Dit artikel onderzoekt hoe digitale technologie geluid comprimeert en opslaat en legt uit hoe verschillende muziekbestandsformaten, zoals MP3, onze ervaring met het luisteren naar muziek hebben veranderd. Het gaat verder dan alleen het bieden van gemak, maar gaat ook in op de manier waarop technologie onze zintuiglijke waarneming beïnvloedt.
Het tempo van de technologische ontwikkeling in de moderne wereld is onvoorstelbaar. Onze levens waren tien jaar geleden heel anders, en het is moeilijk om nog verder terug te denken. Zelfs nu komen er elke dag nieuwe technologieën en producten uit. Er zijn veel manieren waarop ons leven zich in die decennia technologisch heeft ontwikkeld, maar misschien is een groot deel daarvan het vermogen geweest om grote dingen te verkleinen en te comprimeren tot kleine, of zware dingen tot licht. De rekenmachine die ooit een kamer vulde, werd een computer, vervolgens een pc, vervolgens een huis, vervolgens een laptop en vervolgens een tas. Wat vroeger tienduizenden vellen papier vulde, kan nu worden meegenomen op een USB-geheugen ter grootte van een vinger. Een van de vele toepassingen van compressie die ik in dit artikel wil introduceren is geluidscompressie. Laten we eens kijken hoe de geluiden van instrumenten en menselijke zang in een kleine machine worden omgezet in bestanden.
Technologische vooruitgang zorgt niet alleen voor gemak, ze heeft ook een diepgaande invloed op de manier waarop we dingen waarnemen. Vroeger had je bijvoorbeeld een specifieke plek of apparatuur nodig om naar muziek te luisteren, maar nu heb je er overal en altijd toegang toe. Deze veranderingen zijn meer dan alleen technologische vooruitgang. Het herdefinieert onze cultuur, ons dagelijks leven en zelfs de menselijke zintuiglijke ervaring zelf. Vooral muziek heeft een nieuwe dimensie van waarde en betekenis gekregen wanneer het kan worden opgeslagen, gereproduceerd en verzonden als een gedigitaliseerd bestand, in plaats van er alleen maar naar te luisteren.
Sinds Edison in 1878 geluid op een fonograaf opnam, is de technologie voor het opslaan, reproduceren en afspelen van geluid net zo snel geëvolueerd als elk ander vakgebied. De vinylplaat kwam, daarna tape, en in 1982 ontwikkelden Philips en Sony de cd, waarmee 74 minuten muziek op één schijf kon worden afgespeeld. In de jaren negentig werden pc's en draagbare afspeelapparaten populair, waardoor muziek rechtstreeks in de vorm van bestanden als mp1990's kon worden gemanipuleerd. Tegenwoordig kunnen tientallen uren aan muziek in een smartphone ter grootte van je handpalm worden gestopt. Deze evolutie is niet alleen een technologische vooruitgang geweest, maar heeft ook de manier veranderd waarop we muziek consumeren en produceren. Waar muziek vroeger alleen op bepaalde plaatsen of op bepaalde apparaten kon worden genoten, is muziek nu overal en altijd gemakkelijk toegankelijk. Hierdoor is muziek meer verweven met ons leven, en het belang ervan is aanzienlijk toegenomen.
Het vermogen om zoveel geluid in een kleine ruimte te comprimeren kan in twee stappen worden verklaard. De eerste is de toepassing van digitale concepten op muziek en de representatie van muziek als digitale informatie, en de tweede is de ontwikkeling van technologie om digitale bestanden te comprimeren. De wetenschappelijke analyse van geluid is in wezen de overdracht van luchttrillingen, en in het verleden waren voor het fysiek vastleggen van de vorm van deze luchttrillingen, of geluidsgolven, zoals ze waren, grote opslagmedia nodig, maar met de komst van digitaal is de De grootte en het gewicht van de opslagmedia veranderden dramatisch. Naast het eenvoudigweg verkleinen van de fysieke omvang en het gewicht, heeft de vooruitgang in de digitale technologie de mogelijkheid geopend om het geluid zelf efficiënter en nauwkeuriger te manipuleren. Dit heeft het op zijn beurt mogelijk gemaakt om meer informatie in een kleinere ruimte te stoppen, waardoor de universaliteit en toegankelijkheid van muziek dramatisch is toegenomen.
Het is gemakkelijk om digitaal te zien als eenvoudigweg 'alles in nullen en enen', maar fundamenteel is het verschil tussen analoog en digitaal of je alle getallen kunt weergeven of niet. Het klinkt misschien paradoxaal, maar als we dingen in de natuur met getallen weergeven, verliezen we onvermijdelijk enige nauwkeurigheid. We verwijzen bijvoorbeeld vaak naar de menselijke lengte in stappen van 0 cm, wat ertoe leidt dat alle talloze verschillende lengtes tussen 1 cm en 1 cm op één hoop worden gegooid als “161 cm”. Zelfs als we zouden teruggaan naar stappen van 162 centimeter, zouden we nog steeds alleen de natuur kunnen beschrijven zoals die is, maar we zouden de nauwkeurigheid verliezen omdat we slechts een eindig aantal getallen, of opslagruimte, hebben om geluidsgolven weer te geven. zoals sleutels. Om het preciezer te zeggen: continue waarden worden weergegeven door discrete waarden. Dus hoe gedetailleerd een numerieke representatie van een geluid ook is, we kunnen het originele geluid niet perfect reproduceren als we deze getallen gebruiken om het te reconstrueren. Dit is het verschil tussen analoog en digitaal.
