Оценка качества звукового адаптера
Первое использование синтезированного звука на PC восходит к компании Sierra и ее игре-приключению «King`s Quest 4: The Perils of Rosella», выпущенной в 1988 г. Эта игра во многом была революционной - она использовала новый графический «движок», предмет особой гордости компании, позволяла играть мышью и была совместима с FM-синтезатором AdLib. Позже совместимость с этой популярной платой была предусмотрена практически во всех играх того времени, и долгое время она оставалась своеобразным стандартом: даже сейчас в спецификациях многих звуковых адаптеров при желании можно отыскать строчку «AdLib-совместимый».
………………
Цифровой звук (не синтезированный) пришел на ПК с компанией Creative и их первой звуковой платой Creative Sound Blaster. Ее популярность была настолько велика, что название Sound Blaster стало нарицательным практически для всех звуковых плат, за исключением уже имеющих собственных поклонников, типа Gravis Ultrasound. Первая модель Sound Blaster могла воспроизводить и записывать звук с «несимметричными» параметрами 22 кГц, 8 бит (воспроизведение) и 11 кГц, 8 бит (запись). По компоновке она представляла собой практически современную звуковую плату: в ней присутствовал FM-синтезатор на микросхеме OPL2, а также интерфейсы MIDI и джойстика.
Затем был выпущен целый модельный ряд звуковых плат Sound Blaster - Sound Blaster 2.0 с возможностью воспроизведения звука с параметрами 44 кГц, 16 бит, моно и первая стереофоническая модель Sound Blaster Pro. Правда, в реализации стереозвука присутствовала небольшая «хитрость» - максимальная частота при воспроизведении в режиме «стерео» была 22 кГц. Первой «полноценной» 16-бит звуковой платой, способной записывать и воспроизводить стереозвук с частотой сэмплирования 44 кГц, стала модель Creative Sound Blaster 16. Кроме FM-синтезатора, она была оснащена MIDI-модулем, совместимым с Roland MPU-401.
Это было самым значительным достижением индустрии звуковых адаптеров для ПК, и параметры 44 кГц, 16 бит в режиме стерео, как для записи, так и для воспроизведения стали фактическим стандартом на ближайшее десятилетие.
……………….
Отношение сигнал/шум характеризует силу звукового сигнала по отношению к фоновому шуму (шипению). Чем больше показатель (в децибелах), тем лучше качество воспроизведения звука. Например, аудиоадаптер Sound Blaster Audigy имеет отношение 100 дБ, в то время как более старая звуковая плата характеризуется отношением 90 дБ.
Перечисленные факторы имеют важное значение для всех сфер применения аудиоадаптеров — от воспроизведения файла WAV до распознавания речи.
Глава 2. Анализ звуковой системы ПК и перспективы их существования в мире
2.1 Аналоговая и цифровая аудиозапись
Записывать звук люди научились очень давно. Ещё древние египтяне придумали записывать мелодии с помощью рисунков, а древние греки – с помощью букв.
В средние века появились ноты. Но вот воспроизводить записанный звук люди научились относительно недавно, а именно, когда физик Томас Эдисон в 1877 г. создал фонограф, прибор механической записи, который умел как записывать, так и воспроизводить. Звук записывался с помощью мембраны, улавливающей звуковые волны и передающие эти колебания резцу, который отпечатывал их на фольге. А воспроизводились эти отпечатки движущейся иглой.
Усовершенствование фонографа породило граммофоны, патефоны и проигрыватели виниловых пластинок (приборы электромеханической записи).
Через 11 лет (1888г.) был изобретён принцип магнитной записи на стальную проволоку (рис. 1.).
Рис. 1. Блок-схема установки магнитной записи звука.
Позже идею развили, придумав магнитную ленту и магнитофон. С тридцатых годов XX века повсеместно начали появляться бобинные магнитофоны, а с шестидесятых – кассетные.
Ещё через 16 лет (1904г.) была изобретена оптическая запись – принцип записи звука на киноплёнку. Звук в буквальном смысле научились фотографировать. Нанесение звука на киноплёнку параллельно с изображением стало началом звукового кино и, конечно же, видеорекламы.
Рис. 2. Кинопленка с цифровой и аналоговой записью звука
Механическая, электромеханическая, оптическая и магнитная запись – изначально были способами аналоговой записи – записи и воспроизведения звуковых колебаний в их естественном виде (волн).
………………
Рис. 3. Виды записи цифрового звука
Развитие компьютеров и цифровых технологий открыло огромные возможности для обработки и записи звука. Огромные аналоговые студии с бесчисленным количеством звукозаписывающей аппаратуры, пультов, многокилограммовых процессоров обработки звука сменяются на виртуальные студии, вмещающиеся в системный блок компьютера.
…………………
Аналоговая запись начинается нажатием кнопки «запись» и заканчивается нажатием кнопки «стоп». Цифровая же запись дискретна. Она состоит из множества фрагментов записи (семплов), которые следуют один за другим. Количество записанных семплов в секунду является частотой семплирования. Она исчисляется в Герцах. Частота семплирования 44 100 Гц (стандарт для CD) говорит о том, что звуковой сигнал измерян 44 100 раз за секунду. Чем меньше частота семплирования, тем меньший частотный спектр записывается. Чем выше частота семплирования исходного материала, тем выше его качество и больше размер файла. Когда мы говорим по телефону, то слышим только небольшой диапазон средних частот. Это потому что частота семплирования телефонных переговоров всего 8 000 Гц. Чтобы передать диапазон частот, который слышит ухо среднестатистического человека и передаёт бытовая звуковая аппаратура – достаточно 40 000 Гц.
Если разница в качестве звучания между частотой 32 и 44,1 кГц очевидна, то чем выше частота семплирования, тем разница в качестве между двумя разными частотами менее заметна или совсем не заметна на слух. Более высокая частота дискретизации более точно описывает звук, но вместе с тем описывает те частоты, которые человеческому уху уже не слышны, хотя изменения звука в неслышимом частотном диапазоне всё же могут влиять на слышимые частоты, поэтому студийная запись осуществляется при более высокой частоте дискретизации.
…………………..
Рис. 6. Запись с частотой семплирования 44.1 кГц
В телефонии частота семплирования звука – 8 кГц, в системах цифровой связи принята частота семплирования 32 кГц, в проигрывателях CD – 44,1 кГц., в телевещании – 48 кГц, в студийной записи – 96кГц и выше. При изготовлении звуковой рекламы нужно учитывать частоту семплирования принятую за стандарт там, где эта реклама будет выходить. Для радио это 44,1 кГц, для телевидения – 48 кГц, для телефонных автосекретарей – всего лишь 8 кГц.
Частота семплирования это исходный параметр, который устанавливается при записи. Если же изменить частоту семплирования уже записанного файла, качество исходного материала не улучшится при повышении частоты и ухудшится при её понижении. Это значит, что если мы вдруг понизим частоту семплирования, то качество звука ухудшится, а файл станет более лёгким. Но потом, позже, если мы снова увеличим частоту семплирования, то файл увеличится в размере, а вот качество – уже нет. Поэтому записывать и хранить записи стоит с наибольшей частотой семплирования.
Можно вспомнить видеоизображение плохого качества, в котором различимы лишь разноцветные квадраты. Или мозаику, рисунок которой состоит из довольно крупных элементов. В таких изображениях довольно трудно увидеть мелкие или мельчайшие детали, такие, как волосок ресницы, или сеточка морщин, например. Принцип цифровой записи звука – такой же, как и у мозаики. Битность – это разрешение семплов или количество битов памяти, которые выделяются для записи каждого семпла. Чем выше разрешение - тем детальнее и качественнее звучание.
Если частота семплирования лимитирует частотный спектр, то битность лимитирует динамический диапазон сигнала. Небольшая битность записи оставит только громкие звуки (крупные детали мозайки), чем больше битность, тем более тихие звуки (нюансы, обертона – все мелкие детали мозаики) будут присутствовать на записи.
……………….
