| |
Принципы
цифрового звука
Частота
дискретизации 44 кГц - это много или мало?
Чем компьютерный WT-синтезатор отличается от обычного клавишного?
Можно ли компьютерной картой заменить профессиональную студию?
|
|
| |
Принцип
представления звука в цифровой форме предполагает уничтожение какой-то
части информации в нем. Исходная, непрерывная кривая, описывающая
амплитуду звуковой волны, подвергается дискретизации - разбиению на
отдельные интервалы (отсчеты), внутри которых амплитуда считается
постоянной; таким образом фиксируются временные характеристики волны.
Затем эти мгновенные значения амплитуды еще раз разбиваются на конечное
число значений - теперь уже по самой величине амплитуды - и выбирается
наиболее близкое из этих дискретных значений; так фиксируются амплитудные
характеристики. Если говорить по отношению к графику (осциллограмме)
звуковой волны, то можно сказать, что на него накладывается некая
сетка - крупная или мелкая, которая определяет точность преобразования
волны в цифровую форму. Мелкость временной сетки - частота дискретизации
- определяет прежде всего частотный диапазон преобразуемого звука.
В идеальных условиях для передачи сигнала с верхней частотой F
достаточно частоты дискретизации 2F, в реальных же, приходится выбирать
некоторый запас. Точность же представления самих значений амплитуды
- разрядность отсчетов - определяет в первую очередь уровень шумов
и искажений, вносимых при преобразовании. Естественно - снова для
идеального случая, поскольку шумы и искажения вносятся и другими
участками схемы. В начале 80-х, когда разрабатывалась система "компакт-диск",
ориентированная для бытового применения, по результатам экспертных
оценок была выбрана частота дискретизации 44.1 кГц и разрядность
отсчета 16 бит (65536 фиксированных уровней амплитуды). |
|
|
| |
Этих
параметров достаточно для точной передачи сигналов с частотой до 22
кГц, в которые вносится дополнительный шум на уровне примерно -96
дБ. На уровне бытовой аппаратуры конца 70-х эти параметры выглядели
довольно заманчиво - тем более, что акустических систем, способных
более-менее точно передать звук с такими параметрами, тогда практически
не существовало. В студийной работе использовалась та же разрядность
отсчета при частоте дискретизации 48 кГц, что в то время считалось
вполне достаточным. За прошедшее время ситуация сильно изменилась
- значительно возросло качество передачи звука в студийных и бытовых
системах, снова вошли в моду ламповые усилители и схемы, когда-то
признанные неэффективными, но вносящие в звук меньше искажений, чем
новые, и многие стали жаловаться на характерный "цифровой"
призвук в музыке на компакт-дисках, причиной которого явилась недостаточные
разрядность отсчетов и прежде всего - частота дискретизации. Дело
в том, что при оцифровке сигнала с частотой дискретизации F необходимо
полностью удалить все его составляющие с частотами выше F/2. Обычные
аналоговые проигрыватели и усилители, для которых гарантировалась
передача диапазона до 20 кГц, на самом деле не вырезали из сигнала
более высоких частотных составляющих - их амплитуда просто постепенно
спадала, и у качественных аппаратов этот спад был более пологим, а
звук - более естественным и прозрачным. Однако при глубоком подавлении
высших частот - даже тех, что неслышимы сами по себе - общая звуковая
картина меняется достаточно заметно для хорошей аппаратуры и тренированного
слуха. Таким образом, весьма высокие еще для начала 90-х параметры
цифрового звука "16 бит/44.1 кГц" сейчас могут считаться
лишь минимально допустимыми для понятий "качественный звук"
и "Hi-Fi". В студийной работе происходит переход на стандарт
"24 бита/96 кГц", который по теоретически достижимому качеству
пока заметно перекрывает возможности существующих звуковых систем.
Внутри стандарта "компакт-диск", ограниченного
своими 16 разрядами и 44.1 кГц частоты дискретизации, используется
преобразование цифрового звука под большую частоту дискретизации
и разрядность с последующей интерполяцией промежуточных значений.
Само по себе это не улучшает качества звука, однако позволяет заметно
снизить погрешности, возникающие из-за неидеальности ЦАП, фильтров
и прочих элементов тракта. В обычной же компьютерной звуковой карте
уже при простых записи-воспроизведении трудно достичь даже качества
хорошего проигрывателя компакт-дисков, не говоря уже о том, чтобы
полностью "вычерпать" потенциальные характеристики внедряемых
сейчас более высоких частот и разрядностей. Происходит это потому,
что компьютерная карта во многом является зависимым устройством,
получая питание от источника компьютера и находясь под влиянием
разнообразных помех и наводок от прочих компьютерных компонент.
Подавляющее большинство карт имеют совмещенные на одном кристалле
ЦАП и АЦП, что снижает их помехозащищенность.
