Hi-Res, het nieuwe toverwoord voor de beste muziekweergave

Sony is één van de grootste promoters van high-res audio: audio in databestanden met een hoge resolutie. Meer bits en hogere monsterfrequentie.

Wat is het waard? Is het een verbetering ten opzichte van oudere formaten? Op het internet wemelt het van discussies over de meerwaarde van hi-res audioformaten. Hi-res audioformaten gebruiken ruimere specificaties voor het opslaan van het audiobestand. Ik probeer op eenvoudige wijze mijn gedachte weer te geven, onderbouwd met feiten en high-end-fabels. Wat we vooral niet moeten vergeten is dat het erg slecht gaat met de audio- en muziekbranche en dat men er alles aan doet om de verkopen op gang te houden of nieuw leven in te blazen. Hi-res hoort hier bij.

Analoge audio naar digitaal omzetten

Audio bestaat uit elektronische signalen. Bij het vertalen van de geluidsgolven naar digitaal formaat moeten we rekening houden met 2 gegevens: dynamiek (marge tussen stil en luidste piek) en frequentiebereik (marge tussen laagste en hoogste toon). Uitgangspunt hierbij is het menselijk gehoor. Wat kunnen we aan (volume) en welke frequenties kunnen we horen. Kinderen ontwikkelen een hoorbaar frequentiebereik van ongeveer 20 tot 20.000 Hz. Vanaf een jaar of 20 nemen met name het gehoor van hoge frequenties af. Volwassenen horen hoge tonen tot circa 15.000 Hz, ouderen vaak nog minder. Bovendien komen hoge tonen veel zachter binnen.

Het dynamisch bereik van een opname meten we in decibels (dB). 60 dB is ruim voldoende. Meer kan, maar niet te lang. Vanaf 85 dB is het niet meer prettig en bij hogere volumes riskeren we zelfs gehoorschade.

Het dynamisch bereik van digitale audio wordt bepaald door de bit-diepte. Elke bit levert een dynamisch bereik van 6 extra decibels op. Een cd is 16 bit en levert daarmee een dynamisch bereik op van 16 x 6 = 96 dB. De geluidsgolven kunnen dus bewegen tussen absolute stilte en 96 dB. Omdat 96 dB door mensen niet te verwerken is (veel te luid) nemen studio's muziek op met een maximaal volume van circa 60 dB. In de praktijk blijkt dat dit voldoende is om het hele audiospectrum op te kunnen nemen, zelfs als het gaat om klassieke muziek.

Het frequentiebereik wordt bepaald door de monsterfrequentie (sampling rate). Hoe hoger de monsterfrequentie, hoe verder het hoog doorloopt. Ik kom hier later op terug, want heden ten dage legt men dit anders - onjuist - uit. De cd heeft een monsterfrequentie van 44.100 Hz. Per seconde worden 44.100 eenheden (nullen en enen) toegepast ('berekend'). Dit resulteert in een frequentiebereik van 20 tot 20.000 Hz. Ruim voldoende voor mensen.

Hi-res audio: meer bitdiepte en hogere monsterfrequentie

De combinatie van 16 bit en 44.100 Hz monsterfrequentie werd aanvankelijk gekozen, omdat men dit bij de introductie van de cd voldoende vond: het gehele hoorbare geluidsspectrum kan worden opgenomen en de hoeveelheid data past precies op een cd. Twee vliegen in één klap.

Toen de dvd werd geïntroduceerd ontstond een plaatje met een hogere data-opslag. Dit bood mogelijkheden om voor muziek meer data te gebruiken. Data met hogere specificaties. Een hogere bitdiepte biedt een ruimer dynamisch bereik en een hogere monsterfrequentie biedt een ruimer frequentiebereik. Zo simpel is dit. Helaas wordt het voordeel van een hi-res bestand anders uitgelegd. Algemeen wordt dit uitgelegd in de trand van 'er wordt meer data gebruikt voor een muziekbestand, waardoor geluidsgolven nauwkeuriger in digitaal worden omgezet. Hierdoor klinkt de muziek beter'. Dat is mooi, echter de werkelijke technische uitleg van hi-res audio is heel anders.

