Аудиофильские заблуждения

Проблема, параметры	Признаки	Как решается	Цена вопроса
Недостаточное подавление пульсаций источника питания, ОД-1% гармоник сети на большом уровне НЧ	Небольшой фон, резко усиливающийся в присутствии сигнала, на слух проявляется как плотный, немного бубнящий и совершенно неразобранный низ На некоторых композициях и, особенно, на АС невысокого качества может, тем не немее, произвести очень хорошее впечатление.	Огромное количество супер- конденсаторов, встроенный стабилизатор или выносной источник питания	от 50 до 10000 USD
Значительные гармонические искажения 0,05-0,1% на большом сигнале; для выходных каскадов в классе «АВ» 0,1-0,4% на небольшой громкости	Нижние частоты «гадят» на средние, средние в свою очередь на высокие. На слух проявляется как общая мутность, замазанная реверберационная картина и неразборчивость на насыщенных музыкальных фрагментах. Нет деликатности и воздушности звучания.	Непомерное усложнение выходного каскада и увеличение тока покоя, вплоть до класса «А». Мега­трансформаторы, радиаторы, и транзисторы. Из пассивных средств — стараются маскировать искажения, дополнительно окрашивая звук. Применяются не технические (маркетинговые) способы, «настройки» слушателя, но по сути — никак.	от 50 до 5000 USD
Значительные интермодуляционные искажения 0,05-0,2% на большом сигнале; для выходных каскадов в классе ’АВ» на средней громкости 0,1-0,4%	В присутствии высоких частот средние теряют прозрачность, а высокие как бы «Отделяются». Высокие частоты с металлическим опенком, «стоят стеной», не детальны и не воздушны. Мелкие детали и нюансы отсутствуют.	Так же.
Большое выходное сопротивление.	Сильная зависимость звучания от типа АС, поскольку искажения зависят от частоты в той же степени, что и импеданс.	Никак	Пожизненный поиск«хоро- шей связки» АС -УМЗЧ

О необходимости длительного «прогрева» аппаратуры

Я не вижу практического смысла в длитель­ном (более получаса) прогреве устройств, не содержащих движущихся частей или частей с очень большой теплоёмкостью. Не верю я в воз­можность сверхтонких состояний вещества в обыкновенном транзисторе или конденсаторе!

Другое дело — слуховой аппарат человека! Его можно и нужно прогревать годами, в осо­бенности, когда он начинает слышать новые синтетические звуки. На то, чтобы убедить се­бя, что что-либо «есть хорошо», требуется время.

К тому же, если изделие неделю «прогре­вается», то есть имеет место быстрый дрейф па­раметров, то за месяц оно может и «состариться», а за два месяца — умереть.

О «неважности» гармонических искажений

Гармонические искажения всегда считались од­ной из основныххаракгеристик аудиотракта. Но, как и всё в этом мире, их правильное понимание име­ет свои тонкости. Одна тонкость — при численно рав­ных Кг усилители могут звучать совершенно по-раз­ному из-за разного спектрального состава гармоник. Вторая тонкость — неодинаковость Кг на разных частотах. Ниже показано, что неверно рассуждать об искажениях, рассматривая только гармо­нические, безотносительно интермодуляционных.

Дело в том, что те же нелинейности в усили­тельном тракте, которые порождают гармоники, с абсолютной неизбежностью порождают и интермодуляции. И это не предмет для обсуждения, это математически доказанный факт.

На самом деле гармонические искажения — это всего лишь частный случай интермодуляционных, когда одна из тестовых частот отсутствует.

Интермодуляции высокочастотных составляю­щих по частоте попадают, в том числе, на средние частоты, в зону наибольшей чувствительности слуха, и не маскируются ВЧ составляющими. По­рог слышимости для человека на средних часто­тах составляет около 0 дБ, и важно, чтобы интер­модуляции были ниже этого порога.

Интермодуляции первого порядка в лучшем слу­чае равны гармоникам по амплитуде, отсюда одно­значное требование: уровень гармонических искаже­ний на высоких частотах всего тракта (в особенности этого трудно добиться в УМЗЧ) не должен превышать порог слышимости на средних частотах. Таким об­разом, для звукового давления, например, 96 дБ уро­вень гармонических искажений на ВЧ не должен быть более 0,0016%. Усилитель с настолько малыми ис­кажениями на ВЧ демонстрирует необыкновенно тонкое, воздушно-невесомое звучание.

Это довод за малость искажений.

Довод против очень малых искажений состоит в том, что якобы искажения более тихие, чем шу­мовой фон помещения, не слышны.

Рассмотрим его подробнее. Предположение, что искажения менее уровня шума не будут заме­чены, являются непростительным и некорректным упрощением. Для примера, мы можем прекрасно слышать тихое пение птиц за окном. Но если мы возьмем микрофон, запишем, взвесим с помощью эквалайзера по кривой чувствительности слуха и на полученной, адекватной с точки зрения слуха шумовой картине помещения попытаемся найти пики сигнала, отвечающие пению, то ничего не увидим! Так произошло потому, что измеренный уровень шумовой дорожки несет в себе информа­цию об интегральном значении сигнала, грубо го­воря, это корень квадратный из суммы квадратов всех частот, каждая из которых значительно мень­ше по амплитуде. На спектрограмме мы бы увиде­ли его с лёгкостью, потому что пение птиц — это уз­кополосный сигнал, превышающий шум на наблюдаемом частотном интервале.

Существуют ещё как минимум две особеннос­ти человеческого слуха, которые не стоит игнори­ровать и «упрощать», которые помогли нам услы­шать пение птиц на фоне урчания холодильника и храпа соседа по квартире. Это избирательность по направлению и способность «накапливать» инфор­мацию о повторяющемся сигнале, достаточно продолжительном во времени. Согласно мнению некоторых исследователей, первая из них состав­ляет 12…15 дБ. Информации по второй, к сожалению, найти не удалось. Переоценивать её не хочет­ся, так же как игнорировать, поэтому возьмём какую-нибудь среднюю цифру, например, 6 дБ.

В сумме получается примерно 20 дБ.

В итоге, если мы слушаем музыку в тихом по­мещении (20…30 дБА), мы приходим приблизи­тельно к тем же цифрам: интермодуляционные и гармонические искажения усилительного тракта во всей полосе частот должны быть менее поро­га слышимости, около 0,003% и 0,002% соответ­ственно. Естественно, предпочтительно иметь за­пас, просто для гарантии.

О категорической недостаточности оцифровки с параметрами 16 бит 44,1 кГц

Первый и самый значимый довод состоит в том, что для 24-битных записей динамический диапа­зон может быть увеличен многократно, благодаря гораздо большей разрядности.

Здесь сразу надо определиться, что же на самом деле представляет собой динамический диапазон.

Когда говорится о динамическом диапазоне, скажем, симфонического оркестра (по мнению разных авторов, он составляет от 60 до 75 дБ), имеют в виду отношение амплитуды самого гром­кого Форте-фортиссимо к самому тихому Пиано- пианиссимо. Вроде бы всё верно, и к этой инфор­мации апеллирует буквально каждый, кто хочет рассчитать динамический диапазон. Но можем ли мы говорить, что Пиано-пианиссимо — это тот са­мый минимальный квант, тише которого уже не бы­вает? Конечно, это никакой не минимальный квант, а всего лишь тихая музыка, со своим тембром и со своей динамикой, про которую все как-то «забы­ли». Сколько отвести ещё динамического диапа­зона на тихонько звучащий инструмент, я сказать не берусь, знаю только, что 8-битный звук на ма­лой громкости звучит нормально. На сверхмалой, может быть, хватит 4…5 бит, т.е. это 18…24 дБ.

То есть динамический диапазон звучания сим­фонического оркестра на самом деле составляет 75+24-99дБ и приблизительно равен динамиче­скому диапазону CD.

