Promo Audio
494 subscribers

Аналог vs цифра на практике

4,6k full reads
6,5k story viewsUnique page visitors
4,6k read the story to the endThat's 72% of the total page views
3,5 minutes — average reading time

Ранее мы рассмотрели как выглядит звук 24 и 32 бита. Аналоговый сигнал содержит в себе плавное изменение электрического потенциала на носителе (если рассматривать ленту) или очерёдность и форму заусенцев, если рассматривать матрицу для виниловых пластинок.

Точность аналогового сигнала соответствует исходному, с поправкой на массу факторов. А именно, сейчас я хочу рассказать почему аналог не такой уж аналог, как нам пытаются рассказать производители "лакшери" техники.

Предположим, что музыкант играет в специальной изолированной комнате с правильной акустикой и идеально под партию выстроенными отражениями. Играет он на инструменте с отстроенной мензурой и вообще, атмосфера даже не диетическая - она стерильная. 

Technics SP 10 R1;
Technics SP 10 R1;

При цифровой записи:

Чистый сигнал попадает в устройство ввода. Для примера это микрофон Telefunken U-47. Действительно очень хороший, по цене маленькой квартиры "на вторичке". Далее мы читаем его технические характеристики и понимаем, что чувствительность ограничена диапазоном 20 Hz — 20 kHz. 

Это всё равно отлично, но всё что выше это паразитные шумы, резонанс и гармоники, которые мы воспринимаем чем угодно, только не слухом. У нас же идеальная комната. 

При аналоговой записи:

Но это идеальный случай. Давайте посмотрим самый лучший аналоговый носитель. Это магнитная лента с диапазоном 20 Hz — 25 kHz. То есть, мастер-лента или японские Elcaset позволяют возвыситься над стандартными параметрами обычной кассеты (16 kHz), но при этом дадут нам диапазон не просто неслышный человеческому уху, но насыщенный магнитными артефактами от записывающей головки и проигрывателя, включая шум плат, лентопротяжного механизма и других.

После того как мы рассмотрели помехи в тракте и особенности носителя, сделали поправку на механические нюансы воспроизводящего оборудования, давайте рассмотрим тракт до динамика. Слушатель у нас тоже в идеальной комнате и у него даже всё экранировано. Но он не может экранировать динамик от собственного магнита и обмотки. Значит, наводки всё-таки есть. 

Мембрана имеет свойство изнашиваться, как стирается пластинка по мере воспроизведения, просто так работает вибрация. Значит толщина мембраны и её физические свойства будут передавать тот сигнал который она получает, включая артефакты, с поправкой на собственные характеристики. Корпус колонок будет резонировать уже в рамках усиленного сигнала включая артефакты.

Далее поправка на резонанс и отражения. Потом поправка на мебель и слушателя. В итоге мы получим очень интересный сигнал, но совсем не тот, который сыграл музыкант.

Здесь мы видим, что из воспроизводимого хай-энд техникой диапазона (например,  Raidho C-4.1 ), не будет использоваться дельта от 20 khz до 25 kHz, просто потому, что их там никогда не было.
А ещё система срежет 5 Hz низов, которые мы всё равно не слышим, но которые мы всё-таки передали через микрофон. После этого в вашем помещении народятся собственные гармоники, которые будут спровоцированы уже трансформированным сигналом.

Цифровая запись

Теперь давайте посмотрим на цифру. В тракте всё также как и с начала, но запись не имеет магнитных искажений и механических колебаний носителя. Деформация записи происходит из-за разделения на фракции, как мы описывали в материале про оцифровку. Тут, безусловно, мы можем уйти далеко за различаемый ухом диапазон, однако по частотам — не дальше аналогового сигнала прошедшего мембрану микрофона.

Предположим, что мы делаем дискретизацию сигнала на 576 частей, что в 24 раза превышает количество пластинок в ухе. Учитывая, что сегодня мировым стандартом для качественного контента является порог восприятия человеком:

Частота дискретизации и битовая глубина

  • Рекомендуется 44,1 кГц. 
  • Более высокая частота (48 кГц, 96 для Hi End техники и 192 кГц для спец.задач в слышимом диапазоне и пр.) допускается, но не является обязательной.
  • Для прослушивания рекомендуется 24 бит, допускается 16 бит. 32 bit для спец.задач в инфра- и ультра- диапазоне.

Дальше мы перестанем различать переход звука. Да, есть карты 32 бит/768 kHz по цене скромного Кадиллака. Но они нужны для параллельной обработки большого количества сигналов, а не для дискретизации трека или даже микса. Учитывая, что сведённый микс, это фактически группа треков со сбалансированными частотами, то каждый конкретный инструмент поставляется уже готовым к употреблению.

Я не рассматриваю сейчас мультиканальные системы, в которых вы как бы сидите в середине оркестра. Я говорю про обработку сигнала до потери различимости при дискретизации.

В итоге, стремясь сохранить на записи массу артефактов, присущих аналоговому восприятию, мы получаем больше грязи, больше фона и звуков, не имеющих отношения к музыке, причём за пределами воспринимаемого нами естественного биологического диапазона. Гораздо логичнее поставить бэктреком шорох соседей по залу в консерватории.

Что из всего этого следует?

Этот материал является итогом цикла по "Тёплой ламповой цифре", который состоит из моих конспектов за несколько лет по физическим и акустическим параметрам и восприятию звука.

Когда я вернулся пару лет назад к звукорежиссуре, технологии изменились настолько, что пришлось по новой изучать акустику и работу с сигналом, а ещё - пересмотреть многие догмы, которые заново прозвучали в комментариях к моим заметкам.

Теперь всё встало на свои места и то, что обывателем воспринимается как "тёплое ламповое" и "живое аналоговое", не более чем ритуал и самовнушение.

Основные материалы с тегом #физика звука в этом цикле: