MQA - och dess koppling till Tidal Masters

MQA är en förkortning för Master Quality Authenticated och som är framtaget av Meridian, en brittisk Hifi-tillverkare som grundades år 1977 av Bob Stuart och Allen Boothroyd. De båda träffades i Cambridge och blev vänner genom sitt delade musikintresse. Bob Stuart studerade psykoakustik och elektroteknik på Imperial College i London. Allen Boothroyd utbildade sig till mekanisk ingenjör, och fortsatte med industridesign på Royal College of Art. Hjärtat av Meridians produktportfölj är de unika och banbrytande DSP-högtalarna, och inom området digital signalbehandling så är det få tillverkare som besitter samma tekniska kompetens. Man ligger bakom den förlustfria komprimeringstekniken MLP (Meridian Lossless Packaging), som är en viktig beståndsdel i DVD-Audio- och Bluray-formaten.
MQA är Meridians variant på högupplöst ljud som ställer låga krav på bandbredden genom en avancerad codec, som lanserades under år 2014. Tekniken har omfamnats av streamingtjänsten Tidal som vid starten av år 2017 har erbjudit MQA till prenumeranter av deras Hifi-tjänst, som i Tidal Masters-sektionen erbjuder högupplöst streaming.

Hifimagasin har skrivit åtskilligt och omfamnat formatet med positiva recensioner. Robert Harley, redaktör för amerikanska The Absolute Sound, har hänvisat till MQA som "Den mest betydelsefulla ljudtekniken under min livstid". John Atkinson är en erfaren skribent för Stereophile och han skrev efter den brittiska lanseringen i december 2014: "Under nästan 40 år av deltagande i HiFi-pressevent har jag mycket sällan fått känslan av att jag var närvarande vid födelsen av en ny värld"

Blickar man bakåt i tiden så är det inte alltför länge sedan som vi lyssnade på vinyl, radio och kassettband. Genom åren så har ljudkvalitet och användarvänlighet varit två skilda saker när vi lyssnar på musik och via dess format. När kassettbandet kom ut på marknaden så blev det snabbt populärare än LP-skivan, trots att ljudkvaliteten var sämre. Anledningen var det kompakta formatet och dess bekvämlighet. Hade man en Walkman så kunde man ta med sig musiken var man än befann sig. På 1980-talets början lanserades CD-skivan, som både var mer lättanvänd än kassettbandet och som även hade en högre ljudkvalitet. När MP-formatet exploderade så kunde man i stort sett få tillgång till musik överallt, men ljudkvaliteten blev lidande.
Under 2000-talet har streamingtjänsterna bidragit till att göra allting ännu mer bekvämt, där du får access till musiken både i hemmet eller när du är på språng. Men när vi i större grad kan lagra vår musik via molnet eller på en hårddisk så har det börjat göras anspråk igen på ljudkvaliteten. Det har även streamingtjänsterna insett, där flera gått från MP3-kvaliteten till mindre komprimerad sådan i 16-bitar/44.1 kHz sampling PCM (CD-kvalitet) eller i det man brukar kalla för studiokvalitet, som exempelvis 24-bitar/96 kHz sampling.
Att gå från CD-formatets 16-bitar/44.1 kHz till en högupplöst fil på 24-bitar/88.2 kHz innebär en tredubbling av filstorleken. Ännu högre sampling ger ännu större filer.

Men mindre komprimering innebär att den lagrade filen blir störe alternativt att det ställer högre krav på streamingen och buffringen. Sistnämnda är ett mindre problem idag om vi vill avnjuta förlustfri CD-kvalitet, då vi har bättre bandbredd i vår internetuppkoppling. Skall vi streama i 24-bitars upplösning med en högre samplingsfrekvens på 96, 192 kHz eller 352.8 kHz så blir kraven betydligt högre på uppkopplingen. 
Det norska audiofil-skivbolaget 2L har lagt ut några av sina inspelningar i olika upplösningar, där man ser skillnaden på filens storlek. Filerna kan laddas ner gratis och därmed jämföras i dess ljudkvalitet. Hör du skillnaden?
http://www.2l.no/hires/index.html 

Men vad innebär nu för det första sampling, bitar och PCM?
Samplingen (eller samplingsfrekvensen) är en mätning på en given plats och vars värde representerar en del av den digitala koden. För en CD-skiva göra 44.100 mätningar i sekunden (44.1 kHz), vilket räcker för att digitalisera ljudvågor upp till den teoretiska maxgränsen 22.050 Hz. Dety behövs två mätningar för att återge en komplett ljudvåg: en mätning på toppen och en mätning i botten. 
Bit (eller bitar) är en digital ordlängd som avgör hur exakt varje sampling görs. Har man fler bitar uppnås en högre noggrannhet och bättre signal/brusförhållande. CD-skivan använder 16 bitar, medans högre upplösningar ofta har 24 bitar. Oftast anses den maximala inspelningskvaliteten ligga runt 18 bitar, vilket beror på egenbrus i mikrofoner och kablar.
PCM är en förkortning för Pulse Code Modulation, och kan även kallas för LPCM där "L" står för Linear. Detta är en metod som representerar analoga signaler på ett digitalt sätt. En analog spänning, som representerar en ljudsignal, blir först samplad och sedan kvantiseras amplituden i varje mätning i en A/D-omvandlare (analog-till-digital) och representeras som en del av ett binärt tal. PCM tar mycket plats eftersom systemet måste kunna ta med alla ljud, både starka och svaga, i hela det potentiella frekvensregistret. Total tystnad tar lika mycket plats som en 100-mannaorkester.

Hur fungerar nu då MQA?
Det är lite här som vi snubblar in på det briljanta kring MQA och dess unika autentiseringsprocess. Hårdvarumässigt krävs det en avkodare för att kunna packa upp en MQA-fil (som från början kan vara exempelvis en FLAC, ALAC, AIFF eller WAV-fil), men de är bakåtkompatibla och kan därmed spelas upp även på icke MQA-kompatibel hårdvara, fast i ren CD-kvalitet (16-bitar/44.1 kHz).

MQA är utvecklat av Meridians tekniske visionär Bob Stuart tillsammans med Peter Craven, och har idag blivit ett eget bolag - MQA Limited. Tekniken bygger kring vad man kallar för "folding" och "unfolding", alltså en form av inkapsling. Tanken är att ingen distribuerad master-inspelning har större dynamikomfång än 18 bitar. I en 24-bitars inspelning använder man lagringsplatsen av de 6 minst betydelsefulla bitarna (som bara innehåller vitt brus) till att förvara data om de högre frekvenserna i musiken. Detta gör att man kan spara ett bredare frekvensregister men utan att behöva lika mycket lagring och samma mängd bitar för att överföra det med. 
Eftersom de det allra högsta frekvensregistret innehåller mycket mindre energi än det låga registret, så spelar det faktiskt ingen roll om ljudsignalen är inspelad med en samplingsfrekvens på 96, 192 eller 384 kHz. Bandbredden som behövs kommer fortfarande att vara ungefär densamma, alltså 1 megabit i sekunden – vilket är mindre än vad CD behöver.
När filen transporteras är den alltid på 44.1 eller 48 kHz, men när man har en MQA-certifierad DAC eller nätverksspelare så veckas filen upp så långt som det tillåts. 

Det Bob Stuart kommit fram till är att höga samplingsfrekvenser inte är riktigt så viktiga som man tidigare trott, utan mer att eventuella tidsfel är av större skada. Man baserar detta på nylig neurologisk forskning om hur vi reagerar på ljud. Forskningen säger att det finns hjärnceller (neuroner) vars enda uppgift är att reagera på ljuds energi- och tidskurva. Riktningsverkan och avståndsbedömning är viktigare än tonala skillnader. Detsamma gäller förmågan att snabbt och korrekt kunna skilja mellan direkt och reflekterat ljud. 
Därför hävdar MQA-lägret att MQA låter bättre än PCM-formaten, eftersom en del av tekniken även är att eliminera ett förhandseko av transienter, som är en artefakt som förekommer kring samplingsfrekvensen. Det verkar onaturligt att ett ljud ska starta innan det börjar, och inga digitala system har (när MQA lanserades) lyckats undvika den här artefakten.  Förut trodde man inte att den spelade någon roll, eftersom den ligger så högt i frekvens att vårt hörselsystem inte kan registrera den. Men den moderna neurologisk forskningen säger annat. Ett PCM-system måste spela in och spela av med en samplingsfrekvens på minst 786 kHz för att denna artefakt inte ska vara märkbar, har Bob Stuart sagt.
MQA-processen skall alltså även rätta till felkodning i filerna, vilket minskar tidsfel och därmed inte tillför oönskad distorsion, först genom en korrekt uppvikning (unfolding) av filen och sedan inläsning av de medföljande koderna och autentisering av signalen.

MQA tar inte bara bort förhandsekot som uppstår när signalen omformas i digital-till-analog-konverteringen. Detta kan nämligen vilken DAC som helst göra, med hjälp av uppsampling. Men ett förhandseko skapas också i själva digitalinspelningen, i A/D-omvandlaren. Den går inte att göra någonting åt. Om man inte använder MQA, förstås. Processen kan nämligen gå tillbaka till utgångspunkten och rätta till digitalfel som gjorts i inspelningen, så att all timing blir helt korrekt vid alla frekvenser – även de som ligger nära den övre frekvensgränsen i inspelningen (Nyquist-frekvensen).

Kritiken mot MQA
Allt är inte guld och gröna skogar kring MQA, trots att många är entusiatiska och ljudkvaliteten och det lätthanterliga. Det finns även kritik som riktats mot formatet. Vissa är kritiska till att studios och skivbolag genom licensavgifter får dyrare produktionskostnader, vilket också berör elektroniktillverkare för hemmakonsumenter.
En annan förekommande kritik är svårigheterna att verkligen kunna verifiera vilken upplösning filen har, men än systemets egna autentisiering. Alltså vilken upplösning filen hade från början, innan den kodats med MQA. Grunden till detta är hur en PCM-fil kan bli "uppblåsta" från exempelvis 16/48 till 24/192 och sedan säljas vidare till intet ont anande konsumenter av mindre nogräknade aktörer. Lothar Kerestedjian är VD:n och grundaren till hemsidan highresaudio.com, och en av de ledande aktörerna som har framfört den här kritiken, vilket också lett till att han vägrat sälja filerna via hemsidan. Han hävdar att filerna i själva verket är komprimerade med förluster och att all information inte alls återskapas under MQA-processen, samt att vissa tydliga artefakter sker inom det hörbara frekvensområdet. Det som Lothar främst efterlyser är mer transparens och möjligheter för utomstående att verifiera det MQA hävdar.
Neil Young har uttryckt sitt ogillande för sin musik kodad i MQA-formatet och har menat att originalfilerna är degraderade och manipulerade. Han valde under en tid att ta bort hela sin musikkatalog från Tidal, men ur en musikalisk synpunkt så är det glädjande att hans musik kan avnjutas på Tidals plattform igen.

Sammanfattning
God kritik eller negativ kritik. Oavsett så är det intressanta att det pratas mer och mer om ljudkvaliteten och de goda möjligheterna vi har idag via lagringskapaciteter och vår goda uppkoppling för en snabb och problemfri streaming.
Den digitala tekniken har oerhört mycket att leverera med exceptionellt god detaljering och dynamikomfång med ett fantastiskt lågt brusgolv.