Жанр: Учеба
Информация об аудио-компонентах
...кже детали временных характеристик, их
частотные составляющие (окраска), а также некоторые другие факторы.
Таким образом, выбрав правильный способ кодирования, можно снизить объем
передаваемой информации почти в десять раз, при этом качество звучания
остается вполне приемлемым. Не беремся утверждать, что звучание
сохраняется на уровне Hi-Fi. Наиболее эффективные методы применяются в
системе MPEG-2 при многоканальной передаче звука.
При записи звука на мини-диск применяются аналогичные методы,
включающие в себя так называемое кодирование с плавающей запятой. О чем
идет речь?
Представим себе, что при линейном шестнадцатибитовом квантовании для
записи мгновенного значения сигнала имеется в распоряжении диапазон
чисел от
-32768 до +32768. При помощи этих чисел требуется записать напряжение
в пределах от -3 до +3 В. Такие величины напряжения встречаются,
например, у выходного сигнала проигрывателя компакт-дисков. Напряжение
величиной три вольта можно передать с отклонением трех тысячных
процента, а напряжение величиной три тысячных вольта передается с
отклонением (а тем самым с возможной ошибкой) порядка нескольких
процентов. Положение можно исправить, если пожертвовать точностью
передачи самых больших напряжений. По свидетельству специалистов по
психоакустике, это не будет большой ошибкой.
Решение было найдено путем записи математического выражения с
плавающей запятой, которая отвечает обычному способу записи числа в
таком виде:
число, умноженное на десять в некоторой степени. Например, 32768 =
3,2768 х 104. Разумеется, вместо десятичной системы счисления
используется двоичная, однако суть не меняется. Если, например, в
шестнадцатибитовой записи использовать первые двенадцать битов для
записи числа, а оставшиеся четыре
- для записи показателя степени, то можно, не выходя их
вышеуказанного интервала от -32768 до +32768, достичь отображения
возможной разрешающей способности с погрешностью, не превышающей пяти
сотых долей процента у самых больших и самых малых величин. Существуют и
более хитроумные способы решения этой проблемы, и именно они
используются в мини-дисках.
Таким образом, удалось достичь величины искажений записи на
мини-диске меньших, чем одна сотая процента при любом полезном
напряжении.
Динамический диапазон является несколько меньшим, чем аналогичный
показатель у компакт-дисков, тем не менее он все же превышает 90 дБ.
Детонация практически отсутствует. Принятые меры по сжатию информации
привели к тому, что семьдесят четыре минуты записи можно вместить на
диск, размеры которого не больше компьютерной дискеты диаметром 3,5
дюйма. При этом, несмотря на многочисленные меры по экономии, слышимая
деградация сигнала практически отсутствует. Это утверждение можно в
полной мере отнести к новейшим моделям как проигрывателей мини-дисков,
так и записывающих устройств.
Система ATRAC
Система кодирования, применяемая в мини-дисках, называется ATRAC
(Adaptive TRansform Audio Coding). Упоминая другие системы
профессиональной цифровой записи звука, следует заметить, что система
DAT, как известно, отступила на заранее подготовленные профессиональные
позиции, а система DCC так и нашла применения. За исключением
относительно высокой стоимости аппаратов и носителей записи, ничто не
могло помешать наступлению мини-дисков на позиции компакт-дисков и
особенно на позиции классических кассет. Однако русская пословица
гласит: "Поспешишь - людей насмешишь". Как ни странно, но аппаратура
Hi-Fi уже не раз подтвердила правильность этого утверждения.
Одним из известных подтверждений была квадрофония. Способ обработки
сигнала, находящийся на границе технических возможностей в период
возникновения компакт-дисков, а также недостаточно продуманное решение
технических проблем в первых аппаратах, появившихся на рынке, послужили
причиной появления слухов о несовершенстве цифровой записи. Та же
история повторилась и мини-дисках. Система ATRAC теоретически
разработана таким образом, чтобы отвечать потребностям человеческого
слуха лучше, чем линейное шестнадцатибитовое кодирование. Тем не менее
попытки обогнать конкуренцию привели к тому, что на рынок попали
аппараты, далеко не полностью использующие имеющиеся возможности,
поэтому формат мини-дисков с самого начала вызывал недоверие. Но нет
худа без добра, и может быть, такое недоверие способствовало повышению
активности конструкторов, направленную на то, чтобы восстановить
несколько пошатнувшуюся репутацию мини-диска.
И уже начиная с версий ATRAC выше 3.5, у Sony появился достаточно
сильный конкурент в лице альянса Sharp-Denon. Последние модели
практически полностью используют возможности, предоставляемые системой
ATRAC, а тем самым и системой мини-диска. Это означает, помимо всего
прочего, что исходный аналоговый сигнал необходимо обрабатывать не
шестнадцатью, а большим количеством битов. Кодирование, применямое в
системе ATRAC, позволяет эффективно использовать до 24 битов. Следует
подчеркнуть, что кодовая система, записанная на диск, остается той же
самой, а различные поколения системы ATRAC лишь выделяют некоторые
особенности, связанные с мерой полноты использования ее возможностей.
Цифровые шестнадцати- и более битовые оригиналы могут переводиться в
систему ATRAC с использованием самых различных технологий, аналогичных
технологиям Noise Mapping или Super Bit Mapping. Однако перевод в
систему ATRAC осуществляется лишь при изготовлении записанных
мини-дисков, т.е. коммерческого software (программного обеспечения).
Лидирующее положение здесь занимает, разумеется, фирма Sony. Улучшение
качества касается главным образом чистоты звучания, в то время как на
величину соотношения сигнал/шум система оказывает лишь незначительное
влияние. Как уже неоднократно говорилось, шум не слишком режет слух, а
соотношение сигнал/шум в 90 и более децибел, без проблем обеспечиваемое
системой ATRAC, оказывается более чем достаточным.
Высокого качества обработки сигнала при разумной стоимости аппарата
удалось достичь лишь в версии ATRAC 3.5 благодаря прогрессу в области
совершенствования интегральных схем, Первым аппаратом, в котором была
применена эта версия, была модель записывающего и воспроизводящего
устройства Sony MDS-JA3ES, за которой последовали модели, где
применялись версии ATRAC 4.0 и 4.5. В этих устройствах, по моему личному
мнению, лучше доработана аналоговая часть, поэтому не происходит
попадания помех из транспортной части в звуковой сигнал. Кроме того, в
них использовались более качественные преобразователи, в особенности
аналого-цифровые.
Поэтому, например, запись, сделанная с компакт-диска через аналоговый
вход проигрывателя мини-дисков, по качеству практически не уступает
прямой цифровой перезаписи. Такая запись обладает обратной
совместимостью, это означает, что ее можно воспроизводить на любом
старом аппарате (но с качеством звучания, которое может обеспечить
данный аппарат). В настольной модели Sony MDS- JE 500 функция обработки
сигнала была объединена с функцией управления транспортом ) одной
интегральной схеме. Это позволило конструкторам достичь более приемлемой
цены аппарата. Следующая модель этой серии MOS-JF, 510, которая
появилась на европейском рынке в конце 1997 года и стоит около $380,
отличается от своей предшественницы MDS-JK 500 лишь наличием
дополнительного цифрового коаксиального входа.
Кроме изделий фирмы Sony, на европейском рынке имеются другие
устройства для воспроизведения минидисков других фирм, однако мы сейчас
не можем, к сожалению, написать, к какому поколению они относятся. Свою
лепту внесла японская фирма Denon, которая производит проигрыватель
мини-дисков, оснащенный процессором ALPHA (модель DMD-1800 AL). Кроме
нее, эта фирма предлагает и более простую настольную модель DMD-1000 без
указанного процессора, а также ряд моделей миди- и мини-формата. Еще
одна крупная фирма Kenwood, также занимающаяся изготовлением
проигрывателей мини-дисков, применяет в своих моделях систему ATRAC 3.5
и уже положительно себя зарекомендовавший 20-битовый процессор с высоким
разрешением D.R.I.V.E.
Проигрыватели мини-дисков и записывающие устройства предназначаются,
конечно, для использования в мини-системах и мини-музыкальных центрах и
выпускаются фирмами Sony, Aiwa и Sharp. Среди новинок Sharp присутствует
портативный MD-рекордер MD-MS 200, в котором использована последнее
достижение фирмы в технологии мини-диска - ATRAC 5.0. С подобной версией
ATRAC показали на выставках новые модели Sharp (стационарная дека MD-R
2H, мини- системы MD-X7 и MD-X8), Pioneer (мини-система Inspira NS-7
MD). В продаже имеются также проигрыватели мини-дисков для автомобилей,
в том числе и чейнджеры на несколько дисков фирм Clarion, Kenwood и
Sony.
По замыслу конструкторов мини-диск должен был заменить классическую
компактную кассету в переносных и карманных аппаратах и в
автомагнитолах, Задумано неплохо, но насколько осуществимо? Что касается
проигрывателей, то конструкторам самых миниатюрных моделей фирм Sony и
Sharp удалось "сжать" их габариты до размеров, не намного превышающих
диаметр самого мини-диска.
Записывающие аппараты стоят значительно больше, стоимость самых
дешевых из них сравнима с ценой самых дешевых настольных (стационарных)
проигрывателей и составляет около $400. В настоящее время в Японии объем
продаж проигрывателей мини-дисков превышает объем продаж магнитофонных
плейеров класса Walkman.
Удобная игрушка
Популярность мини-дисков постоянно растет. Если сравнить рост объемов
продажи проигрывателей мини-дисков с момента их появления на рынке с
ростом продажи проигрывателей компакт-дисков, то можно утверждать, что
мини-диск уверенно лидирует. Интересные данные приводит статистика:
любительницы (именно дамы) аппаратуры и звучания Hi-Fi с очень большой
осторожностью обходят аналоговые проигрыватели этого класса с миллионом
самых разных кнопок, ручек и тому подобных "излишеств", к которым
страшно прикоснуться, с тонармом, который нужно аккуратно опускать на
виниловый диск, с самим диском, который следует постоянно протирать,
сдувать с него пыль и т.п., короче говоря - аппараты, обращение с
которыми приносит массу неудобств.
Кроме того, включая такой аппарат, дамская половина порой рискует
услышать резкую критику в свой адрес со стороны противоположной части
человечества.
То ли дело проигрыватель компакт-дисков: нажмешь кнопку, выедет
ящичек, положишь в него диск, нажмешь на кнопку, ящик заедет назад и
начнется музыка. Почти то же самое мини-диск. Короче говоря, об
оснащении быта аппаратурой часто заботятся женщины, любящие комфорт.
Кассеты по удобству обращения с ними находятся где-то посредине. С точки
зрения управления проигрыватели мини-дисков весьма схожи с
компакт-дисками, немного с кассетными деками. Более других к ним близки
проигрыватели DAT, но они мало распространены. Поэтому, как уже
говорилось, не приходится удивляться, что популярность мини-дисков
постоянно растет.
Еще несколько слов об удобстве управления. Как и на компакт-дисках,
на мини-дисках можно быстро находить и воспроизводить фрагменты в прямом
и обратном направлениях. Можно пропускать фрагменты записи, при этом все
чаще вместо кнопок применяется вращающаяся ручка. Это новшество
придумали на Sony, а сейчас оно присутствует практически во всех моделях
MD- рекордеров других фирм-изготовителей. Режим записи включается
по-разному, хотя эта разница может показаться довольно существенной. Мне
лично кажется наиболее удобным способ включения, при котором после
нажатия кнопки Record аппарат оказывается подготовленным к началу
процесса записи и находящимся в режиме Pause, и на индикаторе
отображается уровень сигнала, даже без установки MD.
Сам процесс записи начинается лишь после нажатия кнопки Pause, a если
модель оборудована режимом Time Machine, то запись будет осуществляться
после нажатия соответствующей кнопки, находящейся, как правило, на
пульте дистанционного управления. Непосредственное включение процесса
записи можно осуществить одновременным нажатием двух кнопок - Record и
Play. Существуют, впрочем, модели, в которых процесс записи, а тем самым
и одновременного стирания ранее записанных фрагментов, начинается сразу
при нажатии кнопки Record. Часто в таких, "наиболее вежливых" моделях
предусмотрена функция, предупреждающая пользователя о том, что он может
невольно стереть ранее записанные фрагменты. После того, как запись
окончена, записанные фрагменты можно пронумеровать и присвоить им
названия. Кроме того, их можно объединять, разбивать на части и т.п. Использование мини-диска как формата не ограничивается только
музыкальными записями. Мини- диск может служить в качестве запоминающего
устройства компьютера, которое по своему объему (140 Мбайт) составит
конкуренцию формату CD-ROM. Его можно использовать, к примеру, для
составления альбома объемом до 2000 снимков, причем источником снимков
могут служить видеокамера, цифровой фотоаппарат или видеомагнитофон.
Мини-диск может быть применим в качестве комбинации копировального
устройства, текстового процессора и факса. Такое устройство скопирует
Мифы и реальности древней звукозаписи
Владимир Горбачевский
Чему бы жизнь нас ни учила, А сердце верит в чудеса!
Ф. Тютчев Листаю Hi-Fi-журналы семидесятых годов по проигрывателям,
акустике, головкам, усилителям. Все те же, что и в сегодняшних номерах
журналов для аудиофилов субъективные оценки, те же эпитеты, восторги и
разочарования, лампы и транзисторы, CD и грампластинки... как бы и не
прошло ровно 20 лет.
Насколько все-таки субъективен человеческий мозг! Учитывая тот факт,
что в настоящее время растет интерес к альтернативным источникам
информации, в частности, к грамзаписи и свойствам самого носителя -
виниловой грампластинке, мне хочется поделиться с читателями журнала
сугубо техническими особенностями этой технологии, по возможности как
раз исключая какой бы то ни было субъективизм.
Сначала о достигнутых в области грамзаписи технических параметрах,
касающихся только механических устройств в трактах звуковоспроизведения.
Частотные характеристики, достигнутые, например, уже в далеком 1978
году, были, даже по сегодняшним меркам, очень хороши как для головок
звукоснимателей - например, 10 Гц-50 кГц -1.5 дБ (Pickering XUV- 4500Q),
так и для грампластинок - 10 Гц-20 кГц. Коэффициент детонации многих
проигрывателей также великолепен - например, 0012% (WRMS - взвешенный)
-0,035% по DIN моего любимца - Pioneer PL-L800 с тангенциальным
тонармом, или Sony PS-XSOO с биотрейсером с теми же значениями этих
параметров. Можно найти большой ряд и совсем простых в техническом
исполнении проигрывателей, весьма недалеко отстающих от указанных
величин.
Отношение сигнал/шум (более точно - сигнал/рокот) для проигрывателей
как с пассиковым, так и с прямым приводом давно перевалил за порог
слышимости и составляют -78 дБ. Сигнал/шум самих грампластинок также
составляет более 60 дБ. Если вышеуказанными параметрами обладали бы
сегодняшние кассетные деки, ей-богу, за них можно было бы выложить
солидные деньги.
Однако далее сходство в количественных показателях заканчивается.
Вступает в дело Его Величество Носитель. Вот тут-то "собака и порылась".
Технология записи и воспроизведения цифровой информации, в частности,
на CD-ROM'ы предусматривает чисто электрический способ создания
определенных последовательностей "единичек и нулей", запечатленных на
поверхности компакт-диска в виде только двух разновидностей углублений,
причем с возможностью полного исправления погрешностей записи и
матрицирования носителя опять же электрическим путем с помощью
математических методов кодирования информации. Это позволяет говорить о
практически идеальном представлении информации на реальном носителе, где
разговор об искажениях, за исключением специфических для данного способа
обработки информации, может идти только о привнесенных аналоговым
трактом, например, усилителями мощности с их непременными нелинейными
искажениями и т.д., при этом теоретически форма носителя и его качество
не имеет каких-либо особенностей, не позволяющих обойти его конечную
неидеальность, и на заключительной стадии электрических преобразований
все-таки получить конечный продукт, не отличающийся от оригинала.
