Analoge Audio

Vorige maand zijn we ingezoomd op het digitaliseren van analoge signalen en hebben uitgebreid gesproken over sample rate, bitdiepte en aliasing. Digitale audio is gemeengoed in onze samenleving. Toch zijn er nog veel muziekliefhebbers die analoge bronnen gebruiken. Alhoewel de perfectie van digitale bronnen het mogelijk maken om aanzienlijk betere specificaties te behalen prefereren veel van onze klanten de ‘muzikaliteit’ en de ‘emotie’ die alleen analoge geluidsweergave ze kan geven.

Maar wat is analoog geluid, en hoe komt het dat analoog geluid ‘anders’ klinkt dan gedigitaliseerd geluid?

We zoemen er in deze nieuwsbrief dieper op in.

Analoog

Analoog betekent zoiets als ‘overeenkomstig’ of ‘gelijk aan’. Een analogie is een gelijkenis. Het signaal wat van een microfoon afkomstig is heeft een patroon dat overeenkomt met de geluiden die er mee wordt geregistreerd. De microfoon zet geluidsdruk om in een analoog signaal (meestal een spanning). Dit analoge signaal kan alle denkbare waardes aannemen binnen een kader. 

Kader 

Dat kader wordt bepaald door fysische eigenschappen en begrenst de mate waarin de microfoon inzetbaar is. De excursie van een microfoon hangt af van de ophanging van het membraan en bepaald de maximale geluidssterkte die de microfoon kan weergeven. 

Dwarsdoorsnede van een microfoon. Het geleidende membraan kan niet verder bewegen dan de twee electroden. De afstand tussen het membraan en de electroden is het kader waarin het membraan kan bewegen.

Hetzelfde geldt ook voor de beweging die een naald van een platenspeler in de groef van een lp kan maken, deze hangt af van de ophanging en constructie van een element. Deze beperkingen bepalen de dynamiek (verschil tussen zachtste en luidste passage die weergegeven kan worden) en het frequentiebereik (de range tussen de laagste en hoogste frequentie die weergegeven kan worden.

In tegenstelling tot digitale, gesamplede systemen hebben analoge systemen geen sample rate of bitdiepte. In plaats daarvan neemt een analoog signaal real time alle denkbare waardes aan binnen het kader waarin het systeem werkt.

Omdat een analoog systeem geen beperkingen kent zoals bitdiepte en sample rate lijkt het dat deze veel beter is dan een digitaal system. Toch is dat helaas niet altijd het geval. De fysische wereld beperkt de mate waarin analoge signalen kunnen worden geregistreerd aanzienlijk. 

Dynamiek en signaal / ruis verhouding.

Zo kan een plaat ‘slechts’ 65dB dynamiek registreren. De zachtste passages verdrinken in de ruisvloer van de plaat, de luidste passages lopen tegen de fysieke beperking van de beweeglijkheid van de snijbeitel en de pickupnaald aan en zullen vervormen doordat saturatie optreed. Daarom worden opnames voor ze op plaat belanden door middel van een compressor worden gecomprimeerd. Het volledige bereik van een compleet orkest of een rockband  is immers aanzienlijk groter dan 65 dB. Compressie zorgt ervoor dat de oorspronkelijke dynamiek verkleind wordt zodat het toch op de plaat ‘past’. De compressor versterkt zachte signalen zodat ze boven de ruisvloer uitkomen en verzakt luide signalen zodat ze niet tot vervorming leiden.  

Dynamiekcompressie is noodzakelijk om op een medium met een beperkte dynamiek muziek met een groter dynamisch bereik op te nemen.

Hetzelfde geldt voor een bandrecorder. Bandruis enerzijds en tape saturatie anderzijds bepalen de dynamiek die op een tape kan worden weggeschreven. In de praktijk is ook hier 65dB een reële waarde, waar erg goede bandrecorders tot 75 dB kunnen komen. Dolby en DBX systemen kunnen de dynamiek nog iets verder vergroten. De bandsnelheid van de tape is bepalend voor de maximaal te registreren frequentie. Hoe sneller de tape, hoe hogere de hoogst te registeren frequentie. De breedte van het spoor is bepalend voor de signaal / ruis verhouding. Een 2 sporen recorder heeft ca 6 dB betere signaal / ruis verhouding dan een vergelijkbare 4 sporen recorder. 

Studer A80 recorders hebben een SNR van ca 63 dB op 38cm/sec 2 track.

Linearisatie

Alhoewel bandrecorders en platenspelers volledig analoog zijn, zijn ze niet lineair. Door fysieke beperkingen van de beweeglijkheid van een snijbeitel / naald ten gevolge van massatraagheid zal niet elke frequentie even ‘sterk’ worden vastgelegd. Dat betekend dat er tijdens het produceren van platen en bij het opnemen van banden rekening mee gehouden moet worden. 

Bij platen wordt de muziek volgens een RIAA curve op de plaat gezet. Dat wil zeggen dat bij het snijden de lage tonen worden verzwakt en de hoge tonen extra worden versterkt. Op deze manier kunnen meer speelminuten op een LP worden en wordt een betere signaal ruis verhouding gehaald. Door bij de weergave de lage tonen te versterken en de hoge tonen te verzwakken ontstaat weer een lineair verband tussen opname en weergave. 

RIAA curve. De Record en Preamp curve cancelen elkaar uit zodat de playback curve een rechte lijn is. Door gebruik te maken van de RIAA curve kunnen significant betere specificaties op een plaat behaald worden. Minder ruis, meer hoog, meer laag en een langere speelduur worden gerealiseerd door bij de opname de hoge tonen te versterken en de lage tonen te verzwakken.

Ook bandrecorders registreren hun geluid niet lineair maar ook volgens een genormaliseerde curve. Een veelgebruikte curve is de NAB. Op deze wijze worden de fysische beperkingen van het medium gelineariseerd zodat een zo recht mogelijke frequentie response wordt bereikt.

Analoge sound

Compressie en linearisatie van analoge signalen geven analoge signalen een geheel eigen sound. Alles in de keten heeft invloed, wat het mogelijk maakt om te ‘tunen’. De kwaliteit van een element bepaald in grote mate hoe goed een plaat klinkt. Maar ook de combinatie met de arm (compliantie) en de draaitafels is sterk bepalend voor het eindresultaat. Ook de mate van equalisatie in de vorm van de phono voorversterker is in grote mate bepalend voor de sound. Dat maakt dat platen soms lekkerder klinken dan CD’s of andere digitale bronnen. 

De kleuring kan vertrouwd klinken of prettiger in het gehoor liggen. Dat heeft niets te maken met beter of slechter maar alles met persoonlijke preferenties. 

Tape saturatie

Veel bands maken ook gebruik van deze kleuring om een eigen sound signature te creëren. De digitale omgeving waarin studio’s werken maken het mogelijk om concessieloos geluid te registreren maar vaak verlangen artiesten naar de kleuring die analoge systemen geven. Dat maakt dat veel studio’s hun eindmix nog even ‘door een tape heen halen’. Dat wil zeggen, op een professionele bandrecorder opnemen waardoor tape saturatie en in hele lichte mate ook wow and flutter van de bandrecorder de productie een levendiger karakter geven. 

De legendarische Revox B77 wordt nog steeds veel gebruikt door bands om hun opnames een meer ‘analoge’ sound te geven. Door de eindmix op tape te zetten en daarna weer te digitaliseren krijgt deze een analoog karakter. Met name tape saturatie en in mindere mate beperkte wow and flutter zijn hier verantwoordelijk voor. Bands als Led Zeppelin maakten dankbaar gebruik van deze effecten.

Bij Vintage Audio Repair zijn we niet zozeer op zoek naar analoge of digitale perfectie. Louter het luisterplezier en het plezier van het gebruiken van vintage audio apparatuur telt voor ons. Of je nu opzoek bent naar een MC element wat het uiterste uit je dierbare LP collectie haalt, of dat je op zoek bent naar een robuuste draaitafel waarmee je kunt scratchen, we zoeken graag naar de juiste spullen voor je of geven je eigen apparatuur vakkundig onderhoud. Ook liefhebbers van tapedecks en bandrecorders kunnen er van op aan dat we hen tape machine vakkundig restaureren en onderhouden.