Какой звук лучше: цифровой или аналоговый?
Какой звук лучше, цифровой (CD), или аналоговый (виниловые пластинки)?
Смотря для чего и в чём.
В стандартных CD кодирование 16-разрядное. Это 65 тыщ уровней. Если для сравнительно громкой или умеренной громкости мызыки (рок, метал, джаз) это достаточно для высококачественного воспроизведения, то для классики уже недостаточно. Динамический диапазон оркестра при исполнении классики достигает 60 дБ (тысяча раз) — между фортиссимо и пианиссимо. Ну пусть даже двукорежиссёры при подготовке фонограмм специально сжимают диапазон (это действительно так) — всё равно от 16 бит полного диапазона на тихих участках фонограммы реально используются дай бог семь-восемь, то есть менее 250 уровней. И при таком ущербном квантовании дискретизация становится заметной на слух. Замечу, что теорема Котельникова тут никак не нарушается: для точного соответствия кодированного и исходного сигнала она требует лишь определённой частоты отсчётов — молчаливо предполагая, что точность каждого отсчёта бесконечно велика (т. е. разрядность преобразования неограничена). Если же точность отсчётов становится низкой — то гг. Котельников и Шеннон бессильны.
Вот ПОЭТОМУ виниловый звук на классических произведениях лучше, "теплее", чем цифровой. Хотя все недостатки винила при этом никуда не исчезают: и песок, и шум, и запиливание диска при многократном проигрывании, и т. п.
И поэтому же современные цифровые стандарты, с кодированием 24 бита/192 кГц, уже рвут винил как тузик грелку. Это качество, превосходящее винил ВЕЗДЕ, во всех уровнях громкости исходной фонограммы, и в то же время свободное от всех перечисленных недостатоков винила.
Отличия аналогового звука от цифрового
Очень часто мы слышим такие определения, как «цифровой» или «дискретный» сигнал, в чем его отличие от «аналогового»?
Суть различия в том, что аналоговый сигнал непрерывный во времени (голубая линия), в то время как цифровой сигнал состоит из ограниченного набора координат (красные точки). Если все сводить к координатам, то любой отрезок аналогового сигнала состоит из бесконечного количества координат.
У цифрового сигнала координаты по горизонтальной оси расположены через равные промежутки времени, в соответствии с частотой дискретизации. В распространенном формате Audio-CD это 44100 точек в секунду. По вертикали точность высоты координаты соответствует разрядности цифрового сигнала, для 8 бит это 256 уровней, для 16 бит = 65536 и для 24 бит = 16777216 уровней. Чем выше разрядность (количество уровней), тем ближе координаты по вертикали к исходной волне.
Аналоговыми источниками являются: винил и аудиокассеты. Цифровыми источниками являются: CD-Audio, DVD-Audio, SA-CD (DSD) и файлы в WAVE и DSD форматах (включая производные APE, Flac, Mp3, Ogg и т.п.).
Преимущества и недостатки аналогового сигнала
Преимуществом аналогового сигнала является то, что именно в аналоговом виде мы воспринимаем звук своими ушами. И хотя наша слуховая система переводит воспринимаемый звуковой поток в цифровой вид и передает в таком виде в мозг, наука и техника пока не дошла до возможности именно в таком виде подключать плееры и другие источники звука напрямик. Подобные исследования сейчас активно ведутся для людей с ограниченными возможностями, а мы наслаждаемся исключительно аналоговым звуком.
Недостатком аналогового сигнала являются возможности по хранению, передаче и тиражированию сигнала. При записи на магнитную ленту или винил, качество сигнала будет зависеть от свойств ленты или винила. Со временем лента размагничивается и качество записанного сигнала ухудшается. Каждое считывание постепенно разрушает носитель, а перезапись вносит дополнительные искажения, где дополнительные отклонения добавляет следующий носитель (лента или винил), устройства считывания, записи и передачи сигнала.
Делать копию аналогового сигнала, это все равно, что для копирования фотографии ее еще раз сфотографировать.
Преимущества и недостатки цифрового сигнала
К преимуществам цифрового сигнала относится точность при копировании и передачи звукового потока, где оригинал ничем не отличается от копии.
Основным недостатком можно считать то, что сигнал в цифровом виде является промежуточной стадией и точность конечного аналогового сигнала будет зависеть от того, насколько подробно и точно будет описана координатами звуковая волна. Вполне логично, что чем больше будет точек и чем точнее будут координаты, тем более точной будет волна. Но до сих пор нет единого мнения, какое количество координат и точность данных является достаточным для того, что бы сказать, что цифровое представление сигнала достаточно для точного восстановления аналогового сигнала, неотличимого от оригинала нашими ушами.
Если оперировать объемами данных, то вместимость обычной аналоговой аудиокассеты составляет всего около 700-1,1 Мб, в то время как обычный компакт диск вмещает 700 Мб. Это дает представление о необходимости носителей большой емкости. И это рождает отдельную войну компромиссов с разными требованиями по количеству описывающих точек и по точности координат.
На сегодняшний день считается вполне достаточным представление звуковой волны с частотой дискретизации 44,1 кГц и разрядности 16 бит. При частоте дискретизации 44,1 кГц можно восстановить сигнал с частотой до 22 кГц. Как показывают психоакустические исследования, дальнейшее повышение частоты дискретизации мало заметно, а вот повышение разрядности дает субъективное улучшение.
Как ЦАП строят волну
ЦАП – это цифро-аналоговый преобразователь, элемент, переводящий цифровой звук в аналоговый. Мы рассмотрим поверхностно основные принципы. Если по комментариям будет виден интерес более подробно рассмотреть ряд моментов, то будет выпущен отдельный материал.
Мультибитные ЦАП
Очень часто волну представляют в виде ступенек, что обусловлено архитектурой первого поколения мультибитных ЦАП R-2R, работающих аналогично переключателю из реле.
На вход ЦАП поступает значение очередной координаты по вертикали и в каждый свой такт он переключает уровень тока (напряжения) на соответствующий уровень до следующего изменения.
Хотя считается, что ухо человека слышит не выше 20 кГц, и по теории Найквиста можно восстановить сигнал до 22 кГц, остается вопрос качества этого сигнала после восстановления. В области высоких частот форма полученной «ступенчатой» волны обычно далека от оригинальной. Самый простой выход из ситуации – это увеличивать частоту дискретизации при записи, но это приводит к существенному и нежелательному росту объема файла.
Альтернативный вариант – искусственно увеличить частоту дискретизации при воспроизведении в ЦАП, добавляя промежуточные значения. Т.е. мы представляем путь непрерывной волны (серая пунктирная линия), плавно соединяющий исходные координаты (красные точки) и добавляем промежуточные точки на этой линии (темно фиолетовые).
При увеличении частоты дискретизации обычно необходимо повышать и разрядность, чтобы координаты были ближе к аппроксимированной волне.
Благодаря промежуточным координатам удается уменьшить «ступеньки» и построить волну ближе к оригиналу.
Когда вы видите функцию повышения частоты с 44.1 до 192 кГц в плеере или внешнем ЦАП, то это функция добавления промежуточных координат, а не восстановления или создание звука в области выше 20 кГц.
Изначально это были отдельные SRC микросхемы до ЦАП, которые потом перекочевали непосредственно в сами микросхемы ЦАП. Сегодня можно встретить решения, где к современным ЦАП добавляется такая микросхема, это сделано для того, чтобы обеспечить альтернативу встроенным алгоритмам в ЦАП и порой получить еще более лучший звук (как например это сделано в Hidizs AP100).
Основной отказ в индустрии от мультибитных ЦАП произошел из-за невозможности дальнейшего технологического развития качественных показателей при текущих технологиях производства и более высокой стоимости против «импульсных» ЦАП-ов с сопоставимыми характеристиками. Тем не менее, в Hi-End продуктах предпочтение отдают зачастую старым мультибитным ЦАП-ам, нежели новым решениям с технически более хорошими характеристиками.
Импульсные ЦАП
В конце 70-тых широкое распространение получил альтернативный вариант ЦАП-ов, основанный на «импульсной» архитектуре – «дельта-сигма». Технология импульсных ЦАП-ов стала возможной появлению сверх-быстрых ключей и позволила использовать высокую несущую частоту.
Амплитуда сигнала является средним значением амплитуд импульсов (зеленым показаны импульсы равной амплитуды, а белым итоговая звуковая волна).
Например последовательность в восемь тактов пяти импульсов даст усредненную амплитуду (1+1+1+0+0+1+1+0)/8=0,625. Чем выше несущая частота, тем больше импульсов попадает под сглаживание и получается более точное значение амплитуды. Это позволило представить звуковой поток в однобитном виде с широким динамическим диапазоном.
