Шеремет Андрей Геннадиевич

    С появлением первых CD стал употребляться такой термин, как цифровое звучание, причем употребляться с негативным оттенком. Многим экспертам не нравилась безжизненность цифровой записи (а именно CD стал первым общедоступным цифровым аудионосителем). В противовес этому отмечалось, что виниловые диски звучат гораздо теплее. Когда появились аудиоформаты со сжатием - MP3, WMA и т. п., то к проблемам, которые отмечались у CD, прибавились еще и некоторые специфические искажения. Дело в том, что небольшой размер файла достигается не просто так. Из звуковой картины удаляются малозначительные элементы, которые человеческое ухо при воспроизведении все равно не различит. Но при этом возникают некоторые искажения, негативно воспринимающиеся слушателями.

    Для борьбы с эффектом цифрового звука используются всевозможные технологии, подчас очень дорогие. И все равно есть немало пользователей, предпочитающих звучание винила. Форматы со сжатием популярны, потому что удобны в использовании, но они тем более не в чести у ценителей высокого качества звука.

    Первый - усовершенствование цифроаналогового преобразования. Можно, например, увеличивать частоту дискретизации и разрядность представления. Или использовать для преобразования принцип дельта-модуляции (так называемые однобитные системы). Благодаря всевозможным техническим усовершенствованиям сигнал становился более гладким, то есть больше похожим на сигнал от аналогового источника. Этот путь делает звучание более качественным, устраняя искажения, которые были свойственны цифроаналоговым преобразователям старой конструкции. Но субъективно в звучании цифровых записей, воспроизведенных таким образом, так и не появилось то самое "нечто", что характерно для виниловых пластинок.
     Второй способ - создание новых форматов, обеспечивающих более высокое качество, чем CD. Речь, конечно же, идет о форматах DVD-Audio и SACD. В них звук записывается с большей точностью, чем на CD. К тому же новые форматы позволили записывать пространственный звук, например шестиканальный. Но до сих пор форматы DVD-Audio и SACD являются экзотикой, и вряд ли в ближайшее время можно ожидать роста их популярности. На этих носителях сделано очень мало записей. Вообще, многоканальных музыкальных записей создается мало. В итоге приверженцы винила продолжают хранить ему верность, те, кому очень нужно многоканальное звучание, покупают обычные DVD, на которых записан только звук в формате DTS, и слушают их на DVD-плеерах. Массовые потребители предпочитают CD, а также посматривают в сторону MP3 или уже обзавелись соответствующим плеером.

    Все эти поиски средства избавиться от цифрового звучания исходили из предположения, что причиной проблем является потеря информации при преобразовании цифрового сигнала в аналоговый. А разработка новых стандартов преследовала цель еще и уменьшить искажения при преобразовании аналогового сигнала в цифровой.

    Интересно, что пользователи, не разбирающиеся в технической стороне вопроса, но отмечавшие лучшее звучание винила по сравнению с CD, также считали, что проблема именно в потере части информации на цифровом носителе. Существуют легенды о неких частотах, которые человеческое ухо не слышит, но вместе с тем они создают звуковую картину. Присутствие этих частот на виниле и отсутствие на CD якобы являлось причиной проблем с качеством звука.

    Тем не менее наука дает однозначный ответ - на винил записывается гораздо меньше информации, чем на CD. Объем сохраненного материала зависит от таких параметров формата, как полоса частот, динамический диапазон (разница между уровнями самого громкого и самого тихого звуков, которые можно записать) и точность передачи уровней сигнала. Начнем с частотного диапазона. Для CD его верхняя граница составляет 20 кГц. Для винила - всего 15 кГц. Иными словами, пресловутые неслышимые частоты на самом деле на виниле не присутствуют. Динамический диапазон у CD также лучше, чем у винила, - 90 против 60 дБ. Точность передачи сигнала у CD также выше. И все-таки при всем при этом винил звучит приятнее.

Проведем эксперимент. Будем воспроизводить виниловую пластинку на высококачественной аппаратуре, оцифровывать, опять-таки на хорошей аппаратуре, и записывать на CD. При воспроизведении такого CD звучание будет восприниматься многими слушателями как более приятное по сравнению с обычным компакт-диском, записанным напрямую с цифровой мастер-копии.

Еще один любопытный факт. Некоторые народные умельцы утверждают, что если подержать CD некоторое время в холодильнике перед прослушиванием, то он будет лучше звучать. Причина этого эффекта заключается в том, что вынутый из холодильника диск покрывается мельчайшими капельками влаги, которые вызывают пропадание части битов в сигнале. Чтобы компенсировать это пропадание, в CD-плеере включается система интерполяции, которая сглаживает звук, делает его более мягким. Мы не рекомендуем нашим читателям повторять опыт с холодильником, потому что он вреден для проигрывателя, так как приводит к попаданию внутрь его влаги. Этот пример приведен не как руководство к действию, а лишь как иллюстрация к рассуждениям, которые будут дальше.

Исторический экскурс
Идея улучшить звучание музыки, записанной в форматах со сжатием, возникла почти сразу же после того, как музыка стала распространяться через Интернет. Зачастую к Интернету для получения свежих записей обращаются как раз тонкие ценители музыки. Поначалу MP3 можно было воспроизводить только на компьютерах. Встроенные звуковые карты не обеспечивали высокого качества звучания.

С распространением на компьютерах интерфейса USB появились внешние звуковые карты и цифроаналоговые преобразователи. Качество звучания внеш них аудиоустройств для компьютеров, как правило, значительно лучше, чем у внутренних. Это связано с тем, что на них нет наводок от других узлов компьютера. К тому же перед создателями внешней звуковой карты или цифроаналогового преобразователя не стоит задача втиснуть устройство в плату, которая поместится внутри корпуса.

Наряду с улучшением аппаратного обеспечения стали появляться и добавления (плагины) к программам-плеерам, позволяющие улучшить качество воспроизведения. В России они получили жаргонное название "улучшайзеры".

Принципы работы "улучшайзеров" различны. В основном они ориентированы на уменьшение искажений, связанных со сжатием музыки, а также на синтез звуковой информации, которая была удалена из исходного сигнала. Синтез осуществляется на основе того факта, что высокочастотные составляющие в музыке, как правило, являются гармониками основных тонов музыкальных инструментов, которые при сжатии сохраняются.

Для популярной программы Musicmatch Jukebox выпускается плагин DFX. На момент написания статьи выпущена уже версия 7.0 этого продукта. Плагин позволяет пользователю выбрать один из 39 вариантов настройки. Предусмотрена функция виртуального пространственного звучания, а также режим работы, оптимизированный под использование наушников. Стоимость плагина составляет около $20.

Качество звука можно повышать и перед кодировкой в MP3 или иной формат со сжатием. Плагин Arboretum Realizer Pro 1.1 предназначен для обработки сигнала как перед кодированием, так и при воспроизведении. При этом осуществляются следующие обработки сигнала: подъем уровня баса, выравнивание амплитудно-частотной характеристики, восстановление высших гармоник сигнала, утерянных при сжатии, расширение стереобазы, восстановление реальных уровней сигнала. Плагин может улучшать качество звука не только сжатых форматов, но и CD. Плагин выпускается в формате DirectX для Windows и VST под MacOS. Стоимость продукта - около $75.

Технологии восстановления сжатого сигнала и улучшения звучания CD используются не только в компьютерных программах, но и реализованы аппаратно. Компания Panasonic предложила технологию интерполяции сигнала Double Re-Master, которая повышает информационную плотность CD- и DVD-сигналов для воспроизведения даже тех высокочастотных звуков, которые выходят за пределы слышимого диапазона. Благодаря этому значительно улучшаются пространственные характеристики воспроизведения, позволяющие добиться качества звука, приближающегося к формату DVD-Audio. Технология Double Re-Master может работать с различными форматами сжатия, такими как МР3 и WMA, чтобы компенсировать потери аудиосигнала. В результате вы получаете богатый, насыщенный звук, который трудно отличить от несжатого оригинала даже при прослушивании через аудиосистему класса high-end. Эта технология используется в DVD-плеере Panasonic DVD-RA82EE-S.

