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

---

Lawaai – Deel 2

Ook houden slechte geluidstechnici ervan om alles te schudden en waterpas te stellen met behulp van begrenzers en compressoren, waarvan het principe is gebaseerd op het verminderen van het dynamische bereik.

Bijna alle monsters ondergaan al deze martelingen. Zelfs bij gebruik van een eenvoudige EQ gaat het signaal door een digitaal filter, dat afrondingsruis introduceert met ten minste een halve kwantisatiestap. Tijdens het laatste mixen worden alle samples in een volgorde verzameld, waarbij de ruis van elk wordt toegevoegd aan de ruis van een andere resampling. Maar dat is niet alles: tijdens het afspelen voegt de DAC zijn eigen ruis en afrondingsruis toe. Kunt u zich voorstellen wat er werkelijk overblijft van het nuttige signaal?

Geluidsbeheersingstechnieken
Om deze ongelukkige situatie te verhelpen, zijn speciale technologieën voor geluidsreductie ontwikkeld. Laten we eens kijken naar de meest elementaire.

Overbemonstering
Overbemonsteringstechnologie wordt sinds de dagen van multi-bit DAC’s gebruikt om verliezen veroorzaakt door ruis te compenseren. Het principe van oversampling is dat tussenliggende samples worden toegevoegd aan bestaande discrete samples, waarbij de golfvorm bij benadering wordt herhaald. Tussenliggende samples worden berekend door wiskundige interpolatie of gevuld met nulwaarden en verzonden naar een digitaal filter. Over het algemeen worden beide benaderingen interpolatie genoemd en wordt het digitale filter interpolatie genoemd. De eenvoudigste interpolatiemethode is lineaire interpolatie en het eenvoudigste digitale filter kan een laagdoorlaatfilter zijn.

Hieronder ziet u een illustratie van een interpolatie-algoritme voor een discreet signaal met een factor 2. Rode stippen geven de originele signaalmonsters aan, ononderbroken lijnen – een continu signaal dat deze monsters vertegenwoordigt. Hierboven staat het originele signaal. In het midden is hetzelfde signaal met ingevoegde nultellingen (groene stippen). Onder: geïnterpoleerd signaal (blauwe stippen: geïnterpoleerde monsterwaarden).

In eerste instantie gebruikten ze alleen oversampling met een toename in frequentie, bijvoorbeeld van 44,1 naar 176,4 kHz. Vervolgens werd overbemonstering gebruikt met een toename van de bemonsteringsfrequentie en een toename van de kwantiseringsbitdiepte; Dit proces wordt herroeping genoemd.

Hoewel overbemonstering afrondingsruis introduceert, vermindert het ook de algehele ruisdichtheid door het dynamisch bereik van het signaal uit te breiden, en heeft nabewerking van het signaal minder impact. Elke verdubbeling van de samplefrequentie vergroot het dynamische bereik met ongeveer één kwantisatiestap (6 dB) minus de afrondingsruis.

Om overbemonstering te kunnen gebruiken, begonnen ze multi-bit DAC-chips te produceren die een digitale stream van 192×24 bij invoer ondersteunden. Op DSP (digitale signaalprocessor) gebaseerde hardware-upsamplers verschenen ook.

Natuurlijk verbeterde het gebruik van oversampling-technologie de karakteristieken van het audiosignaal, maar de situatie veranderde niet drastisch: het ruisniveau bleef hoog. Daarom begonnen andere technologieën te worden toegepast.

Free Download Mp4Gain

Geluiden

Er zijn veel soorten ruis die de opname kunnen beïnvloeden. Dit zijn de belangrijkste: kwantiseringsruis, afrondingsruis, diafragmajitter, harmonische vervorming, analoge ruis.

U kunt vertrouwd raken met de beschrijvingen van de vier soorten ruis en de formules om ongeveer te begrijpen hoeveel vervorming elk type in een gedigitaliseerd signaal introduceert.

Beschouw de term “ruis” niet als een manifestatie van de bekende “witte ruis”. Verschillende soorten ruis worden verschillend waargenomen, in deze context moet de term “ruis” eerder worden opgevat als het verlies van een deel van het bruikbare signaal.

Het is nog steeds mogelijk om één type ruis afzonderlijk grofweg te berekenen, maar het totale ruisniveau tijdens het digitaliseren is nauwelijks. Dit is een zeer complex wiskundig model met veel aannames. Laten we proberen om van het tegenovergestelde te gaan en het dynamische bereik van het signaal dat is opgenomen in de ADC (analoog-digitaalomzetter) analyseren en vergelijken met wat theoretisch mogelijk is.

Het ruisniveau wordt doorgaans berekend in relatie tot de kwantisatiestap (één bit) of het dynamisch bereik van het audiosignaal. Het dynamische bereik wordt gemeten in decibel en kan worden berekend met de formule: DR = 20lg (2 N), waarbij N de kwantiseringsbit is. Het blijkt dat voor 16 bits het mogelijke dynamische bereik ongeveer 96 dB is en voor 24 bits ongeveer 144 dB.

Ik neem de resultaten van het testen van de ADC “Lynx Studio Hilo TB”, dit is een studio ADC / DAC van de hoogste prijscategorie. Het toonde de volgende resultaten.

WERKUREN 24 BITS, 44 KHZ
Dynamisch bereik, dB (A) 119,3 Fijn
En hier zijn de resultaten zonder versterking.

WERKUREN 24 BITS, 44 KHZ
Dynamisch bereik, dB (A) 112,6 Fijn
Vooruitkijkend, zal ik zeggen dat de geteste ADC dithering, Noise Shaping en Decimation-technologieën gebruikt, waardoor een groter dynamisch bereik en een lager geluidsniveau mogelijk is. Ik vertel je in de volgende paragraaf meer over deze technologieën.

Laten we nu schatten: 24 bits is gelijk aan 144 dB; dit is het mogelijke dynamische bereik. We trekken het werkelijke dynamische bereik van 119 dB af van 144 dB, het geluidsverlies is op zijn best 25 dB en in het slechtste geval 32 dB. Helaas is het niet getest op 16-bit, maar in termen van de verhouding zouden de resultaten nog slechter moeten zijn, aangezien het verminderen van de bitdiepte onvermijdelijk tot meer ruis leidt. Het blijkt dat ongeveer 1/5 van het signaal simpelweg verloren gaat door ruis.

Het beeld is verre van rooskleurig. En als je dieper graaft en bedenkt hoe het geluid in de opnamestudio wordt gemixt, wordt het ongemakkelijk. Als algemene regel geldt dat het voltooide werk wordt gemengd uit samples waar de aangegeven geluiden al aanwezig zijn, aangezien de samples zijn opgenomen op een vergelijkbare ADC. Vervolgens worden effecten toegevoegd die in ieder geval leiden tot resampling en bijbehorende afrondingsfouten.

D / A-converters

Laten we verder gaan met DAC: digitaal naar analoog converters. Dit complexe onderwerp is altijd bedekt met een sluier van geheimzinnigheid en doorspekt met audiofiele mystiek.

Bovendien is er veel speculatie van tegengestelde kampen rond digitaal-naar-analoog converters: marketeers, audiofielen en sceptici. Laten we eens kijken wat het probleem is.

Multibit DAC
In het begin, toen het audio-cd-formaat voor het eerst verscheen, werd PCM geconverteerd naar een analoog signaal met behulp van multi-bit DAC’s. Ze zijn gebouwd op basis van een resistieve matrix met constante impedantie, de zogenaamde R-2R-matrix.

Vereenvoudigd multi-bit DAC-circuit
Vereenvoudigd multi-bit DAC-circuit
Multi-bit DAC’s werken als volgt: de PCM-stream wordt opgesplitst in twee kanalen, links en rechts, en omgezet van serieel naar parallel, bijvoorbeeld door middel van schuifregisters. Gegevens van het rechterkanaal worden naar de buffer van het ene register geschreven en gegevens van het linkerkanaal naar de buffer van het andere. Gegevens worden gelijktijdig verzonden via parallelle poorten met een bepaalde samplefrequentie (meestal 44,1 kHz), zoals in de onderstaande afbeelding, alleen de parallelle uitgangen zijn niet acht, maar zestien, omdat de bitbreedte 16 bit is. Afhankelijk van de positie in het frame, zullen de hoge en lage bits verschillende weerstanden tegenkomen langs het pad van de elektrische stroom, aangezien het aantal in serie geschakelde weerstanden zal verschillen. Hoe ouder het bit, hoe groter het belang ervan.

Multi-bit, of multi-bit, DAC’s vereisen componenten van zeer hoge kwaliteit en nauwkeurige weerstandsaanpassing, omdat onnauwkeurigheden in componentclassificaties kloppen. Dit leidt tot ernstige afwijkingen van de oorspronkelijke golfvorm en creëert een meercijferige fout bij de kwantisering.

Er is geen PCM-manipulatie in multi-bit DAC’s uit de jaren tachtig. De multibits zijn rechtstreeks verbonden met de I2S-bus en reproduceren PCM zoals ze zijn: de gegevens van het rechterkanaal (16 bits) kwamen aan, ze wachtten op de gegevens van het tweede kanaal (16 bits), ze stuurden beide kanalen naar de resistieve matrix, enzovoort met een frequentie van 44,1 kHz.

In de jaren tachtig werden de frequentie en de bitdiepte bepaald door het CDDA-formaat, dat bijna een referentie-implementatie werd van de stelling van Kotelnikov. Dit is, onder voorbehoud, hoe de latere MP3 kan worden gekarakteriseerd. Alleen vanaf het dvd-audioformaat is de benadering van digitalisering en geluidsweergave herzien.

Dit is hoe de eerste eenvoudigere DAC’s werkten, daarna begonnen ze converters te gebruiken met een complexer apparaat. De schakelingen werden gemoderniseerd, de kwaliteit van de componenten werd verbeterd en er werd ook gebruik gemaakt van multi-bit DAC-overbemonsteringstechnologie. Overbemonstering is het overbemonsteren van een digitale stream met upsampling en kwantiseringsbitdiepte om kwantiseringsruis te verminderen.

Om uit te leggen waarom overbemonstering wordt gebruikt, is het nodig om te praten over de toepassing van de stelling van Kotelnikov in de praktijk. Niet alles is hier zo optimistisch als het lijkt in de wereld van de wiskunde; het gaat nergens ‘precies’ over, zoals het in de stelling staat.

De stelling van Kotelnikov
“Elke functie F (t), bestaande uit frequenties van 0 tot 1, kan continu met elke precisie worden verzonden met behulp van getallen die binnen 1 / (2f 1) seconden voorkomen”

Gevolgen van de stelling van Kotelnikov:

Elk analoog signaal kan met elke precisie worden gereconstrueerd uit zijn discrete samples genomen met een frequentie f> 2fc, waarbij fc de maximale frequentie is die wordt beperkt door het spectrum van het werkelijke signaal;
Als de maximale frequentie in het signaal gelijk is aan of groter is dan de helft van de bemonsteringsfrequentie (aliasing), dan is er geen manier om het signaal zonder vervorming van discreet naar analoog te herstellen.
Als u geïnteresseerd bent in de details, kunt u de belangrijkste bron raadplegen – het werk “Over de bandbreedte van” ether “en kabel in telecommunicatie” door V. A. Kotelnikov (pdf).

Moeilijkheden met de stelling van Kotelnikov
De stelling van Kotelnikov wordt vaak te letterlijk genomen en tot het absolute verheven. Hoeveel artikelen van fervente sceptici heb ik gelezen over de prachtige MP3- en CDDA-formaten en de gekke audiofielen die hun onnodige dvd-audio en DSD aan iedereen verkopen! Uw belangrijkste argument is natuurlijk de stelling van Kotelnikov.

Om te beginnen is de Nyquist-frequentie in de praktijk niet voldoende om een ​​nauwkeurige golfvorm uit te zenden. Door onvolmaakte omstandigheden treden onvermijdelijk ruis en vervormingen op: kwantiseringsruis bij het opnemen van een audiosignaal, afrondingsruis tijdens verwerking en weergave, en meer.