Диапазон звука

ТЕХНИКА 
Низкие частоты высокой эффективности

Рассуждения о нюансах хорошего звука часто напоминают разговоры о вкусовых оттенках хорошего вина — в ход идут замысловатые эпитеты, при этом сразу признаётся, что разницу между продуктами выше определенной ценовой категории по-настоящему чувствует лишь ценитель, человек хорошо подготовленный. В серии материалов под общим названием «ликбез» мы хотим, наоборот, поговорить о базовых качествах приличного звука — тех, что слышны любым ухом и на любой музыке, стоит лишь сделать шаг от «мультимедиа» колонок или бумбокса к начальному хай-фаю. Именно на этом этапе происходит самый заметный скачок в качестве. Для начала, поговорим о басе, без которого ни одна приличная аудио система немыслима.

Итак, что такое правильный бас, как отличить его на слух и что вообще он добавляет музыке? Если вкратце, на субъективном уровне бас добавляет музыке глубины, а также, разумеется, придаёт ритм-секции фактуры, «мяса». Говоря по-простому, если ваша акустика правильно воспроизводит низкие частоты, слушать на ней музыку приятнее. А по мере обрезания разных частот (не обязательно низких), звук становится всё более противным и резким.

На каких инструментах и на какой музыке слышен (и важен) тот самый бас? В первую очередь — на ритм-секции. Бас-гитара, контрабас, басовый синтезатор — все эти инструменты имеют в звучании составляющую примерно от 60 до 250 герц. А с бас-барабаном, в просторечии — бочкой, всё обстоит еще сложнее. Для того, чтобы бочка звучала мощно и уверенно, нужен так называемый «суббас» — частота ниже 60 герц. Теперь посмотрим, что происходит со звуком, когда наша система почему-то не может воспроизвести эти самые низкие частоты. По идее, если система не воспроизводит частоты ниже, скажем, 200 герц, контрабас должен бы пропасть из музыки вовсе? Ничуть. Контрабас — инструмент довольно сложной фактуры и кое-что добавляет практически в любом частотном диапазоне. Например, поскрипывание струн — частота самая что ни на есть высокая. Так что, срезав низкие, вы не избавитесь от контрабаса вовсе, а получите довольно неприятный на слух его «обрывок». Похожая история и с бас-барабаном: без басовых частот бочка превращается в шлепок, опять же не добавляющий музыке мощи и глубины.

В любом ли жанре важен бас? Тут картина довольно сложная. Если в акустическом фолке без низких частот вполне можно прожить (ни вокал, ни акустическая гитара их в себе практически не несут), то в жанрах, где «драйв» и «мощь» — не пустой звук, без баса нельзя никак. В первую очередь, речь о роке, а также электронике, в особенности танцевальной. С классикой или джазом, всё зависит от конкретной записи — контрабас, тубу или многократно поминаемую тут бочку можно расслышать только на колонках с хорошим басом. Очень различаются по басовитости и записи разных лет — в музыке последних двух десятилетий с басом порядок, а вот на пластинках восьмидесятых низкие частоты, порой, завалены. Короче говоря, если вы отъявленный металлист или любитель хауса, дабстепа или R&B, без баса вам никак нельзя. Если же основу вашей фонотеки составляют записи певиц, исполняющих свои песни в сопровождении гитары или фортепиано, воспроизведение низких частот — не то, над чем стоит морочиться первым делом.

