«Проблемы оцифрованного звука. Шум квантования»
Работать с аналоговым звуком (запись без использования компьютера, на пленку магнитофона, без оцифровки) и запись, соответственно используя компьютер - это конечно разные вещи. Звук получается разный. Те, кто работате с аналоговым звуком, говорят, что он теплее, естественнее. Да, работа с аналоговогвым звуком проходит легче и безболезненнее (для звука естественно). У аналоговой аппаратуры есть запас по уровню сигнала. При незначительном превышении уровня при передаче от устройства к устройству никаких заметных изменений не происходит, на качество звучания это не влияет. Уровень при передаче может быть больше 0 дб. При превышении уровня оцифрованного звука (компьютерный вариант работы со звуком) происходит переполнение разрядной сетки, что имеет катастрофические последствия для звука. Искажения становятся фатальными. Поэтому при работе с оцифрованным звуком следует знать некоторые тонкости и правила, которых и стоит придерживаться.Для начала рассмотрим самую первую проблему оцифровки звука - шум квантования. Что это такое и откуда он берется? Компьютер - это устройство, способное работать только с цифровыми сигналами. Поэтому при записи звука (вокала, инструмента) с микрофона или звукоснимателя происходит квантование поступаемого сигнала по уровню и дискретизация во времени. То есть сигнал разбивается на коротенькие фрагментики, имеюшие определенные характеристики. Непрерывно изменяющийся во времени сигнал заменяется на короткие отсчеты этого сигнала, чем короче отсчеты, чем чаще делается выборка - тем точнее будет воспроизведен сигнал. Но чем больше отсчетов, тем больше памяти нужно для храненияи нформации о сигнале. Если отсчеты брать через большие промежутки времени, то большая часть информации естественно будет утеряна. Компромис между качеством и оптимальным размером информации о сигнале сформулирован в теореме Котельникова. Сигнал, представленный последовательностью отсчетов можно преобразовать в звук без потерь, если интервал между соседними отсчетами не превышает половины периода самого высокочастотного колебания, содержащегося в спектре. Как правило частоты 44,1 кгц хватает, чтобы реально воспроизвести звук. По крайней мере на этом значении остановились, хотя, как мы знаем, есть карты, которые могут работать с частотами 48и 96 кгц. Качество можно улучшать наверное бесконечно, но мы поговорим о другом. О проблеме шума квантования.После оцифровки непрерывного сигнала он выглядит примерно так:Мы видим, что после замены непрерывного сигнала оцифрованным возникают погрешности, график восстановленного сигнала не очень похож на оригинальный, а выражается это в виде шума Если в определенной конкретной точке значение исходного сигнала имеет какое-то определенное значение, то значение восстановленного в этой же точке сигнала не всегда совпадает с исходным. Это видно и на схеме. Разность между соответствующими значениями исходного и квантованного по уровню сигнала считают шумом квантования Как ни верти, но шум квантования существует, с этим борются повышением разрядности аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и ЦПА). Разработаны алгоритмы, позволяющие восстановить оцифрованный сигнал максимально точно. Но полностью избежать шума квантования все же не удается. С ним можно бороться и основная задача борьбы сводится к тому, чтобы сделать его (шум квантования) максимально незаметным. Как? Первое, по возможности делайте всю работу над композицией не выходя за пределы вашего PC. Если вы однажды оцифровали сигнал, то естественно дозу шума квантования уже поимели. Поэтому не стоит переписывать звук на другие носители используя аналоговый выход карты. Конечный результат вашего творчества стоит сразу нарезать на CD и таким образом искажения, вызванные оцифровкой будут минимальны. Если нужно доработать композицию на другой аппаратуре, дописать партии с использованием цифрового магнитофона и т. д, то используйте выход-ЦАП карты. Таким образом шум квантования будет минимален и на него можно будет не обращать внимания. Но часто предварительная работа над композицией для достижения максимального качества звучания проводится при 24 битном или 32 битном представлении звука. В этом случае о шуме квантования можно тоже забыть, он слишком мал. При записи CD мы представляем звук в 16 битном разрешении, и при понижении разрядности для нарезки CD сталкиваемся с реальной проблемой. В этом случае возникает тот самый шум квантования, который хоть и достаточно слаб, но делает звучание пластмассовым, железным, деревянным или как вам еще угодно его назвать. Беда в этом случае в том, что шум квантования хотя и слаб, но он кореллирован (смешан) с полезным сигналом и создает тот самый негативный образ оцифрованного звука. Для борьбы с этим негативным явлением существуют приемы дитеринг и нойзейшпинг. Дитеринг - это подмешивание к полезному сигналу до понижения разрядности очень слабого специфического шума. Этот шум так же, как и сам шум квантования, очень слаб, но он забивает шум квантования и делает фонограмму более естественно звучащей, более "теплой", если можно так выразиться.Второй способ борьбы с шумом квантования - нойзшейпинг. Он заключается в особом алгоритме округления звуковых отсчетов при понижении разрядности. Таким образом достигается максимальное приближение к оригинальному звучанию. После нойзшейпинга большая часть энергии шума квантования сосредоточена в области высоких частот, к которым человеческое ухо почти невосприимчиво. Применение дитеринга и нойзшейпинга одновременно дает максимально положительный результат. В редакторе Cool Pro эти функции доступны при понижении разрядности в Edit - Convert Sample Type - (включить опции).
