фото отсюда https://vinyllab.ru/product/x-files/
Всем Доброго Аудиофильского!
Ох и горячая у меня неделька выдалась. Но я снова с вами!
И сегодня мы поговорим о вечном Аудиофильском споре. Какой же формат все-таки лучше? Винил, Компакт Диск или Хай Рез?
Разбор сегодня будет основательный. Будет и техническая сторона вопроса разобрана, и практическая, и рыночная.
Но давайте обо всем по порядку.
1. "Винил ущербный носитель с кучей искажений???"
Последнее время стало модным городить эту фразу. Особенно в комментах.
Только вот дальше этой фразы что-то никто искажения не меряет. А уж объективно их оценивать... У меня есть на канале статья на эту тему. Не буду ее здесь повторять.
Сегодня давайте возьмем другой способ решения этой головоломки.
Винил звучит мягче и детальнее на высоких частотах. Натуральнее.
Может ли быть ощущение вызвано искажениями?
А давайте КИНО посмотрим? Вот есть у нас фильм в разрешении как ВХС видика 320 на 200. Смотреть можно. Даже можно сказать, что картинка мягкая.
А вот разрешение повыше. Скажем 640 на 480. Картинка стала порезче.
Берем еще выше. 1920 на 1080 - как будто пелена с глаз спала. Все стало четко, детально, и резко. Уже можно газету читать, что на заднем плане виднеется. Хоть бинокль бери теперь и номера на машине в киношке записывай, умчавшейся в горизонт.
Хотя стоп. Это я уже кажется про 8К загнул.
Но суть одна. Чем выше разрешение, тем выше достоверность изображения. Меньше его искажений.
Логично предположить, что Хай Рез делалася из подобных соображений. Там ведь тоже разрешение выше.
Но тогда давайте отложим винил и возьмем пластинку Норы Джонс, что Not Too Late 2007го года.
Но возьмем ее в Хай Рез и на ЦД. Она как раз в этих форматах и издавалась.
И что мы слышим сравнивая эти диски?
Да да! Вот все то же самое, что и при сравнении Винила с ЦД.
Вот точно такой же более мягкий и детальный верх.
Но стоп!!! Вы ведь говорите, что на Виниле это искажения?
Тогда выходит, что их Хай Рез цифра дает искажений больше, чем ЦД???
Ну и кто из нас сбрендил сейчас??? Вы хотите сказать, что Хай Рез сделали, чтобы он больше искажал???
Бред какой-то!!!
Даже комментировать этот абсурд не буду!!!
Да да! Все таки Хай Рез и Винил имеют явно большее разрешение в передаче звука нежели Компакт Диск.
Давайте еще одну проверочку сделаем.
2. Перепишем Винил в разные форматы.
Вот возьмем и оцифруем его на 44 кГц 24 Бит, и на 192 кГц 24 Бит.
И что мы имеем? Что на 44 кГц верха начали шаркать в стиле Компакт Диска. А вот на 192 кГц ничего такого не случилось. Звучит максимально похоже на первоисточник. Т.е. на Винил.
Но стойте. Мы же только что, пунктом выше, доказали, что Хай Рез сильнее искажает.
Ну и где эти искажения??? Ведь тут сейчас все должно вообще СуперМягко стать!!!
А чего не стало??? А чего ЦД наборот звук видоизменил, а ИСКАЖАЮЩИЙ ХАЙ РЕЗ чет вот ни разу искажений не внес слышимых.
Чего за ерунда такая???
А может еще сидюк в Хай Рез оцифруем? У меня есть Винил, на который изначально Сидюковую Цифру записали. Чет он в Хай Резе ну ни разу мягче на звук не стал. Сиюдюк Сидюком.
Это ж выходит, что Хай Рез может передавать звучание СИДЮКА? Или чего? Или как?
******************************************************************************
Ну да! Я попробовал доказать разницу через классические аргументы комметаторов.
Не вышло!!! Потому что правда в том, что Винил хранит на себе более достоверный звук нежели Компакт Диск.
А вот цифра, что Хай Рез на 192 кГц и правда с ним тягается. Она тоже делает звучание несколько резче. Скрадывая изначальное звучание.
Но все таки делает это значительно меньше чем Компакт Диск.
Т.е. уровень ее достоверности ниже, чем у Аналогового Винила, но значительно выше, чем у Компакт Диска.
И это однозначный факт!!!
И тут я вынужден обратиться к сторонникам "Виниловых Приятных Искажений" - ребят, хватит дезу плодить!!! Винил не искажает!!! То, что вам нравится в его звуке правильно называть ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЕ ЗВУЧАНИЕ С БОЛЕЕ ВЫСОКИМ УРОВНЕМ ДОСТОВЕРНОСТИ И МНОГО МЕНЬШИМ УРОВНЕМ ИСКАЖЕНИЙ!!!
И только так!!! И никак иначе!!!
Запомните это!!!!
Даже цифра на 192 кГц вносит в звук искажения большие, чем винил. Хотя и много меньшие, чем Компакт Диск. И за это она вам тоже нравится!!! Именно за то, что их там гораздо МЕНЬШЕ!!!!
***************************************************************************
Поэтому вырубаем фантазии и начинаем разбираться с теорией и практикой.
Итак.
Что мы знаем про цифру? Правильно! Одну теорему. Звать ее Теорема Котельникова, Найквиста, Найквиста-Шеннона, и Шеннона-Уиттакера.
Все они в разное время, причем с интервалом в 40 лет, это дело придумали.
Хотя у всех суть примерно одна.
Звучит так. Гармонический сигнал восстанавливает свои значения при частоте выборок в 2 или более раз, нежели верхняя граничная частота сигнала.
И вот как-то так вышло, что все обажают прозевывать слово восстанавливает. Вот прям мимо ушей оно.
Мы же знаем, что связка ЦАП-АПЦ работает по принципу - тут на одной частоте оцифровали, тут на этой же частоте назад в аналог перегнали.
А вот это ли гласит эта теорема???
Вот именно! Она не это гласит!!! Вот ни разу не это!!!
Это теорема интерполяций-экстраполяций.
Приведу простой пример. Есть 2 точки. 1(1;1) и 5(5;5)
Очевидно, что это прямая проведенная по диагонали. Если нужно восстановить точки 2, 3, 4 в этой последовательсноти то...
Что нужно сделать? Правильно!!! Применить математику! Их нужно расчитать!!!
А что если между двумя этими точками нужно не 3 точки сделать, а 6? А если 20? А если 50?
Вот именно! Нужно расчитывать!!!
По большому счету теоремы Интерполяции-Экстраполяции существуют для разных функций. Как для линейной, что в примере с цифрами, так и для квадратичной, так и для кубической, так и для...
И вит наша Теорема Котельникова и Сотоварищей она всего лишь теорема Экстапорляции-Интерполяции для Синусо-Косинусных функций.
И не более того. Т.е. да, в математическом поле ее может быть достаточно. Но она ничего не говорит про преобразования Аналога в Цифру и обратно.
Да и в математическом поле ее по секрету сказать было достаточно до 1967го года. А в этом году один Математик взял да и защитил диссер которым основательно ограничил область допустимых значений для данной Теоремы.
Но это не все. В 1984м на нее еще раз покусились. В 1989м еще раз. В 1998м еще прилетело ограничений на ее применимость. В 2002м еще раз. В 2008м еще(даты к сожалению могу путать - информацию еще лет 10 назад читал, она увы, не самая популярная, чтобы ее в 2 клика найти).
Одна из этих диссертаций ссылается на то, что производная применяемая для вычисления ускорения данной функции на изгибах сигнала при восстановлении значений, вообще-то содержит в себе квадрат. Т.е. корень из нее дает 2 значения. Противоположные друг другу.
А это ни что иное, как изрядное нарушение математической точности и формирование гармоник. Возникает оно не часто. Но и в видео-сигнале и в Аудио случаи попадания в эти критические значения имеют место быть.
И это в чистой математике.
Нет тут конечно можно верить перво-источнику.
А именно Утиттакеру который все это описал в... 1898м году. Да да!!! В 19м веке, а не в 20м!!!
Чью теорему потом несколько перелицевав, каждый на свой манер, и использовали остальные сотоварищи!
Но все таки. Как там в науке-то правильно? Еще Конфуций ученикам своим завещал "В литературе выбирайте наиболее старые книги - они содержат фундаментальные знания об эмоциях людей, в науке наиболее свежие - они содержат..." Ну тут вы и сами все понимаете!
Так кому будем верить? 19му веку или 21му который даже на метематическом уровне ограничивает применимость данной теоремы, явно констатируя наличие в ней искажений?
***************************************************************************
Но стоп. Если я заметил, что данная теорема предписывает после оцифровки проводить недюжинные математические расчеты, и значительно повышать частоту ЦАПа, то почему этого не делают?
Тут 2 момента.
1. Дело в том, что колебательные процессы в этом мире, будь то мир механики, пневматики(акустики), электрики - они описываются абсолютно одинаковыми формулами.
Только коэффициенты в них в одном случае сила трения, в другом сила сжатия, а в третьем объем банок под названием конденсаторы.
Так ведь тогда выходит, что и чисто математический процесс этих колебаний описывается этими же самыми формулами.
А значит можно пошалить, и вместо сложных математических вычислений, попробовать сделать на выходе ЦАПа какой хитрый колебательный процесс, который будет в некоторых допусках имитировать математический.
Но по правде сказать этого не делают. Фильтр, что стоит на выходе ЦАПа носит своей задачей только одно. Отфильтровать гармоники вызванные ступеньчатным изменением уровня сигнала.
Его так и называют - сглаживающий фильтр.
Причина названия в том, что просто так их не отфильтровать. Низкочастотные сигналы формируют гармоники в спектре рабочего диапазона.Это не передатчик где нужно отфильтровать то, что в эфир пойти не должно. Тут нужно фильтровать, то что идет в динамики.
И для этого есть некоторые инерционные методы изменения амплитуды сигнала.
Но они тоже не справляются.
2. Причина на самом деле в АЦП.
Все основные искажения возникают в нем. Да да! Он делает 2 выборки, и он делает их с искажениями.
Суть их в том, что для замера амплитуды всеми тремя способами которые нынче существуют, нужно проводить фиксацию амплитуды.
А она-то меняется во времени. И вот эту фиксацию проводят по разному. Есть метод мгновенного удержания.
Это когда заряжается конденсатор, отключается от источника сигнала, и на нем меряется значение. Но у этого метода есть 2 проблемы. Частотно-амплитудная зависимость скорости зарядки, и саморазряд.
Есть другой метод. Суть его в усредненном значении которое происходит во время измерений.
У него есть эффект дрожания фазы. Суть в том, что при этом методе получается амплитуда которая может оказаться как в начале процесса замера, так и в середине, так и в конце.
А ЦАП то ее будет строчить всегда в одно время, по точным кварцевым часам. В то время, как в реальности ее значение гуляет в пределах времени одной выборки.
И вот именно эти искажения приводят к тому, что в цифровых преобразованиях сигнала математике, для обеспечения требований Теорем Котельникова, Найквиста, Шеннона и Уиттакера, в условиях современной схемотехники АЦП делать нечего.
Не нужна тут никакая передискретизация. Искажения в работе АЦП такие, что это только трата ресурсов впустую.
Когда ее внедряют, то на самом деле выигрыш в качестве только за счет снижения гармоник в работе ЦАПа.
Он есть. Но не сильный. Верх все равно как шаркал так и шаркает.
***************************************************************************
Т.е. мы пришли к тому, что главные ограничения на качество Цифровых сигналов это не Теорема в которой тоже есть проблемы. Это схемотехника Анаологово-Цифрового Преобразователя.
Вот он главный искажатель сигнала.
И как вы понимаете повышение частоты дискретизации решает одну из ключевых проблем в его работе! Вернее не решает, но значительно понижает.
По секрету сказать, в видео-системах все эти искажения видны. И поэтому там наиболее оптимальным является 9 кратное превышение частоты дискретизации над граничной частотой спектра.
А Хай Рез на 192 кГц это примерно столько и есть.
Если вы возьмете цифровой осциллограф, то обнаружите там такие же закономерности. При граничной частоте в 200 мГц будет 2 ГГц частота дискретизации.
При этом на его экране будут постоянно проскакивать всякие шумы и пульсации, которых нет в измеряемом сигнале.
Т.е. его 10 кратного превышения недостаточно.
Проблема есть. И на данный момент 10 кратное превышение частоты спектра является лишь частичным ее решением. Для полного нужно изобретать кардинально другую схемотехнику АЦП.
Ну а со звуком так вышло, что большинство людей не слышит разницу и при 2х выборках.
А вот почему инженеры не видят ее в схемотехнике других устройств??? Вот это загадка, класса головоломка!!!
****************************************************************************
Общий вывод. Аналоговый Винил до сих пор лучше, чем Цифра. Но Цифра класса Хай Рез на 192 кГц все-таки весьма суровый конкурент ему.
Но тут есть одна проблема. Если Нору Джонс можно купить и в Хай Рез и в ЦД и на Виниле на который записан Хай Рез на 192 кГц.
То вот многих музыкантов можно купить только в вариантах или ЦД на 44 кГц, или Винил на который цифру на 96 кГц записали.
Она такая значительно приятнее, чем 44 кГц. И лучше слушать все таки ее.
Она конечно не Хай Рез на 192 кГц. Но все равно лучше чем 44 К.
Вот такая история.
Спасибо, что дочитали!