Theorie van DAB I - Data compressie. (Toestel of techniek)

door Pieter Vos , 22-08-2014, 18:15 (3553 dagen geleden) @ Pieter Vos

Theorie van DAB I - Data compressie.
Een beknopte beschrijving van de DAB techniek vond ik op http://nl.wikipedia.org/wiki/Digital_Audio_Broadcasting Hieruit werd mij duidelijk dat de winst van meer zenders per bandbreedte bij DAB ten opzichte van FM alleen mogelijk is dankzij een krachtige data compressie techniek. Hieronder zal ik dat toelichten.

Laten we er van uitgaan dat er stereo audio in minimaal CD kwaliteit moet worden uitgezonden. CD audio is gedefinieerd met een bemonsteringsfrequentie van 44000Hz en een signaalomvang van 16 bits. Opdat het stereo is, zijn er in feite twee audio monsters per bemonstering te nemen. Dit resulteert in een datastroom van 2 keer 16 keer 44000 = 1408 kilobits per seconde.

Nu weet ik niet precies hoe een datastroom zich vertaalt naar de benodigde bandbreedte bij radio. Maar intuïtief heb ik het vermoeden dat een datastroom van x bit per seconde een bandbreedte vraagt van x Hz. Immers elke 1/x seconde moet ten er bits van waarde kunnen veranderen, van 0 naar 1 of van 1 naar 0 of gelijk blijven. De niet gecomprimeerde data stroom van CD kwaliteit van 1408kbit/s zal dus in deze redenatie een bandbreedte van 1408kHz verlangen. Het is dus zeer wel mogelijk dat de bandbreedte per DAB kanaal niet voor niets op 1,75MHz is vastgelegd, dat wil zeggen zodanig dat er tenminste één datastroom van CD audio kwaliteit uitgezonden kan worden.

De bandbreedte op de FM is 200kHz. De bandbreedte van een DAB kanaal is 1750 kHz. DAB gebruikt de frequenties/kanalen van de vroegere analoge televisie VHF band III, welke loopt van 174 tot 230 MHz, waarbij er 8 kanalen van elk 7MHz breed beschikbaar waren. Elk van de vroegere TV kanalen is voor de DAB multiplexen opgesplitst in vier kanalen: 5A, 5B, 5C, 5D, .......tot en met 12A, 12B, 12C en 12 D, elk DAB kanaal is dus 1,75 MHz breed.

Het gebruik van een DAB kanaal voor slechts één audio programma is natuurlijk erg royaal omspringen met de frequentie ruimte. Eén DAB kanaal heeft de omvang van 1750/200 = 8,75 analoge FM audio kanalen. Zodra men dus in een DAB multiplex meer dan 8,75 audio stromen kan onderbrengen is DAB wat betreft de bandbreedte benutting de winnaar t.o.v. analoge FM .

Bij DAB+ wordt veel gebruik gemaakt van AAC datacompressie met een resulterende datastroom van 64 kilobits per seconde. Vergelijken we dit met de niet gecomprimeerde datastroom van CD kwaliteit, dan wordt met AAC de datastroom met een factor 1408/64=22 gecomprimeerd. Derhalve wordt met DAB in combinatie met 64kbit AAC compressie per audio stroom een netto ‚bandbreedte’ van 1750/22 = 79,5 kHz behaald. Dat is een factor 2,5 keer zo efficiënt als bij analoge FM.

Maar naast efficiënt gebruik van bandbreedte moet natuurlijk ook de kwaliteit van de gecomprimeerde audio minstens gelijk zijn aan de kwaliteit van analoge FM. Op http://nl.wikipedia.org/wiki/Digital_Audio_Broadcasting wordt over de geluidskwaliteit van AAC geschreven: „Bij gestandaardiseerde dubbelblinde MUSHRA-luistertests van de European Broadcasting Union (EBU) gaf het luisterpanel HE-AAC op 48 kb/s een waardering van “Good to Excellent” en op 64 kb/s een waardering “Excellent”. In de praktijk wordt er in landen die DAB+ gebruiken voor spraak veelal gekozen voor 48 kb/s, en voor muziek 64 kb/s of 96 kb/s.“

Let wel: de beleving van de kwaliteit van geluid is natuurlijk altijd een persoonlijke zaak. Voor sommige mensen zal het geluid nooit goed genoeg klinken. Maar als het om radio gaat, verlang ik niet het allerbeste. Veel van de heden ten dage uitgezonden radio programma’s zijn immers inhoudelijk ook alles behalve van een excellente kwaliteit. Waarom zou je dan qua techniek het allerbeste (en dus hoge kosten) er voor over moeten hebben? Bovendien schreef ik in de inleiding al dat men als luisteren individu minimaal invloed heeft op omroep organisaties en hun programma’s.

Persoonlijk heb ik liever een groot aanbod van programma’s met behoorlijke kwaliteit (dat wil zeggen van CD dan wel de hedendaagse FM kwaliteit) dan een beperkt aantal zenders met de hoogste kwaliteit audio. Wat mij betreft mag echte top kwaliteit audio voorbehouden blijven aan vinyl platen, hoge snelheid audio banden dan wel digitale audio bestanden met minimaal een 24 bits signaalomvang en een monsterfrequentie van minimaal 80 kHz.