Правильный бас добавляет музыке субъективной мощи и глубины, эффекта присутствия. При этом, вопреки популярному заблуждению (мол, «хороший бас это, конечно, круто, но уж больно устаёт голова от этого гудения»), правильный бас как раз совершенно не гудит и уж тем паче не давит на уши. Скорее наоборот, хороший бас незаметен сам по себе, но когда он есть, музыка звучит глубже и увереннее, да и устаёшь от неё меньше. Откуда же тогда берется стереотип того самого гулкого и бухтящего звука, который принято ассоциировать с мощным басом? Дело в том, что воспроизвести бас способны далеко не каждые колонки. А то, что предлагает рынок массовых продуктов в качестве «систем с мощным басом» на самом деле, как правило, бас не воспроизводит в принципе. Речь в первую очередь о бумбоксах (в особенности, снабженных функциями типа «x-bass», «mega bass», «super bass» и так далее), автомобильной акустике, а также компьютерных колонках с сабвуфером. Гулкий и гудящий звук, характерный для таких конструкций (особенно в режиме «супербаса») — на самом деле средние частоты — тот самый «неприятный срез» от полного спектра частот контрабаса, бас-гитары, бочки и так далее, к тому же неестественно подчеркнутый, выведенный на передний план. Немудрено, что такая искаженная картина, имеющая мало общего с тем, как должна звучать музыка, быстро утомляет.

Неспособность передавать настоящий бас у большинства «мультимедиа-колонок» и бумбоксов объясняется просто. Физика акустических систем такова, что для воспроизведения такой частоты нужен размер — не только самого динамика, но и корпуса. Так что карманные системы с якобы мощным басом — обманка. Проблема того, что настоящий бас система воспроизвести не может, решается очень по-разному и с разной степенью успешности (вплоть до психоакустических ухищрений, когда баса в реальности нет, но кажется, будто он есть), но как правило, для этого просто выпячивается та самая «нижняя середина», которая и делает звук гулким и неразборчивым.

Похожую ошибку нетрудно совершить и самостоятельно. Когда вам не хватает баса, первое, что хочется сделать — крутануть соответствующую ручку эквалайзера. В очень редких случаях, это даже может дать нужный результат (например, когда вы на приличной аппаратуре слушаете какую-нибудь пластинку восьмидесятых готов, где бас намеренно прибран не то из медицинских, не то из конъюнктурных соображений, низкие частоты тогда были не в моде). Но как правило, эффект будет тем же самым — вместо баса, которого у вас всё равно нет, вы прибавите «нижнюю середину», и из колонок, заглушая другие инструменты, польётся привычное бухтение.

Более того, на усилителях высокого класса, эквалайзеры, как правило, не предусмотрены вовсе. Почему? Да потому, что главная цель хорошей музыкальной аппаратуры — максимально достоверно и точно воспроизводить запись такой, какая она задумана автором, а затем записана. Пытаться «исправлять» записи лёгким движением руки — примерно как подкрашивать фломастером губы персонажам картин эпохи возрождения, мотивируя это тем, что те, мол, недостаточно яркие. Да, в природе существует немало неидеальных записей (да что уж тут, их — подавляющее большинство), но даже ремастеринг, профессиональная реставрация — процесс далеко не безусловный (об этом — одна из наших будущих статей). А при помощи молотка и топора (читайте — простого эквалайзера) можно лишь всё ухудшить, заглушив выпяченной частотой другие инструменты.

— Ага! — подумает читатель с техническим складом ума, — раз нам нужно воспроизводить частоты определенного спектра, то почему бы не подбирать колонки просто по техническим характеристикам? Нетрудно ведь найти систему, по документам воспроизводящую те самые 30-40 герц.

В теории всё, может, и так, а вот на практике — не совсем. Во-первых, подавляющее большинство колонок (в том числе и ширпотребных) гордо заявляют характеристики «от 20 до 20000 Гц», что даже шире, чем слышит человеческое ухо. Заявляют, но им не соответствуют. Во-вторых, хорошие ТТХ и хороший звук — как говорится, две большие разницы, и причин тому великое множество.

Озвучим и еще одно популярное заблуждение. Где среднестатистический слушатель чаще всего слышит звук, насыщенный мощным басом? Конечно же, в клубах и на концертах. Отсюда мораль — почему бы не водрузить домой профессиональную концертную акустику? Места под неё нужно много, но что же, искусство требует жертв! И тут вас ждет разочарование — ничего похожего на фирменный «размазывающий по стенам» клубный бас дома вы не услышите. Причина этого в том, что клубные акустические системы рассчитаны на соответствующую громкость и размер помещения. В комнате никакого баса не будет — в лучшем для вас случае, его не будет вообще нигде, в худшем, низкие частоты внезапно материализуются у соседа.

Но довольно о плохом. Поговорим о том, как и при помощи чего правильный бас услышать все-таки можно. Идеальный вариант — напольные акустические системы, попросту говоря — большие колонки пристойного качества. Вопреки популярному заблуждению, денег они стоят совсем не запредельных, приемлемые напольники можно купить тысяч за 20, хотя верхнего предела здесь, разумеется, нет. Правда, для того чтобы подключить колонки к компьютеру или CD-вертушке, в системе, естественно, должен присутствовать еще и усилитель, но он (опять же, при желании сэкономить) стоит и того дешевле.

Единственная, но серьезная проблема напольной акустики — для того чтобы пристойно прозвучать, она требует относительно большого и незагроможденного помещения. Речь, разумеется, не об огромных залах, на которые рассчитаны клубные системы, а о том, чтобы перед колонками была пара-тройка метров свободного пространства. Если ваша комната достаточно велика — проблемы решены, выбирайте модель и наслаждайтесь. А вот если комната маленькая и заставленная, озвучить её куда проще полочными колонками. Но тут мы сталкиваемся с той же проблемой — полочные колонки слишком малы, чтобы воспроизводить низкие частоты. Что же делать? Решение — система с сабвуфером. Специфика восприятия низких частот в том, что позиционирование (т.е. то, откуда эта идёт бас) наше ухо различает плохо. Поэтому для того, чтобы наполнить комнату басом, нужен всего один источник. Сабвуфер, за редкими исключениями, нужен всего один, при этом он не так критичен к выбору места.

Но и тут не без подводных камней. Законы физики не обмануть — чем меньше частота волны, тем больше её длина, и по этому требуется пространство на то, чтобы волна распространилась. Так что озвучить полноценным басом келью шансов нет, но кое-что сделать можно. К тому же, системы с сабвуферами надо настраивать, выставляя порог, частоты выше которого воспроизводят полочные колонки, а ниже — сабвуфер. Если выставить его слишком высоким (т.е. отдать сабвуферу «нижнюю середину»), звук снова начинает «бухтеть». Если порог слишком низкий, в частотном спектре появляется провал — суббас есть, а нижней середины нет, звук становится каким-то неестественным. Кроме этого, можно регулировать относительные громкости сабвуфера и колонок, что опять же оставляет пространство для тонких настроек под помещение, но позволяет наделать ошибок.

Тонкость в том, кто огромное множество колонок (а также сабвуферов) сегодня предназначены не для воспроизведения музыки, а для домашнего кинотеатра. Те просто решают другие задачи — от киношной акустики требуется обеспечить объем и общую «эффектность» звука, а не его точность. Соответственно, слушать на таких колонках музыку, в особенности живую, не стоит — эффект будет совсем не таким. Например, сабвуфер для домашнего кинотеатра при воспроизведении музыки наверняка задавит вас ненужным гудением. Правда, с экзотическими электронными жанрами типа эмбиента в духе The Future Sound of London, а также записями, специально разложенными под формат «5:1» (такими в последнее время балуется Трент Резнор (Trent Reznor)), возможны варианты.

В подтверждение сказанного выше, проведем эксперимент. Перед нами две модели акустики Arslab — трехполосные напольники AC-3, а также полочные системы AC-1, снабженные сабвуфером AC Sub. Попробуем послушать на них разную музыку в разных помещениях — в качестве экспериментальных площадок мы используем два шоурума салона «Аудиомания», большой и маленький.

