008 MQA part 1; Why 24 bit 192 kHz audio?
Welkom op de HB-channel. Mijn naam is Hans Beekhuizen en in deze video is het allemaal over high-res muziek en de nieuwe MQA codec. December 2014 Meridian aannemde hun masterkwaliteit authenticeerd codec, MQA voor short, die promise 192 kHz, 24 bit audio files en dezelfde bit rate als uncompressed CD kwaliteit. Dat poses twee vragen. Eerst, waarom 192 kHz, 24 bit files en dezelfde bit rate als die van 192 kHz, 24 bit files in dezelfde bit rate als CD kwaliteit? In deze eerste video ga ik discussie over de eerste vraag. De tweede video zal de MQA-technologie oplossen. Eerst gaan we terug in tijd. File-based audio begint over het MP3, een losse compressie techniek dat op 90% data-spaces op de afstand van audio kwaliteit kan save. Wanneer dat is, is het best wel op de playback-konditionen. Als er een aantal background noises is, als het playback systeem is van lege kwaliteit of als het playback-niveau is heel laag, chances are you won't hear the difference with full CD kwaliteit. In my 2001 Mercedes E-Class diesel, I'll find 256 kbit per second AAC more than sufficient. AAC is the successor of MP3 and is twice as efficient. But I wouldn't use AAC on a home stereo. Their real CD kwaliteit uncompressed is the lowest quality I would use. CD kwaliteit betekent audio sample at 44.1 kHz en 16-bit wordlink. Dit audio is usually stored as WAV, FLAC of ALAC files. Over de laatste 2 jaar, audio files at even higher quality became available using 24-bit wordlinked and sampling rates up to 192 kHz. Wat doen deze files of more than CD kwaliteit? Let's first explain what sampling is. It's really no more than taking samples according to a predefined scheme. I, for instance, have sampled the price of diesel for my car. Every time I fill up, I register the price in a table. If you then plot a graph of this data, you'll have a good impression of the price development. And yes, this is how expensive diesel is in the Netherlands. Sampling audio is about the same, only at a very high pace. Analog audio is nothing more than a variation in voltage that's identical in shape as the variations of air pressure measured by the microphone. During the analog-to-digital conversion, that voltage is measured at regular intervals. For CD kwaliteit that's 44.100 times per second.  Technicians speak of a sample rate of 44.100 Hz or 44.1 kHz. Als je een muziek file in audio-editing software loopt en zoomt in varenhoofd, kan je de individuele samples zien, hier geïnteresseerd als dotten die door een lijn connecten. De sample rate betekent de bandwit dat kan worden geconverteerd. According to scientists Shannon and Nyquist, de hoogste frequentie die kan worden geconverteerd is half de samplingfrequentie. Dus, op 44.1 kHz, de hoogste audiofrequentie kan worden 22.05 kHz. In praktisch is 20 kHz gebruikt als de hoogste frequentie, om te zijn veilig. Als een samplingfrequentie van 192 kHz is gebruikt, 96 kHz is de hoogste audiofrequentie die kan worden digitiseerd. Maar wat is de gebruik van digitisering zo'n hoogste frequentie? We mensen kunnen alleen op 20 kHz horen en dan alleen wanneer we jong zijn. Met de groei van de jaren, de hoogste frequentie die we kunnen horen is de hoogste. Op 40 kan je gewoon op 14 kHz horen en op 70 kan het zelf ook zo hoog als 10 kHz. Maar dat is minder van een probleem dan je kunt denken. Het is belangrijk om te verstehen dat alle dingen audio werken logarithmisch. Ik ga hier niet een maatklaas doen, maar remember dat een factor 10 in de linie is een factor 2 in de logworld. Dus de verschil tussen 10 en 100 is een factor 10 linie, maar een factor 2 in log. Wat dat betekent wordt gelijk als we op de spectrum van een liedje op een linie. Je ziet dat de 10 kHz in de middel is en dat het meest van de energie in de 3e deel is. Als we de linie van de horizontale scale veranderen met logaritmisch, zie je dat de energie nog meer even over de graf is gesproken en dat de 10 kHz lijn nu ongeveer 1 10e van de recht is. Je kunt ook zien dat de deel van 100 tot 1000 kHz is gelijk tot de deel van 1000 kHz tot 10.000 kHz. Om het in muzikale termen te laten zien, 20 tot 20.000 kHz is ongeveer 10 octaves. 1 octave is een dubbeling van de frequentie, dus 20 tot 40 kHz is 1 octave, zoals is 100 tot 200 kHz. Waarschijnlijk, 10.000 tot 20.000 kHz is alleen 1 van de 10 octaves.  Dit betekent dat een 70-jarige oud die het luid is om 10.000 kHz om 90% van het frequentie-spectrum te horen. Het is ook goed om te realiseren dat veranderende frequentie van 44.1 kHz tot 88.2 kHz de bandwit widst met alleen 1 octave, van 10 tot 11 octaves. 192 kHz-samplingen geeft een bandwit van 12 octaves. Maar weer, waarom moeten we dit doen? Er zijn veel speculaties over de importie van informatie over 20 kHz die we horen. Waarschijnlijk nog niet beperkt scientifically, het wordt meer en meer duidelijk dat informatie over 20 kHz als zo is van geen importie om als mens. Dat betekent niet dat de hoge samplingen niet per bezoek zijn. Choenen een hoge samplingenraad niet alleen de bandwit uitgaan, maar ook de risie in tijd increases. Op 44.1 kHz is een sampling van 22.7 microseconden. Op 96 kHz is dit 10.4 microseconden en op 192 kHz is het 5.2 microseconden. Zoals we hebben gezien, is onze auditorie-systeem, dat is de totale van onze ogen, onze gebouw en een nerve-systeem, veel van linier. Het is niet zelfs logarhythmisch in elk gebouw. Om dit te verstehen, moeten we het discrimineren tussen de audio-waves en de sound. Dit zou ooit zijn, omdat we dacht dat onze ogen registeren audio-waves zijn. En dat doen we, maar wat onze gebouw vertelt als we hier, is alleen een interpretatie van die audio-waves. Frequenceer wordt pitch en ze zijn niet dezelfde. En de ampliteit wordt luid en deze zijn niet dezelfde. Frequenceer en ampliteit zijn fysieke en perfecte, maagbare en controlerbare in de logarhythmische loos. Pitch en luidheid zijn niet dezelfde. Luidheid kan zelfs pitch beïnvlogen. Plouder luid en verder de ampliteit en we horen dat de luidheid veranderd is, maar in sommige cases ook de pitch. Er zijn zelfs philosophies die stelen dat wanneer in een boel er audio-waves zijn, maar er is geen persoon te horen, er is geen geluid. Ik laat dat naar de philosophies. Ik zou willen focussen op recentere onderzoek van psychocousticiën en neuroscientisten. Laten we eens kijken hoe de auditorie system werkt. De eerste deel is relatief simpel. De uiterweer reflecteert het geluid in de geluidkanaal door een directie-dependente coloratie. Door het shape van het geluidkanaal vervolgens de middenkanaal, de spectrum dat is het meest belangrijk voor speeltjes. Het geluid dat de geluidkanaal speelt, zet het in motie.  Aan de andere kant van de geluidkanaal, een soort van drie kleine boven, de hemmer, enville en stierup, maakt het geluid naar de oveldkanaal in de cochlea. De verschil in de grond van de geluidkanaal en de oveldkanaal en de constructie van de drie boven acten als een soort van geluidkanaal, vervolgens het geluid over 20 keer. Smalle musselen die deze drie boven acten als een soort van automatische volume-control. De oveldkanaal is in het begin van een rulled-up tapere tube, ontdekend een geluid in waarin haar cellen zijn gezet. Deze lijken als zee-enemons dansing in stroom. De vermoeidheid van de oveldkanaal vervolgens de pressie-wapen in de tube-representatie-vibraties die het stierup krijgt. Op de wavelengd en dus de frequentie vervolgens de pressie-arees dichtbij of verder van de oveldkanaal. Hele frequenties vervolgens de pressie-arees dichtbij en de hoogere frequenties verder weg. Ik simplifieel het een beetje, maar ondertussen, tot hier, het is al relatief makkelijk om te onderstaan. We kunnen zelfs een model van het bouwen, als we het willen. Het zou ook nog steeds gelijk zijn dat de mechanische constructies ook de band van onze herstelling limiten. Maar van hierom zijn dingen minder gelijk en meer moeilijk om te onderstaan. De pressie-changes zijn bepaald door de haar cellen die de informatie door een nerve-systeem naar ons gebouw senden. Het is de auditoriecentrum die de nerve-signal verantwoordigt en doet dat in een hele, maar lineaire manier. In de evolutionaire perspectief, onze herstelling is een belangrijk systeem voor onze survival. Als we een twig snap horen, de voordeur van dat geluid al onze auditorie systeem zet om te werken om de richting en de versterking te ontdekken. En het doet het extrem snel. De tijdresolutie is ongeveer tussen 5 en 10 miljoen van een seconde. Een miljoen van een seconde is een microsecond. Beter 7 microseconden is de meeste in de literatie die we hebben gezien. En we hebben gezien eerder dat het samen van 44,1 kHz geeft een tijdresolutie van 22,7 microseconden. Een-thirde van dat van onze herstelling. En zelfs op 96 kHz de tijdresolutie is alleen 10,4 microseconden. En alleen 192 kHz, met een tijdresolutie of 5,2 microseconden, geeft een suficiënte tijdresolutie voor onze auditorie systeem. Maar er is meer. Zoals we gezien hebben, kan je niet digitiseren frequenties meer dan een halve samplingsfrequentie.  Dus moet je de inkomende analoge signalen filteren om de distortie te preventeren door de aliezing. Voor 44,1 kHz moet je een heel stiepe filter omdat je niet wilt starten filteren onder 20 kHz en je niet wilt de 44,1 kHz klok signalen in je audio, of niet. Als je op 192 kHz werkt, is het geen probleem om langzaam te starten filteren op 50 kHz omdat er echt geen oorlog is op dat frequentie. Dan neemt je in account dat het goede, geluidige stiepe filter eindelijk analoge digitale of hybride is een beetje complex en ongeveer en dat minder ideele filteren in de kritische middelkant een zware tijdsmering kan maken. Maar nog een andere reden om 192 kHz te gebruiken. Er is geen zin als een vrije lunch en hier is de paneltie de increase van de filezijde door over 4,4 keer, dan de 44,1 kHz file. Tot nu toe hebben we looked at the sampling frequency the number of samples per second that are taken. Nu we look at the precision with which each sample is taken. It's like measuring a distance in meters, centimeters of millimeters. In digital technology things work with bits. 1 bit knows 2 levels, 8 bit knows 256 levels, 16 bit has 65536 levels en 24 bits has 16777216 levels. Sinds we're talking audio here, we like to express that in decibels. Every bit covers 6 dBs of dynamic range. For 16 bit, that makes it 16 x 6 dBs is 96 dBs while 24 bit offers 144 dBs. In analog audio a dynamic range of about 120 dBs is the max and that equals 20 bits depth. So 24 bits is overkill. Unfortunately computers need to work with powers of 2 which 20 isn't and that's why high-res files work with 24 bits. Where a higher sampling rate offers a higher resolution in time, a higher bit depth offers a higher resolution in amplitude or, put differently, low level detail is registered with far more precision. If we accept that the lower 4 bits on a 24 bit signal only contain noise due to limitations of analog audio, at 20 bits we still get a 16-fold resolution compared to 16 bit. And again this comes at the price. A 192 kHz 24 bit signal needs 6.5 times more bits than a 44.1 kHz 16 bit signal. 