Усреднение возможно делать обычным аналоговым фильтром и если такой набор импульсов подать напрямую на динамик, то на выходе мы получим звук, а ультра высокие частоты не будут воспроизведены из-за большой инертности излучателя. По этому принципу работают ШИМ усилители в классе D, где плотность энергии импульсов создается не их количеством, а длительностью каждого импульса (что проще в реализации, но невозможно описать простым двоичным кодом).
Мультибитный ЦАП можно представить как принтер, способный наносить цвет пантоновыми красками. Дельта-Сигма – это струйный принтер с ограниченным набором цветов, но благодаря возможности нанесению очень мелких точек (в сравнении с пантовым принтером), за счет разной плотности точек на единицу поверхности дает больше оттенков.
На изображении мы обычно не видим отдельных точек из-за низкой разрешающей способности глаза, а только средний тон. Аналогично и ухо не слышит импульсов по отдельности.
В конечном итоге при текущих технологиях в импульсных ЦАП можно получить волну, близкую к той, что теоретически должна получится при аппроксимации промежуточных координат.
Надо отметить, что после появления дельта-сигма ЦАП исчезла актуальность рисовать «цифровую волну» ступеньками, т.к. так ступеньками волну современные ЦАП не строят. Правильно дискретный сигнал строить точками соединенной плавной линией.
Являются ли идеальными импульсные ЦАП?
Но на практике не все безоблачно, и существует ряд проблем и ограничений.
Т.к. подавляющее количество записей сохранено в многоразрядном сигнале, то перевод в импульсный сигнал по принципу «бит в бит» требует излишне высокую несущую частоту, которую современные ЦАП не поддерживают.
Основной функцией современных импульсных ЦАП является перевод многоразрядного сигнала в однобитный с относительно невысокой несущей частотой с прореживанием данных. В основном именно эти алгоритмы и определяют конечное качество звучания импульсных ЦАП-ов.
Чтобы уменьшить проблему высокой несущей частоты, звуковой поток разбивается на несколько однобитных потоков, где каждый поток отвечает за свою группу разряда, что эквивалентно кратному увеличению несущей частоты от числа потоков. Такие ЦАП называются мультибитными дельта-сигма.
Сегодня импульсные ЦАП-ы получили второе дыхание в быстродействующих микросхемах общего назначения в продуктах компаний NAD и Chord за счет возможности гибко программировать алгоритмы преобразования.
Формат DSD
После широкого распространения дельта-сигма ЦАП-ов вполне логичным было и появления формата записи двоичного кода напрямую дельта-сигма кодировке. Этот формат получил название DSD (Direct Stream Digital).
Широкого распространения формат не получил по нескольким причинам. Редактирование файлов в этом формате оказалось излишне ограниченным: нельзя микшировать потоки, регулировать громкость и применять эквализацию. А это значит, что без потери качества можно лишь архивировать аналоговые записи и производить двухмикрофонную запись живых выступлений без последующей обработки. Одним словом – денег толком не заработать.
В борьбе с пиратством диски формата SA-CD не поддерживались (и не поддерживаются до сих пор) компьютерами, что не позволяет делать их копии. Нет копий – нет широкой аудитории. Воспроизвести DSD аудиоконтент можно было только с отдельного SA-CD проигрывателя с фирменного диска. Если для PCM формата есть стандарт SPDIF для цифровой передачи данных от источника к отдельному ЦАП, то для DSD формата стандарта нет и первые пиратские копии SA-CD дисков были оцифровками с аналоговых выходов SA-CD проигрывателей (хоть ситуация и кажется глупой, но на деле некоторые записи выходили только на SA-CD, либо та же запись на Audio-CD специально была сделана некачественно для продвижения SA-CD).
Переломный момент произошел с выходом игровых приставок SONY, где SA-CD диск до воспроизведения автоматически копировался на жесткий диск приставки. Этим воспользовались поклонники формата DSD. Появление пиратских записей простимулировало рынок на выпуск отдельных ЦАП для воспроизведения DSD потока. Большинство внешних ЦАП с поддержкой DSD на сегодняшний день поддерживает передачу данных по USB используя формат DoP в виде отдельного кодирования цифрового сигнала через SPDIF.
Несущие частоты для DSD сравнительно небольшие, 2.8 и 5.6 МГц, но этот звуковой поток не требует никаких преобразований с прореживанием данных и вполне конкурентно-способен с форматами высокого разрешения, такими как DVD-Audio.
