За начинаещите - Analog Vs. Digital Sound

[Parni_Valjak]

Analog Vs. Digital Sound

Which is the superior format?

The debate over whether analog or digital sound is preferable is very delicate, about as resolvable as arguing about which is the better sport. There are people who swear by either side. On one side there are the high-end audio enthusiasts who believe analog sound is superior because it captures the true essence of the sound wave, while on the other side, there are those who are convinced that advances in audio recording will produce digital sound equally as pure. The final sound quality ultimately depends on the quality of both the recording and the sound system. 

 

Analog sound

Sound itself is a continuous wave; it is an analog signal. This means that one cannot detect the precise moment the pitch changes. Capturing this continuous wave in its entirety requires an analog recording system; what the microphone receives is exactly what's written onto the vinyl disk or cassette. Analog is believed to be the true representation of the sound at the moment it was recorded. 

 

Digital sound

Digital sound is not a recording of the actual sound, but rather a combination of binary code, the utmost simplest machine language of zeros and ones, representing the sound's intensity and pitch at precise intervals with relative accuracy. The binary code is arranged in a specific pattern informing the computer how to recreate the sound itself. It is not a single wave the way analog sound is, but rather a composite of multiple segments representing consecutive moments of intensity and pitch. Where an analog recording is similar to the fluency of film, a digital recording is stop motion photography. 

 

Digital sound is missing bits of the sound wave, but as digital recording improves, the curve will smoothen out and begin to resemble the analog sound wave. Image courtesy of Centerpointaudio. 

 

The recording method plays a big role 

Sound waves can be stored on an analog master record and then transformed to a digital audio format using an analog-to-digital converter (ADC), or it can be recorded directly on a digital medium. Once the audio is played the digital signal is converted back into an analog sound wave using a digital-to-analog converter (DAC). Having suffered compression and then expansion, the integrity of the original sound is compromised.

 

Assuming you've invested in a high-quality sound system that's compatible with both the digital and audio formats, the superior choice depends upon which one was used to make the initial recording. The goal is to select a format that undergoes the fewest amounts of conversions, meaning if an album was recorded as analog, the sound wouldn't need to convert to digital before being converted back to analog since it can be played directly on the analog system. 

 

Image courtesy of retro-vintage-bazaar.

 

Audiophiles, high-quality sound reproduction enthusiasts, will swear that the purest sound originates from a vinyl record played on an analog sound system. This seemingly reproduces the exact sound wave that was heard the day the record was created as there is no conversion taking place. The analog pairing is not complete without a high-quality sound system: speakers, amplifier, and all - having the best of the best will cost you. 

 

Digital is catching up

The difference between analog and digital sound is no longer so cut and dry. Innovations in analog-to-digital conversion methods have improved the accuracy by which analog sound is replicated. The DVD audio format as one example, allows greater data storage and thus a larger sample rate and bit size. Stop-motion photography can be made into film with a high-enough frame-rate after all. This translate to the digital curve representing the digital sound wave smoothening out. 

 

Sample rate 

The sample rate represents a series of snapshots per second attempting to recreate the sound wave. Obviously, the higher the sample rate, the smoother the digital representation of the sound wave will be. CDs are sampled at 44 kHz (kilohertz), meaning 44,000 snapshots per second. DVD audios have a significantly higher sample rate of 192 kHz, so it is clearly a superior medium over the CD and therefore a closer depiction of the sound wave stored on an analog medium. 

 

Bits 

Bits refer to the accuracy of the sample, or the amount of detailed stored within each sample. The higher the number of bits, the better the audio quality is. CDs audio is considered inferior to the vinyl disc because of it has 16-bit accuracy which is very limited. DVD audio has 24 bit accuracy, thereby being an improvement over CDs and a step closer to matching vinyl sound quality. 

 

Mp3's don't do music any justice 

The mp3 format was created for sole purpose of compressing audio as much as possible while still retaining a close enough impression of the original analog sound. The format was never intended to be used with high-end audio equipment. The sound quality is far more compressed than even a CD and is inferior at accurately reproducing the sound frequency of the sound. 

 

The mp3 is similar to a low-resolution picture. You can't make out all the detail clearly, but more than enough to formulate an impression of the overall picture. 

 

By Maximilian Teodorescu

 

Ако има желаещи, може да помогнат с превод. За да няма проблеми свързани с терминологията или предмета на публикацията, мога да помогна с редактиране  през личните съобщения.

 

 

[Mairomaster]

Бих се захванал с превода, но има някои неща, които не са съвсем точни според мен и предпочитам първо да изгладим, че да не се разпространява грешна (или не съвсем вярна) информация.

what the microphone receives is exactly what's written onto the vinyl disk or cassette

 

И аналоговата техника си има ограничения и не мисля, че каквото улови микрофона, отива в напълно същия вид, с огромна точност върху плочата/лентата.

 

Where an analog recording is similar to the fluency of film, a digital recording is stop motion photography.

Не мисля че е коректен примера с филма. Там и при цифровото и при аналоговото записване, винаги имаме кадри, които най-често имат дължина 1/48 от секундата (при 24 кадъра в секунда), а не единичен момент от времето.

 

Цялата идея със стъпаловидната вълна, мисля че е подвеждаща. Така повечето хора си представят някакъв изкривен звук. В реалността след DAC и low pass филтрите, вече нямаме подобни стъпки и вълната е доста по-близка до оригиналната. Изпуснат е и доста важният момент с Nyquist frequency и как когато честотата на семплиране е 2 пъти по голяма от желана честотна лента, която трябва да бъде записана, на теория записаната цифрова информация може да се възпроизведе 1:1 с оригинала. Това е едно от нещата най-много бъркани от начинаещи и не толкова начинаещи и постоянно срещам мнения, как е най-добре да се записва на 192 kHz, понеже така записаната вълна била най-близка до оригиналната (нещо намекнато и в текущата статия).

 

 

 

CDs audio is considered inferior to the vinyl disc because of it has 16-bit accuracy which is very limited.

 

С 16 bit имаме 96 dB dynamic range. Бърза справка в wikipedia казва:

Vinyl microgroove phonograph records typically yield 55-65 dB, though the first play of the higher-fidelity outer rings can achieve a dynamic range of 70 dB.

 

DVD-то с 24 bit пък било една стъпка по-близо до съвършенството на плочите. Нещо не ми се връзва.

[7thString]

И аз имам същите забележки, но ще оставя редакцията на Валяка. Явно автора има доста големи пропуски и в аналоговата и в цифровата материя

 

Аналогов срещу цифров звук

Кой е по-добрият формат?
Спорът дали цифровия звук превъзхожда аналоговия или обратно е много деликатен, почти толкова колкото кой-спорт е "по-добър"(левски-цска ). Поддръжниците и на двете страни се кълнат в мнението и правотата си, като от една страна почитателите на аналоговия звук твърдят, че превъзхожда цифровия, защото улавя в пълнота записания звук, докато от друга страна привържениците на цифровия звук са убедени, че напредъка на звукозаписните технологии пресъздават в цифров вид звука с аналогично качество и пълнота. В крайна сметка качеството на крайния продукт е зависимост от качеството на използваните системи за звукозапис и възпроизвеждане на звук в конкретния случай.

Аналогов звук
Звукът сам по себе си е непрекъсната вълна - той е аналогов сигнал(бел.ред. звука не е сигнал...). Това означава, че не може да се определи конкретен момент, в който параметрите му, напр. тонът се променя. Улавянето на този непрекъснат сигнал в пълнота изисква аналогова звукозаписна система - това, което микрофонът улавя, се преобразува и записва по същия начин върху плоча или магнитна лента. Затова се счита, че аналоговият запис е точно отражение на звука в момента, в който е записан.

Цифров звук
Цифровият звук не е запис на самия звук, а кодирана в двоичен вид информация - в най-прост вид машинен език - чрез единици и нули, която репрезентира честотата(цифровият сигнал НЕ носи информация за честота) и силата на записания звук в конкретни дискретни моменти от времето и с относителна цифрова точност. Двоичният код е съставен така, че чрез него компютъра да може чрез инструкциите в него да пресъздаде първоначално записания звук. Той не пресъздава непрекъснат сигнал както аналоговия носител, а е поредица от елементи, носещи информация за сила и честота(бел.ред без честота) в конкретен времеви момент. Аналоговият сигнал може да се сравни с видео, кеото плавно протича във времето, а цифровият сигнал - като отделните кадри във фотографията(бел.ред. сравнението е абсолютно невярно, т.к. всички медиуми - аналогови и цифрови - за видео са дискретизирани - аналоговите - дори по два пъти - в кадри и кадрова решетка).

[картинка]

Аудиофилите, вманиачени фенове на висококачествен звук, се кълнат, че най-чистия звук се пресъздава от запис на плоча, възпроизведен от аналогова аудио система. Това на пръв поглед репродуцира с абсолютна точност звуковата вълна такава, каквато е била чута по време на самия запис, тъй като самия сигнал не се манипулира по време на звукозапис и възпроизвеждане. За постигането на този сценарии, всичко по системата от входния до изходния звук има значение - говорители, усилвател и др. - което носи със себе си съответната финансова тежест.

Напредъкът на цифровия звук
Превъзходството на аналоговия или цифровия звук вече е много по-размита материя - иновациите и напредъка на технологиите в преобразуването на аналогов сигнал в цифров подобряват точността, с която аналоговия сигнал бива пресъздаден по начина, по който е бил записан. При DVD(-Audio - това е правилният формат, който има предвид автора) форматът например, репрезентираният аудио сигнал се записва през по-чести интервали и с по-голяма разрядност(точност) от CD, което допринася за по-точното пресъздаване на входния аудиосигнал по същия начин както разглеждането на поредица от фото кадри с достатъчно голяма скорост пресъздава плавна видео картина.

Честота на дискретизация
(ред. неправилно твърдение, поправям)Честотата на дискретизация представлява броя на информационните елементи, които репрезентират входния аудио сигнал за единица време. Колкото по-голяма е честотата на дискретизация, толкова по-плавно и близко до входния сигнал ще може да се възпроизведе записаният такъв. CD-тата например използват честота на дискретизация от 44KHz(килохерца), което означава 44 000 измервания на входния сигнал за секунда. DVD-Audio форматът има възможност(не винаги и много рядко!) да записва звук при честота 192KHz, което позволява много по-точно репрезентиране на входния сигнал в носителя.

