Мелодия!
Rock Disco
Каталоги грампластинок демократов
понедельник, 11 июля 2011 г.
понедельник, 13 июня 2011 г.
ФОНОГРАММА ЗА И ПРОТИВ
Представляю на Галактическое обозрение свою давнюю статью (2002 год), написанную для журнала “Звукорежиссер”, но так и неопубликованную в этом журнале!
ФОНОГРАММА ЗА И ПРОТИВ.
=======Эту статью я хочу начать с философии. Мир, в котором мы живем, полярный (черно-белый), и чтобы судить объективно, нужно побывать и в шкуре волка, и в шкуре овцы (хищника и жертвы). Все относительно: день и ночь (свет и тьма), добро и зло, мужчина и женщина и т. д. Не познав страданий, не узнаешь счастья. "Золотая середина" есть объективное мнение событий и явлений, в том числе и в шоу-бизнесе. Впрочем, эта "середина" постоянно движется, меняется в пространстве и времени; что вчера было нонсенс, сегодня норма и наоборот, поэтому однозначно утверждать по определенным вопросам нет смысла. Тем не менее, я хочу высказать свое мнение о певцах, музыкантах, исполнителях, артистах, фонограммах, звукозаписи и потребителях музыкальной информации. Главными объектами данной статьи стали исполнители музыки "живьем" и под фонограмму. Не буду защищать, и осуждать ту или иную сторону, а постараюсь логически разобраться в том или другом явлении в мире музыки. Начнем с классического исполнения (не путать с термином "классическая музыка" в распространенном понимании), то есть исполнения звуков в реальном времени из реальных музыкальных инструментов, голос человека тоже есть инструмент, и эти два понятия разделять не будем. Извлекать звук человек научился давно и делал это на протяжении многих веков, собирая слушателей и поклонников, или для себя дома, на работе и отдыхе. И как только исполнитель стал получать за свои творения вознаграждение (оплату), то есть становился профессионалом, возникла проблема систематизации музыкальных звуков, создании музыкальной грамоты, теории музыки, сольфеджио, дабы организованно сочетать группы исполнителей друг с другом и передачи накопленных знаний ученикам и будущим поколениям. Естественно о техническом прогрессе человек не знал, а усовершенствование касалось только механической части инструментов. Безусловно, исполнялось все "живьем" в реальном времени, хотя чем черт не шутит, если какой-нибудь влюбленный, но слабоголосый Риккардо, не воспользовался бы подпевками дублера, очаровывая пением под балконом возлюбленную Люсию. Может еще тогда, в те далекие времена, человек задумывался об украшении и усилении голоса и инструментов, чтобы покорять сердца возлюбленных и поклонников. И как мы уже знаем, любая фантастика рано или поздно становится реальностью. Наступило время технического прогресса. Человек научился записывать звук и воспроизводить его в нужное время и в нужном месте. Возникла музыкальная индустрия. А, как известно, аппетит приходит во время еды. Борьба технологий привела к появлению многоканальной звукозаписи, и не соблазнится прописать инструмент шаг за шагом, разложив на голоса партию, одному музыканту...!? Вот тут все и началось! Повторить "живьем" звучание произведения, изготовленного с применением новых технологий, раскрученного на звуковых носителях, например, квартету музыкантов, загадочно улыбающихся с обложки диска, невозможно, по причине ограниченного количества рук и голосов. Слушатели (непрофессионалы) и не подозревают, что на звукозаписи звучит больше инструментов, чем музыкантов в составе, или же одноименные голоса наложены друг на друга. Поэтому "QUEEN" не исполняла свои навороченные в студии произведения на концертах, Frank FARRIAN использовал phonepy на выступлениях "BONEY М", возила с собой "оркестр" на гастроли знаменитая АВВА и т. д. И многим группам, в угоду искушенного звучанием звукозаписи потребителя, приходилось тайно включать phonepy, чтобы не раскрывать карты или идти на лишние расходы, нанимая дополнительных музыкантов. А сколько случаев, когда своих кумиров забрасывали тухлыми яйцами: публика не могла понять, почему не тот звук, к которому привыкли. Так что, звукозапись - это игла, на которую посадили ничего не подозревающего слушателя. Это на западе, а у нас, да то же самое. Музыку заказывает потребитель и все дело в деталях. Так давайте разберемся, что почем?
=======Извините, немного психологии. Если слушатель приходит на концерт Лучано Паваротти, Плачидо Даминго, Montserrat CABALLE, Иосифа КОБЗОНА, наконец, объектом восхищения служит, в первую очередь, вокальные данные исполнителя, и так уж сложилось, плюс сопровождение симфонического или эстрадного оркестра. Восприятие звуковой информации преобладает над видеорядом. Можно не замечать нефотогеничные гримасы певцов (как, кстати, точно подходит этот термин к жанру классического пения). Для слушателя главным фактором является присутствие живого голоса, с множеством нюансов интонаций. Использование фонограммы исключило бы весь смысл наслаждения музыкой. К тому же у каждого музыканта, включая певца, на сцене есть партитура, то есть, грубо говоря, шпаргалка, несмотря как бы на многолетний опыт. И стоит это мероприятие денег. Оркестр N-oгo количества музыкантов с инструментами, не купленными на Неглинке за 50 “баков” (у многих уникальные раритеты, передаваемые из поколения в поколение), за "тугрики" даже гудеть не будет.
=======Теперь о phonepе. Это касается больше dance музыки, построенной на основе четко выраженного ритма, не изобилующей многослойными мелодическими линиями и гармоническими оборотами, имеющая простую схему: фишка, куплет, припев, фишка, ну, чтобы было понятно простому обывателю и неискушенному подрастающему поколению (в плане музыки). Значит на концерте зритель, не слушатель, я подчеркиваю, хочет не только услышать, знакомые до боли, ун-ца-ун-ца, но и увидеть видеоряд включающий, dance-пa любимого кумира, чтобы он улыбался, как с обложки диска, был прикоцан по-приколу, и чтобы группа с гитарами делала грифом в такт, и все это происходило под сверкание и мигание света, а он сейчас не дешевый. Шпаргалки с текстом и партитурой придется оставить за кулисами, претит, как бы эстрадному музыканту работать с партитурой. А теперь, кто смелый, под все это попробуйте сделать "живьем", да еще, точь-в-точь, как на CD или DVD, извините, у “чайника” дома на музыкальном центре. Так что, дело в потребителе, он платит. Как сказал однажды Игорь УГОЛЬНИКОВ: "На сколько заплатили, то и получили". И дело не в музыкантах и способностях артиста. Я думаю, нет проблем добавить в состав пару клавишников на подклады, вокальную группу на подпевки с партитурой, квалифицированного звукорежиссера с “примочками”, гримера, стилиста, психолога, dance группу, ну и все атрибуты live sound, и всем достойно заплатить. Да любой "безголосый" по ночам будет преодолевать земное притяжение за такие “баки”. А уж, ежели заплатили, и под phonepy - это, извините, криминал! Так что не власть виновата, что обманывает, а народ, искуситель, что дает себя обманывать (мудрость). Не секрет, чтобы не раздувать бюджет концерта, многие авторитетные артисты используют phonepy частично, лишь в тех композициях, где технически сложные моменты достижимы только в студии и, имеющие принципиальное значение в песне. А в лирических композициях, где действительно требуется натуральная подача голоса (инструмента), работают "живьем". Также существует эстетический момент - лучше Ирину САЛТЫКОВУ под phonepy, чем тетю "Тому" "живьем". Еще детали. Есть чисто студийные музыканты и, соответственно, проекты. Как известно, все люди разные. И в студии такие артисты достигают определенных успехов. Что дает студия? Это комфортные условия для творчества и право на дубль. И этот последний фактор чисто психологический и непосредственно к музыке, а точнее к музыкальным способностям, от части не относится. Еще пример? Сравним двух музыкантов. Один работает в "кабаке" и играет все, что закажут. Но, как известно, усреднено, потому что охватить множество произведений в разных стилях и на "раз" сыграть блестяще, невозможно. Второй учит три сложнейших произведения в течение десяти лет и больше ничего не играет, но эти три - мурашки по коже. Что лучше, как вы сами понимаете, вопрос риторический. Ну, а почему с экранов TV, на звукозаписи, грубо говоря, больше однодневок, бездарностей, а истинным профессионалам места мало, вопрос чисто меркантильный. У кого-то есть лишние деньги и почему бы, их не потратить в угоду любимой дочери или подруги, чем бы дитя ни тешилось, лишь бы не плакало. Это как игрушка, сегодня хочу велосипед, а завтра "Мерседес". Кто платит, тот и заказывает музыку, тем более это хавают (потреxxxют), ну низкий уровень потребителя, никакой культур-мультур. В заключении хочу рассказать анекдотический случай. Барабанщик нашей группы подрабатывал грузчиком. Однажды, собравшись бригадой утром перед разгрузкой контейнера, один верзила поделился своей бытовой проблемой. "Прихожу я вчерась с работы, хочу посмотреть футбол, -рассказывает грузчик,- включаю тиливизир, а там, люди бегають, но не говорять!? Так что, каждому свое. Каждый достоин того, чего он достоин. Извините за тавтологию.
=======Искусство есть зеркало общества. Остается только каждому стремится к лучшему и надеяться, что наступит время профессионалов. Общество личностей - есть оптимальное решение всех насущных проблем, когда каждый делает свое дело и делает квалифицированно. Примеры тому есть, и информации, слава богу, достаточно.
Используемые термины: phonepа - фонограмма
баки - условные единицы, деньги
dance - танцевальный
live sound - “живой звук”
ФОНОГРАММА ЗА И ПРОТИВ
Константин Кропотин
Взято от сюда
http://ravnodenstvie.blogspot.com/2011/04/blog-post.html
понедельник, 30 мая 2011 г.
Румынская обувь BONTIMES
Очень хорошая обувь!
Всем советую!
Натуральная кожа!
Как и говорил продавец, когда покупал первый раз, подошва сотрётся, а верх (кожанный) будет в достойном виде! Я проносил три года и в мороз, и в слякоть... и всё-равно вид достойный, естественно, как и любую обувь, ухаживал, мыл после улицы, иногда смазывал средствами!!!
Могу сказать, что все пугаются страны производителя, а зря!
На самом деле это НЕМЦЫ с их КАЧЕСТВОМ!!!
Просто построили завод на терриритории Румынии, так дешевле, наверное!
Оригинальный сайт BonTimes - здесь большой выбор, разные коллекции, но в России, в частности,
в Москве только один сайт нашёл, который торгует!
Всем советую!
Натуральная кожа!
Как и говорил продавец, когда покупал первый раз, подошва сотрётся, а верх (кожанный) будет в достойном виде! Я проносил три года и в мороз, и в слякоть... и всё-равно вид достойный, естественно, как и любую обувь, ухаживал, мыл после улицы, иногда смазывал средствами!!!
Могу сказать, что все пугаются страны производителя, а зря!
На самом деле это НЕМЦЫ с их КАЧЕСТВОМ!!!
Просто построили завод на терриритории Румынии, так дешевле, наверное!
Оригинальный сайт BonTimes - здесь большой выбор, разные коллекции, но в России, в частности,
в Москве только один сайт нашёл, который торгует!
архив журнала «Звукорежиссер» : 2004
Оригинал статьи!
Физический и психоакустический анализ цифрового звука с высоким разрешением
Ирина Алдошина
В последней статье, посвященной 115-му конгрессу AES в Нью-Йорке, подчеркивалось, что одним из самых интересных был доклад Веслава Войчика. Этот доклад заслуживает особого рассмотрения, поскольку в нем анализируется вопрос, постоянно возникающий в наше время, когда быстро развиваются цифровые аудиотехнологии. Во всяком случае, я постоянно слышу этот вопрос от студентов. Думаю, что он представляет интерес и для читателей.
Суть вопроса заключается в следующем: «Зачем постоянно увеличивать частоту дискретизации в современных системах аудиокоммуникаций (тратя на это огромные средства), если пороги слуховой системы ограничены по частоте диапазоном 20 Гц…20 кГц?»
Попытки ответить на этот вопрос предпринимались многократно, однако однозначного ответа до сих пор нет.
В. Войчик является профессором Университета McGill в Канаде (крупнейшего мирового центра исследований в области психоакустики) и председателем технического комитета AES, поэтому в его распоряжении имеются практически все основные результаты работ, позволяющие в той или иной степени ответить на этот вопрос.
Анализ этих результатов, а также другие соображения, содержащиеся в литературе, и будут представлены в данной статье.
На протяжении почти столетней истории развития технологий звукозаписи главной их целью было нахождение методов сохранения и воспроизведения исполняемой музыки со всеми тончайшими акустическими деталями и максимальной точностью, необходимой для ее восприятия. Термин «натуральность» (который является главной целью создания аппаратуры Hi-Fi) символизирует множество присущих звукозаписи характеристик, которые обеспечивают полное ощущение погружения в музыку с учетом окружающей среды, то есть акустики зала. Такие записи должны обеспечивать восприятие детального взаимодействия между инструментами и исполнителями и реализм в ощущении времени и пространства, то есть чувство нахождения в том акустическом пространстве, где исполняется музыка. Современные цифровые записи с высоким разрешением (высокой частотой дискретизации и большой разрядностью квантования) и стремятся обеспечить слушателей возможностью восприятия большого динамического диапазона, точностью передачи быстрых изменений звука во времени и по другим показателям, то есть точностью передачи деталей пространственно-временно-спектральной структуры музыки.
Оркестр в помещении студии
Чтобы оценить сложность этой задачи, достаточно представить себе, какие процессы происходят в концертном зале или студии при исполнении оркестром какого-либо музыкального произведения, когда инструменты из различных мест сцены вступают во взаимодействие с акустическими свойствами помещения, находясь при этом во взаимодействии друг с другом. Способность слуховой системы услышать каждый инструмент на его реальном месте, оценить перспективу и влияние помещения с учетом быстрого изменения всех этих взаимодействий во времени зависит прежде всего, от уникальных возможностей слухового аппарата. Однако при передаче всей пространственной картины ее восприятие зависит и от разрешающей способности записывающих, передающих и воспроизводящих систем.
При прослушивании воспроизводимого звука в первую очередь должны оцениваться два свойства: прозрачность и ощущение присутствия в том первичном пространстве, где музыка исполняется (чувство времени и места). Можно допустить, что ощущение первого помогает ощущению второго. Прогресс, достигнутый в создании трехмерных виртуальных звуковых полей (системы аурализации и др.), позволяет считать, что ощущение «присутствия» достигается, прежде всего, за счет сложных современных систем обработки звука.
В многочисленных докладах на конгрессах AES и в дискуссиях на заседаниях технического комитета «Аудио с высокой разрешающей способностью» выcказывались мнения, что дальнейший прогресс в улучшении «прозрачности» и создании «ощущения присутствия» в системах звукозаписи может быть достигнут за счет увеличения разрешающей способности цифровых систем, то есть увеличения частоты дискретизации, и, следовательно, расширения частотного диапазона передаваемого звука за пределы 20 кГц.
Анализ накопленных знаний по данной проблеме позволяет сказать, что этого недостаточно. Учитывая сложность звукового сигнала и свойства слуховой системы, можно утверждать, что только повышение разрешающей способности передающих систем во всех областях (временной, спектральной, пространственной и динамической) может помочь в решении данной проблемы. По крайней мере, уже сейчас кажется очевидным, что высокая разрешающая способность во временной области является наиболее важной для обеспечения прозрачности звучания.
Рис. 1. Преобразование аналогового сигнала в цифровой
Как известно, для превращения аналогового (непрерывного) сигнала в цифровой (дискретный) необходимо выполнить следующие операции: дискретизацию, квантование и кодирование (рисунок 1). Для их выполнения во всех цифровых устройствах (компьютерах, магнитофонах, проигрывателях и пр.) используется аналого-цифровой преобразователь АЦП (ADC), структурная схема которого показана на рисунке 2. В соответствии с теоремой Котельникова (Найквиста) или «теоремой семплирования», для преобразования аналогового сигнала с верхней частотой fв (Гц) в цифровой без потери информации необходимо, чтобы частота дискретизации, т. е. число отсчетов (сэмплов в секунду) было не меньше, чем 2 х fв (Гц). Используемое цифровое слово, число двоичных цифр в котором равно числу выбранных M (бит), представляет мгновенное значение входного сигнала, при этом сигнал квантуется на 2M уровней.
Таким образом, теорема семплирования требует, чтобы частота дискретизации была выбрана достаточно высокой fd > 2fв, при этом сигнал должен оставаться почти постоянным в момент семплирования. Обязательность использования низкочастотного фильтра, который стоит во всех АЦП, не оговаривается, но для предотвращения появления лишних частот в спектре во всех цифровых устройствах стоит антиэлайзинговый фильтр, обрезающий сигнал на частоте fd/2.
Рис. 2. Структура АЦП
При постоянно меняющейся временной структуре музыкального сигнала временная точность и высокая скорость семплирования, а также точность квантования являются обязательной основой для передачи субъективных признаков звука, в том числе его прозрачности.
В современных цифровых устройствах используются в настоящее время (и будут использоваться в ближайшем будущем) следующие значения основных параметров:
частота дискретизации верхняя граница частотного диапазона временной интервал между семплами
44,1 кГц 19 кГц 22,7 мкс
48 кГц 20 кГц 20,8 мкс
96 кГц 35 кГц 10,4 мкс
192 кГц 75 кГц 5,2 мкс
384 кГц 150 кГц 2,6 мкс
Для формата DSD-2 (лабораторные испытания) временной интервал между семплами составляет 0,17 мкс.
Одним из основных направлений исследований в современной психоакустике и является вопрос: «Достаточна ли такая скорость отсчетов или нет, и каков необходимый предел ее увеличения?»
Рис. 3. Запись короткого удара барабана конденсаторным микрофоном
Запись сигнала в любой системе начинается с микрофона (рисунок 3), представляющего собой полосовой фильтр, который уже сам обладает определенными фазовыми и переходными искажениями, приводящими к дисперсии и размыванию сигнала во временной области. Данные об этих искажениях редко приводятся в каталогах на микрофоны, однако большой комплекс исследований, выполненный за последние годы, позволил установить значительную разницу по этим параметрам между динамическими и конденсаторными микрофонами. Для конденсаторных микрофонов получены значения атаки в несколько микросекунд, в то же время спад переходных процессов достигает нескольких сотен микросекунд. Была доказана также важность фазовой линейности микрофонов не только внутри, но и за пределами звукового диапазона (в ультразвуковой области) для обеспечения минимального размывания переходных характеристик музыкального входного сигнала.
Рис. 4. Частотная характеристика ФНЧ
Затем аналоговый сигнал, подвергающийся преобразованию в цифровой, обрабатывается низкочастотным фильтром на входе АЦП (антиэлайзинговый фильтр). Этот фильтр также служит причиной дисперсии импульсных характеристик входного сигнала за счет неравномерности АЧХ и ФЧХ в полосе пропускания, крутизны кривых спада в переходной полосе и фазовой нелинейности (рисунок 4). Такие искажения приводят к временной дисперсии входного сигнала и означают, что каждый мгновенный семпл на выходе будет содержать элементы информации от предыдущих семплов (количество которых зависит от характеристик фильтра). Так как музыкальный сигнал представляет быстро изменяющийся во времени поток с резкими, короткими импульсами, то такая дисперсия и размывание оказывают определенный эффект на слуховое восприятие, особенно для опытного и внимательного слушателя с хорошим музыкальным слухом.
Рис. 5. Временная структура музыкального сигнала (скрипка)
Акустические музыкальные сигналы обладают сверхбыстрой нестационарной временной и динамической структурой, которая обуславливается различными причинами, в частности, быстрой атакой реальных музыкальных инструментов, наличием большого количества ультразвуковых составляющих в спектре многих инструментов, возникновением коротких реверберационных временных задержек в помещении и др. (рисунок 5).
Например, при исполнении форте на трубе звук может достичь пиков 120…130 дБ за 10 мкс, на цимбалах за 7…10 мкс можно получить резкий подъем до 136 дБ. Отсюда следует, что временной интервал семплирования, используемый при записи CD, равный 22,7 мкс явно недостаточен. Чтобы отследить такие быстрые изменения в сигнале, интервал должен быть не больше 1 мкс.
Измерения, выполненные с помощью современной прецизионной аппаратуры (специальные измерительные микрофоны B&K 4135, АЦП с частотой 195 кГц и др.), позволили выявить в спектрах музыкальных инструментов большое количество ультразвуковых составляющих. Например, в спектре трубы (нота четвертой октавы 4466 Гц) отчетливо регистрировались составляющие до 40 кГц с уровнем до 60 дБ, в спектре скрипки до 100 кГц, цимбал до 60 кГц с уровнем до 90 дБ. Наличие таких высокочастотных составляющих влияет на временную структуру сигнала и может оказывать косвенное влияние на прослушивание.
Рис. 6. Реверберационный процесс в помещении
Запись реального реверберационного процесса без потери информации также представляет огромные трудности. Когда источник звука излучает сложный нестационарный музыкальный сигнал, каждый микрофон, установленный в различных точках помещения, «схватывает» сложный отраженный сигнал. Причем дополнительно прибывающие сигналы, измененные по амплитуде и фазе за счет отражений от различных поверхностей, приводят к экспоненциальному возрастанию общего уровня энергии, поступающей на микрофон. При выключении сигнала происходит спад общего уровня, который обычно характеризуется временем реверберации (временем, за который произошел спад уровня сигнала на 60 дБ). Если выполнить детальный анализ процесса спада при помощи импульсного сигнала (рисунок 6), то можно отметить, что первые отраженные сигналы приходят с большой амплитудой и большим разрешением по времени и могут быть хорошо конвертированы в цифровой сигнал. Однако поздние отражения создают огромные проблемы, так как в короткий отрезок времени происходят очень быстрые динамические изменения сигнала.
Для помещения объемом 1000 м³ число отражений через одну секунду после начала реверберационного процесса будет составлять 511,287 отр/с. Это значит, что отраженные лучи будут прибывать с интервалом меньше 2 мкс, вызывая соответствующие флуктуации в выходном сигнале микрофона. Естественно, при временном интервале отсчета семплов 22,7 мс, как для компакт-диска, эти флуктуации никак не смогут быть зарегистрированы.
Тщательные измерения показали также, что в этих отраженных сигналах происходят быстрые амплитудные и фазовые сдвиги и быстрые нерегулярные изменения частоты (частотный джиттер). Когда два или несколько микрофонов распределены в помещении, и при этом еще происходит многодорожечная запись, то эти сложные временные соотношения между сигналами с частотной модуляцией при бинауральном прослушивании создают сдвиги междуушной временной разницы. Как оказалось, слух к этим бинауральным сдвигам (называемым «бинауральный джиттер») очень чувствителен, даже если они составляют доли микросекунд! Кроме того, даже легкое движение исполнителей, воздуха, слушателей и пр. создают дополнительные изменения временных признаков в звуковом сигнале, которые могут восприниматься слуховой системой.
В работах Блауерта (книга «Пространственный слух») и других исследователей было поставлено большое количество экспериментов, позволившее установить пороги чувствительности слуховой системы к изменению междуушного временного или фазового сдвига сигналов. Было установлено, что порог «размывания» латерализации (т. е. слуховое ощущение бокового сдвига источника при прослушивании через телефоны) составляет 1° при временной разнице сигналов 10 мкс. Испытания на разных видах сигналов (шум, щелчки, чистый тон и др.) позволили установить, что замечаемая слухом междуушная разница составляет 9…28 мкс.
Было показано, что слух особенно чувствителен к флуктуациям временных междуушных задержек в процессе спада сигнала (более чувствителен, чем во время атаки), что особенно важно для слуховой оценки реверберационных процессов в помещении. Минимальная тестируемая разница в двух ушах составляет 6 мкс.
Интересно, отметить, что раньше считалось, будто чувствительность слуха к временным сдвигам сигналов сохраняется, в основном, в диапазоне до 1500 Гц, однако последние результаты показали, что чувствительность к временным различиям сохраняется вплоть до высоких частот для амплитудно-модулированных сигналов, при этом слух извлекает дополнительную информацию из анализа флуктуаций огибающей во времени.
Анализ именно временной разности (а не интенсивностной) является определяющим при локализации сложных сигналов, частично маскирующих друг друга, что типично при восприятии музыкальных сигналов от множественных источников.
Исследования по оценке слышимости упомянутого выше «бинаурального джиттера» (случайных частотных модуляций) показал, что, хотя чистые тоны выше 1400…1600 Гц не могут быть латерализованы, с добавлением случайных частотных модуляций можно выполнить латерализацию сигналов даже при междуушной временной разнице всего в 1,5 мкс. Улучшение бинауральной латерализации к высоким частотам при добавлении джиттера позволяет предположить, что слух отслеживает не только бинауральные временные различия между огибающими сигналов, но и временную междуушную разницу в каждом временном цикле. Удивительно, но было установлено, что слуховая система замечает разницу между чистым импульсным сигналом и сигналом с девиацией всего в 0,2 мкс! Такая высокая бинауральная чувствительность к джиттеру объясняет, почему тонкие частотные флуктуации во время реверберационного процесса в помещении могут быть слышимы. Неизвестно, однако, при какой скорости и уровне флуктуации задержки отраженных сигналов перестают быть слышимыми.
Очевидно, что усредненная импульсная характеристика помещения (дискретизованная и кодированная в цифровой сигнал) не учитывает тонкую структуру и уникальность этих флуктуаций и «затемняет» ощущение присутствия в акустическом окружении. Для этого требуется высокое временное разрешение, частота и точность семплирования, чтобы сохранить каждый бит в описании неоднородностей импульсных характеристик. Неудивительно, что воспроизведение реверберационных процессов представляло значительные трудности для первых цифровых систем из-за потери пространственности (пространство сворачивается в точку) за счет недостатка цифрового разрешения для передачи тончайших временных нюансов в реверберационном процессе. Очевидно, что разрешения в 22,7 мкс (при 44,1 кГц), используемого в компакт-дисках, для этого также явно недостаточно.
Анализ восприятия временных признаков в моносигнале также показал, что даже введение небольших временных сдвигов между сигналом и маскирующим шумом позволяет существенно снизить уровень маскировки, например, разница в 12,5 мкс дает снижение порога маскировки (т. е. улучшение слышимости сигнала) на 7 дБ, хотя никаких спектральных различий при этом не происходит.
Слуховая система способна аккуратно обрабатывать информацию о звуках с задержками до 33 мс, следовательно первые дискретные отражения воспринимаются и обрабатываются слуховой системой с большой точностью.
Джиттер и модуляционные искажения имеют место во всех звеньях звукозаписи (микрофонах, магнитофонах, громкоговорителях). Наличие джиттера приводит к перераспределению энергии в боковые полосы от основной частоты и может восприниматься на слух как появление некоторой шумовой окраски чистого тона.
Джиттер возникает в аналоговых магнитофонах из-за непостоянной скорости магнитной ленты (в диапазоне от 0,2 Гц до 200 Гц). Кроме того, за счет трения в лентопротяжном механизме возникают продольные колебания ленты (флаттер), что приводит к множественному появлению боковых полос в высокочастотной части спектра. Это обогащает звуковой сигнал некогерентным шумом и создает особое «аналоговое» качество звука (ценимое многими профессионалами). Появление этого флаттер-шума приводит к временным сдвигам сигнала (временным ошибкам), которые оказались равными 10,4 мкс. Отсюда следует, что при переносе на компакт-диск эти флуктуации будут потеряны, так как семплирование сигнала будет происходить только с интервалом 22,7 мкс.
В громкоговорителях частотные модуляции типа флаттера возникают, например, за счет эффектов Доплера, когда смещения низкочастотного громкоговорителя вызывают смещение диафрагмы высокочастотного и приводят к сдвигу высоких частот. Громкоговорители с большим уровнем амплитудной и частотной модуляций создавали грязный, мутный звук. Снижение уровня этих искажений всегда приводило к улучшению прозрачности звучания. Однако, несмотря на очевидный прогресс в этом направлении, уровень модуляционных искажений в громкоговорителях еще достаточно высок (рисунок 7).
Рис. 7. Интермодуляционные искажения в громкоговорителях, измеренные на многотоновом сигнале
В микрофонах также имеются амплитудные и частотные модуляционные искажения. Измерения разностных интермодуляционных искажений (когда подаются две скользящие частоты с постоянной разностью в 80 Гц и измеряются составляющие по формуле f2 - nf1) показали, что у градиентных студийных микрофонов с большими диафрагмами уровень этих искажений меньше почти на 50% по сравнению с маленькими бытовыми микрофонами. Уровень этих искажений возрастает на высоких частотах после 8 кГц.
Слух обладает очень высокой разрешающей способностью по времени для периферической зоны слуха (как и для зрения). Периферической считается зона за пределами ±30° от срединной плоскости. Для фронтального прослушивания сдвиг источника звука от 0 до 15° приводит к появлению междуушной разницы по времени более 200 мс. Сдвиг на те же 15° в боковой зоне (от 90 до 75°) приводит к разнице только в 20 мс. Чувствительность к временным различиям в периферической зоне оказывается выше, чем во фронтальной, что принципиально важно для передачи ощущения окружения звуковой средой. Частота дискретизации, используемая в компакт-дисках с разрешением 22,7 мс, оказывается недостаточной, чтобы «схватить» эти тонкие временные сдвиги, что приводит к неточной локализации в периферической зоне и потере ощущения окружения (и, возможно, ощущения глубины).
За последние годы было проведено много исследований в области анализа слышимости ультразвуковых частот. Интересные результаты получены в Японии (проф. Ямомото) где было установлено, что подмешивание ультразвуковых компонент к сигналам звукового диапазона улучшает их слуховое восприятие, в то же время подача одних ультразвуковых компонент не создает слухового ощущения. Несколько авторов описывают эксперименты, подтверждающие способность к восприятию ультразвуковых частот за счет костной проводимости (утверждается даже, что люди с потерей слуха могут за счет этого воспринимать ультразвуковую речь, что кажется уж совсем невероятным).
Эффективность слуховой системы существенно увеличивается с опытом. Например, у опытных звукорежиссеров она существенно выше, чем у обычных слушателей.
Кроме того, важную роль в увеличении чувствительности к междуушной временной разнице играет содержание прослушиваемого музыкального и речевого сигнала. Контекстный анализ содержания сигнала дает слуховой системе много дополнительных опорных моментов, по которым она отмечает различия сигналов, фокусируя на них свое внимание. Способность слуховой системы к разделению и сегрегации звуковых потоков также увеличивает чувствительность слуха к временным различиям, помогает в выделении отдельных инструментов и их точной локализации. Внимательное, целенаправленное прослушивание (например, у звукорежиссеров во время работы) также существенно увеличивает различимость междуушных временных разбросов.
Таким образом, анализ показывает, что музыка, исполняемая в помещении, создает сложный звуковой сигнал, который соответствует чрезвычайно тонким и сложным способностям слуховой системы к его анализу. Процесс записи звука должен иметь разрешающую способность, соответствующую как сигналу, так и возможностям слуховой системы. Только когда с помощью новых технологий с высокой разрешающей способностью будет достигнута полная «прозрачность» звука, слушатель сможет ощутить полное погружение в реальную звуковую атмосферу. Технические возможности и эстетические принципы звукорежиссеров могут усилить это чувство погружения за счет расширения перспективы, приближения части звуковой панорамы, вызывающей наибольшее внимание, и других приемов. Чтобы достичь этого контроля над «эффектом присутствия», требуется высокая временная разрешающая способность всех систем записи и обработки звука, соответствующая уникальным возможностям бинауральной слуховой системы.
Прогресс в цифровой технике за последние 20 лет характеризуется повышением прозрачности звука и снижением воспринимаемых искажений.
Низкая разрешающая способность первых цифровых систем приводила к характерным искажениям, например, при записи фортепиано — ненатуральная атака и смазывание среднечастотных звуков, при записи ударных — чрезмерно подчеркнутые переходные, нарушение пропорций. При записи оркестра проявлялся недостаток ясности и четкости каждого компонента партитуры. При записи в реверберирующем помещении исчезали тонкие нюансы процесса реверберации и ощущения пространственности — звуки скорее располагались в плоскости, а не распределялись по глубине, происходило восприятие громкости звука без ощущения его объема…
Новые достижения в сверхбыстрой скорости семплирования (то есть увеличении частоты дискретизации) дали цифровому звуку возможности временного и частотного разрешения, близкого к возможностям слуховой системы, а переход на многобитное кодирование 48 бит и более позволил получить высокое динамическое разрешение. Технология «синтеза волнового поля» (Wave Field Synthesis), когда звук исходит от очень большого количества излучающих поверхностей, окружающих слушателя, создает возможности для высокого пространственного разрешения.
