А придраться-то к чему, сегодня будет в изобилии. Я расскажу вам про неочевидные нюансы всего того, что связано с так называемым Hi-Res-ом, и кое-что продемонстрирую. А вы уже сами решите, так ли это хорошо или плохо и кому всё это нужно. Для начала нужно понять, что подразумевают под словами High resolution и High definition..
Что же нам говорит авторитетнейший, непререкаемый источник информации «Википедия»: «HD-аудио обычно используется для обозначения музыкальных файлов с более высокой частотой и/или битовой глубиной, чем у компакт-диска Digital Audio (CD-DA), который работает на частоте 44,1 кГц/16 бит. В 2014 году Американская ассоциация звукозаписывающих компаний (RIAA) в сотрудничестве с Ассоциацией бытовой электроники, DEG: The Digital Entertainment Group и The Recording Academy Producers & Engineers Wing сформулировала следующее определение звука высокого разрешения: «звук без потерь, способный воспроизводить полный спектр звука из записей, мастеринг которых был выполнен с качеством выше, чем у компакт-диска (48 кГц/20 бит или выше), то есть качество звука максимально приближённое к качеству звука, который был задуман музыкантами, продюсерами и инженерами во время звукозаписи».
Извините: стилистику и орфографию привел оригинальную. Да… Весьма четкое, однозначное определение. Для людей без чувства юмора: странности официального определения насчет четкости и однозначности — это сарказм. Из этого определения я с удивлением узнал, что, оказывается, мы до изобретения хайреза слушали совсем не то, что задумали музыканты, продюсеры и инженеры. Эта моя придирка пока еще только к стилистике формулировки, к манипулятивному ее смыслу. То есть нам дают понять, что хайрез лучше, чем нехайрез. Мудро. Теперь подробнее про странность этого определения. Из него следует, что понятие HD или хайрез имеет смысл только для цифровой звукозаписи. Это логично, так как аналоговая запись детерминирована, то есть непрерывна, и в ней нет дискретизации. Но тут есть нюанс, о котором я скажу чуть позже. Следующая несуразность: получается, качество компакт-дисков с сэмплингом 44,1 кГц и глубиной квантования 16 бит хуже, чем 48 кГц/20 бит и более. Во-первых, само понятие «качество» не имеет количественных характеристик и является сугубо субъективным, и поэтому эта теза также является манипулятивной.
Для чего нужен мастеринг?
Понятие «мастеринг» появилось в цифровую эпоху, но, по сути, было и до нее. Мастеринг — это процесс модификации фонограммы с целью, чтобы в результате она полноценно звучала в тракте с определенными параметрами или ограничениями. Например, фонограмму, которая должна быть записана на грампластинку, компрессируют и нормализуют с определенными параметрами. Пока без подробностей. То есть мастеринг, грубо говоря, это главным образом подгонка исходника фонограммы под технологию хранения и передачи (трансляции) аудиозаписей. Часто, особенно в последнее время, в процессе мастеринга дополнительно вносят модные эффекты и сжимают динамический диапазон до безобразно малых значений. Фонограмма становится похожей на оструганную доску. Это одна из причин,
по которым звучание компакт дисков кажется деревянным. То есть эта деревянность звука в
данном случае –
результат деревянности деревянных звукорежиссеров, а не плохой технологии цифровой
звукозаписи.
Для таких деревянных струганных фонограмм хватает глубины квантования 8 бит, а не хайрезовских 20 и более бит. То есть
хайрез для такого шлака не нужен в принципе. Но хорошо, не буду так сильно придираться. Допустим, что фонограмму грамотно отмастерили для тракта минимального хайрезовского или хайдефинишного разрешения 48 кГц/20 бит или даже 24 бит, как обычно у исходной фонограммы. Во-первых, 44,1 и 48 кГц отличаются незначительно. Это стандартные значения семплирования для технологий компакт-диска и видео/кинематографа соответственно. От глубины квантования в данном случае будет зависеть уровень шума квантования. Его с большой точностью можно рассчитать по этой формуле. С/Ш (дБ) = 6 · Глуб. квантов (бит). То есть получается, даже для 8-битной глубины квантования отношение сигнал/шум уже будет 48 дБ. Это всего на 6–8 дБ хуже, чем для винила. А
для 16 бит сигнал/шум будет равен 96 дБ! Это уже космическое значение, в несколько раз превышающее тот же параметр любого аналогового тракта.
Иными словами, любой самый хайэндовый усилитель формально загубит даже эту совсем не хайрезовскую. Ну-ка, услышьте разницу между 16 битами и 24. 16-битную фонограмму. А неформально: ушами разницы между 16 и 20–24 битами услышать практически невозможно, особенно на попсе, роке и другой музыке с низким динамическим диапазоном. Я, например, не могу услышать этой разницы, а таких случаев сравнения у меня было предостаточно, и на свой слух я не жалуюсь. Он у меня даже, можно сказать, феноменальный. Не раз в этом убеждался. Поймите простую вещь: хайрез/нехайрез — это всего лишь форматы, контейнеры, куда можно положить любую информацию.
Это не значит, что, если в контейнер с надписью 44,1/16 положить дерьмо, то и сам контейнер становится дерьмом. Нет, вы можете различить не формат. Вы можете лишь понять, что внутри контейнера дерьмо, но почему-то автоматически переносите качества дерьма на технологию. Формат нехайрез 44,1/16 для воспроизведения фонограмм изначально был и остается до сих пор на грани предела наших физиологических возможностей восприятия звука. Просто производителям фонограмм нужно профессионально и грамотно делать свою работу:
класть в контейнер не дерьмо, а торты.
Я знаю, что я пока не всех убедил и уже чувствую, что вы пишете гневные комментарии: «Это, мол, неправда. Что вы несете? Я же однозначно могу различить 24 бита от 16», как тот автор комментария.
Хорошо, хорошо, различаете. Но охи, вздохи, сам дурак — это несерьезно. Я очень рад, что у вас есть сверхспособности, однако, если вы на слух различаете 16 и 24 бита, то тогда обязательно напишите об этом спокойно, подробно и без хамства. И главное, напишите, как вы это делаете: на какой музыке распознаете, как создаете фонограммы с разной глубиной квантования, на какой аппаратуре и по какой технологии, какие были параметры нойсшейпинга и дитеринга, на какой аппаратуре прослушиваете, с каким усилителем (его параметры нелинейности), с какими акустическими системами или наушниками, в слепом ли тесте и другие начальные условия. Наконец, укажите, с какой вероятностью распознаете правильный ответ. Будьте настоящими учеными — опишите ваш опыт так, чтобы его можно было повторить и подтвердить результат. За такой комментарий я буду вам очень благодарен.
Однако в большинстве случаев, что мне известны, эти распознаватели заранее знают, с какими параметрами квантования фонограмму они слушают. Или сравнивают разные произведения: например, Вивальди в хайрезе, а голимый рэп в нехайрезе. Теперь я вам скажу, какие фонограммы можно различить. Можно различить музыку в хайрез-фонограмме от той же музыки нехайрез-фонограммы, если эти фонограммы были отмастерены индивидуально для каждого из формата с учетом возможностей каждого из них. Например, для 24-битного мастеринг был с минимальной компрессией, а для 16-битного компрессия была больше. Но если фонограмму мастерить одинаково для обеих глубин квантования, то слушатель ничего не различит. Он может только угадать. Но угадывание в экспериментах распознается на раз. Однако я допускаю, что есть экстрасенсы, но это, как вы понимаете, исключение из правила. В этом фильме я еще вернусь к вопросу глубины квантования, а сейчас продолжим разбираться с определением хайреза. Вы уже понимаете, что понятие High Definition или Hi-Res подразумевает незатейливое увеличение параметров квантования в цифровом тракте. Типа, чем больше, тем лучше. Возможно, возможно… Но всё по порядку. Еще одна цитата из Википедии, на этот раз нормальная: «В 2014 году JEITA — Японская ассоциация производителей электроники и информационных технологий, объявила о спецификации и выпуске логотипа «Hi-Res AUDIO» для рынка потребительских аудиопродуктов, находящихся в ведении Японского аудиосообщества (JAS)».
Вот такой логотип — это нечто вроде сертификата качества для бытовой аудиоаппаратуры. Вроде бы дело хорошее. Аппаратура с этой желтенькой наклейкой действительно высокого качества. Если она есть, замечательно. Да, при условии, что логотип получен честно, а не нарисован самостоятельно. Сами понимаете, сделать это очень просто. Да, кстати, на сайте JAS можно проверить, легально ли имеет то или иное изделие логотип Hi-Res. На этом же сайте мы узнаем, какие же требования предъявляются к аппаратуре, претендующей на желтый логотип c волшебной надписью Hi-Res Audio, а я пройдусь по ним своим придирчивым взглядом.
Итак, вот она, спецификация. 1. Определение «Hi-Res Audio» основано на заявлении Японской ассоциации производителей электроники и информационных технологий (JEITA) от 26 марта 2014 г. (обновлено 9 ноября 2022 г.). 2. Заявляемые на логотип «Hi-Res Audio» продукты должны соответствовать следующим спецификациям в отношении процесса записи, воспроизведения и передачи сигнала. <Аналоговый процесс> Ультразвуковые микрофоны
(1) Частотная характеристика микрофона: 40 кГц или выше во время записи. Хорошее требование. И выполнить его вроде бы не сложно.
Даже вот такой электретный микрофончик за три копейки для телефонов и бытовой аппаратуры, типа геймерских гарнитур, формально соответствует этому требованию. Он вполне работает на ультразвуке, но отдача его, конечно, поменьше, чем в слышимом диапазоне частот. Однако этот пункт не оговаривает величину завала АЧХ на 40 кГц. Хоть 40 и даже 60 дБ. Кстати, большинство современных профессиональных микрофонов также вполне сносно работают на ультразвуке. Во всяком случае, я специально проверил большинство своих микрофонов и убедился, что они регистрируют ультразвук до 35–55 кГц. Это значит, что в исходниках, записываемых с соответствующей частотой дискретизации, может присутствовать реальная ультразвуковая часть спектра музыкального сигнала. Да, бывает и нереальная.
Однако в чистовых фонограммах частоты более 20 кГц следует подавлять по нескольким причинам. Во-первых, для того, чтобы
при ресемплинге или децимации до 48 или 44,1 кГц не возникало алиасинга. Во-вторых, даже если не уменьшать частоту дискретизации, оставить хайрез файл, то при воспроизведении такой фонограммы на реальной аппаратуре интермодуляционные компоненты ультразвуковой части спектра могут быть слышны в низкочастотной области спектра. В результате получается, что в некоторых фонограммах появляются специфичные призвуки.
Некоторые «эстеты» называют этот эффект увеличением детализации.
Вот тут мне становится действительно смешно. Давайте я продемонстрирую этот эффект на своем аудиоредакторе. К сожалению, канал связи не позволяет передавать ультразвук и глубину дискретизации, но вы увидите всё на спектре и кое-что даже услышите. Для эксперимента я создал файл с разрешением 96 кГц/16 бит, в котором есть два ультразвуковых сигнала. Вот они на спектре видны — 23 кГц и 24 кГц. Это ультразвук. Мы слышать их не должны. Но что получается, если мы запускаем воспроизведение? Раз, и… Вы, наверное, не слышите 1 кГц. Сейчас громче сделаю. Что это? Стоп. Это нелинейность моего усилительного тракта, реального железа, и в результате мы слышим интермодуляционные составляющие этих двух сигналов. Но сейчас я сделаю следующее. Смотрите. Мы отфильтруем все эти шумы. Может быть, эти шумы слышны? Это то, что видно на спектре. Хотя это минус 100 дБ. Но ладно. Это полосовой фильтр. Применяем. В результате эти шумы исчезли практически до нуля. Включаем еще раз. Все равно слышно. Нелинейность тракта, моего железа никуда не девается. Для наглядности я сделаю следующее. Я внесу… Здесь видно на осциллограмме реально, как выглядит сигнал. Это биения. Для этого я внесу искажения. Distortion. Это для верхней части, это для нижней полуволны. Я поставил здесь точку, чуть-чуть сместил ее, чтобы получились искажения
порядка 0,1 %. Применить. Вот, пожалуйста. В результате у нас получились интермодуляционные
искажения вверх и вниз по частоте, то есть в еще больший ультразвук и в звуковую часть
диапазона. Включаем. Еще лучше все слышно. Если погромче сделаем… Ну, это нелинейность
моего усилителя. Потому что эти составляющие очень тихие. Давайте мы их усилим. Мы их отфильтруем.
Эту ультразвуковую часть… смотрите… Я параметрическим эквалайзером отфильтрую
его. Сделаем его покруче. Применяем.
Отфильтровываем всё, что было выше. На спектре тут ничего не слышно. И я еще
усилю так, чтобы было слышно. И вот, что слышно. В общем, это значит, что во многих аудиозаписях, в
том числе хайрез, в спектре выше 20 кГц нет полезной информации, а в некоторых
нет и бесполезной – там все вычищено в ноль. Вот, например в этом файле вообще
ничего нет. Тут специально убран мусор. В общем, 40 кГц для микрофонов – почему бы и
нет. Большинство профессиональных микрофонов формально выполняют требование этого пункта,
и, скорее всего, ширпотребовские тоже, даже если на них нет логотипа Hi-Res.
Хайрез усилители
(2) Характеристики усиления: 40 кГц или выше. Для усилительной аппаратуры это требование
несложное и даже вполне резонное – есть несколько причин расширения АЧХ вверх. Подробнее я уже
рассказывал в других видео про усилители.
(3) АЧХ колонок и наушников: 40 кГц или выше.
Противоречивые колонки и наушники
Это требование соблюсти сложнее. Кроме того, в нем есть противоречие с другой концепцией
качества – таргетирования АЧХ, то есть создание таких АЧХ акустических систем и наушников,
которые субъективно нравятся большинству людей.
Оказывается, что во всех таргетинговых АЧХ есть плавный завал, начиная с 10 кГц, и на 20 кГц завал достигает 18–23 дБ, а про 40 кГц можно и не вспоминать. Не говоря уже о том, что большинство из нас просто не слышит частоты выше 20 кГц. В этом пункте также не указано, какое же должно быть затухание на этих 40 кГц. Судя по тому, какие порою наушники аттестуются на логотип Hi-Res, можно понять, что этот пункт ну очень формальный. Цифровой нюанс аналогового параметра. И вот он, этот нюанс, о котором я обещал упомянуть. Hi-Res — это спецификация, вроде бы должна относиться к квантованию фонограмм, к цифровой технологии, но тут почему-то всплывает вольно интерпретируемое требование ко всего одному параметру аналоговой части — 40 кГц. Хоть я и понимаю, откуда растут ноги, но тем не менее формальное выполнение этого требования вообще никак не влияет на качество звука. Даже если в фонограмме присутствует ультразвук, люди его не слышат. И чуть позже вы поймете, что ультразвук в фонограмме вовсе не улучшает ее звучание, а наоборот.