Начинаем с большой комнаты для прослушивания. Как и ожидалось, здесь отличные результаты показывают напольные колонки AC-3. У Depeche Mode радуют низкочастотными нюансами даже песни, где этого не ждёшь — приятно звучит бас-гитара и бочка в «Love Thieves», а уж треки с мощной ритм-секцией вроде «Useless» прямо-таки расцветают пышным цветом. Бас слышен отчетливо, при этом не давит на уши и не выбивается из общей музыкальной картины. Появляется фактура в низких частотах даже на джазе шестидесятых, в «Acknowledgment» Джона Колтрейна (John Coltrane) красиво звучит контрабас. Что уж говорить о джазовых записях двухтысячных — ритм-секция в «King B» Эрика Трюффаза (Erik Truffaz) становится чуть ли не центральным элементом композиции, играя с саксофоном партии, равные по значимости и насыщенности. Да и ударные звучат восхитительно. В записях постарее и поакустичнее (The Rolling Stones «As Tears Go By») бас не слышен явно, но глубина, которую дают напольные колонки, оказывается совсем нелишней. Альбом из восьмидесятых — U2 «Joshua Tree» не блещет басом, но звучит масштабно. А у Мадонны (Madonna) в «A Substitute for Love» баса даже некоторый перебор, но низкая частота, бьющая в тело, звучит эффектно. Ну и напоследок — танцевальная музыка, Timbaland, Chemical Brothers и Sasha. Качают на ура.

Теперь переходим к полочникам AC-1, при этом сначала послушаем их без сабфуфера. Первым делом — всё те же Depeche Mode. «Love Thieves» звучит вполне пристойно, пусть в глубине и чуть уступает тому, как эта песня играла на напольных колонках. А вот в более активной «Useless» драйва уже заметно не хватает. У Колтрейна чуть меркнут ударные, но звучит его музыка всё равно здорово. Эрику Трюффазу существенно не хватает той мощи в ритм-секции, что была слышна на AC-3, у U2 ожидаемое пространство и размах появляются только на большой громкости, баллада «Роллингов» и вовсе звучит ничем не хуже, чем на больших колонках. Вот что проигрывает в одни ворота, так это танцевальная музыка. Если хитрец Timbaland, который славится умением «заточить» запись даже под динамик айфона, еще дает некоторое подобие кача, то Chemical Brothers и Sasha поражают бессилием.

Подключение сабвуфера картину для танцевальной музыки меняет радикально (пусть и приходится некоторое время повозиться с настройкой) — немедленно появляется тот басовый «кач», которого так не хватало полочной акустике. Да и вообще, вся современная музыка с сабвуфером расцветает. А вот с классическим роком или даже джазом ситуация неоднозначная — бас вроде бы есть, но не хватает натуральности, звучание напольных колонок более мощное, уверенное и целостное.

Перемещаемся в комнату поменьше и тут же картина меняется на противоположную. Даже лишенные сабвуфера полочники дают более красивую и целостную звуковую картину, чем напольные AC-3, которым здесь явно трудно развернуться. Неплохо играет разный рок от U2 до Oasis, да и современный джаз вроде того же Трюффаза или Red Snapper звучит натурально. Явно проваливаются разве что танцевальные записи. Наполные колонки, разумеется, более внимательны к низким частотам (что проявляется, например, на Massive Attack или на клубной музыке), но чего-то в этом звуке недостаёт. Подключение к полочным колонкам сабвуфера, наконец, даёт оптимальную комбинацию для этой комнаты — всё, что неплохо звучало на них и так, прибавляет в мощности. Рок обрастает фактурной ритм-секцией, Massve Attack и Madonna, наконец, одновременно обретают чёткость, пространство и мощь. Ну а танцевальная музыка звучит прямо-таки блестяще — драйв как в клубе, детали — как в хорошем концертном зале.

В следующей статье из серии «Ликбез с Аудиоманией» мы расскажем о том, как правильно использовать компьютер в качестве источника звука для домашней аудиосистемы, чтобы получить гарантированное Hi-Fi звучание. А также мы поговорим о работе ЦАПов.

В каком формате лучше слушать музыку. Три кита lossy

Cразу оговоримся, что статья говорит ТОЛЬКО об общих характеристиках и не будет включать в себя некоторые подробности. В будущем Лайфхакер проведёт собственное беспристрастное исследование. А сегодня попробуем обобщить уже так или иначе известный опыт.

