Je leest:

De wiskunde van de taperecorder

De wiskunde van de taperecorder

Auteur: | 15 februari 2008

Een opname vol gekraak uit 1949 kon met behulp van wiskundige technieken worden gerestaureerd. Deze week won de gerestaureerde tape, een live-opname van de Amerikaan Woody Guthrie, een Grammy voor ‘beste historische opname’.

Woody Guthrie (1912-1967) was een Amerikaanse zanger, gitarist, banjo- en harmonicaspeler en liedjesschrijver. Enkele jaren geleden werd bij de Woody Guthrie Archives in New York een pakketje bezorgd met een zeer gedateerde tape. Guthries dochter Nora zocht iemand die over het benodigde materiaal beschikte om dit oude spul af te spelen.

Woody Guthrie (1912-1967) was een Amerikaanse zanger, gitarist, banjo- en harmonicaspeler en liedjesschrijver. Enkele bekende titels van hem zijn ‘This Land is Your Land’ en ’I’m Shipping up to Boston’. Afbeelding: Wikipedia

Na een jaar zoeken vond Nora iemand die haar de versleten tape kon laten horen. Het bleek om een live-opname van haar vader uit 1949 te gaan. Voor het eerst hoorde Nora haar vader met publiek. Tot dat moment had ze altijd gedacht dat er van haar vader geen live-opnames bestonden. Dit unieke materiaal moest behouden blijven. Het eerste wat moest gebeuren was het digitaliseren van de analoge opname. De tape was broos, het geluid kraakte en de toonhoogte was soms veel te hoog en dan weer veel te laag. Het team dat zich op het digitaliseren van de tape had gestort, hoorde Guthrie lange verhalen vertellen, maar veel daarvan was onverstaanbaar.

Met dit apparaat (magnetone model BK-303 portable wire recorder) kon de bijna afgeschreven opname van Woody Guthrie worden afgespeeld. Klik op de afbeelding voor een vergroting. Afbeelding:University of San Diego / Courtesy of The Brush Development Company

Wiskunde helpt

Jamie Howarth is een van de medewerkers van Plangent Processes, een bedrijf dat is gespecialiseerd in het restaureren van oude analoge opnames. Hij heeft wiskundige algoritmen ontwikkeld om oud opnamemateriaal op te poetsen. Een van de dingen die hij gebruikt bij de restauratie zijn nevengeluiden op de band, zoals een ventilator in de achtergrond. Het geluid van een ventilator is constant. Als op een opname blijkt dat dergelijk geluid hoger wordt, concludeert Howarth dat het geluid op de band daar sneller klinkt dan oorspronkelijk het geval was. Howarth gebruikt de nevengeluiden dus als een soort klok; hij achterhaalt er het originele tempo mee.

Hieronder kun je het Concert voor twee violen en orkest van Vivaldi beluisteren, gespeeld door het NBC Symphony Orchestra. De opname dateert van 1955. De eerste file is de niet-gerestaureerde opname en doet pijn aan de oren. De tweede file is dezelfde opname na Howarths correcties.

Vivaldi: Concert voor twee violen en orkest (Art Shifrin / J. Howarth / Plangent Processes), vóór de correcties:

Ná de correcties klinkt het zo:

Niet alle oude opnames bevatten nevengeluiden waar Howarth iets mee kan. In zo’n geval maakt hij gebruik van een ruis die een frequentie heeft die voor mensen niet meer is te horen. Howarth heeft ontdekt dat alle analoge opnames een dergelijke ruis bevatten. Deze ruis kan dan als nevengeluid dienst doen.

Howarth heeft met zijn technieken veel oude opnames met succes gerenoveerd, zoals de soundtrack van de films Oklahoma! en Close Encounters of the Third Kind.

Woody Guthrie

De staat van de herontdekte live-opname van Woody Guthrie was zo slecht, dat Howarth met zijn bestaande technieken hier niet mee uit de voeten kon. Hij zocht contact met Kevin Short, een wiskundige van de universiteit van New Hampshire. Short had al eerder werk verricht op het gebied van signaalverwerking en geluidscompressie.

Met verfijnde technieken slaagden Short en Howarth erin de oude opname van de Amerikaanse volkszanger te restaureren. ‘Het resultaat is verbluffend. Het geluid is erg goed,’ reageert Howarth.

Een sonogram is een afbeelding van het geluid, uitgezet tegen de tijd. Het bovenste sonogram laat de oude Guthrie-opname zien, het onderste sonogram is de gecorrigeerde opname. Afbeelding: J. Howarth / Plangent Processes

Woody Guthrie: live-opname uit 1949

Grammy Award

De gerestaureerde opname van Woody Gurthie was genomineerd voor een Grammy. Op 10 februari werden in Los Angeles de winnaars bekend gemaakt. Kevin Short en Jamie Howarth vielen met hun restauratiewerkzaamheden in de prijzen: de oude Gurthie-opname won in de categorie ‘beste historische opname’.

Normaal gesproken associeer je musici met de Grammy’s. Het feit dat nu een groep waar een wiskundige deel van uitmaakt een Grammy heeft gewonnen, laat zien hoe wiskunde, techniek en kunst aan elkaar gerelateerd zijn.

Kevin Short met zijn gewonnen Grammy. Afbeelding: Douglas Prince, UNH Photo Services

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 februari 2008
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.