Hi-Fi Skolen del 10 – Medieformater

Velkommen til Hi-Fi Skolens tiende lektion, hvor vi tager livtag med et af hi-fi-verdenens mest følelsesladede og teknisk komplekse emner: medieformater. Altså den “beholder,” der rummer den musik, som det hele handler om.

Hvilket medie giver den bedste lyd, og hvilke hemmeligheder gemmer sig under overfladen af vinylrillerne og i strengene af ét-taller og nuller?

I mere end fire årtier har hi-fi-entusiaster diskuteret, om det “naturlige” analoge signal er det ”fejlfrie” digitale overlegent. Og diskussionen er ældre end det. Faktisk har musikelskere haft de samme diskussioner, hver eneste gang en ny måde at bringe musikken til live på har set dagens lys. Med hver teknologigeneration er kvaliteten vokset. Men oplevelsen er samtidig forandret.

Og svaret på hvad der er det bedste? Som med så meget andet i hi-fi-verdenen, er der ikke én sandhed, der kan hugges i stentavler. Men et mere tøvende ”…det er kompliceret.”

Den kontinuerlige kærlighedshistorie

Analoge systemer repræsenterer data i et kontinuerligt signal, der glidende varierer over tid. Lydens svingninger opfanges og gemmes i en fysisk, materiel form, hvor informationerne på mediet er direkte proportionale med det signal, der er gemt på det.

Vinylpladen (LP’en): Musikken er gemt i en fysisk rille, hvis bølger læses af en nål. Nålens bevægelser konverteres til et elektrisk signal, der kan behandles i forstærkeren.

En LP er sart og skal håndteres med respekt. Men netop den taktile natur af at vende en plade, betragte coveret og fordybe sig i lytningen er med til at skabe følelsesmæssig forbindelse, som digitale medier sjældent matcher.

Kassettebåndet: Her er lyden optaget som magnetisme i belægningen på et 3,81 mm plasticbånd. Selvom båndet teknisk set er ringere end vinyl, har det genvundet popularitet som et prisvenligt undergrundsformat.

Imens det kræver en stor investering at presse en vinylplade, kan enhver, der har en kassebåndoptager blive sin egen udgiver. Den nostalgiske romantik og mindet om ungdommens mixtapes har sikkert hjulpet med til at bringe kassetteformatet tilbage.

Spolebånd: Betragtes af mange purister som det ultimative analoge format. Det tilbyder en ellers uset dynamik og et bredt frekvensområde sammenlignet med LP’er. Inden 80’ernes digitalrevolution blev al musik optaget på den måde i pladestudierne.

Bagsiden af medaljen er, at en eneste måde at få musik på et spolebånd er at optage den selv. Med undtagelse af nogle få og hundedyre nicheproducenter er det umuligt at købe færdigt optagne spolebånd.

Entydige tal og absolut bekvemmelighed

I den digitale lydverden oversættes lyden til en streng af binære tal (ettaller og nuller), som kan lagres elektronisk og derefter konverteres tilbage til lyd ved afspilning via en digitalkonverter – en DAC. I modsætning til den analoge repræsentation, hvor der er et direkte forhold mellem lagringen og det lagrede, kan man ikke ud fra rækken af binære tal vurdere, om det er Beethovens Niende eller årsopgørelsen fra sidste år.

Digital lyds store sejr ligger i dens funktionalitet. En digital optagelse kan kopieres uden kvalitetstab. Og der er i princippet ingen forskel på originalen eller kopi nummer hundrede.

En anden styrke er bekvemmeligheden. Tusindvis af sange kan gemmes på én enhed. I digitallydens unge dage var lagerplads et problem, hvilket førte til udviklingen af komprimerede formater (som vi vender tilbage til). Men i dag kan man have næsten ubegrænsede mængder af musik i høj teknisk kvalitet med overalt.

Endelig kan digitalt lagret musik gøres tilgængelig uden at flytte den fysisk. Digitalisering muliggør streaming, der giver øjeblikkelig adgang til alverdens musik uden det rituelle element, som vinyl kræver. Og uden at fylde stuevæggen op med LP-reoler.

Kompromiset er styrken

Vinylentusiasterne holder stædigt fast i, at LP-pladerne lyder bedre end CD’erne. Og der er noget om snakken. Det samme album lyder mere ægte og levende, når det afspilles analogt.

Men – med fare for at starte en religionskrig – så er årsagen til den bedre lyd ikke vinylmediets overlegenhed, men tvært imod dets indbyggede begrænsninger.

Når et album forberedes til udgivelse, laves der en masteroptagelse, som ligger til grund for de LP’er, CD’er eller andre medier, der sælges. På masteroptagelsen tilpasses lyden til det medie, som musikken skal udgives på.

Og det er her, forskellen opstår. For der fremstilles ikke blot én master, der bruges til alle formål i al fremtid. Masteroptagelsen til en CD eller til streaming vil typisk være lavet til at udnytte formatet til grænsen – hvilket vil sige, at den lyder HØJT.

Og for at sikre, at nummeret kan tiltrække mest mulig opmærksomhed og ikke drukner i støjen fra omgivelserne, når det høres i radioen, komprimeres dynamikken kraftigt. Fænomenet, der har ført til et stadig mindre dynamikområde på musikudgivelser, er kendt som The Loudness War.

Undgå kompression

Men imens et digitalt medie ikke har problemer med at håndtere signaler tæt på det maksimale niveau på 0 dB, kan den slags ikke lade sig gøre på LP eller for den sags skyld kassettebånd.

Komprimerede og optimerede digitale signaler, hvor dynamikken er strammet til bristepunktet, ville i værste fald få pickupnålen til at hoppe ud af rillen. Og inden da ville lyden blive forvrænget.

Løsningen er at undlade at presse signalet så kraftigt. Hvilket har den interessante bivirkning, at musikken lyder mere naturlig. Fordi den er det – i stedet for at være komprimeret til øredøvende ukendelighed.

Det sidste, stille nummer

Ikke alle begrænsninger rummer dog velsignelser. Du har måske lagt mærke til, at det sidste nummer på hver pladeside oftest er mere stille og afdæmpet. Især på albums, der er lavet før CD’ens fremkomst.

Valget er ikke kunstnerisk, men først og fremmest teknisk. En LP-plade har simpelthen lavere opløsning i inderste rille, fordi omkredsen er mindre.

Da pladen roterer med en konstant vinkelhastighed (antallet af omdrejninger pr. minut), falder lineærhastigheden (hvor hurtigt rillen passerer nålen) markant, jo tættere nålen kommer på pladens centrum. For at tage højde for den lavere opløsning er der skruet ned for lydniveauet, og diskanten er begrænset for at undgå forvrængning.

Æbler og pærer

Da betingelserne for digitale og fysiske medier er så afgørende forskellige, laves der ikke kun én, men flere masteroptagelser i de tilfælde, hvor et album udgives på flere medier. Mange hi-fi-entusiaster har sikkert prøvet at afspille det samme album i analog og digital udgave på samme tid og skifte mellem de to for at afgøre, hvilket medie der er bedst.

Sammenligningen er sket i videnskabens navn, men i virkeligheden har man sammenlignet æbler og pærer. Eller i hvert fald to helt forskellige æblesorter. Fordi udgangspunktet – masteren – ikke er den samme.

Men hvad er så den rigtige udgave? Hvis der er tale om et album fra før CD’ens tid, er svaret forholdsvis enkelt, da optagelsen fra starten er lavet til at blive aflyttet på LP – med formatets iboende fysiske begrænsninger.

For musik, de er indspillet i de seneste tre årtier, er det ikke så simpelt. Her kan den digitale udgave i virkeligheden ligge tættere på originalen, mens vinylversionen er dynamisk begrænset i forhold til denne.

Og for at gøre forvirringen komplet, bliver mange albums siden udgivet i remaster-versioner, hvor lydkvaliteten er taget op til ny revision. Jeg er altid spændt, men også bekymret, når et af mine yndlingsalbums kommer i en ny version. Nogle gange er det vitterlig lykkedes at opnå en renere og klarere lyd. Andre gange er atmosfæren, der gjorde en liveoptagelse magisk, forsvundet.

Men remaster-udgaver er helt sikkert en god forretning. Jeg har efterhånden mistet overblikket over, hvor mange gange jeg har genanskaffet mine mest elskede albums i nye versioner!

Magnetbånd

På magnetbåndet, især kassettebåndet, er støjen den største fjende. Kvaliteten af lyden afhænger direkte af, hvor meget magnetmateriale, der kan passere forbi tonehovedet hvert sekund. Hvilket direkte kan oversættes til båndhastighed og båndbredde (sporstørrelse).

Med en båndhastighed på 4,76 cm i sekundet og en bredde på 3,81 mm er kassettebåndet er den teknisk svageste hi-fi-kilde. Og ved lanceringen på IFA-messen i Berlin i 1963 var tanken med mediet, at det skulle anvendes til transportable båndoptagere, snarere end som musikmedie.

Den lave båndhastighed betyder både, at både dynamikområdet og diskantgengivelsen er begrænset. Bedre båndtyper hjælper på diskantevnerne, og støjreduktionskredsløb, der aktivt komprimerer og ekspanderer signalet kan til en vis grad maskere det høje baggrundssus.

Uden støjreduktion har kassettebåndet et dynamikområde på typisk 50-60 dB. Med Dolby C-støjreduktion kan det forbedres med ca. 20 dB.

Bagsiden af medaljen er, at systemer, der bygger på kompression og ekspansion er afhængige af helt præcis justering af det referenceniveau og de frekvenser, hvor de sætter ind. Det betyder i praksis, at et bånd optaget med Dolby på én maskine ikke nødvendigvis vil lyde korrekt på en anden.

Digital lyd: De fysiske formater

I den digitale lydverden oversættes lyden til en streng af binære tal (ettaller og nuller), som kan lagres elektronisk og derefter konverteres tilbage til lyd ved afspilning via en digitalkonverter – en DAC. I modsætning til den analoge repræsentation, hvor der er et direkte forhold mellem lagringen og det lagrede.

Digital lyds store sejr ligger i dens funktionalitet. En digital optagelse kan kopieres uden kvalitetstab.

Før vi dykker ned i bitdybde og samplingsfrekvenser, skal vi lige se på fysiske digitale medier, der er blevet brugt til at bringe de digitale bits og bytes ud til masserne.

Compact Disc (CD) blev opfundet af Sony og Philips i fællesskab og lanceret i 1982. CD var i årtier det dominerende format. På en CD er alle informationer i den oprindelige optagelse med – uden andre begrænsninger end dem, der ligger i bitdybden på 16 bit og samplefrekvensen på 44,1 kHz.

Super Audio CD (SACD) blev udviklet for at levere højere opløsning end CD’en. I stedet for at bruge PCM (Pulskodemodulation) som CD’en, benytter SACD DSD-formatet (Direct Stream Digital). DSD bruger kun én bit pr. sample, men kompenserer med en høj samplehastighed på 2,8 til 22,5 MHz.

Digital Compact Cassette (DCC) blev introduceret i 1992 som afløser for kassettebåndet. Det var et digitalt båndformat, der, ligesom vinyl og Minidisc, havde den fordel, at man selv kunne optage på det. Som fysisk båndformat havde DCC dog nogle af de samme svagheder som kassettebåndet. For det første var al information lagret sekventielt; det vil sige, at man for at høre et bestemt nummer skulle spole hen til det rigtige sted på båndet. Og DCC havde dermed også samme risiko for båndsalat.

