Звук

" Транзисторні «, «лампові «і «цифрові «спотворення звуку: легенди і реальность Легенды про нерегистрируемых ніякими приладами специфічних цифрових викривлення, котрі вбивають звук, так само абсурдні, як і телепатія чи «транзисторний «звук. Хоч як дивно, серед аудиофилов досі ходить байка про якийсь «бездуховном «початку в транзисторних підсилювачах (на відміну від лампових) і «транзисторних «спотвореннях, не реєстрованих вимірювальними приладами. Проте ще наприкінці 70-х років це явище було всебічно досліджувана й докладно пояснено у численних статтях, в тому однині і в загальнодоступному радіоаматорському журналі «Радіо ». Сутність «транзисторного «звуку залежить від різної швидкості спаду амплітуди гармонік нелінійних спотворень і дуже малому відносному кількості парних гармонік у транзисторних підсилювачів. Для лампових підсилювачів характерно експоненціальне (значно більше швидке), а транзисторних підсилювачів назад пропорційне (повільне) убування амплітуд гармонік зі зростанням частоти. Причому у лампових підсилювачах спостерігається психоакустическое явище (до речі, належне основою стандарту звуковий компресії MPEG) маскування кількома першими гармоніками майже всіх гармонік з більшою частотою. Отже, суб'єктивно до сигналу в ламповом підсилювачі додається лише кілька перших парних і непарних гармонік, причому їх науковий рівень може бути досить значним. Зазвичай ламповий підсилювач класу hi-end має коефіцієнт нелінійних спотворень від 0,5% до 3,0% (наприклад, підсилювач «Перший «за 900 доларів, згаданий огляді hi-end-усилителей у журналі «Салон Audio-Video », #6, стор 61). Слід зазначити, що у до того ж принципу працюють студійні ефектпроцесори обробки звуку — эксайтеры. Певним чином ламповий підсилювач це і є эксайтер. Саме тому лампові підсилювачі з дуже малими думок нелінійних спотвореннями не набули популярності серед аудиофилов, характеризуючих їх звук як відсторонений, неэмоциональный, не додає яскравості сигналу, близька до звуку транзисторного підсилювача з дуже малими думок нелінійних спотвореннями. У транзисторних підсилювачах ефект маскування проявляється значно слабше, завдяки чому ефект эксайтинга виливається на додаток звуковий «бруду «і «піску ». Тож отримання звучання, хоча трохи яке до «ламповому », потрібно значно зменшити коефіцієнт нелінійних спотворень. Це складна технічна завдання, і рішення сучасними методами який завжди економічно виправдано. Простіше кажучи, ламповий підсилювач, вироблений у Південно-Східній Азії, може коштувати набагато дешевше транзисторного hi-end-усилителя американського чи європейського виробництва з суб'єктивно однаковій якості звуку. Що насправді й призвело до кризи і руйнування на початку 1998 року багатьох невеликих американських фірм, які працювали ринку hi-end (див. журнал «Class A », березень 1998). Для дешевих АЦП і ЦАП характерно відсутність зменшення амплітуд гармонік зі зростанням частоти. Проведені мною виміру на звукових картах в ціновому діапазоні від 10 до 60 доларів показали, що з цих карт все гармоніки до частоти дискретизації, діленої на два, може мати однакову амплітуду. Це дуже складна з погляду психоакустики ситуація. Такі АЦП/ЦАП, попри досить низький коефіцієнт гармонік (зазвичай 0,02−0,04%), мають хіба що перебільшене транзисторное звучання і дуже добре «вбивають «звук. У дорогих моделях АЦП/ЦАП, де спад амплітуд гармонік підпорядковується назад пропорційному закону, звук має вже звичайну «транзисторную «забарвлення. Але тепер з’явилися 22−24-битные АЦП/ЦАП виробництва фірми Analog Devices з дуже низьким (до 0,002%) коефіцієнтом гармонік. Вони, наприклад, використовують у цифровому процесорі ефектів Boss GX700, що має, за відгуками багатьох знаменитих західних музикантів, навіть більше «лампове «звучання, ніж багато істинно лампові hifi-усилители. На жаль, у продажу в чомусь досі немає дешевих масових звукових карт з урахуванням цих останніх найдосконаліших і недорогих (всього 75 доларів) моделей АЦП від фірми Analog Devices. Цікаво, що у Петербурзі відразу кількох невеликих фірм пропонують замовні многоканальные студійні оцифровщики з урахуванням цих АЦП. Звісно, ціна більше 75 доларів. Деякі методи боротьби з «цифровими «спотвореннями Іноді лампові підсилювачі йдуть на «пожвавлення звуку «при остаточній підготовці фонограми. На деяких російських та зарубіжних фірмах повністю записана і зведена в «цифрі «фонограма перетворюється на аналог, пропускається за кілька лампових эквалайзеров (наприклад, TL Audio G400) чи підсилювачів, знову оцифровується і записується на CD-R чи магнитооптический диск. Звісно, якийсь позитивний ефект від участі цієї процедури буде, але, очевидно, лише за прослуховуванні записи через транзисторний підсилювач. У разі використання лампового підсилювача подвійне проходження сигналу через лампи (на стадії запису і відтворення) може остаточно «вбити «звук. Траплялися спроби цифрового моделювання лампового підсилювача. Проте RedValve (plug-in для WaveLab) не вразив мене, хоча деяке подібність зі звуком недорогого лампового підсилювача, безсумнівно, відчувається. До того ж, лампові підсилювачі відтворюють високі частоти (8−20 кГц) настільки вже і добре. Рекомендую проробити простий досвід. Відфільтрувати цифровим (аналоговий вносить фазові спотворення) фільтром в фонограмі діапазон 8−20 кГц відтворити його через ламповий і транзисторний підсилювач зі звичайними параметрами АЧХ від 20 гц до 30 кГц і думок нелінійних спотвореннями лише на рівні 0,01% (такий стоїть не понад сто доларів). (Суворі математичні визначення АЧХ і коефіцієнта нелінійних спотворень можна знайти у «Компьютерре «#243.) У умовах в мої експерименти експерти віддавали ніякого переваги ламповому підсилювачу. Багатьом експертам не сподобалося деяке пом’якшення атаки лампами при відтворенні звуків тарілочок й не дуже «глибоке «відтворення найнижчих частот через «уроджених «обмежень трансформаторних підсилювачів. Отож перевагу «лампового «звуку, повидимому, виявляється лише при відтворенні середніх частот (200−8000 гц). З погляду імітації «живого «звуку суто цифровими методами дуже цікавий процесор Boss GX700. Він цілком «цифрою «у реальному масштабі часу створює типізовану віртуальну студію звукозапису. Спочатку вхідний сигнал (з електрогітари та інших.) надходить на 20-битный високоякісний АЦП. Далі оцифрований сигнал обробляється імітатором лампового підсилювача і эквалайзера. Причому можна вибрати тип устрою з великого списку реально які продаються над ринком аналогових підсилювачів. Потім сигнал надходить на speaker simulator, стимулятор звукових колонок, грає дуже значної ролі при «пожвавленні «звуку. Тип віртуальних «цифрових колонок «можна вибрати з великого списку реальних на аудиорынке. Після «цифрових колонок «сигнал надходить на ревербератор, що імітував акустичні властивості приміщень студій звукозапису. Розміри приміщень та величину коефіцієнта загасання процесів реверберації можна вибрати з списку та підрегулювати вручну. Крім ревербератора в цій стадії можна підключити звукові ефекти флэнжер, хорус, фэйзер, гармонайзер, кидокшифтер, дилэй. Далі сигнал надходить на імітатор мікрофона, тип якого, ясна річ, можна вибрати із великої списку. Можна ще вибрати місце розташування мікрофона в віртуальної студії. Потім сигнал надходить на імітатор лампового мікрофонного предусилителя і, нарешті, подається для виходу процесора обробки звуку Boss GX700. І весь цей працює у реальному часу! На жаль, суто програмної реалізації подібного устрою для самого персонального комп’ютера мені знайти вдалося. Тому сьогодні в міру сил намагаюся запрограмувати щось, хоча б дедалі ближчий по функціональним можливостям до Boss GX700. На звичайних музичних компакт-дисках сигнал записаний із частотою дискретизації 44,1 кГц. Отже, теоретично максимально можлива частота записи дорівнюватиме 22,05 кГц. Насправді більшість сучасних ЦАП середнього цінового діапазону при даної частоті дискретизації дозволяє не мають відчутних спотворень відтворювати частоти до 18- 19 кГц. На вищих частотах стає помітним вплив цифрового і аналогового интерполирующих фільтрів, придушуючих частоти близько 22 кГц до 40−50 і більше децибелів і що роблять, на жаль, деякі лінійні, нелинейные і интермодуляционные спотворення. Вибір частоти зрізу високих частот лише на рівні 18−19 кГц, а чи не, наприклад, вище 21 кГц, обумовлений в основному економічними причинами. Складність цифрового интерполирующего фільтра, отже, та її ціна, різко зростають з наближенням частоти зрізу до половини частоти дискретизації при заданому придушенні (40−50 дБ) поблизу половини частоти дискретизації. Якщо припустити, що музичний компакт-диск записаний із застосуванням оверсэмплинга і високоякісного цифрового фільтра із частотою зрізу близько 21-ї кГц, а вашому програвачі компакт-дисків чи звуковий карті (коли ви прослухуєте музику на персональному комп’ютері) використовується дешевий ЦАП зі слабеньким цифровим фільтром із частотою зрізу 18 кГц, то, очевидно, при відтворенні якість звуку на високих частотах помітно погіршиться. Можна легко переконатися у наявності цього і навіть дещо зменшити його прояв так. Багато хто навіть дуже дешеві звукові карти (Opti-931, Acer S23) підтримують частоту дискретизації 48 кГц. За її використанні включається частота зрізу цифрового фільтра не 18−19 кГц, як частоти дискретизації 44,1 кГц, а 20−21 кГц (оскільки 48 кГц > 44,1 кГц), тобто як в дорожчих ЦАП. Це можна використовуватиме отримання більш якісного звуку на високих частотах. Спочатку треба імпортувати в цифровому вигляді (без ЦАП/АЦП-преобразований) в wav-файл доріжку (трек) з музичного компакт-диска на жорсткий диск з допомогою програм WaveLab 1.6 чи WinDac32. Потім, використовуючи програми WaveLab, CoolEdit чи EDS TOOLS, зробити передискретизацию цифрового сигналу зі стандартним частоти дискретизації 44,1 кГц на 48 кГц. У цих пакетах програмно реалізовані високоякісні 32-битные цифрові фільтри з характеристиками самих дорогих студійних пристроїв. Отриманий wav-файл можна відтворити стандартним мультимедиа-проигрывателем Windows 95 чи програмою WaveLab. Я виконав таких операцій для звукових карт Opti-931, Yamaha SA700, Monster Sound 3D, Ensoniq Soundscape Elite, Acer S23 і всіх випадках отримав досить помітна поліпшення відтворення найвищих частот. Дуже шкода, що поки що не знайти програму, проделывающую всі ці операції у часі без звернення жорсткого диску персонального компьютера.