Транзисторні, лампові та цифрові спотворення звуку: легенди та реальність
Химия

Транзисторні, лампові та цифрові спотворення звуку: легенди та реальність


Транзисторні, лампові та цифрові спотворення звуку: легенди та реальність

Завантажити реферат: Транзисторні, лампові та цифрові спотворення звуку: легенди та реальність

Легенди про незареєстровані приладами специфічні цифрові спотворення, що вбивають звук, настільки ж абсурдні, як і телепатія або «транзисторний» звук. Як не дивно, серед аудіофілів досі ходить байка про якийсь «бездуховний» початок у транзисторних підсилювачах (на відміну від лампових) і «транзисторних» спотвореннях, що не реєструються вимірювальними приладами. Проте ще наприкінці сімдесятих років це явище було всебічно досліджено та докладно пояснено у численних статтях, у тому числі й у загальнодоступному радіоаматорському журналі «Радіо». Сутність «транзисторного» звуку полягає в різній швидкості спаду амплітуди гармонік нелінійних спотворень і дуже малій відносній кількості парних гармонік у транзисторних підсилювачів. Для лампових підсилювачів характерно експоненціальне (набагато швидше), а для транзисторних підсилювачів обернено пропорційне (повільне) зменшення амплітуд гармонік зі зростанням частоти. При цьому в лампових підсилювачах спостерігається психоакустичне явище (до речі, покладене в основу стандарту звукової компресії MPEG) маскування кількома першими гармоніками багатьох гармонік з більшою частотою. Таким чином, суб’єктивно до сигналу в ламповому підсилювачі додається лише кілька перших парних і непарних гармонік, причому їхній рівень повинен бути досить значним. Зазвичай ламповий підсилювач класу hi-end має коефіцієнт нелінійних спотворень від 0,5 до 3,0% (наприклад, підсилювач «Перший» за 900 доларів, згаданий в огляді hi-end-підсилювачів у журналі «Салон Audio-Video», # 6, стор 61). Слід зазначити, що за тим самим принципом працюють студійні ефект-процесори обробки звуку – ексайтери. До певної міри ламповий підсилювач і є ексайтер. Саме тому лампові підсилювачі з дуже малими нелінійними спотвореннями не користуються популярністю серед аудіофілів, що характеризують їх звук як відсторонений, неемоційний, не додає яскравості сигналу, близький до звуку транзисторного підсилювача з дуже малими нелінійними спотвореннями. У транзисторних підсилювачах ефект маскування проявляється значно слабше, завдяки чому ефект ексайтингу виливається на додавання звукового «бруду» і «піску». Тому для отримання звучання, що хоча б трохи наближається до «лампового», потрібно на порядок зменшити коефіцієнт нелінійних спотворень. Це складне технічне завдання, і його вирішення сучасними методами який завжди економічно виправдано. Простіше кажучи, ламповий підсилювач, вироблений у Південно-Східній Азії, може коштувати значно дешевше за транзисторний hi-end-підсилювач американського або європейського виробництва при суб’єктивно однаковій якості звуку. Що насправді і призвело до кризи та руйнування на початку 1998 року багатьох невеликих американських фірм, що працювали на ринку hi-end (див. журнал «Class A», березень 1998). Для дешевих АЦП та ЦАП характерна відсутність зменшення амплітуд гармонік із зростанням частоти. Проведені мною вимірювання на звукових картах у ціновому діапазоні від 10 до 60 доларів показали, що для цих карток всі гармоніки аж до частоти дискретизації, поділеної на два, можуть мати однакову амплітуду. Це дуже тяжка з погляду психоакустики ситуація. Такі АЦП/ЦАП, незважаючи на досить низький коефіцієнт гармонік (зазвичай 0,02-0,04%), мають утрироване транзисторне звучання і дуже добре «вбивають» звук. У дорожчих моделях АЦП/ЦАП, де спад амплітуд гармонік підпорядковується обернено пропорційному закону, звук має вже звичайне «транзисторне» забарвлення. Однак зараз з’явилися 22-24-бітові АЦП/ЦАП виробництва фірми Analog Devices з дуже низьким (до 0,002%) коефіцієнтом гармонік. Вони, наприклад, використовуються в цифровому процесорі ефектів Boss GX700, що має, за відгуками багатьох знаменитих західних музикантів, навіть більш «лампове» звучання, ніж багато ламп-hi-fi-підсилювачів. На жаль, у продажу чомусь досі немає дешевих масових звукових карток на основі цих останніх найбільш досконалих та недорогих (всього 75 доларів) моделей АЦП від фірми Analog Devices. Цікаво, що у Петербурзі відразу кілька невеликих фірм пропонують рекомендовані багатоканальні студійні оцифровщики на основі цих АЦП. Звичайно, їх ціна більша за 75 доларів.

