Door Mp3 klinkt iedereen bekend in de oren, maar wanneer we het over andere muziekbestanden hebben, kijken heel wat mensen nog steeds verbaasd op. Tijd om daar verandering in te brengen!
Klankmatig is er helemaal niets verkeerd met muziek op cd’s en vinyl – integendeel – maar zo’n muziekcollectie eist wel heel wat opbergruimte op. Daarnaast is het ook niet evident om tussen honderden cd’tjes of elpees net dat ene nummer terug te vinden waarbij je graag even wil wegdromen.
Herken je de problematiek of ben je gewoon uit op meer gebruiksgemak, dan kom je al snel terecht bij het digitaliseren van je collectie. Met andere woorden: zet alle songs om in computerbestanden die eenvoudig via een pc, mp3-speler of audioserver afgespeeld kunnen worden.
De belangrijkste voordelen? Al je muziek staat op een compacte harde schijf die amper plaats opeist, de collectie laat zich vliegensvlug doorzoeken met trefwoorden en je muziek is ook beschikbaar voor mobiel gebruik op een draagbare speler. Een aantrekkelijk vooruitzicht, maar wat komt er allemaal bij kijken?
AUDIOCODECS? WAAR GAAT HET OVER?
Muzieksignalen zoals onze oren die waarnemen zijn analoge signalen. Wat op onze computers opgeslagen wordt zijn digitale signalen, een reeks van enen en nullen die aan een welbepaald ritme moet gelezen worden. In een eerste stap moet de originele, analoge muziekgolf dus gedigitaliseerd worden.
Eens dat gebeurd is, kunnen we er allerlei compressie-algoritmes op loslaten zodat het bestand minder opslagruimte vraagt van onze harde schijf. De software die zorgt voor het comprimeren en – wanneer we het bestand willen afspelen – het decomprimeren, noemen we de audiocodec.
We kunnen deze codecs opdelen in twee belangrijke categorieën: de lossless codecs die muziek comprimeren zonder informatie weg te werpen, en de lossy codecs die wel informatie wegwerpen om tot een compact bestand te komen.
Over het algemeen is de compressiefactor van een ‘lossy’ codec groter dan die van een ‘lossless’ codec. Anderszijds verliest het geluid aan detail wanneer je het comprimeert met een ‘lossy’ codec. Het komt er dus op aan de juiste balans te vinden tussen audiokwaliteit en compressie.
ONGECOMPRIMEERDE FORMATEN
Wanneer je een cd ript, eindig je in de eerste plaats met ongecomprimeerde audiodata. Die worden meestal opgeslagen in wav- (pc) of AIFF-formaat (Mac), geen codecs maar zogenaamde containers. Ze kunnen beide ongecomprimeerde PCM-audiodata bevatten (Pulse Code Modulation, het audioformaat op cd’s).
Zowat elk afspeeltoestel dat met digitale muziekbestanden raad weet, zal deze wav- en AIFF-bestanden gewoon kunnen afspelen. Aan deze formaten zijn echter ook twee grote nadelen verbonden. Ze nemen veel opslagruimte in, en je kan ze niet op een voor de consument gestandaardiseerde manier taggen.
Daardoor zijn ze niet aantrekkelijk voor de gewone gebruiker, aangezien het gebruiksgemak eronder lijdt. We vermelden deze formaten hier dan ook enkel voor de volledigheid.
,
LOSSLESS CODECS
‘Lossless’ algoritmes werpen tijdens het comprimeren geen data weg, en kunnen het originele signaal dus perfect herstellen op basis van het kleinere bestand. Ze zijn in zekere zin te vergelijken met de bekende .zip-bestanden, die ook gebruik maken van zo’n algoritme om allerlei bestandsformaten compacter te ‘verpakken’.
Je wil na het unzippen immers je volledige document terugvinden, en niet een document dat wel sterk op het origineel lijkt, maar waarin hier en daar enkele zinnen ontbreken.
Voor audio worden er zeer specifieke codecs gemaakt die rekening houden met de aard van een audiosignaal. We lichten de belangrijksten even toe. Al deze codecs zijn vrij te verkrijgen, en leveren compressieverhoudingen die schommelen tussen de 50 en 70 procent, afhankelijk van het gebruikte bronmateriaal en codec-instellingen. Al deze formaten ondersteunen ook tagging voor het aangeven van de artiest, album, track, enzovoort.