На вопрос что лучше, DSP или PCM однозначного ответа нет. Все упирается в качество реализации конкретного ЦАП и таланта звукорежиссера при записи конечного файла.
Общий вывод
Аналоговый звук – это то, что мы слышим и воспринимаем, как окружающий мир глазами. Цифровой звук, это набор координат, описывающих звуковую волну, и который мы напрямую услышать не можем без преобразования в аналоговый сигнал.
Аналоговый сигнал, записанный напрямую на аудиокассету или винил нельзя без потери качества перезаписать, в то время как волну в цифровом представлении можно копировать бит в бит.
Цифровые форматы записи являются постоянным компромиссом между количеством точностью координат против объема файла и любой цифровой сигнал является лишь приближением к исходному аналоговому сигналу. Однако при этом разный уровень технологий записи и воспроизведения цифрового сигнала и хранения на носителях для аналогового сигнала дают больше преимуществ цифровому представлению сигнала, аналогично цифровой фотокамере против пленочного фотоаппарата.
Чем хороша аналоговая запись/воспроизведение звука и чем плоха цифровая
Добрый день уважаемые.
Сегодня я поделюсь простыми размышлениями почему аналоговый сигнал лучше цифрового, записанного на CD диске, что и является 99% наших цифровых источников.
И собака зарыта не в качестве DACа или ADC а в самом принципе квантования!
Динамика преобразования, используемая в наших цифровых ЦАП, напрямую связана с качеством квантования, т.е. преобразования электрического напряжения в цифровые данные
эта задача возлагается на аналого-цифровой преобразователь (ЦАП).
На современных CD, ЦАПом эта операция выполняется в 16 битах, т.е. шкала возможных значений равна 2 в степени 16, т.е. от 0 до 65536.
Шкала линейная, при каждом удвоении напряжения цифровое значение удваивается.
Все считают что для любых уровней сигнала количество доступных уровней квантования одинаково.
Это в корне НЕ верно !
85% всех возможных вариаций звука находятся в ВЫСОКИХ УРОВНЯХ и СРЕДНИХ сигнала, а 15% оставшихся во ВСЕХ низких.
Математически вся вариативность звучания возможна только при высоких уровнях сигнала.
Проблема с линейной квантификацией заключается в том, что количество значений, присваиваемых уровню, является не линейным а переменным !
Качество квантования гораздо лучше при высоких уровнях звука, чем при низких уровнях.
Фактически, чем больше значений доступно для квантования, тем лучше воспроизводятся тонкие вариации звука.
А они у CD возможны только на средних и высоких уровнях.
У любой виниловой пластинки записанной на аналовой аппаратуре такой проблемы НЕТ и в помине.
Вариативность звучания виниловой пластинки одинакова для ВСЕХ уровней звука !
Не верно ! Шаг квантования зависит от уровня сигнала, и НЕ может быть постоянен всегда
Почему аналоговый звук лучше цифрового
Новости, обзоры, советы, спецпредложения, акции и многое другое в нашей рассылке.
Скидки, бонусы, накопления
Целью данной статьи не является разжигание святой войны между поклонниками аналогового и цифрового аудио. Целью является показать принципиальные различия между двумя технологиями. Автор статьи (то есть я) занимает сторону цифровой технологии как наиболее совершенной и хочет разъяснить всем желающим свою точку зрения не только с субъективной, но и с научной стороны. Знание принципа цифровой записи звука, вкупе с пониманием научной стороны этого дела, однозначно исключает какие-либо сомнения в превосходстве цифровых технологий над аналоговыми.
Аналоговая запись звука.
По сути, звук (колебание частиц воздуха) имеет аналоговую природу. Звук распространяется в воздушном пространстве, он может искажаться в зависимости от разнообразных условий — расстояния до источника звука, отражения от окружающих предметов, скорости движения относительно источника и т.п. Диапазоном воспринимаемых человеческим ухом звуковых колебаний принято считать промежуток от 20 Гц до 20 кГц. На самом деле, 20 кГц — цифра довольно оптимистичная, мало кто может похвастаться тем, что реально слышит такую частоту. Большинство из встречавшихся мне взрослых людей не слышали частоты выше 15-16 кГц, так что я с большой долей уверенности в качестве среднего порога слышимости назвал бы частоту в 15 кГц. Впрочем, в плане тона нашим ухом воспринимаются частоты всего лишь до 5 кГц — всё, что выше, является дополнительными гармониками, обертонами, созвуками и т.п. Однако, правильное воспроизведение высоких составляющих (граничная частота воспроизведения) в основном и является мерой качества записи звука, обычно указываемой в технических характеристиках любого сколько-нибудь серьёзного звукозаписывающего устройства.
В мире аналоговой записи звука, колебание воздуха сначала преобразуется в электрическое колебание посредством микрофона. Далее, электрическое колебание подаётся на звукозаписывающую магнитную головку (в случае магнитной ленты) или механический резец (в случае винила). В первом случае, информация записана на намагниченной ленте, во втором — в канавке пластинки. Для воспроизведения звука, достаточно протянуть магнитную ленту вдоль магнитной головки с той же скоростью, с которой производилась запись — головка преобразует переменное магнитное поле обратно в электрические колебания, которые усиливаются и подаются на звуковоспроизводящую систему (динамик). Звуковоспроизводящая система заставляет воздух колебаться и мы слышим звук. В случае с пластинкой, достаточно прогнать иглу по канавке, которая преобразует механические колебания в электрические, а далее — снова усилитель с колонками.
Чисто с точки зрения здравого смысла из всего вышесказанного следует, что винил — это наихудший вариант для записи звука в принципе, потому что в процессе записи/воспроизведения присутствует грубая механика (как ни парадоксально, консерваторами почему-то принято отстаивать именно винил а не магнитные ленты, хотя последние в пике своего развития имели значительно более высокие качественные характеристики). Кроме всего прочего, почти весь более-менее нормальный винил писАлся именно с магнитных лент. Ему просто неоткуда было записываться — мастеринг и сведение делались в ленте, поскольку на пластинке это в принципе невозможно. То есть, звук с винила — это звук с магнитной ленты, только дополненный собственными недостатками винила — треском, шипением и прочими «меломанскими» безобразиями, обусловленными механическим съёмом звука с канавки пластинки — «плуг в борозде».
Фактически, аналоговая запись звука несовершенна почти на всех стадиях. Например, при записи на магнитную ленту, многое зависит от качества магнитной головки, архиважным является её калибровка относительно ленты (вечная головная боль). Добавьте сюда детонацию (непостоянство скорости ленты из-за неточностей в лентопротяжном механизме), саморастяжение ленты, изменения характеристик ленты на её протяжении, случайные выбоины/посторонние частицы на ней. Винил? Детонация, попадание в канавку мусора, деформация диска, ухудшение качества звука после каждого проигрывания из-за «раздалбывания» канавки. Но самым главным недостатком аналоговой записи является невозможность создания точной копии — любая копия с оригинала будет хуже качеством. Плюс ко всему, любой аналоговый носитель, даже будучи неиспользуемым, подвержен старению и постепенному ухудшению качества воспроизводимого с него звука.
Цифровая запись звука.
Цифровая запись звука стала возможной благодаря огромному техническому прогрессу, произошедшему в последние десятилетия. По сути, в основе цифровой записи звука лежит довольно старая теория — просто стало возможным сделать из теории практику. Чтобы пояснить принцип цифровой записи, мне придётся поразглагольствовать несколько больше, поскольку в двух словах рассказать его невозможно.
Само название «цифровая запись» предполагает наличие цифр. Что за цифры? Выше я уже говорил, что сам по себе звук имеет аналоговую природу. Чтобы записать звук в цифровую форму, нужно просто зафиксировать значения звукового колебания, изменяющегося во времени, в числах с как можно большей точностью.
На рисунке зелёным цветом представлен аналоговый, непрерывный сигнал, желтым — его зафиксированные отсчёты (выборки). Выборка — значение сигнала в данный момент времени, записанное цифрой. Поскольку аналоговый сигнал непрерывно меняется во времени, сразу вырисовывается проблема: для точного воспроизведения сигнала необходимо бесконечное количество выборок — «одна за другой». Однако, здесь в силу вступает теорема Котельникова (тут вам придётся поверить мне на слово) — сигнал с известной максимальной частотой можно точно восстановить из цифровых выборок, сделанных с частотой вдвое большей максимальной частоты этого сигнала . В компакт-дисках (CD) частота выборки установлена «с запасом» — 44.1 кГц, таким образом, с компакт-диска можно с высокой точностью восстановить сигналы с частотами до 22.05 кГц, что перекрывает возможности самого чуткого уха с лихвой.
Процесс восстановления «промежуточных» значений сигнала между снятыми выборками называется интерполяцией. Интерполяция делается при воспроизведении звука, записанного в цифровой форме. Чем качественнее производится интерполяция, тем лучше восстанавливается сигнал. Обратимся к визуальной демонстрации восстановления сигнала из выборок.
На рисунке показан оригинальный сигнал и его зафиксированные выборки. Следующий рисунок показывает то, что получится, если «восстановить» сигнал без интерполяции, грубо «соединив» ближайшие выборки между собой прямыми линиями.
Как видим, результат немного похож на оригинал, но всё же весьма далёк от него. Конечно, «восстановленный» таким образом звук будет отличаться от оригинала и на слух. Что получится, если интерполировать выборки и «восстановить» сигнал с коэффициентом интерполяции 2 (т.е., добавить между уже имеющимися у нас выборками по одной «искусственной», восстановленной выборке)?
Теперь, между имеющимися у нас выборками добавлено по одной «восстановленной». Заметьте, насколько сигнал стал похож на оригинал! Конечно, до идеала ещё далеко — но ведь это всего лишь коэффициент интерполяции 2! Заостряю внимание: никакого волшебства нет — сигнал интерполируется строго по теории, математическими вычислениями, без какого-либо подвоха. Также, заметьте интересный факт: восстановленные выборки вовсе не являются средними значениями между двумя соседними оригинальными выборками.
Удвоим коэффициент интерполяции (4). Качество восстановления сигнала растёт небывалыми темпами.
Если ещё удвоить коэффициент (8), восстановленный сигнал на вид практически не отличается от оригинального. Думаю, продолжать интерполировать далее не имеет смысла — вы и так уже всё поняли.
Теперь подхожу к ещё одной проблеме цифровой записи. На самом деле, мало просто сделать выборки сигнала на нужной частоте. Надо ещё и записать их значение максимально точно. Точность при записи называется разрядностью. Чем выше разрядность — тем точнее можно записать выборки сигнала. Нагляднее всего это демонстрируют два следующих рисунка.
На рисунке представлен всё тот же сигнал, что и на предыдущих — только оцифрованный с разрядностью 2 бита. Несмотря на то, что интерполяция производилась с коэффициентом 16, восстановленный сигнал вовсе непохож на оригинал. Он и не может быть похожим на него — разрядность в 2 бита является очень низкой и непригодной для записи звукового колебания.
Всё тот же сигнал, оцифрованный в 16 бит (именно такое качество у CD) и восстановленный с коэффициентом интерполяции 16. Практически неотличим от оригинала. Отличия будут незаметны на слух. В студийной практике чаще используются более высокие разрядности и частоты выборок — например, 24бит/48кГц, 24бит/96кГц и т.д. Это связано с тем, что на студиях звук подвергается дальнейшей кропотливой обработке и его лучше иметь в максимально доступном цифровом качестве. В финальном результате — например, на CD — качества 16бит/44.1кГц для отличного воспроизведения хватает с лихвой.
Добавим сюда тот факт, что цифровая запись не стареет и не может испортиться в принципе. Это — слепок звука, который сам по себе никаким временным изменениям не подвержен. Также, с этого слепка можно наделать сколь угодное количество копий — и все они будут в точности одинаковы. А при достаточной точности слепка, его ещё можно и обрабатывать практически неограниченное количество раз.
Подведу черту: все предыдущие изыскания, увещевания и рисунки сводятся к одной мысли — цифровая звукозапись в теории является идеальной. С её помощью можно записать любой звук, который только может услышать человеческое ухо. А затем можно максимально точно воспроизвести этот звук — с такой точностью, которая и не снилась аналоговым носителям по причине очевидного несовершенства последних.
Где же подвох?
Теория цифровой записи — как вы, вероятно, уже убедились — свободна от изъянов. Что же происходит на практике?
Во-первых, звук надо грамотно оцифровать — а это задача не совсем тривиальная, хотя упирается она в основном в одну-единственную деталь — АЦП (аналого-цифровой преобразователь). Допустим, мы взяли суперкачественный микрофон, обеспечили нормальное прохождение электрического сигнала через все аналоговые цепи (провода, микшер и т.п.). Некачественный АЦП, стоящий на входе цифрового записывающего устройства, враз испортит все старания. Он может записывать отсчёты с недостаточной точностью. Он может делать выборки с неравномерной частотой. В общем — если АЦП на записи был плох — записанный звук получается далёким от оригинала и мы уже ничего не сможем с ним сделать (хотя отсчёты по прежнему будут цифровые — исправить их не представится никаким образом).
Во-вторых, цифровой звук надо грамотно воспроизвести. Ситуация с точностью до наоборот: имеем прекрасную акустическую систему, замечательный усилитель, отличные провода. Но если мы подключим всё это к выходу некачественного ЦАПа (цифро-аналоговый преобразователь) — получим соответствующий некачественный звук. У ЦАП обычно больше способов испортить звук: это и неравномерная частота, и недостаточная точность, и, возможно, полное отсутствие интерполяционной схемы как таковой! Автору доводилось видеть «супербюджетные» звуковые карты для компьютеров, на которых никакой интерполяции не производилось вовсе, а разрядность выводимого сигнала на вид не доходила и до 5 бит.
Что всё вышесказанное означает? Да то, что качество цифровой записи/воспроизведения зависит только и только от аппаратуры — ровным счётом так же, как и в случае с аналоговыми технологиями. И если на звукозаписывающих студиях уж явно постарались, приобрели себе хорошую электронику и не имеют проблем с цифровым звуком — у вас эти проблемы вполне могут появиться, поскольку бытовые проигрыватели цифровой музыки зачастую производят ужасный звук. Здесь раскрывается один момент: во времена винила и магнитной ленты сама звуковоспроизводящая аппаратура делалась куда более качественно — автор и сам помнит те времена. В наш же век, век удешевления всего, чего только можно и переноса производства сами знаете куда, ожидать замечательного качества от подавляющего количества среднебюджетной аппаратуры не приходится. Возможно, с этим и связано большинство негатива в сторону цифровой музыки, т.к. люди не слышат тот звук, который они слышали когда-то. Но зачем винить в этом цифровую запись? Эта тема уже для другого разговора.
Иногда приходится видеть забавные «обзоры», где люди сравнивают одинаковые альбомы каких-либо исполнителей — сначала в виниле, потом — в CD. Это смешит: во-первых, переизданная на CD запись будет, конечно же, иметь другой звук, поскольку её ремастерили специально для CD. Причём, разумеется, ремастеринг делается уж явно для улучшения звука, а не для его ухудшения. Думается, на студиях, переиздающих классические коллекционные издания хитовой музыки прошлых десятилетий, сидят не профаны. Во-вторых, тот же винил не в состоянии правильно передать некоторое количество высоких частот из-за очевидной инерционности иглы — звук с винила всегда характеризуется завалом по ВЧ — он будет более мягким и глуховатым, но кто сказал, что всем нравится эдакая ретро-мягкость?
В голову также приходит другая забавная аналогия. Почему-то, никто не отстаивает видеоформат VHS, говоря, что на DVD худшая картинка. Оно и понятно — здесь всё видно невооружённым глазом. В случае же со звуком, когда каждый спешит убедить окружающих в своём исключительном слухе, всё сложнее и плацдарм для разнообразного рода спекуляций шире. Отсюда многочисленные бредовые высказывания, ничего общего со здравым смыслом и наукой не имеющие. Например, высказывание о том, что «особенно на цифровой записи пропадают басы». Почему именно басы — совершенно непонятно. Равно как и непонятно, откуда такие профанские мнения постоянно берутся.
Резюме.
С точки зрения науки, цифровая запись звука в сравнении с аналоговой имеет сплошные преимущества и не имеет недостатков. С точки зрения реалий — чтобы услышать по-настоящему качественный цифровой звук — надо выложить кучу денег, да и не всегда даже за кучу будет хороший результат. Впрочем, в случае с аналоговой записью — ровным счётом всё то же самое.
А напоследок — маленькая сенсация: звук с магнитных лент на самом деле. Цифровой. Связано это с тем, что фактически в зазор магнитной головки в каждый конкретный момент времени попадает конечное количество магнитных частиц ленты. Следовательно, значение сигнала уже записано не с полной, а с ограниченной точностью. «Интерполятором» в таком случае выступает сама магнитная головка, т.к. в ней магнитное поле не может меняться абсолютно мгновенно. Где-то читал (не буду ручаться за достоверность), что примерная разрядность магнитной ленты — 18 бит. Впрочем, не стоит путать эту «разрядность» с цифровой — всё же, это всего лишь приближение, граничащее с шуткой.