Такой диапазон, к сожалению, не встречается ни на одной из записей! Для удобства прослуши­вания всегда применяется компрессия минимум 1,2:1, что превратит исходные 99 дБ в 83 дБ, но это уже совсем другая история.

А какие у нас возможности?

Теперь попробуем посчитать динамический диапазон, исходя не из потребностей, а из воз­можностей современной аппаратуры. Зададимся максимально возможным уровнем звука, развива­емым нашими АС, 115 дБ, — это приблизительно 2×150 Вт при чувствительности АС 92 дБ и рассто­янии от них 2 м (это очень громко). Посидев не­сколько минут при звуковом давлении 115 дБ, вы на первое время утратите способность ясно слы­шать свой собственный голос. Чтобы не доводить до этого и сохранить свой слух лучше ограничить­ся средним звуковым давлением 96 дБ.

Для обычной записи со средним уровнем -15 дБ имеем максимальную громкость 111 дБ. Если, как и в примере с птичками, задаться чувствительно­стью слуха -20 дБ относительно шума помещения (около 30 дБ для обычной жилой комнаты), имеем динамический диапазон 111-30+20=101 дБ.

Получается, что наши возможности (101 дБ, мощная звуковая аппаратура в обычной комнате) совпадают и с нашими потребностями (99 дБ, сим­фонический оркестр без компрессии), и с возмож­ностями стандарта audio-CD!

Есть ли преимущество у 24-битных записей?

Однако вернёмся к вопросу о том, какие пре­имущества имеют 24-битные записи. В динамиче­ском диапазоне преимущество очень хорошее, но выясняется, что воспользоваться им не очень по­лучается. Может быть, есть шанс получить преиму­щество по искажениям? Попробуем разобраться в этом вопросе.

Для синусоидального сигнала 20 кГц макси­мальной амплитуды точность даже самых лучших ЦАПов (в том числе современных 32-битных) не выходит за пределы 18… 19 бит при частоте кван­тования 44,1 кГц. Это соответствует IMD порядка 0,0004%. С уменьшением сигнала уровень искаже­ний хороших 24-битных систем нарастает доволь­но медленно, что показано на рис.5 для 24-битного ЦАП типа РСМ1794.

Для реальных музыкальных произведений обычный уровень сигнала составляет -10.. .-15 дБ, однако и для этого уровня IMD находится в преде­лах 0,0005%, что надо признать очень хорошим ре­зультатом.

Для CD при максимальной амплитуде этот пара­метр составляет около 0,003%, совпадая с чувстви­тельностью слуха (порядка 0,003%, для звукового дав­ления 90 дБ, по широко распространённому мнению).

Из графика на рис.6 видно, что для хорошего ЦАПа (РСМ1704) в 16-битном режиме Кг при уровне -15 дБ составляет уже 0,007%, IMD тоже будет около 0,007%, что в три раза хуже «слуховых потребностей».

Таким образом, можно говорить о действитель­но серьёзном превосходстве (до 10 раз по искаже­ниям) 24-битных систем, особенно для воспроиз­ведения «неплотных» и «тихих» записей с большим динамическим диапазоном. То же самое можно ска­зать и о 20-битном формате HDCD, необыкновен­но красиво решившем проблему нехватки разреша­ющей способности CD. Но только теоретически.

Практически же, если взять запись среднего ка­чества 24 бит / 96 кГц и конвертировать в 16 бит / 44,1 кГц, то никаких изменений можно и не услы­шать по причине низкого качества оригинала.

По поводу полосы воспроизводимых частот напи­сано много, добавлю только что в техническом пла­не увеличение частоты квантования с 96 до 192 кГц, обычно, ведёт к увеличению искажений, но по мне­нию многих экспертов не ведёт к слышимому вы­игрышу в звучании. На рис.7 (для ЦАП РСМ1794) видно как деградирует THD при увеличении часто­ты квантования до 192 кГц.

В свете этого 96 кГц, видимо, вполне достаточно.