DAB blir presentert som lyd med nær CD kvalitet via en ny radiotjeneste, men er det sant eller er det blank løgn?

Nå under innvielsen og åpningen av Operahuset ble vi på nytt fortalt at ingen hører noe utenfor området 20 til 20 000 Hz eller svingninger pr sekund. Det er definitivt feil, mange hører utenom dette området, og mange har huller hvor de hører mindre innen dette området. Det er arv og tilfeldigheter inne i bildet som avgjør hva vi faktisk hører. Lyden fra en pauke ville alle høre lite til fordi en vesentlig del av det lydbilde den genererer ligger under 20 Hz, men mange får med seg det meste av et paukeslag i en konsert eller Operasalen. Man kan også føle slaget rent fysisk. Andre instrumenter gjengir høye toner og overtoner som vi hører både bevisst og ubevisst. Hardingfela er et godt eksempel på et hjemlig instrument med slike egenskaper. Det lydområdet som er referert til ovenfor er en tysk lydstandard som ble innført som et krav for å kunne gjengi musikk noenlunde naturlig. Se mer om hva vi kan høre nedenfor.

Vi forsøker å skrive om dette uten for mange tekniske vanskeligheter og tåkelegning. 

Analog lyd er de bølgeforplantninger i luft som når vårt øre og omdannes på en meget avansert måte til nervesignaler som i sin tur kan oppleves som lyd. Lyd er altså vår oppfattelse av luftmolekyler som er satt i bevegelse i et bølgemønster. Et rent digitalt lyduttrykk er ikke vårt øre konstruert for å kunne oppfatte på noen fornuftig måte. Lyden beveger seg ganske langsomt i luft og vår hjerne er utstyrt slik at vi når vi hører med to ører kan trekke ut informasjon om lydens egenskaper og karakter som forteller oss noe mer enn den rene lydbølgen. Hjernen kan regne ut en omtrentlig retning og avstand, plukke ut en stemme i en flokk mennesker, bedømme klang i et materiale, for å nevne noe.

Dette er egenskaper vi hadde behov for alt i steinalderen, og som menneske er vi ikke vesentlig endret fra den gang.

Tomas Alva Edison har fått æren og patentet på sin oppfinnelse som senere ble til grammofonen. En folkets lydmaskin som kunne gjengi lyd lagret på plater ved hjelp av en lang rille i overflaten som hadde lydsvingingene innlagt som bølger i rillene. Bølgene tilsvarte de originale lydbølgene.

Selv om Edison ikke var den første til å forsøke å registrere lyd på et medium så kan man vel si at han greide å bringe lagret lyd ut til folket. Franske patenter fungerte også. Forsøk på å registrere lyd direkte på papir var noe av det første vi kjenner til.

Vi har nevnt at vårt øres følsomhet arbeider etter en logaritmisk skala, men at de fleste oppfatter dette som noe lineært er ikke uvanlig. Vi har jo ikke noe godt sammenligningsgrunnlag. Ved mindre eller større hørselsskader blir hørselsmønsteret enda mer ulineært inntil vi får virkelige hørselsproblemer. Det er egentlig logisk at øret er det dårligste måleinstrument som finnes, sett fra en fysisk betraktning. Oppfattelsen av lyd vil alltid være subjektiv. Men det er et faktum vi greier å leve med så lenge vi ikke må påstå noe annet.

Verdivurderinger foretatt med øret som grunnlag er mildest talt upålitelige som måleresultat. Årsaken ligger i den naturlige ulineæriteten og alle mulige naturlige avvik samt små hørselskader man ikke vet noe om.

Siden all lyd som når vårt øre er analog finnes det ikke noe slikt som digitale høyttalere eller hodetelefoner egentlig. Det de må gi fra seg er analogt og da er det uinteressant hva som finnes på innsiden av lydkilden, sett fra øret.

Tenk deg på nytt et forstørret bilde av en rille i en grammofonplate. Du ser et spor med varierende bølger, varierende tetthet og utslag. Det er en mekanisk gjengivelse av en lydbølge. Nesten slik utformet som bølger av luftmolekyler som treffer vårt øre. Trommehinnen kopierer bevegelsene og sørger for at dette signalet transporteres videre inn i øret vårt. Øret omdanner disse fine bevegelsene til grunnlaget for et lydinntrykk som kan viderebehandles av hjernen.

Mange har ikke den minste anelse om hva digital lyd egentlig er i forhold til dette analoge hørebildet. Det er ikke rart.

Ønsket om å lagre lyd er ikke av ny dato. Når man så ville lagre lyden digitalt var det en rekke problemer som måtte løses med daværende teknologi. CDen er alt gammel teknologi. Hadde man stått overfor det samme problemet i dag er det ganske sikkert at man hadde kommet fram til en noe annen løsning. Man trodde også at løsningen var langt bedre enn hva erfaringene viser. Det var så vanskelig en oppgave at Philips ga opp i første omgang. Elektronikken var rett og slett ikke tilstrekkelig rask til å gi den ønskede kvalitet på lagringen. Det var et teknologisk problem og først etter at Sony kom inn i prosjektet var det mulig å finne løsninger som det var praktisk mulig å produsere. Men det resulterte i rariteter som at CD-en fikk en spilletid på 72 minutter fordi det var den lengste musikkinnspillingen Sony kunne tenke seg.

Fra analog til digital.

Digitalisering vil si at man foretar en måling av den analoge verdien analogsignalet har i øyeblikket og lagrer verdien. Målingen har en verdioppløsning på 16 biter digitalt. Det vil si at toppverdien og bunnverdien defineres og det som er i mellom deles opp i et 16 biters digitalt tall. For at dette skal bli en fornuftig lagring må målingen gjentas et passelig stort antall pr. tidsenhet. For eksempel 40 000 ganger i sekundet. Da denne samplingsfrekvensen også genererer sub-frekvenser involverer dette nye problemer og en begrensning av det brukbare gjengivelsesområdet uten falske signaler. Dette var en av årsakene til at det ble mye arbeid og utviklingen ytterligere utsatt.

Frekvensområdet for gjengivelse ble derfor satt til 20 Hz til 20 kHz, noe som var definert som omtrent det gjengse hørselsområde for et menneske. Man skjelte også litt til tyske DIN standarder for lyd.

Senere har uønskede signaler i gjengivelsen blit dempet med bedre filtre, og enda senere med aktive filtre og kam-filtre samt at originalmaterialet ble samplet ved en frekvens på 96 kHz eller høyere. Det er fordi man ser at en for lav samplingsfrekvens gir et for dårlig resultat å arbeide videre med.

Den som kan reise seg og med hånden på hjertet si at ingenting blir borte i denne prosessen, kan bli stående...

Man behøver ikke å være matematiker for å se at dette med digitalisering utgjør store mengder data. Men det er greit å lagre på en CD uten ytterligere tap av kvalitet. For større kapasitet har vi nå DVD standardene. Riktig nok er denne lagringsmåten langt mer sårbar enn reklamen ville ha det til.  De som påpeker at den ikke inneholder like mye musikk-informasjon som en vinyl LP har beviselig rett. Men CDen, den kom for å bli her i en eller annen form langt inn i fremtiden. Vil man ha mer musikk på en vanlig CD må man bruke en eller annen form for komprimering.

Vi skiller helt klart mellom tapsfri og innholdsreduserende kompresjon. Både MP3 og DAB er innholdsreduserende i sin kompresjon. Man skiller også på graden av innholdsreduksjon, noe som man på en litt enkel måte refererer til som bitrate, eller hvor mange bit med data som sendes pr. tidsenhet. Tapsfri lagring er uten tvil det ideelle.

Så kom flere nye lagringsenheter og ønsker om mer musikk på samme data-plass som tidligere. Kunne man dytte mer musikk inn på en CD? Siden man lenge hadde drevet med komprimering av data var det noen som mente at det kunne man gjøre med digital musikk også. Men hvordan komprimerer man det? På samme måte som man komprimerer data? Datakomprimering går i stor grad ut på å fjerne ting som ikke trenger å være med og å lagre like ting bare en gang. Nå viste det seg at det digitale musikkformatet alt var ganske kompakt og det var ikke mye å vinne på å komprimere på den vante måten. Man måtte finne ut om det fantes noe i disse filene som man ikke behøvde å lagre og hvilke krav som ble satt til gjengivelsen. Spørsmålet ble ganske enkelt om hva man kunne kaste vekk og hvor mye, før tilhøreren reagerte på at det var noe galt. Det var ganske mye man kunne kaste, spesielt når man brukte en selektiv kasting av data som var mindre essensielle for gjengivelsen. Vi kan sammenligne denne komprimeringen med billedkomprimering som ikke er tapsfri. Jpeg er et kjent begrep for mange, hvor bare det essensielle i bildet blir lagret og resten komprimert ytterligere.

Den første effektive musikkomprimeringen var født. Siden har det dukket opp en rekke metoder og noen er langt bedre enn andre, men den mest brukte i dag er ikke nødvendig vis den som tar best vare på den opprinnelige lyden. Rent digitalt er det ingen likhet mellom den opprinnelige digitale lyden på CD og den komprimerte lyden. Bortsett fra at en lytter vil kunne si at det ligner veldig.

Digital Audio Broadcasting. DAB er alt en alderstegen teknologi som gjenspeiler de problemer man hadde med rask elektronikk og gjengivelse av digital lyd. Et stadie man har passert for mange år siden. Dessuten egner det seg best for mer flate land i Europa med store byer, enn gode gamle Gnore, som noen ville ha uttalt. Her er det tilstrekkelig med problemer knyttet til utbredelsen av FM-signaler. DAB egner seg langt bedre i tettbygde byer hvor en høyere refleksjon av det digitale signalet kan sees som en fordel. (Det er ingen fordel på FM.)

Systemet består av to hovedkomponenter. Senderdelen som ligger ganske høyt i frekvens og dermed har lav rekkevidde sammenlignet med FM, men er grei nok for dataoverføring under visse bestemte betingelser. Gjengivelsen baserer seg på komprimerte lyd-datafiler med et gammelt format. Det som i tillegg er trist er at det ikke er bygd inn noen enkel oppdaterings eller endringsmetode for hverken sender eller mottagersidene.

Man har valgt den høye frekvensen fordi det er noe enklere og mindre plasskrevende på frekvensområdet ved overføring av data. Dette er bakgrunnen for å forlate det gode FM området som egner seg bedre til overføring over lengre distanser i vårt land. (Det finnes muligens økonomiske årsaker til at man vil benytte FM-båndet til noe annet.)

Utgangspunktet er med andre ord ikke det beste, og når man leverer lyddata med en nesten lavest mulig bit-rate gjør dette ikke overføringen noe bedre. Bitrate er en definisjon som brukes i lydkomprimering og forteller hvor mye data som overføres pr. tidsenhet. Dess lavere bitrate dess mindre av den originale lyden kan overføres. For en brukbar gjengivelse av musikk bør denne være minst 360 kbs. Man skjærer med andre ord ned på en naturtro gjengivelse på mange kanter.

Hentet ut av en (to) dabradio(er) i Osloområdet:

NRK P1 Oslo 128 kbps Stereo kanal 12C 227,36 MHz, Signal Error 11 (Dette betyr at 11 datapakker aldri nådde frem innen tidsrammen. Dermed mangler denne musikkinformasjonen helt i gjengivelsen.)

Radio2 Digital (Norge Riks) 80 kbps Mono kanal 12D 229,07 MHz, Signal Error 9.

NRK P3　160 kbps Stereo kanal 12C 227,36 MHz, Signal Error 42.

NRK Nyheter 64 kbps Mono kanal 12D 229,07 MHz, Signal Error 8.

NRK Gull 98 kbps Mono kanal 12C 227,36 MHz, Signal Error 5.

NRK Mp3　128 kbps Stereo kanal 12C 227,36 MHz, Signal Error 19.

NRK Klassisk 192 kbps Stereo kanal 12C 227,36 MHz, Signal Error 21.

NRK Jazz 160 kbps Stereo kanal 12C 227,36 MHz, Signal Error 12.

NRK Folkemusikk 128 kbps Stereo kanal 12C 227,36 MHz, Signal Error 6.

Flere stasjoner er tilgjengelige men ikke med i denne listen.

Legg merke til at flere av stasjonene deler den samme senderfrekvensen, noe som begrenser muligheten til en bedre gjengivelse. Signalfeil vil variere sterkt med sendersignalets kvalitet, signalet som burde vært langt bedre ganske sentralt i Osloområdet hvor denne enkle testen er utført med to forskjellige DABradioer. En hørselsvurdering med gode hodetelefoner ga dårlige karakterer jevnt over av to årsaker. Gjengivelsen bar preg av for mye kompresjon og dårlig dynamikk hvilket ikke ble noe bedret av den andre årsaken, nemlig varierende feil i dataoverføringen som gir en litt ujevn og ploppende gjengivelse som av bobler i vann.

DAB har egentlig begravet seg selv før det har kommet riktig i gang. Vi får bare håpe at det ikke er for mye politisk avhengighet i tidligere vedtak til at man vil insistere på at man stenger FM senderne til fordel for dette dårlige DAB systemet.