Есть аналог и цифра.

Аналог — хорошо, но недолговечно и неудобно. Поэтому аналоговые носители, несмотря на высокие продажи винила, не вернутся.

Аудиоцифра может быть трёх основных типов:

  • в формате, не использующем сжатие;
  • в формате, использующем сжатие без потерь (lossless);
  • в формате, использующем сжатие с потерями (lossy).

На первый взгляд, более перспективны форматы, использующие сжатие без потерь. Это не всегда так, о чём мы подробнее расскажем в одном из следующих материалов. Форматы без сжатия не имеют какого-либо смысла, кроме хранения мастер-записей, необходимых при создании аудиоконтента. Они легче поддаются восстановлению. Для хранения и прослушивания домашних записей излишни.

Из множества параметров цифрового аудио пользователя в первую очередь должны волновать частота дискретизации (точность оцифровки аналогового сигнала по времени), разрядность (точность оцифровки по амплитуде — громкости), битрейт (количество содержащейся в файле информации в пересчёте на секунду).

Сегодня поговорим о lossy.

Для сжатого звука очень важно понятие психоакустической модели — представления учёных и инженеров о том, как человек воспринимает звук. Ухо воспринимает весь спектр поступающих на него акустических волн. Однако обрабатывает сигналы мозг.

Справочная величина слышимого человеком диапазона составляет от 16 Гц до 20 кГц, но одновременно слышать и осознавать все поступающие звуки он не способен.

Слух дискретен, и его звуковая восприимчивость нелинейна.

Современные психоакустические модели достаточно точно оценивают человеческий слух и постоянно улучшаются. На деле, несмотря на заверения любителей музыки, музыкантов и аудиофилов, для среднестатистического нетренированного слуха первоначальный вид MP3 в максимальном качестве стал предельно воспринимаемым. Исключения есть, их не может не быть. Но они не всегда легко заметны при слепом прослушивании.

Форматы, использующие психоакустические модели сжатия

Таких форматов для сжатия аудио с потерями довольно много. Наиболее распространены сегодня следующие.

OGG (Vorbis)

Вообще, файл с расширением *.ogg является «контейнером»: внутри могут находиться несколько звуковых записей с собственными тегами и характеристиками. Чаще всего хранимые в нём файлы сжимаются кодеком Ogg Vorbis, хотя могут использоваться и другие, в том числе MP3 или FLAC.

В качестве его основных преимуществ стоит назвать большой диапазон возможных параметров при кодировании: частота дискретизации звука может достигать 192 кГц, разрядность — 32 бит. По умолчанию OGG использует переменный битрейт (хотя при отображении свойств это не указывается), который может достигать 1 000 кбит/с.

MP3

В отличие от свободного OGG, MP3 разработан очень важным для современной акустики Обществом Фраунгофера — объединением институтов прикладных исследований Германии. В среде аудиофилов, кстати, это крайне уважаемая контора, правда, признаваться они в этом не любят. Но за их разработками пристально следят.

В отличие от OGG, может обладать как переменным (VBR), так и постоянным битрейтом (CBR). Кстати, именно благодаря MP3 обнаружилось, что не всякая запись может быть качественно кодирована с переменным битрейтом (причины смотрите выше, алгоритмы кодирования и их результаты в данном случае могут быть различны при кодировании одного и того же источника).

Ввиду преклонного возраста MP3 имеет значительные ограничения: разрядность может быть 16–24 бита, частота дискретизации выражается только в дискретных значениях (8, 11,025, 12, 16, 22,05, 24, 32, 44,1, 48), битрейт ограничен 320 кбит/с. К тому же в обычной версии MP3 число каналов ограничено двумя.

AAC

Те же грабли, только в профиль. Тоже разработка Общества Фраунгофера. Более поздняя и использует другую психоакустическую модель, более современную. Общедоступная информация позволяет сделать вывод: да, им удалось улучшить собственное творение.

Даже если опираться на самые простые цифры, AAC — более гибкий формат. Разрядность файлов, полученных при помощи этой разработки, составляет от 16 до 24, частота дискретизации тоже при желании позволит не потерять звуковой картины и лежит в диапазоне 8–192 кГц. Поток данных вообще приближается к таковым у lossless-форматов (до 512 кбит/с), при том что максимальное число каналов AAC-файлов достигает 48.

Какой формат стоит назвать однозначно лучшим

Если учесть, что AAC — переосмысленный спустя десяток лет MP3, то выбор в его пользу. При желании имеет смысл сравнивать только MP3 и OGG. Давайте посмотрим на картинки, сделанные уважаемым Андреем Аспидовым с ixbt.com:

На графиках — хороший AudioCD, сжатый OGG с переменным битрейтом 350 кбит/с и MP3 с использованием Lame. Чем ниже располагается график, тем ближе звучание к оригиналу. Получается очень интересная картина. Несмотря на то, что MP3 обладает явно срезанными высокими частотами, в отличие от OGG, в котором видно завал ниже 2 кГц.

Частотно-временное распределение звука говорит о не менее интересных вещах. При постоянном битрейте 320 кбит/с MP3 почти совпадает с оригинальной записью. Кажется, теперь всё встаёт на свои места. Но… На самом деле всё ещё больше запутывается.

Зачем вообще пользоваться lossy, когда есть доступный lossless

Здравый смысл.

Дело в том, что большая часть аналоговых записей не содержит того количества информации, которое необходимо было бы хранить в высококачественных форматах. Не стоит забывать, что родной частотой дискретизации для CD является 44,1 кГц, квантование — всего 16 бит.

Предыдущие графики неплохо демонстрируют высокую точность передачи MP3. А ведь для аудиокассеты, магнитной ленты (если, конечно, это не мастер-тейп) характеристики AudioCD недостижимы. Да и для массового студийного оборудования возможность записи аналогового звука, соответствующего AudioCD, появилась относительно недавно. Нет никакого смысла оцифровывать во FLAC (и тем более в WAV) концертную запись или пластинку из доцифровой эпохи, в особенности сделанные с магнитных носителей. Они не содержат тех спектров и того количества информации, которые могут хранить контейнеры без сжатия.

Что изменилось сегодня

Редкий звукорежиссёр делает цифровую мастер-запись (с которой затем производится размножение на физические носители), используя современные технологии на полную катушку. Поэтому шанс того, что 24-битный трек на самом деле всего лишь 16-битный, крайне высок.

Аналоговую высококачественную запись на высококачественном оборудовании сегодня встретить ещё сложнее — если только у фанатов подобного звучания. Таким, например, является Джек Уайт, экс-лидер группы White Stripes. При этом часть его записей относится к вариациям lo-fi, и искать там запредельные звуковые характеристики дорожки становится своеобразным удовольствием для гурманов.

Если представить себе идеальный исходник, то только тренированный слух или прослушивание на качественном аудиооборудовании позволит найти сжатый файл. И уже опираясь на это (и не забывая про восприятие), стоит сделать следующий вывод:

Необходимым и достаточным для среднеценового оборудования является AAC, в отсутствие которого (и при отсутствии исходников, которые можно кодировать в AAC) — MP3 с постоянным битрейтом 320 кбит/с, созданный при помощи кодека Lame 3.93 (рекомендуемые ключи при декодировании: —cbr -b320 -q0 -k -m s).

Исключение составляют записи, изначально полученные в высоком качестве, скажем, записанные на DVD-Audio, SACD, или записи, изначально собранные в DSD (или аналогичном формате) с высоким битрейтом.

Хотя кое-какие особенности у lossless есть. И о них мы расскажем в следующий раз.

Автор не любит Apple. Автор очень ценит достижения «фраунгоферов» и был предельно удивлён, узнав, что AAC — их работа. 🙂

Записи созданы 1575

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх