trekt jitter vele harmonieuze digitale frequenties scheef?

[tuander]

trekt digitale jitter vele harmonieuze muziek frequenties tegelijkertijd scheef over een relatief lange tijd?
 
Ik luister veel cd-muziek en ook veel muziek via de computer. Altijd vraag ik me af hoe het komt dat digitaal geluid zoveel diepte en warmte mist ten opzichte van echte instrumenten en zelfs ten opzichte van LP's op platenspelers. Alle hoorbare frequenties kunnen in principe toch worden weergegeven met een samplerate van 44.100 Hz ?
 
Even afgezien van de vraag of je heel veel veschillende frequenties wel tegelijkertijd kunt definiëren in een digitaal signaal met deze samplerate van 44.100 Hz, vind je een verklaring voor de vlakke digitale geluidskwaliteit in het verschijnsel jitter. Digitale jitter wordt veroorzaakt door een leesfout of schrijffout van de digitale informatie. Dit leidt dan tot een timing-probleem, waardoor de geluidsfrequenties niet juist worden weergegeven. (althans, dit meen ik begrepen te hebben)
 
Jitter kan 1 geluidsgolf tijdelijk van frequentie doen veranderen. Dat zou op zich geen groot probleem hoeven zijn, zolang het aantal lees-schrijf fouten maar beperkt blijt. Alleen vermoed ik een addertje onder het gras. Muziek bestaat helemaal niet uit 1 enkele geluidsgolf met 1 vaststaande frequentie. Verschillende frequenties (harmonieën) worden tegelijkertijd beschreven in 1 grafiek.
 
Een lees-schrijf fout trekt toch alle frequenties scheef waar deze foute geluidspixel onderdeel van uit maakt? En dus verstoort deze foute geluidspixel toch geluids-harmonieën die zich veel verder uitstrekken dan deze ene pixel? De aangetaste frequenties passen niet meer bij elkaar, en dus hoor je dan toch een dissonant geluidsbeeld? (dissonant = vals klinkend).  Deze dissonantie hoor je toch zolang de langste aangetastegeluidsgolf nog klinkt?
 

digital sound samples and jitter 1752 keer bekeken

 
Een harmonie (=samenklank) in de muziek wordt typisch gezien als een serie geluidsfrequenties die op een mooie wiskundige manier bij elkaar passen. Bijvoorbeeld de vier frequenties 100Hz-120HZ-150HZ-200Hz vormen vast een mooie en zuiver klinkende harmonie.
 
 
 
 
 

[Xilvo]

Jitter is de naam voor het verschijnsel dat het interval tussen de samples niet helemaal constant is bij het afspelen. In jouw plaatje betekent het dat de kolommen niet precies even breed zijn.
 
Leesfouten worden door een robuust foutencorrectiealgoritme zelden hoorbaar.
 
Als jitter de oorzaak zou zijn van het vermeende 'kille' geluid, dan zou een duurdere CD-speler of een simpele met een aparte high-end DA-converter met minder jitter 'warmer' moeten klinken. Dat heb ik nooit iemand horen zeggen.
 
Het warmer klinken van vinyl en/of buizenversterkers is naar mijn mening toe te schrijven aan een lichte vervorming, met name het toevoegen van lage even harmonischen.
 
Jitter kan het spectrum van een frequentie iets verbreden (tenslotte treedt er frequentiemodulatie op met de frequentie van de jitter) maar niet in zo'n mate dat oorspronkelijk harmonieuze samenklanken ineens dissonant gaan klinken.
 
Tenslotte, ja, het is mogelijk heel veel verschillende frequenties tegelijkertijd te beschrijven met een digitaal signaal. Alle frequenties tot de helft van de samplerate, bij een CD dus in principe tot 22 kHz.

[tuander]

Dank, vooral de uitleg van jitter voegt veel toe aan mijn begrip. Jitter is dus niet zozeer een lees-schrijf fout maar meer het uitrekken-inkrimpen van de golflengtes / tijd (frequentie modulatie) over een aantal geluidspixels.
 
Maar daarna weet ik niet of ik het nou wel snap. Zeg dat over 100 geluidspixels 10% langer wordt gedaan door de d/a converter. En dat daarna weer met de normale snelheid gedecodeerd wordt. Geluidsgolven binnen deze 100 pixels worden allemaal evenveel uitgerekt, dus daar krijg je misschien geen onderlinge dissonanties. Maar geluidsgolven met een golflengte groter dan deze 100 pixels worden wel degelijk ongelijkmatig uitgerekt tov de andere geluidsgolven. Dus daar zou het verhaal toch moeten gelden van het scheeftrekken van alle frequenties met bijbehorende dissonanties.