- ALAC
http://www.apple.com/itunes/tutorials/#import
De Apple Lossless Audio Codec is vooral belangrijk omdat hij erg toegankelijk is. Wie de gratis iTunes-software van Apple installeert, kan zijn cd’s eenvoudig rippen naar ALAC. Bovendien ondersteunt de iPod deze codec, zodat je kan genieten van lossless audio waar je maar wil. ALAC-bestanden gebruiken de extensie .m4a.
- WMAL
http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/9series/codecs/audio.aspx
Windows Media Audio Lossless is door Microsoft ontwikkeld voor zijn Windows Media-platform. Ook deze codec is makkelijk terug te vinden: wie het standaard bij Windows geleverde programma Windows Media Player (WMP) gebruikt, kan rippen naar WMAL.
Ondersteuning voor deze codec vind je natuurlijk in de Zune (de draagbare muziekspeler van Microsoft), maar bijvoorbeeld ook in de B&O Serenata en in Windows Mobile-toestellen die WMP10 aanbieden. De extensie van deze bestanden is meestal .wma.
- FLAC
http://flac.sourceforge.net/
Een van de meest populaire oplossingen voor ‘lossless’ compressie is FLAC, de Free Lossless Audio Codec. FLAC is een open-source project, en is vooral bekend om zijn zeer snelle compressie- en decompressietijden. FLAC heeft een erg lage complexiteit bij het decoderen van de gecomprimeerde bestanden.
Juist omwille van die beperkte nood aan rekenkracht, wordt FLAC ondersteund door heel wat toestellen voor het afspelen van digitale muziekbestanden – denk maar aan de Sonos netwerkspelers, de Logitech Squeezebox en een resem draagbare spelers en high-end toestellen. FLAC-bestanden gebruiken de extensie .flac, hoewel ze soms ook in een ogg-container gestoken worden en dan de extensie .ogg gebruiken.
- WAVPACK
http://www.wavpack.com/
WavPack wordt sinds 1998 ontwikkeld door David Bryant. Net zoals FLAC is het een ‘open-source’ codec. Wat features betreft, zijn beide codecs erg aan elkaar gewaagd. WavPack is net wat trager dan FLAC, maar levert een iets betere compressie. WavPack bezit echter ook een hybrid mode.
Daarin wordt een compacte, ‘lossy’ versie van het audiobestand gemaakt, samen met een ‘correctiebestand’ waarmee je – in combinatie met het ‘lossy’ bestand – de oorspronkelijk audiodata perfect kan herstellen. Zo worden de voordelen van ‘lossless’ (geen kwaliteitsverlies) en ‘lossy’ (betere compressie) gecombineerd.
WavPack geniet een goede software-ondersteuning, maar wordt op zo goed als geen enkele hardwarespeler herkend.
- TAK
http://thbeck.de/Tak/Tak.html
Tom’s lossless Audio Kompressor is relatief nieuw, en werd ontwikkeld door Thomas Becker. In 2006 gelanceerd onder de naam YALAC (Yet Another Lossless Audio Compressor), wint deze codec snel aan populariteit. Dat verbaast ons niet, aangezien de TAK-codec erg snel is – net zoals FLAC dus – en zelfs iets betere compressieverhoudingen kan voorleggen.
TAK is momenteel geen ‘open-source’ project, maar de auteur voorziet dit wel op middellange termijn. De software is wel gratis beschikbaar.
Tenzij je zelf al heel goed met de materie bekend bent, raden we TAK vooralsnog niet aan. Er staat immers nog heel wat verder ontwikkelingswerk op de agenda, maar het formaat verdient zeker opvolging.ANDERE
De lijst met codecs is nog lang niet volledig. Zo zijn er bijvoorbeeld nog Monkey’s Audio, OPTIMfrog en LA (Lossless Audio), alle drie gekend voor hun uitstekende compressieverhoudingen en dus erg geschikt voor wie absoluut de meest compacte archieven wil. Wie er echt niet genoeg van kan krijgen, kan dan nog RealAudio Lossless, Shorten of True Audio opzoeken… en zelfs daarmee is de lijst nog niet volledig. Keuze genoeg dus!
WELKE LOSSLESS CODEC KIEZEN?
‘Lossless’ gecomprimeerde bestanden kan je zoveel keer je wil naar een ander lossless formaat omzetten zonder kwaliteitsverlies, waardoor deze vraag misschien minder relevant lijkt. Maar een bibliotheek opbouwen kost tijd. Eén cd een paar keer van formaat wisselen is niet al te erg, maar een hele bibliotheek ga je niet voor de lol elke zes maanden opnieuw encoderen naar een nieuw populair formaat.
De Windows- en Apple-varianten zijn vooral geschikt voor wie de meest toegankelijke ‘lossless’ oplossing zoekt, of een (draagbare) speler heeft die één van deze formaten ondersteunt. FLAC is de keuze bij uitstek voor wie ook wel eens met Linux (een ‘open-source’ besturingssysteem voor computers) speelt of wie vooral een brede hardware- en software-ondersteuning zoekt. FLAC biedt bovendien veel opties, is snel en comprimeert beter dan ALAC en WMAL.
WavPack is een goed alternatief voor FLAC, en biedt een iets betere compressie maar nagenoeg geen hardware-ondersteuning. OPTIMfrog, LA of Monkey’s Audio leveren de meest compacte archieven, maar zijn door de benodigde rekenkracht niet ideaal als afspeelformaat. TAK is voorlopig enkel aan te raden voor enthousiastelingen. Wie een volledig overzicht van de eigenschappen zoekt, kan best even grasduinen op http://wiki.hydrogenaudio.org/index.php?title=Lossless_comparison.
LOSSY CODECS
‘Lossy’ algoritmes werpen data weg tijdens het comprimeren. Dat heeft belangrijke consequenties. Het resulterende bestand is immers veel kleiner, maar er treedt ook kwaliteitsverlies op. Die twee zijn steeds verbonden met elkaar. Wie sterker wil comprimeren, moet toegevingen doen op het vlak van kwaliteit en omgekeerd.
Een tweede gevolg is dat je het oorspronkelijke signaal niet kan herstellen: er zijn immers gegevens weggeworpen! Daarom is het absoluut af te raden om bestanden die gecomprimeerd zijn met een ‘lossy’ codec (zoals mp3) opnieuw te encoderen naar een ander ‘lossy’ formaat. Je gooit dan immers voor de tweede keer informatie weg, waardoor er steeds meer kwaliteitsverlies optreedt.
Ook hier zetten we de belangrijkste namen even op een rijtje. Deze formaten bieden stuk voor stuk ondersteuning voor ‘tagging’ en zijn vrij te verkrijgen.
,
- MP3
http://www.iis.fraunhofer.de/EN/bf/amm/mp3history/mp3history01.jsp
http://lame.sourceforge.net/
Mpeg-1 Audio Layer 3, beter bekend als mp3, is in 1991 opgenomen als standaard. Het formaat vloeit voort uit het werk rond de codec die bedoeld was voor DAB (Digital Audio Broadcast).
De eerste referentie-encoder van het Fraunhofer Instituut zag het licht in 1994, en luisterde naar de naam l3enc. Omdat harde schijven in die tijd nog erg klein waren en de processoren niet zo krachtig, betekende mp3 een belangrijke stap voorwaarts voor het archiveren en afspelen van muziek op de computer, iets dat nu ook binnen het bereik van het grote publiek kwam te liggen.
Mp3 kan aan 128 kbps (kilobit per seconde) een compressieratio van ongeveer 1 op 11 halen. De kwaliteit wordt op dat niveau slechts licht beïnvloed. Lagere bitrates zijn sterk af te raden, daarvoor moet je modernere codecs gebruiken. Encoderen aan 192 kbps wordt over het algemeen als het beste compromis tussen compressie (1:7) en vlekkeloze kwaliteit beschouwd.
Omdat de standaard niet beschrijft hoe de encoder moet werken, waren er vroeger ernstige kwaliteitsverschillen tussen de verschillende implementaties. Dat is vandaag nagenoeg volledig voorbij. Lame, een ‘open-source’ encoder, wordt echter nog steeds beschouwd als de ‘referentie-encoder’.
- WMA
http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/9series/codecs/audio.aspx
Windows Media Audio is de ‘lossy’ variant uit de Windows Media-bibliotheek van Microsoft. De eerste versies zagen het licht in 1999. De huidige versies, wma9, dateren van 2003. Omdat de codec wat jonger is dan mp3, kan hij ook iets betere resultaten voorleggen op het gebied van compressie.
Vooral bij lagere bitrates, zoals 96 kbps, is wma beter dan mp3. Ondanks het gegeven dat je naar wma kan coderen met behulp van Windows Media player – een programma dat je op zowat iedere computer aantreft – blijft mp3 populairder. Dat is vooral te danken aan een bredere hardware-ondersteuning.
- AAC
http://www.apple.com/quicktime/technologies/aac/
AAC (Advanced Audio Coding) is gestandardiseerd als MPEG-2 Part 7 in 1997, en kreeg een update in 1999 als MPEG-4 Part 3. De populariteit van AAC is te danken aan de iPod en de iTunes-downloads. Het is ontwikkeld als opvolger van mp3 en levert dan ook betere compressieresultaten.
Toch doet aac het niet op alle vlakken beter dan mp3. Het is pas bij lagere bitrates (onder de 192 kbps) dat AAC een betere audiokwaliteit voorlegt dan mp3. AAC bestaat ook in verschillende smaken, afhankelijk van de gekozen encoderingsstrategie.
Zo is er onder andere AAC-LC (AAC-Low Complexity), de meest verspreide variant die gewoonlijk aangeduid wordt als AAC. HE-AAC (High End AAC, ook bekend als AACplus of AAC+) en HE-AAC v2 (waarnaar ook verwezen wordt als eAAC+ of AAC+ Enhanced) zijn varianten die vooral bedoeld zijn voor erg lage bitrates zoals 48 kbps. Ze zijn dan ook eerder bedoeld voor streaming applicaties.
- VORBIS
http://www.vorbis.com
Deze codec – volledig ‘open-source’ – ontstond nadat het Fraunhofer Instituut in 1998 aankondigde dat het een licentieprijs zou vragen voor het mp3-audioformaat. De eerste versie zag het licht in 2002. De bedoeling van de ontwikkelaars was om Vorbis voor te stellen als een patentvrij en royalty-vrij alternatief voor mp3 dat bovendien betere resultaten geeft.
Vandaag de dag zit Vorbis in de categorie van AAC en wma. Ondanks alles is de hardware-ondersteuning van Vorbis eerder beperkt. Vorbis staat trouwens ook bekend als Ogg Vorbis, omdat de audiodata meestal in een Ogg-container verpakt zitten.
,
WELKE LOSSY CODEC KIEZEN?
Wie voor universele ondersteuning wil gaan, heeft eigenlijk maar één keuze: mp3. Encoderen kan met behulp van Windows Media Player of iTunes, hoewel Lame toch nog betere resultaten geeft. Encoderen met Lame vereist wel dat je even op zoek gaat naar een goede GUI (Graphical User Interface) op de website van Lame. Mik op 192 kbps voor kwaliteit en op 128 kbps voor betere compressie.
Wie toekomstgericht wil denken, kan meteen opteren voor AAC en op die manier zelfs nog iets betere compressieresultaten halen. iTunes of het betalende softwarepakket Nero zijn hier de keuzes bij uitstek voor het compressiewerk. 170 kbps levert de beste kwaliteit op, maar 128 kbps biedt een zeer goed compromis.
De 96 kbps-instelling is bruikbaar voor sterke compressie. Het dient wel gezegd dat er hier en daar nog wat compatibiliteitsproblemen kunnen zijn tussen de verschillende encoders en afspeelapparaten.
Wma kan een valabele keuze zijn voor wie een speler heeft die wma weergeeft, en dat zijn er heel wat. De gebruikte bitrates zijn ongeveer hetzelfde als voor AAC. Hardware-ondersteuning voor Vorbis is beperkt en het formaat is dus eerder geschikt voor afspelen op je computer. Ook hier mag je weer dezelfde bitrates gebruiken als voor AAC.
,
HOE DIGITALISEREN WE MUZIEK?
Een analoge muziekgolf wordt omgezet naar een digitaal signaal door bemonstering en quantisatie.
Bemonstering (sampling) houdt in dat de analoge muziekgolf op regelmatige tijdstippen gemeten wordt. De regelmaat waarmee dat gebeurt, noemen we de bemonsteringsfrequentie (sampling frequence). Door deze bemonstering krijgt de muziekgolf een ‘blokvormig’ uiterlijk (1).
Hoe meer metingen we verrichten, hoe nauwkeuriger we de originele golf kunnen herstellen op basis van deze blokgolf. De bemonsteringsfrequentie moet alleszins minstens tweemaal zo hoog zijn als de hoogste frequentie die in het analoge muzieksignaal aanwezig is.
Na bemonstering volgt de tweede stap: quantisatie. Daarbij kennen we een aantal discrete waarden toe aan de verschillende niveaus van onze blokgolf. Hoeveel waarden dat zijn, hangt af van het aantal bits dat we gebruiken per monster (de bitdiepte of resolutie).
Bij het omzetten van de bemonsterde waarden naar de discrete waarden ontstaat er ook een afrondingsfout, de quantisatiefout. Ze wordt in
de tekening weergegeven door de grijze blokjes. Hoe hoger het aantal bits bij het digitaliseren, des te kleiner de foutmarge (2).
Het bemonsterde en gequantiseerde signaal kan nu worden omgezet naar een binair signaal. Daarbij worden de waarden van elk genomen monster in een lange rij weergegeven in hun binaire vorm (3).
Op dit soort signalen kunnen uiteindelijk geavanceerde compressie-algoritmes worden losgelaten.
,
WAARMEE HOUD JE REKENING BIJ DE FORMAATKEUZE?
Gebruik je een draagbare speler met een beperkte hoeveelheid opslagruimte, dan is een ‘lossy’ formaat de meest logische keuze. Zo
kom je tot een prima compromis tussen compressie en geluidskwaliteit.
Mp3 is de veiligste keuze met het oog op ondersteuning. Heb je een speler met genoeg opslagcapaciteit – bijvoorbeeld een iPod classic – en primeert de geluidskwaliteit voor jou, dan kies je best voor een ‘lossless’ formaat dat compatibel is met je speler.
Als je vooral thuis je muziek beluistert, dan is ‘lossless’ de meest evidente keuze – zeker nu opslagruimte (lees: harde schijven) zo betaalbaar
is geworden. Ook als je nog niet precies weet wat je met de bestanden gaat doen, kies je best voor ‘lossless’.
Je kan de ‘lossless’ bestanden nadien nog steeds omzetten naar een compacter ‘lossy’ formaat… of gewoon een extra harde schijf
aanschaffen.
Wil je het beste van beide werelden en beschik je over genoeg opslagruimte, dan kun je ook nog opteren voor een dubbele collectie: kwalitatief
hoogwaardige FLAC-bestanden voor je muziekserver thuis, en compacte mp3’s voor je draagbare speler onderweg.
Met betrekking tot de compatibiliteit: ga eerst na welke formaten jouw apparatuur ondersteunt, en maak daaruit je keuze voor je aan het rippen en coderen gaat. Plan je de aankoop van een nieuwe speler, let er dan op dat hij de codecs ondersteunt die je al voor je verzameling hebt gebruikt, anders moet je de muziekbestanden opnieuw omzetten.
AUDIO RIPPEN: WELKE INSTELLINGEN KIES JE?
De meest voorkomende digitale media om te rippen zijn cd en DAT (Digital Audio Tape). Cd’s gebruiken een bemonsteringsfrequentie van 44,1 kHz en een 16-bit resolutie, terwijl DAT’s gebruikmaken van maximaal 48 kHz en een 16-bit resolutie.
We raden altijd aan om deze dragers te rippen met die respectievelijke instellingen. Resampling naar hogere frequenties of hogere bitdieptes heeft hier weinig nut, al was het alleen maar omdat de kwaliteit van de resample-algoritmes erg veel uitmaakt.
Analoge media zoals LP’s of audiocassettes moet je zelf digitaliseren, maar welke bemonsteringsfrequentie en bitdiepte gebruik je daarvoor? Ook hier zijn de instellingen voor cd of DAT prima. Heel veel soundcards in computers werken intern echter met een bemonsteringsfrequentie van 48 kHz. In dat geval geven we de voorkeur aan 48 kHz.
Hogere bitdieptes en bemonsteringsfrequenties hebben wel nut als je veel bewerkingen wil doen op je muziek. Zeker voor oudere, analoge media kan dat belangrijk zijn, bijvoorbeeld als je gekraak wil wegfilteren met gespecialiseerde software. In dat geval gebruik je best een bitdiepte van 24 of zelfs 32 bit. Na je bewerkingen converteer je alles naar 16 of 24 bit, wat ruim volstaat voor het afspelen en beluisteren.
De tabel is gebaseerd op compressieresultaten van het album Whoa, Nelly! van Nelly Furtado. De ongecomprimeerde wav-bestanden stellen 100 procent voor.
Voor FLAC selecteerden we een instelling die qua snelheid en compressie gemiddeld ligt. Voor de eerste drie ‘lossy’ codecs gebruikten we drie variable bitrate-instellingen (VBR) die kwalitatief goede resultaten geven. Tot slot hernemen we mp3 met 128kbps VBR en AAC met 96 kbps VBR als kwalitatieve ondergrens.
