DVD-A: что, как и зачем.
реклама
Начнём с того, что 24-битная точность данных сама по себе не имеет почти никакого отношения к точности передачи звукового сигнала в слышимом динамическом диапазоне. Почему? Да потому, что шаг квантизации (выраженный в децибеллах) для любой точности одинаков и, соответственно, несёт идентичную информацию как при 16-битном, так и при 24-битном представлении за одним единственным исключением.
Если вы ещё плохо себе представляете, что такое дискретизация и квантизация, предлагаю предварительно ознакомьтся со следующим материалом: http://www.geocities.com/SiliconValley/Platform/8709/video/acp.html
Так вот, об исключении. На границе точности 16-битного представления происходит усечение исходной формы сигнала, вносящее искажения квантизации. Из-за их некоррелированного спектра, сопоставимого с белым шумом, эти искажения называют шумом квантизации. И хотя эти шумы имеют небольшую амплитуду, они заметно искажают самые тихие звуки, причём вносимые искажения не соответствуют природной гармонии шумов и чётко улавливаются слуховым аппаратом человека.
Применение 24-битной точности лишь позволяет перенести искажения квантизации за пределы слышимости. Ещё раз уточню, что речь идёт только об очень тихих сигналах, которые могут быть воспроизведены лишь высококачественной аппаратурой с большим динамическим диапазоном. Однако тут открывается второе дно - мастеринг записей с 24-битной точностью прощает многие ошибки звукоинженеров, которые непременно стали бы слышны при мастеринге 16-битной записи. На мой взгляд это даже важнее для нас, чем собственно точность тихих звуков, ибо множество компакт-дисков звучат хуже, чем им позволяет формат записи.
Полагаю, будет уместным упомять о методах борьбы с артефактами квантования при материнге CD. Простое понижение разрядности сигнала приводит к появлению тучи высокочастотных составляющих, что хорошо демонстрирует следующая картинка:
Добавлением к сигналу перед округлением до 16-битной точности специального шума малой амплитуды можно добиться чистого звучания:
Теперь рассмотрим повышение частоты дискретизации. Считается, что оно также значительно повышает качество, однако и это не совсем так. Чтобы понять почему, попробуйте изобразить какую-нибудь кривую на листке в клетку и "оцифровать" её по узлам сетки. Если проделать ту же операцию с вдвое меньшим шагом по горизонтали, форма кривой станет ничуть не менее изломанной. Надеюсь, это достаточная иллюстрация моей мысли. Качество передачи частот звукового диапазона не зависит от того, оцифрована запись в 44 или в 96 кГц, оно определяется лишь возможностями интерполирующих фильтров цифро-аналоговых преобразователей. Увеличение частоты дискретизации мало облегчает им работу, тогда в чём же выгода?
Оцифровка звукового сигнала в прямоугольную форму вносит широкий спектр высокочастотных компонентов, отсутствовавших в исходном звуке. Этот спектр простирается даже за пределы частоты дискретизации и достигает нескольких мегагерц. Одной из задач АЦП воспроизводящего устройства является фильтрация этого шума, чтобы он не давал интермодуляций в слышимый диапазон частот (как это происходит - http://www.moline.ru/articles/dig/sv.php). Однако с аналоговыми фильтрами есть одна проблема - они не могут резко устранить сигнал выше частоты среза, поэтому для достаточно сильного подавления частот выше 20 кГц приходится заведомо понижать частоту среза, что приводит к спаду АЧХ в верхнем диапазоне высоких частот. Современные АЦП избавляясь от вышеописанной проблемы с помощью оверсэмплинга в 4 и более раза, поэтому хранение записи в 96 и 192 кГц и с этой точки зрения не даёт каких-либо преимуществ.
Разумеется, бОльшая частота дискретизации позволяет передать больший диапазон частот, однако насущная необходимость ультразвуковых составляющих всё ещё остаётся спорным моментом, тем более что они могут быть достоверно воспроизведены только очень качественной аппаратурой с низким коэффициентом искажений на сверхвысоких частотах. Так что же, у записей в 96 и 192 кГц нет никаких реальных преимуществ? Ну почему же, они есть!
Побочным эффектом упомянутой выше обработки сигнала перед преобразованием его в 16-битную точность (dithering) является увеличение уровня шума записи. Вот тут-то повышенная частота дискретизации и оказывается очень кстати: применив специально модулированный шумовой сигнал можно избежать повышения уровня шума в звуковой области частот! Однако по закону сохранения, если где-то чего-то убавилось, то в другом месте его должно добавиться:
Шум "перемещается" в наиболее высокочастотную область (такая операция называется noise-shaping), но при частоте дискретизации 44 кГц он всё ещё находится в слышимой области частот. Noise shaping звука, оцифрованного в 192 кГц, позволяет вынести шумы далеко за пределы звукового диапазона и там благополучно подавить их аналоговыми фильтрами. Получается, что наибольшая польза от повышенных частот дискретизации проявляется именно при 16-битной точности представления аудиоданных! Поэтому сейчас некоторые концерты на DVD имеют звуковую дорожку в формате 192 кГц 16 бит.
Итак, складывается весьма интересная картина: DVD-A имеет больший динамический диапазон и меньший уровень искажений на самых тихих звуках, однако это непросто услышать. Он обеспечивает воспроизведение ультразвуковых частот, однако и их услышать невозможно. Тогда почему же многие люди отмечают, что DVD-A звучит намного лучше, чем CD? Да потому, что они используют в качестве источника сигнала неправильную звуковую карту! Некоторые звуковые устройства не приспособлены для воспроизведения звука в формате 44 кГц 16 бит, тогда как 48, 96 кГц являются для них удобными. Вот и весь сказ.
Дополнительной иллюстрацией к данному материалу может служить моя предыдущая заметка про качество Audigy2, где многое из вышесказанного видно на результатах собственноручно сделанных измерений.
реклама
Лента материалов
Соблюдение Правил конференции строго обязательно!
Флуд, флейм и оффтоп преследуются по всей строгости закона!
Комментарии, содержащие оскорбления, нецензурные выражения (в т.ч. замаскированный мат), экстремистские высказывания, рекламу и спам, удаляются независимо от содержимого, а к их авторам могут применяться меры вплоть до запрета написания комментариев и, в случае написания комментария через социальные сети, жалобы в администрацию данной сети.
Сейчас обсуждают