Digitalt vs Analogt.

[Tore]

Jag hade för en tid sedan en diskussion med en vän om varför vi upplevde ljudet från vinylskivor så mycket mer njutbart än ljudet från cdskivor. Han gick in på ljudkvalitet och påpekade för det första att det digitala ljudets upplösning skulle behöva ökas en hel del från cdkvalitet innan vi inte längre kan "höra" skillnaden, men framförallt skulle den behöva ökas ännu mer markant för att vi inte längre skulle kunna "känna" skillnaden. Framförallt de djupa basfrekvenser som vinyl kan återge klipps bort i cdkvalitet.

Det låter som en mycket tveksam förklaring tycker jag. En vinylskiva kan knappast återge frekvenser i basregistret som en CD inte kan. Möjligen kan så vara fallet i diskantregistret. Att man kan uppleva ljudet från vinylskivan som varmare beror nog snarare på att den inte kan återge musiken fullt ut och därför lägger till övertoner och distorsion som saknas i originalet. Dessutom uppstår det resonansfenomen då man spelar vinylskivor på hög volym.

[Johan Ågren]

Jag hade för en tid sedan en diskussion med en vän om varför vi upplevde ljudet från vinylskivor så mycket mer njutbart än ljudet från cdskivor. Han gick in på ljudkvalitet och påpekade för det första att det digitala ljudets upplösning skulle behöva ökas en hel del från cdkvalitet innan vi inte längre kan "höra" skillnaden, men framförallt skulle den behöva ökas ännu mer markant för att vi inte längre skulle kunna "känna" skillnaden. Framförallt de djupa basfrekvenser som vinyl kan återge klipps bort i cdkvalitet.

Det låter som en mycket tveksam förklaring tycker jag. En vinylskiva kan knappast återge frekvenser i basregistret som en CD inte kan. Möjligen kan så vara fallet i diskantregistret. Att man kan uppleva ljudet från vinylskivan som varmare beror nog snarare på att den inte kan återge musiken fullt ut och därför lägger till övertoner och distorsion som saknas i originalet. Dessutom uppstår det resonansfenomen då man spelar vinylskivor på hög volym.

En vinylskiva innehåller mer information från det ursprungliga ljudet, då den inte använder digitalteknikens sample and hold. Det kan däremot vara möjligt att en vinylsiva när den spelas uppvisar mer distorsion och övertoner, som du säger. Digitalteknik i huvudtaget är dålig på subtila övertoner.

Druiden,

att vi inte enbart hör med öronen, utan hela kroppen också verkar som som en motagare är inte så stor skillnad. Jag skiljer dock på kroppens känsloreceptorer som i sig inte är en känsla utan endast registrerad information utan någon laddning (en beröring kan både vara obehaglig och behaglig beroende på dess kontext) - och endokrina utsöndringar.

Att vi upplever "vindens sus" som angenäm är också en kontextuell upplevelse. För att vi ska uppleva ljudbildskomplexiteten i detta krävs att vinden tilltar eller blir svagare, så hjärnan kan registrera intervaller. Ett jämt brus utan kreativa intervaller blir som bruset på TVn, och det känner jag ingen som får musikaliska upplevelser från. Det krävs ett kontextuellt samband för att vi ska få ut en musikalisk upplevelse från ett jämt TVbrus, t.ex att vi förknippar det med något positivt barndomsminne. Hjärnan kan inte bearbeta denna information som ett kreativt mönster- så det blir kaos, oväsen.

Johan

[Druiden]

Jag hade för en tid sedan en diskussion med en vän om varför vi upplevde ljudet från vinylskivor så mycket mer njutbart än ljudet från cdskivor. Han gick in på ljudkvalitet och påpekade för det första att det digitala ljudets upplösning skulle behöva ökas en hel del från cdkvalitet innan vi inte längre kan "höra" skillnaden, men framförallt skulle den behöva ökas ännu mer markant för att vi inte längre skulle kunna "känna" skillnaden. Framförallt de djupa basfrekvenser som vinyl kan återge klipps bort i cdkvalitet.

Det låter som en mycket tveksam förklaring tycker jag. En vinylskiva kan knappast återge frekvenser i basregistret som en CD inte kan. Möjligen kan så vara fallet i diskantregistret. Att man kan uppleva ljudet från vinylskivan som varmare beror nog snarare på att den inte kan återge musiken fullt ut och därför lägger till övertoner och distorsion som saknas i originalet. Dessutom uppstår det resonansfenomen då man spelar vinylskivor på hög volym.

Naturligtvis kan den återge frekvenserna mer korrekt än en cd, ingen informatin behöver ju gå förlorad på den analoga inspelningen

På google answers förklarar de detta så här:

The key to this question is the difference between a digital and an
analog recording. Natural sound is by definition analog.
When a CD recording is created, this analog is sound is digitized. To
do this, they take a lot of snapshots of the analog sound. For a CD
recording they take 44,100 snapshots in a minute. These snapshots are
then converted to digital information with a certain precision. For a
CD recording this precision is 16 bits which means that every one of
the 44,100 snapshots needs to be converted into one of the 65,536
(2^16) possible values.

You can probably see where I am going: by definition a digital
recording doesn't include all the sound information. You could
visualize a CD recording as a really large chest with a lot of
drawers. Because the number of snapshots that are taken are not
infinite (the maximum is 44,100 per minute), the process of taking
snapshots results in the loss of information. Information is further
lost because each of these snapshots must be made to fit in one of the
65,536 drawers of the chest.

A record player which plays LP’s is strictly analog. A vinyl record
has a groove carved into it that mirrors the original sound's
waveform. The record player than transforms this groove to an analogue
sound signal which can be fed into an amplifier.
In this process, no information can be lost. No snapshots need to be
taken and the sound doesn't need be converted to one of the possible
65,536 values. There basically is an infinite number of 'snapshots'
and 'possible values'. Therefore vinyl recording sound richer than CD
recordings (as long as you have a decent vinyl record player).

Be aware that recent DVD Audio players and Super Audio CD players come
closer to vinyl recordings as they have a much larger number of
possible snapshots in one minute (up to 192,000) and because these
snapshots can be converted to a larger number of possible values (up
to 16,777,216 possible values, or 24 bit).

Howstuffworks tar också upp skillnaden mellan vinyl och cd i en illustrerad artikel här;
http://electronics.howstuffworks.com/question487.htm

Där påpekar de även nackdelarna med vinyl:

But there is a downside, any specks of dust or damage to the disc can be heard as noise or static. During quiet spots in songs this noise may be heard over the music. Digital recordings don't degrade over time, and if the digital recording contains silence, then there will be no noise.

Är det rejäla skivor och man tar hand om dem väl och har en bra vinylspelare behöver inte detta påverka så mycket. Personligen har jag heller inget emot karaktären på ljudbilden från gamla slitna vinyler. Jag minns också att jag i någon Hi Fi tidning för några år sedan såg en japansk vinylspelare som läste av vinylen med hjälp av laser, på så vis skulle ingen nötning behöva ske, nackdelen med den var att den iaf då kostade över 100 lax

En annan intressant aspekt vad gäller cd vs vinyl är att då vinyl förvisso nöts med antalet spelningar så har cdskivor i sig en begränsad livslängd då materialet i skivorna förvittrar över tid.

According to the technical pages of several CD manufacturers and trade associations, estimates vary widely as to the expected longevity of the media:

CD-ROMs are estimated to last anywhere from 30 to 200 years.

CD-Rs, before they are recorded, have an estimated shelf life of five to ten years.

CD-Rs, after recording, are estimated to last between 70 and 200 years.

CD-RWs are expected to last at least 30 years.

Detta är en relativt väldigt positiv bild av det hela också vilket vi ser då...

An investigation by a Dutch personal computer magazine, PC Active, has shown that some CD-Rs are unreadable in as little as two years, because the dyes in the CD's recording layer fade.

Om jag vill låta mina barn en dag ärva min fars gamla vinylsamling så kommer det inte vara några problem. Mina CDskivor är det dock inte ens säkert att jag kommer kunna lyssna på när jag blir äldre (visst, jag kan göra backups osv, men det fråntar iaf för mig charmen i att äga en skiva). Minsta lilla förlust på en cd resulterar ju också i ett outhärdligt "hack" mitt i musiken. Då föredrar jag vinylens sätt att nötas där ljudbilden förvisso kan försvagas men ändå inte bryter flödet i musiken.

