Свежий номер №24 (401)  / Звуковой барьер
 
Дата публикации: 25.06.2001

Антон Балабан, sound_e@mail.ru

 
Страница 1
Страница 2  >>

Сегодня можно с уверенностью говорить, что практически вся музыка, доносящаяся до наших ушей, так или иначе была оцифрована. Компакт-диски, MP3, DVD уже прочно вошли в нашу жизнь, вытеснив винил и аудиокассеты, и даже голос ди-джея модной радиостанции, доносящийся из радиоприемника, в большинстве случаев предварительно проходит через цифровой эфирный процессор. При записи музыки тоже трудно обойтись без цифровой обработки, даже если продюсер предпочитает «все аналоговое». В компьютерной сфере, по понятным причинам, альтернативы цифровому звуку просто не существует.

В то же время среди пользователей компьютеров о цифровом звуке сложилось несколько легенд и мифов - часто из-за непонимания основ, а часто из-за, мягко выражаясь, маркетингового шума производителей программного и аппаратного обеспечения. Распространено, например, заблуждение, будто аналоговый звук лучше цифрового… Нет, с субъективными оценками я спорить не стану, но объективности ради замечу, что претензии к цифровому звуку, как правило, вызваны его неграмотным использованием. О заблуждениях и поговорим.

Начнем с так называемого CD-качества. Прежде всего, этим словосочетанием иносказательно обозначают разрешение 16 бит/44,1 кГц, и всплывает эта формулировка преимущественно при рекламировании той или иной звуковой карты или аудиоредактора. Только так эту фразу и стоит понимать, то есть карта способна принять и воспроизвести звук с означенным разрешением, а при записи выдать 16/44 записывающей программе. Не стоит ожидать от карты с надписью «CD Quality» такого же качества воспроизведения, как у хорошего CD-проигрывателя или записи, сопоставимой с высококачественными музыкальными компакт-дисками. Реально качество воспроизводимого/записываемого звука зависит от особенностей конструкции аналоговой и цифровой части звуковой карты, и оценить его можно либо самостоятельно, либо положившись на впечатления внушающих доверие людей. Для аналоговой части компьютерных аудиокарт одним из важнейших параметров является хорошая изоляция от внешних помех (например, создаваемых блоком питания и видеокартой) и качество собственно аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (о том, что характеризует качественные АЦП/ЦАП, смотрите ниже). От цифровой части нужна только честность - что пришло, то и выдано. Эта простая с виду задача (честность при работе с цифрой) до сих пор не реализована в большинстве любительских и очень многих полупрофессиональных аудиокартах. Так, притчей во языцех является построение цифровой части звуковой карты SB Live! от Creative (впрочем, это касается и других производителей). Дело в том, что чип, отвечающий за ввод-вывод звука, работает только на частоте 48 кГц (иногда применяющейся в профессиональной работе со звуком) и не может подстраиваться под внешние входящие частоты. Поэтому если вы проигрываете на компьютере звуковой файл с частотой дискретизации 44,1 кГц, карта благосклонно ее принимает, но на входе в чип пересчитывает в 48 кГц. То есть к имеющимся в сигнале отсчетам добавляются новые, чтобы увеличить количество сэмплов в секунду с исходных 44100 до 48000. То же самое и на выходе. Эта операция (ее еще называют ресэмплингом) вносит в звук довольно много искажений еще до или уже после аналоговой части карты. Из-за ресэмплинга совершенно теряют смысл цифровые входы/выходы: например, вход может принимать только 48 кГц, причем все равно ресэмплирует входящий цифровой сигнал. Дело в том, что у любых двух цифровых приборов рабочие частоты, даже если они номинально совпадают, немного отличаются (на десятые доли процента), поскольку невозможно сделать два идентичных тактовых генератора. SB Live не может подстраиваться под входящую частоту и просто ресэмплирует поступающий звук под свой генератор. Если этого не делать, в сигнале время от времени будут проскакивать щелчки из-за лишних или недостающих сэмплов (если частота внешнего источника немного больше или меньше собственной рабочей частоты карты). По правде говоря, я не понимаю, что побудило разработчиков выбрать рабочую частоту 48 кГц. Из бытовых приборов с этой частотой работают только DAT-магнитофоны, а на 44,1 кГц работают самые распространенные источники музыки в наших домах - проигрыватели компакт-дисков и мини-дисков. В принципе, чтобы перейти из 48 в 44,1 кГц (если бы рабочей частотой была последняя), необходимо затратить немного больше усилий (читай, денег), в преобразователь частот нужно встраивать дополнительные фильтры… Но все равно не понимаю.

