Аналог и цифра - pro и contra звуковой техники (стр. 1 )

Аналог и цифра - pro и contra звуковой техники

Часть 1. Аналоговая звукотехника

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА, ТЕХНОЛОГИЯ И СЛУХОВОЙ ОПЫТ

В предыдущих статьях* затрагивались вопросы стилистики и особенностей звучания звукотехники, а также некоторые аспекты накопления слушательского опыта, которым в той или иной мере руководствуются люди в своей деятельности, включая профессиональную. В этот раз более подробно будут рассмотрены некоторые специфические особенности слухового опыта как в аналоговой технике, так и в цифровой.

В последнее десятилетие в аудиопрессе (включая сетевые конференции) как профессионального, так и потребительского направления заметно обострились дискуссии относительно качества звучания цифровой техники в сравнении с аналоговой. В этих дебатах, и профессионалами, и аудиофилами цифровой звук характеризуется как "гранулированный", "зернистый", "пустоватый", "стерильный", "безжизненный", "немузыкальный", "размытый", "замутненный", "душный" (т. е. в звучании не хватает "воздуха") и т. д. Напротив, звучание прецизионной аналоговой звукотехники (и особенно ламповой) характеризуется как "наполненное", "сочное", "прозрачное", "воздушное", "плотное", "легкое", "живое", "теплое", "мягкое" и т. д. Имеются также наблюдения, что цифровому звучанию не хватает "разрешения" (имеется ввиду разрешающей способности), когда дело касается амбиентного, акустического звучания, особенно в классической музыке. Есть утверждения (и надо признать, не лишенные оснований), что существуют особо "упорные" аналоговые фонограммы предыдущих лет, плохо поддающиеся оцифровке, поэтому для них требуется особое высокоразрядное квантование с последующей обработкой, называемой мастерингом. Однако природа этого "упорства" остается спорным вопросом, т. к. нигде нет вразумительного объяснения.

В данной статье сделана попытка рассмотрения и объяснения этих феноменов звучания с позиций анализа шумов и их структуры, а также искажений, с ними связанных, в двух средах - аналоговой и цифровой. Разумеется, все изложенное ниже - это только частное мнение, которое никоим образом не претендует на истину в последней инстанции и является лишь попыткой обобщения накопленного опыта, в том числе слухового. Поэтому соображения, высказываемые в данной статье, должны рассматриваться как гипотетические, а потому возможные, но не обязательные.

Исторически сложилось так, что цифровой аудиотехнологии предшествовала технология аналоговая со своей историей развития и становления. По мере совершенствования и перехода от моно к стерео аналоговая техника радикально изменила критерии качественного звуковоспроизведения, включая, разумеется (и в первую очередь!), звукозапись. Банально, но чтобы адекватно качественно воспроизвести запись, сиречь фонограмму, ее надо как минимум качественно записать. А что, собственно, значит "адекватно качественно"?

Чтобы ответить на этот вопрос, представим себе старый граммофонный (или патефонный) диск на 78 об/мин. В современных условиях есть две возможности его воспроизведения. Первая - раздобыть где-нибудь работающий граммофон/патефон и вторая - воспроизвести диск на современном проигрывателе, например, студийном граммстоле, имеющем необходимую скорость вращения шпинделя. Есть, правда, третий и весьма экзотический способ - воспроизвести диск как долгоиграющий, т. е. на 33,3 об/мин и после "оцифровки" сигналограммы пересчитать программными средствами тональность для скорости 78, т. е. проделать преобразование (транспонирование, выражаясь музыкальным языком) частотного диапазона (pitch shift), и соответствующее этому преобразованию изменение масштаба времени (т. е. темпа исполнения), однако этот способ мы рассматривать не будем - тема выходит за рамки данной статьи.

Понятно, что все три образца звучания будут разными, весь вопрос в том, какой из них будет более адекватно передавать записанную информацию?

Для начала рассмотрим второй вариант. На первый взгляд этот способ выглядит наиболее привлекательным. В самом деле, для студийного проигрывателя профессионального уровня все критерии качества (т. е. такие параметры, как отношение сигнал/шум, полоса воспроизводимых частот, коэффициент нелинейных искажений, коэффициент детонации, податливость - да, есть и такой параметр! - подвижной системы головки звукоснимателя и другие) выглядят с большим "запасом" по отношению к патефону. Но это только на первый взгляд. На практике (и это хорошо знают специалисты, профессионально занимающиеся реставрацией архивных фонограмм, включая пластинки) дело оборачивается совсем другой стороной - широкий частотный диапазон воспроизведения приводит к высокому уровню высокочастотного шума - "шипения" в сигналограмме. Наряду с этим высокая податливость подвижной системы головки звукоснимателя оборачивается очень подробным отслеживанием всех неровностей звуковой бороздки, включая царапины, следы износа - "колдобины звуковой дороги", пыль, грязь, которые воспроизводятся как вкрапленные в общее "шипение" щелчки, потрескивания и похрустывания. Кроме того, повышенная разрешающая способность такой системы воспроизведения ярко выявляет все недостатки, присущие предыдущей технологической эпохе механической записи (в особенности это касается структуры шума, который становится более проработанным), - становятся хорошо различимы шумы механизмов, "плавание" звука - детонация и т. д.

В итоге слушать такое воспроизведение современному слушателю непривычно и некомфортно вследствие того, что посторонних, мешающих призвуков слишком много, чтобы можно было от них абстрагироваться без напряжения. Справедливости ради следует заметить, что людям старшего поколения, знакомым со звучанием патефона "в оригинале", даже такое "осовремененное" звучание вполне приемлемо и не вызывает дискомфорта - их слушательский опыт позволяет апроксимировать привычное (и архаичное) звучание патефона с современным звучанием высококачественной звукотехники. Такая апроксимация возможна в том случае, если в слуховой памяти есть паттерн полезного сигнала (характерный мегафонно-металлический "тембр" патефона) и устойчивый паттерн шума (например, шипение немой канавки вначале пластинки) Тогда "психоакустический фильтр" (т. е. слушательский опыт) делает возможным выделение полезного сигнала и отфильтровывание мешающего.

Поэтому реставраторы отказались от электронного звукосъема старых граммпластинок современным оборудованием и перешли на традиционный адекватный звукосъем, а именно с помощью либо граммофона, либо патефона (в зависимости от состояния носителя), с последующей записью с помощью микрофона. При таком способе звукосъема собственные шумы носителя сигналограммы оказываются за пределами разрешающей способности воспроизводящей системы, происходит своего рода "шумоподавление" за счет технологического несовершенства, при котором выделяются нужные частоты, а остальные оказываются за порогом как воспроизведения, так и восприятия. Как известно, рупор патефона в комплексе с воспроизводящей мембраной является механо-акустическим фильтром (довольно высокого порядка с большой крутизной среза около 40 дБ/Окт и более), который естественным образом отсекает ту высокочастотную часть спектра, которая при звуковоспроизведении современными электрическими звукоснимателями превращается в интенсивный шум.

Забегая вперед, следует отметить, что интенсивный шум исходной сигналограммы при ее оцифровке приводит к значительному возрастанию артефактов при реставрации (которая сейчас в основном осуществляется в "цифре"). Поэтому "естественное" его снижение (подходящим подбором как способа, так и устройства воспроизведения) на этапе перевода сигнала звуковой программы в цифровую форму значительно облегчает последующую работу с сигналограммой уже в цифровом виде. Это и есть ответ на поставленный выше вопрос об адекватно качественном звуковоспроизведении. Какие выводы из приведенного выше примера можно сделать?

Во-первых, сам собой напрашивается вывод о технологической совместимости "вниз", наподобие того, как это принято в программном обеспечении - старшие версии программ должны корректно работать с данными в форматах предыдущих версий. Такая совместимость предполагает такое же корректное (в нашем случае адекватно качественное) прочтение сигналограмм старых технологий современным оборудованием, что на практике далеко не всегда достижимо. Как было показано выше, интенсивность и спектр шума значительно различается в двух случаях, формируя разные его пороги в сигналограмме, что в свою очередь влияет как на условия восприятия, так и на характер последующей работы с исходным материалом.

Отсюда следует другой вывод (даже с некоторым культурологическим оттенком), что каждая технологическая эпоха в звукозаписи оставляет свой материальный отпечаток в культуре человечества в виде носителя фонограммы определенного типа со своим специфическим звучанием, с одной стороны, и его же "двойник" в слуховой памяти современного ему поколения - с другой. Поэтому помимо технологической совместимости "вниз" следует также иметь ввиду и преемственность слухового опыта и его корреляцию при переходе на другую технологию. Это в особенности касается людей, задействованных в сфере аудиопроизводства.

Следовательно (и это в-третьих) для того чтобы, например образец звучания патефонной пластинки приблизить к современному слушателю, его необходимо отреставрировать, т. е. привести к более или менее адекватному восприятию слушателя, который никогда не слышал звучание патефона "живьем". И речь здесь не идет о том, чтобы это звучание сделать современным (это нонсенс!), а именно адекватным, сохраняя художественную ценность фонограммы с учетом слушательского опыта представителя современного поколения. Дело это чрезвычайно тонкое и трудоемкое - надо как бы встать на место слушателя прошлых поколений и апроксимировать свое восприятие фонограммы с современным звучанием, придерживаясь определенных культурно-эстетических и, разумеется, технологических границ. Поэтому эта проблема имеет два важных аспекта.

Первый - технический - в виде задачи корреляции структуры шума в технологии одного поколения со структурой шума, вносимой технологией следующего поколения (что особенно важно при переводе аналоговой фонограммы, например, на магнитной ленте в цифровую форму). Этот вопрос более подробно будет рассмотрен дальше.