Реальные различия между 16-битным и 24-битным аудио
iPod — самое распространенное музыкальное устройство на планете, но хорошо ли оно звучит? Не совсем. iPod быстро взлетел во время бума MP3, а благодаря iTunes и собственной системе кодирования AAC, Apple быстро взяла под контроль мир lossy звука и никогда не отпускала. Именно это делает недавнее заявление главы звукозаписывающего лейбла A&M настолько интригующим. Он утверждает, что Apple заинтересована в том, чтобы предлагать высококачественные 24-битные аудиофайлы в своем цифровом магазине iTunes.
Это даст iTunes звук лучше, чем на CD, но это может быть неважно для Apple. Пользователи переходят в iTunes для быстрой загрузки сжатых файлов с потерями, а 24-битный формат представляет собой дивный новый мир звука, который многие портативные устройства не могут в полной мере передать.
Глубокие биты
Когда дело доходит до оценки качества цифровой музыки, обсуждение обычно начинается и заканчивается битрейтом. Песня, закодированная со скоростью 320 килобит в секунду, будет звучать намного лучше, чем песня с битрейтом 128 кбит / с, верно? Ну, конечно, но с битами все немного сложнее. Битрейт проистекает из двух разных элементов: битовая глубина и частота дискретизации. Здесь мы можем понять разницу между 16-битным и 24-битным аудио.
Глубина в битах — это, по сути, количество битов, которое должно быть в аудиофайле в диапазоне от незаметного шепота, практически тишины, до самого громкого шума, который может вывести аудиоустройство. Разница между 16-битным звуком и 24-битным звуком заключается не только в восьми битах.
Как объясняет TweakHeadz:
«Самый простой способ представить это в виде последовательности уровней, в которой энергия звука может быть отрезана в любой момент времени. При использовании 16-битного звука доступно 65 536 возможных уровней. С каждым битом более высокого разрешения число уровней удваивается. К тому времени, как мы доберемся до 24 бит, у нас на самом деле будет 16 777 216 уровней. Помните, что мы говорим о фрагменте звука, замороженном в один момент времени ».
Сэмплирование 4-битного аудио (2^4) дает нам только 16 значений, что далеко от 65 536 16-битного аудио!
Частота дискретизации
Частота дискретизации относится к числу выборок или измерений, взятых в каждую секунду из записи. Типичная частота дискретизации CD составляет 44,1 кГц, или 44 100 сэмплов в секунду. Высококачественное звуковое оборудование часто сэмплирует с еще более высокой скоростью, а качество DVD-Audio, которое использует 24-битный звук, сэмплирует на 96 кГц или даже 192 кГц.
Не обращаясь к форматам сжатия, эти частоты дискретизации означают большие размеры файлов. 16-битная песня с частотой 44,1 кГц требует скорости передачи данных 1,35 мегабит / с данных, а одна минута стереозвука занимает около 10 мегабайт. 24-битная песня с частотой дискретизации 96 кГц, напротив, требует битрейта 4,39 Мбит / с и требует 33 мегабайта памяти для одной минуты стереозвука. Теперь вы можете понять, почему файлы MP3 так привлекательны.
Но как это звучит?
24-битный звук — это непростая вещь. Обеспечивает ли это большее разрешение звука? Определённо. Помните, в нем есть место для 256-кратного увеличения данных. Вы сможете услышать эту разницу? Это уже сложнее. Человеческий слух имеет предел на 20 кГц, но это не делает бесполезными более высокие частоты дискретизации. Согласно скорости Найквиста, чтобы полностью захватить волну, она должна быть дискретизирована с удвоенной максимальной частотой. Другими словами, более высокая частота дискретизации и большая битовая глубина дают вашему звуку больше простора для маневра, а это означает, что звуковые пики с меньшей вероятностью будут усечены, а тонкости музыки с меньшей вероятностью утонут.
Lossy, Lossless и EAC
Сжатие звука с потерями — это MP3, AAC и WMA, они предлагают эффективное сжатие, жертвуя качеством. Принцип, называемый переменным битрейтом (VBR), может усилить сжатие, делая именно то, что подразумевает название: изменение битрейта песни. С VBR более сложным частям песни выделяется больше битов, в то время как более простые сегменты занимают меньше битов.
