Digitaal

Uit SynthWiki
Ga naar: navigatie, zoeken

Een digitaal systeem maakt gebruik van discrete (discontinuë) waarden om informatie weer te geven. Een voorbeeld van een digitaal systeem is het tellen in hele getallen (1, 2, 3, 4, etc.) waarbij de tussenliggende waarden (bijvoorbeeld 2.5 of 3.75) niet gebruikt worden. Het tegenovergestelle is een analoog systeem, waarin wel alle mogelijke tussenliggende waardes gebruikt kunnen worden. Het woord digitaal komt van het Latijnse woord digit, dat vinger betekent (op je vingers tellen is een voorbeeld van een digitaal systeem). Het meest bekende digitale systeem is het binaire systeem, waarin de digits alleen een waarde van 1 of 0 kunnen hebben. Feitelijk alle PC's en digitale muziekapparatuur maken gebruik van het binair digitale systeem. Voor audio-toepassingen kan dit gebruikt worden voor het opwekken, bewerken, versturen (bijvoorbeeld S/PDIF en ADAT) en opslaan van geluid, maar ook voor bijvoorbeeld aansturingssignalen zoals MIDI.

Inhoud

Binaire getallen

Binary Decimal
0 0
1 1
10 2
11 3
100 4
101 5
110 6
111 7
1000 8
1001 9
1010 10

Een binair getal bestaat uit een reeks digits met de waarde 0 of 1. Omdat hier een digit maar 2 waardes kan hebben, representeert iedere digit een waarde met een toenemende macht van 2, waarbij de meest rechtse digit 20 representeert, de digit links daarvan 21, de volgende 22 etcetera. Bijvoorbeeld het binaire getal:

100101

kan geconverteerd worden naar een decimaal getal door:

[(1) × 25] + [(0) × 24] + [(0) × 23] + [(1) × 22] + [(0) × 21] + [(1) × 20] =

[1 × 32] + [0 × 16] + [0 × 8] + [1 × 4] + [0 × 2] + [1 × 1] = 37


Omrekening van de decimale getallen 1 tot en met 10 naar binaire getallen staan in de tabel hiernaast.

bits & bytes

In computers en andere digitale apparatuur hebben binaire getallen een vooraf gesproken aantal digits (in deze context ook wel bits genoemd). Een binair getal van het afgesproken aantal bits wordt een byte genoemd. Het aantal bits bepaalt het maximaal aantal waarden dat kan worden weergegeven. Een 8-bits systeem (zoals bijvoorbeeld MIDI) kan maximaal 28 = 256 waarden weergeven. Audio wordt vaak opgenomen in 16 bit of 24 bit, met respectievelijk maximaal 216 = 65536 en 224 = 16777216 waarden.

Digitaal geluid

Omzetting van een analoog signaal (rood) naar een 4-bits digitaal signaal (zwart).
Analoog geluid kan met behulp van een AD-convertor (ADC) omgezet worden in digitaal (binair) data (AD-conversie). Een ADC meet met een vast interval de waarde van het analoge signaal, waarbij de kwaliteit afhangt van zowel de tijdsinterval tussen iedere meting (weergegeven als de samplefrequentie, in Hertz (Hz)), en de precicie van de meting (weergegeven als bitdepth of bitdiepte). Over het algemeen zorgen een hogere bitdiepte en hogere samplefrequentie voor een hogere kwaliteit van het digitale signaal, aangezien het analoge signaal nauwkeuriger wordt gemeten. Veelgebruikte bitdieptes zijn 8, 16 en 24 bit, gebruikelijke samplefrequenties zijn 44.1 en 96 kHz.

Voordelen

Digitaal geluid heeft als voordeel dat het gemakkelijk en met weinig tot geen kwaliteitsverlies kan worden verstuurd, bewerkt en opgeslagen. Behalve tijdens AD en DA conversie wordt bij een bewerking zelden extra ruis toegevoegd, dit in tegenstelling tot analoge signalen. Bovendien kunnen met digitale informatie bewerkingen worden uitgevoerd die in het analoge domein zeer lastig of zelfs onmogelijk zijn. FM-synthese en wavetable synthese zijn hier voorbeelden van. Ook zijn digitale systemen in staat meerdere processen tegelijkertijd met grote precisie uit te voeren. Hierdoor is het mogelijk om bijvoorbeeld bij synthesizers een hoge polyfonie en aantal parts te krijgen. Een digitale synthesizer met 64, 128 of meer stemmen en 16 parts is geen uitzondering. Ter vergelijking, analoge synthesizers hebben zelden meer dan 8 stemmen en meer dan 2 parts.

Nadelen

Geluidskwaliteit wordt vaak als een van de grootste nadelen van digitale audio genoemd. Bij AD-conversie gaat een gedeelte van de analoge informatie verloren, wat kan lijden tot een vermindering in geluidskwaliteit. Met name bij lagere samplefrequenties en bitdieptes is dit merkbaar. Ook de kwaliteit van de AD-convertor van belang. Daarnaast wordt bij bewerking en opwekking van signalen door sommige gebruikers de "warmte" en "levendigheid" van analoge apparatuur geroemd, die ontstaat door imperfecties die inherent zijn aan analoge circuits. Digitale bewerkingen zijn juist zeer nauwkeurig, en missen daardoor deze imperfecties en het daarbij behorende karakter. Om deze redenen gebruiken sommigen liever analoge synthesizers, compressors, mixers of opname apparatuur. Hoewel in de recente jaren ontwikkelaars van digitale technologie de karakteristiek van analoge apparatuur steeds beter na weten te boosten, is het gebruik van analoge apparatuur nog steeds populair. De keuze tussen digitaal of analoog is echter vaak gebaseerd op subjectieve meningen van de gebruiker (oftwel smaak), en niet zo zeer om objectieve redenen.

Referenties

Zie ook

Persoonlijke instellingen