Его величество СД

В 80-е появление CD-диска отправило на покой виниловые пластинки. И неудивительно, у СД характеристики выглядят значительно лучше. Особенно впечатляет динамический диапазон 96 дБ. Может показаться, что оцифровки с параметрами 44100/16 бит недостаточно, но это не так. Давайте представим звук в виде линии. Как мы можем сохранить данные об этой линии. Мы можем запомнить ее разбив на допустим 1000 точек с соответствующими координатами у каждой точки. Точно ли мы сохранили? Да, пока мы не попытаемся увеличить график. И тут видим, что между точками опять есть пространство и нужно больше точек, чтобы получить линию более точно. Насколько? Давайте для этой линии запомним 2000 точек. И тут же выясняется. что если увеличить масштаб графика снова видно, что нужно еще больше точек. В теории количество точек должно стремится к бесконечности, что бы запомнить данные о линии относительно точно. На СД запоминается 16 битный семпл каждые 44100 раз в секунду. Но это цифра, а аналог ведь лучше? Аналог не разбит на куски. Возьмем винил к примеру. Игла считывает сигнал и он в теории беспрерывен. Но на практике – считывание – неточный механический процесс. Игла с разной вероятностью считывает одни и те же участки. Т.е. в аналоге нет вероятности получить каждый раз точно такой же звук, как это было в предыдущий раз в силу механической природы воспроизведения – имеется  довольно большая погрешность.

Кроме того ограничена как ширина дорожки, так и ее глубина – этот фактор лимитирует громкость и динамический диапазон – не глубокая дорожка позволит игле вылететь из канавки, а слишком широкая может пересечься со следующей бороздой. Плюс множество механических шумов. Проблемы износа носителя и тд. В идеале, нужно дорогой картридж + очень хороший фонокорректор и тд. Чтобы получить приличный звук. СД имеет намного более широкий динамический диапазон, лучшее разделение каналов, лишен проблем износа и прочего. Поэтому вернемся к цифровому звуку формата CDDA и нашей аллегории в виде линии.

Как еще можно запомнить данные о линии, кроме описанного выше алгоритма, который стремится к бесконечности? Достаточно запомнить координаты ДВУХ точек – начала и конца (представьте что это есть две точки из 44100 точек, что будут отмечены за 1 секунду), и аппаратным методом провести эту линию в соответствии с реализованным алгоритмом. Насколько точно будет проведена линия зависит целиком от алгоритма, который реализован в аппаратуре. В CD-проигрывателях, в ЦАП и цифровом фильтре звук из цифры восстанавливается именно таким способом – используются алгоритмы аппроксимации, “линии” восстанавливаются по алгоритму Безье и другим.

В CD-проигрывателях часто реализован один алгоритм, а в ЦАП можно выбирать разные алгоритмы и выбрать свой звук. В некоторых СД это тоже доступно. например в старых моделях выбор из двух цифровых сглаживающих фильтров реализован в модели Philips CD 650. При этом мы так же имеет некоторую погрешность в звучании по сравнению с оригинальной записью, но эта интерпретация в цифре точнее, чем на виниловой пластинке.

Еще хотелось бы коснутся вопроса, что такое 16 бит. Мы говорим , что 44100 раз в секунду запоминается 16 битный семпл. 16 бит – это диапазон из 65536 значений. Звук – это переменный ток. Он в определенный момент времени имеет одно конкретное значение. Весь возможный диапазон мы разделим на 65536 значений. Т.е. 65536=100%. Используя 16 битную точность мы сможем запомнить точность силы тока, с точностью до 1/65536-ой. Это довольно точно. Если же звук был бы 8 битным, то точность ограничивалась бы лишь 256 возможными значениями – 2^8 = 256. Это в 256 раз хуже! Ниже картинка показывает более наглядно, как мы получаем аналоговый непрерывный звук из дискретного представления – каждый столбик – это величина от 1-65536, замеренная при шаге квантования 1/44100.

Если непонятно, то еще одно объяснение: Оцифровка звука осуществляется так: фиксированнное количество раз в секунду (44100) измеряется уровень сигнала, и этот уровень записывается числом фиксированной длинны.

Обычное устройство СД-проигрывателя:

1. Транспорт – считыватель данных (СД-ром)

2. ЦАП – ЦифроАналоговый Преобразователь – преобразует значения уровня сигнала в аналоговую форму – переменный ток (звук)

3. Цифровой сглаживающий фильтр.

Безусловно в любом СД-проигрывателе есть часы (clock) для отсчета времени. Чем точнее часы отсчитают 44100 раз в секунду, тем меньше джитер – несостыковка по времени с аппаратурой на которой цифровался исходный материал.

Пример хорошего СД-проигрывателя

В хороших СД-проигрывателях стоят очень точные клоки, считающие с точностью в десятки милионов раз в секунду и выше. Некоторые ЦАП уже содержат внутри себя сглаживающие фильтры, например это реализовано в ЦАП CS4398. СД-проигрыватель в состоянии показать музыку с изумительной точностью и красотой.

Вопрос: “почему некоторые СД-проигрыватели звучат плохо?” стоит перефразировать в “почему дешевые СД-проигрыватели звучат плохо?”

Потому что в проигрывателях низкого ценового диапазона цифрово-аналоговый преобразователь низкой стоимости, упрощенные фильтры, простой транспорт, плохое питание, неточные часы.

Но огромное преимущество СД-диска в пользу которого многие сделали выбор – идеальная тишина между трекам музыкальной записи (отсутствие щелчков, рокота, как на виниле), удобство хранения и возможность прослушивания бесконечное количество раз без ухудшения качества звука в силу бесконтактного метода считывания.

3,881 просмотров всего, 7 просмотров сегодня

Share

1 Comment on Его величество СД

Leave a Reply