Ne a szavakat szaporítsa, inkább a biteket

Ne a szavakat szaporítsa, inkább a biteket

Digitális világunkban a nagyobb mérőszám általában mindig jobbat jelent. Nem győzzük számadatok mögé rejteni a témával kapcsolatos tudatlanságunkat, ezért ebben a cikkben az alapoktól kiindulva segítünk megérteni a bitek világát. Szokásunkhoz híven ezt felszínes ám közérthető módon műveljük, és ígérjük, hogy a legkellemetlenebb kérdéseket csak akkor tesszük fel, amikor már azt hiszi, hogy mindent tud.

Szóval kezdjünk valami egyszerűvel! Képzelje el a villámot, ahogy lesújt. Digitális leképezéséhez elegendő mondjuk 1 másodperces felbontást biztosító mintavételezés frekvenciát, és egy bitet használni. Igaz ez az egyszerű mód elmázolja a különbséget a kis és nagy villámok között, de higgye el, a digitális leképezés során vétenek az elektronikák ennél nagyobb hibákat is. Meg aztán a kis villám is villámra hasonlít, elég félelmetes, ha már földet ért, vagy nem? A többit meg képzelje hozzá… (de erről majd később)

Összetett hangok leképezéséhez emeljünk a bitrátán, és a mintavételezés frekvenciáján. A lenti ábrán megtekintheti, mire képes a 4 bit felbontás. Itt már egy kicsit bonyolítjuk a dolgot. A 4 bit 16 különféle hangerő szintet tud egymástól megkülönböztetni. Fontos, hogy a leképezni kívánt frekvenciát meghaladóval végezzük a mintavételezést, különben az adat egy része elvész. Szóval bejött a képbe két paraméter. Az egyik a mintavételezés frekvenciája, ami azt jelenti, hogy egy másodpercen belül hányszor ellenőrizzük az adott jel szintjét, és egy bit adat, amely azt jelenti, hogy a mintavételezés pillanatában az adott jel nagysága mekkora volt.

Kicsit kockás, mondhatnánk úgy is, hogy nagyon digitális a hang, de legalább a miénk, és ez is szinusz lesz a végén, ha nem is tökéletes, de valami eredetihez hasonló. Jól szemlélteti az ábra azt, hogy mi történik a hanghullámokkal, ha bármire visszavezethető módon adat vész el. Erre még visszatérünk később, tartsa észben.

Szerencsére ennél sokkal komolyabb bitrátára van lehetőségünk például egy CD formátum hallgatásakor. 16 bit/44,1 kHz, álmából felébresztve is tudja egy zenerajongó, hogy mit jelent. Nos, ha mégsem, akkor tisztázzuk itt és most. Másodpercenként 44100 alkalommal ellenőrzi az elektronika, hogy mi történik, és 65536 hangerősség szintet tud megkülönböztetni. Király nem? Hát régen még az volt, de hol vagyunk már ettől? Legyen erős, csak számszakilag messze, információ mennyiségében meg a dolog sok mindentől függ.

Mitől? Az adat átvitel, és a jelfeldolgozás sebességétől. A bekezdésben említett rettenetes mennyiségű információ bizony csak akkor áll rendelkezésre, ha azt tudjuk is továbbítani, meg persze feldolgozni! Nyugi, ez kacagva megy napjaink elektronikáinak, alig sikkad el valami. Nos, ez ebben a formában sajnos nem feltétlenül igaz. Tömörítési és átviteli formátumok hegyei állnak rendelkezésünkre, hogy csökkentsük valahogy. A jobban sikerültek még nevet is kaptak, és MP3, FLAC, WMA, WAV, esetleg Ogg Vorbis, stb. néven emlegetjük őket a keresztségben. Aztán persze rendelkezésre áll még a PCM és az optikai átvitel, illetve a drótmentes Bluetooth, és a WiFi. Bár a maga nemében mindegyik műalkotás, de megvannak a maguk korlátai, illetve a hitvallásuk a muzsika megközelítés/szállítás módjáról. Hozzátesznek, de még inkább elvesznek belőle. Melyik mennyit? Ez változó, de ez alapján választ a zenebarát kedvenc formátumot, és ennek a cikknek nem is tárgya. Azzal még nem is lenne baj, ha csak a bitrátát növelnénk, mondjuk a közkedvelt 24-re, amely már 16.777.216 szintet tud megkülönböztetni, mivel ez nem növeli az adat mennyiséget jelentősen, hiába 256-szor finomabb felosztás. A gondot az okozza, hogy a mintavételezés számát is szertelen módon fokozzuk 96, 192, vagy éppen 384, illetve 768 kHz értékig. Bizony ezek némelyike olyan adat mennyiséget jelent, hogy egyes tömörítési és átviteli módok képtelenek vele boldogulni. (zárójelben jegyezzük meg, hogy nem volt véletlen a DSD formátum megjelenése, sőt akár szükségszerűnek is nevezhetnénk, de ez sem témája ennek az írásnak)

Szóval az egyik oldalon érdek az, hogy a lehető legtöbb információt állítsák elő, hiszen ez garantálja a lehető legpontosabb leképezést. Mivel ez a muzsika-rajongók legnagyobb álma, ezt természetesen meg is teszik. Aztán, hogy mi történik ezzel a rettenetes mennyiségű adattal, az már más kérdés. Itt jön képbe a tömörítés, és az átvitel módja, mert azt ugye nem képzeljük, hogy ezek hiánytalanul átkerülnek a DAC-ba?

Álljon itt egy példa, amit nap-mint nap használnak sokan, ez pedig az optikai, vagy Toslink kapcsolat. Szeretni lehet, mert a kábel minősége nem nyomja rá nagyon bélyegét a hangzásra. (itt legalább közepes árban, jó minőségű kábelre gondolunk) A régebbi optikai átalakítók 96 kHz 24 bitre korlátozták az átvitel adat mennyiségét. Igen, manapság már vannak 192 kHz-es darabok, de mindkét kábel oldalon ilyen tartózkodik? Nos ha nem, nincs is miről beszélni, veszteség lép fel! Vagy itt van a zenehallgatásra régen Szent Grálnak tartott koaxiális kapcsolat. Ez már jóval régebben képes volt a 192 kHz átvitelére, mint az optikai, ezért esküdtek rá sokan. Persze ezzel is van egy „kis” gond, amit összekötő kábelnek nevezünk. Ha ez nem konstans 75 Ohm – márpedig ritkán az – akkor szűrni fog. Ha pedig szűr, mit távolít el a jelfolyamból? Ez kábel függő, melyik, mit – talán soha nem derül ki, ha nem próbál ki másik fajtát.

És eddig még nem is beszéltünk a tárolás helyigényéről! Hová menti a családi fotókat, ha a számítógép memóriája muzsikával van tele? Mese nincs, csökkenteni kell a helyigényt! A különböző tömörítés módok mindegyike más és más dolgot tart fontosnak a zenéből. A nagy mennyiségű alap adatból kimazsolázzák a tervezőjük által fontosnak tartott részeket, és csak ezeket „tartják” meg, a többi elsikkad. Igen vannak veszteség mentes tömörítésnek nevezett algoritmusok, de gondoljon a töltött káposztára. Ha azt kisebb helyen tárolhatóvá teszi, és megoldja a zsebben szállítás módját, ezt-azt ki kell belőle vonni. Vajon mikor újra megpróbálja fogyasztható, hagyományos töltött káposztává tenni, megmaradhat benne minden íz, amit Anyuka belepakolt főzéskor? Alig hihető. Az elveszett információt gyakorlatilag képtelenség pótolni, akárki ígér bármit is.

Hogy egy adott rendszerben melyik tömörítés mód, azaz formátum lejátszása fog tetszeni a gazdának, azt a rendszer kvalitásai fogják meghatározni, érdemes többfélét kipróbálni. Alapvetően túl lágy, vagy fedett magas hangos környezetben a FLAC csodákra képes – egyéni vélemény, lehet nyugodtan másként gondolni, ez ízlés dolga. Ám ha inkább visítós a hangfal, ugyanez a formátum már fárasztó, túlságosan analitikusnak tűnik – számunkra. Nem akarjuk bántani vagy kiemelni egyik formátumot sem, hiszen önmagukban ezek nehezen bírálhatók, mivel van még körülmény, ami még rajtuk is túltehet minőség rontás tekintetében!

Visszatérve a korábbi töltött káposztás hasonlatunkhoz, adva van tehát egy zsebben szállítható tömörített verzió, amely esetében gőzünk nincs, hogy mit vettek ki belőle az átalakítás során. Most elkezdjük szállítani. Szállítás során is szóródik el ez-az. Hogy micsoda? Fogalmunk sincs! Most képzelje magát annak a DAC-nak a helyébe, amelynek ennyi ismeretlenből kéne valami művet alkotnia. Semmi gond, ettől függetlenül meg fogja próbálni némi ecetből, rizsből meg húscafatból kifőzni a töltött káposztát, mert erre programozták. Emellett szegény még azt sem tudja megsúgni a forrásnak (USB kapcsolat esetén), hogy mennyi az 1 másodperc pontosan, hacsak nem asszinkronizált, hogy a mintavételezés frekvenciáját pontosan meg lehessen határozni. Nos, ha ez nem sikerül, akkor jön a jitter torzítás, amiért mindenki a DAC-ot hibáztatja.

Mielőtt Dunába veti magát a sok fenti szomorúság hallatán, azért tisztázzunk még egy dolgot. Rengeteg adatról beszélünk, amiből ha egy rész el is vész, még rengeteg marad, amiből azért lehet főzőcskézni a végén! Ki akarna a nagy számok törvényéből minden egyes abban szereplő értékről tudni? Amiről nem tudunk, az nem fáj!

Apropó nagy szám. Törvényszerű, hogy az átvitel sebessége is legyen a lehető legnagyobb számérték. Minden átvitel módnak megvan a maga árnyéka, amit képtelen átlépni. Nagyon lényeges, hogy ne az ígéreteknek, hanem a füleinek higgyen. Nem véletlen, hogy olyan ordító különbségeket tapasztal, hiszen az átvitel során még két csonkításon átesik az adat. Egyszer átalakítják a kapcsolaton továbbítható formátumra, majd a túloldalon vissza. Eközben az adott kapcsolat által továbbítható bitmennyiségre kell redukálni. Látja már az összefüggést? Hiába van adatok nagy tömege, ha azt egy kapcsolat nem tudja továbbítani, gáz van. Persze vannak sokra képes kapcsolati protokollok, de baj az velük, hogy már nem divat őket használni. Mindenki a drótmentességre tör – mert csak! Gond egy szál se, de ebben az esetben a High-End, HD, de még a CD minőség helyett is az „izé” szó lenne ildomos. Ha mégis a szájára veszi bárki, akkor az a még rosszabb hangminőséggel összehasonlítva értendő. Meg sem merjük mondani, mekkora kbit/s adat továbbítási képességre lenne szükség, mondjuk a jogtalanul lebecsült CD minőség eléréséhez, pedig ezt sokan ígérik – gyakran minden alap nélkül. Miért tehetnek ilyet? Mert minden javulást úgy él meg a zenerajongó, mintha jutalmat kapna, és azonnal elhiszi, mert annyira erre vágyik. Összehasonlítás hiányában meg amúgy is hihetőnek tűnik.

Mit tehet hát a minőségre éhes zenehallgató? Többféle stratégia közül választhat. Egyrészt jó lehet, ha az ingyenes programmal rippelt CD anyagot nem szaporítja a végletekig a tárolás előtt azzal, hogy egzotikus formátumra alakítja az eredetit többszörösen meghaladó mintavételezéssel. Az eredetinél csak rosszabb lehet, sőt minél többször konvertálja, annál több vész el belőle. A kevesebb adatot talán nem ritkítja meg annyira az átviteli lánc, és ha olyan átalakítót biggyeszt a sor végére, amely dekódolás előtt felskáláz, talán jobb lehet a hatásfok. A másik stratégia pedig, hogy tényleg nagy adat mennyiség továbbítására alkalmas összeköttetést választ, a nagy mennyiségű adathoz. Ez jelen pillanatban a drótos otthoni hálózat, meg az USB kábel. Eszébe ne jusson 384 kHz, esetleg 768 kHz jelekkel másnak nekifutni, ha az aktuális trendet szeretné követni.

Félreértés ne essen, ez a cikk nem azért született, hogy gátat szabjon az ész nélküli zenehallgatásnak. Abban semmi kivetnivaló nincs, muzsikáljon ina szakadtából! Sokkal inkább azért íródott, hogy ész nélkül ne higgyen el minden ígéretet a hangminőség csodálatosságáról. Igenis vannak tényleg kimagasló hangminőségre képes eszközök, a kérdés csak az, hogy rendelkezik-e velük. Akkor sincs baj, ha nem, de talán a fentiek ismeretében jobban megismerte az Ön zenei élvezetét korlátozó tényezőket, és tehet ellenük.

A cikk elején elhangzott fenyegetésünket most valóra váltjuk, és további elgondolkodtató, esetleg kellemetlen kérdést teszünk fel. Mennyi adat olvasható ki egy CD-DA lemezről Ön szerint? Ez a 700 megás kérdés!

Legyen erős, a CD-DA nem pillanatfelvételeket mutat az adatról, az algoritmus egy adott „szót” többször is fel tud használni. Elvileg akár több százszor is! Szorozzon egyet fejben, és nyugodtan képedjen el hány száz megáról beszélünk. Emellett a rendszer tartalmaz paritás bitet – illetve valami hasonlót, így a dekóder értesül arról, ha adat vész el. A profi futóművek ezért olvasnak néha kétszeres sebességgel, hogy az „előre dolgozó” elektronika vissza tudja küldeni az olvasót a lemez adott pontjára, és kényszeríteni az adat újbóli kiolvasására. Ha pedig ez sem sikeres, akkor jöhet az újból felhasznált adat a környékről, hogy ne legyen észrevehető a hiány. Tudomásunk szerint minden más formátum nélkülözi ezt a hibajelzés/visszacsatolás módot, ezért azok esetében az elveszett adatot meg sem próbálja helyreállítani, egyszerűen elvész és kész. A dekóder meg majd csuklik egy kicsit, de az kit érdekel? A WAV formátum, ahogy a számítógép beolvassa a CD-DA formátumot, sajnos csak nagy részét, de nem mindet tartalmazza az alap adatnak, viszont így belátható méretű marad a fájl – és igen, ahányszor beolvassa, annyiszor fog másként szólni a külső zavaró tényezők hatására.

Létezik egyáltalán megoldás arra, hogy elkerülje az időegység alatt átvitt korlátozott mennyiségű információ hatásait? Igen, úgy hívják, hogy analóg. Itt a végtelen a határ, nem véletlenül választják/térnek hozzá vissza egyre többen.

Újonnan szerzett tudásával a fentiek alapján elvileg képes kiszámolni, hogy lehet-e képes egy adott formátum, vagy átviteli mód az általa ígért hangminőség biztosítására. Több házi feladatot mára nem adunk, találkozunk később, ahol további gondolatokat ébresztünk.