Должен быть достигнут, по-видимому, какой-то оптимальный баланс между этими категориями (временной, частотной, динамической, пространственной и др.), при котором увеличение разрешения в одной из них может позволить уменьшить его в другой. Однако временное разрешение кажется определяющим, поскольку сверхвысокая частота дискретизации повышает слуховую оценку и в других областях.
Улучшение прозрачности требует, чтобы звукозаписывающие и звуковоспроизводящие системы не создавали модуляционных искажений, которые могут маскировать сложные модуляционные процессы, присутствующие в музыке. Уникальные характеристики джиттера (частотных флуктуаций) в записываемом звуке также не должны затемняться общими модуляционными искажениями записывающих систем, чтобы не нанести ущерба отчетливо различающимся модуляциям индивидуальных звуков.
Таким образом, высокая разрешающая способность звукопередающих систем во временной, спектральной, пространственной и динамической областях совместно определяют качество воспринимаемой музыки и речи, при этом разрешение во временной области имеет доминирующее значение для слухового восприятия.
Все представленные выше результаты не дают, конечно, окончательного ответа на поставленный в начале статьи вопрос, но позволяют еще раз подчеркнуть: слуховая система представляет собой сложный преобразователь, обладающий нелинейными свойствами как на высоких, так и на низких уровнях сигнала, и поэтому однозначного соответствия результатов по слуховым порогам в частотной и временной области не существует (поскольку только в идеальных линейных системах может быть адекватный переход, например, с помощью преобразования Фурье, из одной области в другую).
Поэтому анализ чувствительности слуховой системы к тонким изменениям структуры сигнала должен выполняться для различных категорий: временной, частотной, динамической и т. д. Соответственно, усовершенствование способности цифровой аппаратуры к тонкой передаче характеристик только в одной области (например, в частотной) недостаточно — необходимо комплексное улучшение разрешающей способности технических систем по всем направлениям, что и пытается реализовать современная аудиотехника.
Физический и психоакустический анализ цифрового звука с высоким разрешением
Ирина Алдошина
В последней статье, посвященной 115-му конгрессу AES в Нью-Йорке, подчеркивалось, что одним из самых интересных был доклад Веслава Войчика. Этот доклад заслуживает особого рассмотрения, поскольку в нем анализируется вопрос, постоянно возникающий в наше время, когда быстро развиваются цифровые аудиотехнологии. Во всяком случае, я постоянно слышу этот вопрос от студентов. Думаю, что он представляет интерес и для читателей.
Суть вопроса заключается в следующем: «Зачем постоянно увеличивать частоту дискретизации в современных системах аудиокоммуникаций (тратя на это огромные средства), если пороги слуховой системы ограничены по частоте диапазоном 20 Гц…20 кГц?»
Попытки ответить на этот вопрос предпринимались многократно, однако однозначного ответа до сих пор нет.
В. Войчик является профессором Университета McGill в Канаде (крупнейшего мирового центра исследований в области психоакустики) и председателем технического комитета AES, поэтому в его распоряжении имеются практически все основные результаты работ, позволяющие в той или иной степени ответить на этот вопрос.
Анализ этих результатов, а также другие соображения, содержащиеся в литературе, и будут представлены в данной статье.
На протяжении почти столетней истории развития технологий звукозаписи главной их целью было нахождение методов сохранения и воспроизведения исполняемой музыки со всеми тончайшими акустическими деталями и максимальной точностью, необходимой для ее восприятия. Термин «натуральность» (который является главной целью создания аппаратуры Hi-Fi) символизирует множество присущих звукозаписи характеристик, которые обеспечивают полное ощущение погружения в музыку с учетом окружающей среды, то есть акустики зала. Такие записи должны обеспечивать восприятие детального взаимодействия между инструментами и исполнителями и реализм в ощущении времени и пространства, то есть чувство нахождения в том акустическом пространстве, где исполняется музыка. Современные цифровые записи с высоким разрешением (высокой частотой дискретизации и большой разрядностью квантования) и стремятся обеспечить слушателей возможностью восприятия большого динамического диапазона, точностью передачи быстрых изменений звука во времени и по другим показателям, то есть точностью передачи деталей пространственно-временно-спектральной структуры музыки.
Оркестр в помещении студии
Чтобы оценить сложность этой задачи, достаточно представить себе, какие процессы происходят в концертном зале или студии при исполнении оркестром какого-либо музыкального произведения, когда инструменты из различных мест сцены вступают во взаимодействие с акустическими свойствами помещения, находясь при этом во взаимодействии друг с другом. Способность слуховой системы услышать каждый инструмент на его реальном месте, оценить перспективу и влияние помещения с учетом быстрого изменения всех этих взаимодействий во времени зависит прежде всего, от уникальных возможностей слухового аппарата. Однако при передаче всей пространственной картины ее восприятие зависит и от разрешающей способности записывающих, передающих и воспроизводящих систем.
При прослушивании воспроизводимого звука в первую очередь должны оцениваться два свойства: прозрачность и ощущение присутствия в том первичном пространстве, где музыка исполняется (чувство времени и места). Можно допустить, что ощущение первого помогает ощущению второго. Прогресс, достигнутый в создании трехмерных виртуальных звуковых полей (системы аурализации и др.), позволяет считать, что ощущение «присутствия» достигается, прежде всего, за счет сложных современных систем обработки звука.
В многочисленных докладах на конгрессах AES и в дискуссиях на заседаниях технического комитета «Аудио с высокой разрешающей способностью» выcказывались мнения, что дальнейший прогресс в улучшении «прозрачности» и создании «ощущения присутствия» в системах звукозаписи может быть достигнут за счет увеличения разрешающей способности цифровых систем, то есть увеличения частоты дискретизации, и, следовательно, расширения частотного диапазона передаваемого звука за пределы 20 кГц.
Анализ накопленных знаний по данной проблеме позволяет сказать, что этого недостаточно. Учитывая сложность звукового сигнала и свойства слуховой системы, можно утверждать, что только повышение разрешающей способности передающих систем во всех областях (временной, спектральной, пространственной и динамической) может помочь в решении данной проблемы. По крайней мере, уже сейчас кажется очевидным, что высокая разрешающая способность во временной области является наиболее важной для обеспечения прозрачности звучания.
Рис. 1. Преобразование аналогового сигнала в цифровой
Как известно, для превращения аналогового (непрерывного) сигнала в цифровой (дискретный) необходимо выполнить следующие операции: дискретизацию, квантование и кодирование (рисунок 1). Для их выполнения во всех цифровых устройствах (компьютерах, магнитофонах, проигрывателях и пр.) используется аналого-цифровой преобразователь АЦП (ADC), структурная схема которого показана на рисунке 2. В соответствии с теоремой Котельникова (Найквиста) или «теоремой семплирования», для преобразования аналогового сигнала с верхней частотой fв (Гц) в цифровой без потери информации необходимо, чтобы частота дискретизации, т. е. число отсчетов (сэмплов в секунду) было не меньше, чем 2 х fв (Гц). Используемое цифровое слово, число двоичных цифр в котором равно числу выбранных M (бит), представляет мгновенное значение входного сигнала, при этом сигнал квантуется на 2M уровней.
Таким образом, теорема семплирования требует, чтобы частота дискретизации была выбрана достаточно высокой fd > 2fв, при этом сигнал должен оставаться почти постоянным в момент семплирования. Обязательность использования низкочастотного фильтра, который стоит во всех АЦП, не оговаривается, но для предотвращения появления лишних частот в спектре во всех цифровых устройствах стоит антиэлайзинговый фильтр, обрезающий сигнал на частоте fd/2.
Рис. 2. Структура АЦП
При постоянно меняющейся временной структуре музыкального сигнала временная точность и высокая скорость семплирования, а также точность квантования являются обязательной основой для передачи субъективных признаков звука, в том числе его прозрачности.
В современных цифровых устройствах используются в настоящее время (и будут использоваться в ближайшем будущем) следующие значения основных параметров:
частота дискретизации верхняя граница частотного диапазона временной интервал между семплами
44,1 кГц 19 кГц 22,7 мкс
48 кГц 20 кГц 20,8 мкс
96 кГц 35 кГц 10,4 мкс
192 кГц 75 кГц 5,2 мкс
384 кГц 150 кГц 2,6 мкс
Для формата DSD-2 (лабораторные испытания) временной интервал между семплами составляет 0,17 мкс.
Одним из основных направлений исследований в современной психоакустике и является вопрос: «Достаточна ли такая скорость отсчетов или нет, и каков необходимый предел ее увеличения?»
Рис. 3. Запись короткого удара барабана конденсаторным микрофоном
Запись сигнала в любой системе начинается с микрофона (рисунок 3), представляющего собой полосовой фильтр, который уже сам обладает определенными фазовыми и переходными искажениями, приводящими к дисперсии и размыванию сигнала во временной области. Данные об этих искажениях редко приводятся в каталогах на микрофоны, однако большой комплекс исследований, выполненный за последние годы, позволил установить значительную разницу по этим параметрам между динамическими и конденсаторными микрофонами. Для конденсаторных микрофонов получены значения атаки в несколько микросекунд, в то же время спад переходных процессов достигает нескольких сотен микросекунд. Была доказана также важность фазовой линейности микрофонов не только внутри, но и за пределами звукового диапазона (в ультразвуковой области) для обеспечения минимального размывания переходных характеристик музыкального входного сигнала.
Рис. 4. Частотная характеристика ФНЧ
Затем аналоговый сигнал, подвергающийся преобразованию в цифровой, обрабатывается низкочастотным фильтром на входе АЦП (антиэлайзинговый фильтр). Этот фильтр также служит причиной дисперсии импульсных характеристик входного сигнала за счет неравномерности АЧХ и ФЧХ в полосе пропускания, крутизны кривых спада в переходной полосе и фазовой нелинейности (рисунок 4). Такие искажения приводят к временной дисперсии входного сигнала и означают, что каждый мгновенный семпл на выходе будет содержать элементы информации от предыдущих семплов (количество которых зависит от характеристик фильтра). Так как музыкальный сигнал представляет быстро изменяющийся во времени поток с резкими, короткими импульсами, то такая дисперсия и размывание оказывают определенный эффект на слуховое восприятие, особенно для опытного и внимательного слушателя с хорошим музыкальным слухом.
Рис. 5. Временная структура музыкального сигнала (скрипка)
Акустические музыкальные сигналы обладают сверхбыстрой нестационарной временной и динамической структурой, которая обуславливается различными причинами, в частности, быстрой атакой реальных музыкальных инструментов, наличием большого количества ультразвуковых составляющих в спектре многих инструментов, возникновением коротких реверберационных временных задержек в помещении и др. (рисунок 5).
Например, при исполнении форте на трубе звук может достичь пиков 120…130 дБ за 10 мкс, на цимбалах за 7…10 мкс можно получить резкий подъем до 136 дБ. Отсюда следует, что временной интервал семплирования, используемый при записи CD, равный 22,7 мкс явно недостаточен. Чтобы отследить такие быстрые изменения в сигнале, интервал должен быть не больше 1 мкс.
Измерения, выполненные с помощью современной прецизионной аппаратуры (специальные измерительные микрофоны B&K 4135, АЦП с частотой 195 кГц и др.), позволили выявить в спектрах музыкальных инструментов большое количество ультразвуковых составляющих. Например, в спектре трубы (нота четвертой октавы 4466 Гц) отчетливо регистрировались составляющие до 40 кГц с уровнем до 60 дБ, в спектре скрипки до 100 кГц, цимбал до 60 кГц с уровнем до 90 дБ. Наличие таких высокочастотных составляющих влияет на временную структуру сигнала и может оказывать косвенное влияние на прослушивание.
Рис. 6. Реверберационный процесс в помещении
Запись реального реверберационного процесса без потери информации также представляет огромные трудности. Когда источник звука излучает сложный нестационарный музыкальный сигнал, каждый микрофон, установленный в различных точках помещения, «схватывает» сложный отраженный сигнал. Причем дополнительно прибывающие сигналы, измененные по амплитуде и фазе за счет отражений от различных поверхностей, приводят к экспоненциальному возрастанию общего уровня энергии, поступающей на микрофон. При выключении сигнала происходит спад общего уровня, который обычно характеризуется временем реверберации (временем, за который произошел спад уровня сигнала на 60 дБ). Если выполнить детальный анализ процесса спада при помощи импульсного сигнала (рисунок 6), то можно отметить, что первые отраженные сигналы приходят с большой амплитудой и большим разрешением по времени и могут быть хорошо конвертированы в цифровой сигнал. Однако поздние отражения создают огромные проблемы, так как в короткий отрезок времени происходят очень быстрые динамические изменения сигнала.
Для помещения объемом 1000 м³ число отражений через одну секунду после начала реверберационного процесса будет составлять 511,287 отр/с. Это значит, что отраженные лучи будут прибывать с интервалом меньше 2 мкс, вызывая соответствующие флуктуации в выходном сигнале микрофона. Естественно, при временном интервале отсчета семплов 22,7 мс, как для компакт-диска, эти флуктуации никак не смогут быть зарегистрированы.
Тщательные измерения показали также, что в этих отраженных сигналах происходят быстрые амплитудные и фазовые сдвиги и быстрые нерегулярные изменения частоты (частотный джиттер). Когда два или несколько микрофонов распределены в помещении, и при этом еще происходит многодорожечная запись, то эти сложные временные соотношения между сигналами с частотной модуляцией при бинауральном прослушивании создают сдвиги междуушной временной разницы. Как оказалось, слух к этим бинауральным сдвигам (называемым «бинауральный джиттер») очень чувствителен, даже если они составляют доли микросекунд! Кроме того, даже легкое движение исполнителей, воздуха, слушателей и пр. создают дополнительные изменения временных признаков в звуковом сигнале, которые могут восприниматься слуховой системой.
В работах Блауерта (книга «Пространственный слух») и других исследователей было поставлено большое количество экспериментов, позволившее установить пороги чувствительности слуховой системы к изменению междуушного временного или фазового сдвига сигналов. Было установлено, что порог «размывания» латерализации (т. е. слуховое ощущение бокового сдвига источника при прослушивании через телефоны) составляет 1° при временной разнице сигналов 10 мкс. Испытания на разных видах сигналов (шум, щелчки, чистый тон и др.) позволили установить, что замечаемая слухом междуушная разница составляет 9…28 мкс.
Было показано, что слух особенно чувствителен к флуктуациям временных междуушных задержек в процессе спада сигнала (более чувствителен, чем во время атаки), что особенно важно для слуховой оценки реверберационных процессов в помещении. Минимальная тестируемая разница в двух ушах составляет 6 мкс.
Интересно, отметить, что раньше считалось, будто чувствительность слуха к временным сдвигам сигналов сохраняется, в основном, в диапазоне до 1500 Гц, однако последние результаты показали, что чувствительность к временным различиям сохраняется вплоть до высоких частот для амплитудно-модулированных сигналов, при этом слух извлекает дополнительную информацию из анализа флуктуаций огибающей во времени.
Анализ именно временной разности (а не интенсивностной) является определяющим при локализации сложных сигналов, частично маскирующих друг друга, что типично при восприятии музыкальных сигналов от множественных источников.
Исследования по оценке слышимости упомянутого выше «бинаурального джиттера» (случайных частотных модуляций) показал, что, хотя чистые тоны выше 1400…1600 Гц не могут быть латерализованы, с добавлением случайных частотных модуляций можно выполнить латерализацию сигналов даже при междуушной временной разнице всего в 1,5 мкс. Улучшение бинауральной латерализации к высоким частотам при добавлении джиттера позволяет предположить, что слух отслеживает не только бинауральные временные различия между огибающими сигналов, но и временную междуушную разницу в каждом временном цикле. Удивительно, но было установлено, что слуховая система замечает разницу между чистым импульсным сигналом и сигналом с девиацией всего в 0,2 мкс! Такая высокая бинауральная чувствительность к джиттеру объясняет, почему тонкие частотные флуктуации во время реверберационного процесса в помещении могут быть слышимы. Неизвестно, однако, при какой скорости и уровне флуктуации задержки отраженных сигналов перестают быть слышимыми.
Очевидно, что усредненная импульсная характеристика помещения (дискретизованная и кодированная в цифровой сигнал) не учитывает тонкую структуру и уникальность этих флуктуаций и «затемняет» ощущение присутствия в акустическом окружении. Для этого требуется высокое временное разрешение, частота и точность семплирования, чтобы сохранить каждый бит в описании неоднородностей импульсных характеристик. Неудивительно, что воспроизведение реверберационных процессов представляло значительные трудности для первых цифровых систем из-за потери пространственности (пространство сворачивается в точку) за счет недостатка цифрового разрешения для передачи тончайших временных нюансов в реверберационном процессе. Очевидно, что разрешения в 22,7 мкс (при 44,1 кГц), используемого в компакт-дисках, для этого также явно недостаточно.
Анализ восприятия временных признаков в моносигнале также показал, что даже введение небольших временных сдвигов между сигналом и маскирующим шумом позволяет существенно снизить уровень маскировки, например, разница в 12,5 мкс дает снижение порога маскировки (т. е. улучшение слышимости сигнала) на 7 дБ, хотя никаких спектральных различий при этом не происходит.
Слуховая система способна аккуратно обрабатывать информацию о звуках с задержками до 33 мс, следовательно первые дискретные отражения воспринимаются и обрабатываются слуховой системой с большой точностью.
Джиттер и модуляционные искажения имеют место во всех звеньях звукозаписи (микрофонах, магнитофонах, громкоговорителях). Наличие джиттера приводит к перераспределению энергии в боковые полосы от основной частоты и может восприниматься на слух как появление некоторой шумовой окраски чистого тона.
Джиттер возникает в аналоговых магнитофонах из-за непостоянной скорости магнитной ленты (в диапазоне от 0,2 Гц до 200 Гц). Кроме того, за счет трения в лентопротяжном механизме возникают продольные колебания ленты (флаттер), что приводит к множественному появлению боковых полос в высокочастотной части спектра. Это обогащает звуковой сигнал некогерентным шумом и создает особое «аналоговое» качество звука (ценимое многими профессионалами). Появление этого флаттер-шума приводит к временным сдвигам сигнала (временным ошибкам), которые оказались равными 10,4 мкс. Отсюда следует, что при переносе на компакт-диск эти флуктуации будут потеряны, так как семплирование сигнала будет происходить только с интервалом 22,7 мкс.
В громкоговорителях частотные модуляции типа флаттера возникают, например, за счет эффектов Доплера, когда смещения низкочастотного громкоговорителя вызывают смещение диафрагмы высокочастотного и приводят к сдвигу высоких частот. Громкоговорители с большим уровнем амплитудной и частотной модуляций создавали грязный, мутный звук. Снижение уровня этих искажений всегда приводило к улучшению прозрачности звучания. Однако, несмотря на очевидный прогресс в этом направлении, уровень модуляционных искажений в громкоговорителях еще достаточно высок (рисунок 7).
Рис. 7. Интермодуляционные искажения в громкоговорителях, измеренные на многотоновом сигнале
В микрофонах также имеются амплитудные и частотные модуляционные искажения. Измерения разностных интермодуляционных искажений (когда подаются две скользящие частоты с постоянной разностью в 80 Гц и измеряются составляющие по формуле f2 - nf1) показали, что у градиентных студийных микрофонов с большими диафрагмами уровень этих искажений меньше почти на 50% по сравнению с маленькими бытовыми микрофонами. Уровень этих искажений возрастает на высоких частотах после 8 кГц.
Слух обладает очень высокой разрешающей способностью по времени для периферической зоны слуха (как и для зрения). Периферической считается зона за пределами ±30° от срединной плоскости. Для фронтального прослушивания сдвиг источника звука от 0 до 15° приводит к появлению междуушной разницы по времени более 200 мс. Сдвиг на те же 15° в боковой зоне (от 90 до 75°) приводит к разнице только в 20 мс. Чувствительность к временным различиям в периферической зоне оказывается выше, чем во фронтальной, что принципиально важно для передачи ощущения окружения звуковой средой. Частота дискретизации, используемая в компакт-дисках с разрешением 22,7 мс, оказывается недостаточной, чтобы «схватить» эти тонкие временные сдвиги, что приводит к неточной локализации в периферической зоне и потере ощущения окружения (и, возможно, ощущения глубины).
За последние годы было проведено много исследований в области анализа слышимости ультразвуковых частот. Интересные результаты получены в Японии (проф. Ямомото) где было установлено, что подмешивание ультразвуковых компонент к сигналам звукового диапазона улучшает их слуховое восприятие, в то же время подача одних ультразвуковых компонент не создает слухового ощущения. Несколько авторов описывают эксперименты, подтверждающие способность к восприятию ультразвуковых частот за счет костной проводимости (утверждается даже, что люди с потерей слуха могут за счет этого воспринимать ультразвуковую речь, что кажется уж совсем невероятным).
Эффективность слуховой системы существенно увеличивается с опытом. Например, у опытных звукорежиссеров она существенно выше, чем у обычных слушателей.
Кроме того, важную роль в увеличении чувствительности к междуушной временной разнице играет содержание прослушиваемого музыкального и речевого сигнала. Контекстный анализ содержания сигнала дает слуховой системе много дополнительных опорных моментов, по которым она отмечает различия сигналов, фокусируя на них свое внимание. Способность слуховой системы к разделению и сегрегации звуковых потоков также увеличивает чувствительность слуха к временным различиям, помогает в выделении отдельных инструментов и их точной локализации. Внимательное, целенаправленное прослушивание (например, у звукорежиссеров во время работы) также существенно увеличивает различимость междуушных временных разбросов.
Таким образом, анализ показывает, что музыка, исполняемая в помещении, создает сложный звуковой сигнал, который соответствует чрезвычайно тонким и сложным способностям слуховой системы к его анализу. Процесс записи звука должен иметь разрешающую способность, соответствующую как сигналу, так и возможностям слуховой системы. Только когда с помощью новых технологий с высокой разрешающей способностью будет достигнута полная «прозрачность» звука, слушатель сможет ощутить полное погружение в реальную звуковую атмосферу. Технические возможности и эстетические принципы звукорежиссеров могут усилить это чувство погружения за счет расширения перспективы, приближения части звуковой панорамы, вызывающей наибольшее внимание, и других приемов. Чтобы достичь этого контроля над «эффектом присутствия», требуется высокая временная разрешающая способность всех систем записи и обработки звука, соответствующая уникальным возможностям бинауральной слуховой системы.
Прогресс в цифровой технике за последние 20 лет характеризуется повышением прозрачности звука и снижением воспринимаемых искажений.
Низкая разрешающая способность первых цифровых систем приводила к характерным искажениям, например, при записи фортепиано — ненатуральная атака и смазывание среднечастотных звуков, при записи ударных — чрезмерно подчеркнутые переходные, нарушение пропорций. При записи оркестра проявлялся недостаток ясности и четкости каждого компонента партитуры. При записи в реверберирующем помещении исчезали тонкие нюансы процесса реверберации и ощущения пространственности — звуки скорее располагались в плоскости, а не распределялись по глубине, происходило восприятие громкости звука без ощущения его объема…
Новые достижения в сверхбыстрой скорости семплирования (то есть увеличении частоты дискретизации) дали цифровому звуку возможности временного и частотного разрешения, близкого к возможностям слуховой системы, а переход на многобитное кодирование 48 бит и более позволил получить высокое динамическое разрешение. Технология «синтеза волнового поля» (Wave Field Synthesis), когда звук исходит от очень большого количества излучающих поверхностей, окружающих слушателя, создает возможности для высокого пространственного разрешения.
Должен быть достигнут, по-видимому, какой-то оптимальный баланс между этими категориями (временной, частотной, динамической, пространственной и др.), при котором увеличение разрешения в одной из них может позволить уменьшить его в другой. Однако временное разрешение кажется определяющим, поскольку сверхвысокая частота дискретизации повышает слуховую оценку и в других областях.
Улучшение прозрачности требует, чтобы звукозаписывающие и звуковоспроизводящие системы не создавали модуляционных искажений, которые могут маскировать сложные модуляционные процессы, присутствующие в музыке. Уникальные характеристики джиттера (частотных флуктуаций) в записываемом звуке также не должны затемняться общими модуляционными искажениями записывающих систем, чтобы не нанести ущерба отчетливо различающимся модуляциям индивидуальных звуков.
Таким образом, высокая разрешающая способность звукопередающих систем во временной, спектральной, пространственной и динамической областях совместно определяют качество воспринимаемой музыки и речи, при этом разрешение во временной области имеет доминирующее значение для слухового восприятия.
Все представленные выше результаты не дают, конечно, окончательного ответа на поставленный в начале статьи вопрос, но позволяют еще раз подчеркнуть: слуховая система представляет собой сложный преобразователь, обладающий нелинейными свойствами как на высоких, так и на низких уровнях сигнала, и поэтому однозначного соответствия результатов по слуховым порогам в частотной и временной области не существует (поскольку только в идеальных линейных системах может быть адекватный переход, например, с помощью преобразования Фурье, из одной области в другую).
Поэтому анализ чувствительности слуховой системы к тонким изменениям структуры сигнала должен выполняться для различных категорий: временной, частотной, динамической и т. д. Соответственно, усовершенствование способности цифровой аппаратуры к тонкой передаче характеристик только в одной области (например, в частотной) недостаточно — необходимо комплексное улучшение разрешающей способности технических систем по всем направлениям, что и пытается реализовать современная аудиотехника.
суббота, 29 января 2011 г.
СИСТЕМА ОЦЕНКИ LP
Уважаемые меломаны (особенно виниловоды), все кто увлекается коллекционированием грампластинок хорошо знают о необходимости оценивания состояния продукта, но к сожалению стандартная система в разных государствах трактуется неоднозначно. Мы попытались выработать систему оценки наиболее понятную и гибкую. Изучая наши предложения, пожалуйста, ознакомьтесь с этой системой, первая оценка Конверт (Cover), вторая грампластинка (vinyl). Приятного прослушивания мировых шедевров!!!
Sld (Sealed) Пластинка, герметично запечатанная в пластиковую упаковку на заводе-изготовителе. Характерно для современных изданий и для старых американских пластинок, т.к. в Европе запечатка почти не практиковалась. Приобретая такую пластинку, Вы можете быть уверены, что до Вас её не только не слушали, но даже не доставали из конверта, что кагбэ гарантирует её превосходное состояние и особую коллекционную ценность. Но на самом деле есть определенный процент вероятности, что винтажная пластинка могла быть в течение многих лет хранения подвержена различного рода механическим или термическим воздействиям, что может повлечь её искривление и т.п. К тому же, нельзя на 100% исключить возможность фабричного брака. Проверить эти вещи, не распечатав пластинку невозможно, посему продавец за них ответственности не несет! |
M (Mint) Состояние близкое к состоянию новой пластинки - соответствует в русской классификации состоянию «муха не сидела!» Винил ярко-черного цвета с глянцевыми бликами, оставляет впечатление нетронутости и девственной чистоты. При прослушивании пластинка в состоянии mint должна демонстрировать чистый прозрачный звук без каких-либо щелчков, шипения, т.н. песочка. Легко установить соответствие состоянию, прослушав паузы между трэками и тихие места записи. Лейбл чистый без следов пальцев, вырез в центре ровный, отверстие не разбито. На конверте наблюдаем полное сохранение нанесенной на него полиграфии, ровные края, не замятые углы и никаких почеркушек типа адреса прежнего владельца. |
NM (Near Mint) Состояние близкое к предыдущему, то есть видно, что пластинка как новая, но из-за каких-либо незначительных дефектов до mint'a не дотягивает. Визуально на пластинке допускается наличие небольшого количества поверхностных царапин, различимых при ярком свете и не дающих звукового эффекта. При прослушивании местами может проявляться незначительный «песочек», так же при данном состоянии допускаются незначительные заводские браки, например «пузырьки» в пластмассе (микроскопические холмики на поверхности винила). Допускается при отсутствии прочих дефектов очень легкая кривизна, различимая визуально лишь при вращении пластинки и не дающая погрешностей звука. Конверт имеет вид нового, но может иметь слегка замятые или закругленные уголки; легкие изгибы-трещинки по краям у пластинок 60-х гг., естественные при таком возрасте пластинок, если не портят внешний вид. Допускаются при отсутствии прочих дефектов мелкие надписи ручкой на конверте и лейбле, если они занимают небольшую площадь и не портят общее впечатление. Главный критерий - сохранение 100% нанесенной краски и абсолютно ровные края. |
| EX (Excellent) Хорошее коллекционное состояние пластинки, позволяющее в полной мере насладиться как ее звучанием, так и внешним видом. На пластинке допускаются легкие поверхностные царапины, одна-две видимые неглубокие царапины небольшого размера. При проигрывании допускается легкий «песочек», слышимый лишь в «тихих» местах и паузах между трэками, единичные не акцентированные щелчки не более 3-5 за все время проигрывания. Не допускаются перескоки и заедания, визуально различимые потертости винила. Главное требование к конверту - сохранение его конструктивной целостности. Допускается очень легкое стирание краски на краях и по контуру пластинки (ringwear), легкие загибы. Не допускаются разрывы и махровые края, моченые конверты тоже не годятся. Проще говоря, по пластинке должен угадываться ее возраст, но дефектов неестественного происхождения, связанных с неправильным обращением и хранением, быть не должно. |
| VG+ (Very Good+) Пластинка, несмотря на свою общую играбельность, имеет какой-либо серьезный дефект: глубокую царапину (как следствие, щелчки при проигрывании), изгиб, серьезное повреждение лейбла и т.д. Возможны перескоки, заедания. Возможно, пластинка просто очень активно слушалась на плохой аппаратуре и при ее воспроизведении возникают перманентные помехи в виде шелеста или навязчивого потрескивания. Внешним признаком такого состояния могут быть непрерывная сеточка поверхностных царапин, либо (что не так заметно) грязно-матовый оттенок рабочей поверхности диска. Конверт при сохранении общей формы и изображения либо серьезно помят, либо имеет пробоину на торце, либо вследствие неаккуратного удаления наклейки испорчена часть изображения, на него нанесенного. Возможно, конверт повело из-за попадания на него влаги. Вобщем, слушать такую пластинку можно, но дефекты будут докучать, хотя особо редкие пластинки могут быть весьма ценны и в таком состоянии именно ввиду своей редкости. |
VG Несмотря на буквальный перевод «очень хорошее» состояние very good таковым не является, для него характерны те же дефекты, что и в предыдущем случае, но, усугубленные своей тяжестью и множественностью, они делают пластинку крайне непривлекательной и мало пригодной для того, чтобы наслаждаться музыкой, на ней записанной. Приобретение такой пластинки целесообразно разве что в случае ее невероятной редкости или субъективно переживаемой глубокой привязанности |
VG- | Fr (Fair) | Pr (Poor) В сортах мусора разбираться необязательно, смело несите на помойку! |
Cut Corner Довольно часто у старых американских пластинок один из углов конверта слегка или довольно существенно обрезан, что свидетельствует о том, что пластинка была уценена, а также, что американцы - нация вандалов. Любители меломанского эпоса лоббируют также другую версию, что углы запечатанных американских пластинок при экспорте в Европу обрезались на таможне с целью поиска внутри конвертов пиндостанского кокаина. В большинстве случаев эта версия несостоятельна, ибо, как правило, пласты эти приходят непосредственно из США, и кокаина в них никто не находил. Как бы там ни было, такой апгрейд пластинки заметно ухудшает её полезные свойства и ценность. |
Для более подробного описания комплектности пластинок, используем следующие сокращения:
Color - цветной винил | Picture - пиктче диск с фото на виниле |
Gt (Gatefold) - конверт с разворотом | Ins (Insert) - вкладка с фото или текстами |
Book - буклет с фото или текстами | Poster - плакат |
Postcard - открытка | St (Sticker) - информационная наклейка |
Or (Original) - первое издание |
| взято от сюда! | ||||||||||||
Подписаться на:
Сообщения (Atom)