Звуки из будущего
АрхивЧто несет новый век для аудиотехнологий? Статья профессионального акустика, меломана и визионера охватила целую тему номера. © «Компьютерра»
Случись же, музыка проявит душу, к нам откровения полна,
смятенным чувствам где положим в счисленном разуме места?..
смятенным чувствам где положим в счисленном разуме места?..
Можно ли обратить в сухие цифры весь спектр человеческих эмоций? И удастся ли восстановить их без потерь, или, приняв упрощенную цифровую трактовку, мы лишимся чего-то важного?..
Культурное наследие человечества одарило нас непревзойденными образцами литературы, живописи, архитектуры, изумляющими своей красотой, формами, красками. Одна лишь музыка прошлого скрывает тайну первозданного звучания за строгостью нотных значков.
Уходящий век впервые за всю историю дал возможность донести до потомков живые голоса наших талантливых современников, положив начало звучащей летописи великого духовного наследия. К сожалению, из-за несовершенства методов хранения безвозвратно утеряны записи на восковых и лаковых носителях начала века, значительно повреждены магнитные носители 40-50-х годов. Но и более поздние аналоговые ленты недостаточно долговечны. А цифровые пока еще грешат недопустимой отстраненностью звучания. Поиск совершенства продолжается...
Культурное наследие человечества одарило нас непревзойденными образцами литературы, живописи, архитектуры, изумляющими своей красотой, формами, красками. Одна лишь музыка прошлого скрывает тайну первозданного звучания за строгостью нотных значков.
Уходящий век впервые за всю историю дал возможность донести до потомков живые голоса наших талантливых современников, положив начало звучащей летописи великого духовного наследия. К сожалению, из-за несовершенства методов хранения безвозвратно утеряны записи на восковых и лаковых носителях начала века, значительно повреждены магнитные носители 40-50-х годов. Но и более поздние аналоговые ленты недостаточно долговечны. А цифровые пока еще грешат недопустимой отстраненностью звучания. Поиск совершенства продолжается...
Остановить прогресс невозможно - это форма жизни земной цивилизации. Молодые и энергичные технологии всегда будут вытеснять старые и отжившие. И еще никогда такие процессы не происходили без ощутимых потерь. (Бесспорно, раритетные изделия ручной работы привлекательнее конвейерных близнецов, но претендовать на массовость - ввиду нетехнологичности и непомерной трудоемкости - они не могут.) За новое всегда приходилось платить, выбирая меньшее из зол.
К середине 80-х аудиоарену скоропостижно покидала грамзапись, давая повод для огорчений истинным любителям музыки. Во-первых, CD-формат совершенно не удовлетворял их музыкально-эстетические потребности, вульгаризируя звучание. Во-вторых, далеко не беспочвенны были опасения за переиздаваемый в этом формате классический репертуар. Накапливаемый десятилетиями, он представлял собой слишком большой объем для перезаписи, да и качество многих студийных оригиналов к тому времени было утрачено. (Кроме того, формат CD, шедший с Запада, оставлял вне поля зрения репертуар советских исполнителей: Рихтера, Крысы, Крайнева, Ойстраха, Башмета, Циханосян, Козловского, Светланова. А уж о переиздании великолепных театральных постановок, опер и оперетт 50-70-х можно было и не мечтать.)
О прогнозах
Прогнозы - штука неблагодарная, и ошибки здесь неизбежны. Неведомые сегодня, завтрашние открытия меняют порой не только весь дальнейший ход развития, но зачастую и самую суть прогресса. Стало быть, в любых прогнозах надежнее всего делать ставку на что-то неизменное. Например, на относительную психофизиологическую величину - человека, который как биологический вид мало изменился со времен библейского пророка Иеремии. Слава богу, и законы природы незыблемы, меняется лишь наше извечно неполное понимание последних.
В данном случае нас интересует звук, точнее, особенности его восприятия человеком. Прежде чем ответить на вопрос: "Сохранится ли в начале XXI века аналоговая форма передачи и преобразования звука?", рассмотрим существующие на сегодняшний день направления в развитии мировой аудиоиндустрии. И не только в контексте складывающихся научно-технологических тенденций, а с интегральной точки зрения, то есть учитывая борьбу и взаимодействие новых научных и технологических разработок с рыночными экономическими законами, а также их взаимное влияние друг на друга и на сферу потребления аудиовидеопродуктов. Базой для нашего прогноза послужат следующие данные.
А - За последние полтора года соотношение объемов среднемировых продаж цифровых и аналоговых аудионосителей составляет, по моим оценкам, 70:30 в пользу первых (примерно те же цифры приводят и авторитетные журналы "Hi-Fi@Music" и "Hi-Fi News & Record Review"). Конечно, это чисто условное соотношение. Довольно трудно провести четкую грань между объемами выпуска цифры и аналога, так как на рынке немало интегральных видов аудиопродукции (AU-продукции), собранных по гибридной цифро-аналоговой схеме. Например, таких, как весьма популярные сейчас музыкальные центры Sharp CD-C480Т, Kenwood XD701W, Aiwa NSX-F959, Sony MHC-RX99 и их неисчислимо тиражируемые Китаем и Кореей "желтые клоны". Но, по моему мнению, аудитория, пользующаяся такими "интегралами" для аналоговой записи звука, стремительно сокращается. Это заметно по недавно возникшей, но уже устойчивой тенденции замены ленточных рекордерных панелей цифровыми мини-дисками, оптическими CD-R либо CD-RW. Более того, применяемые в интегральных моделях магнитофонные панели последних разработок в режиме записи, по сути, уже являются либо цифро-аналоговыми (CD - аналоговый магнитоноситель [лента]), либо аналогово-цифро-аналоговыми (АЦП - процессор записи - ЦАП - аналоговый магнитоноситель).
Б - Сформировался новый класс потребительских звуковых продуктов - DVD-видео с его домашним театром (Panasonic DVD-H1000, McIntosh MVP-831, Marantz DVD-930 и др.), где многоканальный окружающий звук уже не является "бедным родственником" изображения, а выступает полноправным участником действия. Такой virtual surround sound часто оказывает на "театральную жертву" даже большее психовоздействие, чем видеоряд!
В - Вызывавший массу нареканий старый формат CD основательно "подсижен" в 1999 году звездопадом форматов "в цифре", расширивших звуковую палитру и сближающих границы живого и электронного звучания. Примером таковых может служить совместно разработанная Sony и Philips технология Super Audio CD (SACD; с заявленными "неограниченными возможностями по звуку": динамикой до 120 дБ и полосой до 100 кГц [1]), а также ее сильнейший конкурент - формат DVD-Audio (с якобы фантастическими возможностями: теоретический динамический диапазон - 144 дБ, диапазон воспроизводимых частот в перспективе до 96 кГц при максимальной тактовой частоте выборки 192 кГц). Дополняют разнообразие и варианты цифровой компрессии MP3, AAC, LS5.0 и прочие более или менее удачные рецепты консервирования звука.
Г - Наиболее динамично развиваются интерактивные 3D-видеоигры огромного эмоционального накала, требующие должного окружающего 3D-звука. На сегодня - это одна из самых приоритетных для инвестиций программно-прикладных областей.
Д - Мощнейший на сегодня аналоговый пласт - кассетные плейеры - неохотно, но все же уступает место цифровым мини-дисковым рекордерам и плейерам с флэш-памятью. Преимуществами первых остается лишь более низкая цена да громадный парк аудиокассет.