Другая область, где широко употребляется термин CD-качество, - разнообразные схемы сжатия звука (MP3 и ему подобные). Обычно утверждается, что при определенном битрейте «по результатам тестирования» или «прослушивания независимыми экспертами» сжатый звук неотличим от несжатого оригинала на компакт-диске. Сколько-нибудь доверять таким тестам можно, только выяснив методику их проведения. Скажем, как вы отнесетесь к результатам тестирования, проведенного на кухне через динамик трехпрограммника «Маяк» с престарелой слушательницей в качестве эксперта? Придраться тут вроде не к чему: эксперт действительно независимый, в хорошо знакомой акустической обстановке (кухня + «Маяк»), на знакомом музыкальном материале («Риорита» с патефонной пластинки 1940-х годов, переписанная на компакт-диск через саундбластер) не смог отличить сжатый с битрейтом 12 кбит/с звук от компакт-диска. Конечно, это экстремальный пример, но очень часто тестирования, ангажированные производителем исследуемого продукта, проводятся примерно таким же образом. Пример тому - недавние тесты SDMI, показывающие, что их метку не слышно в музыкальном сигнале. На самом деле многие специалисты (да и обычные слушатели) могут отличить музыку с внедренным «водяным знаком» от «немеченной», но «кто девушку ужинает», тот и получает нужные ему результаты. Даже привлечение действительно квалифицированных экспертов не всегда прибавляет релевантности таким тестам: всегда можно развернуть результаты в нужную сторону подбором воспроизводящей системы, музыкального материала, методикой да и просто атмосферой тестирования.

Отдельно хочется сказать о доморощенных независимых тестах, часто публикуемых на страницах компьютерных журналов. Как правило, они проводятся с применением рядовой звуковой карты (помните об SB Live?) и в лучшем случае HiFi-акустики среднего пошиба с соответствующим усилителем, а то и пластиковых компьютерных колонок. Аргументы тестирующих в данном случае таковы: зачем нам референсные АС, комната с тщательно выверенной акустикой и профессиональные звуковые карты, если наши читатели все равно слушают все это на обычных колонках и через стандартную звуковуху в своей спальне? Дело в том, что сжатие звука порождает целый букет искажений, причем чем выше битрейт, тем они менее выражены. Основное же назначение HiFi-аппаратуры - звучать красиво, то есть искажения прятать. Причем каждая модель ведет себя по-своему, какая-то прячет одно, но подчеркивает другое или наоборот. Со звуковыми картами примерно то же: MP3-искажения на высоких битрейтах - просто бальзам на уши по сравнению со звуковой молотилкой ресэмплинга в SB Live или шумом от видеокарты, бережно ретранслируемым десятидолларовым изделием из Тайваня. Поэтому результаты такого доморощенного тестирования показывают исключительно то, что на данной звуковой карте, на данном оборудовании, в данном помещении и для данного индивидуума А звучит лучше (хуже, равноценно), нежели для Б. Как А соотносится с Б в вашей гостиной, на ваших колонках и прочем - из такого тестирования выяснить невозможно. Недостатки, успешно маскируемые системой тестирующего, могут проявиться у вас во всем цвете (и наоборот, вы можете не услышать того, что показалось неприемлемым автору), даже если техника у вас одного класса. Отличие референсных систем (я имею в виду не HiEnd, а профессиональные высококлассные мониторные АС и усилители) от домашних состоит в том, что они предназначены для работы 1, а не получения удовольствия от музыки, и соответственно выявляют малейшие недостатки в звучании. Причем если не все, то большую часть искажений или артефактов на них можно услышать (при условии, что помещение тоже акустически обработано, не вносит своих «поправок» в звучание и не «замыливает» звуковую картину). То же самое, разумеется, относится и к звуковой карте или иному воспроизводящему устройству. На такой референсной системе, где слышно практически все, переменным элементом остается только сам материал, и получение адекватных результатов зависит уже исключительно от ушей тестирующего и, естественно, вещества, расположенного между этими ушами. Соответственно результаты такого теста будут хорошо транслироваться на большинство домашних систем, и даже если вы у себя дома не заметите некоторые из недостатков того же сжатия, то, скорее всего, вылезут другие, да и вообще, как говорится, лучше перебдеть, чем недобдеть.

Возникновение джиттера

А - чистый цифровой сигнал, Б - искаженный многочисленными помехами (схематично). X - «длительность» передаваемого бита при данной частоте дискретизации. Из рисунка видно, что хотя длительность передачи отдельных бит из-за помех изменилась, общее время передачи четырех бит осталось тем же самым. Неизменной осталась и сама передаваемая информация (биты 1, 0, 1, 0).

Так что же, не доверять тестам? Тут каждый решает сам. Я лично считаю, что на тесты, подготовленные производителем тестируемого продукта, ориентироваться не стоит (хотя иногда стоит принять их во внимание), «наколенные» исследования можно читать в качестве беллетристики и пропускать мимо ушей; имеет смысл всерьез прислушиваться к результатам, полученным авторитетными людьми на серьезной технике, а лучше всего тестировать аппаратуру самому. Например, с битрейтами это сделать очень просто, и вы получите результат для вашей системы и ваших ушей, что ценнее сотни прочитанных на эту тему статей. И ничего страшного, если вы не услышите разницу между MP3 на 64 кбит/с и компакт-диском, - значит, так сложилось (с колонками, звуковой картой или со слухом, это уже не важно), ну и не надо тогда тратить место на диске под безумные битрейты. Лично у меня дома на компьютере через динамики, встроенные в монитор, MP3 с битрейтом от 160 кбит/с звучат лучше компакт-диска. Видимо, ЦАП на CD-приводе намного хуже такового на звуковой карте.