[physicalattraction]

Het warmer klinken van vinyl en/of buizenversterkers is naar mijn mening toe te schrijven aan een lichte vervorming, met name het toevoegen van lage even harmonischen.

 
Als mensen dit in het algemeen als warmer en beter ervaren, waarom wordt dit dan niet standaard toegevoegd bij digitale afspelers?

[Benm]

Jitter heeft inderdaad van doen met timing-fouten in het kloksignaal van een lezer, maar is bij cd spelers zelden een merkbaar probleem, afgezien van de meest goedkope mechanismen (die van letterlijk een paar dollar). 
 
Hoe iets 'klinkt' is een nogal subjectief verhaal, maar hoe goed de reproductie is is behoorlijk goed objectief te meten als je de 'master' hebt van een cd. Daarmee kun je op de bit nauwkeurig (al dan niet na error correction) bekijken of er afwijkingen zijn, en die zijn er normaliter niet: Het CD formaat is dusdanig goed dat je er data mee kunt opslaan en foutloos kunt teruglezen (cd-rom, cd-rw) zolang je geen enorme krassen op de schijfjes maakt. 
 
En er is uiteraard software om geluid 'beter te laten klinken' door doelbewust vervorming toe te voegen. Op de consumentenmarkt is dat niet heel algemeen, maar ieder omroepstation gebruikt iets dergelijks: vooral om het gemiddelde volume op te krikken, maar ook om een eigen 'sound' te maken. 

[Xilvo]

@Tuander 
Als over 100 geluidspixels (100 samples) 10% langer wordt gedaan dan zou er een vertraging van in totaal 10 sample-lengtes ontstaan, in een CD dus 10/44100=0,23 ms.
Maar jitter bij een CD bestaat uit verschuivingen binnen het 'eigen' tijdsinterval van het sample, dus binnen 1/44100 s. Wat je beschrijft zal dus niet gebeuren.
De verschuivingen zijn te klein om harmonieus in dissonant te veranderen; muziekinstrumenten zijn onderling al veel minder nauwkeurig gestemd en harmonischen van b.v. een trillende snaar zijn al geen exacte veelvouden van de grondfrequentie.
 
Eventuele verschuivingen gelden voor iedere geluidsgolf in gelijke mate, net als bij het te langzaam of te snel afspelen van een vinyl-plaat.
 
@physicalattraction
In het ideale geval voegt de geluidsdrager niets extra's aan het signaal toe. Het staat de gebruiker dan vrij er thuis mee te doen wat hij/zij wil.
Het zou me trouwens niet verbazen als zulke vervorming soms inderdaad wordt toegevoegd.

[tuander]

Met je nieuwe uitleg snap ik het toch weer minder goed, geloof ik. Bedoel je dat een interval van 1/44100 s (=0,023 ms)  in een d/a converter altijd precies deze 0,023 ms duurt? Kan dit interval niet veranderen met een waarde, en bijvoorbeeld langer duren of korter duren met de genoemde 10%?
 
Overigens, jitter bij LP's wordt vaak veroorzaakt doordat het gaatje niet precies in het midden zit. Door de wisselende afspeelsnelheid binnen een omloop klinkt dat ook heel jengelend en vals

[Xilvo]

De waardes (samples) moeten komen om de 0,023 ms. Jitter betekent dat ze soms iets te vroeg of te laat komen, maar dat verschil is altijd nog een stuk kleiner dan 0,023/2 ms.
 
In het plaatje uit jouw eerste bericht betekent het dat in het ideale geval het sample steeds exact in het midden van de rode kolommetjes komt, jitter zorgt ervoor dat dat nèt niet helemaal het geval is. Maar de waarde arriveert altijd nog in de 'juiste' kolom, en heel dicht bij dat midden.
 
Jitter doet inderdaad een beetje denken aan dat valsspelen van een LP, alleen is de frequentie er van heel veel hoger en de amplitude ook stukken kleiner.
 
Bij taperecorders wordt over 'wow' (langzame snelheidsfluctuaties) en 'flutter' (snellere fluctuaties) gesproken. Jitter is dan net zoiets maar weer heel veel sneller.
 