Е - Несомненно, еще очень внушительна армия аналоговых FM-приемников, которые устойчиво держат репутацию достойных AU-исполнителей (отмечу стационарный тюнер hi-end-класса фирмы Magnum Dynalab Canada FT-101A, переиграть его цифрой - пока безумная затея). Но и под их фундамент уже закладывается бомба цифрового радио. (Впрочем, если строго подойти к эфирному звуку, следует отметить, что приемник - лишь конечное звено в довольно длинной цепи всевозможных, в том числе и цифровых преобразований.)
Ж - Чуть ли не единственным местом, где по-прежнему крепки позиции аналога, остается граница раздела сред: звуковая среда - система ее восприятия (микрофон), и наоборот: система возмущения колебаний (драйвер) - звуковая среда. Война за цифру идет и здесь, но пока с явным перевесом аналога. И если, скажем, победе цифрового микрофона в нише hi-end в большей степени вредит "здоровый консерватизм" звукорежиссеров и предвзятых меломанов (а не недостаточный технический уровень встраиваемых в микрофоны АЦП), то явлению на свет чисто цифровых акустических систем (АС) - отсутствие четкого представления о физической сущности таковых.
Очевидно, что перечень областей, где цифровой звук пытается потеснить аналоговый, можно продолжать. Но и перечисленного вполне достаточно, чтобы составить мнение об их противоборстве.
Дорогу осилит идущий
Итак, что же цифра предлагает меломану? Пока - весьма спорное качество аудиоматериала (с чем согласен даже "отец" знаменитых проигрывателей CD Marantz K. I.-Signature Кен Ишивата), но это пока. Зато цифра уже сегодня предоставляет широчайшие возможности по обработке, преобразованию, пересылке и архивированию массивов звуковых данных. И главное, что все это осуществляется очень удобными и наглядными программными способами, а не чрезвычайно громоздкими аппаратными. Аудиорежиссура, освобождаясь от сковывающей громоздкости механических решений, превращается в чисто творческий процесс, ограниченный лишь степенью таланта и фантазии!
Но не стоит кривить душой - с технической точки зрения аналог еще очень и очень силен! К примеру, прямая запись (см. рис. 1) [2] при последующем переносе матрицы на высококачественный "тяжелый винил" позволяет добиться беспрецедентного качества звукового носителя. А новейшие LP-проигрыватели высшей hi-end-группы (например, Giro SE английской фирмы J. A. Michell Engineering) воспроизводят музыку с такого диска на высочайшем уровне! Подобное, увы, совершенно недоступно существующим цифровым технологиям.
Теперь рассмотрим общие тенденции, формирующие аудиорынок.
В значительной степени на предлагаемые промышленностью виды AU-продукции влияют музыкально-вкусовые запросы людей. Промышленность, в свою очередь, посредством навязчиво-зомбирующей рекламы формирует общественное мнение под будущие AU-модели.
Среди множества факторов, влияющих на производственную и маркетинговую политику фирм-производителей AU-аппаратуры, основными являются следующие четыре:
А - Снижение материалоемкости и трудозатрат на единицу изделия за счет внедрения новых технологий.
Б - Эстетическое и эргономическое перемоделирование (без фактического технологического прогресса) как очень эффективный способ обновления рынков сбыта. (Здесь основная роль принадлежит рекламе, выдающей эстетические нововведения за явные признаки технического прогресса.)
В - Внедрение новых научно-технологических разработок, улучшающих технико-эксплуатационные параметры изделий, - как вынужденный шаг в конкурентной борьбе с ведущими производителями.
Г - Учет территориальных и национальных особенностей региональных рынков сбыта. (Естественно, это удорожает производство за счет расширения вариантности моделей при увеличении трудоемкости. Частично устраняется и минимизируется рекламными усилиями. Девиз: "Потребляй, как все!")
Кстати, о так называемом ментальном факторе. Очевидно, что музыкальные пристрастия Европы с ее устоявшейся классико-симфонической культурой совсем не похожи на классические музыкальные приоритеты Индии или Китая. Соответственно не всякая национальная музыка (в силу своих характерных акустических особенностей) требует безусловного воспроизведения аппаратурой уровня hi-end. (Пение под дутар по силам воспроизвести и бум-боксу.)
Массовый аудиорынок формирует массовый потребитель. А это не столько меломаны, сколько сотни миллионов рядовых потребителей - неисчислимые ряды Массовый аудиорынок формирует массовый потребитель. А это не столько меломаны, сколько сотни миллионов рядовых потребителей - неисчислимые ряды школьников и студентов, домохозяек и прочих "мелких буржуа", предпочитающих музыку в качестве развлекательного фонового сопровождения. [3] Все они частенько даже не имеют представления о невероятной эмоциональной мощи, сокрытой в живой симфонической музыке! А не зная - не могут и сожалеть об этом! Избалованная же культурными традициями музыкальная элита Старого и частично Нового Света заметно уступает числом почитателям легких жанров и "легкой аппаратуры", приобретаемой по принципу: дешево, но сердито! (то есть все в одном). И уж вовсе погоды не делают "несчастные, бедные аудиофилы" (помните гениальный тост из гайдаевской "Кавказской пленницы", про дом и козу? Перефразируя его, об этой категории слушателей можно сказать: имеют возможность купить музыкальную комбимыльницу, но не имеют желания, имеют желание слушать крутой hi-end, но не имеют возможности). Отсюда ясно, кто определяет приоритеты в плановой политике ведущих мировых аудиопроизводителей. В Одессе в таких случаях говорят: "Кто платит, тот и музыку заказывает". Таким образом, на рынках сбыта действует экономическая модель с положительной обратной связью (ЭПОС). Упрощенно ее механизм выглядит так: увеличение спроса на любой вид продукции немедленно вызывает увеличение объема предложений до полного насыщения рынка. Возможность дисбаланса вследствие перенасыщения минимизируется сверхгибким производством и сверхоперативным рекламным прессингом.
Очень важно, что рост объемов производства и продаж в условиях жесточайшей конкуренции непрерывно снижает себестоимость любого вида рыночного продукта. Новые цифровые технологии значительно менее материалоемки и более удобны для производства (в них меньше ручного труда) по сравнению с аналогом равного класса. Технологическая же "неуклюжесть" аналога, его избыточная материалоемкость и трудозатратность последовательно включают обе ветви (финансовую и технологическую) ЭПОС рыночного регулирования, что очень быстро усугубляет его положение. Естественно ожидать, что, имея и технологическое, и экономическое, и ментальное превосходство, в обозримом будущем цифровые технологии окончательно вытеснят аналоговые из массового и крупносерийного AU-производства.
Что же в таком случае предстоит в ближайшие 10-15 лет пережить "старому доброму аналогу"? По-видимому, людям со скромным достатком мечту о домашнем hi-end-аналоге можно похоронить. Ведь уже сегодня аналоговая hi-end-продукция таких известных фирм, как Quad, Electrocompanient, SME, Roksan, Heybrook, B&W, Audio Note, Musical fidelity, Arcam, Thorens, и других облегчает карман соблазнившегося покупателя на 10 тыс. долларов и больше! И это лишь за один AU-компонент!
