Nerd-torial: Dilemmat med att tveka – varför örat ibland slår teorin

Välkommen tillbaka, kära ljudnördar! I den senaste Nerd-torialen presenterade vi vår vinylinspelningsprocess med hög precision, från 32-bitars heltalsinspelning med RME ADI-2 Pro FS till den interna 64-bitars floatbearbetningen i Sound Forge Pro 15. Vi fick veta varför denna extrema datanoggrannhet är avgörande för att bevara ”auran” på våra skivor utan förlust.

Men i slutet av varje masteringsprocess finns ett knepigt beslut: att minska bitdjupet för export. Och det är här dithering kommer in i bilden – en teknik som verkar motsägelsefull vid första anblicken, men som är avgörande för ljudkvaliteten. Och som vi upptäckte på Mother Earth Radio fungerar det ibland annorlunda än vad teorin förutspår.

Dithering: Det lilla bruset som gör stor skillnad

Kom ihåg: våra ljuddata bearbetas internt med en otrolig 64-bitars flyttal. Detta är ett dynamiskt omfång som är långt bortom vad det mänskliga örat eller ens den bästa studiotekniken kan fånga. Om vi nu reducerar dessa data till 24 bitar (standarden för Hi-Res FLAC) för export uppstår matematiska kvantifieringsfel. Dessa fel är inte ofarliga avrundningsdifferenser utan yttrar sig som omusikaliska, hårda distorsioner som kan låta som digitalt ”kvittrande” eller ”avrivande”, särskilt i tysta passager.

Dithering är lösningen: vi lägger till ett litet, slumpmässigt brus i signalen. Bruset är så litet att det knappt hörs. Men det har en magisk effekt: det slumpar fram kvantiseringsfelen och omvandlar dem till ett mycket trevligare, analogt klingande brus. Resultatet: ett klarare, mer detaljerat och mer naturligt ljud, även om vi minskar bitdjupet.

Duellen om dithering: POWR 1 (standard) vs. POWR 3 (brusformning)

Det finns olika metoder för dithering. På Mother Earth Radio kunde vi välja mellan POWR 1 (standarddithering utan utpräglad noise shaping) och POWR 3 (med noise shaping).

Konventionell teori säger ofta att brusformning (som i POWR 3) är fördelaktigt. Varför är det så? Den flyttar energin i det diterade bullret från de frekvensområden där vår hörsel är som känsligast (mellanregistret) till de högre, mindre känsliga frekvenserna. Den totala ljudnivån tenderar att bli ännu högre – men den är koncentrerad till de områden där vi uppfattar den som minst. I synnerhet inom klassisk musik, med dess extremt tysta passager, har detta ofta marknadsförts som den överlägsna metoden för att hålla de finaste detaljerna i mellanregistret fria från brus.

Den praktiska chocken: John Mayer och den akustiska gitarren

Vad vi hörde var en oönskad ”skärpa” i de höga gitarrregistren och med koncis sång när brusformning (POWR 3) tillämpades. Originalet lät mycket närmare master-WAV-filen med POWR 1. Teorin om att brus kan ”döljas” i de höga frekvenserna nådde här sina gränser.

Varför örat ibland slår teorin: Hi-Res-faktorn

Denna observation väcker viktiga frågor och bekräftar vår skepsis mot svepande uttalanden i ljudvärlden:

1. Den mänskliga hörseln är mer komplex: antagandet att ”ingenting hörs” över 20 kHz eller att ”man kan göra vad man vill med det” är alltför förenklat. Även om vi inte uppfattar frekvenser över 20 kHz som tonhöjd kan de på ett subtilt sätt påverka klangfärgen, känslan av rymd, precisionen i transienter och den övergripande ”naturligheten ” i ljudbilden. En koncentration av brus i dessa regioner kan mycket väl visa sig som en obehaglig hårdhet eller skärpa i det uppfattade spektrumet.
2. Brusformning och högupplöst ljud: Många brusformningsalgoritmer utvecklades och optimerades i en tid då 44,1 kHz och 48 kHz var normen. Vid våra extremt höga samplingsfrekvenser på 192 kHz (och högre vid bearbetning), där det finns ett mycket bredare frekvensområde bortom 20 kHz, kan effekterna av skiftande brus ha en annan, och möjligen negativ, inverkan. Det verkar som om algoritmerna i dessa regioner ibland producerar artefakter som vår ”hela person” inte uppfattar.

Slutsatsen av Mother Earth Radio Dithering

Nerd-torial: Mother Earth Radio Vinyl Recording Workflow – Varför vi gör (nästan) allt rätt

Välkomna, kära ljudnördar och ljudestetiker! På Mother Earth Radio värdesätter vi ljudkvalitet som andas musikens anda och berör själen. Men för att uppnå detta krävs det mer än bara bra skivor och en skivspelare. Det krävs ett sofistikerat, tekniskt arbetsflöde som får ut maximalt av varje vinylspår.

I denna nörd-torial tar vi dig med på en djupdykning i vår vinylinspelning och redigeringsprocess. Vi förklarar varför vi fattade vissa beslut och varför vårt nuvarande arbetsflöde ligger mycket nära det ideala – även om vi inte kan göra allt ”perfekt”.

Steg 1: Den högsta disciplinen – vinylinspelning med RME ADI-2 Pro FS

Vi spelar in i 768 kHz och 32-bitars heltal. ”Vänta lite”, kanske en del nördar säger nu, ”varför inte 32-bitars flyttal?” Det är en helt berättigad fråga! RME ADI-2 Pro FS konverterar internt med 32-bitars heltal. Det innebär att den erbjuder ett fast dynamiskt omfång på hela 190 dB. Detta är långt mer än vad ens den mest dynamiska skivan någonsin kan leverera och även långt bortom vad våra öron kan uppfatta.

Poängen är att när vi spelar in vinyl, där vi kan kontrollera den analoga nivån via förförstärkaren, är risken för digital klippning praktiskt taget eliminerad med ADI-2 Pro FS – förutsatt att vi nivellerar ut rent. Vi utnyttjar omvandlarens extremt höga upplösning för att exakt fånga varje detalj på vinylskivan. Diskussionen om 32-bitars float vid inspelning är ofta mer relevant i okontrollerbara livemiljöer där oväntade nivåtoppar kan uppstå. För vår noggrant kontrollerade vinylprocess är 32-bitars integer absolut toppklass vid den här tidpunkten.

Steg 2: Efterbehandlingens magi – Sound Forge Pro 15 och 64 Bit Float

Så snart filen har laddats in i Sound Forge konverteras den till 64-bitars flyttalsformat för intern bearbetning. Och det är här den tidigare nämnda fördelen med flyttal kommer till sin rätt!

Vad betyder 64-bitars float? Tänk dig att dina ljuddata inte längre ligger på en fast stege (som med Integer), utan på en stege som dynamiskt justerar sitt stegavstånd. Den interna 64-bitars float-behandlingen erbjuder ett praktiskt taget oändligt dynamiskt omfång. Det är här som ”icke-klippningen” sker. Oavsett hur hög eller låg en signal blir internt, eller hur många beräkningar som utförs – det finns ingen digital klippning längre.

Detta är avgörande för våra bearbetningssteg:

• DC Offset Removal: Borttagning av oönskade likspänningskomponenter i signalen.
• Declicking: Känsligt avlägsnande av sprakande och knäppande ljud, som tyvärr kan vara en del av vinylupplevelsen.
• Resampling (flera gånger): Vi kör flera omsamplingsprocesser från 768 kHz upp till 192 kHz. Alla dessa steg kräver komplexa omräkningar av ljuddata.
• Pitch shifting: En annan operation som kräver enorm datorkraft och precision.