Jitter kan blijkbaar de geluidskwaliteit wat aantasten maar zal een CD nooit 'vals' laten klinken.

[tuander]

Ik heb zelf een cd-speler die ook via optische kabel op de pc kan worden aangesloten. Met deze cd-speler kan ik dus gewoon ouderwets cd's afspelen, maar ik kan ook dezelfde cd-informatie vanaf de pc afspelen. Dus via dezelfde d/a converter en dezelfde versterker etc. Dan hoor ik toch een vrij groot verschil. De gescande cd-informatie afspelen vanaf de pc, klinkt duidelijk beter dan dezelfde cd in het laatje doen.
 
Ligt dat kwaliteitsverschil dan aan leesfouten, of aan timingfouten(jitter)?

[Xilvo]

De optische kabel transporteert volgens mij een digitaal signaal. Het lijkt me dat je in het eerste geval de DA-converter in de speler gebruikt, in het tweede geval die in de PC.
De foutencorrectie gebeurt al in de speler zelf, leesfouten zijn daarom niet verschillend voor de twee gevallen.
 
Het verschil kan aan jitter toe te schrijven zijn maar er zijn natuurlijk nog andere verschillen mogelijk, zoals bijvoorbeeld een klein verschil in frequentiekarakteristiek, vervorming of lineariteit van de DA-converter.
 
Tenslotte kan suggestie een rol spelen. Als je verwacht dat iets beter zal klinken ervaar je dat ook vaak zo.
Er wordt niet voor niets goud geld verdiend aan bijvoorbeeld speciale 'audiofiele' netsnoertjes die werkelijk geen enkel effect hebben

[tuander]

Nee, dat klopt niet helemaal. In de pc zijn alle signalen digitaal. Ook de optische uitgang van de pc is digitaal, hij verwerkt een digitaal electrisch signaal tot een digitaal optisch signaal. Dit digitale optische signaal wordt vervolgens naar de cd-speler gestuurd, en dan door de d/a-converter van cd-speler omgezet naar een analoog signaal.
 
Het verschil in geluidskwaliteit tussen cd in het laatje en dezelfd cd-informatie vanaf pc, moet dus toe te schrijven zijn aan ofwel leesfouten, ofwel timing-problemen. Andere variabelen zijn er eigenlijk nauwelijks.
 
Of het moet in de cd-speler aan de kwaliteit van de draadjes/printplaat liggen. Maar dan is het nog vreemd dat de langere kabel (optisch & digitaal) vanaf de pc tot d/a-converter een beter resultaat geeft dan de veel kortere weg (electrisch? & digitaal) van cd-laser tot d/a-converter.
 
Ik heb wel gemerkt dat gebruik van een grote buffer(in het werkgeheugen) op de pc ook leidt tot geluidskwaliteitsverlies. Wellicht door lees-schrijf-fouten in het pc-werkgeheugen. Maar bij een te kleine buffer wordt de harde schijf, geloof ik, sneller overbelast. (en ik heb een hekel aan gecrashte schijven)

[Xilvo]

Dan begreep ik het verkeerd. Ik veronderstelde dat je een signaal van de CD-speler naar de PC stuurde, het is dus andersom.
Dan heb ik geen idee waar het verschil aan zou kunnen liggen.
 
Een langere kabel vanuit de PC naar de speler zou juist voor een CD afgespeeld via de PC de jitter erger maken.
 
Tenzij je het signaal met meer jitter subjectief als 'beter' ervaart. Ik zeg niet dàt dat het geval is, maar het zou een verklaring kunnen zijn.
Tenslotte wordt het (objectief meetbaar slechtere) geluid van een LP ook vaak hoger gewaardeerd dan dat van een CD.
 
Ik zou evenmin weten waarom de buffergrootte invloed op de kwaliteit zou hebben.
In ieder geval niet door fouten in het geheugen, als het zo slecht met je ram-geheugen zou zijn had je een compleet onbruikbare computer die voortdurend zou crashen of vastlopen.

[Benm]

Yeah, aan dat PC geheugen zal het echt niet liggen, dat maakt nauwelijks fouten. Er gebeurd wel eens een 'bit flip' als er een kosmisch deeltje door het ram gaat, maar normaliter crahsed dan een applicatie of de hele computer (meestal wel gewoon te rebooten).
 
