Бонжорно, синьоры и синьориты!
Мы стараемся писать для наших читателей не только "развлекаловку". Сегодня у нас материал, из которого можно будет почерпнуть много технических нюансов звука и разложить у себя в голове по полочкам, что к чему и с чем это едят. Сложная и вполне себе занудная тема. Но поняв ее, можно навсегда закрыть для себя вопрос: "А как, собственно на свет появляются цифровые файлы и почему они разного качества?" Живем же в цифровую эпоху, цифра везде: кино - цифровое, связь - цифровая, книги - цифровые, даже развлечения у нас с уже цифровые.
Поехали. У цифровых аудио файлов в наших смартфонах и плеерах есть две основные характеристики, по которым знающие люди могут рассказать о его качестве. Это глубина звука в битах и частота дискретизации в герцах. Файл, записанный на CD диск - это 16 бит/44,1кГц. Так называемое "СD-качество". Возьмем его за точку отсчета.
Давайте вспомним основы. Что такое аналоговый звук? т.е. не оцифрованный, а тот, что мы слышим в повседневной жизни. Это колебания воздуха. У любого колебания есть амплитуда (смотрим по высоте от самой нижней точки до самой верхней) и длина (расстояние между двумя соседними пиками).
Амплитуда отвечает за громкость. Чем она больше, тем более громким будет слышимый человеком звук. У шума двигателя самолета в 50 метрах от стоящего на взлетной полосе амплитуда очень большая. У голоса шепчущей вам на ушко разные нежности девушки - совсем маленькая. Громкость измеряется в децибелах (дБ)
Длина волны отвечает за частоту звука. Это обратные величины. Чем меньше длина волны, тем выше частота звука. Гул - низкая частота и у него большая длина волны. Комар (сволочь такая!) пищит на высоких частотах и длина волны этого звука маленькая. Частота измеряется в герцах (Гц). Считается, что человеческое ухо способно улавливать звук на частотах от 20 до 20 000 Гц. Поэтому все производители аудиотехники пишут эту частоту в характеристиках устройств. Там есть нюанс, но это не сегодня. Это тема отдельной статьи.
Переносимся обратно в наш цифровой мир. Информация, сиречь звуковая аналоговая волна, кодируется в цифровой формат при помощи двоичного кода. Другого человеки пока не придумали. Устройства, которые это волшебство творят, называются Цифро-Аналоговыми Преобразователями (#ЦАП). Нам эта информация сегодня не понадобится, но пусть будет, можно будет в компании друзей выпендриться.
Двоичный код на цифровые носители записывается в специальные ячейки. Каждая такая ячейка называется "бит". А сейчас начинаем фантазировать и живо представлять: у нас есть звук инструмента, например синтезатора. Диапазон тонов у стандартного современного клавишного инструмента очень не хилый - более 7 октав. Он может играть как самые низкие звуки, так и способен и выдавать вполне себе классический писк. А еще может играть тихо, если к клавишам слегка только прикасаться, а может вполне так не слабо трепать нервы соседям, если на клавиши давить с должным усердием. И вот для всего этого разнообразия мы имеем два (ДВА, Карл!) варианта представления - 0 или 1. Что-то тут подсказывает, что передавать всю амплитуду и частоту фортепианно - синтезаторного звука всего двумя значениями затейка дурацкая. Ок, давайте попробуем увеличить количество ячеек и взять 2 бита. Получаем значения вариантов звучания: 10, 01, 11, 00. 4 варианта.
Нуууу...так себе. Тоже негусто. Однозначно, синтезатор на большее разнообразие нюансов и оттенков звука способен. Улыбаемся и машем, продолжаем увеличивать еще на 1 бит. 3 бита - 100,110,101,111,000,001,011,010. 8 вариантов. МА-ЛО-ВА-ТО! Дальше мучить математикой вас не будем. В итоге путем проб, ошибок и споров до хрипоты, сошлись на том, что для передачи более-менее достоверного звука нужно записывать единицу информации в 16-ячеячную структуру от 0000000000000000 до 111111111111111. Получается 65536 вариантов. Тут сразу аналогия из детства врывается ностальгией в мозг. Кто помнит музыку на 8-битной Dendy? А сравнить с 16-битными Sega Mega Drive и Nintendo? Небо и земля же тогда были, правда? Так вот - это и называют "глубиной звука" - количество вариантов звучания одной единицы звуковой информации. С этим разобрались. Ок, едем дальше.
А что такое "единица звуковой информации"? Воооо, а это как раз второе число в характеристике цифрового файла. Частота дискретизации. Или частота семплирования. От английского слова sample - образец. Семпл, как раз и является единицей звуковой информации. А частота дискретизации указывает нам, сколько таких семплов сделано в одной секунде музыкального файла. То бишь, на сколько "кусочков" разрезали каждую секунду музыкального трека. Чем больше семплов в секунде, тем более реалистичной, близкой к аналоговому оригиналу будет закодированная в двоичный код информация. По аналогии с видео: чем больше разрешение экрана, тем более "живой" видится картинка. 4К лучше Full HD, не так ли? Частота #дикретизации CD это 44100 семплов в одной секунде.
В итоге получается, что #СD - качество - это кодирование музыки в цифровой формат, при котором каждая секунда трека "разрезается" на 44100 кусочков и каждый этот кусочек имеет 65536 вариантов звучания. В эти значения "помещаются" все звуки с частотой от 20 до 20000 Гц с амплитудой по громкости от самого тихого до самого громкого звука - 96 дБ.
Хватает ли этого для реалистичной передачи исходного звука? Для 99% современной музыки- за глаза. Да, если вот прям совсем придираться, то для полностью достоверной передачи музыки нужно больше. Отрезается вся звуковая информация свыше 20кГц и ниже 20Гц, режутся пики громкости за пределами диапазона 96 дБ. Конечно, напрямую, выше 20 000 Гц люди не слышат, но там плавает такая штука, как "восприятие".
"Ну так у нас же уже есть Hi-Res!"- воскликнет наш продвинутый читатель. Нет, братцы, банальный переход на файлы высокого разрешения 24 бит/96 кГц не поможет. Сохраним интригу, напишем потом отдельную большую статью о #Hi-Res и почему не стоит за ним слепо гнаться. Там имеются свои "скелеты в шкафу". Следите за каналом.
Ну а пока, аривидерчи, наши прокаченные звуковым знанием друзья. Слушайте музыку, а не звук. И да прибудет с вами Сила!
Читайте также:
TWS или накладные? Какой форм-фактор в какой ситуации удобнее
Все, что нужно знать про аудиокодеки bluetooth.