Alla dessa operationer sker i 64-bitars float-miljö. Resultatet: minimala avrundningsfel, maximal precision och absolut ingen digital klippning under hela bearbetningskedjan. Ljudsignalens integritet bevaras till det yttersta.

Steg 3: Efterbehandling – volym enligt EBU R128 och dithering

När alla bearbetningssteg har slutförts i högprecisionsdomänen 64-bitars float är det dags för den slutliga förfiningen och exporten.

1. Volymnormalisering enligt EBU R128 (-23 dBFS): Vi justerar ljudets totala volym enligt EBU R128-standarden, närmare bestämt till -23 LUFS (Loudness Units Full Scale). Denna standard är avgörande för konsekvent uppspelning på olika plattformar och säkerställer en behaglig lyssningsupplevelse. Tack vare bearbetning med flytande punkt kan vi göra denna justering exakt utan att förlora information eller klippa, även om den ursprungliga nivån var betydligt högre.
2. POWR Dithering till 24 bit: Det sista steget före export är dithering. Här reducerar vi den interna 64-bitars float-precisionen till vårt målformat 24-bitars integer. Nu kanske lekmannen frågar: ”Kommer inte allt du gjorde tidigare med float att vara ’perdu’ igen?” Det tydliga svaret är: Nej, absolut inte!Tänk dig att du har skapat ett perfekt konstverk i en enorm studio (64-bitars float). Alla färger, penseldrag och detaljer har applicerats med största omsorg och precision. Till slut placeras detta mästerverk i en perfekt passande, högkvalitativ ram (24-bit). Kvaliteten på det tidigare arbetet bibehålls och syns i slutresultatet. Dithering är en matematisk process som avsiktligt lägger till ett lågt, knappt hörbart brus för att maskera kvantifieringsfel när bitdjupet skalas ner, vilket garanterar bästa möjliga kvalitet i det reducerade formatet. Den POWR-dithering (Psychoacoustically Optimised Wordlength Reduction) som vi använder är särskilt optimerad för den mänskliga hörseln.
3. Kodning som FLAC: Slutligen kodas filen som FLAC (Free Lossless Audio Codec). FLAC är ett förlustfritt komprimeringsformat. Det innebär att den ljudkvalitet som vi noggrant har arbetat fram fram till denna punkt bevaras fullt ut samtidigt som filstorleken minskas.

Varför är det här arbetsflödet ”ultimat” (eller åtminstone jäkligt nära)?

Mother Earth Radios arbetsflöde är en kombination av högkvalitativ hårdvara och intelligent mjukvarubearbetning.

• Högupplöst inspelning: RME ADI-2 Pro FS levererar en extremt exakt digital bild av vinylkällan.
• Felfri intern bearbetning: Sound Forge Pro 15:s 64-bitars floating point-motor eliminerar praktiskt taget alla digitala klippningsrisker och garanterar maximal precision i alla bearbetningssteg. Detta är den avgörande fördelen som går utöver det rena bitdjupet i källfilen.
• Kvalitetsbevarande: Noggrann dithering säkerställer att den höga kvaliteten på den interna bearbetningen överförs optimalt till det slutliga 24-bitarsformatet.
• Förlustfri distribution: FLAC garanterar att lyssnaren får exakt den kvalitet som vi skapade i studion.

Även om vi inte spelar in direkt i 32-bitars float (vilket inte är nödvändigt i vår vinyldigitalisering) utnyttjar vi flyttalsaritmetiken där det är som viktigast: genom hela bearbetningskedjan. Detta gör vår process till ett av de mest avancerade och kvalitetsinriktade arbetsflödena för arkivering och distribution av skivor.

Vi hoppas att den här nördiga guiden har gett dig en djupare inblick i hur vi arbetar. Håll ögonen öppna för mer tekniska insikter och naturligtvis bra musik på Mother Earth Radio!