På sikt, då samplingsraten på digital ljudmedia når 320k, kommer jag också säkerligen utan att gnälla gå med på att sluta med vinyl jag men tills dess får det va.

(ursäkta föresten om jag blev lite off topic, men som militant vinylist var jag liksom tvungen att reagera )

[Tore]

Naturligtvis kan den återge frekvenserna mer korrekt än en cd, ingen informatin behöver ju gå förlorad på den analoga inspelningen

Behöver och behöver. Information går förlorad vid analog inspelning (och uppspelning), och gör det generellt sett i högre grad än vid digital inspelning. Dock, som jag sade kan möjligen vinylskivor återge delar av diskantregistret bättre än CD, men att det skulle gälla för basregistret förefaller gripet ur luften. Jag kan inte se att dina citat ger anledning att ändra den slutsatsen.

[Johan Ågren]

Information går förlorad vid analog inspelning (och uppspelning), och gör det generellt sett i högre grad än vid digital inspelning.

Varför säger du så? En digital inspelning på en cdskiva saknar väldigt mycket information som finns på analoga inspelningar på vinyl. Det beror på att man använder en sample and hold-krets som tar enskilda utdrag i ljudbilden. Destå högre samplingsfrkvens destå bättre, men det blir aldrig som en analog inspelning. Detta hör en van musiklyssnare. När jag själv mastrar ner musik från 24 till 16 bitar tycker jag det mesta försvinner, och förbannar den nuvarande cdskivans begränsningar. Hade jag däremot pressat en vinylplatta så hade detta funnits med. Sedan gäller det naturligtvis att ha en bra skivspelare när man spelar upp vinylplattorna (och högtalare ETC). Än bättre än vinyl är att lyssna direkt på en mastertape (Stort kasettband) som är inspelad på klassiskt vis. På denna yta registrearas all information som annars faller bort i en digitalinspelning med dess begränsningar. Det man däremot slipper med digitalisnspelningar är bruset, och sedan är det mycket enklare och billigare.

Fast nu blev detta lite offtopic som sagt. Blir nog bäst om jag splittar detta ämne, och lägger det under, ja vetenskap kanske?

Johan

[Tore]

Varför säger du så? En digital inspelning på en cdskiva saknar väldigt mycket information som finns på analoga inspelningar på vinyl. Det beror på att man använder en sample and hold-krets som tar enskilda utdrag i ljudbilden. Destå högre samplingsfrkvens destå bättre, men det blir aldrig som en analog inspelning. Detta hör en van musiklyssnare. När jag själv mastrar ner musik från 24 till 16 bitar tycker jag det mesta försvinner, och förbannar den nuvarande cdskivans begränsningar. Hade jag däremot pressat en vinylplatta så hade detta funnits med. Sedan gäller det naturligtvis att ha en bra skivspelare när man spelar upp vinylplattorna (och högtalare ETC). Än bättre än vinyl är att lyssna direkt på en mastertape (Stort kasettband) som är inspelad på klassiskt vis. På denna yta registrearas all information som annars faller bort i en digitalinspelning med dess begränsningar. Det man däremot slipper med digitalisnspelningar är bruset, och sedan är det mycket enklare och billigare.

I en ideal värld vore det säkert så, men när du säger att "all" information registreras på ett analogt band har du helt enkelt fel. I praktiken har all analog teknik begränsingar både när det gäller dynamik, linjäritet och frekvensåtergivning. Det är förstås riktigt att sample & hold-tekniken tar bort en del information, men det handlar då om mycket höga frekvenser. Därför ställer jag mig mycket frågande till påståendet att den digitala tekniken inte skulle kunna återge djupa basfrekvenser på ett korrekt sätt. För mig verkar det betydligt rimligare att det är vinylskivan som inte klarar av att återge dem korrekt, men att detta uppfattas som något positivt av vissa lyssnare då ljudet upplevs som varmare och fylligare.

Blev det klarare nu vad jag menar?

[Johan Ågren]

sample & hold-tekniken tar bort en del information, men det handlar då om mycket höga frekvenser.

Ja digitalteknik tar dels bort frekvenser över 22khz vid 44100Hz/16 bitar, men detta är inte den allvarligaste konsekvensen vid samplingen, vi kan ändå inte höra så höga frekvenser. Det allvarliga är att samplingstekniken endast återger enskillda ögonblicksbilder av musiken, ungefär som filmrutor. Allt som händer mellan filmrutorna försvinner helt enkelt. Sample and hold betyder helt enkelt att en bild tas av musiken och sedan väntar en stund innan nästa bild tas. Allt däremellan försvinner och detta gör att musiken låter digital och stum. Inspelningsteknik innebär alltid begränsningar. Bäst är att höra musik live i bra förutsättningar. När jag säger att all information lagras så är det när jag jämför det analoga med det digitala. Det går inte ens att tala om hur mycket information som försvinner vid sample and hold. Det är våra tröga hjärnor som fortfarande gör så att vi upplever det som musik. Men i själva verket är det inte mycket av informationen kvar. Har man då musikhuvud så hör man skillnad. De flesta kan höra lite skillnad, medan vissa lider av det. Det som blir mest lidande är det spektrum av övertoner och variationer som finns i musiken och som skalas bort. Sant är också att viss analog teknik tillför distorsion, och att många tycker detta är bra.

[Tore]

Ja digitalteknik tar dels bort frekvenser över 22khz vid 44100Hz/16 bitar, men detta är inte den allvarligaste konsekvensen vid samplingen, vi kan ändå inte höra så höga frekvenser. Det allvarliga är att samplingstekniken endast återger enskillda ögonblicksbilder av musiken, ungefär som filmrutor. Allt som händer mellan filmrutorna försvinner helt enkelt.

Nu förstår jag inte riktigt vad du menar. Att ta bort det som händer "mellan samplingspunkterna" är väl just att ta bort frekvenser över 22kHz. Lägre frekvenser påverkas inte (bortsett från vissa interferensfenomen för frekvenser strax under 22kHz). Det du kallar "inte så allvarligt" och "det allvarliga" synes alltså vara samma sak.

När du ritar upp den här fyrkantiga trappstegsbilden av den digitaliserade vågformen, så ger det inte alls en rättsvis bild av den vågform som når förstärkaren. Trappstegsformen innehåller en massa övertoner med frekvenser över 22kHz, men dessa övertoner filtreras bort av CD-spelaren. Förr användes analoga filter, men i dagens spelare interpoleras vågformen digitalt och övertonerna tas effektivt bort, vilket resulterar i en mycket god överensstämmelse med originalet (givet att originalet inte innehåller frekvenser över 22kHz). Jämför följande bilder av en samplad och återskapad vågform:





Som du ser kan den ursprungliga vågformen återskapas med stor exakthet. Ingen information har gått förlorad. Vågformen i diagrammen motsvarar ungefär 7000Hz vid samplingsfrekvensen 44100Hz; dvs en ganska ljus diskantton. För en baston blir överensstämmelsen med originalet ännu mycket bättre.

Jag förstår alltså fortfarande inte hur ni menar att CD-tekniken skulle ha problem att återge djupa bastoner.

[Johan Ågren]

Jag förstår alltså fortfarande inte hur ni menar att CD-tekniken skulle ha problem att återge djupa bastoner.

Det är inget jag hävdar, och det tror jag inte heller är något problem. Detta problem ligger bara i diskanten på grund av vad som beskrivs i Nyquist-teoremet. Men du har inte riktigt förstått hur det går till när ljudet digitaliseras. En sample and hold-krets är som en filmkamera, fast i stället för bilder så "fotograferar" den av ljudet. Beroende på samplingraten så får vi en mer eller mindre detaljerad återgivning av ljudet. Det är alltså frekvensen på antalet provtagningar per sekund. Destå lägre frekvens destå mindre information finns det av den verkliga ljudkällan. När kretsen samplar så är det ett utdrag av ljudet och sedan hålls detta ljud konstant tills nästa sampling uppstår. All information i ljudkällan som passerar mellan samplingarna går hopplöst förlorad i en digital inspelning, och därför blir ljudet slätt och och all variation försvinner som finns i orginalet. Om vi använder oss av en väldigt låg samplingsfrekvens så kan vi höra det digitala ljudet som enskilda tonstötar som varar tills nästa ögonblicksbild tas av ljudkällan, därav trappstegen. Därför låter en digital inspelning just digital, men med bättre samplingsrate så låter det mer lik orginalet. Tyvärr så har cdtekniken idag bara möjlighet att återge 44,100hz. Samplingsfrekvens har inget med ljudets frekvens; tonhöjd att göra. Jämför det med din databildskärm som kan ha en uppdateringsfrekvens av 75-80hz. Om vi drar den lägre kan vi se bildskärmen blinka, och ungeför samma sak sker i den digitala musiken när samplingsfrekvensen är låg, ljudbilden uppdateras för sällan och det låter illa; som trappsteg, där allt ljud mellan trappstegen försvinner. eller rättare sagt där allt ljud mellan trappstegen låter identiskt med samplingsögonblicket.

Eller för att bli övertydlig: Om du vill filma ett skeende som varar en minut; använder du då en kamera som är laddad med en film som rymmer tio filmrutor eller en film som rymmer betydligt fler? Destå fler filmrutor du har destå mjukare kommer filmen att rulla sedan, men det kommer alltid att vara filmrutor där det i verkliga livet utspelar sig information mellan rutorna du inte kan fånga. Den analoga inspelningen fungerar inte på samma sätt utan fångar hela skeendet utan avbrott.

Johan

[Tore]

Men du har inte riktigt förstått hur det går till när ljudet digitaliseras. En sample and hold-krets är som en filmkamera, fast i stället för bilder så "fotograferar" den av ljudet. Beroende på samplingraten så får vi en mer eller mindre detaljerad återgivning av ljudet. Det är alltså frekvensen på antalet provtagningar per sekund. Destå lägre frekvens destå mindre information finns det av den verkliga ljudkällan. När kretsen samplar så är det ett utdrag av ljudet och sedan hålls detta ljud konstant tills nästa sampling uppstår.

Visst har jag förstått hur det går till. Vad får dig att tro att jag inte har det? Har du tittat på bilderna i mitt förra inlägg? Den första bilden visar ju precis detta hur man plockar ut ett ögonblicksvärde från den analoga signalen och håller det till nästa samplingspunkt. De andra bilderna visar hur man kan återskapa den ursprungliga signalen från dessa ögonblicksvärden genom att interpolera mellanliggande värden. Poängen är att så länge signalen bara innehåller frekvenser under halva samplingsfrekvensen så räcker den information som finns i samplingspunkterna för att återskapa signalen i sin helhet.

All information i ljudkällan som passerar mellan samplingarna går hopplöst förlorad i en digital inspelning, och därför blir ljudet slätt och och all variation försvinner som finns i orginalet.

Den information som går förlorad utgörs alltså endast av frekvenser över halva samplingsfrekvensen, dvs över 22050Hz för CD-skivor. Om vi är överens om att sådan information inte är hörbar så är ju detta bortfall inget problem.

[Johan Ågren]

Genom att sampla i dubbla frekvensen av väglängdens frekvens så ser man till att ingen våglängd passerar oregistrerad. Men att sampla en analog ljudkälla är ändå bara registreringar av våglängders amplitud utifrån ögonblicksbilder. När det gäller korta våglängder så behöver inte samplingen registrera vågens topp, och när det gäller längre våglängder så sker ett antal registreringar som sedan sätts samman till en enhetlig våg. Men jag kom nyss underfund med att det inte är främst detta som gör att cdskivor låter sämre; det är nog till största delen samplingsupplösningen som står för detta hörbara informationsbortfall.

Det stämmer att man kan återskapa ljud med bra överensstämmelse på låga frekvenser, i alla fall om man utgår ifrån att ljud kan reduceras till perfekta sinuskurvor. Om man har en bild på en kurva så kan man beräkna resten. Men om man inte gör detta utan endast använder sig av sample and hold, så återskapas ljudvågor genom att många amplitudavläsningar sedan sätts samman till en trappstegsformation.

Jag ska inte utala mig mer om samplingsfrekvensens betydelse för resultatet innan jag har lyssnat på en inspelning med låg samplingsfrekvens fast med hög upplösning och jämfört. Klart är i alla fall att CDskivor låter sämre än vad de gör på en mastertape.

