Het oor is slimmer dan het oog

Een langspeelplaat geeft een natuurgetrouwere weergave van het origineel dan een cd. Toch heeft digitaal gewonnen van analoog.

NU DE HELE WERELD zo langzamerhand digitaal lijkt te zijn geworden zou je bijna vergeten dat alles wat we in de natuur om ons heen zien of horen analoog is: licht of geluid kunnen elke mogelijke kleur, toonhoogte of intensiteit aannemen. De groef in een langspeelplaat is dus in elk geval een meer natuurgetrouwe, want analoge, weergave van de oorspronkelijke geluidstrillingen.

In een platenspeler worden de bewegingen van de naald in de groef omgezet in een analoog elektrisch signaal, dat kan worden weergegeven via een luidspreker. Hoe goed een digitale weergave van diezelfde geluidstrillingen ook mag zijn, het is toch nooit meer dan een benadering van het origineel. Dat we er toch massaal de voorkeur aan geven komt omdat onze zintuigen niet volmaakt zijn en we op een zeker moment het verschil niet meer kunnen waarnemen. En dan treden de nadelen van veel analoge signalen aan de dag: ze worden makkelijk verstoord, bijvoorbeeld door slijtage.

Dat probleem is er niet meer als ze eenmaal zijn omgezet in een stroom getallen en ook nog eens zijn vastgelegd via putjes in de cd. Dergelijke digitale signalen kunnen zonder kwaliteitsverlies worden gekopieerd.

Van een analoog een digitaal signaal maken gebeurt door te samplen: op regelmatige tijdstippen wordt de intensiteit van het analoge signaal bepaald en weggeschreven. Daarbij spelen twee factoren een rol.

Allereerst is er de sample-frequentie, het aantal keren per seconde dat de signaalintensiteit wordt bepaald. Hoe vaker dat gebeurt, hoe beter het oorspronkelijke signaal kan worden nagebootst. Voor de digitale weergave van muziek op een cd wordt er 44.100 keer per seconde gesampled. Verder is het belangrijk hoeveel stappen er beschikbaar zijn om het verschil tussen het sterkste en het zwakste signaal aan te geven, de sample-nauwkeurigheid. Daarvoor moeten we eerst iets weten over de manier waarop digitale signalen worden weergegeven.

Dat gebeurt in een binaire taal met behulp van enen en nullen. Een bit (van binary digit) is de kleinste eenheid, acht bits naast elkaar maken een byte. Daarmee kunnen twee tot de achtste (= 256) discrete waarden worden weergegeven. Hoe meer bits er dus ter beschikking staan, hoe beter de weergave. Er doet zich daarbij een opvallend verschil voor tussen audio en video: waar iedereen een 8-bits digitale videoweergave als volmaakt zal beschouwen, zijn er voor een vergelijkbare audioweergave ten minste zestien bits nodig. Ons oor laat zich blijkbaar minder makkelijk foppen dan het oog.

Er worden overigens meer bits gebruikt dan strikt nodig zijn voor de weergave van het signaal. Een groot gedeelte daarvan dient om fouten die tijdens het aflezen of versturen zijn ontstaan te corrigeren. Er zijn tal van slimme wiskundige technieken beschikbaar om ook het uitvallen van grote aantallen bits te corrigeren. Dat is een ander voordeel van digitale weergave.