Maar ik snap je setup niet precies: Het gewone geval lijkt me dat je de cd speler op een versterker met luidsprekers aansluit?
 
Maar het andere? Gebruik je dan een optische link om digitaal geluid van je pc naar je cd speler te sturen, en vanaf daar weer naar de versterker?
 
En is die link tussen cd speler en versterker dan optisch of 'gewoon' een electrische line-out?

[tuander]

De kabel van pc naar cd-speler is een optische kabel (audiofiele kwaliteit). Verder is de cd-speler inderdaad gewoon aangesloten op een versterker met speakers. Dat maakt beide afspeelmethodes mogelijk.
 
Er zit misschien wel een verschil in de manier waarop de d/a-converter het signaal van de computer verwerkt & het signaal van de eigen laser verwerkt. Ook dat heeft te maken met de timing denk ik. De interne klok van de pc moet goed samen werken met de klok van de d/a-converter. Ik dacht dat de cd speler als asynchrone d/a converter functioneert voor het inkomende optische signaal van de pc, maar ik kan het zo gauw ook niet terug vinden in de handleiding. Het signaal dat van de eigen laser komt is bij cd-spelers ook niet altijd even stabiel qua timing, weet ik. Dus waar het verschil nou uit voort komt? Ik gok zelf op allebei de effecten.
 
Verder zit er natuurlijk een verschil tussen subjectieve waarneming van een luisteraar, en de metingen die je kunt doen met meet-apparatuur. Meetbaar beter betekent niet altijd hoorbaar beter, en hoorbaar beter betekent ook niet altijd meetbaar beter. Dat is een bekend fenomeen in de audio-wereld. Dus of ik jitter misschien mooier vind dan geen jitter? Wie weet. Ik luister bijvoorbeeld ook wel vaak naar mp3-tjes in vergelijking met FLAC-jes. En tsja. ik weet ook dat soms niet. Als ik zelf een FLAC omzet naar mp3 klinkt dat gecomprimeerde mp3-tje echt minder mooi dan de lossless bron-FLAC. Maar mp3-tjes die je koopt en downloadt verschillen soms voor mij niet hoorbaar van tegelijkertijd gekochte FLAC-versies van hetzelfde nummer. En soms klinkt een mp3-tje zelfs beter dan een FLAC-versie, maar dat is vooral als het verschillende versies betreft van hetzelfde nummer. Misschien tellen de kwaliteiten van de producers wel zwaarder dan de kwaliteiten van het medium. Muziek is een kunstvorm, en over smaak valt nou eenmaal slecht te twisten. Maar het is misschien goed als dit topic daar niet in verzandt.
 
Dus het topic ging eigenlijk over het scheeftrekken van de frequenties in akkoorden/harmonieën door jitter.

[Benm]

Hoorbaar beter ga ik het verder niet eens over hebben, dat is subjectief en heeft verder weinig wetenschappelijke inhoud. 
 
Maar wat je dus feitelijk zou moeten meten is over een verschil is tussen:
 
- een signaal gebrand op een cd dat je via lade van de speler afspeelt
- datzelfde signaal dat je afspeelt via de computers optische uitgang
 
Als het goed is zit er geen analoog component tussen dan een verschil kan maken, verondersteld dat de cd speler de data op de schijf direct naar dezelfde DAC stuurt dan die voor de optische ingang gebruikt wordt. 
 
Dat valt natuurlijk wel te testen: je kunt beide na elkaar afspelen, en het verschik bekijken op een scope. Of (met een extra pc oid) het analoge signaal opnemen en met software kijken of er een verschil in zit. 
 
Het enige dat ik me kan bedenken is dat de cd-lezer niet helemaal in orde is, maar nog wel in staat is de schijfjes te spelen dankzij foutcorrectie. In de redbook CD standaard zit een heel degelijk foutcorrectiesysteem, waardoor je schijfjes met lichte krassen gewoon kunt afspelen. Bij ergere krassen kom je op de rand, en zijn er samples die niet meer geconstrueerd kunnen worden. Wat men dan doet is interpoleren: het gemiddelde nemen van de samples voor en na het ontbrekende. Vaak is dat compleet onhoorbaar, maar op een scope zie je het verschil echt wel terug. 
 
Dat kan overigens ook komen omdat de laserdiode verouderd en/of er viezigheid op de lens zit, het hoeft niet aan de cd zelf te liggen.