Johan

[Tore]

Vad bra, då verkar vi vara lite mer överens. Ett par kommentarer bara:

När det gäller korta våglängder så behöver inte samplingen registrera vågens topp

Det är riktigt, men om du tittar på den tredje bilden ovan så ser du att toppen ändå kan återskapas från samplingsdata, trots att inte själva toppen har registrerats.

Om man har en bild på en kurva så kan man beräkna resten. Men om man inte gör detta utan endast använder sig av sample and hold, så återskapas ljudvågor genom att många amplitudavläsningar sedan sätts samman till en trappstegsformation.

Jag vågar påstå att alla moderna CD-spelare använder någon slags teknik för att återskapa kurvans utseende mellan samplingspunkterna.

[fiskaren]

jag är lite av en vinylfantast och jag föredrar definitivt det analoga ljudet framför det digitala. Dock tror jag inte det har så mycket med hur exakt vinylskivan återger originalinspelningen som de flesta inlägg och citat verkar handla om.

Den valigaste invändningen mot CD är att vågformen samplas ner till en digital signal och därmed förvrängs jämfört med originalet. En vinylskiva antas vara mer trogen originalet eftersom denna nersampling inte äger rum.

Det ingen verkar ta hänsyn till är att de allra flesta vinylskivor är mastrade digitalt, och därmed innehåller samma typ av kvalitetsförlust som digitala media. Det vi hör på en vinylskiva är alltså en digital signal överförd till ett analogt media (förutsatt att vi talar om vinyler pressade efter 1980 eller så).

(har inte läst exakt alla inägg, ursäkta om jag upprepar något som redan sagts)

[Johan Ågren]

fiskaren,

Den valigaste invändningen mot CD är att vågformen samplas ner till en digital signal och därmed förvrängs jämfört med originalet. En vinylskiva antas vara mer trogen originalet eftersom denna nersampling inte äger rum.

Vad Tore säger är att denna "nersampling" inte innebär något informationsbortfall - den är trogen orginalet -i det hörbara registret vid en samplingsfrekvens av 44.100hz, och jag är beredd att hålla med. Bas och mellanregister skiljer sig inte alls, utan det enda som påverkas är frekvenser äver 22khz. Samplingen missar inga hela hörbara våglängder vid en sådan samplingsfrekvens.

Det ingen verkar ta hänsyn till är att de allra flesta vinylskivor är mastrade digitalt, och därmed innehåller samma typ av kvalitetsförlust som digitala media. Det vi hör på en vinylskiva är alltså en digital signal överförd till ett analogt media (förutsatt att vi talar om vinyler pressade efter 1980 eller så).

Vad du kanske missar då är att det går att bränna en digital mastring som inte är begränsad till CDformatets upplösning på 16bitar på en vinylskiva. Den kan i stället behållas vid 24bitar (eller vad man nu har mixat i), och det är då detta som gör den hörbara kvalitetsskillnaden om man nu har en bra skivspelare.

Johan

[fiskaren]

Vad du kanske missar då är att det går att bränna en digital mastring som inte är begränsad till CDformatets upplösning på 16bitar på en vinylskiva. Den kan i stället behållas vid 24bitar (eller vad man nu har mixat i), och det är då detta som gör den hörbara kvalitetsskillnaden om man nu har en bra skivspelare.

Johan

OK. Jag är medveten om detta och borde ha varit tydligare i min post. Om man då pressar en vinyl från en master på 16bit/44Khz, kommer den då inte kännas mer levande och varm än en CD? Vad jag var ute efter är att jag tror att skillnaden i upplevelse mellan cd och vinyl inte nödvöndigtvis ligger i de teoretiska skillnaderna.

jag är ingen audiofil och mina skivspelare/nålar kan antagligen inte återge frekvenser högre än 22khz. Troligen är ljudet från skivspelaren också mindre troget till originalmastringen än vad en motsvarande CD skulle vara. Trots detta upplever jag ljudet som varmare och trevligare än CD.

Jag vågar inte spekulera i varför det är så här, men jag tror fortfarande inte att det har med de teoretiska skillnaderna att göra i första hand.