Переменный битрейт (vbr) – это когда значение битрейта в течении кодируемого фрагмента может меняться в зависимости от характера звучания. Усреднённый битрейт (cbr) это гибрид постоянного и переменного битрейта. Битрейт задаётся пользователем, но он немного варьируется в ходе кодирования в большую или меньшую сторону в зависимости от характера звучания.
Для многих людей двенадцатикратное сжатие не представляет какого-либо ущерба, в то время как другие утверждают, что не могут слушать музыку с битрейтом ниже, чем 320 Кбит/с. Парадоксально, но правы и те, и другие. Дело в том, что в конечном счете качество воспроизведения зависит не от степени сжатия, а от условий воспроизведения и даже от типа музыки. Например, песня проигрывается на магнитофоне, установленном в отечественном автомобиле. В таком случае качество на уровне 192 Кбит/с будет вполне достаточным. Более высокий битрейт улучшит качество звука, но разница не будет заметна из-за высокого уровня шума во время поездки. Если же музыка играет на домашнем компьютере или портативном плеере, то требуется не менее 256 Кбит/с. Если же сигнал не подвергается изменениям, передается на внешние устройства и выводится на дорогие импортные колонки, то следует по возможности прибегать к минимальному сжатию. Оно возможно при битрейте 320 Кбит/с
Музыка с высоким битрейтом нужна не всегда. Популярная музыка, как правило, достаточно хорошо звучит при битрейте 192-256 Кбит/с. Более высокое качество установить можно, но смысла в этом нет: поп-композиции недолговечны, поэтому сохранение места на дисках должно быть приоритетным. Кроме того, качество исходных записей тоже посредственное, поэтому повышение битрейта может никак не повлиять на качество воспроизводимого файла. Для прослушивания в транспорте и на неофициальных вечеринках среднего качества вполне хватит. Если же речь идет о классической музыке, произведениях легендарных рок-групп или редких авторских песнях, то качество должно быть превыше всего. При приобретении такой музыки нужно посмотреть на битрейт, указанный на упаковке диска. Если песня загружается из Интернета, то такая информация должна присутствовать на странице скачивания. Кроме того, битрейт отображается в плеере во время проигрывания.
В реальном мире мы слышим множество звуков, каждый из которых имеет свой собственный источник. Мы определяем далёкие звуки, как щебетание птиц и шум машин как некий однородный шум издалека, хотя каждая птица и машина – это отдельный источник звука. По звуку мы можем определить точное местонахождение всего того, что находится в непосредственной близости: хлопнувшая дверь сзади, поскрипывание стула, плач ребёнка слева за стеной. Для того, чтобы добиться реального звучания записанного звука, не важно цифровой это звук или аналоговый, необходимо так же дать ему пространство. И это достаточно быстро поняли производители звуковоспроизводящей аппаратуры. Ведь при одноканальном (моно) звучании пространство ограничено только понятиями близко (для более громких звуков) и далеко (для более тихих звуков). Поэтому было решено добавить один канал и получилось стерео.
…………………..
И сегодня для многих саундпродюсеров 5.1 – это целая проблема. А ведь нам, возможно, придётся размещать рекламные ролики в кинотеатрах, или в социальных сетях. И всё же на сегодняшний день основными форматами для звуковой рекламы являются моно (большинство телеканалов, а также объявления в торговых центрах, общественном транспорте, на улице) и стерео (радио, интернет).
При заказе или изготовлении аудиоролика нужно указывать формат, в котором его требуется предоставить для размещения. Формат указывается развёрнуто, следующим образом: расширение файла (wav, mp3 и т.д.) формат, (PCM, CCITT A-Law и т.д.) частота семплирования (Гц, кГц, Hz, kHz), битность или битрейт (bit, kbps), пространственность (mono, stereo, 5.1 и т.д.)
Примеры возможных форматов:
для автоответчика: wav CCITT A-Law 8 kHz 8 bit mono
для радио: mp3 44.1 kHz 320 kbps stereo
для озвучивания видео: wav PCM 48 kHz 16 bit mono
|
