Free Download Mp4Gain

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 werkt codering in digitale audio? Deel 4

Bij het afspelen van PCM 44.1×16 worden de meest significante bits eenvoudigweg genegeerd omdat ze gevuld zijn met nullen, of, in het geval van oudere multi-bit DAC’s, kunnen ze naar het volgende frame gaan. De lengte van het “woord” (WS) kan ook afhangen van de speler waarmee de muziek wordt afgespeeld, evenals van de driver voor het afspeelapparaat.

Een alternatief voor PCM en I2S zou zijn om het audiosignaal in DSD op te nemen. Dit formaat is parallel met PCM ontwikkeld, hoewel de stelling van Kotelnikov hier enige invloed op had. Om de geluidskwaliteit te verbeteren in vergelijking met CDDA, lag de nadruk niet op het verhogen van de kwantiseringsbit, zoals in het dvd-audioformaat, maar op het verhogen van de samplefrequentie.

DSD
DSD staat voor Direct Stream Digital. Het is echter afkomstig van de laboratoria van Sony en Philips, net als de andere formaten die in dit artikel worden besproken.

SACD
DSD zag in 2002 voor het eerst het levenslicht op Super Audio CD’s.

Destijds zag SACD eruit als een meesterwerk van engineering, waarbij een geheel nieuwe manier van opnemen en afspelen werd toegepast, zeer dicht bij analoge apparaten. De implementatie was eenvoudig en elegant.

De media waren zelfs uitgerust met kopieerbeveiliging, maar zonder deze was geen enkele piraat bang. Onder de merknamen Sony en Philips begonnen ze “gesloten” apparaten te produceren die uitsluitend bedoeld waren om af te spelen, zonder de mogelijkheid om schijven te kopiëren. Fabrikanten verkochten opnameapparatuur aan studio’s, maar hielden de controle over de lancering van de SACD.

Wie weet zou het SACD-formaat misschien vergelijkbaar populair kunnen worden als audio-cd’s, ware het niet voor de kosten van de afspeelapparatuur. Door spelersprijzen op onredelijke wijze uit te verkopen, belemmerden de eigen leiders van Sony en Philips de populariteit van hun format. En de volgende fout maakte een einde aan de verkoop van gespecialiseerde apparaten. Om de Sony PlayStation-gameconsole te promoten, hebben Sony-ingenieurs de mogelijkheid toegevoegd om naar SACD te luisteren. Hackers hackten onmiddellijk de set-top box en begonnen SACD-schijven naar ISO-images te kopiëren, die op een gewone dvd-schijf kunnen worden gebrand en op elke concurrerende speler kunnen worden afgespeeld; anderen hebben gewoon nummers eruit gerukt om op een computer af te spelen.

Platenlabels zijn ook goed: in tegenstelling tot wat muziekliefhebbers verwachtten, profiteerden ze niet volledig van het nieuwe high-definition formaat. De studio’s namen geen muziek op van de mastertape in DSD, maar namen een digitale opname in PCM, remixten en verwerkten alles op één rij: begrenzers, compressoren, ruisvormende dithering en verschillende digitale filters. Het resultaat was een geluid dat zo steriel en droog was dat zelfs cd-audio veel beter had kunnen klinken. Zo werd het vertrouwen van luisteraars in de SACD ondermijnd, en tegelijkertijd in de nieuwe formaten in het algemeen.

INFO
Helaas gaat deze wrede praktijk met vinylplaten tot op de dag van vandaag door: studio’s drukken vinyl af vanaf een digitale opname, zelfs als ze de opname op de mastertape hebben. Dus op modern vinyl kan het gemakkelijk 44,1 x 16 zijn.

DSD
Wat is DSD? Dit is een stroom van één bit met een zeer hoge samplefrequentie in vergelijking met PCM. DSD gebruikt ook een ander type modulatie, PDM (Pulse Density Modulation) – pulsdichtheidsmodulatie. Geluidsopname in dit formaat wordt gedaan door een één-bit analoog-naar-digitaal-omzetter, nu worden deze ADC’s op basis van sigma-delta-modulatie overal gebruikt. Het opnameproces ziet er als volgt uit: terwijl de amplitude van de golf toeneemt, is de output van de ADC een logische eenheid, wanneer de amplitude daalt, is de output een logische nul, er kan geen gemiddelde waarde zijn. Het wordt vergeleken met de vorige waarde van de golfamplitude.

Free Download Mp4Gain

Hoe werkt codering in digitale audio? Deel 3

De structuur van het digitale audiopad.

Bij het afspelen van muziek gebeurt er zoiets als het volgende: de speler gebruikt een codec die is gemaakt in de vorm van een apparaat of programma en decomprimeert het bestand naar een specifiek formaat (FLAC, MP3 en andere) of leest gegevens van een cd, dvd-audio of disc SACD, die een standaard PCM-datastroom ontvangt … Deze stream wordt vervolgens via USB, LAN, S / PDIF, PCI, enz. naar de I2S-converter gestuurd. Op zijn beurt zet de converter de ontvangen data om in zogenaamde I2S data interface frames (niet te verwarren met I2C!).

I2S
I2S is een seriële bus voor digitale audiotransmissie. Nu is I2S een standaard voor het aansluiten van een signaalbron (computer, platenspeler) op een digitaal-naar-analoog omzetter. Hierdoor maakt de overgrote meerderheid van de DAC direct of indirect verbinding. Er zijn andere standaarden voor digitale audiotransmissie, maar deze komen veel minder vaak voor.

I2S-uitgang (ingang) op printplaat
I2S-uitgang (ingang) op printplaat
Andere artikelen in deze uitgave:
Xakep # 256. Vecht tegen Linux
Probleem inhoud
Abonnement op “Hacker”
De I2S-bus kan uit drie, vier of zelfs vijf pinnen bestaan:

continue seriële klok (SCK) – bitsynchronisatieklok (kan BCK of BCLK worden genoemd);
woordselectie (WS) – framesynchronisatieklok (kan LRCK of FSYNC worden genoemd);
seriële gegevens (SD): het signaal van de verzonden gegevens (kan DATA, SDOUT of SDATA worden genoemd). Over het algemeen worden gegevens van een zender naar een ontvanger verzonden, maar er zijn apparaten die tegelijkertijd als ontvanger en zender kunnen fungeren. In dat geval kan een ander contactpersoon aanwezig zijn;
Seriële gegevens in (SDIN): op deze pin worden gegevens in de ontvangstrichting verplaatst, niet verzonden.
SD of SDOUT wordt gebruikt om een ​​D / A-converter aan te sluiten en SDIN wordt gebruikt om een ​​A / D-converter aan te sluiten op de I2S-bus.

In de meeste gevallen is er een andere pin, de hoofdklok (MCLK of MCK), die wordt gebruikt om de zender en ontvanger van dezelfde klok te synchroniseren om het transmissiefoutpercentage te verminderen. Voor externe synchronisatie van MCLK worden twee klokgeneratoren gebruikt: met een frequentie van 22 579 kHz en 24 576 kHz. De eerste, 22.579 kHz, is voor frequenties die veelvouden zijn van 44,1 kHz (88,2, 176,4, 352,8 kHz), en de tweede, 24.576 kHz, is voor frequenties die veelvouden zijn van 48 kHz (96, 192, 384 kHz). Er kunnen ook generatoren zijn op 45158,4 kHz en 49152 kHz; Je hebt waarschijnlijk al gemerkt hoe ze in de wereld van digitaal geluid alles graag verdubbelen.

Frame of I2S-frame
In I2S worden noodzakelijkerwijs drie contacten gebruikt: SCK, WS, SD; alle andere contacten zijn optioneel.

Op het SCK-kanaal worden synchronisatiepulsen uitgezonden, waaronder de frames worden gesynchroniseerd.

De lengte van het “woord” wordt over het WS-kanaal verzonden en logische toestanden worden ook gebruikt. Als de WS-pin een logische eenheid is, worden de gegevens van het rechterkanaal verzonden, als deze nul is, worden de gegevens van het linkerkanaal verzonden.

De databits worden verzonden via SD: de amplitudewaarden van het audiosignaal tijdens kwantisering, dezelfde 16, 24 of 32 bits. Er zijn geen checksums of servicekanalen op de I2S-bus. Als de gegevens tijdens het transport verloren gaan, is er geen manier om deze terug te krijgen.

Dure DAC’s hebben vaak externe connectoren om verbinding te maken met I2S. Het gebruik van dergelijke connectoren en kabels kan een negatief effect hebben op het geluid, zelfs het verschijnen van “artefacten” en stotteren, alles hangt af van de kwaliteit en lengte van de kabel. Toch is I2S een plug-and-play-connector, en de lengte van de draden van de zender naar de ontvanger zou naar nul moeten neigen.

Laten we eens kijken hoe de PCM-datastroom wordt verzonden via de I2S-bus. Als u bijvoorbeeld PCM 44,1 kHz met 16 bits verzendt, is de lengte van het woord op het SD-kanaal deze zestien bits en de lengte van het frame 32 bits (rechts + links). Maar meestal gebruiken de zenders een woordlengte van 24 bits.

Hoe werkt codering in digitale audio? Deel 2

De bemonsteringsfrequentie van 44,1 kHz werd berekend op basis van de stelling van Kotelnikov. Aangenomen wordt dat het gehoor van de gemiddelde persoon geen geluid kan oppikken dat verder gaat dan 19-22 kHz. De frequentie was waarschijnlijk 22 kHz en werd als bovengrens gekozen.

22.000 × 2 = 44.000 + 100 = 44.100 Hertz

Waar komt de 100 Hertz vandaan? Er is een versie dat dit een kleine marge is in geval van fouten of oversampling. Sony heeft deze frequentie zelfs gekozen vanwege de compatibiliteit met de PAL-transmissiestandaard.