Таким образом, как мне кажется, судьба многих аналоговых аудиокомпонентов (LP-проигрывателей, аналоговых магнитофонов, микрофонов, микшерских пультов, эквалайзеров, FM-приемников и пр.) фактически будет предрешена. Это естественный исторический процесс. Просто аналоговая техника с ее высокими требованиями к культуре музыкального процесса уже переросла "попсовый" возраст и не может, да и не должна становиться в один ряд с массовой аудиоцифрофренией! Она заслужила право на почтенное существование во внеэкономической категории hi-end для относительно небольшого числа эксклюзивных потребителей в качестве раритетных экземпляров ручной или мелкосерийной сборки. Ярчайшими представителями царственной недоступности являются: предварительный усилитель М-100 серебряных дел мастера Хирояши Кондо (японская фирма Audio Note, $31500), акустические суперсистемы Grande Utopia ($60000) французской фирмы Focal - JM Lab (они выполнены по сверхсовременным технологиям с применением триплексных полиуглеродно-аэрогель-керамических диффузоров в драйверах, катушек из аморфного алюминия и магнитных цепей из неодима). Заставляют задуматься о тщете всего сущего и консервативные шотландские акустические системы Tannoy Kingdom, выполненные в строгом классическом стиле ($145000). Потрясают космической точностью и космическими технологиями ювелирные аудиошедевры из яшмы, хрома и сверхсовременных полиматериалов в обрамлении 24-каратной позолоты - LP-проигрыватели голландской фирмы Pluto ($25000). Но как говорят все в той же Одессе - такое надо покупать только затем, чтобы иметь...
Кабы знал бы, где упал, то соломку подостлал
Рассмотрим ближайшие перспективы развития и взаимодействия цифры и аналога с чисто технической точки зрения.
Из-за обширности вопроса ограничимся следующей номенклатурой аналоговых AU-изделий:
- LP-проигрыватели (винил);
- предварительные и оконечные усилители звуковой частоты (УЗЧ);
- акустические системы;
- кабели высшего класса (hi-end).
Выбор именно этих типов аудиоаппаратуры кажется мне целесообразным, поскольку именно они переживают сейчас некий ренессанс и, похоже, в силу своего очень высокого технического потенциала дольше других продержатся на потребительском рынке hi-end.
В цифровой подгруппе ограничимся персональным мультимедийным компьютером. Являясь главным слугой своего господина - человека (или наоборот?), "петь" будет он и только он, заглушая голоса иных домашних исполнителей. Думаю, многие со мной согласятся.
LP-проигрыватели
Сегодня, спустя полвека после рождения винила и через пятнадцать лет неистовой атаки на него CD, граммофонный диск все еще привлекает очень многих любителей живого звука. По своей физической сути виниловый звуконоситель представляет лишь усовершенствованный восковой цилиндр фонографа Эдисона конца XIX века. Принципиально изменился лишь путь звука от источника до резца рекордера. Теперь между звукоприемной мембраной и канавкой диска поместилась целая музыкальная индустрия: с режиссерским микшерским хозяйством, магнитофонами, эквалайзерами и прочим. И их историей длиною в век.
|
Судьба винила как аванпоста hi-fi была далеко не безоблачна. По прогнозам пятнадцатилетней давности, для роста качества LP-технологии потребовались бы все более существенные затраты на освоение прецизионной гиромеханики, подвесок тонарма и платы, повышение класса точности сборочных узлов картриджа (головки), на поиск принципиально новых материалов и конструкторских концепций для создания тонармов повышенной разрешающей способности и т. д. Причем прирост качества звучания оказалось бы несоизмерим с капиталовложениями в производство. (К примеру, для трехкратного снижения нелинейных искажений интегрально во всем диапазоне частот понадобится почти десятикратное удорожание техпроцесса.) Многие сопутствующие LP-воспроизведению проблемы вообще казались почти неразрешимыми: пыль в звуковых дорожках, необходимость защиты от внешних акустических полей, ограниченный срок службы винилового носителя и иглы картриджа, сложность оперативного доступа к фонограммам, громоздкость автоматизированных фонотек... Дальнейшее лидерство могло стоить слишком дорого! А ведь грамзапись стала такой популярной именно благодаря своей доступности. Цены на конкурирующие с hi-fi-проигрывателями ленточные магнитофоны равноценного класса всегда были в 5-10 раз выше!
Предвидя все эти трудности, политики от аудиоиндустрии в конце 70-х - начале 80-х стремительно стали готовить почву для нового цифрового аудиоформата - CD. Помимо других преимуществ, это давало возможность еще раз продать всему миру уже существующие, смикшированные и отредактированные фонограммы с готовых мастер-лент. Принципиальная несовместимость CD-формата с LP-проигрывателями давала хорошую встряску рынку, а необходимость удовлетворения скачкообразно выросшего спроса обещала и впечатляющий скачок прибыли. Ситуация была поистине беспроигрышна! Похоже, что опробованный прием сегодня может сработать еще раз - при массовом "исходе" из CD в DVD-Audio.
Справедливости ради следует заметить, что не только корысть двигала прагматиками от звукобизнеса. Как говорится, дорога в ад устлана благими намерениями! И это я хочу пояснить особо.
Думаю, не стоит объяснять, что преимущества, которые сулил потребителям CD-формат, выглядели по тем временам фантастически! Поверьте мне на слово (или поднимите подшивки ведущих аудиоизданий), тогда, в начале 80-х, все буквально упивались прорывом технических Думаю, не стоит объяснять, что преимущества, которые сулил потребителям CD-формат, выглядели по тем временам фантастически! Поверьте мне на слово (или поднимите подшивки ведущих аудиоизданий), тогда, в начале 80-х, все буквально упивались прорывом технических характеристик CD-формата по всему аудиофронту. В моду входило сверхритмичное диско, требующее наикрутейшего драйва! А CD как нельзя лучше этому соответствовал. Крутые "бухи" и "цики" просто "отрывали"!.. Но о чувственности и музыкальности, естественности тональных балансов, теплоте аудиоинтерпретаций - речи никогда не было! Дискотеки не филармонии, чтобы обращать на это внимание. Пристрастия молодежной аудитории быстро склонились на сторону СD. А ведь именно эта возрастная категория является на рынке определяющей.
Изъяны CD-звука аудиофилы заметили довольно скоро. Но разработчики клятвенно уверяли, что все дело в пока еще недостаточно быстрых чипах, осуществляющих цифровую интерполяцию в алгоритме быстрого преобразования Фурье. Дело, мол, за малым, и нужное быстродействие, а с ним и качество, не за горами. А так как они, видимо, и сами в это верили, то убедили и весь мир.
К середине 80-х резко снизилось и качество самого винила. Многие предприниматели уже не хотели вкладывать в его производство серьезные деньги, экономии ради стали использовать вторсырье и всякую физически нестойкую гадость. Разработки оптимизирующих антистатических добавок и стабилизирующих поверхность напылений были приостановлены. В погоне же за рентабельностью сами пластинки заметно "похудели", в два-три раза не дотягивая до заветных 180 граммов, что часто приводило не только к их короблению (при стандартном вертикальном хранении), но и к явному ухудшению качества воспроизведения и быстрому износу. На смену старому стандарту явилась девятиуровневая шкала оценки качества винила (кстати, нигде не афишируемая). Но, как известно, осетрина бывает только первой свежести. И LP-проигрыватели нового поколения с повышенным разрешением, такие как Linn LP-12, REGA Planar 2 или Spacedeck-III, не получили должной виниловой поддержки.
По сравнению с уровнем конца 70-х упало и среднее качество сборки популярных тогда аппаратов от фирм Ortofon, Pioneer, Unitra, Philips, Sony, Sharp. Я знаком с этой проблемой не понаслышке, так как сам принадлежал в те годы к цеху любознательных исследователей-ремонтников hi-fi-аппаратуры (нас больше привлекала возможность покопаться в кишочках бедных аппаратов, чем сам процесс починки). Моими друзьями по увлечению были аматоры из Польши, Чехословакии и Болгарии. Наши выводы в целом совпадали. LP-фонкорректоры стали собирать преимущественно на промышленных микросхемах (пригодных лишь в приводах станков с ЧПУ), упростились блоки питания и опоры, "похудели" гиродиски, привод стал шаговым и т. д., но цена уже могла только расти. Правда, новая форма записи на винил по технологии Teldek расширяла динамический диапазон и стереоразделение, приближая характер звучания к СD. Но по комплексу свойств винил все равно проигрывал. Мера была запоздалой, похороны LP состоялись...
Современные LP-проигрыватели, пережившие "ледниковый период", уже не по карману широкой публике. Обладая непревзойденным звучанием, они представляют собою скорее ностальгию по старым добрым временам, нежели доступный hi-end.
Аналоговые усилители звуковой частоты
Сегодня выбор аналоговых УЗЧ столь широк, что, право, глаза разбегаются. Цены на них колеблются от 150 долларов до нескольких десятков тысяч. Усилители класса hi-end представлены на рынке несколькими группами.
А - Ламповые однотактные без общей обратной связи (ООС) для высокочувствительной рупорной акустики: Quad II ($10000), Audion Silver Night 300B. EX PP MONO ($4400), Cari CAD-572 SE ($2500), моноблоки Audion Black Shadow ($7000), интегральные Audio Note M-7 Tube PreAmp ($35000).
Б - Ламповые пушпульные (двухтактные) без ООС. Balanced Audio Technology VK-60 ($5700), Audio Innovations MAG 3.9 White ($7115), Nagra VPA ($11900).
В - Транзисторные биполярные, как правило, с ООС. Marantz PM-14 ($2800), Priamare A30.1 ($2300), Copland CSA-28 ($1900), полный усилитель Accuphase E-406V ($6650).
Г - Транзисторные полевые с ООС и без нее. Pioner A-07 ($1500) , B.A.T. VK-500 ($8850), Nagra MPA ($11200) со сверхбыстрыми высоколинейными биполярно-полевыми транзисторами N-channel MOSFET.
Д - Гибридные. Бывают из любого сочетания каскадов вышеперечисленных групп. Комплект Balanced Audio Technology VK-3i/VK-200, Musical Fidelity Nu-Vista 300 ($4650).
Кроме того, существуют различия по функциональной организации основных составляющих:
- блоков питания (встроенные либо отдельные);
- предварительных каскадов с селекторами входов и регуляторами громкости и тембра, например, LAMM Audio Laboratory L1 ($6700);
- оконечных ступеней усилителей мощности (моноблочные и интегральные).
Также УЗЧ различаются по способу регулировки АЧХ - сосредоточенному или распределенному.
Все это - во всевозможных сочетаниях (рис. 2.).
В моделях самого высокого уровня обычно нет сервисных цифровых "примочек". Более дешевые "бюджетные" УЗЧ комплектуются пультами дистанционного управления и являют максимум сервисных цифровых наворотов вокруг аналогового тракта. Яркий пример: Advantage Sirius D200 ($4200), Border Patrol 300B SE ($5600).
Изобилие аналоговых УЗЧ радует, но долго ли это будет продолжаться? Попробуем разобраться. В целом здесь действуют те же тенденции, о которых мы уже говорили, рассматривая LP-проигрыватели. Желание не отстать от все возрастающих требований к уровню hi-end тянет за собой все тяжелеющий воз технологических проблем. Как мы убедились, процесс этот не имеет внутренних стабилизирующих факторов, и при возникновении деструктивного влияния альтернативных и более дешевых цифровых УЗЧ произойдет скачкообразное (триггерное) переключение номенклатуры рыночного спроса/предложения с аналога на цифру. Как и в случае с LP-проигрывателями, аналоговые УЗЧ займут самую верхнюю нишу hi-end-аппаратуры для элитной группы аудиопотребителей, ценящих самодостаточность "вещей в себе".
На аудиорынке уже появились первые ласточки - чисто цифровые УЗЧ типа SM-SX100 с однобитной дельта-сигма-модуляцией (разработка Sharp). Попытки создания усилителей, использующих в выходных каскадах широтно-импульсный метод (ШИМ) преобразования входных данных, предпринимались давно. Так, инженеры группы Led Zeppelin с 1974 года применяют ШИМ-усилители для возбуждения низкочастотных моторизованных супердрайверов. Но для построения высококачественного УЗЧ с аналоговым входом без специализированного быстродействующего АЦП метод не пригоден. И только после появления приемлемых АЦП и стандарта типа SACD у разработчиков родилась заманчивая идея об объединении входного формата, использующего однобитную сигма-дельта-модуляцию, с мощным выходным ШИМ-формирователем. Благо суть первого и второго абсолютно комплементарны. Безусловно, при теоретически заявленном динамическом диапазоне в 120 дБ и полосе до 100 кГц такой усилитель обеспечит хорошее, хоть и по-прежнему спорное звучание. Но, к великой радости "громобойщиков", современная элементная база позволяет достигнуть мощности в десятки киловатт на один УЗЧ-модуль при к.п.д. до 90%! Бесспорно, такие цифровики, будучи значительно дешевле, легче, мощнее и экономичнее, выиграют коммерческую гонку следующего десятилетия у классических УЗЧ очень высокой мощности, займут нишу для автомобильного звука (цифровикам не нужны преобразователи бортового напряжения) и вытеснят аналог из музыкального ширпотреба. [4] Небольшие проблемы цифровых УЗЧ, связанные с повышенным уровнем излучаемых электропомех, могут ограничить их применение в ряде случаев. Однако при новом подходе к архитектуре аудиотрактов многие параметры можно будет оптимизировать. Одним словом, цифрового звука цифровым УЗЧ не испортишь! А вот совместимость с любыми цифроаудиоформатами - это удобство, и крыть тут нечем! Конечно, истые аудиофилы такой звук не примут, как не принимают его от CD или МР3. Но ведь и Москва не сразу строилась, - до hi-end "сильной цифре" еще нужно дорасти...
Акустические системы
По всей видимости, в ближайшие годы в тенденциях развития АС не будет больших сюрпризов, что и показали, к примеру, нашумевшая выставка в Лас-Вегасе "1999 International CES" или лондонская "Hi-Fi Show '99", где были широко представлены основные направления акустико-технического и технологического совершенствования АС на ближайшее десятилетие. Разговоры же о том, что в скором времени о себе заявят чисто цифровые акустические преобразователи, да еще и в категории hi-fi, - явное преувеличение. Техническую сторону проблем проектирования электроакустики такого типа мы затронем позже, а сейчас я обращу ваше внимание лишь на тот факт, что четких физико-математических представлений о процессах, протекающих в подобных цифровых системах, еще нет (по крайней мере, судя по доступным публикациям на эту тему). Подавляющее большинство электроакустических преобразователей (ЭАП) представлены на аудиорынке излучателями электромагнитодинамического (ЭМД) типа, то есть с энергоотдающей (на акустический резистор - диффузор громкоговорителя) подвижной электрокатушкой в поле неподвижного постоянного магнита. И хотя ЭАП такого типа был запатентован американцами Райсом и Келлогом еще в 1927 году, работы по его совершенствованию не прекращались ни на один день, да и вряд ли интенсивность исследований в этом направлении снизится в ближайшее десятилетие. Ярким примером все еще очень высокого потенциала идеи ЭМД явились такие новинки, как АС Stella компании Acoustic-Lab с "анатомическими" излучателями Manger (названными по имени талантливого швейцарского инженера Йозефа Мангера), которые имеют необычный плоский диффузор, имитирующий барабанную перепонку человека. Уникальны по звучанию АС Nautilus серии 800 английской фирмы B&W и Adriatis-600 французской фирмы Cabasse c оригинальным триаксиальным динамиПо всей видимости, в ближайшие годы в тенденциях развития АС не будет больших сюрпризов, что и показали, к примеру, нашумевшая выставка в Лас-Вегасе "1999 International CES" или лондонская "Hi-Fi Show '99", где были широко представлены основные направления акустико-технического и технологического совершенствования АС на ближайшее десятилетие. Разговоры же о том, что в скором времени о себе заявят чисто цифровые акустические преобразователи, да еще и в категории hi-fi, - явное преувеличение. Техническую сторону проблем проектирования электроакустики такого типа мы затронем позже, а сейчас я обращу ваше внимание лишь на тот факт, что четких физико-математических представлений о процессах, протекающих в подобных цифровых системах, еще нет (по крайней мере, судя по доступным публикациям на эту тему). Подавляющее большинство электроакустических преобразователей (ЭАП) представлены на аудиорынке излучателями электромагнитодинамического (ЭМД) типа, то есть с энергоотдающей (на акустический резистор - диффузор громкоговорителя) подвижной электрокатушкой в поле неподвижного постоянного магнита. И хотя ЭАП такого типа был запатентован американцами Райсом и Келлогом еще в 1927 году, работы по его совершенствованию не прекращались ни на один день, да и вряд ли интенсивность исследований в этом направлении снизится в ближайшее десятилетие. Ярким примером все еще очень высокого потенциала идеи ЭМД явились такие новинки, как АС Stella компании Acoustic-Lab с "анатомическими" излучателями Manger (названными по имени талантливого швейцарского инженера Йозефа Мангера), которые имеют необычный плоский диффузор, имитирующий барабанную перепонку человека. Уникальны по звучанию АС Nautilus серии 800 английской фирмы B&W и Adriatis-600 французской фирмы Cabasse c оригинальным триаксиальным динамиком ТС-21, антидифракционным корпусом и чувствительностью 92 дБ/Вт/м. Не говоря уже о короле классических громкоговорителей Wilson Benesch Bishop из Шеффилда за 30 тыс. долларов.
Многочисленны новые материалы, вышедшие на аудиорынок из стен военно-космических исследовательских лабораторий: магниты из неодима, полиуглеродные пленочные и волоконные материалы, гомогенные кополимеры с высокими виброгасящими свойствами для корпусов, полиорганические вспененные полимеры для подвесов, керамические аэрогели для диффузоров, бериллиевые и титано-литиевые сплавы, многослойные полиметаллические и пьезометаллические пленки для куполов ВЧ-драйверов и многое другое. Велик накопленный багаж знаний по математическому моделированию процессов в акустике классического типа. Все это вместе взятое открывает широчайшие возможности для дальнейших исследований. Длительность пройденного пути говорит о том, что физика акустических процессов, даже в таком, казалось бы, простом типе ЭАП, чрезвычайно сложна для полного структурного физико-математического анализа, а наиболее удачные находки исследователи получали, как правило, почти эмпирически. Например, английские АС CarfraeHORN или шотландские Tannoy Westminster Royal - шлифуют свое исполнительское мастерство уже пятый десяток лет. Одних только патентов за свою историю ЭАП получил не одну тысячу! А уж средств, потраченных человечеством на совершенствование ЭАП этого типа, и сосчитать невозможно. В тоже время создание чисто цифрового ЭАП - вряд ли столь актуальная задача, чтобы нашлись желающие тратить огромные деньги в течение десятка-другого лет в надежде на сомнительный эффект. Позвольте сослаться на статью Дмитрия Лилеева "Цифры в воздухе" ("КТ" #290). Прорыв в создании цифрового ЭАП скорее случится внезапно, если будущего изобретателя (как Ньютона яблоком) вдруг да осенит...
Прежде чем рассматривать возможные пути развития ЭАП, совершим небольшое отступление и поговорим об основных проблемах звукопреобразования.
Небольшое отступление о звуке
Можно долго рассуждать о физиологии человеческого слуха, втискивая ее в числовые рамки частот, децибел и процентов, оперировать красивыми словами: прозрачность, воздушность, хрустальность и образность, - применительно к качеству аппаратурной звукопередачи. Но позвольте, разве подобные эпитеты уместны при оценке живой музыки? Посещавшие органные мессы в костелах, симфонические концерты в старых оперных залах с "ренессансной" акустикой, хоровые капеллы соборов - помнят те божественные ощущения, когда человеческое естество растворялось в окружающем звучании, как льдинка в стакане теплой воды. И в эти незабываемые мгновения внутри звучащего пространства остро ощущалось тревожное счастье единения с целой Вселенной!
Может ли сегодняшний уровень техники и знаний обеспечить такое великолепие в записи? Безусловно нет. Можно лишь толковать о лучшем либо худшем рецепте приготовления аудиоконсервов. А такая процедура не предусматривает оживление "тунца из банки", но лишь съедобность последнего.
O некоторых заблуждениях
При разработке первого цифрового аудиостандарта CD принимались во внимание среднестатистические психофизиологические особенности человеческого слуха. Это было целиком оправданно с точки зрения существовавших тогда технических ограничений. Примерно те же теоретические постулаты заложены в современные стандарты компрессии аудиоданных: MP3, ATRAC 4.5 и т. п. Хитрые алгоритмы компрессии помогают эффективно обманывать неискушенное ухо среднего массового аудиопотребителя, позволяя в 4-5 раз снизить емкость цифроносителей. Но для покорения сердец истинных ценителей hi-end разработчикам придется решить еще много проблем, часть которых напрямую вытекает из устоявшихся заблуждений. Перечислю некоторые из них.
А - Современные технологии записи звука не позволяют полностью воссоздать музыкальную картину.
Акустические музыкальные инструменты - скрипки, виолончели, контрабасы и особенно рояль - являются не точечными источниками звука, а пространственными резонаторами с очень сложными акустическими полями. Духовые инструменты хоть и более "точечны", но дисперсия, дифракция, интерференция, реверберация и обструкция в акустических залах делают свое "черное дело". (Я слышал игру одинокого трубача-корнетиста на сцене пустого оперного театра Одессы. Звук был везде и нигде одновременно... Так что досужие рассуждения о четком пространственном расположении звуковых образов, воспроизводимых через какую-нибудь "аховую" hi-end-аппаратуру, мягко говоря, некорректны. Студийная же боксовая запись, сводимая в два канала звукорежиссером, - не что иное, как создание виртуального звукового поля.) Поэтому, слушая настоящий симфонический оркестр из полусотни разнообразных инструментов, мы, даже находясь в различных местах зала, будем слышать одинаково прекрасную музыку. Хотя для каждой точки прослушивания звук по отношению к различным инструментам оркестра будет чисто акустически смикширован по-разному, однако картина эмоционального восприятия музыкальной темы при изменении ракурса прослушивания разрушаться не будет! Чего никак нельзя сказать про воспроизведение через АС.
Б - Остановимся теперь на существующих подходах к определению допустимого уровня нелинейных искажений для аппаратуры высокого уровня и методах их анализа.
|
Известно, что в монофоническом источнике звука удается замаскировать нелинейные искажения, превышающие 10%! Но дело здесь не в величине, а в характере (спектральном составе) последних. Строго говоря, употреблять термин "нелинейные искажения" применительно к реальным акустическим источникам вообще некорректно! Любое акустическое оформление инструмента (рояль в комнате) искажает исходный спектр, в оптимальных случаях лишь обогащая звучание (правда, такие искажения относят к классу линейных). [5] А в активных системах преобразования аудиоинформации преобладает нелинейный характер формирования искажений (за счет наличия исходной нелинейности входящих радиокомпонентов).
В стереорежиме нелинейные искажения становятся заметны уже при уровне 2%. Имея два источника, "мозговой процессор" работает очень эффективно. Теперь о главном. Вопрос на самом деле не в том, что мозг не слышит эти 2% правильных [6] нелинейных искажений, а в том, что он принимает их за нормальные обертональные составляющие. Разрешающая же способность человеческого слуха много выше, так как различает окраску и характерность звучания аудиоаппаратов на уровнях менее 0,002%! А прецизионный аппарат вычисления азимута звуковой точки вообще обмануть трудно. То есть иллюзию объемности звука создать не сложно, а вот если сравнивать ее (путем тестового наложения) с реальной картиной первичного звукового поля - результаты чаще будут плачевны!
В - Третьим устоявшимся заблуждением можно считать теорию маскирования импульсным звуком следующих за ним послезвучий. Конечно, я не оспариваю методы и выводы общепринятых экспериментов [7], но они рассматривают реакцию слуха на случайный характер импульсного воздействия (к сожалению, подобный же подход был и у разработчиков аудиоалгоритмов цифрокомпрессии ATRAC, MPEG, DTS, DSS, Dolby Digital и др.), однако при многократном прослушивании любимых музыкальных интерпретаций, особенно живых оркестров, амплитудно-временное разрешение слуха гораздо выше (в 3-5 и более раз, в зависимости от субъективных и профессиональных возможностей индивида).
Г - Почти неоспорим тот факт, что границы слышимых человеком частот при средних уровнях громкости (47-57 дБ) находятся в пределах 20-20000 Гц. Но эксперименты показывают, что человек все же воспринимает наличие либо отсутствие вторых и третьих гармоник верхних регистров скрипки и виолончели, лежащих в нижней ультразвуковой области (25-47 кГц). Замеры производились автором при тестовом прослушивании (мастер-ленты и магнитофона фирмы Ampeks 16-63000 Гц, микрофон 31,5-59000 Гц) с фильтром среза 4-го порядка 23 кГц либо без него.
Д - Еще хотелось бы отметить использование кривых равной громкости [8] в расчетах при проектировании аудиотрактов. Приведенные кривые справедливы только для тех измерений, о которых там написано (как и при измерениях, упомянутых в п. 3), но для реальных и особенно знакомых звуковых картин, прослушиваемых с номинальным верхним уровнем 81-93 дБ, частотная характеристика практически линейна, и у профессионалов абсолютная ошибка амплитудно-частотного восприятия живого звука не превышает двух децибел (.1,0 дБ)!
Маленькие занозы большого звука
Прежде всего я хотел бы оспорить существующее в определенных аудиофильных кругах (и - о ужас! - даже вне их) мнение, что цифровой звук (а тем паче звук с аудиокарты РС) никогда не будет удостоен чести ласкать слух истого меломана.
Уважаемые господа, лошадь экологически безопаснее автомобиля, но кто оспорит преимущества последнего?
Если уж так вышло - случился с нами прогресс... Конечно, не все одинаково готовы к "раздаче" его подарков, но факт уже свершившийся отрицать нельзя: мир бесповоротно переходит на цифровые технологии. Так не лучше ли прекратить дебаты об истинности "святого аналога" и "обманном мире холодной цифры" и заняться делом. А именно всем миром подумать над тем, как в звучание цифр вдохнуть живительный дух истинной гармонии. Дабы сделать первый шаг в этом направлении, попытаемся проанализировать слабые места в обеих сферах звукопреобразования - цифре и аналоге. Такие ли уж они антагонисты в борьбе за покорение сияющих вершин hi-end?
Аналоговые слезы
Сколько копий было сломано в спорах о том, какие типы соединительных кабелей являются предпочтительными для той или иной конфигурации многокомпонентного аудиокомплекса. А на рекламных полосах ведущих аудиожурналов разворачивается непримиримая война лидирующих производителей этой отрасли: Jordan, Linn, Ortofon, Supra, Kimber, Audioquest, Van Den Hul, Audio Note и пр. Из той же рекламы я, к своему удивлению, обнаружил, что главное в аудиокомплексах вовсе не "разные там аудиокоробочки с кнопочками", а святая святых "Их Величество Соединительный Шнурок"! Смеетесь? Ей-богу, напрасно. К примеру, Flatine Gold Heaven фирмы Nordost стоят $630 за метровую пару bi-wire, аудионотовские AN-Vx - $4140 за трехметровую пару с разъемами, монометр AS-One-G5i от Aural Simphonics - $550, а межблочные кабели той же фирмы, но с серебряными позолоченными проводами особой кристаллической структуры тянут уже на $2500 за монометр! Мне уже не очень смешно, а вам? А что, если попытаться "отделить зерна от плевел"? Попробуем взглянуть на проблему с чисто физической точки зрения.
Весь кабельный сыр-бор вертится вокруг якобы чудовищного влияния скин-эффекта [9] на частотное расслоение звуковых образов. Обратившись к любому справочнику по физике, мы узнаем, что расчетная индуктивность провода L=2l.lg(4l/D+1x-1), где x - коэффициент скин-эффекта, l - длина провода, D - диаметр провода. К примеру, при частоте 10 кГц и диаметрах проводов 0,1 и 1,0 мм коэффициент составит 0,31 и 0,25 соответственно, что при длине проводов 1,0 м даст L= 1,9813 мГн и 1,5088 мГн. При частоте 20 кГц x будет равен 0,285 и 0,249, а индуктивность соответственно примет значения 1,9763 мГн и 1,5086 мГн. Таким образом, для провода диаметром 0,1 мм индуктивность при изменении частоты от 10 кГц до 20 кГц меняется на 0,25%, а в наиболее характерном для проявления скин-эффекта частотном участке 5-30 кГц - уже на 0,33%. Для провода диаметром 1 мм эти изменения составят менее 0,01% и 0,015% соответственно.
Могу согласиться, что такие изменения, проявляясь в виде искаженной верхнетембральной микроструктуры звука, могут быть заметны на слух. Но это еще не все. Данные соотношения справедливы лишь для одножильного провода из высококачественной бескислородной длиннокристаллической меди с полированной поверхностью класса не хуже 0,25 мкм, окруженного воздухом. Материал окружающего провод диэлектрика электрически инертен только по отношению к полю постоянного тока. С ростом частоты и амплитуды сигнала степень взаимодействия увеличивается и зависит от материала и структуры диэлектрика. Для многожильного провода строгий аналитический расчет невозможен из-за непредсказуемого числа и характера нестационарных микроконтактов между жилами, но чисто эмпирически доказано, что звук он портит откровенно. Кривая роста индуктивности многожильного провода в ПХВ-изоляции в интересующем нас диапазоне похожа на ежа с неравномерностью (в ряде случаев) более 3,0 дБ!
Правда, нужно отметить, что все эти выкладки справедливы лишь для свободно идущего провода, а для согласованной по импедансу витой пары или коаксиального кабеля, согласованного с нагрузкой и импедансом генератора (даже при пониженных требованиях к меди и диэлектрику), нежелательные эффекты могут быть ослаблены в десятки раз. На практике межблочная согласованность импедансов ряда 500; 250; 120; 75; 50; 25; 12,5; 8; 4; 2 Ом используется только в измерительной и профессиональной аппаратуре. А, к примеру, типичное выходное сопротивление СD-плейера составляет 200-500 Ом при номинальном выходном уровне сигнала 2-3 В, рекомендуемый входной импеданс усилителей составляет 50-100 кОм, их реальная чувствительность - 0,2 В (то есть на порядок выше!). А замеренное мною волновое сопротивление двух десятков типов межблочных кабелей лежало в пределах 11-86 Ом.
Второй момент: соединение УЗЧ с акустикой. Мало того, что чисто омическое соединение кабеля длиной 3-6 м может достигать 10-20% от минимального реактивного импеданса АС, так еще и волновое сопротивление кабелей имеет разброс от типа к типу 10-300 Ом, что явно не стыкуется ни с одним типом громкоговорителей. А выходной импеданс УЗЧ - вообще тайна за семью печатями. Рекламируемый же в паспортных данных пресловутый демпинг-фактор, как правило, не имеет ничего общего с кривой зависимости коэффициента демпфирования от частоты и амплитуды выходного сигнала (сам проверял).
Где же во всем этом логика? В старые добрые времена для решения подобных противоречий использовали согласующие переходные и выходные трансформаторы. (Я пробовал включать согласующий трансформатор между транзисторными УЗЧ и различными АС - звук приобретал "ламповость".) Об этом писалось в специальной литературе, но вспоминать подобное почему-то не принято. Например, в нашем случае при согласовании CD-плейера и УЗЧ по напряжению понадобился бы трансформатор с коэффициентом 10:1, что соответствует согласованию импедансов 100:1 и решает почти все проблемы. Но сегодня трансформатор вещь дорогая, почти раритетная, и, как мне кажется, теперь целесообразнее искать выход в смене взглядов на структуру и архитектуру аудиокомплексов.
А ларчик просто открывался
При существующих в аудиоиндустрии тенденциях нетрудно предположить сценарий дальнейшего развития цепочки: носитель аудиоинформации - предварительный обработчик - корректор звука - электроакустический согласователь с физической средой. Рассмотрим звенья этой цепочки по порядку.
Какими будут аудионосители завтрашнего дня, сказать трудно. Но судя по всему, в ближайшие пять лет будут совершенствоваться стандарты DVD-Audio и SACD, стандарты компрессии аудиоданных в реальном времени, будет стремительно расти емкость музыкальных магазинов на жестких дисках, существенно подешевеют накопители на чипах флэш-памяти, скорее всего появятся и принципиально новые твердотельные и биосинтетические накопители (что ни говори, даже самый крутой жесткий диск - это всего лишь мутировавший граммофон). Собственно, повышению качества hi-end-вещания по сети на уровне DVD-Audio пока препятствует недостаточная скорость цифровых потоков (особенно почему-то у нас). Но похоже, что спутниковый и оптоволоконный Интернет [10] потеснит конкурентов гораздо раньше, чем все этого ожидают. Стало быть, Интернет-доставка AU-пакетов, обеспечивающих музыкальность не хуже DVD-Audio, не за горами. В этом случае AU-процессору почти ничего не нужно будет домысливать, интерполируя траекторию звуковой огибающей между соседними выборками, а операцию ныне модного быстрого преобразования Фурье можно будет заменить на что-нибудь более экономичное. [11] Если сегодня практически все эксперты сходятся в оценках отменного качества звучания у лучших образцов CD примерно до частоты 7,0-7,5 кГц, то выше этого рубежа мы имеем столько мнений, сколько существует экспертов... Логика подсказывает, что переход на удвоенную частоту выборки 88,2 или 96 кГц улучшит звук, но, пожалуй, еще оставит место для досужих скептиков. Учетверенная же частота выборки 176 или 192 кГц (конечно, при наличии "добросовестных" 24-битных ЦАП [12]) положит спорам конец.
Развитие систем окружающего 3D-звука пока идет лишь по пути создания красивой акустической иллюзии, за счет более или менее удачного обмана физиологии нашего слуха. Следующим логическим шагом в этом направлении может стать интерактивное аудио, в основу которого положено адекватное реагирование на изменение акустических свойств помещения с целью имитации акустики всемирно знаменитых концертных залов. (Робкие шаги в этом направлении уже предпринимаются в автозвуке.) Конечно, неплохо иметь дома отдельную комнату для аудиовидеоланча, скроенную по принципу срезов золотых сечений, с натяжными звукокорректирующими гобеленами XVII века, скромными персидскими коврами и парочкой древнеримских статуй в качестве дробилки стоячих волн. Но подобное слегка не по карману странствующему по мукам аудиофилу. Что, надеюсь, очевидно. Как очевидно и то, что даже наличие идеальной звуковой камеры не всегда помогает ощутить атмосферу зала, близкую к реальной, а интерактивная цифровая модель (по крайней мере теоретически) это сделать должна.
Итоги
Подводя итог всему вышесказанному, мы можем сделать несколько принципиальных выводов.
- Большинство аналоговых аудиотехнологий не войдет в массовую культуру второго десятилетия XXI века.
- Человечество будет продолжать производство и совершенствование классических акустических инструментов - скрипок, виолончелей, арф, роялей, валторн, саксофонов, медных групп и пр. С уверенностью можно сказать, что к этому классическому ряду примкнет "вторая волна эмиграции в классику" - аналоговые средства преобразования звука. Их будут изготавливать истинные ваятели-художники от инженерной акустики, но являемые свету аудиодива будут не более доступны массовому потребителю, чем шедевры Никколо Гварнери или Антонио Страдивари.
- Аналоговые hi-end-усилители звуковой частоты выдержат атаку технологий первого десятилетия следующего века (по крайней мере УЗЧ средней мощности 10-300 В.А). Эффективное преобразование цифры в аналог значительно проще выполнять на низких энергетических уровнях, то есть до входа в УЗЧ. Технология аналоговых усилителей чрезвычайно совершенна и имеет еще очень высокий потенциал и задел на будущее. Но главное - их приверженцами являются более 99% поклонников особо классного звука, переубедить которых за десяток лет будет ох как сложно. Тем более что цифровые УЗЧ имеют серьезный недостаток - повышенный уровень излучаемых электропомех. Но это лишь полбеды - беда с адаптивностью к разным типам акустики и нестационарной реакцией на физический разброс параметров соединительных кабелей. Все проблемы, конечно, так или иначе решаемы (хотя бы за счет применения на выходе цифровых УЗЧ специальных фильтров. Однако фильтры относительно громоздки и очень дороги. Тот факт, что фильтры для цифрового усилителя hi-end-уровня требуют тщательной настройки под конкретную акустическую систему, и вовсе роет могилу всей затее). Что ж, более низкий к.п.д. аналоговых усилителей - бесспорный факт, но такой пустяк еще никогда не пугал аудиофилов!
- Применение активных акустических систем со встроенным усилителем на входе позволяет отказаться от межблочных сверхдорогих аналоговых соединительных кабелей, заменив их цифровой согласованной по входу/выходу USB-шиной, что не только удешевит соединение на порядок, но и обеспечит повышенную электропомехозащищенность. [13] А практическое отсутствие выходного кабеля в этом случае значительно улучшит согласование УЗЧ с ЭАП. Еще более радикальным шагом может быть использование в активной акустической системе (ААС) индивидуальных для каждого драйвера полосовых УЗЧ. Более того, разделительные фильтры ААС могут быть цифровыми и управляемыми с пульта ДУ. Причем пользователь сможет, не вставая с места, оперативно регулировать не только громкость и тембр звука, но и частоту раздела фильтров и, самое главное, их фазу. Наличие в активной акустической системе внутреннего ЦАП позволяет оригинально использовать цифровой ШИМ-усилитель для питания высокочастотного драйвера. Заманчивость идеи при частотах выборки 96 кГц или выше очевидна: при организации параллельного потока цифровых аудиоданных на вход отдельного форматного передискретизатора (к примеру, с шины USB - в формат внутреннего протокола спектроформирующего процессора верхнего регистра, а затем - в однобитную ШИМ-последовательность), обслуживающего только ВЧ-драйвер, можно отказаться от интерполирующей передискретизации, обычно применяемой на входе основных ЦАП, а функции интерполяции и одновременно выходного НЧ-фильтра перепоручить ВЧ-драйверу (рис. 4).
Электромеханические характеристики последнего вполне можно подогнать под требуемые. От основных же ЦАП потребуется обслуживание НЧ/СЧ-участка AU-спектра, что упрощает требования к выходным НЧ-фильтрам.
По всей видимости, такой или аналогичный подход будет наблюдаться в будущих компьютерных и профессиональных мониторных ААС. Помимо отмеченных плюсов симбиоза ЦАП+ФНЧ+УЗЧ+АС, использование такой структуры с мультимедийным компьютером практически исключает проникновение электромагнитных помех последнего в звуковой тракт (рис. 3). Что же касается бытовых ААС hi-end-уровня, то сложившаяся маркетинговая политика аудиорынка не благоприятствует высокоинтегральным изделиям, поскольку принципиально ориентирована на умелое жонглирование разрозненными аудиокомпонентами. Покупателей умело вовлекают в игру "построй домик". Действительные характеристики AU-компонентов - святая тайна, и жертва обречена навечно увязнуть в поиске ускользающего совершенства.
- Аналоговые акустические системы, использующие современные способы преобразования электроэнергии в акустические колебания, просуществуют, пожалуй, дольше остальных прикладных приложений аналога.
Во-первых, качество звучания лучших современных ЭАП (динамиков) устраивает 99% пользователей всех популярных носителей hi-fi-звука и даже 70-80% поклонников hi-end.
|
Во-вторых, технология акустических излучателей настолько отработана, что реальных экономических шансов на победу у цифровых конкурентов пока нет.
В-третьих, во всем мире очень мало внимания уделяется разработкам цифровых акустических систем (по крайней мере судя по скудости публикаций на эту тему), так что ожидать скорого появления хорошего цифрового звука можно, только веря в чудо.
- Центральное место у массовых аудиопотребителей завтрашнего дня займут разнообразные звуковоспроизводящие устройства, но обязательно на основе компьютерных технологий.
Во-первых, компьютерная совместимость снимет любые мыслимые ограничения на все операции со звуком.
Во-вторых, носимые AU-устройства уже не будут таковыми по сути. Лет через десять небольшая коробочка покажет себя в качестве крутого интерактивного попутчика-собеседника, по желанию владельца перевоплощающегося в суперноутбук, фотовидеокамеру, аудиорекордер, аудиовидеоплейер, лингвист-переводчик, проводник-ориентатор на местности, голографический телевизор-стереоприемник и т. д. (не удивлюсь, если еще и в гриль с кофеваркой, пылесосом и полувиртуальной секретаршей в придачу). Ах, здорово выходит, почти как в сказках Роу: изнутри коробочка много больше, чем снаружи! А дел-то - один мультимедийный микроноутбук с беспроводным подключением к Сети. А чего же еще ожидать, коли мы решили учиться на волшебников, взявшись пересчитывать богом созданный мир в такую простую комбинацию нулей и единиц? Но правы были древние: от простого до великого один шаг! Давайте его сделаем...
Автор благодарит компанию A&T Trade за оборудование, предоставленное для иллюстраций.
1 (обратно к тексту) - На самом деле эти параметры достижимы лишь для стационарных сигналов, а с реальными музыкальными далеко не все так гладко. Но как же хочется верить в хорошее!..
2 (обратно к тексту) - Прямая запись - осуществляемая непосредственно из исполнительского зала при помощи двух прямых микрофонов (правого и левого канала) и двух микрофонов, устанавливаемых для регистрации реверберационной реакции помещения через упрощенную систему сведения сразу на лаковый диск рекордера. Это классическая схема звукозаписи 30-40-х годов.
3 (обратно к тексту) - По данным IRCAM (Institut de Recherche et de Coordination Acoustique et Musicale), всего 1% европейских слушателей стремится к музыкальному восприятию, остальные 99% довольствуются лишь чистым, красивым и комфортным звуком.
4 (обратно к тексту) - Японская компания Digian Technology уже разработала цифровой однобитный УЗЧ для low-end-устройств (см. "КТ" #316).
5 (обратно к тексту) - Линейные искажения спектра - это такие его изменения, при которых суммарная акустическая энергия всех переотражений какой-либо гармоники не превышает мощность источника ее излучения, и мощность любого количества взаимодействующих гармоник не выше их суммарной мощности до взаимодействия.
6 (обратно к тексту) - Правильными принято называть нелинейные искажения, спектральная картина которых наименее заметна на слух при одинаковой среднетепловой мощности.
7 (обратно к тексту) - Иоффе В. К., Корольков В. Г., Сапожников М. А. Справочник по акустике. - М.: изд. "Связь", 1979.
8 (обратно к тексту) - Чедд Г. Звук. - М.: изд. "Мир", 1975.
9 (обратно к тексту) - Cкин-эффект - вытеснение электронов на поверхность проводника по мере роста частоты.
10 (обратно к тексту) - Игорь Годиенко. "Неизбежность "стеклянного" мира". "КТ" #316.
11 (обратно к тексту) - Реальные музыкальные сигналы могут быть очень малой длительности, что не позволяет произвести восстановление недостающих точек траектории верхней части спектра по быстрому преобразованию Фурье. В ряде случаев удобнее (особенно при высоких частотах выборки) подменять интерполирующую передискретизацию какой-либо плавной псевдоогибающей (например, параболической). Звук будет лучше.
12 (обратно к тексту) - "Добросовестный" ЦАП - обеспечивающий восстановление аналога с реальной 24-битной точностью при любом характере динамики аудиосигнала. Кроме того, надо заметить, что "выдавить" из 24-битного параллельного ЦАП всю заявленную точность очень трудно. Не всегда точность обеспечивается и производителями микросхем ЦАП. Пока же требуется тщательная регулировка схем и приводов DVD-дисков, что для массового производства аудиоширпотреба накладно. Можно ожидать использования 28-32-разрядных ЦАП для упрощения жизни в пределах 24 бит.
13 (обратно к тексту) - Удаленные акустические системы могут подключаться и через последовательный ИК-интерфейс, что позволит использовать любое число ААС в помещении. Причем в отличие от аналогового способа разветвления нагрузок цифровой оптический способ не требует ухудшающего звук разветвляющего усилителя, значительно дешевле и функциональнее, помехоустойчивее и надежнее.
Михаил Топтунов - 40 лет, инженер-ультраакустик, разработчик приборов для акустических исследований в атомной промышленности. Радиолюбитель со стажем, равным возрасту (усилители и акустические системы).
