MQA - og koblingen til Tidal Masters

MQA er en forkortelse for Master Quality Authenticated og ble utviklet av Meridian, en britisk HiFi-produsent som ble grunnlagt i 1977 av Bob Stuart og Allen Boothroyd. De to møttes i Cambridge og ble venner gjennom sin felles interesse for musikk. Bob Stuart studerte psykoakustikk og elektroteknikk ved Imperial College i London. Allen Boothroyd utdannet seg til maskiningeniør og fortsatte deretter med industridesign ved Royal College of Art. Hjertet i Meridians produktportefølje er de unike og banebrytende DSP-høyttalerne, og innen digital signalbehandling er det få produsenter som sitter på samme tekniske kompetanse. Meridian står også bak den tapsfrie komprimeringsteknikken MLP (Meridian Lossless Packaging), som er en viktig del av DVD-Audio- og Blu-ray-formatene.
MQA er Meridians variant av høyoppløselig lyd, utviklet for å stille lave krav til båndbredden gjennom en avansert codec, og teknologien ble lansert i 2014. Strømmetjenesten Tidal tok teknologien i bruk og tilbød fra starten av 2017 MQA til abonnenter på HiFi-tjenesten sin, der Tidal Masters-seksjonen tilbød høyoppløselig strømming.

HiFi-magasiner har skrevet mye om formatet og møtt det med positive anmeldelser. Robert Harley, redaktør i amerikanske The Absolute Sound, har omtalt MQA som «den mest betydningsfulle lydteknologien i min levetid». John Atkinson er en erfaren skribent for Stereophile, og etter den britiske lanseringen i desember 2014 skrev han at han i løpet av nesten 40 år med HiFi-pressearrangementer svært sjelden hadde fått følelsen av å være til stede ved fødselen av en ny verden.

Ser vi tilbake i tid, er det ikke så lenge siden vi lyttet til vinyl, radio og kassettbånd. Gjennom årene har lydkvalitet og brukervennlighet ofte vært to forskjellige ting når vi har lyttet til musikk i ulike formater. Da kassettbåndet kom på markedet, ble det raskt mer populært enn LP-platen, selv om lydkvaliteten var dårligere. Årsaken var det kompakte formatet og bekvemmeligheten. Hadde man en Walkman, kunne man ta med seg musikken nesten hvor som helst. På begynnelsen av 1980-tallet ble CD-platen lansert. Den var både enklere å bruke enn kassettbåndet og hadde høyere lydkvalitet. Da MP-formatet eksploderte, kunne man i praksis få tilgang til musikk overalt, men lydkvaliteten måtte betale prisen.
På 2000-tallet har strømmetjenestene gjort alt enda mer praktisk, slik at du får tilgang til musikken både hjemme og når du er på farten. Men etter hvert som vi i større grad kan lagre musikken i skyen eller på harddisk, har kravene til lydkvalitet igjen økt. Det har også strømmetjenestene forstått, og flere har gått fra MP3-kvalitet til mindre komprimerte formater med 16-bit/44,1 kHz PCM-sampling (CD-kvalitet) eller det som gjerne kalles studiokvalitet, for eksempel 24-bit/96 kHz sampling.
Å gå fra CD-formatets 16-bit/44,1 kHz til en høyoppløselig fil på 24-bit/88,2 kHz innebærer omtrent en tredobling av filstørrelsen. Enda høyere samplingsfrekvens gir enda større filer.

Mindre komprimering betyr imidlertid at den lagrede filen blir større, eller at det stilles høyere krav til strømming og bufring. Det siste er et mindre problem i dag dersom vi ønsker å nyte tapsfri CD-kvalitet, fordi internettforbindelsene våre har bedre båndbredde. Skal vi strømme i 24-bit oppløsning med høyere samplingsfrekvens på 96, 192 kHz eller 352,8 kHz, blir kravene til forbindelsen betydelig høyere. 
Det norske audiofile plateselskapet 2L har lagt ut noen av innspillingene sine i ulike oppløsninger, der man kan se forskjellen i filstørrelse. Filene kan lastes ned gratis og sammenlignes med tanke på lydkvalitet. Hører du forskjellen?
http://www.2l.no/hires/index.html 

Men hva betyr egentlig sampling, bit og PCM?
Sampling, eller samplingsfrekvens, er en måling på et gitt tidspunkt der verdien representerer en del av den digitale koden. For en CD-plate gjøres 44 100 målinger i sekundet (44,1 kHz), noe som er tilstrekkelig for å digitalisere lydbølger opp til den teoretiske maksimumsgrensen på 22 050 Hz. Det kreves to målinger for å gjengi en komplett lydbølge: én måling på toppen og én måling i bunnen. 
Bit, eller antall bit, er en digital ordlengde som avgjør hvor nøyaktig hver sampling utføres. Flere bit gir høyere nøyaktighet og bedre signal/støy-forhold. CD-platen bruker 16 bit, mens høyere oppløsninger ofte bruker 24 bit. Den maksimale reelle opptakskvaliteten anses ofte å ligge rundt 18 bit, blant annet på grunn av egenstøy i mikrofoner og kabler.
PCM er en forkortelse for Pulse Code Modulation og kan også kalles LPCM, der «L» står for Linear. Dette er en metode for å representere analoge signaler digitalt. En analog spenning som representerer et lydsignal, samples først, og deretter kvantiseres amplituden i hver måling i en A/D-omformer (analog-til-digital) og representeres som en del av et binært tall. PCM tar mye plass fordi systemet må kunne representere alle lyder, både sterke og svake, i hele det potensielle frekvensområdet. Total stillhet tar like mye plass som et orkester med hundre musikere.

Hvordan fungerer MQA?
Det er her vi kommer inn på det spesielle med MQA og den unike autentiseringsprosessen. Maskinvaremessig kreves det en dekoder for å pakke ut en MQA-fil, som opprinnelig for eksempel kan være en FLAC-, ALAC-, AIFF- eller WAV-fil. Filene er imidlertid bakoverkompatible og kan dermed spilles av også på maskinvare uten MQA-støtte, men da i ren CD-kvalitet (16-bit/44,1 kHz).

MQA ble utviklet av Meridians tekniske visjonær Bob Stuart sammen med Peter Craven, og ble senere skilt ut som et eget selskap - MQA Limited. Teknologien bygger på det man kaller «folding» og «unfolding», altså en form for innpakking og utpakking. Tanken er at ingen distribuert masterinnspilling har større dynamisk omfang enn 18 bit. I en 24-bits innspilling bruker man lagringsplassen til de seks minst betydningsfulle bitene, som ifølge MQA hovedsakelig inneholder hvit støy, til å lagre data om de høyere frekvensene i musikken. Dermed kan man bevare et bredere frekvensområde uten å trenge like mye lagringsplass eller like mange bit under overføringen. 
Fordi det aller høyeste frekvensområdet inneholder langt mindre energi enn det lave registeret, hevdes det at det i praksis spiller mindre rolle om lydsignalet er spilt inn med en samplingsfrekvens på 96, 192 eller 384 kHz. Båndbredden som kreves, vil fortsatt være omtrent den samme, rundt 1 megabit per sekund - mindre enn det CD trenger.
Når filen transporteres, ligger den alltid på 44,1 eller 48 kHz, men med en MQA-sertifisert DAC eller nettverksspiller foldes filen ut så langt systemet tillater. 

Bob Stuart har kommet frem til at høye samplingsfrekvenser ikke er fullt så viktige som man tidligere har trodd, og at eventuelle tidsfeil kan være mer skadelige. Dette baseres på nevrologisk forskning om hvordan vi reagerer på lyd. Forskningen beskriver nerveceller, nevroner, som reagerer på lydens energi- og tidsforløp. Retningsinformasjon og avstandsbedømmelse hevdes å være viktigere enn tonale forskjeller. Det samme gjelder evnen til raskt og korrekt å skille mellom direkte og reflektert lyd. 
Derfor hevder MQA-tilhengerne at MQA låter bedre enn PCM-formatene, blant annet fordi teknologien skal kunne redusere et forhåndsekko i transienter, en artefakt som kan oppstå i forbindelse med digital filtrering rundt samplingsfrekvensen. Det virker unaturlig at en lyd starter før den egentlig begynner, og da MQA ble lansert, hevdet man at vanlige digitale systemer ikke hadde klart å unngå denne artefakten. Tidligere antok man at dette ikke spilte noen rolle fordi fenomenet ligger så høyt i frekvens at hørselssystemet ikke kan registrere det, men MQA viste til nyere nevrologisk forskning som argument for det motsatte. Bob Stuart har uttalt at et PCM-system må spille inn og spille av med en samplingsfrekvens på minst 786 kHz for at denne artefakten ikke skal være merkbar.
MQA-prosessen skal også korrigere feil i kodingen av filene, noe som ifølge teknologien reduserer tidsfeil og dermed unngår uønsket forvrengning. Dette skjer først gjennom korrekt «unfolding» av filen og deretter ved at de medfølgende kodene leses og signalet autentiseres.

MQA fjerner ikke bare forhåndsekko som oppstår når signalet konverteres fra digitalt til analogt. Dette kan i prinsippet håndteres av en DAC ved hjelp av oppsampling. Men forhåndsekko kan også oppstå allerede i selve digitalopptaket, i A/D-omformeren. Det kan normalt ikke korrigeres i etterkant. Med MQA hevdes det derimot at prosessen kan gå tilbake til utgangspunktet og korrigere digitale feil som ble gjort under innspillingen, slik at timingen blir mest mulig korrekt ved alle frekvenser - også de som ligger nær den øvre frekvensgrensen i opptaket, Nyquist-frekvensen.

Kritikken mot MQA
Alt er ikke bare positivt rundt MQA, selv om mange er entusiastiske over lydkvaliteten og den enkle håndteringen. Det har også blitt rettet kritikk mot formatet. Noen er kritiske til at studioer og plateselskaper får høyere produksjonskostnader gjennom lisensavgifter, noe som også påvirker produsenter av elektronikk til forbrukermarkedet.
En annen vanlig innvending er at det kan være vanskelig å verifisere hvilken oppløsning filen faktisk har, utover systemets egen autentisering. Altså hvilken oppløsning filen hadde opprinnelig, før den ble kodet med MQA. Bakgrunnen er at en PCM-fil kan «blåses opp» fra for eksempel 16/48 til 24/192 og deretter selges videre til intetanende forbrukere av mindre seriøse aktører. Lothar Kerestedjian er administrerende direktør og grunnlegger av nettstedet highresaudio.com, og en av de fremtredende aktørene som har fremført denne kritikken. Det førte også til at han nektet å selge filene via nettstedet. Han hevder at filene i realiteten er komprimert med tap, at all informasjon ikke gjenskapes i MQA-prosessen, og at det oppstår tydelige artefakter innenfor det hørbare frekvensområdet. Det Kerestedjian først og fremst etterlyser, er større åpenhet og bedre muligheter for uavhengige aktører til å verifisere påstandene fra MQA.
Neil Young har uttrykt misnøye med at musikken hans ble kodet i MQA-formatet og har ment at originalfilene ble degradert og manipulert. I en periode valgte han å fjerne hele musikkatalogen sin fra Tidal, men fra et musikalsk perspektiv var det gledelig at musikken senere igjen kunne høres på Tidals plattform.

Oppsummering
Positiv eller negativ kritikk - uansett er det interessant at det snakkes stadig mer om lydkvalitet og om de gode mulighetene vi har i dag, takket være stor lagringskapasitet og raske internettforbindelser for smidig og problemfri strømming.
Digital teknologi har enormt mye å by på, med svært god detaljering og dynamikk kombinert med et imponerende lavt støygulv.