Все этапы развития и эволюции звукозаписи — от фоноргафов, винила, бобинников и кассетников до компакт дисков, MP3, FLAC и космического звука. Мифы и реальность о Hi-Fi звуке.
Что такое Hi-Fi звук – мифы и реальность. В этой статье приводится краткая историческая справка аудиотехнологий, а так же рассмотрены популярные в среде меломанов мифы. Для понимания что такое Hi-Fi звук, желательно хотя бы вкратце знать о эволюции звучания, с чего все начиналось и на каком этапе развития мы сейчас находимся.
11. Изобретение звукозаписи, аналоговая эпоха, механический период
Все началось с изобретением звукозаписи. Звуковую запись народной песни, сделал французский изобретатель Эдуар Леон Скотт де Мартенвиль в 1860 году, с помощью устройства, получившее название «фоноавтограф». Её протяжённость составляет 10 секунд и представляет собой отрывок из французской народной песни. Фоноавтограф процарапывал звуковые дорожки на листе бумаги, вычерненном дымом от масляной лампы. Естественно о качестве звучания тогда речь еще не шла. Главное было то, что звук вообще удалось записать и воспроизвести.
В 1877 году французский учёный Шарль Кро впервые научно обосновал принципы записи звука на барабан (или диск) и его последующего воспроизведения. В этом же году, а именно — в середине 1877 года, молодой американский изобретатель Томас Эдисон изобрёл и запатентовал прибор фонограф, в котором звук записывается на цилиндрическом валике, обёрнутом оловянной фольгой (или бумажной лентой, покрытой слоем воска) при помощи иглы (резца), связанной с мембраной; игла вычерчивает на поверхности фольги винтовую канавку переменной глубины. Его фонограф с восковым валиком не получил широкого распространения ввиду сложности копирования записи, быстрого изнашивания валиков и плохого качества воспроизведения.
22. Граммофон и граммзапись на пластинке
В 1887 году американский инженер еврейского происхождения Эмиль Берлинер, предложил использовать для записи носитель в форме диска. Работая над своей идеей, Берлинер сначала построил и опробовал прибор Шарля Кро, предложенный 20 лет назад, применив пластинку из цинка вместо хромовой. Эмиль Берлинер заменил валики дисками — металлическими матрицами, с которых можно было тиражировать копии. С их помощью и прессовались граммофонные пластинки. Одна матрица давала возможность напечатать целый тираж — не менее 500 пластинок, что значительно снижало расходы на изготовление, и, соответственно, на стоимость продукции. В этом состояло главное преимущество грампластинок Эмиля Берлинера, по сравнению с восковыми валиками Эдисона с трудом поддававшиеся тиражированию.
В отличие от фонографа Эдисона, Берлинер для записи звука разработал специальный аппарат — рекордер;
А для воспроизведения звука создал другой — граммофон, на который и был получен патент 26 сентября 1887 года;
Вместо глубинной записи Эдисона Берлинер применил поперечную, при которой игла оставляла извилистый след постоянной глубины. В XX веке мембрана была заменена микрофонами, преобразующими звуковые колебания в электрические, и электронными усилителями.
ДДля грамофона (еще не электрического, а механического) появился свой носитель и формат, в одном лице — граммофонная пластинка.
В 1892 году был разработан способ гальванического тиражирования с позитива цинкового диска, а также технология прессования грампластинок из эбонита, при помощи стальной печатной матрицы. Но эбонит стоил довольно дорого и в скором времени был заменен композиционной массой на основе шеллака — воскоподобного вещества, вырабатываемого тропическими насекомыми из семейства лаковых червецов, обитающих в юго-восточной Азии.
Пластинки стали качественней и дешевле, а значит, доступнее, но их главным недостатком была малая механическая прочность — по хрупкости они напоминали стекло. Шеллачные пластинки выпускались до середины XX века, пока не были вытеснены более дешёвыми и небьющимися — из винилита (сополимера винилхлорида и винилацетата), т.н. виниловые пластинки. Одна из первых виниловых грампластинок была выпущенная в 1897 году, фирмой Victor в США.
Первые серийные пластинки имели диаметр 6,89 дюймов (175 мм) и назывались 7-дюймовыми. Этот старейший стандарт появился ещё в начале 1890-х годов. Обозначаются такие грампластинки как «7″», где «″» — знак дюйма. В начале своей эволюции грампластинки имели высокую скорость вращения и большую ширину дорожки, что значительно снижало длительность звучания — всего 2 минуты на одной стороне.
Двусторонними грампластинки стали в 1903 году, благодаря разработкам фирмы «Одеон». В этом же году появились первые 12-дюймовые (12″) грампластинки реальным диаметром 11,89″ (300 мм). До начала 1910-х годов на них выпускали в основном отрывки из произведений музыкальных классиков, так как на них помещалось в общей сложности до пяти минут звучания.
Третьим, наиболее популярным, стал размер 10 дюймов (10″), или 250 мм. На таких пластинках помещалось в полтора раза больше материала, чем на стандартную 7-дюймовую.
Три основных типоразмера пластинок — 12″, 10″ и 7″ — традиционно называются «гигант», «гранд» и «миньон», соответственно.
33. Электрический звук — начало
Рекордер для записи на медный мастер-диск (Германия, начало 1930-х гг.). Справа — суппорт с резаком, слева — микроскоп для визуального контроля записываемой звуковой дорожки.
В конце 1920-х годов произошла первая революция в мире грамзаписи, когда вместо способа записи через рупор стали пользоваться электроакустическим методом — запись через микрофон. Революция произошла не случайно — электромеханика, электроника и механика подошли к тому, что бы это стало возможным. Родоначальниками электрического звука стали сначала телефон, а затем радио. За счёт уменьшения искажений частотный диапазон расширился с 150–4000 до 50–10000 Гц. Это можно считать первым шагом в мир Hi-Fi. Естественно, что на дорогих аппаратах звук был лучше и обладал уже довольно естественным звучанием.
В 1930-х годах пластинки выпускались с одной композицией на одной стороне, и часто один концерт одного исполнителя продавался комплектом пластинок по несколько штук, обычно в картонных или, реже, кожаных коробках. Из-за внешнего сходства таких коробок с фотоальбомами их стали называть record albums («альбомы с записями»).
44. Первый Hi-Fi, винилы
В 1948 году крупнейшая по тем временам и одна из старейших фирм грамзаписи США «Columbia» впервые выпустила так называемую долгоиграющую пластинку, или Long Play (LP), рассчитанную на скорость вращения 33⅓ об/мин. Способы увеличения длительности звучания производились и раньше — например, во время Второй мировой войны в Соединённых Штатах выпускались «В»-диски. Выпуск долгоиграющих пластинок был продиктован, в основном, конкурентной борьбой с магнитными аудионосителями.
Чтобы конкурировать по цене с лентами или не потерять в качестве звучания, был изобретён новый материал — винилат. Это новшество дало возможность значительно расширить диапазон записываемых частот до 50–16 000 Гц, полностью сохранить тембр звука, а также увеличить динамический диапазон записи до 50–57 дБ, снизить уровень шумов и намного продлить качественное звучание. В 1958 году появились стереопроигрыватели и стереопластинки. Это можно уже назвать Hi-Fi характеристиками=) того времени.
ММиф №1. Современные виниловые пластики обладают хай-фай звучанием
Конечно, частотный диапазон в 50–16 000 Гц и динамический диапазон 50–57 дБ (при условии что у вас дорогой проигрыватель винилов высокого класса) дает вполне реалистичное звучание, особенно для неискушенного слушателя =) . Но любой слушатель с опытом, сможет отличить современную высококачественную запись, в одном из новых цифровых форматов без потерь, от звучания граммзаписи.
Современная граммзапись не продвинулась далеко в перед. Проигрывание винилов это в первую очередь дань истории. Важен сам процесс, ритуал, качество звучания отходит на второй план. Конечно немалый процент людей со мной не согласится. Более того — в сети, на не безызвестных торрентах существуют вопиюще дикие случаи когда предлагается скачать огромные файлы с оцифровкой винилов в качестве 24 бит 192 КГц=))). Но оставим это людям с «нежными» ушами.
Практически все меломаны незнакомы с радиоинженрным делом и отдаленно представляют себе процесс производства виниловых и магнитофонных записей. Многие из них считают, что звук в магнитофонах и на виниловых проигрывателях (если не заявлено обратное) — аналоговый. К большому разочарованию любителей настоящего аналогового звучания, я развею эти мифы.
ММиф №2. Запись на винилах в корне отличается от магнитофонной
Начнем с самого «святого» — винила. Увы — запись для винилов на студиях звукозаписи готовят предварительно, с применением магнитофона (либо в современном варианте компьютера).
Точнее говоря первые граммзаписи до начала 30-х годов прошлого века и в самом деле делались без магнитофонов. Но практически сразу с появлением первых магнитофонов (сначала очень дорогих, громоздких и недоступных для массового производства), студийную запись стали делать на магнитофон и лишь потом, после сведения и мастеринга, копировать эту запись на матрицу для производства пластинок.
В итоге мы имеем не виниловый звук как самостоятельное явление, а магнитофонную запись подготовленную для винила. Таким образом, все любители винила слушают на самом деле магнитофонный звук, но в урезанном «виниловым» диапазоне.
55. Магнитофоны
Принцип магнитной записи на стальную проволоку в 1888 году впервые разработал Оберлайн Смит (Oberlin Smith), под влиянием его посещения в 1878-м лаборатории Эдисона.
Однако первое работающее устройство было изготовлено датским инженером Вальдемаром Поульсеном лишь в 1895 г. Сам аппарат изобретатель назвал «телеграфоном».
55.1 От проволоки к ленте
В 1925 году Курт Штилле (Curt Stille) представил электромагнитное устройство, записывающее речь на магнитную проволоку. Впоследствии аппараты его конструкции, использовавшие тонкую стальную ленту в качестве носителя, производились под маркой «Маркони-Штилле», и применялись на Би-би-си с 1935 до 1950 года. В 1925 г. в СССР запатентована «гибкая лента из целлулоида, покрытая стальными опилками (например, посредством столярного клея)», однако развития изобретение не получило. В 1927 г. Фриц Пфлеймер (Dr. Fritz Pfleumer) запатентовал магнитную ленту (сначала на бумажной основе, затем — на полимерной). Сам этот принцип начали разрабатывать параллельно со Смитом, в лаборатории BASF.
55.2 Рождение первого магнитофона =):
В 1934—1935 фирма BASF начала серийный выпуск магнитной ленты на основе карбонильного железа либо магнетита на диацетатной основе. В 1935 фирма AEG выпустила первый коммерческий плёночный магнитофон под названием Magnetophon K1. Само слово Magnetophon долгое время было торговой маркой AEG-Telefunken, но дальше оно закрепилось за названием этого класса устройств для проигрывания магнитофонных записей.
55.3 Первый качественный шаг:
Принцип высокочастотного подмагничивания (подмешивания в записываемый сигнал высокочастотной составляющей) был предложен в начале 30-х гг. Браунмюлем и Вебером, усовершенствован в конце 30-х гг. Нагаи, Карпентером и др. До изобретения высокочастотного подмагничивания магнитофонные записи были ужасного качества. Дело в том что намагничивание магнитной пленки никогда не происходит по линейному закону, который необходим для качественной записи и воспроизведения звука. Это изобретение решило проблему.
55.4 Катушечные (или бобинные) магнитофоны
В качестве носителя используется магнитная лента, намотанная на пластмассовые или металлические катушки (в быту употреблялось также название «бобина». До появления кассетных магнитофонов катушки называли кассетами.
55.5 Магнитофоны HI-FI
Катушечные магнитофоны выпускались самых разных классов — от громоздких стационарных студийных аппаратов, предназначенных для получения бескомпромиссного качества звука, до карманных «записных книжек» самой примитивной конструкции. Именно студийные и самые дорогие из бытовых можно считать аппаратурой HI-FI. Качество записи воспроизведения вплотную приблизилось к возможностям восприятия человеческого уха (за исключением динамического диапазона и наличия, хоть и не большого, в качественных записях, но шума).
Частотный диапазон достигал 20 — 20 000 Гц (± 0,75 дБ) и 20 — 25 000 Гц (± 3 дБ) на лентах любых типов. Отношение сигнал-шум с использованием шумоподавителя системы Dolby C −72 дБ (относительно номинального «нулевого» уровня, или −85 дБ с учётом штатного превышения уровня записи над номинальным). Максимальный коэффициент детонации (джиттер) 0,08 %, среднеквадратичный 0,04 %. Разделение каналов 37 дБ.
Многодорожечные (с 8 и более дорожками) многоканальные катушечные магнитофоны в 60-х — 90-х годах из-за высокого качества звучания активно использовались как студийные.
55.6 Приход «кассетников»
Недостатком катушечных магнитофонов было относительное неудобство обращения с лентой: поменять на магнитофоне катушку можно только двумя руками, предварительно ленту нужно смотать до конца и т. д. Именно поэтому с появлением кассетных систем почти исчезли портативные катушечные магнитофоны.
В бытовом секторе катушечники были практически вытеснены кассетными моделями к середине 80-х годов — для среднего потребителя компактность и простота использования оказались важнее качества звучания.
55.7 Philips и компакт-кассета
По-настоящему массовые кассетные магнитофоны появились в начале 1960-х. В 1963 г. компания Philips выпустила компакт-кассету. Она на несколько десятилетий стала основным форматом магнитофонных кассет во всем мире.
55.8 Бум кассетной индустрии
Массовый рост кассетной индустрии пришёлся на короткий период между 1980 и 1985 годами, когда появились одновременно три локомотива технологии: качественные стационарные магнитофоны («деки»), переносные «бумбоксы» и компактные «персональные» магнитофоны-проигрыватели (плееры).
55.9 Компактность против качества…
Недостатками магнитофонов были меньшие физические размеры магнитной пленки и скорость ее протяжки, что приводило к малому уровню сигнала (около 0,15…0,25 мВ), генерируемого магнитным полем в воспроизводящей головке магнитофона. Сигналы такого уровня оказываются сопоставимы с собственными шумами транзистора во входной цепи усилителя (решение этой проблемы пошло двумя путями: создание специализированных воспроизводящих головок с высокой индуктивностью и, как следствие, с повышенным уровнем выходного сигнала (до 0,45 мВ) и разработка сверхмалошумящих усилителей с параллельным включением транзисторов на входе. В результате лучшие модели кассетных магнитофонов имеют собственные шумы на уровне −62…-65 дБ).
Во-вторых, неоднородная структура магнитного слоя и шероховатости его поверхности приводит к повышенному уровню шумов самой ленты -52…-54 дБ. Опять же, из-за относительно низкой скорости движения ленты, спектр этих шумов попадает в рабочий диапазон частот магнитофона и становится очень заметным.Для подавления шумов в кассетных магнитофонах стали применять различные системы шумоподавления.
Все эти ноу-хау применительно к катушечным, более совершенным в плане звучания аппаратам, позволили добиться на технике высокого класса поистине HI-FI звучания. Кассетные же магнитофоны, за редкими исключениями, качества HI-FI не давали.
ММиф №3. В аналоговых магнитофонах чисто аналоговый звук
Правда про аналоговый звук в магнитофонах окажется еще более страшная чем 2й миф, т.к. касается не только любителей магнитофонов, но и, как мы выяснили, любителей винила.
Причина простая – у всех ферромагнетиков (материалов способных к намагничиванию), включая металлы, существует порог намагничивания. Причем это не только верхний порог «насыщения», но и минимально возможная величина магнитной индукции ниже которой намагничивания не происходит.
Это означает следующее – на магнитофонном носителе нет участков намагниченных с нулевым уровнем или с очень малым уровнем, а только на определенную величину. То есть прямая запись без искажений на магнитофоне не возможна.
В 30-х годах прошлого века изобрели и усовершенствовали подмагничивание. Работает оно просто – в аудиосигнал добавляется ультразвуковая частота в диапазоне 40-60 КГц с определенной амплитудой — так преодолевается магнитный порог. В итоге мы имеем не запись где расположен спектр частот с амплитудами от нуля, а спектр частот с амплитудами всегда выше нуля. Еще точнее это набор импульсов с частотой от 40 до 60 КГц… Ничего не напоминает? Все верно — мы имеем дело еще не с цифровой, но уже с импульсной техникой. На всех магнитофонах и винилах, запись – импульсно-квантованная во времени. Мне могут возразить, что такая высокая частота не способна записаться на магнитную пленку, но я возражу тем, что подмагничивание то происходит 🙂 . И даже фильтры стоящие на пути высоких частот в усилителе конечно же фильтруют высокие частоты, но то же самое происходит и во время воспроизведения цифрового звука. Увы…
Не хотелось огорчать любителей чисто аналогового звука, мне самому очень нравится звук винила и магнитофоны, я испытываю массу эмоций когда удается послушать настоящий магнитофон или винил. Но реальность такова и ее надо просто принять. В конце концов так было всегда 😉 .
ААналоговый звук и HI-FI. Итог…
Подведем итоги. И виниловая пластинка и даже катушечный магнитофон (за исключением самых совершенных и самых дорогих студийных моделей), не дают нам полного диапазона на который способен человеческий слух. Вердикт прост — аналоговый звук это прошлое. Аналоговый звук и HI-FI не совместимы…
66. Цифровая эпоха, электромеханический период — аналоговый носитель, цифровой формат
Естественным развитием технологии звукозаписи на магнитную ленту явилось применение цифрового метода записи. Магнитофоны, работающие с цифровыми записями, обозначаются аббревиатурой DAT (Digital Audio Tape) или DASH (Digital Audio Stationary Head). На стадии лабораторных прототипов существовало две разновидности DAT-магнитофонов:
S-DAT – с параллельной многодорожечной записью (неподвижной головкой);
R-DAT – имеющий систему записи, аналогичную используемой в видеотехнике — запись блоком головок, размещённых на вращающемся барабане (БВГ).
Ввиду явных преимуществ по скорости доступа, ёмкости и пропускной способности, основной стала технология R-DAT.
DAT-магнитофонами ведётся запись на ленту оцифрованного аудиосигнала (стандартом предусмотрена запись двух каналов звука) с различной частотой дискретизации (стандартом в настоящее время считается наличие частот 32, 44,1 и 48 кГц). На частоте дискретизации 44,1 кГц с разрядностью 16 бит делаются студийные мастер-записи для подготовки Audio CD.
77. Легендарный Audio CD — первый цифровой носитель
Одним из существенных недостатков всех магнитофонов, включая цифровые, был последовательный доступ, когда для перемещения между записями было необходимо перематывать пленку. Носитель предыдущего поколения — граммпластинка или винил был лишен этого недостатка. Преимущество винила было реализованно в цифровом качестве.
В 1980 году фирмами Philips и Sony выпустили стандарт Red Book, ставший затем стандартом компакт-дисков. В дальнейшем компании раздельно работали над устройствами для воспроизведения CD.
В апреле 1982 года Philips представил свой первый проигрыватель компакт-дисков с потрясающими характеристиками — частотный диапазон 20-20000 Гц, динамический диапазон 96Дб. Цифровой поток — 705 600 бит/с на канал. Время звучания до 80 мин. До сих пор стандарт качества предложенный для компакт-диска является основным и самым популярным среди всех форматов цифрового звука. В современном мире эти характеристики можно считать начальным уровнем HI-FI звучания.
В апреле 1982 года Philips представил свой первый проигрыватель компакт-дисков
В 2000 году мировые продажи альбомов на CD достигли своего пика на отметке 2,455 млрд.
77.1 SACD и DVD-Audio
Следующим эволюционным шагом было развитие технологий, базирующихся в компакт диске. Дальнейшее совершенствование пошло двумя путями. Формат Super Audio CD (SACD) был представлен в 1999 году. В мае 2002 года Philips и Crest Digital начали разработку и установку первой производственной линии по производству гибридных дисков SACD в США с производительностью 3 миллиона дисков в год. SACD не достигла такого же уровня роста, как компакт-диски в 1980-х годах, и не была принята основным рынком.
При записи SACD-дисков используется однобитный цифровой формат записи Direct Stream Digital (DSD), обеспечивающий более высокое качество звучания, по сравнению с обычным CD, благодаря более высокой частоте семплирования (до 2,8224 МГц). Частотный диапазон 20-50000 Гц. Динамический диапазон 120 Дб. Время звучания >180 мин. Стереофония 2 канала или 5.1. Цифровой поток — 2 822 400 бит/с на канал.
Когда в 1996 году был представлен стандарт DVD, аудиоформата DVD-Audio ещё не существовало. DVD Forum искал дополнительную поддержку у звукозаписывающей индустрии для финального определения формата. Выпуск, запланированный на октябрь 1999 года, задерживался до середины 2000 года из-за ряда проблем, вызванных взломом системы защиты цифрового медиаконтента CSS, а также из-за неполной готовности аппаратной части, производственных мощностей и слабой поддержки у звукозаписывающих компаний. К концу 2000 года на рынке было доступно около 50 наименований DVD-Audio, в 2001 году — более 200.
Частотный диапазон 20-96000 Гц. Динамический диапазон 144 Дб (теоретически). Стереофония 2 канала или 5.1 (кроме 192 кГц). Максимальный цифровой поток — 4 608 000 бит/с на канал (24 бит 192 кГц). К сожалению рынок еще не принял это качество как массовое. Эти стандарты можно считать HI-FI будущего.
До появления цифровых носителей информации, цифровые магнитофоны были единственной возможностью работы с цифровым звуком. Но развитие цифровых, в первую очередь компьютерных систем и появление сначала компактных жестких дисков большой емкости, а затем и флеш-накопителей большой емкости в начале XXI века поставили крест на аналоговых носителях. Началась чисто цифровая эпоха.
В 2006 году продажи компакт дисков сократились почти в два раза. Это было вызвано распространением чисто цифровых форматов которые использовали для своего хранения флеш-накопители и интернет. Именно с этого момента можно переходить к рассмотрению форматов, т. к. носители теряют свою актуальность.
99. Интернет, mp3 и деградация звука
Все началось с интернета. С появлением интернета появилась необходимость скачивать музыкальные файлы и вести потоковое вещание. Для этого обычные форматы аудио совершенно не подходили. Просто не хватало скорости передачи информации в сети. В 90-ых годах прошлого века активно велись разработки форматов кодирования звука с потерями качества, т.к. сжатие данных без потерь не давало большого эффекта. Максимальный коэффициент сжатия аудио без потерь 4:1 или даже всего 2:1.
MP3 использует спектральные отсечения, согласно психоакустической модели. Звуковой сигнал разбивается на равные по продолжительности отрезки, каждый из которых после обработки упаковывается в свой фрейм (кадр). Разложение в спектр требует непрерывности входного сигнала, в связи с этим для расчётов используется также предыдущий и следующий фрейм. В звуковом сигнале есть гармоники с меньшей амплитудой и гармоники, лежащие вблизи более интенсивных — такие гармоники отсекаются, так как среднестатистическое человеческое ухо не всегда сможет определить присутствие либо отсутствие таких гармоник. Такая особенность слуха называется эффектом маскировки.
Величина сжатия и качество зависят от так называемого битрэйта, т. е. от количества бит на секунду звука — чем выше битрейт тем выше качество и ниже коэффициент сжатия. Для MP3 стандартными являются битрейты от 8 до 320 kbps. Начиная с битрейта 128 Kbps качество звучание стереотреков можно считать приемлемым для прослушивания на дешевой аппаратуре.
На хорошей аппаратуре при использовании качественной акустической системы (колонок или наушников) меломан способен услышать разницу в звучании между mp3 c битрейтами 128kbps и 320kbps
Для меломана, в крайнем случае, допустим формат mp3 с качеством не ниже 320 kbps, но предпочтительными являются форматы без потерь. Конечно тут все индивидуально=)
99.1 Другие форматы с потерями
Существует множество альтернативных форматов. AAC, WMA, Ogg и другие. Все они (последние версии) превосходят по качеству звучания при том же битрейте формат mp3, но я считаю mp3 более предпочтительным так как он стал фактически стандартом.
99.2 Истинный HI-FI или форматы без потерь
Самый распространенный из форматов без потерь (и без сжатия), – компакт диск с характеристиками 44100 Гц 16 бит.
Для форматов сжатия без потерь безусловным лидером является свободный и бесплатный формат FLAC.
Ну а для аудиофилов лучше всего подойдут форматы DSD (применяется в SuperAudioCD) и DXD (применяется для профессиональной записи и производства SACD).
ЭЭволюция аудиоэлектроники
Вначале было все просто — никакой электроники=). Потом в начале XX века появились электронные лампы. У них было много недостатков. Для производства качественных ламп требовалась высокая механическая точность оборудования, но даже с этим характеристики выпускавшихся электронных ламп имели большой разброс. Второй недостаток ламп — они требовали мощного источника энергии и грелись, а так же требовали для своей работы предварительного прогрева. Третий недостаток — компактность. Компактность появившихся позднее транзисторов, а затем и микросхем была на порядок выше. Этот и другие недостатки привели к постепенной замене электронных ламп на транзисторы и микросхемы.
ММиф №4 — теплый ламповый звук и «холодный» транзисторный
Немного теории. Что такое теплый звук? Который мы ощущаем как теплый? Дело в акустике, точнее в психоакустике.
Дело в том что мы ассоциируем теплое звучание с мажорными аккордами музыки, а холодное звучание с минорными аккордами и диссонансом. Теперь немного математики и физики. В мажорном гармоническом аккорде преобладают резонансы гармоник над диссонансами. В минорном наоборот. И соответственно в диссонансе гармоники находятся в шумоподобной зависимости. При чем тут лампы и транзисторы? Дело в том, что когда появились первые транзисторы и компактные транзисторные приемники и проигрыватели электронные схемы были зачастую примитивнее ламповых. Добавьте туда не лучшие качественные характеристики первых транзисторов и ответ на поверхности. В некачественных транзисторных электронных схемах высокий процент нелинейных искажений усилителей. А нелинейность есть суть отклонение передаточной функции от линейного гармонического закона.
Все эти негармонические искажения и являются большим набором гармоник-диссонансов, что и дает, в итоге, холодное звучание. На самом деле холодное транзисторное звучание давно в прошлом. Но среди некоторых меломанов существует миф о теплом ламповом звуке. Он из той же оперы что и «HI-FI винилы».
ММиф №5. Качество CD – это качество HI-FI
Неужели все так плохо и тут нас ждет очередной подвох? И да, и нет =) Динамический диапазон компакт диска в 96dB действительно достоин хай-фай. Дело в частотном диапозоне.
Напоминаю, что в музыке принят диапазон от 20 до 20000 кГц. Человек слышит звуки и намного ниже, примерно начиная с 14-16 Гц и выше до 17000-2.. тут индивидуально.
Часто ограничителем диапозона звука является акустический тракт и акустическая система (наушники). Например в моих наушниках Sony MDR-XB950AP при проигрывании тестовых треков, на компьютере, со встроенным аудиокодеком 2015 года, слышен диапазон от 15Гц до 15500 Гц. В более дешевых Sony MDR-570LP слышен диапазон от 22 до 16500 Гц. Конечно на лучшей звуковоспроизводящей аппаратуре (например на HI-FI плейере) диапазон будет шире.
Вернемся к компакт диску. В чем же загвоздка? Причина в высоких частотах.
По теореме Котельникова-Шеннона частота дискредитации цифрового сигнала должна, минимум, в 2 раза превосходить максимальную записываемую частоту.
Вот тут то и ответ — минимум. В компакт диске мы имеем частоту квантования 44100 Гц это равно удвоенной частоте 22050 Гц. Казалось бы тут есть даже небольшой запас. Но в реальности все хуже. Дело в том что один период самой высокой частоты (порядка 20000 Гц) записывается всего двумя цифрами, а это значит что частота будет записана с максимальной амплитудой и без искажений только в случае идеального совпадения фаз записываемой частоты и частоты квантования. На практике в эти условия попадают только около 20% всех верхних частот — остальные искажены и записаны с очень низким уровнем громкости. Для частоты порядка 16000 Гц ситуация лучше — на запись одного периода приходится уже 3 цифры квантования, что позволяет записать до 65% частот.
Лучше же всего запишутся верхние частоты от 10000 до приблизительно 14000 Гц. Вот это и есть реальный верхний частотный диапазон CD 🙂.
Однажды у меня была возможность прослушать эталонную запись (композиция с программного синтезатора) с частотой сэмплирования 44100 и 48000 Гц и я услышал разницу — во втором случае верха звучали «прозрачней». Еще больше разница на записях между 44100 и 96000 Гц (или 192000 Гц). Разрушающее редактирование… Вторая неприятная особенность в компакт диске и форматах 44100 Гц 16 бит в том, что 16 бит достаточно лишь в самых лучших условиях. Даже на студиях звукозаписи раннего периода при производстве компакт дисков использовали аппаратуру с меньшей разрядностью. В цифровых технологиях при обработке сигнала (звука) необходимо иметь запас разрядности так как любая операция по редактированию приводит к потере нескольких бит. В итоге от первоначальных 16 бит при самом простом редактировании может остаться всего 10-12 бит.
Я не занимаюсь редактированием цифрового звука, я его слушаю! (возразит читатель). И тут он будет не прав. Дело в том что любой современный эквалайзер в цифровом (или програмном) плейере, как раз таки осуществляет то самое редактирование. При прослушивании звука в форматах 24 бит и 32 бит таких неприятностей не происходит 😉 .
110. Космический звук — приход истинного HI-FI
Приход цифрового звука, истинного в современном понимании для HI-FI, многие связывают с появлением компьютеров. Но первые компьютеры были даже не электронными, а электромеханическими. Работали они на основе множества реле. Только позднее в них применили электронные лампы, конечно же для быстродействия.
Настоящее же рождение цифрового звука связано с космосом. Именно для космических аппаратов впервые понадобилась качественная помехоустойчивая связь. Точнее без такой связи этих космических аппаратов бы не было. Сначала связь использовалась для передачи телеметрии, затем для передачи изображений с поверхности Луны и, затем, других планет.
Первые эксперименты с цифровым звуком начались в 60-ых годах XX века. Сначала это были короткие записи отдельных звуков и ее применили музыканты для производства спецэффектов с задержкой. Чуть позднее появились появились первые сэмплеры — музыкальные инструменты способные синтезировать «настоящий» натурально звучащий звук. Постепенно цифровые технологии развивались и дешевели. В первую очередь это связанно с технологиями хранения информации. К 90-ым годам прошлого века начался бум цифрового звука. В настоящее время цифра за редкими исключениями является единственным форматом музыки.
Клуб любителей акустики и аудиотехники «Колонки и динамики | Акустика и аудиотехника» группа в Контакте: vk.com/kolonkidinamiki канал в Телеграм: @kolonkidinamiki
Комментариев нет:
Отправить комментарий