Даже при сжатии без потерь добиться идеальной точности не так просто. Популярная программа для копирования CD EAC наглядно демонстрирует, насколько сложным может быть процесс воспроизведения звука побитно — он будет считывать каждый сектор CD несколько раз, возможно, десятки раз, компенсировать ошибки и предоставлять вам головокружительный диапазон вариантов сжатия, чтобы дать вам идеальную копию.
Больше битов, больше проблем
Надеемся, что у вас есть представление о том, какова разница между всеми этими форматами файлов и типами сжатия, поэтому давайте вернемся к исходной теме: Apple и 24-битное аудио. Как мы ясно продемонстрировали, 24-битные звуковые файлы большие — около 100 МБ для обычной песни, хотя сжатие FLAC может сократить ее до чего-то более приемлемого. Даже если предположить, что Apple заинтересована в 24-битном аудио, будет ли для него рынок? В конце концов, их самые популярные музыкальные плееры сделали шаг назад с точки зрения емкости, решив использовать флэш-память вместо физических дисков. Вы, конечно, не сможете записать много файлов на iPod nano.
Но до тех пор, пока цена на флэш-память резко не понизится, 24-битный звук на портативных медиаплеерах останется роскошью, сжирающей все свободное пространство.
К счастью, мы не сталкиваемся с теми же ограничениями на наших рабочих компьютерах, достаточно дешевых терабайтных жестких дисков, чтобы вместить сотни несжатых альбомов. Если вы хотите попробовать классную музыку FLAC без потерь, посмотрите подборку 24-битной музыки Archive.org. Это бесплатно! foobar2000 — отличный музыкальный проигрыватель (с поддержкой скинов), который может обрабатывать FLAC, а dBpoweramp на Windows и Max на Mac могут помочь вам конвертировать FLAC и ALAC. Требуется чуть больше потрудиться, чем просто загрузить песню в AAC за 99 центов из iTunes, но только помните, что будет в 256 раз больше битов!
Сравнение 24-битного и 16-битного звука: результаты аудиотеста
Блогер Archimago немало сил потратил, чтобы ответить на вопрос: какое качество звука человек способен определять на слух? В рамках одного из его последних аудиотестов респондентов просят вслепую различить звуки с динамическим диапазоном 24 бит и 16 бит. Каждый из них скачивал несколько пар 24-битных файлов, один из которых претерпел конверсию 24-16-24 бита, то есть на практике был 16-битным файлом. Их просили определить разницу.
В тесте приняли участие 140 добровольцев (138 мужчин и 2 женщины: честная демографическая картина для аудиофилов). Средний возраст респондентов: 44 года.
Согласно анкетам, более 20% респондентов назвались музыкантами и звукоинженерами, поэтому можно сравнить результаты среди «профессионалов» и любителей, с учётом статистической погрешности.
Стоимость аудиоаппаратуры у участников опроса чаще всего лежит в диапазоне от $1000 до $3000.
Результаты опроса по трём парам файлов довольно любопытны. В двух из трёх композиций правильные и неправильные ответы распределились ровно пополам.
А в композиции Bozza 52,85% пользователей ошиблись, приняв 16-битный файл за 24-битный.
20 респондентов правильно ответили на все вопросы, а 21 человек ошибся во всех вариантах, что тоже вписывается в рамки статистического распределения.
Ещё более удивительно, что музыканты показали результат хуже среднего, даже с учётом статистической погрешности! Особенно сильно напутали в композиции Вивальди.
А вот результат среди пользователей, у которых стоимость звукового оборудования превышает $6000.
Наушники тоже вовсе не помогают отличить 16-битную музыку от 24-битной.
Подводя итог. Конечно, есть приложения, в которых нужно работать именно с 24-битным звуком (тот же мастеринг). Но факт в том, что на слух 16- и 24-битный звук совершенно не различимы друг от друга. Если кто-то заявляет, что способен услышать разницу, то этот человек наверняка заблуждается.
Все, что вам необходимо знать о Hi-Res
Аудиозаписи в высоком разрешении – выбор самых преданных поклонников цифровой музыки. Что же это такое, где это взять и что необходимо, чтобы это слушать?
Сохранить и прочитать потом —
Если вы хотя бы немного интересуетесь цифровой музыкой (будь то прослушивание компакт-дисков или стриминг со Spotify на смартфоне), вам наверняка встречался термин «аудио в высоком разрешении», или «Hi-Res-аудио».
В последние годы популярность Hi-Res-аудио медленно, но верно набирает обороты, чему способствует появление новых компонентов, стриминговых сервисов и даже смартфонов с поддержкой этого стандарта. Еще недавно оно представляло собой нишевый сегмент для узкого круга посвященных, сегодня же все стремятся приобщиться к нему.
Если вы хотите получать от прослушивания музыки максимально возможные впечатления – или хотя бы более качествен-ный звук – вам стоит ознакомиться с концепцией Hi-Res-аудио.
Эта перспектива слегка пугает, поскольку затрагивает множество факторов. Что представляет собой Hi-Res-аудио? Что означают все эти форматы и цифры? Где взять высококачествен-ные файлы и на каких устройствах их воспроизводить? Наконец, с чего начать?
Наш путеводитель по миру Hi-Res-аудио поможет вам досконально разобраться в этом вопросе. Дочитав до конца этот материал, вы будете вооружены всеми нужными знаниями и сделаете первый шаг на пути в волшебный мир лучшего звука.
ЧТО ТАКОЕ HI-RES-АУДИО?
В отличие от HD-видео, для аудио высокого разрешения пока не разработано универсального стандарта. Digital Entertainment Group, Consumer Electronics Association и Th e Recording Academy, а также крупнейшие компании звукозаписи определяют его следующим образом: «Аудиофайл в формате без потерь, несущий в себе фонограмму звучания во всем том частотном диапазоне, в котором производился ее мастеринг посредством аппаратуры с качеством выше, чем у CD».
Попросту говоря, под этим термином обычно понимаются записи с более высокой частотой дискретизации и/или разряд-ностью, чем у CD (т. е. 16 бит/44,1 кГц).
Частота дискретизации говорит о том, сколько раз в секунду делается выборка сигнала в процессе его преобразования из аналоговой в цифровую ипостась. Чем выше разрядность, выражаемая в битах, тем точнее оказывается измерение сигнала в точке выборки, так что переход от 16 бит к 24 битам позволяет значительно повысить качество.
У форматов Hi-Res-аудио частота дискретизации обычно составляет 96 или 192 кГц при разрядности в 24 бита. Кроме того, встречаются файлы с 44,1, 88,2 и 176,4 кГц.
Невелика потеря
Однако у Hi-Res-аудио есть один серьезный недостаток – размеры файлов. Обычно они составляют десятки мегабайт, и несколько песен легко могут занять всю память вашего устройства. Из-за этого же их сложно передавать по Wi-Fi и мобильным сетям.
И это еще не все: у каждого из форматов файлов Hi-Res-аудио есть определенные ограничения совместимости. В качестве примера можно привести FLAC (Free Lossless Audio Codec) и ALAC (Apple Lossless Audio Codec); оба они теоретически обеспечивают передачу музыкальной информации без потерь. Кроме того, есть форматы без сжатия – WAV и AIFF, DSD (формат, используемый в Super Audio CD) и недавно разработанный MQA (Master Quality Authenticated).
Можно спорить об относительных преимуществах каждого формата, но в первую очередь придется учитывать их совместимость с компонентами аудиосистемы и программными решениями.
ЧЕМ ХОРОШИ ФОРМАТЫ HI-RES-АУДИО?
Главным преимуществом форматов в высоком разрешении над теми, что со сжатием, является более высокое качество звука. Сайты с возможностью скачивания, такие как Amazon и iTunes, и стриминговые сервисы наподобие Spotify предлагают форматы со сжатием с относительно низким битрейтом – например, AAC с 256 кбит/с у Apple Music и Ogg Vorbis с 320 кбит/с у Spotify.
В процессе кодирования со сжатием часть информации теряется; иными словами, ради удобства и снижения размера файла уменьшается разрешение сигнала. Это сказывается на качестве звучания: в этих форматах ваши любимые песни не смогут раскрыться до конца.
Мастер-класс
С этим можно мириться при прослушивании плей-листов со Spotify во время поездки на работу в автобусе, но истинным поклонникам музыки такого качества будет недостаточно. Им на помощь придет аудио в высоком разрешении.
Чтобы понять, почему оно должно звучать лучше, чем MP3, сравним их битрейты. Наивысший возможный битрейт MP3 составляет 320 кбит/с, тогда как у файла в формате 24 бит/192 кГц при трансляции он равен 9216 кбит/с, а у записи с компакт-диска – 1411 кбит/с.
Следовательно, файлы Hi-Res-аудио в форматах 24/96 или 24/192 должны более точно воссоздавать звук, над которым музыканты и инженеры трудились в студии. В некоторых случаях вы можете получить именно эти студийные файлы; они помечены как «Studio Masters».
Раз файл содержит больше информации, то можно передать больше деталей и текстур, что позволяет слушателю максимально приблизиться к изначальному исполнению музыки – в том случае, если его система достаточно прозрачна.
ЧТО НУЖНО ДЛЯ ПРОСЛУШИВАНИЯ HI-RES-АУДИО?
Многие новые компоненты способны воспроизводить Hi-Res-аудио. Выбор будет зависеть от величины системы и размера бюджета, а также от предпочтительного способа прослушивания музыки.
Хватайте телефон
Поклонникам мобильного образа жизни стоит обратить внимание на растущий список совместимых смартфонов, главным образом – флагманских моделей под Android, таких как Samsung Galaxy S8, S8+ и LG V30 (пока это единственная модель с поддержкой MQA). Apple iPhone официально не поддерживают Hi-Res-аудио, хотя есть способы добиться этого.
Кроме того, есть специализированные Hi-Res-плееры – например, различные модели Sony Walkman и удостоенные Award плееры Astell & Kern; по сравнению со смартфонами у них больше памяти и качество звучания намного выше.
Что касается настольных решений, самым логичным вариантом будет компьютер под Windows, Mac или Linux (в конце концов, именно на него вы будете скачивать файлы); только убедитесь, что программы для воспроизведения музыки поддерживают Hi-Res. К примеру, у Apple iTunes такой совместимости нет, так что для своего MacBook вам придется скачать или купить дополнительную программу – например, Pure Music или Amarra.
Не стоит полагаться на ограниченные возможности встроенного ЦАП компьютера или смартфона. Настольный или USB-ЦАП (такой как AudioQuest DragonFly Red или Chord Mojo) обеспечит максимальное качество звучания Hi-Res-файлов с устройств, аудиоконтуры которых не оптимизированы для этой задачи.
Включите приличный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) в цепь между источником и наушниками, и качество звука сразу же возрастет.
Если же вы мечтаете о полноценной Hi-Fi-системе, вам потребуется сетевой музыкальный плеер с поддержкой Hi-Res-аудио – такой как Cambridge CXN или Arcam rPlay. Они особенно хороши для систем на базе NAS-серверов (Network Attached Storage, или сетевое устройство хранения – в сущности, жесткий диск со встроенным процессором; мы всецело рекомендуем такой подход).
Широкая поддержка
Форматы Hi-Res-аудио сегодня поддерживают и многие другие компоненты – например, гибридные системы «ЦАП-усилитель-сетевой плеер» (Moon Neo Ace) или активные АС со всей встроенной электроникой (KEF LS50 wireless), некоторые мультирумные системы (Bluesound) и AV-ресиверы (Sony STR DN1080).
Как всегда, мы рекомендуем выбрать качественные наушники или колонки, которые позволят в полной мере оценить достоинства формата.
ГДЕ КУПИТЬ МУЗЫКУ В HI-RES-АУДИО?
Теперь вы в полной мере вооружены теоретическими знаниями, и логично задаться вопросом: где же взять все эти чудесные композиции в Hi-Res-форматах?
На сегодняшний день уже немало сайтов предлагают приобрести отдельные треки и целые альбомы в различных форматах аудио высокого разрешения. Они есть в Великобритании, США и ЕС; в некоторых случаях существуют региональные ограничения на покупку.
Такие крупнейшие лейблы, как Sony, Warner и Universal, открыли этим сервисам доступ к своим огромным архивам записей, а поклонникам качественной музыки – в аудиофильский рай.
При покупке на любом сайте вначале проверьте формат и параметры дискретизации файлов. В конечном итоге вы найдете свой любимый сайт, но даже в этом случае время от времени уточняйте информацию о требуемых альбомах или песнях – в других местах цены могут оказаться ниже.
Шесть лучших сайтов для скачивания Hi-Res-аудио
7digital
Масштабный каталог Hi-Res-музыки любых жанров и удобный сайт с простыми возможностями покупки делают 7Digital сервисом по умолчанию.
У него удобный поиск и продуманная навигация по сайту. Записи в высоком разрешении легко заметить благодаря значку «24-bit FLAC»; есть также отдельный раздел Hi-Res-аудио. К сожалению, предлагаются файлы только в формате FLAC. Зато цены вполне доступны, а покупать можно как отдельные треки, так и альбомы.
Qobuz Sublime
Французский сайт Qobuz получает высшую оценку за выбор музыки и удобство навигации. И сайт, и приложение отличаются продуманностью и позволяют искать музыку по жанрам или новинкам, а затем по частоте дискретизации. Каталог пополняется каждый день, но все-таки лучше всего в нем представлена французская музыка.
Цены конкурентны, однако гибридная подписка Sublime+ стоит £350* в год; впрочем, на Hi-Res-альбомы дают скидки.
Technics Tracks
Все преимущества каталога 7digital в наличии, при этом сайт ориентирован строго на Hi-Fi-форматы: никаких MP3, только CD-качество и выше. Файлы доступны во FLAC с параметрами от 24 бит/44,1 кГц до 24/192 и помечены значком «Hi-Res» на миниатюрной подложке.
Благодаря строгому интерфейсу собственной разработки Technics заметно отличается от 7digital. Однако цены сравнимы, что делает Technics Tracks одним из лучших мест для покупки Hi-Res.
Onkyo Music
Как и Technics Tracks, магазин Hi-Res-аудио Onkyo Music образовался в результате партнерского соглашения с платформой 7digital, так что ассортимент и цены в нем такие же, как и в двух других.
Интерфейс и функции поиска у Onkyo несколько менее удобные, и для нахождения нужных альбомов придется постараться. С другой стороны, у него есть целый отдельный раздел для файлов в формате MQA; четкие логотипы Hi-Res и MQA позволят не ошибиться в выборе.
HDTracks
HDTracks – один из самых уважаемых магазинов для скачивания Hi-Res-аудио, но ему стоило бы переделать дизайн и каталог. Он ориентирован на взрослую аудиторию (джаз, классика и старый рок) и располагает соответствующим интерфейсом. Отдельные песни купить нельзя, а альбомы стоят довольно дорого.
С другой стороны, в этом магазине можно выбрать требуемый формат (FLAC, ALAC, WAV или AIFF) и частоту дискретизации. Есть и треки в DSD – рай для меломанов.
Primephonic
Если вы любите классическую музыку, то это вариант для вас. Primephonic гордится своей узкой специализацией. Огромный каталог сервиса включает десятки тысяч композиций в записях с качеством от CD до FLAC с 24/192 и DSD. Некоторые даже доступны в многоканальном формате. Можно покупать альбомы целиком либо отдельные симфонии.
С продуманным сайтом очень приятно работать, функция поиска позволяет быстро найти произведение любой эпохи.
Откуда транслировать музыку в Hi-Res-форматах?
Tidal и Qobuz уже предлагают стриминг в Hi-Res-аудио, а также в стандартном CD-качестве; Spotify и Apple Music пока этим похвастаться не могут.
Tidal Masters (£20 в месяц)
Партнерство Tidal и MQA еще на шаг приближает нас к широкому распространению Hi-Res-стриминга. Вначале нужно подписаться на раздел Tidal HiFi для доступа к трансляциям в CD-качестве и скачать приложение для компьютера. Стриминг MQA-файлов возможен только через это приложение; мобильные устройства и веб-плеер ограничены качеством CD.
Tidal обещает 30 000 файлов в формате MQA, около 400 из них снабжены пометкой. MQA-файлы имеют дискретизацию до 24 бит/96 кГц (файлы с 192 кГц будут пересчитаны декодером MQA до 96 кГц). При правильном подборе системы транслируемые композиции звучат фантастически здорово, обещая в будущем еще более сильные впечатления.
Qobuz Sublime+ (£350 в год)
Qobuz считает свой гибридный ресурс со скачиванием и стримингом «лучшим музыкальным сервисом по подписке в мире». Максимальный пакет включает стриминг Hi-Res-файлов до 24 бит/192 кГц (а также в MQA и CD-качестве) на компьютеры и мобильные приложения.