В отличие от цифрового метода, аналоговый, в особенности для
механической грамзаписи, что называется "на полную катушку", вынужден
использовать форму носителя информации и его конечную неидеальность.
По этой причине, кроме теоретически неизбежных искажений, присущих
аналоговому способу представления информации, аналоговые проигрыватели
вынуждены использовать различные технические "хитрости", дабы уменьшить
разного рода искажения, привносимые и формой носителя, в частности -
виниловой грампластинкой, и ее конечной неидеальностью по сравнению с
теоретическим представлением.
Что же влияет и насколько значимы искажения, присущие аналоговому
способу воспроизведения информации.
Грампластинка
Коробление.
Вид деформации поверхности грампластинки при ее изготовлении или
неправильном хранении, приводящий к подъему или опусканию участков
поверхности грампластинки относительно среднего уровня. Приводит к
увеличению реального плавания звука ("Wow") с частотами 0,5-10 Гц,
вплоть до значения в 0,2%.
Эксцентриситет.
Эта погрешность при изготовлении грампластинки приводит к
синусоидальному изменению линейной скорости считывания информации с
частотой 0,55 Гц (для скорости 33 об/мин). Существуют, правда,
технические решения, преднамеренно изменяющие скорость вращения диска
проигрывателя в зависимости от отклонения головки звукоснимателя вправо
или влево от центра вращения диска и уменьшающие этот дефект.
Контакт "грампластинка - игла".
Теоретически превращает воспроизводимую синусоиду в ее разновидность
- поиду. Несоответствие реальной формы острия иглы и режущей кромки
резца, а также их физических размеров, в общем случае приводят к
возникновению как четных, так и нечетных гармоник воспроизводимого
сигнала, которые приводят к нелинейным искажениям, во всяком случае на
порядок превышающем нелинейные искажения, например, оконечного усилителя
мощности. Технологические издержки. Пластинки, во всяком случае тех,
восьмидесятых годов, являлись продуктом кропотливого процесса
редактирования, микширования, монтажа.
Результатом этого является то, что, по утверждениям японцев, лучшие
экземпляры грампластинок имели интегральный коэффициент детонации не
менее 0,25% .
Головка звукоснимателя
[Рис. a] Как ни странно, но звукосниматель один из самых совершенных
узлов тракта звуковоспроизведения. Действительно, и частотные
характеристики, и разделение между каналами, и выходные напряжения, и
способность следования, и гибкость подвижной системы - все самого
высокого качества, способно угодить самому привередливому меломану и
самой привередливой грампластинке, пока... пока игла головки не
опустится в канавку. Контакт иглы с канавкой приводит к искажениям
огибания, которые возникают из-за геометрических различий между резцом
рекордера и иглой головки звукоснимателя. Результатом при
воспроизведении неизбежно будут не только новые гармонические
составляющие, но еще и фазовая модуляция. Нелинейные искажения
увеличиваются пропорционально частоте, поэтому их мешающее действие
чрезвычайно велико, и они считаются определяющими искажениями головки
звукоснимателя. Фазовая модуляция, в свою очередь, означает и частотную
модуляцию, что является причиной, например, интермодуляционных
искажений, зависящих как от прижимной силы, так и уровня сигнала. (рис.
а) О порядке величин нелинейных искажении головок звукоснимателей
высокого класса можно судить по головке Shure V-15 Type IV - 1,2 % на
частоте 1000 Гц (для подвижного магнита), интермодуляционных - 2,2% для
колебательной скорости 20 см/сек. Великолепная головка Ortophon SL 20E
(подвижная катушка) имеет интермодуляционные искажения около 1,0%. Я
привожу здесь минимальные цифры. Посмотрим на зависимость гармонических
и интермодуляционных искажения от типа иглы, предоставленный фирмой
Shure (рис. b).
[Рис. b] Ну, и как вам величины искажений от самых совершенных форм
иглы? А при неправильной установке или износе иглы они достигают вообще
устрашающих величин (рис. e).
[Рис. e] Кроме этого, принципиально существует так называемый
пинч-эффект (паразитное вертикальное перемещение иглодержателя),
генерирующий при поперечной записи четные гармоники основного сигнала, а
при глубинной записи - нечетные, а это в музыке - диссонирующие звуки.
Правда, этот тип искажений снижается при уменьшении геометрических
размеров иглы и ее малого радиуса. Существуют и менее значимые
искажения, рассматривать которые в данной статье не имеет смысла из-за
недостатка места.
Тонарм
Необходимо напомнить читателю, что весь проигрыватель представляет из
себя целый набор резонансных систем (spring-mass system), частоты
основных резонансов, каждая из которых находится не только вне
воспроизводимого диапазона частот, но и внутри его. Суть этих систем
состоит в конечной упругости многих элементов проигрывателя и связанной
с этой упругостью определенной массой.
Примером могут служить гибкость подвижной системы головки
звукоснимателя и масса иглодержателя, та же гибкость звукоснимателя и
масса тонарма, приведенная к кончику иглы, масса иглы и конечной
упругости материала грампластинки, масса всего проигрывателя и гибкость
опор корпуса, ну и т.д.
Тонарм призван в значительной степени помочь нивелировать паразитные
резонансные колебания и улучшить параметры звуковоспроизведения в случае
грамотной конструкции и верно подобранной под него головки
звукоснимателя.
Смею вас заверить, что математика построения идеального тонарма
тщательно отработана, но идеал так и не достигнут.
Какие искажения привносит система "головка звукоснимателя - тонарм"
после того, как игла головки звукоснимателя опустится в канавку?
Как вы уже знаете, отслеживание коробления и эксцентриситета
грампластинки приводят к детонации и плаванию звука. Легче с этой
проблемой справляются обычные поворотные 9- 12- дюймовые тонармы и все
виды тонармов с обратной связью по положению тонарма над пластинкой как
поворотные, так и тангенциальные. Пассивные тангенциальные тонармы, да
еще короткие, очень трудно справляются с этой проблемой, так как гораздо
более жесткие по сравнению с гибкостью подвижной системы головки
звукоснимателя провода оставят тонарм неподвижным, в то время как
иглодержатель "примет на себя" все уходы из-под него канавки. Как
правило, изготовители данной продукции опускают этот феномен в
технических параметрах, хотя он является определяющим в точном ведении
головки в канавке. Для коротких тонармов типа модели Evolution фирмы
Clearaudio или заслуженного Revox В 790 кошмарны величины коэффициента
детонации при проигрывании коробленых пластинок (см.
выше). По этой причине проигрыватели с "короткоствольными" тонармами
и не прижились в широких слоях меломанов.
Даже для оптимально рассчитанного поворотного тонарма всегда
присутствуют нелинейные искажения величиной около 1% за счет т.н.
горизонтального угла погрешности, определяющего угол между касательной к
данной канавке и продольной осью головкодержателя тонарма (рис. c).
[Рис. c] Кроме того, существуют ведь и факторы, влияющие на величину
переходных затуханий между каналами - сдвиг, поворот и наклон осей
чувствительности подвижной системы головки звукоснимателя - ну, прямо
сход-развал колес в вашем "Мерседесе".
Необходимо предостеречь меломанов от бесконечных смен головок
звукоснимателей с целью выдвижения середины стереокартины или устранения
мешающих стен комнаты прослушивания ввиду того, что узел "головка
звукоснимателя-тонарм" как раз является одной из spring-mass- систем,
где изготовители проигрывателя обязаны учитывать ее резонансные
свойства, определяемые как головкой (гибкость подвески иглодержателя),
так и тонармом (массой тонарма, приведенной к кончику иглы).
Несоблюдение этих требований приводит к частой полной потере контакта
или, что еще невыносимей, к его частичной потере. Нельзя забывать, что
указанный узел должен оставаться безучастным к частотам коробления
грампластинок, но уже с 20 Гц полностью воспроизводить записанный сигнал
(рис. d)!
[Рис. d] Представляется, что изложенное выше, которое является только
частью проблем воспроизведения аналоговой грамзаписи (ведь мы почти не
говорили об износе самой пластинки,
...Закладка в соц.сетях