Еще одно распространенное заблуждение: если звук уже оцифрован, его можно как угодно обрабатывать (в том числе и на компьютере) без потери качества. К сожалению, любая обработка (даже простое изменение громкости) приводит к деградации звука. Причем степень деградации зависит от качества применяемых алгоритмов. Кстати, вот еще один миф: многие считают, что если обработка (например, эквалайзер) цифровая, то она заведомо высококачественная. Это не так, во многих случаях аналоговая модификация сигнала даже предпочтительнее цифровой 2. Как пример устройства, позволяющего выполнить цифровую обработку звука с высоким качеством, приведу эквалайзер фирмы Weiss, который несмотря на свою довольно высокую стоимость (около трех тысяч долларов) широко используется в мастеринг-студиях 3 всего мира. Зачем, казалось бы, покупать такой дорогой прибор, если цифровой эквалайзер доступен в виде плагина за 50 долларов? Даже если ради этого плагина специально купить компьютер, все равно будет дешевле. Смею вас уверить, мастеринг-инженеры знают о существовании дешевых плагинов и с удовольствием бы их использовали, но… Приборы Дэниела Вейса покупают именно за их высокое качество, а вовсе не из снобизма: вот, мол, у нас тут эквалайзер за три штуки стоит, - те же люди при изготовлении мастер-дисков, отправляемых на завод, используют самые обычные «Плексторы» и болванки Verbatim и Tayio Yuden, не гнушаясь тем, что они «бытовые». Если продукт обеспечивает должное качество и удобство работы, то не важно, профессиональный он или бытовой, а если он еще и дешевый, то вообще замечательно.

Одним из показателей качества цифровой обработки является избыточная разрядность преобразований. В принципе для современной музыки вполне достаточно 16-битного кодирования звука. В этом можно убедиться, послушав качественно записанные и качественно изготовленные компакт-диски на достойной стереосистеме. И наращивание разрядности до, скажем, 24 бит практически не дает субъективного улучшения звучания на среднестатистической HiFi-системе. Конечно, тут не все так однозначно: для классической музыки с большим динамическим диапазоном разница будет более заметна, а для хип-хопа и подобных жанров вполне достаточно 12-14 бит. К тому же современные АЦП/ЦАП просто не могут обеспечить преобразование с точностью более 20-22 бит. Например, преобразователи фирмы dCS, являющиеся одними из самых лучших среди профессиональных приборов подобного класса (и довольно дорогих: цена двухканального АЦП или ЦАП составляет более 10 тыс. долларов), по утверждению производителя (!), имеют реальную точность не более чем 22 бита (и это очень оптимистическая оценка). Так что можете себе представить, какую реальную разрешающую способность имеют преобразователи, встраиваемые в обычную бытовую звуковоспроизводящую технику или компьютерные аудиокарты. И не обольщайтесь многообещающими надписями типа «24 bit converter» - это относится к микросхеме преобразователя, а не к его реальному разрешению. То есть на самом деле такая надпись означает, что преобразователь может принять (для ЦАП) или выдать (для АЦП) 24-битный цифровой поток. ВсЈ, больше она ни о чем не говорит. Часто бывает, что и в очень хорошем (дорогом), и в посредственном (дешевом) АЦП или ЦАП стоят одни и те же чипы преобразования, а по звуку они отличаются на километр. Это происходит потому, что реальное качество преобразователей зависит прежде всего от дизайна их аналоговой части, хорошей защиты от наводок (как внешних, так и внутренних) и стабильности генератора частоты дискретизации. Разумеется, обеспечить все это с высоким уровнем качества сложно и дорого (да и места требуется много), поэтому для компьютерной звуковой карты или недорогого CD-проигрывателя неприемлемо.

Врезка.

[i40130]


1 (обратно к тексту) - Почти все звукорежиссеры себе домой ставят обычные HiFi-стереосистемы (хотя имеют возможность обзавестись и профессиональными колонками), так как слушать музыку дома через мониторные АС удовольствие ниже среднего - слышишь не музыку, а огрехи в записи или исполнении.
2 (обратно к тексту) - Меня, например, очень смущает цифровой «мегабасс» в некоторых плейерах или цифровое изменение громкости в иных системах. Очевидно, что это не шаг к качеству, а просто - маркетинговый ход.
3 (обратно к тексту) - Мастеринг - это процесс подготовки фонограмм для издания на некотором носителе (CD, DVD, MP3). В мастеринг обычно входит «подгонка» композиций в альбоме по громкости, частотному балансу (тут и используют эквалайзеры) и динамическому диапазону.

 
Страница 1
Страница 2  >>


Антон Балабан
sound_e@mail.ru
 


<<  Над ЖК-мониторами с матрицами LG.Philips
Все материалы номера
Немного об отечественном СУБД-строении  >>