Waarom beïnvloedt de samplefrequentie niet het aantal gebruikte CU’s?
In DAB+ zijn er slechts twee parameters die het aantal gebruikte CU’s bepalen:
- De bitrate (in stappen van 8 kbit/s)
- De foutcorrectiecode (EEP): EEP-A1, EEP-A2, EEP-A3 en EEP-A4
Het feit dat de samplefrequentie geen invloed heeft, is te verklaren door het gebruik van de HE-AAC codec. Als algemene regel geldt dat de encoder de bits die vrijkomen door een lagere samplefrequentie, automatisch zal gebruiken om de algemene audiokwaliteit te verbeteren.
Wanneer een audiostream van 96 kbit/s bij 48 kHz samplefrequentie een bepaalde geluidskwaliteit oplevert, zal het verlagen van de samplefrequentie naar 32 kHz extra bits vrijmaken. De samplefrequentie bepaalt immers alleen het hoogste bereik in het audiospectrum. De audiofrequenties tussen 16 kHz en 24 kHz zullen ontbreken, maar de vrijgekomen bits worden gebruikt om de kwaliteit van het audio spectrum van 0 tot 16 kHz te verbeteren.
Indien de bitrate gelijk blijft op 96 kbit/s, blijft het aantal gebruikte CU’s bij 32 kHz ook gelijk. De encoder benut dan de extra bits om de geluidskwaliteit binnen het beschikbare audio frequentiebereik verder te optimaliseren. De vraag is echter of het menselijk oor dit kwaliteitsverschil daadwerkelijk zal waarnemen. Bedenk dat 96 kbit/s bij 48 kHz al wordt beschouwd als de hoogst haalbare kwaliteit voor HE-AAC.
Het verlagen van de samplefrequentie van 48 kHz naar 32 kHz beperkt het hoge audio frequentiebereik, maar verhoogt de kwaliteit van het resterende audio spectrum. Aangezien de geluidskwaliteit bij 96 kbit/s doorgaans al toereikend is, kan men overwegen om de bitrate te verlagen om capaciteit te besparen (CU’s).
Er is geen vaste richtlijn binnen HE-AAC die aangeeft hoeveel de bitrate kan worden verlaagd. Dit dient praktisch te worden beoordeeld door luistertesten om een vergelijkbare geluidskwaliteit te behouden. In de praktijk schatten we dat een verlaging naar circa 80 kbit/s haalbaar is zonder merkbaar kwaliteitsverlies.
De conclusie is dat een verlaging van de samplefrequentie van 48 kHz naar 32 kHz resulteert in een verlies van de hoogste audio frequentiecomponenten, maar dat tegelijkertijd de bitrate kan worden verlaagd naar 80 kbit/s (of zelfs 72 kbit/s) zonder kwaliteitsverlies. Het behouden van 96 kbit/s bij 32 kHz kan dan als inefficiënt gebruik van CU’s worden beschouwd binnen de MUX-capaciteit.
Stel dat je kiest voor een configuratie van 80 kbit/s bij 32 kHz voor jouw radio-omroep. Wanneer je vervolgens SBR inschakelt, dan kan de effectieve audio bandbreedte worden teruggebracht tot ongeveer 8 kHz, ondanks dat de samplefrequentie ingesteld blijft op 32 kHz.
Dat is precies de werking van SBR: de decoder in de ontvanger herconstrueert synthetisch het audio frequentiebereik tot 16 kHz. Daardoor hoor je waarschijnlijk geen verschil, terwijl de encoder wel 50% van de bits vrijmaakt om de geluidskwaliteit verder te verbeteren. Hierdoor kun je overwegen om de bitrate opnieuw te verlagen, bijvoorbeeld naar 64 kbit/s (of zelfs 56 kbit/s), zonder merkbaar kwaliteitsverlies.
Dat is hoe HE-AAC in de praktijk werkt. Bij 56 kbit/s zal het gebruik van een gescheiden stereosignaal tot hoorbaar kwaliteitsverlies leiden. Daarom schakelt men bij dergelijke lage bitrates doorgaans Parametric Stereo (PS) in om een aanvaardbare stereoweergave te behouden.
Door PS in te schakelen, wordt voorkomen dat de bitrate wordt opgesplitst over twee audiokanalen. In plaats daarvan wordt ongeveer 80% van de bits gebruikt voor een hoogkwalitatieve monokanaalweergave, en slechts 20% voor aanvullende stereoinformatie. Het resultaat is een betere geluidskwaliteit van het hoofdkanaal, terwijl de stereobeleving toch behouden blijft.
Samenvatting / conclusie:
Door het slim inzetten van sample frequentie, SBR en PS kunnen bits worden vrijgemaakt in de audiostream. Daardoor kan de bitrate worden verlaagd, wat leidt tot een lagere CU-belasting, zonder merkbaar kwaliteitsverlies.
Er bestaan echter geen vaste regels over hoeveel je de bitrate mag verlagen bij een lagere samplefrequentie of met SBR/PS. Dit is afhankelijk van subjectieve luisterervaring. Op de github van Open Digital Radio lezen we hierover volgende info:
DAB+ AAC encoder configuratie
Standaard, wanneer niet overschreven door de –aaclc, –sbr of –ps opties, wordt de encoder geconfigureerd volgens bitrate en aantal kanalen.
Als er maar één kanaal wordt gebruikt, wordt SBR (Spectral-Band Replication, ook wel HE-AAC genoemd) ingeschakeld tot 64 kbps. AAC-LC wordt gebruikt voor hogere bitrates.
Als er twee kanalen worden gebruikt, wordt PS (Parametric Stereo, ook HE-AAC v2 genoemd) ingeschakeld tot 48 kbps. Tussen 56kbps en 80kbps wordt SBR ingeschakeld. 88kbps en hoger gebruiken AAC-LC.
Tot slot:
Alleen de bitrate en het gekozen EEP-foutcorrectieschema bepalen uiteindelijk hoeveel Capacity Units (CU’s) jouw DAB+-kanaal verbruikt.