Minidisc (MD) var et magneto-optisk disklagringsformat, som Sony introducerede i 1992. Det var oprindeligt udviklet til digitaliseret musik med en kapacitet på 60, 74 og senere 80 minutter. MD’en tilbød hurtig, tilfældig adgang til musikvalg, hvilket var en stor fordel i forhold til sekventielle kassettebånd. Senere kom Hi-MD-formatet, som også kunne lagre data. På det tidspunkt var skrivbare CD’er imidlertid blevet så billige, at det ikke fik nogen stor udbredelse.

Digitaliseringsparadokset: Sampling og bitdybde

Bitdybde er populært sagt den lodrette akse og afgør, hvor fint masket skalaen for lydstyrke er. En 16-bit CD-fil har 65.536 lydniveauer, hvilket giver et teoretisk dynamikområde på 96 dB.

En 24-bit højtopløst fil giver over 16 millioner niveauer og et dynamikområde på 144 dB. I hvert fald i teorien. Begrænsninger i både analog elektronik og digitalkonvertere betyder, at støjgulvet og dermed grænsen for dynamikområdet i praksis ligger på 120 – 130 dB.

Samplingsfrekvens er den vandrette akse, der angiver, hvor ofte signalet “fotograferes” i sekundet. En CD benytter 44,1 kHz (44.100 samples i sekundet).

Ifølge Nyquist-Shannon-teoremet kan et digitalt system kun gengive frekvenser, der er halvdelen af samplingsfrekvensen.

For en CD på med en samplingsfrekvens på 44.1 kHz betyder det, at den maksimalt kan gengive frekvenser op til 22.050 Hz. Dette dækker hele det hørbare område for mennesker (typisk 20 Hz til 20.000 Hz).

Over frekvensgrænsen er det nødvendigt med et lavpasfilter, der adskiller signalet fra samplefrekvensen. Fasedrej og ringning i filtret var en af svaghederne i tidlige CD-afspillere. I dag bruges oversampling, der er en digital proces, hvor lydens samplingsfrekvens øges mange gange i DAC’en for at skubbe den digitale støj og de uønskede digitale artefakter væk fra det hørbare område.

En anden fejlkilde i digitale signaler er jitter, der er en tidsfejl, hvor hvert digitalt sample ikke afspilles med præcis med de samme tidsintervaller, som de blev optaget.

Du kan i øvrigt læse mere om digital lyd i afsnit 4 af Hi-Fi Skolen, der handler om digitale signalkilder.

Tabsgivende og lossless formater

At musikken er lagret digitalt er ikke garanti for, at signalet er fejlfrit. Heller ikke selv om dynamikområdet er stort og frekvensgangen er flad som en lineal. For de digitale lydformater er ikke skabt lige.

På en CD er alle informationer i det den oprindelige optagelse med – uden andre begrænsning end dem, der ligger i bitdybden på 16 bit og samplefrekvensen på 44,1 kHz.

Men det betyder, at musikfilerne bliver forholdsvis store. Ca. 750 MB for en CD med 74 minutter musik. Eller ca. 10 MB pr minut.

For at spare på plads til lagring og båndbredde, når filer overføres over internettet, kan datafilen komprimeres. Afhængigt af metoden kan størrelsen på digitale lydfiler begrænses med op til 90 procent.

Der findes to typer af komprimeringsmetoder: De ikke-tabsgivende, der bevarer indholdet fuldkomment, men blot pakker informationen tættere. På samme måde som når man laver en zip-fil. Og de tabsgivende (lossy) algoritmer, der smider ”overflødig” information væk. På samme måde som det sker, når billeder gemmes i jpg-format.

Tabsfrie formater

FLAC, AIFF, ALAC og WAV er eksempler på ikke-tabsgivende formater. De gør det muligt at reducere filstørrelsen i lydfiler med typisk 30-50 procent.

Streamingtjenester som Qobuz og Tidal bruger FLAC-formatet til hi-fi-streaming. Både FLAC, ALAC, AIFF og Wav understøtter opløsninger på op til 24-bit / 192 kHz.

Blandt de tabsgivende formater finder vi MP3, AAC og OGG Vorbis. Fælles for dem er, at de bruger psykoakustisk teori til at finde dele af lydsignalet, der – i hvert fald i teorien – ikke opfattes af øret, fordi de overdøves af andre. Dermed kan indholdet af lydfilen forenkles så meget, at den kan pakkes langt mere effektivt. Hvor meget filstørrelsen kan reduceres, afhænger af, hvor store lydkvalitetsmæssige kompromiser man er villig til.

Tabsgivende formater

Tabsgivende formater opgives ikke med en opløsning målt i bits og kilohertz, men med en bithastighed, der kræves for at kunne streame dem. En MP3-fil med 320 kilobits bitrate fylder omkring en tiendedel af en ukomprimeret WAV-fil med samme indhold. Ved at reducere bitraten kan man gøre filstørrelsen endnu mindre. På bekostning af lydkvaliteten. 320 kb/s er lige akkurat brugbart til ikke alt for kritisk musiklytning.

Streamingstjenesternes ikke-hi-fi abonnementer bruger typisk 192-320 kb/s aac til streaming.

Tabsgivende formater er ikke noget, der er blevet skabt med internettet. Både DCC og MiniDisc brugte tabsgivende komprimeringsalgoritmer til at gøre det muligt lagre et helt album på de forholdsvis små medier. Hos Philips hed algoritmen PASC, mens Sony brugte sin egen ATRAC-algoritme. PASC havde en bithastighed på 384 kb/s, mens ATRAC bød på tre komprimeringsgrader. Den mest hi-fi-venlige af disse havde en bithastighed på 292 kb/s.

MQA – komprimeret kontrovers

Et af de mest omdiskuterede High-Res-formater er MQA (Master Quality Authenticated). MQA leverer høj opløsning (op til 24 bit/384 kHz) i en filstørrelse, der er håndterbar for streamingtjenester, ved hjælp af en proces, der kaldes “origami-foldning.”

MQA er skabt af den britiske hi-fi-producent Meridian, men ejes i dag af Lenbrook, der står baf NAD og Bluesound.

Teknisk set er MQA et tabsgivende format, selvom det leverer High-Res-opløsning. Nogle af de oprindelige data fjernes under komprimeringen for at gøre filen mindre, hvilket er kontroversielt blandt purister, der mener, at “Lossless” (FLAC) er den eneste acceptable vej frem.

MQA blev tidligere brugt af Tidal, men blev i 2024 erstattet af det tabsfrie FLAC-format.

DSD

Imens alle de øvrige digitale lydformater benytter sig af en eller anden form for pulskodemodulation (PCM), er DSD-formatet anderledes.

DSD blev oprindelig udviklet til de højt opløste Super Audio CD (SACD). I stedet for at arbejde med et antal bits, bruger DSD kun én bit pr. sample (0 eller 1).

DSD kompenserer for den lave bitdybde med en ultrahøj samplehastighed på 2,8 til 22,5 MHz. Imens konverteringen til digital form er teknisk kompliceret, er vejen tilbage til analog simpel. Faktisk kan et simpelt passivt 6 dB/oktav-filter gøre det.

Og sandheden?

Hvis definitionen på hi-fi er troskab mod originaloptagelsen, så har de moderne digitale, tabsfrie High-Res formater (FLAC/WAV i 24-bit) vundet slaget. Og du kan endda få musikken leveret i en uendelig strøm og i fuld kvalitet fra streamingtjenesterne. Og musikken kan nydes, hvor du er: Hjemme, i træningscentret eller på vej i toget til arbejde.

Men musik er ikke kun tal. Selv den højeste opløsning kan ikke mærkes mellem fingrene eller indsnuses med næseborene. Den taktile oplevelse og ritualet i omhyggeligt at lægge en plade på afspilleren og derpå sætte sig tilbage i lænestolen for at opleve et album fra ende til anden er en stor del af oplevelsen – som ikke følger med i selv den mest højtopløste DSD-fil.