De bitdiepte van het CDDA-formaat is 16 bits of 65.536 samples, wat overeenkomt met een dynamisch bereik van ongeveer 96 dB. Zo’n groot aantal samples is niet toevallig gekozen. Ten eerste vanwege de sterke invloed van kwantiseringsruis en ten tweede om een ​​formeel dynamisch bereik te bieden dat superieur is aan dat van de belangrijkste concurrenten in die tijd: cassetteplaten en vinylplaten. Ik zal dit in meer detail bespreken in de sectie over digitaal naar analoog converters.

De ontwikkeling van PCM werd voortgezet volgens het principe van vermenigvuldiging met twee. Andere samplefrequenties verschenen: eerst werd de samplefrequentie van 48 kHz toegevoegd en vervolgens waren de daarop gebaseerde frequenties 96, 192 en 384 kHz. De 44,1 kHz-frequentie werd ook verdubbeld tot 88,2, 176,4 en 352,8 kHz. De bitdiepte nam toe van 16 naar 24 en vervolgens naar 32 bits.

De volgende na CDDA in 1987 verscheen het DAT-formaat – Digital Audio Tape. De bemonsteringssnelheid was 48 kHz, de kwantiseringsbit veranderde niet. En hoewel het formaat mislukte, heeft de samplefrequentie van 48 kHz zijn intrede gedaan in opnamestudio’s, zoals ze zeggen, vanwege het gemak van digitale verwerking.

In 1999 werd het dvd-audioformaat uitgebracht, dat het mogelijk maakte om op een schijf zes stereosporen op te nemen met een bemonsteringsfrequentie van 96 kHz en een 24-bits bitdiepte, of twee stereosporen met een frequentie van 192 kHz, 24 stukjes.

Datzelfde jaar werd het SACD – Super Audio CD-formaat geïntroduceerd, maar de schijven werden pas drie jaar later geproduceerd. Ik vertel je meer over dit formaat in de DSD-sectie.

Dit zijn de belangrijkste formaten die worden beschouwd als de standaard voor digitale audio-opnamen op media. Laten we nu eens kijken hoe de gegevens worden verzonden via een digitaal audiopad.

Hoe werkt codering in digitale audio?

Heeft u zich ooit afgevraagd hoe geluid wordt weergegeven op digitale apparaten? Hoe wordt een geluidssignaal gevormd uit een combinatie van enen en nullen?

Ik weet zeker dat ik aan het denken was sinds ik begon te lezen! Maar vaak hebben zelfs professionals slechts een algemeen idee van de moderne geluidsroute. In dit artikel leert u hoe de verschillende formaten zijn verschenen, wat een digitaal-naar-analoog-omzetter is, welke soorten DAC’s er bestaan ​​en wat de kwaliteit van geluidsweergave bepaalt.

PCM
Zoals u weet, wordt in digitale audio bijna elk formaat, met zeldzame uitzonderingen daargelaten, opgenomen met een pulscodestroom of een PCM-stream – pulscodemodulatie. FLAC, MP3, WAV, audio-cd, dvd-audio en andere formaten zijn slechts manieren om de PCM-stream in te pakken, “te behouden”.

Hoe het allemaal begon
De theoretische grondslagen van digitale geluidsoverdracht werden ontwikkeld aan het begin van de 20e eeuw, toen wetenschappers probeerden een audiosignaal over een lange afstand te verzenden, maar niet per telefoon, maar op een nogal vreemde manier voor die tijd.

Door de geluidsgolf in kleine delen te verdelen, kan deze in een soort wiskundige weergave naar de ontvanger worden gestuurd. De ontvanger kan op zijn beurt de oorspronkelijke golfvorm herstellen en naar de opname luisteren. Bovendien stonden wetenschappers voor de taak om de bandbreedte van de “ether” te vergroten.

In 1933 werd de stelling van V.A. Kotelnikov. In westerse bronnen wordt het de stelling van Nyquist-Shannon genoemd. Ja, Harry Nyquist was de eerste die deze kwestie aan de orde stelde: in 1927 berekende hij de minimale bemonsteringsfrequentie voor het verzenden van een golfvorm, die later zijn naam “Nyquist-frequentie” kreeg, maar de stelling van Kotelnikov werd 16 jaar eerder gepubliceerd.

De essentie van de stelling is simpel: een continu signaal kan worden weergegeven in de vorm van een interpolatieserie bestaande uit discrete rapporten, waaruit het signaal kan worden gereconstrueerd. Om de oorspronkelijke toestand van het signaal ruwweg te herstellen, moet de samplefrequentie ten minste tweemaal de bovenste afsnijfrequentie van dit signaal zijn.

Jarenlang was er geen vraag naar de stelling, tot de komst van het digitale tijdperk. Het was toen dat het een gebruik vond. In het bijzonder was de stelling nuttig bij de ontwikkeling van het CDDA-formaat (Compact Disc Digital Audio), bij gewone mensen wordt het Audio-CD of Red Book genoemd. Het formaat werd in 1980 uitgebracht door ingenieurs van Philips en Sony en is de standaard geworden voor audio-cd’s.

Formaatkenmerken:

bemonsteringsfrequentie – 44,1 kHz;
kwantiseringscapaciteit – 16 bits.