Uitleg op sony.nl (bron):
Originele analoge opname	Cd: 16 bits/44,1 kHz	Audio met hoge resolutie met 24 bits/96 kHz
Zoals uit bovenstaande afbeeldingen blijkt, wordt voor hetzelfde audiobestand meer data gebruikt. Omdat Sony er niet bij vermeldt om wat voor audiobestand het gaat, is het niet-veel-zeggend. Echter lijkt het erop dat het om een signaal binnen het hoorbare bereik gaat (zie cd-curve). Men doet voorkomen dat er dus meer data voor hetzelfde audiobestand wordt gebruikt en daardoor de geluidsgolf veel nauwkeuriger wordt gedigitaliseerd. Het resultaat moet beter geluid zijn. De vergelijking is echter fout. Het laatste plaatje zou er als volgt uit moeten zien:

Een hogere bitdiepte verruimt de dynamiek. Het verschil tussen stil en maximum volume is nog groter. Maar zoals gezegd totaal nutteloos. In studio's wordt vaak wel gebruik gemaakt van hogere bitdieptes, maar dat is omdat men achteraf met volume moet kunnen spelen bij het mixen.

Een hogere monsterfrequentie geeft een muziekbestand wel meer data, maar niet door meer data toe te kennen aan hetzelfde bestand. Het voegt alleen meer frequenties toe in het hoog. En in dat gebied horen we niets. Er gaan verhalen rond dat - ondanks dat je die hoge tonen niet kan horen - ze invloed hebben op het hoorbare bereik. Dit is onmogelijk. Onze oren verwerken maar 1 frequentie per keer. 

Er spelen meer zaken een rol bij digitale opnames, zoals de ruisvloer die hoorbaar wordt bij een te lage bitdiepte en anti-aliasing. Deze spelen uiteraard een rol, maar niet in het onderscheid tussen cd en hi-res audioformaten.

Hi-res audio: zinloos en vooral schijfvulling

Wie moeite doet om digitale audio en het menselijke gehoor te begrijpen concludeert dat een hogere resolutie dan we al bij cd gewend zijn totaal zinloos is. Het heeft vooral nadelen: de bestanden zijn veel groter en ze kosten dus extra schijfruimte. Ook als je ze in FLAC omzet. Zelfs een goed omgezet mp3 bestand (192kb of meer) klinkt evengoed als het origineel. Zowel cd als mp3 (vanaf 192kb) zijn in staat om het gehele hoorbare bereik weer te geven.

Hoor je verschil tussen cd-spelers? Jazeker. Dat is steevast het gevolg van de kwaliteit van de ingebouwde versterker. De DAC van de Philips CD100 (1982, eerste cd-speler) en een model uit 2018 scheelt niet zoveel. Zodra het signaal weer omgezet is in een elektrisch analoog signaal, vervolgt het zijn weg in de versterker van de cd-speler. De verschillen tussen cd-spelers zijn erg groot. Met name als het om dynamiek gaat!

Is hi-res dan helemaal nergens goed voor?

Toch wel, blijkt uit de praktijk. Leveranciers van hi-res muziek richten zich met name op de audiofiel. Die zijn ten eerste gevoelig voor termen als hi-res en hoge resolutie. Ten tweede worden er nauwelijks nog cd's verkocht. De massa downloadt. Dit betekent dat de doelgroep voor hi-res audio en voor standaard audio anders is. Omdat muziek door de massa voornamelijk wordt afgespeeld op draagbare muziekspelers en goedkope audiosetjes, voegt men hier een soort dynamiekverruiming toe. In de muziekwereld wordt dit de loudness-wars genoemd. Zo klinkt muziek 'lekkerder' op je smartphone. Muziek uitgegeven in hi-res is doorgaans anders gemixt. Daardoor klinkt het anders, meestal beter en evenwichtiger. Commercieel gezien is het handig om dit in een hi-res formaat uit te geven. Je moet echter goed beseffen dat dit verschil ontstaat door de mix (master) en niet door het formaat. Dus als je verschil hoort, dan luister je naar een andere mix. Op goede apparatuur is het onmogelijk om verschil te horen tussen een mp3 bestand (320kb) en 192 kHz/24 bit. Zet je een hi-res bestand om naar cd of mp3, dan klinkt het nadien identiek. Zo niet, dan is er wat mis gegaan met omzetten, of je speler heeft andere chipsets voor andere bestanden, maar dat komt nauwelijks voor. Doorgaans hou je jezelf voor de gek als je verschil hoort. Daarnaast zijn er maar weinig speakers die tonen boven 20.000 Hz weer kunnen geven. Speciale hi-res speakers met super tweeters zijn illusie.

Je moet trouwens de high end wereld met een korreltje zout nemen. Men lost hier problemen op die er doorgaans niet zijn en waar medici en techneuten - ondanks al hun kennis - geen antwoord op hebben. Niemand wil zich laten kennen, dus... ja, ik hoor verschil. Doe nog maar een placebo-pilletje.