Каталог статей
Поиск по базе статей  
Статья на тему Компьютеры » Разное » Правильная цифра

 

Правильная цифра

 

 

Правильная цифра

Музыка, которую мы слушаем дома, в метро, машине или на лекциях, записана на разнообразные носители и проигрывается, соответственно, с самым разным качеством. Между тем человеческое ухо способно чрезвычайно тонко различать малейшие нюансы качества записи. Так что звук, который нас сопровождает теперь повсюду, иногда в буквальном смысле слова отравляет нам жизнь.


До 1982 года, когда на заводе в Лангенхагене, под Ганновером, началось массовое производство компакт-дисков (CD), мир потреблял «музыкальные консервы» только с аналоговых носителей: виниловых грампластинок и магнитных лент. Хорошие виниловые пластинки, проигрываемые на хорошей аппаратуре, давали превосходное качество звука, однако, увы, с каждым прослушиванием немного портились как от механического износа при движении иглы по звуковой бороздке, так и от всепроникающей пыли.

загрузка...

 

 

То есть «винил», как бы это странно ни звучало, был… одноразовым. Конечно, производители аппаратуры пытались бороться с такими недостатками: создавали бесконтактные считыватели информации с бороздок, помещали пластинки в жидкую среду и так далее, но все эти агрегаты являлись очень дорогостоящими и редкими. Приемлемого решения для массовых изделий так и не нашли. Что касается магнитофонов, то им для безупречного воспроизведения требовались прецизионные считывающие головки и относительно большая скорость протяжки ленты. Кроме того, со временем лента размагничивалась, магнитный слой осыпался. Но главный недостаток магнитной записи, как, впрочем, и любого аналогового тиражирования, — неизбежные потери качества при копировании.

В 1979 году, за три года до начала массового производства компакт-дисков, компании Sony и Philips предложили стандарт Red Book («Красная Книга») на цифровую запись звука. Аналоговый звук по новому стандарту оцифровывается и записывается в виде спиральной дорожки из чередующихся нулей и единиц (микронных лунок-питов и гладкой поверхности) на 12-сантиметровый, чуть толще миллиметра, диск из поликарбоната, покрытый поначалу тончайшим слоем золота, позже — алюминия. Лазер проигрывающего устройства освещает такой диск и детектирует двоичные «нули» и «единички», которые после соответствующей обработки превращаются обратно в звук. Понятно, что если в случае аналоговой записи и воспроизведения ошибиться на малую долю вольта довольно просто, то в случае цифровой — перепутать нуль с единицей, при должном отношении сигнал—шум, практически невозможно. Более того, возможные проблемы, связанные с ошибками при считывании и царапинами на поверхности диска, в большинстве случаев компенсировались специально разработанным цифровым методом коррекции ошибок. В результате уменьшились не только физические размеры диска-носителя по сравнению с виниловой пластинкой, но и заметно увеличилась музыкальная емкость: до 74 (позже — 80) минут. Интересно, что цифра 74 возникла из-за музыкальных предпочтений тогдашнего владельца фирмы Sony: он пожелал, чтобы на один диск уместилась целиком его любимая Девятая симфония Бетховена.

Мастер-диск «нарезается» с помощью лазера, рисующего нужные «питы» на фоточувствительном слое. Далее на его основе изготавливается прессформа и штампуются CD- или DVD-диски Едва компакт-диски стали завоевывать мир, разгорелись долго не стихавшие споры-войны между консервативными любителями «винила» и «CD-прогрессистами». Первые обвиняли цифровые записи в «пластмассовости» и «деревянности» звука, наличии специфических шумов и цифровых искажений. Однако число преимуществ цифровых музыкальных дисков, понятных массовому потребителю, оказалось так велико, что их победа была неминуема, но и в словах консерваторов было немало правды. И если так называемый «джиттер» (паразитные искажения формы сигнала) успешно преодолевался по мере совершенствования аппаратуры, с «деревянностью» никто ничего поделать не мог. Она даже стала эдаким общим местом в разговорах интеллектуалов, что весьма едко высмеял Вуди Аллен в реплике героя фильма «Всякое бывает»: «Но компакт-диск слушать нельзя: он же стерилизует звук!»