Деякі методи боротьби з «цифровими» спотвореннями

Іноді лампові підсилювачі використовуються для пожвавлення звуку при остаточній підготовці фонограми. На деяких російських та зарубіжних фірмах повністю записана та зведена в «цифрі» фонограма перекладається в аналог, пропускається через кілька лампових еквалайзерів (наприклад, TL Audio G400) або підсилювачів, знову оцифровується та записується на CD-R або магнітооптичний диск. Звісно, ​​якийсь позитивний ефект від цієї процедури буде, але, мабуть, лише за прослуховування запису через транзисторний підсилювач. У разі використання лампового підсилювача подвійне проходження сигналу через лампи (на стадії запису і відтворення) може остаточно «вбити» звук. Були спроби цифрового моделювання лампового підсилювача. Однак RedValve (plug-in для WaveLab) не вразив мене, хоча деяка схожість зі звуком недорогого лампового підсилювача, безперечно, відчувається. І потім, лампові підсилювачі відтворюють високі частоти (8-20 кГц) не настільки вже й добре. Рекомендую зробити простий досвід. Відфільтрувати цифровим (аналоговий вносить фазові спотворення) фільтром у фонограмі діапазон 8-20 кГц і відтворити його через ламповий і транзисторний підсилювач зі звичайними параметрами АЧХ від 20 Гц до 30 кГц і нелінійними спотвореннями на рівні 0,01% (0 ). (Суворі математичні визначення АЧХ і коефіцієнта нелінійних спотворень можна знайти в «Комп’ютері» #243.) У цих умовах у моїх експериментах експерти не віддавали переваги ламповому підсилювачу. Багатьом експертам не сподобалося деяке пом’якшення атаки лампами при відтворенні звуків тарілочок та недостатньо «глибоке» відтворення найнижчих частот через «вроджені» обмеження трансформаторних підсилювачів. Отже перевага » лампового » звуку, очевидно, проявляється лише за відтворенні середніх частот (200-8000 Гц). З точки зору імітації «живого» звуку суто цифровими методами дуже цікавим є процесор Boss GX700. Він повністю «у цифрі» у реальному масштабі часу створює типізовану віртуальну студію звукозапису. Спочатку вхідний сигнал (з електрогітари та ін) надходить на 20-бітний високоякісний АЦП. Далі оцифрований сигнал обробляється імітатором лампового підсилювача та еквалайзера. Причому можна вибрати тип пристрою з великого списку аналогових підсилювачів, що реально продаються на ринку. Потім сигнал надходить на speaker simulator, симулятор звукових стовпчиків, що грає дуже важливу роль при «оживленні» звуку. Тип віртуальних «цифрових колонок» можна вибрати з великого списку реально існуючих на аудіоринку. Після «цифрових колонок» сигнал надходить на ревербератор, що імітує акустичні властивості приміщень студій звукозапису. Розміри приміщень та величину коефіцієнта загасання процесів реверберації можна вибрати зі списку та підрегулювати вручну. Крім ревербератора на цій стадії можна підключити звукові ефекти фленжер, хорус, фейзер, гармонайзер, пітч-шифтер, ділей. Далі сигнал надходить на імітатор мікрофона, тип якого, звичайно, можна вибрати з великого списку. Можна також вибрати розташування мікрофона у віртуальній студії. Потім сигнал надходить на імітатор лампового мікрофонного підсилювача і подається на вихід процесора обробки звуку Boss GX700. І все це працює у реальному часі! На жаль, суто програмної реалізації такого пристрою для персонального комп’ютера мені знайти не вдалося. Тому зараз я принаймні сил намагаюся запрограмувати щось, що хоча б наближається за функціональними можливостями до Boss GX700. На звичайних музичних компакт-дисках сигнал записаний із частотою дискретизації 44,1 кГц. Таким чином, теоретично максимально можлива частота запису дорівнюватиме 22,05 кГц. Насправді більшість сучасних ЦАП середнього цінового діапазону при даній частоті дискретизації дозволяє без помітних спотворень відтворювати частоти до 18-19 кГц. На більш високих частотах стає помітним вплив цифрового і аналогового фільтрів, що пригнічують частоти близько 22 кГц до 40-50 і більше децибел і вносять, на жаль, деякі лінійні, нелінійні та інтермодуляційні спотворення. Вибір частоти зрізу високих частот лише на рівні 18-19 кГц, а чи не, наприклад, вище 21 кГц, обумовлений переважно економічними причинами. Складність цифрового інтерполюючого фільтра, отже, і його ціна, різко зростають у міру наближення частоти зрізу до половини частоти дискретизації при заданому придушенні (40-50 дБ) поблизу половини частоти дискретизації. Якщо припустити, що музичний компакт-диск записаний із застосуванням оверсемплінгу та високоякісного цифрового фільтра з частотою зрізу близько 21 кГц, а у вашому програвачі компакт-дисків або звуковій карті (якщо ви прослуховуєте музику на персональному комп’ютері) використовується дешевий ЦАП із слабким цифровим фільтром частотою зрізу 18 кГц, то, очевидно, при відтворенні якість звуку найвищих частотах помітно погіршиться. Можна легко переконатися у наявності цього ефекту і навіть дещо зменшити його прояв у такий спосіб. Багато навіть дуже дешевих звукових карт (Opti-931, Acer S23) підтримують частоту дискретизації 48 кГц. При її використанні включається частота зрізу цифрового фільтра не 18-19 кГц як для частоти дискретизації 44,1 кГц, а 20-21 кГц (бо 48 кГц > 44,1 кГц), тобто як у більш дорогих ЦАП. Це можна використовувати для отримання якіснішого звуку на високих частотах. Спочатку потрібно імпортувати у цифровому вигляді (без ЦАП/АЦП-перетворень) у wav-файл доріжку (трек) з музичного компакт-диска на жорсткий диск за допомогою програм WaveLab 1.6 або WinDac32. Потім, використовуючи програми WaveLab, CoolEdit або EDS TOOLS, зробити передискретизацію цифрового сигналу стандартної частоти дискретизації 44,1 кГц на 48 кГц. У цих пакетах програмно реалізовані високоякісні 32-бітові цифрові фільтри з характеристиками найдорожчих студійних пристроїв. Отриманий wav-файл можна відтворити стандартним мультимедійним програвачем Windows 95 або програмою WaveLab. Я зробив такі операції для звукових карт Opti-931, Yamaha SA700, Monster Sound 3D, Ensoniq Soundscape Elite, Acer S23 і у всіх випадках отримав досить помітне покращення відтворення найвищих частот. Дуже шкода, що поки що не вдалося виявити програму, яка виконує всі ці операції в реальному часі без звернення до жорсткого диска персонального комп’ютера.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *