als audiofilie blootleggen. Helaas zie ik de laatste tijd steeds meer manifestaties van dit fenomeen, die de geest van zelfs redelijk redelijke mensen doordringen en ervoor zorgen dat ze geld uitgeven aan technologische analogen van homeopathische pillen.

Digital Sound

Ik zeg “helaas” omdat alles wat ik in dit artikel zal schrijven in principe bekend moet zijn bij alle mensen die van school zijn afgestudeerd. Maar om de een of andere reden die ik niet begrijp, vergeten of willen ze de kennis die ze ooit hebben opgedaan niet in de praktijk toepassen. Het geloof in audiofilie is op dit moment zelfs doorgedrongen en wijd verbreid onder ingenieurs, hoewel dat echt is, en ze zouden deze dingen grondig moeten begrijpen.

Ik wilde dit artikel oorspronkelijk in een agressievere stijl schrijven. Maar uiteindelijk besloot ik dat ik het beter zou doen zonder vloeken en provocaties. Integendeel, ik hoop echt dat audiofielen dit artikel lezen en nadenken over wat ze geloven en of ze genoeg reden hebben om te geloven. Daarom zal ik dat doen zonder provocatie en zal ik me uitsluitend en uitsluitend op de feiten concentreren.

En het belangrijkste wat ik nu wil zeggen: de audiofiele argumenten zijn geen argumenten die verband houden met een technisch of technisch aspect. Audifilovs argumenten zijn in tegenspraak met de wetenschap, in het bijzonder natuurkunde en wiskunde. Ze zijn ook in tegenspraak met technische en technische aspecten en audiofielen weten niet hoe hun audiosystemen werken, maar dit is een klein probleem vergeleken met de manier waarop ze fysische of wiskundige wetten tegenspreken, wat aantoont dat ze de basisprincipes volledig onwetend zijn. Het zijn de wetenschappelijke aspecten waarop ik zal focussen in plaats van uit te leggen wat de verschillende soorten CAD zijn en andere details die niet van fundamenteel belang zijn.

1. Basis: hoe geluid wordt weergegeven op een computer en elk ander elektronisch apparaat

Om te beginnen staat een audiobestand op een digitaal medium, zoals een harde schijf. Dit audiobestand heeft een bepaald intern formaat, maar het zijn allemaal een reeks nullen en enen (0110010101 …), dat wil zeggen dat elk bestand kan worden weergegeven als een zeer groot aantal. Dit nummer kan eenvoudig worden omgezet naar het gebruikelijke decimale nummersysteem (189208 …).

Het directe gevolg hiervan is dat de kopieën van hetzelfde bestand allemaal exact hetzelfde zijn. Het maakt niet uit in welk medium ze zich bevinden of hoe ze zijn overgebracht of gemaakt: als de kopieën correct zijn, zijn ze precies hetzelfde. Het verschil in het afspelen van hetzelfde bestand kan alleen worden veroorzaakt door een ander element in deze afspeelketen.

En deze string is als volgt:

Bestand -> audiospelerprogramma -> digitaal naar analoog converter (DAC) -> versterker -> luidsprekers of koptelefoon.

Het werkt als volgt:

Ten eerste laadt (of ontvangt van buitenaf) het spelerprogramma een audiobestand in het geheugen.

De software decodeert het vervolgens, indien nodig, in een niet-gecomprimeerde digitale stream, namelijk digitale audio. We zullen dit eenvoudigweg ongecomprimeerde digitale audio .WAV noemen en aannemen dat dit het formaat is waarin muziek wordt afgeleverd op conventionele audioschijven (tweekanaals stereo, 16-bit, 44,1 kilohertz per kanaal).

Daarna gaat dit geluid een digitaal-naar-analoog-omzetter binnen, die elk nummer opneemt en omzet in een analoge waarde die ermee overeenkomt, meestal is het een spanning gemeten in volt (vanaf een bepaalde minimumwaarde die komt overeen met een digitaal getal 0 en tot een maximale waarde die overeenkomt met het getal 65.536 – dit is het maximale aantal dat in 16 bits kan worden geschreven).

Daarna komt het geluid, al in de vorm van elektrische stroom, de versterker binnen, waarvan de taak is om de spanning te verhogen tot een waarde die bij de luidsprekers past. De versterker moet het signaal lineair versterken, dat wil zeggen dat elke waarde die het aan de ingang bereikt, aan de uitgang in dezelfde verhouding moet toenemen.

In de luidsprekers wordt de elektrische stroom omgezet in fysieke trillingen, die naar de lucht worden overgebracht en zo wordt het geluid dat we horen verkregen.

Deze keten, die we vanaf nu het audiopad zullen noemen, is in een of andere vorm aanwezig in elk digitaal audiosysteem. De elementen zelf zien er misschien heel anders uit op verschillende systemen (mp3-spelers, smartphones, computers, enz.), Maar ze zijn noodzakelijkerwijs aanwezig. Als het om een ​​computer gaat, staan ​​de DAC en versterker op de geluidskaart (die vaak in het moederbord is ingebouwd). Luidsprekers hebben vaak hun eigen ingebouwde versterker, en sommige hebben misschien hun eigen DAC (en als je ze aansluit, wordt de geluidskaart omzeild).

HD geluidsgids

HD geluidsgids

HD audio

Als het gaat om HD-audio (high definition), Blu-ray-speler afspelen op de computer, zijn veel mensen geneigd te denken dat de aanwezigheid van de HDMI-interface op het moederbord of de videokaart het automatisch kan afspelen op je tv en high-definition audioformaten van het thuistheatersysteem, zoals Dolby. Digital Plus, DTS-HD met hoge resolutie, Dolby TrueHD en DTS-HD Master Audio.

hd audio

Met uitzondering van enkele interessante mogelijkheden is dit in de meeste gevallen echter helemaal niet het geval. Zelfs relatief nieuwe high-end moederborden, videokaarten en geluidskaarten met HDMI-aansluiting kunnen dergelijke grote audiostreams niet alleen aan. Uiteindelijk komt het allemaal neer op wat voor soort ingangssignaal ze kunnen ontvangen en wat voor soort signaal ze kunnen uitsturen.

In deze recensie bekijken we alle HD-audioformaten, hun bitrate (streaming) en leveringsvereisten voor het afspeelmedium. In deel 2 zullen we verder onderzoeken hoe digitale audiostreams wel of niet kunnen worden verwerkt in typische pc-componenten. Na het lezen van beide artikelen, moet u diepgaand begrijpen waarom zoveel thuistheatergebruikers een verscheidenheid aan analoge kabels gebruiken (drie voor 5.1-kanaals en vier voor 7.1) in plaats van HDMI om meerkanaals audio te leveren waar u die nodig hebt. We zullen ook enkele van de tijdelijke oplossingen bespreken die verband houden met het converteren van een digitaal naar analoog signaal op een computer, in plaats van een ontvanger of voorversterker – deze optie is vaak de meest betaalbare optie voor een optimale HD-geluidskwaliteit. En tot slot kunt u zien waarom het de moeite waard is om een ​​Blu-ray-speler voor uw thuistheater te kopen; Hierdoor kunt u profiteren van enkele van de nieuwe voordelen die voor het einde van 2008 zouden moeten verschijnen, maar die nog niet klaar zijn (ze zijn tenminste nog niet klaar op het moment dat dit artikel wordt geschreven).

In het eerste deel behandelen we de volgende punten:

De bitsnelheid (of stream) die bij elk formaat hoort, evenals het aantal kanalen, bemonsteringsfrequenties (bemonstering) en bitdieptes die worden gebruikt om de formaten te coderen.
Of de SPDIF-connector de vereiste stream voor elk formaat kan leveren en met welke soorten HDMI-interfaces elk formaat werkt.

In deel twee kijken we naar pc-softwarecodecs om erachter te komen met welke formaten ze werken, evenals de soorten interfaces die met HDMI uitgeruste moederborden, videokaarten en geluidskaarten kunnen ondersteunen. En aangezien nieuwe chipsets en interfaces onlangs beschikbaar zijn (of relatief binnenkort beschikbaar zullen zijn), zullen we ook uitleggen hoe nieuwe en toekomstige hardware eenvoudigere oplossingen kan bieden voor high-definition audio voor pc’s die momenteel in de problemen zitten.
High Definition-audioformaten (HD-audio)

Blu-ray-schijven kunnen soundtracks van films in een van de volgende indelingen bevatten:

PCM (lineaire PCM of LPCM);
Dolby Digitaal;
DTS;
Dolby Digital Plus;
Hoge resolutie DTS-HD;
Dolby TrueHD;
DTS-HD-masteraudio.

Alvorens in detail in de bovenstaande formaten te duiken, waren de Dolby-technologieën afkomstig van Dolby Laboratories, een erkende leverancier van professionele, semi-professionele en consumenten meerkanaals surround sound en ruisonderdrukkingstechnologieën. Het DTS-formaat (ook wel Digital Theater Systems genoemd) is op zijn beurt afgeleid van DTS, Inc. Het is ook een bekende leverancier van digitale audiotechnologie die concurreert met Dolby Labs.
PCM (lineaire PCM of LPCM)

PCM (Pulse Code Modulation) PCM staat voor Pulse Code Modulation en biedt een digitale weergave van een analoog signaal dat wordt bemonsterd (gedigitaliseerd) met regelmatige intervallen (met een gespecificeerde frequentie in Hertz) en weergegeven in binaire vorm (met een gespecificeerde precisie – bitbreedte). Naast het gebruik van PCM voor digitale computeraudio en audio-cd’s, wordt het ook gebruikt in sommige digitale telefoonsystemen en in verschillende digitale videoformaten. In PCM-formaat worden audiobreedtewaarden weergegeven met verschillende aantallen bits (bitdiepte); de soundtrack wordt meestal gedigitaliseerd in 12 tot 24 bit, maar meestal wordt 16 bit gebruikt in PCM-studio-codering voor Blu-ray-schijven.

Een PCM-audiotrack kan een exacte kopie zijn van een studio-origineel dat zonder compressie op een schijf is gecodeerd, als de bitdiepte dezelfde is als die van het origineel. Als de bitdiepte wordt verminderd (zoals vaak het geval is om ruimte te besparen die is toegewezen voor het opslaan van audio op schijf), kan dit een downgrade veroorzaken – bijvoorbeeld door 16-bits in plaats van 24-bits te gebruiken.