Разрядност
Разрядността е количеството данни, записано във всяка дискретна единица, което в случая означава точността, с която е измерен входния сигнал в конкретния времеви момент. Колкото по-голяма е разрядността, т.е. колкото повече битове имаме във всеки дискретен елемент, толкова качеството на звука е по-добро. CD-Audio форматът е по-лош носител на информация от грамофонната плоча, защото разрядността му е едва 16 бита, което е много малко(бел.ред. зависи от плочата, зависи от записа, зависи от DAC...). DVD-Audio за сметка на това има разрядност 24 бита, което е напредък спрямо CD и крачка напред към изравняване с качеството на грамофонната плоча(бел.ред плочата нямаше ли около 50дб динамика на запис? като се сметне шума, праха, мудността на игличката, колко ли би бил аналогът на разрядността на една плоча... тука пича се олива в аудиофилия )

MP3 не прави чест на музиката
MP3 форматът е създаден с единствената цел да компресира аудио сигнал дотолкова, че да репрезентира усещането за оригиналния звук у слушателя. Форматът никога не е целял да бъде използван във висококачествени аудио системи. Компресията на звука при MP3 го прави по-лош дори от CD, което не му позволява да пресъздаде аудио сигнала с добра точност.
MP3 форматът е еквивалента на снимка с ниска резолюция(доста неточно твърдение - снимка с много висока резолюция може да се компресира с JPEG, който е аналог на MP3 и това ще направи снимката също толкова бозава) - детайлите са замазани, но отпечатъка от информацията в снимката позволява гледащия да усети оригиналния кадър.

[funkyto]

http://people.xiph.org/~xiphmont/demo/neil-young.html#toc_intro

Редактирано Април 20, 2013 от funkyto

[7thString]

^ Статията е страхотна и трябва да се окачи с дебел пирон пред всеки, който смята да гъкне по темата за аудиофилия

[7thString]

Още по темата:

http://xiph.org/video/vid2.shtml

[Steppenwolf]

Цифровият сигнал на изхода на ЦАП не изглежда по посочения митологично грубозъб от автора начин, тъй като в резултат на интерполацията и филтъра бива "запълнен" между дискретните стъпала. Това е една от най-често срещаните дезинформации във виртуалното пространство, въз основа на която някои могат да се настроят срещу цифровото аудио.

 

Допълвам темата с една качествена статия за интерполацията: http://www.dsprelated.com/showarticle/167.php

Ако имате време, превеждайте.

[Parni_Valjak]

Сигналът след DAC си е точно такъв, в стандартния случай.

Ако има въведено хардуеърно интерполиране,

Ако има DSP, което да извършва подобни действия, 

Ако реконструиращите филтри са от съответен ред и съответно качество,

и т.н.,

Тогава нещата придобиват друг вид.

Но! Тук вече става въпрос за друго качество на цифровата+аналогова система.

В огромната си част евтините музикални устройства са даже по-зле от стандартното положение. Стандартно е относително, но да кажем технически издържано.

Компютърните CD устройства имат рядко над 5ти-6ти ред реконструиращи филтри, същото се отнася до всички евтини процесори. 

 

Пак опираме не до принципите, а до конкретното изпълнение и ЦЕНАТА на цифровите устройства. Принципите са ясни (поне на тези които се занимават професионално), но тези принципи важат само за дадено ниво и нагоре.

Нека не се заблуждаваме, че процесорче за 50 лева изобщо се доближава до принципите на които примерно e построена STUDER VISTA, всички номера.

[7thString]

Е хайде да сме честни и да не сравняваме процесорче за 50 лв с най-доброто на пазара - по-скоро трябва да го сравним с Респром Всъщност ако си направиш труда да видиш видеото, което постнах, човека твърде ясно измери, че дори смотана, овехтяла карта пресъздава акуратно сигнала такъв, какъвто е, което и мен малко ме учудва, но явно маркетинга ни е попромил мозъците. Оттам нататък цифровата обработка на "процесорчето" вече е друга бира

Редактирано Май 14, 2013 от 7thString

[Ayahuasca]

Първата картинка от първия пост съдържа невярна информация. Оригиналната звукова вълна не е еднаква с аналоговата такава. По принцип считаме, че оригиналната звукова вълна е тази във въздушна среда, на живо (предимно акустични инструменти). Възможно е и аналогова вълна да бъде трансформирана в акустична и чрез микрофон отново в аналогова (китара с амп и кабинет, а пред кабинетните говорители – микрофона).

[Parni_Valjak]

 

Във форума за музиканти,

специалисти- интриганти,

комплексирани таланти,

ръсят мозъци и спам.

Редактирано Май 16, 2013 от Parni_Valjak

[Telerig]

 

 

Измежду хилядите "да" и "не",

във космоса от въпросителни,

се крият отговори, но къде? -

Далеч от фрази относителни.