Чтобы понять причину этой «стерилизации», надо коснуться собственно принципа оцифровки звука: мгновенного измерения амплитуды звуковой волны и записи результатов через очень короткие промежутки времени. Принцип основан на теореме Котельникова, которая гласит, что если фиксировать значения некоего переменного сигнала, имеющего ограниченный спектр с частотой сэмплирования, вдвое превышающей присутствующие в нем частоты, то первоначальный сигнал из такой цифровой записи может быть восстановлен полностью и без искажений. То есть, сэмплируя аудиосигнал с частотой 44,1 кГц (44 100 колебаний в секунду), а именно эта частота принята в CD-стандарте, мы должны восстановить при воспроизведении неискаженный звук в диапазоне до 22,05 кГц. Поскольку человеческое ухо, даже самое чуткое и молодое (с возрастом чувствительность слуха к высоким частотам заметно падает), не способно услышать звук выше 20 кГц (что доказали исследования), то частоты сэмплирования (нарезки, если угодно) 44,1 кГц должно с избытком хватить любому, самому придирчивому уху.

Однако в этих грубых выкладках не учитываются некоторые тонкости. Например, что оцифровываемый сигнал не должен иметь внутри себя составляющих с частотой выше половины частоты сэмплирования (в конкретном случае с CD — выше 22,05 кГц), а таких составляющих в музыке сколько угодно, и их не так просто полностью удалить перед оцифровкой. При этом они попадают в фонограмму в качестве специфического вполне слышимого шума. К тому же на CD точность квантования (измерения амплитуды) определяется 16-битным двоичным словом, то есть имеется всего 216 = 65 536 градаций громкости. И если, к примеру, взять «Болеро» Равеля, то звукорежиссеру придется уложить в эти 65 с небольшим тысяч делений всю силу звука от почти нулевой в начале до «тутти оркестра» в конце. Так называемый динамический диапазон CD-дисков обычно оценивают величиной, близкой к 100 дБ, а наше ухо в состоянии переварить 120 дБ. Поэтому в принципе человек вполне может услышать возможные огрехи цифровой аудиозаписи. Виниловые пластинки редко позволяют воспроизвести сигнал с динамическим диапазоном более 80 дБ, однако присущие им шумы и искажения имеют другую природу и многими воспринимаются как более естественные.

Компакт-диски безраздельно господствовали в качестве цифровых носителей музыки почти двадцать лет. Ситуация начала меняться в 1999 году, когда закончился двадцатилетний срок лицензионных отчислений в пользу Sony и Philips (держателей патента на CD).

Этому способствовало, во-первых, широкое распространение нового носителя информации — DVD-диска. Digital Versatile Disk, или, по-русски, Цифровой Многоцелевой Диск, при тех же размерах и похожем принципе записи умещает в семь раз (а в двухслойном варианте — в четырнадцать раз) больше информации, чем обычный CD. Во-вторых, по мере роста количества компьютеров и широкополосного подключения к всемирной Сети стали набирать популярность сжатые, то есть компрессированные, форматы звукозаписи: MP3, позже wma, ogg, — и рост продаж компакт-дисков стал на глазах падать, несмотря на то, что сжатая с учетом физиологических особенностей слуха музыка по качеству уступает CD-записям. При этом сегодня массовыми и дешевыми стали DVD-проигрыватели, читающие CD, DVD и MP3-форматы звукозаписи.

Как раз к этому моменту Sony и Philips, с одной стороны, и консорциум известных производителей электроники, включающий Matsushita (Panasonic), Toshiba, Thomson, Hitachi и JVC, — с другой, вышли на рынок с двумя новыми форматами звукозаписи: Super Audio CD (сокращенно — SACD) и DVD Audio. Забавно, что DVD Audio должен был появиться в широкой продаже на год раньше SACD, однако буквально накануне объявления стандарта в алгоритме защиты от копирования обнаружилась «дыра», которую латали целый год, и это позволило SACD появиться на свет буквально одновременно с DVD Audio. Защита от возможности цифрового копирования — важнейшая черта новых форматов: бесплатное тиражирование пресекается всеми возможными способами. Лишь совсем недавно появились первые несовершенные программы для «кражи» звука с DVD Audio, о краже же с SACD вот уже седьмой год ничего не известно.