Более "грамотное" проектирование звуковой
карты - введение корректирующих и помехоподавляющих цепей, стабилизации
питания, вынос чувствительных компонент за пределы компьютера -
сразу же резко увеличивает ее стоимость, что снижает объемы продаж
и еще более поднимает продажную цену, которая уже начинает приближаться
к цене младших моделей студийных аппаратов. Покупка "фирменных"
компьютеров со сниженным уровнем помех также плачевно сказывается
на общей выгоде. Примерно такая же картина складывается с параметрами
компьютерных WT-синтезаторов: к недостаткам собственно в качестве
звука добавляется ограниченность тех или иных возможностей, которые
в автономных профессиональных аппаратах представлены более полно.
Нередко богатые аппаратные возможности синтезатора не поддерживаются
должным образом его программным обеспечением, а для пользователя-музыканта
это равнозначно их отсутствию. Чрезвычайно скудна документация,
часто не освещающая до конца всех возможностей - особенно в сравнении
с пухлыми томами описаний профессиональных инструментов. Таким образом,
возникает парадокс: главное преимущество компьютерных карт - их
сравнительно низкая стоимость по отношению к возможностям - с лихвой
компенсируется явно недостаточными по сегодняшним меркам качеством
звука, аппаратных возможностей по его обработке, уровнем программного
обеспечения. К тому же многие серьезные производители - Roland,
Ensoniq, Yamaha - вполне умышленно ограничивают качество и возможности
выпускаемых ими компьютерных карт по сравнению с самостоятельными
изделиями. Поэтому у пользователей - прежде всего музыкантов - возникает
справедливый вопрос: оправдывает ли себя идея использования компьютера,
или же в ней больше от рекламных трюков на популярном нынче направлении?
Ответ прост: в современном процессе работы со звуком и музыкой без
компьютера не обойтись - кроме известных направлений чисто акустической
музыки, исполняемой "живьем". Другое дело - нужно правильно
определить место компьютера в этом процессе. Было бы неверно полагать,
что можно полностью заменить профессиональную студию с кучей серьезной
и дорогой аппаратуры и звукоинженеров одним недорогим бытовым компьютером
с недорогой же звуковой картой. Однако с их помощью можно начать
делать то, что традиционно делалось только в "серьезных"
студийных условиях - у себя дома или в небольшой любительской студии.
Можно изучить и освоить возможности синтезатора, эффект-процессора,
приемы воздействия на звук для получения желаемой его динамики и
окраски, научиться записывать, создавать и использовать собственные
звучания, подготавливать и сводить фонограммы. Для любителя и даже
профессионала, не требующего сверхвысокого качества звука, даже
этого может оказаться вполне достаточно, а остальные довольно скоро
почувствуют ограниченность простой конфигурации - и весьма легко
смогут заменить ее на более сложную и качественную, причем чаще
всего - с гораздо меньшими потерями, чем при работе только с самостоятельными
аппаратами.
Вначале это может быть замена на более серьезную
и качественную звуковую карту, затем - на автономные устройства
с компьютерным управлением. Важно то, что при помощи компьютера
нужным с программным обеспечением можно "выжать досуха"
практически любой аппарат, для управления которым с его собственной
панели просто-напросто не хватает рук. Кроме этого, многие профессиональные
музыканты пользуются компьютерными картами для создания так называемых
"домашних заготовок" - как и многие писатели, архитекторы
или модельеры. В условиях дороговизны аренды студийного времени
нередко оказывается более выгодным спокойно подготовить дома "черновик",
не обращая особого внимания на несоответствие уровня шумов, прозрачность
звука и натуральности имитации традиционных инструментов студийным
канонам, а затем уже принести его в студию, где опытные специалисты
быстро подберут аналогичные режимы работы "серьезной"
аппаратуры, которая исполнит то же самое с "настоящим студийным
качеством". Такой подход позволяет наиболее оптимально организовать
разделение труда, оставив музыканту работу собственно над музыкой,
а звукоинженеру - над ее сведением и записью. Мне часто приходится
консультировать музыкантов и звукорежиссеров - как любителей, так
и профессионалов - в вопросах применения компьютеров в их работе.
И нередко приходится сталкиваться и с непонятным желанием получить
все "в одном флаконе", соединив принципиально несовместимые
требования, и с разочарованием от того, что не получится, купив
недорогой компьютер, сразу же приступить к выпуску у себя дома компакт-дисков
мирового класса. Однако мне еще не приходилось видеть человека,
который, хотя бы наполовину разобравшись в звуковых возможностях
компьютера, после этого смог бы отказаться от его использования.
В этом и состоит правильный подход: не заменить одним инструментом
все остальные, а применить его там, где ему самое место - только
в этом случае достигается наибольший эффект от вложения и средств,
и усилий, и времени.
© Евгений Музыченко
Новосибирск
|
|
|