На нем доступны 70 000 файлов в 24/192 и 40 миллионов треков в других форматах Hi-Res-аудио. Главный недостаток сервиса – цена: за использование Sublime+ придется отдать вперед за год £350. Что до качества, то у Tidal звучание показалось нам более живым и динамичным. Тем не менее Qobuz – отличный выбор для тех, кто решил полностью посвятить себя стримингу Hi-res-аудио.
Подготовлено по материалам портала «What Hi-Fi?», январь 2018 г. www.whathifi.com
Эту статью прочитали 243 758 раз
Статья входит в разделы: Полезные советы
Поделитесь статьёй: 
Цифровой аудиоформат 24/192, и почему в нем нет смысла. Часть 2 [Перевод]
Прим. перев.: Это перевод второй (из четырех) частей развернутой статьи Кристофера «Монти» Монтгомери (создателя Ogg Free Software и Vorbis) о том, что, по его мнению, является одним из наиболее распространенных и глубоко укоренившихся заблуждений в мире меломанов.
Частота 192 кГц считается вредной
Музыкальные цифровые файлы с частотой 192 кГц не приносят никакой выгоды, но всё же оказывают кое-какое влияние. На практике оказывается, что их качество воспроизведения немного хуже, а во время воспроизведения возникают ультразвуковые волны.
И аудиопреобразователи, и усилители мощности подвержены влиянию искажений, а искажения, как правило, быстро нарастают на высоких и низких частотах. Если один и тот же динамик воспроизводит ультразвук наряду с частотами из слышимого диапазона, то любая нелинейная характеристика будет сдвигать часть ультразвукового диапазона в слышимый спектр в виде неупорядоченных неконтролируемых нелинейных искажений, охватывающих весь слышимый звуковой диапазон. Нелинейность в усилителе мощности приведет к такому же эффекту. Эти эффекты трудно заметить, но тесты подтвердили, что оба вида искажений можно расслышать.
График выше показывает искажения, полученные в результате интермодуляции звука частотой 30 кГц и 33 кГц в теоретическом усилителе с неизменным коэффициентом нелинейных искажений (КНИ) около 0.09%. Искажения видны на протяжении всего спектра, даже на меньших частотах.
Неслышимые ультразвуковые волны способствуют интермодуляционным искажениям в слышимом диапазоне (светло-синяя зона). Системы, не предназначенные для воспроизведения ультразвука, обычно имеют более высокие уровни искажений, около 20 кГц, дополнительно внося вклад в интермодуляцию. Расширение диапазона частот для включения в него ультразвука требует компромиссов, которые уменьшат шум и активность искажений в пределах слышимого спектра, но в любом случае ненужное воспроизведение ультразвуковой составляющей ухудшит качество воспроизведения.
Есть несколько способов избежать дополнительных искажений:
- Динамик, предназначенный только для воспроизведения ультразвука, усилитель и разделитель спектра сигнала, чтобы разделить и независимо воспроизводить ультразвук, который вы не можете слышать, чтобы он не влиял на другие звуки.
- Усилители и преобразователи, спроектированные для воспроизведения более широкого спектра частот так, чтобы ультразвук не вызывал слышимых нелинейных искажений. Из-за дополнительных затрат и сложности исполнения, дополнительный частотный диапазон будет уменьшать качество воспроизведения в слышимой части спектра.
- Качественно спроектированные динамики и усилители, которые совсем не воспроизводят ультразвук.
- Для начала можно не кодировать такой широкий диапазон частот. Вы не можете (и не должны) слышать ультразвуковые нелинейные искажения в слышимой полосе частот, если в ней нет ультразвуковой составляющей.
Все эти способы нацелены на решение одной проблемы, но только 4 способ имеет какой-то смысл. Если вам интересны возможности вашей собственной системы, то нижеследующие сэмплы содержат: звук частотой 30 кГц и 33 кГц в формате 24/96 WAV, более длинную версию в формате FLAC, несколько мелодий и нарезку обычных песен с частотой, приведенной к 24 кГц так, что они полностью попадают в ультразвуковой диапазон от 24 кГц до 46 кГц. Тесты для измерения нелинейных искажений:
- Звук 30 кГц + звук 33 кГц (24 бит / 96 кГц) [5-секундный WAV] [30-секундный FLAC]
- Мелодии 26 кГц – 48 кГц (24 бит / 96 кГц) [10-секундный WAV]
- Мелодии 26 кГц – 96 кГц (24 бит / 192 кГц) [10-секундный WAV]
- Нарезка из песен, приведенных к 24 кГц (24 бит / 96 кГц WAV) [10-секундный WAV] (оригинальная версия нарезки) (16 бит / 44.1 кГц WAV)
Предположим, что ваша система способна воспроизводить все форматы с частотами дискретизации 96 кГц [6]. При воспроизведении вышеуказанных файлов, вы не должны слышать ничего, ни шума, ни свиста, ни щелчков или каких других звуков. Если вы слышите что-то, то ваша система имеет нелинейную характеристику и вызывает слышимые нелинейные искажения ультразвука. Будьте осторожны при увеличении громкости, если вы попадете в зону цифрового или аналогового ограничения уровня сигнала, даже мягкого, то это может вызвать громкий интермодуляционный шум. В целом, не факт, что нелинейные искажения от ультразвука будут слышимы на конкретной системе. Вносимые искажения могут быть как незначительны, так и довольно заметны. В любом случае, ультразвуковая составляющая никогда не является достоинством, и во множестве аудиосистем приведет к сильному снижению качества воспроизведения звука. В системах, которым она не вредит, возможность обработки ультразвука можно сохранить, а можно вместо этого пустить ресурс на улучшение качества звучания слышимого диапазона. Недопонимание процесса дискретизации Теория дискретизации часто непонятна без контекста обработки сигналов. И неудивительно, что большинство людей, даже гениальные доктора наук в других областях, обычно не понимают её. Также неудивительно, что множество людей даже не осознают, что понимают её неправильно. 
Дискретизированные сигналы часто изображают в виде неровной лесенки, как на рисунке выше (красным цветом), которая выглядит как грубое приближение к оригинальному сигналу. Однако такое представление является математически точным, и когда происходит преобразование в аналоговый сигнал, его график становится гладким (голубая линия на рисунке). Наиболее распространенное заблуждение заключается в том, что, якобы, дискретизация – процесс грубый и приводит к потерям информации. Дискретный сигнал часто изображается как зубчатая, угловатая ступенчатая копия оригинальной идеально гладкой волны. Если вы так считаете, то можете считать, что чем больше частота дискретизации (и чем больше бит на отсчет), тем меньше будут ступеньки и тем точнее будет приближение. Цифровой сигнал будет все больше напоминать по форме аналоговый, пока не примет его форму при частоте дискретизации, стремящейся к бесконечности. По аналогии, множество людей, не имеющих отношения к цифровой обработке сигналов, взглянув на изображение ниже, скажут: «Фу!» Может показаться, что дискретный сигнал плохо представляет высокие частоты аналоговой волны, или, другими словами, при увеличении частоты звука, качество дискретизации падает, и частотная характеристика ухудшается или становится чувствительной к фазе входного сигнала. 
Это только так выглядит. Эти убеждения неверны! Комментарий от 04.04.2013: В качестве ответа на всю почту, касательно цифровых сигналов и ступенек, которую я получил, покажу реальное поведение цифрового сигнала на реальном оборудовании в нашем видео Digital Show & Tell, поэтому можете не верить мне на слово. Все сигналы частотой ниже частоты Найквиста (половина частоты дискретизации) в ходе дискретизации будут захвачены идеально и полностью, и бесконечно высокая частота дискретизации для этого не нужна. Дискретизация не влияет на частотную характеристику или фазу. Аналоговый сигнал может быть восстановлен без потерь – таким же гладким и синхронным как оригинальный. С математикой не поспоришь, но в чем же сложности? Наиболее известной является требование ограничения полосы. Сигналы с частотами выше частоты Найквиста должны быть отфильтрованы перед дискретизацией, чтобы избежать искажения из-за наложения спектров. В роли этого фильтра выступает печально известный сглаживающий фильтр. Подавление помехи дискретизации, на практике, не может пройти идеально, но современные технологии позволяют подойти к идеальному результату очень близко. А мы подошли к избыточной дискретизации. Избыточная дискретизация Частоты дискретизации свыше 48 кГц не имеют отношения к высокой точности воспроизведения аудио, но они необходимы для некоторых современных технологий. Избыточная дискретизация (передискретизация) – наиболее значимая из них [7]. Идея передискретизации проста и изящна. Вы можете помнить из моего видео «Цифровое мультимедиа. Пособие для начинающих гиков», что высокие частоты дискретизации обеспечивают гораздо больший разрыв между высшей частотой, которая нас волнует (20 кГц) и частотой Найквиста (половина частоты дискретизации). Это позволяет пользоваться более простыми и более надежными фильтрами сглаживания и увеличить точность воспроизведения. Это дополнительное пространство между 20 кГц и частотой Найквиста, по существу, просто амортизатор для аналогового фильтра. 
На рисунке выше представлены диаграммы из видео «Цифровое мультимедиа. Пособие для начинающих гиков», иллюстрирующие ширину переходной полосы для ЦАП или АЦП при частоте 48 кГц (слева) и 96 кГц (справа). Это только половина дела, потому что цифровые фильтры имеют меньше практических ограничений в отличие от аналоговых, и мы можем завершить сглаживание с большей точностью и эффективностью. Высокочастотный необработанный сигнал проходит сквозь цифровой сглаживающий фильтр, который не испытывает проблем с размещением переходной полосы фильтра в ограниченном пространстве. После того, как сглаживание завершено, дополнительные дискретные отрезки в амортизирующем пространстве просто откидываются. Воспроизведение передискретизированного сигнала проходит в обратном порядке. Это означает, что сигналы с низкой частотой дискретизации (44.1 кГц или 48 кГц) могут обладать такой же точностью воспроизведения, гладкостью АЧХ и низким уровнем наложений, как сигналы с частотой дискретизации 192 кГц или выше, но при этом не будет проявляться ни один из их недостатков (ультразвуковые волны, вызывающие интермодуляционные искажения, увеличенный размер файлов). Почти все современные ЦАП и АЦП производят избыточную дискретизацию на очень высоких скоростях, и мало кто об этом знает, потому что это происходит автоматически внутри устройства. ЦАП и АЦП не всегда умели передискретизировать. Тридцать лет назад некоторые звукозаписывающие консоли использовали для звукозаписи высокие частоты дискретизации, используя только аналоговые фильтры. Этот высокочастотный сигнал потом использовался для создания мастер-дисков. Цифровое сглаживание и децимация (повторная дискретизация с более низкой частотой для CD и DAT) происходили на последнем этапе создания записи. Это могло стать одной из ранних причин, почему частоты дискретизации 96 кГц и 192 кГц стали ассоциироваться с производством профессиональных звукозаписей. 16 бит против 24 бит Хорошо, теперь мы знаем, что сохранять музыку в формате 192 кГц не имеет смысла. Тема закрыта. Но что насчет 16-битного и 24-битного аудио? Что же лучше? 16-битное аудио с импульсно-кодовой модуляцией действительно не полностью покрывает теоретический динамический звуковой диапазон, который способен слышать человек в идеальных условиях. Также есть (и будут всегда) причины использовать больше 16 бит для записи аудио. Ни одна из этих причин не имеет отношения к воспроизведению звука – в этой ситуации 24-битное аудио настолько же бесполезно, как и дискретизация на 192 кГц. Хорошей новостью является тот факт, что использование 24-битного квантования не вредит качеству звучания, а просто не делает его хуже и занимает лишнее место. Примечания к Части 26. Многие из систем, которые неспособны воспроизводить сэмплы 96 кГц, не будут отказываться их воспроизводить, а будут незаметно субдискретизировать их до частоты 48 кГц. В этом случае звук не будет воспроизводиться совсем, и на записи ничего не будет, вне зависимости от степени нелинейности системы. 7. Передискретизация – не единственный способ работы с высокими частотами дискретизации в обработке сигналов. Есть несколько теоретических способов получить ограниченный по полосе звук с высокой частотой дискретизации и избежать децимации, даже если позже он будет субдискретизирован для записи на диски. Пока неясно, используются ли такие способы на практике, поскольку разработки большинства профессиональных установок держатся в секрете. 8. Неважно, исторически так сложилось или нет, но многие специалисты сегодня используют высокие разрешения, потому что ошибочно полагают, что звук с сохраненным содержимым за пределами 20 кГц звучит лучше. Прямо как потребители. [Часть 3]
Эту статью прочитали 118 776 раз
Статья входит в разделы: Интересное о звуке
Поделитесь статьёй: