'Rumoer rond een schijfje'
-de omstreden kwaliteit van digitaal geluid
(door Jim Schilder in De Tijd, 03-11-1989)
'De onderneming'
Terwijl de afgelopen jaren miljoenen cd-spelers zijn verkocht, meldt een Leidse geluidstechnicus dat de diptale geluidsweergove ronduit slecht is. Hoe nu? Op bezoek in de wereld van bits en oversampling.
Digitaal is niet wat iedereen denkt dat het is. Het is een enorme valkuil. ''(Norbert Veel, eigenwijs, geluidspecialist en uitvinder.). "Bij de introductie van de compact disc dachten zowel fabrikanten als critici dat er met dat schijnbaar eenvoudige systeem van eentjes en nulletjes niks meer kon misgaan. Dat was dus niet zo. Er ging van alles mis.'' (Hans Goddijn, audiospecialist.) "Toen ik eens goed naar cd-spelers ging luisteren, viel het ontzettend tegen.'' (Johan Ketelaar, eigenwijs, audio-ontwerper.) ''In de afgelopen jaren is terecht de mythe doorgeprikt dat geluid digitaal en dus goed was." (Hans Beekhuyzen, audiospecialist).
Het was een ongemakkelijk bericht waarmee de zaterdaglezer van NRC Handelsblad onlangs werd opgezadeld: de kwaliteit van digitaal cd-geluid is allerbelabberdst. Een ‘musicus annex geluidstechnicus' uit Leiden had na vijf jaar onderzoek ontdekt waar de fout zat, en met 'een kameraad die om persoonlïjke redenen ongenoemd' diende te blijven had hij 'een apparaat' ontwikkeld dat de 'fundamentele' fout kon corrigeren.
Op zaterdag, op de bovenste helft van de voorpagina, vetgedrukt, met een uitgebreid vervolg binnenin. Was het bericht begin april geplaatst, dan had de lezer annex cd-bezitter de krant glimlachend terzijde kunnen leggen, maar 23 september is niet de geëigende datum voor grappen en grollen.
Onrust verzekerd. In bijna vier van de tien huishoudens staat tegenwoordig een cd-speler, veelal aangeschaft door gematigde muziekliefhebbers die van digitaal weinig meer wisten dan dat het goed was - eindelijk verlost van de grote zwarte schijven die krom werden als je ze verkeerd neerzette en die gepaard qingen met vervorming, stof, tikken, spetters, en hobbels waar de naald ziek van werd. Eindelijk een makkelijk hanteerbaar dingetje waarmee vrijwel niets kon misgaan, dat een uur ruis- en tikvrij doorspeelde, met programmeermogelijkheden, met een ongekend gedetailleerde geluidsweergave, en een verschil in geluidssterkten waarvan de buren konden meegenieten.
Het rotjoch. Of zou hij gelijk hebben?
"Voor de mensen die vroeger tevreden platen draaiden op een pick-upje met spijker, zijn de discussies over cd-spelers niet interessant. Die zijn blij met een midi-setje, waarin een eenvoudige cd-speler zit.'' Hans Beekhuyzen ishoofdredacteur van het jonge blad Pro-Audio Magazine (voor de professionele geluidsbranche) en medewerker van het consumentenblad Hifi Video Test Magazine. Hij heeft zich enigszins gestoord aan de weinig genuanceerde geluiden uit Leiden. ''De mensen van het midi-setje, en dat zijn er heel veel, zijn door die berichten op het verkeerde been gezet. Ze zullen het ook niet snappen, want zij vinden dat hun speler goed klinkt, zeker in vergelijking met wat ze hadden.''
En de hifi-liefhebbers, bezitters van spelers tussen de, zeg, duizend en tweeduizend gulden? Beekhuyzen: "Zij plaatsen al jaren kanttekeningen bij de spelers. De kritiek richt zich vooral op het hoog dat men te scherp vindt, op het 'afknijpen' van plotseling harde passages. En op de ruimtelijke weergave: de dieptewerking die zorgt voor een 'driedimensionaal' geluidsbeeld, zodat instrumenten de plaats krijgen die ze ook hadden bij de opname. Dat is zeer verfijnde informatie, die wel in de cd's blijkt te zitten maar die eigenlijk alleen door de allerbeste spelers wordt gereproduceerd. Zij het nog niet echt zogoed als door de analoge topplatenspelers van zo'n vijftien- á twintigduizend gulden.''