И тот, и другой форматы в принципе могут воспроизводиться на стандартных DVD-проигрывателях, однако для этого во встроенных декодерах должна быть специализированная «прошивка». Естественно, что проигрыватели от Sony и Philips, даже самые недорогие, стали тут же снабжаться «прошивкой», понимающей SACD, а проигрыватели Panasonic, Toshiba, Thomson, Hitachi и другие — DVD Audio. Более того, Sony, владеющая звукозаписывающей фирмой Columbia, тут же налегла на выпуск SACD-дисков, как новых, так и «переделанных» со старых аналоговых лент, и стала прикладывать к проигрывателям бесплатные диски с образцами сделанных по-новому записей. На диски же DVD Audio, вместе с собственно DVD Audio-дорожками, стали записывать звук в формате DVD Video, что позволяло слушать их на обычных DVD-проигрывателях. Достаточно быстро появились фирмы, например Pioneer, которые обеспечили поддержку обоих форматов. Однако из-за незначительного распространения таких записей настоящая «война форматов» так и не разгорелась, а серьезные попытки взлома защиты от копирования на прочность не предпринимались.

Новые форматы записи пока малопопулярны. И не потому, что не слишком отличаются качеством записи от стандартного CD, совсем наоборот — автор этого текста не знает ни одного аудиофила, который положа руку на сердце сказал бы, что «винил» лучше, чем SACD или DVD Audio. И не потому, что диски слишком дороги: они сегодня не дороже, чем фирменные CD три–четыре года назад, — около 15 долларов (Sony даже открывает повсюду киоски и магазины с SACD-дисками по фиксированным низким ценам). Просто основную массу слушателей качество звука, увы, не слишком-то волнует. Тем не менее количество дисков новых форматов хоть медленно, но постоянно растет, в музыкальных магазинах для них появляются специальные витрины и даже отделы.

В форматах SACD или DVD Audio много общего: оба они применяют DVD-носитель с большой емкостью, используют многоканальную запись (до 5.1 включительно), дают несравнимое с CD и сравнимое между собой качество звука. В DVD Audio используется стандартный, как в CD, LPCM-метод цифроаналогового преобразования, а в SACD — так называемая однобитная сигма-дельта модуляция. Разница между ними заключается в том, что при LPCM-методе звук нарезается на равные дольки (столбики, если вообразить себе график в декартовых координатах), и с той или иной степенью точности измеряется высота каждой. Точность измерения определяется так называемым уровнем квантования — числом делений на виртуальной измерительной линейке: чем деления мельче, тем выше точность. Для DVD Audio стандарт допускает частоту нарезки от применяемой на компакт-дисках 44,1 кГц до 192 кГц, а уровень квантования — до 24 бит (напомним, что каждый бит повышает точность передачи звука вдвое и при такой глубине квантования динамический диапазон воспроизводимых звуков может превышать 130 дБ).

В случае же однобитной сигма-дельта модуляции мгновенная величина силы звука не измеряется, а фиксируется только факт его уменьшения или роста. Зато измерения проводятся с очень большой частотой — 2,8224 МГц!

При формальном сравнении двух стандартов получается, что качество звука SACD приблизительно равно качеству LPCM-звука DVD Audio, записанного с глубиной в 24 бита и частотой сэмплирования около 120 кГц. И действительно — отличить на слух фонограмму, записанную на диске DVD Audio с частотой сэмплирования 96 или 192 кГц, от фонограммы, записанной на SACD, достаточно трудно.