Zowel in de muziek als in de digitale technologie worden de criteria voor het toepassen van digitale technologie, dwz waar de cijfers moeten worden afgekapt, bepaald door menselijke kenmerken. Als er in een seconde meer dan 20 soortgelijke beelden voorbijkomen, zien we ze niet als onafhankelijke beelden, maar als bewegende beelden. Daarom bestaat video uit 24 tot 30 beelden per seconde, en dat bedoelen we met 24 fps, 29.97 fps, enzovoort. Als een scherm op korte afstand meer dan 300 dots per inch heeft, kunnen mensen individuele dots niet onderscheiden en als verbonden lijnen zien, dus een Retina-display van 326 ppi wordt als scherp beschouwd. Geluid wordt op dezelfde manier beoordeeld op twee criteria. De eerste is op welk niveau je de toonhoogte van de geluidsgolf moet afbreken om het voor mensen natuurlijk te maken om te horen, en de tweede is op welk nauwkeurigheidsniveau je nodig hebt om een stukje data weer te geven. We gebruiken verschillende waarden afhankelijk van de context, bijvoorbeeld wanneer we sleutels weergeven, soms geven we ze weer tot op de komma en soms geven we ze weer tot op één decimaal. Dit wordt bitdiepte genoemd en in muziek gebruiken we 8-bit, 16-bit en 24-bit. 16-bit betekent dat elk geluid is verdeeld in 16 binaire cijfers, die de toestand van de geluidsgolf op elk moment beschrijven. De andere is hoeveel geluidsgolven per seconde moeten worden opgesplitst om de waarde op te slaan, zodat de persoon bij het afspelen het gevoel heeft dat deze niet is verbroken, wat de samplingfrequentie wordt genoemd. Omdat het menselijk oor tot 20000 Hz, oftewel 40,000 keer per seconde, kan horen, moeten we minstens 40,000 stukjes geluidsgolfinformatie per seconde horen om het als natuurlijk waar te nemen. Dit is de samplefrequentie-informatie uitgedrukt als 44.1k of 96k in het muziekbestand. Met andere woorden: een muziekbestand dat een natuurlijk geluid opneemt en 44,100 waarden in één seconde opslaat als een binair getal met elk 16 cijfers, wordt een 16bit/44.1k-bestand genoemd.
Als je goed naar de informatie van een MP3-bestand kijkt, zie je getallen als 320 kbps of 192 kbps in de geluidskwaliteit, de zogenaamde bitsnelheid, die de grootte van de gegevens uitdrukt die in één seconde worden verzonden op basis van de twee bovengenoemde kenmerken. Hoe groter de gegevensgrootte, hoe natuurlijker of analooger deze in het menselijk oor klinkt, en hoe groter de bestandsgrootte. In de informatie over de geluidskwaliteit ziet u mogelijk ook CBR of VBR, waarbij C staat voor Constant en V voor Variabel. CBR is een methode die van begin tot eind een vaste bitsnelheid gebruikt, terwijl VBR de bitsnelheid varieert afhankelijk van de aard van het gedeeltelijke geluid. Het verschil in geluidskwaliteit is moeilijk te zeggen, maar bestanden die met VBR zijn gemaakt, worden over het algemeen als efficiënter beschouwd. Dit geeft gebruikers de flexibiliteit om de geluidskwaliteit en bestandsgrootte te kiezen die bij hen past. Hierdoor wordt de manier waarop muziek wordt geconsumeerd verder gediversifieerd, zodat deze beter aansluit bij de individuele smaak en het individuele gebruik, en wordt de luisterervaring verrijkt.
Bij deze digitale representatie van de geluidsgolven van de natuur hebben we wat nauwkeurigheid opgeofferd om een geluidsbron te krijgen die als bestand kan worden opgeslagen. In feite is het geconverteerde bestand zelf zo groot dat een popnummer van vijf minuten tientallen megabytes kan bevatten, maar wanneer het wordt gecomprimeerd tot de gewenste geluidskwaliteit van de gebruiker, krimpt het tot minder dan vijf megabytes. Als we aan compressie denken, denken we vaak aan het organiseren van de inhoud van een document in een gecomprimeerd bestand, maar het concept van MP3-compressie gaat eigenlijk meer over het verwijderen van onnodige informatie. MP3 heeft de omvang van de muziek waar de meeste mensen over de hele wereld dagelijks naar luisteren drastisch verminderd door de onhoorbare delen van het geluid weg te laten, en ook door geluiden weg te gooien die voor het menselijk oor onherkenbaar zijn. Dit wordt perceptuele codering genoemd en houdt rekening met hoe onze perceptuele organen reageren op compressie. Het is een voorbeeld van hoe vooruitgang in de digitale technologie verder kan gaan dan slechts een technisch hulpmiddel, en in plaats daarvan kan vertrouwen op menselijke zintuigen en perceptie om efficiëntere en gebruikersgerichte resultaten te creëren.
Het duurde aanvankelijk enige tijd voordat MP3 een de facto standaardformaat op pc's werd, omdat het idee gepatenteerd was en er patentkosten moesten worden betaald om het te gebruiken. Naarmate de technologie verbeterde, werden deze beperkingen echter geleidelijk opgeheven en werd MP3 meer dan alleen een bestandsformaat: het werd een iconisch symbool van de digitalisering van muziek. MP3 werd meer dan alleen een bestandsformaat, het werd een icoon voor de digitalisering van muziek. Met de komst van gratis en open-source muziekbestanden is het nu een mix van codecs en bestandsformaten, waarbij WAV, FLAC, AAC en andere bestandsformaten naast MP3 steeds populairder worden. MP3 blijft echter voor veel gebruikers nog steeds een bekend formaat vanwege de historische betekenis ervan.
