Over muziek  Geluid  Geluid als de basis van muziek | Ons gehoor: een kwetsbaar wonder | Digitale audio, midi en compressie | Ogg Vorbis for President? | Midi voor beginners

Geluid als de basis van muziek

Geluid bestaat uit trillingen die zich door nagenoeg alle materialen kunnen verplaatsen. De belangrijkste van deze media is echter de lucht, omdat we de luchttrillingen nodig hebben om ons gehoor aan te sturen. Ook alle ons omringende geluiden, van auto's en blaffende honden tot en met de muziek van een symfonieorkest komt via de lucht tot ons. Geluid bezit een aantal kenmerkende eigenschappen die de moeite van het vermelden waard zijn.

Snelheid

De snelheid waarmee geluid zich door de lucht voortplant is ongeveer 340 meter per seconde, maar deze is enigszins afhankelijk van de omgevingstemperatuur. We hanteren dit bijvoorbeeld wanneer we willen inschatten hoever een onweer nog van ons is verwijderd. Elke 3 seconden tussen weerlicht en donder vertegenwoordigt dan ongeveer een kilometer. Het laat zich echter ook horen bij een groot orkest waar het geluid van de instrumenten op verschillende momenten bij de luisteraar kunnen samenkomen.

Toonhoogte en golflengte

Deze twee begrippen zijn omgekeerd aan elkaar gekoppeld: hoe hoger de toon hoe kleiner de golflengte en andersom. De toonhoogte is afhankelijk van het aantal trillingen per seconde en wordt uitgedrukt in de eenheid Herz. Voor heel kleine kinderen met een goed gehoor geldt een bereik van 20 tot 20.000 Hz, het laatste ook geschreven als 20 kHz. Helaas loopt vooral de bovengrens met het klimmen der jaren snel terug en op middelbare leeftijd is het vaak niet meer dan 12 kHz.

Fase

Of je geluid nu als opeenvolgende verdichtingen en verdunningen voorstelt of als golfvormen, het is duidelijk dat op elk gegeven moment een heel ander constellatie bestaat. Voor het beluisteren van een enkelvoudig geluid maakt dat niets uit, maar dat verandert wanneer we verschillende toonhoogten tegelijk horen of geluiden die van verschillende afstanden tot ons komen. Dan kunnen bepaalde klanken namelijk met elkaar in tegenfase zijn en dat levert een zekere mate van vervorming op.

Volume

Onze oren zijn niet voor alle frequenties even gevoelig en ook verder is het horen in hoge mate een subjectieve ervaring. Maar met luchtdrukmeters zijn ook absolute waarden te meten. Dat gebeurde net als de barometer in Bars, tegenwoordig in Pascal. Maar omdat ons gehoor zo onvoorstelbare dynamiek bezit zouden de hoogste en laagste waarden zover uit elkaar liggen dat dit vrijwel onbruikbaar is. Daarom wordt een logaritmische schaal toegepast: de Bell, in de praktijk de deciBell (dB).

Richtinggevoeligheid

Lage tonen zijn weinig richtinggevoelig. Je zou voor de allerlaagste ook kunnen zeggen dat je ze meer voelt dan hoort en daar zit dan feitelijk geen enkele richtingscomponent in. Naarmate de tonen hoger worden neem de richtingsgevoeligheid echter sterk toe. Bij luidsprekers wordt dit bijvoorbeeld toegepast door (sub)woofers ergens onder de tafel weg te moffelen en de veel kleinere hogetonen-speakers gericht aan de muur te hangen.

Dit is slechts een eerste aanzet en wordt binnenkort vervolgd...

Naar de index

Ons gehoor: een kwetsbaar wonder

We staan er maar zelden bij stil hoe bijzonder ons gehoor wel is - eigenlijk nog veel meer dan ons gezichtszintuig, en dat is al zo wonderbaarlijk. Ons gehoor echter is er een van superlatieven. We onderscheiden met het 'blote' oor zowel het op en neergaan van de vleugels van een mug als een nabije, startende straaljager, waarbij dat laatste geluid dan ongeveer een miljoen maal een miljoen maal (10¹²) sterker is. Gelukkig maar dat we dit laatste niet te vaak ervaren, want de kans op een blijvende beschadiging van ons gehoor is anders vrijwel onafwendbaar. Een flinke houseparty doet er echter nauwelijks voor onder...

Wordt binnenkort vervolgd...

Naar de index

Digitale audio, midi en compressie

Zo'n vijftien tot twintig jaar geleden begon een ontwikkeling op gang te komen die onze wereld nog steeds ingrijpend aan het veranderen is: de digitalisering. Dat leverde ons onder andere het Internet op en digitale fotografie, video en... muziek. Nu is het wel zo dat onze oren daarmee niet zijn veranderd en deze zijn nog steeds gewoon analoog. Subtiele luchtdrukverschillen worden hier door ons trommelvlies gesignaleerd en via een organisch microfoonsysteem vertaald naar electrische stroompjes die een overeenkomstig geluidsbeeld in de hersenen tot stand brengen.

Ook bij de geluidsopwekking is er trouwens nog veel analoogs te bespeuren, van saxofoon tot trompet en van fluit tot drums. Het feit dat we er soms een microfoontje aanhangen verandert daar niets aan, want ook dit werkt op analoge wijze. Het is vooral het tussentraject dat zich in toenemende mate in de digitale wereld afspeelt. En het impact hiervan wordt met name veroorzaakt door het gemak waarmee een digitaal signaal kan worden gemanipuleerd. Daarnaast kan een digitaal signaal op eenvoudige wijze worden gekopieerd en getransporteerd zonder dat dit aan kwaliteit inboet.

Sampling

Wat precies maakt die digitale verwerking zo krachtig? Om die vraag te kunnen beantwoorden dienen we een kort uitstapje te maken naar de geluidstheorie. Het oorspronkelijke analoge geluid kunnen we ons voorstellen als een meer of minder complexe combinatie van golfbewegingen die zich in de tijd voortplanten. Door per heel korte tijdseenheid telkens de waarde van die golf te meten (bemonsteren of 'samplen') krijgen we de beschikking over een immense hoeveelheid getallen. En voor het verwerken van getallen roepen we uiteraard de computer te hulp.

Dat kan in de vorm van het bekende kastje met beeldscherm, maar een verkleinde versie ervan bevindt zich eveneens in een 'gewone' audio cd-speler. Het punt is nu dat we van alles met die getallen kunnen uithalen, zaken waarvan geluidstechnici zo'n 20 jaar terug niet eens konden dromen. Natuurgetrouwe effecten als galm, echo en vibrato en bijvoorbeeld ook het befaamde Leslie-effect bij Hammondorgels, zijn nu digitaal te realiseren. En binnen bepaalde grenzen kunnen toonhoogte, klankkleur en tempo worden veranderd. En we kunnen die digitale muziek aansturen door middel van Midi.

Midi

Midi, dat de afkorting is van Musical Instruments Digital Interface, is een communicatie-protocol dat al in 1983 werd vastgelegd. Het is in feite een serie afspraken die het mogelijk maakt dat verschillende Midi-instrumenten (zoals keyboards, synthesizers, drumcomputers, sequencers en zelfs een midi-saxofoon) met elkaar communiceren. De mogelijkheden voor musici werden hierdoor in één klap sterk uitgebreid, temeer daar ook de computer zich als midi-instrument kan gedragen en een flink aandeel kan hebben in aansturing, opslag en manipulatie, maar ook in bijvoorbeeld muzieknotatie.

Midi is zelf nadrukkelijk geen digitale muziekvorm, maar een manier om digitale muziek aan te sturen. Het is als het ware noot-informatie, zoals ook een partituur of het gaatjesboek van een orgel dat is. Het hele midi-gebeuren is te complex om hier in een paar woorden uit te leggen, maar er bestaan goede boeken over en de HCC Muziek-gg houdt er regelmatig lezingen over. Ook geeft men een cd uit met als titel 'Midi voor absolute beginners' en 'Harddiskrecording voor absolute beginners'. Deze cd is via de site te bestellen en tevens tijdens de landelijke muziekdagen van de gebruikersgroep te koop.

MP3

Mp3 daarentegen is wel degelijk digitale muziek, maar dan in een sterk gecomprimeerde vorm. Het blijkt sterk verbonden met het Internet, omdat de daar beschikbare bandbreedte noopt tot een zo klein mogelijk bestand. In feite echter is het formaat afkomstig uit de digitale video-wereld en is het een spinoff van het gecomprimeerde video mpeg-formaat. Het is dan ook officieel bekend als 'MPEG1, Layer 3'. Het heeft inmiddels een revolutie en een complete oorlog veroorzaakt in de muziekwereld omdat hiermee zowel de distributie als het kopiëren de gevestigde orde op zijn kop zette.

Met mp3 kan een muziekstuk tot ongeveer een twaalfde van zijn oorspronkelijke omvang worden teruggebracht zonder dat een onaanvaardbaar kwaliteitsverlies wordt geleden. Dit opzienbarende resultaat wordt bereikt doordat een heleboel minder relevante geluidsinformatie in feite kan worden weggegooid. Het principe ervan berust vooral op het simpele feit dat je geen muis kunt horen trippelen wanneer er tegelijk een olifant voorbijkomt. Ofwel: als de tuba speelt hoor je geen fluit... Een zeker nadeel is wel dat je om zo'n mp3-stuk te kunnen beluisteren het eerst zult moeten uitpakken.

Dit uitpakken zal meestal ook door de computer plaatsvinden, met behulp van een stukje software, waarvan WinAmp inmiddels het bekendst is geworden. Distributie van mp3-bestanden kan voor een groot deel via het Internet plaatsvinden omdat de sterke compressie de omvang tot een aanvaardbaar niveau heeft teruggebracht. Wat door de muziekdistributeurs daarbij vooral wordt verafschuwd is de perfecte kopieerbaarheid en de wereldwijde verspreiding van muziekstukken waarover geen of onvoldoende dupicatierechten werden betaald, maar dat is natuurlijk een heel andere discussie...

Hoewel op de technologie achter mp3 wel zo'n 12 patenten waren verleend werd het aanvankelijk toch als 'free' aangemerkt, maar dat veranderde toen het de hele wereld het ging gebruiken. De hoofdpatenthouden, het Duitse Fraunhofer-Instituut, bezat ook de licenties op de encoder-technologie waarmee normale digitale files tot het gecomprimeerde formaar werden omgezet en deze werden het eerst verzilverd. Daarna waren echter ook de decoders aan de beurt en enkele ontwikkelaars die de bui zagen hangen gingen aan de slag met een belangrijk Open Source-project, genaamd Ogg Vorbis.

Naar de index

Ogg Vorbis for President?

Het heeft inderdaad veel van een verkiezingsstrijd... En Ogg Vorbis is daarbij het gecomprimeerde audioformaat dat staat voor vrijheid. De vrijheid van patenten, die de andere kandidaten, waaronder mp3 en Microsoft's WMA kenmerken. Zoals waarschijnlijk bekend ontstond het razendpopulaire 'mp3' oorspronkelijk als een onderdeel (de 'layer 3') van MPEG-1, een gezamenlijke inspanning van een aantal bedrijven om een krachtig video-compressieformaat te ontwikkelen. Hoewel de bijdragen gepatenteerd werden, gold het mp3-formaat lange tijd toch als 'free', totdat het zo ingeburgerd raakte dat de ontwerpers, het Fraunhofer-Instituut en Thomson, het grote geld roken en licenties gingen afdwingen.

l e e s   v e r d e r  

Midi voor beginners

'Midi' is een verzameling van concrete afspraken die omstreeks 1983 werden overeengekomen door de toen belangrijkste makers van elctronische muziekinstrumenten. Ik noem het zelf altijd een onverwachte aanval van het gezond verstand, want het normale beeld is over het algemeen dat van kissebissende techneuten en ondernemers die over de rug van de consument hun gelijk proberen te halen. Gelukkig waren in die begintijd fabrikant en technicus (en trouwens ook vaak die van muzikant) in één persoon verenigd en kwam men zowel in de USA als Japan tot gezonde zaken.

Dit artikel is niet het begin van een complete cursus 'Midi' in afleveringen, maar wil vooral de helpende hand bieden aan degenen die zich een beter beeld willen vormen van dit belangrijke hulpmiddel voor de hedendaagse beoefenaar van 'muziek met een draadje'. Trouwens, ook zijn 'unplugged' tegenhanger ontkomt vaak niet aan de invloed van de alomtegenwoordige electronica en de digitalisering. Om de verschillende zaken wat beter op een rij te krijgen is het daarbij misschien nuttig eerst nog eens het overzicht over digitaal geluid erop na te lezen.

Het internet is een prima bron van informatie, maar het eenvoudig intypen van 'midi' in een zoekmachine als Google levert meteen al miljoenen hits op en dus is het duidelijk dat we selectiever te werk moeten gaan. Een uitmuntend startpunt bijvoorbeeld is The Midi Store, dat een goede introductie verzorgt. Nog veel meer verhandelingen over midi zelf en gerelateerde onderwerpen op deze site. Eigenlijk vindt u hier zo'n beetje alles wat u ooit zou willen weten over midi, al is het een beetje een grabbelton en zijn de grappen soms wat erg Amerikaans.

Eveneens nuttig is een bezoek aan de site van de International Association of Electronic Keyboard Manufacturers dat een hele lijst aan praktische onderwerpen over het bespelen van een keyboard omvat en waar u ook een pdf-document van 28 pagina's van de NAMM kunt downloaden, met als titel Taking the Mystery Out of Midi. De artikelen zijn grotendeels herdrukken uit belangrijke publicaties zoals Keyboard Magazine. In de Nederlandse taal is de MidiPage van Leo Kramp een absolute aanrader. Vanwege de praktische informatie zowel als de veelzijdigheid. Zo vind je info over de theorie, over interfaces en software en ook nog een uitgebreide begrippenlijst (soms in het Engels).

Naar de index