LP, как качественный носитель медиа информации, был сознательно дискредитирован еще на начальной стадии. Эксперты по маркетингу, компаний, заинтересованных в продвижении CD-DA, провели массовое промывание мозгов. Даже сегодня в случае правильного воспроизведения, формат LP не может конкурировать с CD-DA по качеству звука - согласно мнениям большинства любителей музыки, этот формат часто уступает CD-DA. В чем причина?
Некоторые измерения, проведенные энтузиастами-аудиофилами и профессионалами, дали нам основание предположить, что причина находится в широком спектре и, несмотря на преобладании мнения о 60 ДБ ограничении, достаточном динамическом диапазоне. Взгляните на LP динамические измерения диапазона, предпринятые Крисом Джонсоном. Вы можете также увидеть измерения ограничения спектра LP проведенные австралийским любителем музыки и автором обзоров на оборудовании Крисом Тамом. Как вы можете видеть, LP динамический диапазон близок к CD-DA, и его полоса частот значительно превосходит последнего.
Другой важный момент - мы не можем забыть, что во время выпуска формата CD-DA, запись LP аналоговых оригиналов главным образом производилось на аналоговом оборудовании, которое фактически достигло пика свого развития. Цифровое оборудование для CD-DA не было совершенно - низкое DSP разрешение для обработки (часто только 24bit для 16bit сигнала CD-DA, который заканчивался округлением до получавшихся при умножении 32bit чисел, и таким образом, в цифровых экспонатах в выпускаемом сигнале), низкий частота сеймплов, недостатки размывания и формирования шума, которые были добавлены к комплекту инструментов CD-DA позже, высокий уровень колебаний в регистраторах цифровой звукозаписи. Некоторые любительские студии даже решили вернуться к аналоговым системам.
Все эти проблемы остались на компакт-диске, именно поэтому их качество отличается от экземпляра до экземпляра, несмотря на то, что "цифра является всегда цифрой". Однако, как мы знаем, те же самые или подобные недостатки типичны для первых DVD-A и SACD.
Частотный спектр более 20 кГц
Мы подошли к важной части. Один и тот же вопрос был задан на различных форумах о форматах и их качестве - если человек не может слышать частоты более чем 20 кГц (в редких случаях 21 кГц) тогда ограничение на 22 кГц в CD-DA (согласно Nyquist теореме это - половина частоты семплов, для 44100 это будет 22050Hz), не должен создавать никаких проблем, не так ли? Почему мы нуждаемся в 50 кГц, 70 кГц, и даже 96 кГц, если мы все равно не слышим их? И второй вопрос - если наши мембраны имеют частоту пропускания 20Hz-20 кГц на уровне-3dB, то, почему мы нуждаемся в DVD-A или SACD? Наши динамики не будут способны воспроизвести требуемый спектр, и кроме того, изделия межмодуляции сверхзвуковых частот могут войти в слышимую область и исказить оригинальный сигнал. Не лучше ли не иметь эти сверхзвуковые изображения?
Вот, что сказал Нельсон Пасса, известный любитель музыки специалист в области аудио и видео техники:
"Хотя человеческий слух в основном очень незначителен на частотах выше чем 20 000 Гц, сверхзвуковые частоты создают амплитудные эффекты в слышимой области. Эффекты могут быть едва различимы, но их появление нежелательно в чувствительном оборудовании." Таким образом, осознав нашу чувствительность слуха к фазовым искажениям, мы можем значительно уменьшить уровень этих искажений, с помощью систем с более широким спектром сигнала (включая качество воспроизведение LP).
Акустический спектр
Второй момент - если мы ограничиваем оригинальный сигнал аналоговым фильтром сглаживания для диапазона сигнала компакт-диска, при сравнении с тем же самым фильтром для DVD-A 24bit сигнал на 96 кГц, когда мы пытаемся записать диапазон таких инструментов как труба, будет значительное различие, между оригиналом и конечной записью, даже прежде, чем это передастся на динамик. Качественные динамики имеют типичный спад сигнала на высоких частотах, который главным образом зависит от модели репродуктора для передачи высокого тона, и таким образом создает меньше искажений, чем фильтр с крутым амплитудно-частотным спадом, который фактически является форматом CD-DA для спектра широкополосных сигналов.
Научный анализ форматов
А что наука говорит о звуковом различии у DVD-A и SACD по сравнению с CD-DA, причины и недостатки таких различий? Давайте рассмотрим мнение доктора Дэвида Гризинджера. Вместе с Джимом Фосгэйтом, он один из наиболее известных ученых в по теории объемного звука, человек, который создавал и развивал Logic7 (Словарь, характеризующий алгоритм обработки окружающего звука).
Этот уважаемый профессор провел серьезное исследование и узнал, что очень часто DVD-A и SACD диски не содержат рекламируемый сверхзвук. Он предполагал, что различие, которое мы слышим, это результат межмодуляции в высокочастотных динамиках, которая входят в слышимую область. Профессор ссылается на работу Karou and Shogo "Detection of Threshold for tones above 22 kHz". Да, мы не можем слышать сверхзвуковые частоты более чем 20 кГц. Но вышеупомянутая работа была выполнена для сигналов с однородный гармоникой, и слышимой неоднородной гармоникой созданной из-за нелинейности передачи в устройстве. Устранив нелинейность и таким образом неоднородную гармонику (фактически неоднородная гармоника только свидетельствовала о появлении межмодуляции из-за нелинейности в слышимой области), ультразвук стал неслышимым (потому-то исчезла не только нелинейная гармоника межмодуляция также). Это происходит, потому что мы не можем слышать сверхзвуковые синусоидальные сигналы.
Доктор Griesinger рассказывает небольших сложностях относительно поиска приемлемой звуковой карты для экспериментов. С качественной звуковой картой результаты могли быть другими.
Сигналы-3dB и 20 кГц и 25 кГц, передавались динамикам. В бытовых устройствах, мы должны ожидать межмодуляцию и обрезание (в большинстве случаев) на этих уровнях и частотах, поэтому мы должны использовать профессиональные устройства, чтобы избежать их (способное передать CCIF измерения на таких уровнях, например мой старый Audigy производит обрезание на уровня-6dB использующий 19kHz и 20kHz). Пожалуйста, обратите внимание на уровень шума, который вы можете видеть на спектрограммах в высокочастотной области. При использовании комбинации (игрок + звуковая карта) шум достигает уровня-90dB. Таким образом: слышимые искажений межмодуляции происходят из-за усилителя (не из-за динамиков).
Когда происходило тестирование несколько экземпляров SACD и DVD-A, измерения демонстрировали, что эти диски не содержат ультразвука более чем 23 кГц. Интересно, что нижний уровень шума на графике DVD-A достигает-72 децибелов (странный вид DVD-A - шумы превышают ограничение CD-DA на несколько множеств децибела), а у SACD нижний уровень шума немного лучше, но все равно достигает-78 децибелов! Но мы все равно СЛЫШИМ превосходное звуковое качество записей на этих дисках.
Для тестирования было решено использовать доступные экземпляры Steely Dan "Two Against Nature" DVD-A и SACD Diana Krall.
Повторные измерения
При тестах в данной статье использовались высококачественная звуковая карта Lynx L22 (двухканальная версия звуковой карты Lynx Two), который является вероятно лучшим инструментом для подобных измерений на оборудование любительского уровня, такое как AP. Полученные результаты разнились с полученными ранее.
В тестах мы предположительно достигли недостаток ультразвука в диапазоне от 25 кГц до 35 кГц на уровнях до-50dB для того же самого DVD-A и SACD:
Спектрограмма фрагмента DVD-A Steely Dan "two Against Nature",Синий цвет - многоканальный режим, желтый - стерео
Статистика для DVD-A Steely Dan "two Against Nature",слева - многоканальный режим, справа – стерео
Спектрограмма из фрагмент от SACD Diana Krall, синий- много-канал режим, желтый- стерео
На спектрограмме мы можем видеть, что низкая шумовая граница на уровне – 132 ДБ для многоканальной записи. Существенные различия результатов зависят не только от качества звуковой карты. Возможная причина состоит в том, что устройство (DVD/SACD-player) фильтровало выпускаемый сигнал и что многоканальные и стерео записи содержали различные сигналы.
Косвенное доказательство к этому предположению - измерения, предпринятые в лаборатории журнала Stereophile, которые показали относительное подобие сигнала гибридного трека компакт-диска с SACD стерео сигналом известного многоканального SACD "The Dark Side of The Moon". Вы можете видеть, что они почти идентичны, но многоканальный трек значительно отличается от стерео:
Спектрограмма фрагмента от SACD "The Dark Side of The Moon": красный - многоканальный режим, желтый - стерео
На сонограмме: слева - многоканальный режим, справа - стерео На спектрограмме: красный - многоканальный режим, желтый - стерео
Измерения были проведены настолько точно насколько возможно - образцы подбирались на соответствующих пиках и уровнях сигнала (один из сигналов усилены в Adobe Audition 1.5 с разрешением обработки в 32bit плавающей точкой 96 кГц) и только тогда провели сравнение.
Подобная ситуация - с другим многоканальным SACD James Taylor "Hourglass" 1997, песня "Line ‘Em Up". Вы можете видеть на картине, как отличаются сигналы находящиеся на этих треках - начало того же самого фрагмента в канале соответствующего уровня:
Фрагмент от SACD James Taylor "Hourglass",сравнение сигнала от плеера и приемника, в многоканальных и стерео режимах
Поскольку трудно предположить, что THX - обработка добавляет некоторые несуществующие сверхзвуковые сигналы к реальным многоканальным записям, то это выглядит, как будто они действительно существуют на проверяемых SACD и DVD-A дисках. Хотя не все устройства могли воспроизвести их. И тут мы подходим к важному выводу - проблема - не с форматами, проблема - с их правильным воспроизведением! Это мнение доказывается измерениями.