Когда вы слушаете записанный на SACD или DVD Audio со старой магнитной мастер-ленты давно знакомый вам по CD или даже винилу концерт, вы просто поражаетесь вновь обретенной кристальной чистоте и прозрачности звука, причем это в равной степени относится как к высоким, так и к низким частотам. Если же вам в руки попадает новый многоканальный диск, записанный «в цифре» с учетом всех возможностей многоканальности, вы понимаете, что открылся новый музыкальный мир. В такой мир не всегда попадешь даже на живом концерте: вряд ли, скажем, кому-нибудь удастся сесть прямо среди музыкантов…

И самое удивительное, что это качество слышат и поражаются ему не только завзятые меломаны и аудиофилы, но и совершенно неискушенные люди. Так что длившаяся почти четверть века «война» между сторонниками цифровой записи и поклонниками «винила», похоже, кончилась естественным образом — не за что стало воевать. Выяснилось, что проблема не в «цифре», как таковой, а в ее количестве. И идеальный звук стал доступен всем.

загрузка...

 

 

Наверх


Постоянная ссылка на статью "Правильная цифра":


Рассказать другу

Оценка: 4.0 (голосов: 16)

Ваша оценка:

Ваш комментарий

Имя:
Сообщение:
Защитный код: включите графику
 
 



Поиск по базе статей:





Темы статей






Новые статьи

Противовирусные препараты: за и против Добро пожаловать в Армению. Знакомство с Арменией Крыша из сэндвич панелей для индивидуального строительства Возможно ли отменить договор купли-продажи квартиры, если он был уже подписан Как выбрать блеск для губ Чего боятся мужчины Как побороть страх перед неизвестностью Газон на участке своими руками Как правильно стирать шторы Как просто бросить курить

Вместе с этой статьей обычно читают:

Toyota Corolla: Не только пиво бывает правильным

В тесте участвуют автомобили: Toyota Corolla Посмотреть другие фото (11) Едва появившись на свет, за первую половину 2003 года «Тойота-Королла» разошлась у нас тиражом в 2946 экземпляров. И это при том, что дилерам хронически не хватало количества и ассортимента выделяемых для России машин, а модели-конкуренты – одна другой лучше.

» Японские автомобили - 1825 - читать


Toyota Corolla: Все правильно сделали

В тесте участвуют автомобили: Toyota Corolla Посмотреть другие фото (13) Ее успех на российском рынке достоин подражания. Лучше, чем «Короллу», в «гольф»-классе раскупают только гораздо более дешевые «Лансер» и «Фокус» да узбекскую старушку «Нексию».

» Японские автомобили - 2157 - читать


Как правильно снять авто

• Автомобиль для большинства россиян — не только индикатор благосостояния, но и жизненная необходимость. И даже краткосрочное отлучение от руля — авария, угон, серьезная поломка транспортного средства — чуть ли не смерти подобно, ведь ехать надо именно сейчас! Еще недавно слово “прокат” у многих россиян ассоциировалось с совковыми конторами, где можно было одолжить различную бытовую мелочовку — от тазиков и детских колясок до велосипедов и роялей, а понятия “аренда автомоби ...

» Немецкие автомобили - 2255 - читать


Renault Logan: Правильными дорожками

В тесте участвуют автомобили: Renault Logan Logan оказался прост. И он просто хорош Чудодейственная подвеска!

» Французские автомобили - 1369 - читать


Как правильно купить авто через газету

Этапы подобных покупок начинаются с просмотра газеты, где есть специализированная рубрика. После определенного "маркетингового исследования", при котором потенциальный покупатель обычно даже не слезает с дивана, следует этап созвонов и встреч с продавцами--владельцами частных транспортных средств. Внимательная инспекция технического состояния приглянувшейся машины, которая осуществляется при помощи знакомого механика или производится на автосервисе, заканчивается скоротечны ...

» Разное - 4372 - читать



Статья на тему Компьютеры » Разное » Правильная цифра

Все статьи | Разделы | Поиск | Добавить статью | Контакты

© RusAdvice.Org, 2006-2014, при копировании материалов, прямая индексируемая ссылка на сайт обязательна.

Энциклопедия RusAdvice.Org