Muziek wordt vaak gecomprimeerd om opslagruimte te beperken of om zonder al te veel kwaliteitsverlies op lagere bandbreedte te kunnen streamen. Hiervoor zijn verschillende audio-codecs ontwikkeld, met mp3 als een van de oudste en bekendste. Efficiënte opvolgers staan al klaar, zoals Ogg Vorbis, dat door Spotify wordt ingezet, en het verliesvrije flac. Hoe verhouden deze audio-codecs zich tot elkaar?

De bekendste vorm van audiocompressie is mp3 van Fraunhofer IIS. De audio-codec werd in de loop van de jaren negentig populair op internet en lange tijd beschermd door patenten. Het ontbreken van een patentvrije methode voor audiocompressie was de belangrijkste reden voor de ontwikkeling van Ogg Vorbis.

Daarbij is Ogg het containerformaat dat ook andere multimedia kan omvatten, en Vorbis de eigenlijke audio-codec. Het formaat wordt onderhouden door de Xiph.Org Foundation. Het is veel ‘jonger’ dan mp3 en werkt efficiënter. Er is met Opus inmiddels ook een veelgeprezen opvolger.

Digitale muziek is vrijwel altijd gecomprimeerd omdat het origineel voor veel toepassingen te groot is én omdat er gemakkelijk veel winst mee kan worden geboekt. Nemen we de cd als uitgangspunt, dan is een perfecte kopie (bijvoorbeeld met een programma als Exact Audio Copy) ongeveer 700 MB groot. Comprimeren kan zonder enig kwaliteitsverlies met een ‘lossless’ audio-codec zoals flac (Free Lossless Audio Codec), vergelijkbaar met het ‘zippen’ van bestanden. Dat brengt de omvang met zo’n 30 tot 50 procent terug.

Vaker wordt een ‘lossy’ audio-codec zoals mp3, aac, Ogg Vorbis of Opus gebruikt. Er is dan – afhankelijk van de kwaliteitsinstelling – wel een beetje kwaliteitsverlies, maar er is ook veel minder opslagruimte nodig én minder bandbreedte voor het streamen. Het wordt al snel een factor tien kleiner.

Frequenties

Even terug naar de basis van de cd. Er is, berekend op wat het menselijk oor kan horen, gekozen om met een frequentie van 44,1 kHz samples van 16 bit te nemen. Deze digitale voorstelling van het analoge signaal heet ook wel pulscodemodulatie (pcm). Zonder compressie vraagt een minuut zo’n 10 MB met voor streamen een bitrate van 1.400 kbit/s. Met compressie kan dit worden teruggebracht tot bijvoorbeeld 128 kbit/s en, bij een efficiënte audio-codec, meer dan acceptabel klinken.

Bij het moderne hi-res audio zijn die getallen overigens heel anders. Meestal wordt dan een bit-diepte van 24 bit genomen en samplefrequentie van 96 kHz of zelfs 192 kHz. Bij 96 kHz is per minuut al 35 MB ruimte nodig of 4.600 kbit/s en bij 192 kHz zelfs 9.200 kbit/s. Dat kan met audiocompressie uiteraard wel omlaag, maar het is bij hi-res audio juist gebruikelijk om dat niet te doen en een lossless audio-codec als flac te gebruiken.

©PXimport

Is hi-res audio zinvol of dure schijfvulling? Zuiver theoretisch is het overvloedig. Het dynamisch bereik – de marge tussen de stilste en luidste piek – is bij cd-kwaliteit (16 bit) al 96 dB en zelfs dat wordt zelden benut door te luid ‘afmixen’. De samplefrequentie bepaalt het frequentiebereik en hoeft ook niet hoger, omdat cd-kwaliteit het hele spectrum van 20 Hz tot 20 kHz al afvangt. Meer kan het menselijk oor niet waarnemen en kunnen ook de beste luidsprekers niet (zuiver) weergeven.

Weliswaar wordt hi-res audio vaak wel als beter ervaren, maar dat komt dan door bijvoorbeeld een betere productiekwaliteit. De oprichter van Ogg Vorbis, Christopher Montgomery (roepnaam Monty), haalt hi-res audio in een uitgebreide blog onderuit en stelt zelfs dat het vervelende neveneffecten in het geluid kan hebben. Er zijn uiteraard verschillende meningen.

Bitrates

De bitrate die voor ‘cd-kwaliteit’ nodig is, verschilt sterk per audio-codec. Bij mp3 ga je al snel naar 320 kbit/s, terwijl bij modernere audio-codecs als aac en Ogg Vorbis 192 of 256 kbit/s al kan volstaan. Dat komt omdat audio-codecs steeds worden verbeterd en dus efficiënter zijn; daar werken al decennialang honderden wetenschappers aan. De achterliggende algoritmen zijn zeer complex.

De basis is psycho-akoestiek, de wetenschap hoe hersenen geluiden begrijpen. Er worden bijvoorbeeld hoge frequenties weggehaald die we toch niet waarnemen; bij mp3 wordt zelfs weinig boven de 16 kHz bewaard. Dat geldt ook voor snelle overgangen of een zacht geluid dat vrijwel tegelijk met een hard geluid optreedt. Verder wordt gezocht naar herhalende patronen, zoals stiltes. Door de complexiteit zijn patenten en licenties vrij gangbaar voor audio-codecs.

Bij Ogg Vorbis kan in theorie wel een constante bitrate worden gekozen, maar dat is niet gebruikelijk en wordt ook ontmoedigt. Doorgaans wordt juist voor een constante kwaliteit gekozen. Hierbij zijn er elf kwaliteitsniveaus, variërend van -1 tot 10. De bitrate is niet constant en hangt onder meer af van de complexiteit van de muziek. Bij benadering komt niveau 0 ongeveer overeen met 64 kbit/s, niveau 5 met ongeveer 160 kbit/s en niveau 10 levert omstreeks 500 kbit/s. Het niveau 5 benadert cd-kwaliteit, bij niveau 6 is het verschil met een originele cd al vrijwel niet meer hoorbaar.

©PXimport

Voordelen en nadelen van Ogg Vorbis

Heel nuttig is dat in Ogg Vorbis ook tags worden ondersteund, vergelijkbaar met id3-tags bij mp3, maar nog flexibeler. Ook kan een bestand niet alleen een linker- en rechterkanaal dragen voor stereogeluid, maar tot 255 aparte kanalen – handig voor surround-geluid of meerdere taalsporen. Bovendien werkt Ogg Vorbis met samplefrequenties van 8 kHz tot maar liefst 192 kHz.

In potentie ondersteunt de audio-codec ook het zogenaamde ‘bitrate peeling’, waarmee een reeds gecomprimeerd audiobestand kan worden geconverteerd naar (of gestreamd op) een lagere kwaliteit. Het heeft dan dezelfde kwaliteit als wanneer het direct in die kwaliteit zou worden gecomprimeerd.

Ondanks de vele voordelen, zoals het ontbreken van patenten en licentiekosten, een goed gedocumenteerd bestandsformaat er opensource-bibliotheken, lijkt het niet zo gangbaar als bijvoorbeeld mp3 en aac. Toch wordt het ongemerkt vaak gebruikt. Bijvoorbeeld in games voor audio of chat, door Spotify voor haar streamingdienst en door TomTom voor spraakcommando’s.

Een nadeel is de matige ondersteuning in software en hardware. Daarom is in de podcastwereld mp3 nog steeds het meest gebruikt, met aac als beoogde opvolger. Het zou zelfs kunnen dat mp3, nu de patenten zijn verlopen (de laatste in april 2017), weer terrein gaat winnen, al heeft de Xiph.Org Foundation met het zeer efficiënte Opus vermoedelijk wel weer een sterke troef in handen.

Wanneer je je dekbed gewassen hebt, wil je dat het natuurlijk weer lekker dik en luchtig aanvoelt. Maar wanneer je hem gewoon in de droger gooit, kan de vulling gaan klonteren, zodat er dunne stukken en dikke stukken ontstaan. Dat slaapt niet echt lekker. Om dat te voorkomen, gooien veel mensen er een paar tennisballen bij. Helpt dat echt?

Wat tennisballen in de droger doen

Tijdens het drogen raken de tennisballen telkens het dekbed. Dat helpt vooral bij dons en veren. Als die nat zijn, blijven ze aan elkaar plakken en zakt de vulling in. Door de constante beweging vallen die samengepakte delen weer uiteen, waardoor de vulling zich opnieuw verspreidt. Zo kan de warme lucht overal beter bij en droogt het dekbed gelijkmatiger. De droogtijd wordt er niet korter van, maar het dekbed komt wel duidelijk voller uit de droger.

Hoeveel tennisballen zijn genoeg?

Met één tennisbal in de wasdroger merk je vaak weinig, zeker bij een groot dekbed. Die verdwijnt al snel in de stof en heeft dan weinig effect. Met twee tot vier ballen werkt het beter, omdat ze het dekbed op meerdere plekken tegelijk in beweging houden. Zolang de ballen vrij kunnen bewegen en niet vast blijven zitten in de vulling, doen ze hun werk.

Kun je elke tennisbal gebruiken bij het drogen van een dekbed in de droger?

iet elke tennisbal is even geschikt. Vooral nieuwe of felgekleurde ballen kunnen bij hogere temperaturen kleur afgeven en kleine pluisjes verliezen van de vilten buitenlaag. Dat komt niet vaak voor, maar het risico is wel aanwezig. Gebruik je oudere tennisballen, dan is de kans hierop kleiner. Wil je dat verder beperken, dan kun je de ballen in een oude witte sok stoppen en die dichtknopen. Het effect blijft grotendeels hetzelfde, al is het iets minder uitgesproken dan met losse ballen.

Geef het dekbed genoeg ruimte in de droger

Tennisballen helpen alleen als het dekbed voldoende ruimte heeft om te bewegen. Is de trommel te vol, dan draait alles als één geheel rond en gebeurt er weinig. Wil je grote tweepersoonsdekbedden drogen, dan heb je een droger met een ruime trommel nodig. Heb je die niet zelf? Kijk dan of er een wasserette bij je in de buurt is. Meer ruimte zorgt voor meer beweging en daarmee voor een beter eindresultaat.

Niet elk dekbed kan in de droger

Tennisballen hebben vooral effect bij dons- en verendekbedden. Bij synthetische vulling is dat verschil kleiner en kan de constante beweging van de ballen de vulling na verloop van tijd zelfs vervormen. Wol, zijde en andere natuurlijke materialen mogen meestal helemaal niet in de droger. Check daarom altijd eerst het waslabel voordat je het dekbed in de trommel legt.

Even tussendoor opschudden helpt

Haal het dekbed halverwege het programma even uit de droger en schud het los, alsof je het bed opmaakt. Leg het daarna omgedraaid terug in de trommel. Zo verdeelt de vulling zich opnieuw en kan het dekbed gelijkmatiger drogen.

Wat kun je van het eindresultaat verwachten?

Tennis- of drogerballen zijn vooral een hulpmiddel, geen vervanging voor de juiste drooginstellingen. Droog het dekbed niet te vaak of te heet: kies een lage of middelhoge temperatuur en selecteer een speciaal dons- of beddengoedprogramma als dat op je droger zit. Zorg ook voor voldoende ruimte in de trommel. Als je dan ook nog eens ballen laat meedraaien, heb je er alles aan gedaan om te zorgen dat je dekbed weer lekker vol uit de droger komt!

Waarom start een computer met een SSD binnen enkele seconden op, terwijl een oude harde schijf blijft ratelen? Het vervangen van een HDD door een SSD is de beste upgrade voor een trage laptop of pc. We leggen in dit artikel uit waar die enorme snelheidswinst vandaan komt en wat het fundamentele verschil is tussen deze twee opslagtechnieken.

Iedereen die zijn computer of laptop een tweede leven wil geven, krijgt vaak hetzelfde advies: vervang de oude harde schijf door een SSD. De snelheidswinst is direct merkbaar bij het opstarten en het openen van programma's. Maar waar komt dat enorme verschil in prestaties vandaan? Het antwoord ligt in de fundamentele technologie die schuilgaat onder de behuizing van deze opslagmedia.

De vertraging van mechanische onderdelen

Om te begrijpen waarom een Solid State Drive (SSD) zo snel is, moeten we eerst kijken naar de beperkingen van de traditionele harde schijf (HDD). Een HDD werkt met magnetische roterende platen. Dat kun je vergelijken met een geavanceerde platenspeler. Wanneer je een bestand opent, moet een fysieke lees- en schrijfkop zich naar de juiste plek op de draaiende schijf verplaatsen om de data op te halen. Dat fysieke proces kost tijd, wat we latentie noemen. Hoe meer de data op de schijf verspreid staat, hoe vaker de kop heen en weer moet bewegen en wachten tot de juiste sector onder de naald doordraait. Dit mechanische aspect is de grootste vertragende factor in traditionele opslag.

©Claudio Divizia

Flashgeheugen en directe gegevensoverdracht

Een SSD rekent definitief af met deze wachttijden omdat er geen bewegende onderdelen in de behuizing zitten. De naam 'Solid State' verwijst hier ook naar; het is een vast medium zonder rammelende componenten. In plaats van magnetische platen gebruikt een SSD zogenoemd NAND-flashgeheugen. Dat is vergelijkbaar met de technologie in een usb-stick, maar dan veel sneller en betrouwbaarder. Omdat de data op microchips wordt opgeslagen, is de toegang tot bestanden volledig elektronisch. Er hoeft geen schijf op toeren te komen en er hoeft geen arm te bewegen. De controller van de SSD stuurt simpelweg een elektrisch signaal naar het juiste adres op de chip en de data is direct beschikbaar.

Toegangstijd en willekeurige leesacties

Hoewel de maximale doorvoersnelheid van grote bestanden bij een SSD indrukwekkend is, zit de echte winst voor de consument in de toegangstijd. Een besturingssysteem zoals Windows of macOS is constant bezig met het lezen en schrijven van duizenden kleine systeembestandjes. Een harde schijf heeft daar enorm veel moeite mee, omdat de leeskop als een bezetene heen en weer moet schieten. Een SSD kan deze willekeurige lees- en schrijfopdrachten (random read/write) nagenoeg gelijktijdig verwerken met een verwaarloosbare vertraging. Dat is de reden waarom een pc met een SSD binnen enkele seconden opstart, terwijl een computer met een HDD daar soms minuten over doet.

©KanyaphatStudio

Van SATA naar NVMe-snelheden

Tot slot speelt de aansluiting een rol in de snelheidsontwikkeling. De eerste generaties SSD's gebruikten nog de SATA-aansluiting, die oorspronkelijk was ontworpen voor harde schijven. Hoewel dat al een flinke verbetering was, liepen snelle SSD's tegen de grens van deze aansluiting aan. Moderne computers maken daarom gebruik van het NVMe-protocol via een M.2-aansluiting. Deze technologie communiceert rechtstreeks via de snelle PCIe-banen van het moederbord, waardoor de vertragende tussenstappen van de oude SATA-standaard worden overgeslagen. Hierdoor zijn snelheden mogelijk die vele malen hoger liggen dan bij de traditionele harde schijf.