Waar komen de tekortkomingen vandaan? Wat is er mis met bits en oversampling, met het digitale systeem dat bij de introductie als welhaast perfect werd gepresenteerd?
Geluid is van huis uit analoog, kent geen stapjes of brokjes maar verloopt in vloeiende lijnen. Om het te registreren als een digitaal (cijfermatig) signaal, leest de opnameapparatuur de geluidsgolven af en deelt die op in minieme partjes die samen een zo groot mogelijke gelijkenis vertonen met het origineel.
Beekhuyzen: ''Het systeem is vergelijkbaar met een foto, die is opgebouwd uit puntjes. Hoe meer puntjes per vierkante centimeter, hoe nauwkeuriger het beeld; en hoe groter het aantal grijstinten, hoe subtieler het plaatje." De grijstinten worden geregistreerd door een chip. Een 18-bits chip onderscheidt meer grijstinten dan een 16-bits en kan dus subtieler registreren."
Behalve grijstinten moet het systeem ook de 'puntjes' in de geluidswerkelijkheid registreren, en daartoe neemt het steeds monstertjes (samples) van geluid en dus van frequenties. Eigen aan het digitale systeem is dat de sample ten minste twee keer zo hoog moet zijn als de hoogste frequentie die je wilt registreren. Die is vastgesteld op 20.000 Herz - arbitrair, maar goed - zodat je 40.000 samples per seconde moet nemen; voor de veiligheid werd dat op 44.100 gezet, Maar om elk risico te vermijden dat het samplingsignaal invloed uitoefent op het audiosignaal, bleek het veiliger het samplingsignaal te verhogen, bijvoorbeeld vier keer, naar 176.400 Hz."
Het digitale muzieksignaal, dat bestaat uit combinaties van eentjes en nulletjes, wordt omgezet in minieme deukjes die in het cd-schijfje worden geperst. In de cdspeler wordt daar licht op afgestuurd, dat door de verschillende patronen van de zilveren deukjes op verschillende manieren wordt teruggekaatst. Het gevarieerde digitale signaal dat aldus wordt verkregen, moet via een converterworden omgezet in een analoog signaal.
Hans Goddijn, medewerker van onder meer het consumentenvakblad HomeStudio: ''Dat onderdeel bleek dus een van de zwakke punten te zijn. Het omzetten moet lineair, dus via een rechte lijn gebeuren, maar aanvankelijk lukte dat helemaal niet. Zo zitten er in een coriverter weerstanden en die zijn gevoelig voor temperatuurschommelingen. Lastig is ook het zogeheten cross-over-punt waar van plus op nul wordt overgeschakeld, de hele converter moet dan in één klap om en dat levert vervorming op. Onderdelen van een converter moeten worden afgeregeld en kunnen dus ook weer verlopen; dat leidt tot vervorming die voor een getrainde luisteraar hoorbaar is. In het begin dachten de fabrikanten dat ze de converter zelf wel konden maken, maar nu betrekken de meesten die van een gespecialiseerd bedrijf. En Philips maakt zelf een hele leuke die zichzelf afregelt."
Voordat het nu weer analoge signaal de speler verlaat, moet het nog worden gefilterd om de eerder genoemde samplingfrequentie weg te werken zodat storing in het hoorbare frequentiegebied wordt voorkomen. Het filter begint boven dat gebied af te breken, maar in de periode dat de samplingfrequentie nog op de relatief nabijgelegen 44.100 Hz zat, moest dat afbreken heel radicaal gebeuren om bij die 44 voldoende effectief te zijn. Dat werden 'steile' filters, zegt Hans Beektiuyzen, en die neigen nu eenmaal tot vervorming van het muzieksignaal. Door vier keer oversampling werd die frequentie sterk verhoogd zodat het filter veel kalmer zijn werk kan doen.
In ‘t Harde wordt met dergelijke oplossingen geen genoegen genomen. Sinds enkele jaren zetelt daar JK Acoustics, vernoemd naar oprichter Johan Ketelaar, die daar zelf ontworpen en alom gewaardeerde versterkers en luidsprekers verkoopt. In hifi-kringeri is hij een fenomeen; door sommigen op handen gedragen, door anderen straal genegeerd. Via onder meer mts en hts kwam hij terecht bij een geluidsstudio waar hij oeverloos kon experimenteren met kwaliteitsspullen. ''Er is niets leuker dan zoeken en dat ben ik blijven doen."
Zoals bijna iedereen was hij aanvankelijk zeer onder de indruk van de cd-speler, totdat hij er echt naar ging luisteren. Op zeker moment kreeg hij een nieuw merk onder handen dat iets beter klonk; hoewel hij ''helemaal geen verstand van cd-spelers'' had, ging hij op zoek en ontdekte hij dat er een ander eindfilter in zat. Blijkbaar was daarmee iets aan de hand en inderdaad, de meeste eindfilters waren opgebouwd uit inferieure onderdelen. Bij gespecialiseerde leveranciers bestelde hij hoogwaardige onderdelen, en hij ontwikkelde een nieuw filter dat eenvoudig in bestaande spelers was in te bouwen; het kost driehonderd gulden, plus vijftig gulden voor de montage. De vakpers reageerde enthousiast, en Ketelaar heeft er inmiddels tweeduizend van verkocht. Een filter, zegt hij, moet niet alleen filteren maar ook moet alles wat niet mag verdwijnen - het muzieksignaal - laten passeren zonder er iets aan te veranderen. Om het resultaat te demonstreren zijn in de JK-showroom twee gerenommeerde spelers opgesteld, een met authentiek en een met JK-filter. De verschillen blijken indrukwekkend. Klinkt een Gregoriaans koor via de eerste speler relatief hard en vlak, via de tweede zijn het weer natuurlijke stemmen en wordt het geluidsbeeld ruimtelijk. Een fluit verliest haar scherpte, bij de zeer directe Satie-opnamen van Reinbert de Leeuw klopt het pianovilt niet langer irritant tegen je oren maar is een natuurlijke aanslag hoorbaar. Het geluid lijkt dankzij het filter niet meer door twee luidsprekers de kamer te worden ingeblazen, maar is er gewoon, met beheerste dynamiek en fluweelzachte pianissimo's.
Inmiddels heeft Ketelaar ook dat andere zwakke onderdeel van de cd-speler onder handen genomen: de converter. Hij heeft er twee jaar aan gewerkt, en heeft het niet gezocht in meer bits en oversampling. Ketelaar: ''Het almaar opvoeren van die cijfers is een commerciële truc - nergens goed voor. Belangrijk is de verbetering van het bestaande systeem''. Binnenkort zijn de eerste testrapporten te verwachten.
Een verweerd gebouw aan de Oude Vest in Leiden. In de afgelopen weken zijn hier hoge heren naar binnen gegaan, onder wie cd-specialisten van Philips uit het Belgische Hasselt en opnameleiders van platengigant Polygram. Zij wilden dat kastje wel eens zien en horen van die musicus annex geluidstechnicus.
In zijn zelf verbouwde studio verzorgt Norbert Veel tal van geluidsprodukties waaronder opnamen voor cd's; hij hoort (en bespeelt) er uiteenlopende instrumenten, registreert die met digitale technieken, en is bijzonder ontevreden over het resultaat. 'Er klopt helemaal niets van.''
Veel: ''We hadden een blind vertrouwen in de digitale techniek nadat de deskundigen veel en hard hadden geroepen hoe geweldig dat was. En inderdaad. Allerlei metingen op analoge en digitale apparatuur wezen uit dat digitaal technisch perfect was. Luisteraars die meenden iets te horen of juist iets niet te horen hadden geen poot om op te staan, want de metingen bewezen immers hun ongelijk. Niet meetbare zaken telden niet mee.
Van veel luisteraars hebben we de klacht gehoord dat ze bij cd's niet meer de kick- krijgen die ze bij de oude platen wel hadden. En dat is de essentie van ons verhaal: er ontbreekt iets - en inmiddels weten we dus ook wat - dat niet meetbaar is. Datgene wat voor betrokkenheid zorgt, voor het gevoel dat je wel bij een concert hebt maar niet als je een cd draait.
Hier in de studio hebben we de hele keten van opname tot en met weergave in huis. De band is direct te vergelijken met het originele geluid, en zo hebben we een uitstekende referentie."
Ook nu kan Veel niet onthullen hoe die oplossing er uitziet, hij is nog in gesprek met Philips. Wel zegt hij dat het ontdekte verschijnsel verband houdt met wetenschappen die door de meeste ontwerpers bij grote fabrikanten onvoldoende worden bestudeerd; met psychoakoestiek, met natuurkundewetten.
Waarom zou zoiets wel worden ontdekt door Veel en niet door de officiële specialisten? Het heeft te maken met een manier van leven, met een filosofie, zegt Veel. Als jochie was hij gefascineerd door alles wat geluid maakte, hij haalde harmoniums uit elkaar, prutste aan instrumenten, en bleek ''een gevoeligheid" te hebben voor de materie", voor de relatie tussen techniek, materiaal en geluid. Al in zijn tienerjaren is hij gaan samenwerken met twee andere geluidsfanaten. Met een professionele recorder reisde hij de halve Randstad af op zoek naar muzikanten. Op zijn 22ste, elf jaar geleden, ontmoette hij de geluidspartner met wie hij nu 'het verschijnsel' heeft ontdekt, en die beschikt over ''een flinke dosis echte technische intelligentie".
En zo kwamen twee werelden bijeen, zegt Veel, die altijd met elkaar overhoop liggen. "In de afgelopen twaalf jaar hebben we, niet zonder problemen, geleerd zodanig met elkaar om te gaan dat er een dialoog mogelijk werd. Hij vertegenwoordigde de wetenschap van de techniek, en ik de wetenschap van de intuitie, die op zeker moment zegt: je kunt me nog meer vertellen maar ik hoor iets anders.
Steeds nauwkeuriger ben ik gaan omschrijven wat ik in de studio waarnam, en mijn compagnon probeerde steeds duidelijker aan te geven wat er technisch gebeurt. Zo kwamen we stapje voor stapje dichter bij elkaar. Omdat het niet meetbaar was, zijn we iets gaan maken waarmee het verschijnsel toch aantoonbaar zou zijn. Via een schakeling moest het hoorbaar worden, en dat lukte.''
Een korte luistertest zorgt voor inderdaad frappante resultaten. Stemmen en instrumenten klinken volstrekt natuurlijk, de snaren van een bas worden welhaast tastbaar, de vreemde lichte druk op de oren is verdwenen, en de ruimtelijkheid zorgt voor een holografisch geluidsbeeld.
Een vergelijking met het JK-filter is nauwelijks te maken omdat het tijdsverschil te groot en de proeven te kort zijn, maar afgaand op het geheugen lijkt het effect overeenkomsten te vertonen.
Veel is op de hoogte van bestaande correcties in cd-spelers, van de filters en de converters. ''Met alle respect, maar die mensen zijn bezig met kwaliteitsverbetering van het bestaande signaal, terwijl het gaat om een principiële fout in digitaal geluid; die zit ook in de DAT-recorders en de peperdure studioapparatuur. Wij doen dus niet aan kwaliteitsverbetering van apparatuur, maar werken aan een systematische fout. Pas als die fout is hersteld, kun je aan kwaliteitsverbetering van de apparatuur gaan doen."
Een belangrijke tekortkoming van veel cd-spelers is het gebrek aan ruimtelijke werking, dan wel een verkeerde ruimtelijke werking, zegt Veel. ''Dan blijkt een cellist op drie plaatsen tegelijk te staan. Heel onnatuurlijk, met als gevolg dat de hersens voortdurend bezig zijn dat beeld te corrigeren. Daar word je moe van. Grote groepen mensen ondergaan die verkeerde signalen; ze denken dat het klopt want dat is ze verteld, maar ondertussen worden ze moe en bouwen ze een voorraad stress op. Dat kunnen we aantonen. Zo'n fout moet toch in het belang van de volksgezondheid worden hersteld?!"
Zit de industrie, die ziet dat het met de verkoop van de cd(-spelers) uitstekend gaat, wel op zo'n vinding te wachten? ''De industrie zou zich ook kunnen afvragen hoeveel méér er te verkopen is als je de mensen een ècht goed signaal geeft. Niet alleen aan de verfijnde liefhebbers, maar ook aan de mensen die nu een goedkoop spelertje hebben - ook zij horen dat verschil. Je zou moeten zien hoe ze dan weer door muziek worden geraakt."
Betekent de vondst van Veel een revolutie?
De grote fabrikanten hebben niet stilgezeten. Van het japanse merk Technics is net het nieuwe MASH-systeem verschenen, dat volgens Hans Goddijn van zeer grote kwaliteit is. En Philips komt in december met de Bit Stream-speler die, naar men zegt, geen last heeft van crossover-vervorming en een volstrekt lineair conversiebeeld laat zien. Goddijn heeft een prototype in huis gehad. ''Nog nooit hoorde ik via een cd-speler zo'n fantastisch dieptebeeld; de plaats van solisten en instrumenten was uitstekend waarneembaar; alle gewenste klankdetails waren hoorbaar."
En Veel? Goddijn, die net als Beekhuyzen de vinding nog niet heeft gehoord: ''Het is altijd mogelijk dat een buitenstaander ineens iets geniaals bedenkt. Dat is in de geschiedenis vaker voorgekomen''.
Beekhuyzen: ''Gezien de kwaliteit van de nu beschikbare apparatuur lijkt het verhaal van Veel me zwaar overdreven. Tenzij hij werkelijk iets nieuws heeft bedacht".
Volgens de Leidse musicus annex geluidstechnicus is dat precies wat er aan de hand is.
De CD: Een geschenk uit de hemel
Zelden heeft een nieuw apparaat zo snel de markt veroverd als de cd-speler. Volgens gegevens van het marktonderzoekbureau CFK Nederland werden vorig jaar 531.000 losse cd-spelers verkocht. Een stijging van maar liefst 61 procent in vergelijking met '87, toen er bijna 330.000 werden afgezet. Omdat de gemiddelde prijs van de spelers flink daalde, was de omzetstijging minder spectaculair: van 247 miljoen gulden in '87 naar 322 miljoen in '88, wat neerkomt op 30 procent. Kostte een speler in '87 gemiddeld nog 600 gulden, in '88 was dat 540. Op Japan na heeft Nederland de grootste spelerdichtheid. Eind '88 beschikte 22 procent van de huishoudens over een cdspeler, eind '89 is het vermoedelijk een kleine veertig procent. Geschat wordt dat eind volgend jaar meer dan de helft van de huishoudens een cd-speler heeft. Voor de platenindustrie was de nieuwe techniek een geschenk uit de hemel. In 1979 werden er 49 miljoen platen verkocht maar in '83, het jaar waarin de cd op de markt kwam, lag het aantal op slechts 30,5. Vijf jaar later was het minder dan zeventien miljoen. De omzet in lp's daalde van 450 miljoen gulden in '79 tot 330 miljoen in '83 en 150 miljoen in '88. Inmiddels zijn tachtig procent van de verkochte 'geluidsdragers' cd's. In het introductiejaar werden er 200.000 exemplaren verkocht, vorig jaar waren het er 17,8 miljoen en alleen al in de eerste helft van dit jaar 11,3 miljoen. De omzet: 8 miljoen gulden in '83, 525 miljoen in '88, en 318 miljoen gulden in de eerste helft van ‘89.