libvorbis-1.0.1/doc/vorbis-fidelity.html

   1 <HTML><HEAD><TITLE>xiph.org: Ogg Vorbis documentation</TITLE>
   2 <BODY bgcolor="#ffffff" text="#202020" link="#006666" vlink="#000000">
   3 <nobr><img src="white-ogg.png"><img src="vorbisword2.png"></nobr><p>
   4
   5
   6 <h1><font color=#000070>
   7 Ogg Vorbis: Fidelity measurement and terminology discussion
   8 </font></h1>
   9
  10 <em>Last update to this document: July 16, 2002</em><p>
  11
  12 Terminology discussed in this document is based on common terminology
  13 associated with contemporary codecs such as MPEG I audio layer 3
  14 (mp3).  However, some differences in terminology are useful in the
  15 context of Vorbis as Vorbis functions somewhat differently than most
  16 current formats.  For clarity, then, we describe a common terminology
  17 for discussion of Vorbis's and other formats' audio quality.<p>
  18
  19 <h2>Subjective and Objective</h2>
  20
  21 <em>Objective</em> fidelity is a measure, based on a computable,
  22 mechanical metric, of how carefully an output matches an input.  For
  23 example, a stereo amplifier may claim to introduce less that .01%
  24 total harmonic distortion when amplifying an input signal; this claim
  25 is easy to verify given proper equipment, and any number of testers are
  26 likely to arrive at the same, exact results.  One need not listen to
  27 the equipment to make this measurement.<p>
  28
  29 However, given two amplifiers with identical, verifiable objective
  30 specifications, listeners may strongly prefer the sound quality of one
  31 over the other.  This is actually the case in the decades old debate
  32 [some would say jihad] among audiophiles involving vacuum tube versus
  33 solid state amplifiers.  There are people who can tell the difference,
  34 and strongly prefer one over the other despite seemingly identical,
  35 measurable quality.  This preference is <em>subjective</em> and
  36 difficult to measure but nonetheless real.
  37
  38 Individual elements of subjective differences often can be qualified,
  39 but overall subjective quality generally is not measurable.  Different
  40 observers are likely to disagree on the exact results of a subjective
  41 test as each observer's perspective differs.  When measuring
  42 subjective qualities, the best one can hope for is average, empirical
  43 results that show statistical significance across a group.<p>
  44
  45 Perceptual codecs are most concerned with subjective, not objective,
  46 quality.  This is why evaluating a perceptual codec via distortion
  47 measures and sonograms alone is useless; these objective measures may
  48 provide insight into the quality or functioning of a codec, but cannot
  49 answer the much squishier subjective question, "Does it sound
  50 good?". The tube amplifier example is perhaps not the best as very few
  51 people can hear, or care to hear, the minute differences between tubes
  52 and transistors, whereas the subjective differences in perceptual
  53 codecs tend to be quite large even when objective differences are
  54 not.<p>
  55
  56 <h2>Fidelity, Artifacts and Differences</h2> Audio <em>artifacts</em>
  57 and loss of fidelity or more simply put, audio <em>differences</em>
  58 are not the same thing.<p>
  59
  60 A loss of fidelity implies differences between the perceived input and
  61 output signal; it does not necessarily imply that the differences in
  62 output are displeasing or that the output sounds poor (although this
  63 is often the case).  Tube amplifiers are <em>not</em> higher fidelity
  64 than modern solid state and digital systems.  They simply produce a
  65 form of distortion and coloring that is either unnoticeable or actually
  66 pleasing to many ears.<p>
  67
  68 As compared to an original signal using hard metrics, all perceptual
  69 codecs [ASPEC, ATRAC, MP3, WMA, AAC, TwinVQ, AC3 and Vorbis included]
  70 lose objective fidelity in order to reduce bitrate.  This is fact. The
  71 idea is to lose fidelity in ways that cannot be perceived.  However,
  72 most current streaming applications demand bitrates lower than what
  73 can be achieved by sacrificing only objective fidelity; this is also
  74 fact, despite whatever various company press releases might claim.
  75 Subjective fidelity eventually must suffer in one way or another.<p>
  76
  77 The goal is to choose the best possible tradeoff such that the
  78 fidelity loss is graceful and not obviously noticeable.  Most listeners
  79 of FM radio do not realize how much lower fidelity that medium is as
  80 compared to compact discs or DAT.  However, when compared directly to
  81 source material, the difference is obvious.  A cassette tape is lower
  82 fidelity still, and yet the degradation, relatively speaking, is
  83 graceful and generally easy not to notice.  Compare this graceful loss
  84 of quality to an average 44.1kHz stereo mp3 encoded at 80 or 96kbps.
  85 The mp3 might actually be higher objective fidelity but subjectively
  86 sounds much worse.<p>
  87
  88 Thus, when a CODEC <em>must</em> sacrifice subjective quality in order
  89 to satisfy a user's requirements, the result should be a
  90 <em>difference</em> that is generally either difficult to notice
  91 without comparison, or easy to ignore.  An <em>artifact</em>, on the
  92 other hand, is an element introduced into the output that is
  93 immediately noticeable, obviously foreign, and undesired.  The famous
  94 'underwater' or 'twinkling' effect synonymous with low bitrate (or
  95 poorly encoded) mp3 is an example of an <em>artifact</em>.  This
  96 working definition differs slightly from common usage, but the coined
  97 distinction between differences and artifacts is useful for our
  98 discussion.<p>
  99
 100 The goal, when it is absolutely necessary to sacrifice subjective
 101 fidelity, is obviously to strive for differences and not artifacts.
 102 The vast majority of codecs today fail at this task miserably,
 103 predictably, and regularly in one way or another.  Avoiding such
 104 failures when it is necessary to sacrifice subjective quality is a
 105 fundamental design objective of Vorbis and that objective is reflected
 106 in Vorbis's design and tuning.<p>
 107
 108 <hr>
 109 <a href="http://www.xiph.org/">
 110 <img src="white-xifish.png" align=left border=0>
 111 </a>
 112 <font size=-2 color=#505050>
 113
 114 Ogg is a <a href="http://www.xiph.org">Xiph.org Foundation</a> effort
 115 to protect essential tenets of Internet multimedia from corporate
 116 hostage-taking; Open Source is the net's greatest tool to keep
 117 everyone honest. See <a href="http://www.xiph.org/about.html">About
 118 the Xiph.org Foundation</a> for details.
 119 <p>
 120
 121 Ogg Vorbis is the first Ogg audio CODEC.  Anyone may freely use and
 122 distribute the Ogg and Vorbis specification, whether in a private,
 123 public or corporate capacity.  However, the Xiph.org Foundation and
 124 the Ogg project (xiph.org) reserve the right to set the Ogg Vorbis
 125 specification and certify specification compliance.<p>
 126
 127 Xiph.org's Vorbis software CODEC implementation is distributed under a
 128 BSD-like license.  This does not restrict third parties from
 129 distributing independent implementations of Vorbis software under
 130 other licenses.<p>
 131
 132 Ogg, Vorbis, Xiph.org Foundation and their logos are trademarks (tm)
 133 of the <a href="http://www.xiph.org/">Xiph.org Foundation</a>.  These
 134 pages are copyright (C) 1994-2002 Xiph.org Foundation. All rights
 135 reserved.<p>
 136 </body>
 137
 138
 139
 140
 141
 142