Все описанные решения работают довольно эффективно. Однако они решают задачу, как из посредственного или хорошего звука сделать отличный звук. Но при этом эффект "цифрового звука" никуда не девается. Звучание действительно становится более точным и более ярким, значительно снижаются искажения. Но в звуке сохраняется отвлеченность и формалистичность, которые, по мнению многих пользователей, свойственны цифре.

Принципиальное отличие Burwen Bobcat от существовавших ранее улучшайзеров заключается в том, что он не только и не сколько улучшает звук, сколько делает его иным. Иными словами, дает слушателю ощущения, которые он может получить, прослушивая виниловую пластинку.

Действующие лица
Появление Burwen Bobcat связано с легендарными личностями в мире high-end-техники. И если такие люди всерьез взялись улучшать звучание цифровых форматов, в том числе и форматов со сжатием, то распространение записей через Интернет может представлять интерес и для серьезных ценителей музыки.

В первую очередь следует сказать, что в работе над Burwen Bobcat принял участие Марк Левинсон. Бренд Mark Levinson хорошо известен ценителям highend-аппаратуры. В 1971 году Марк Левинсон создал компанию Mark Levinson Audio, которая в 70-е годы разработала много революционных по тем временам технических решений, позволивших значительно улучшить качество воспроизведения звука. В середине 80-х годов бренд Mark Levinson зажил своей самостоятельной жизнью, сейчас эта марка принадлежит группе компаний Harman Group. А Марк Левинсон занялся другими проектами. С 1998 года по настоящее время он возглавляет фирму Red Rose Music. Сейчас Марк Левинсон продвигает на рынок решение, включающее в себя Burwen Bobcat, усилители и акустику Red Rose Music. И этот комплекс аппаратуры предназначен специально для того, чтобы воспроизводить музыку с компьютера.

Аппаратную часть разработала и производит небольшая американская компания Daniel Hertz. Собственно железо представляет собой высококачественный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), который поставляется в комплекте с программой.

Как это устроено?
Как уже отмечалось, Burwen Bobcat - это комплект из программы и аппаратного обеспечения. Приложение, обрабатывающее сигнал до цифроаналогового преобразования, представляет собой дополнение (плагин) к программе Windows Media Player версии 9 или 10.

Компьютер, на который будет установлена Burwen Bobcat, должен обладать следующей минимальной конфигурацией - процессор Pentium III с частотой 500 МГц, оперативная память 128 Мб, свободное место на жестком диске 2 Мб, USB-порт (в документации почему-то не указаны требования к этому порту, но, по-видимому, речь идет о USB 1.1 и выше), CD-ROM, операционная система Microsoft Windows 2000 или XP. Естественно, должен быть установлен Windows Media Player версии 9 или 10. Как мы видим, требования очень низкие и подавляющее большинство современных настольных компьютеров и ноутбуков им отвечают.

В принципе, сама по себе программа Burwen Bobcat, если бы на то была воля ее разработчиков, способна выполнять свои функции совместно с уже имеющейся в компьютере звуковой картой. И, кстати, при этом должен достигаться определенный выигрыш в качестве звучания. Но по-настоящему улучшение качества звука возможно только с хорошей звуковой картой, желательно внешней. Вместе с программой продается ЦАП Daniel Hertz Model One. Он подключается к компьютеру через разъем USB. Программа Burwen Bobcat работает только совместно с Daniel Hertz Model One. Тем самым решается проблема пиратского копирования программы.

Конструкция Daniel Hertz Model One выполнена по всем канонам аппаратуры класса high-end. Корпус представляет собой металлическую коробку прямоугольной формы. Есть аналоговые RCA-разъемы, а также разъем для подключения наушников. При прослушивании через наушники можно регулировать громкость.

Стоимость комплекта из программы и ЦАП составляет $1500. Вроде бы, весьма дорого. Но посмотрим с другой стороны. Стоимость Burwen Bobcat меньше, чем цена CD-плеера класса high-end. А качество у Burwen Bobcat оказывается даже лучше. Для системы пригоден уже имеющийся у пользователя компьютер. Мало того, можно одновременно работать с компьютером и слушать музыку, то есть дополнительный компьютер покупать не нужно. Не забудем и обо всех преимуществах работы с музыкальными файлами на компьютере - удобство упорядочивания, хранения, поиска и т. п. Если сравнивать по цене с high-end-аудио-сервером, то Burwen Bobcat получается значительно выгоднее.

Как это работает?
После запуска Windows Media Player и выбора плагина Burwen Bobcat появляется окошко, в котором пользователю на выбор предлагается большое количество режимов настройки. Можно выбрать один из шести вариантов, связанных в основном с жанрами музыки: basic (базовый), vocal (вокал), jazz (джаз), pop (поп-музыка), classic (классика), movie (саундтрек к фильму). Также для каждого жанра предлагается один из трех вариантов, который соответствует личным предпочтениям слушателя. Итого получается, что пользователь может выбрать один из 18 вариантов настроек программы. Также предусмотрены еще две опции - no bobcat (без обработки) и bypass (передача сигнала напрямую). В режиме no bobcat в сигнале слегка снижается уровень громкости, что позволяет сравнить звучание с обработками и без обработок. В режиме bypass сигнал идет напрямую, без изменения уровня громкости.

Как происходит обработка сигнала для улучшения качества звука, создатели Burwen Bobcat пока что подробно не рассказали. Поэтому сейчас можно лишь высказывать предположения, исходя из информации, опубликованной на сайтах разработчиков, и их высказываний, просочившихся в прессу, а также из демонстрации действующей системы.

При воспроизведении музыки, записанной в цифровой форме, высокочастотные составляющие идут как есть и поступают в таком виде на ЦАП. При этом как раз на высоких частотах искажения при преобразовании цифрового сигнала в аналоговый сказываются сильнее. А если речь идет о форматах со сжатием, то возникают еще и искажения, обусловленные использованием алгоритмов компрессии с потерями. В итоге слушатель получает слишком много высокочастотного сигнала, к тому же значительно искаженного. Казалось бы, чего проще - поставить после ЦАП фильтр, который уменьшит уровень высоких частот в сигнале. Но при этом звучание станет бледным, в нем не будет хватать высоких частот.

Цифровые технологии позволяют реализовать более сложную обработку сигнала, чем обычная фильтрация. Можно сказать, что Burwen Bobcat облагораживает высокочастотные составляющие. При этом высокие частоты становятся менее агрессивными, но их подавление носит избирательный характер. Иными словами, какие-то высокочастотные составляющие, которые раздражают слушателя, уменьшаются, а другие, которые дают звучанию прозрачность, наоборот, не подавляются или даже подчеркиваются. Выигрыш особенно заметен при воспроизведении записей в формате MP3 и других форматах со сжатием. По качеству звучания MP3-записи, воспроизводимые через Burwen Bobcat, соответствуют CD, воспроизведенному на хорошем плеере, а иногда даже превосходят его.

Кроме того, Burwen Bobcat работает и как продвинутый звуковой процессор, то есть осуществляет изменение амплитудно-частотной характеристики, расширяет стереоэффект и т. п. Варианты звучания для каждого музыкального жанра нумеруются цифрами 1, 2 и 3. Когда выбран вариант 1, звук делается более ярким. При варианте 2 окраска звука меняется не очень сильно. Вариант 3 соответствует более мягкому звучанию.

Burwen Bobcat и iPod
Популярность портативного аудиоплеера Apple iPod во многих странах сейчас настолько высока, что создатели Burwen Bobcat просто не могли ее игнорировать. На сайте компании Daniel Hertz приводятся рекомендации, как использовать Burwen Bobcat совместно с Apple iPod. Надо сказать, что рекомендации весьма своеобразные.

К аналоговому выходу ЦАП (цифровой выход просто не предусмотрен) нужно подключить CD-рекордер (то есть устройство, которое оцифровывает поступающий на него аналоговый сигнал и записывает его на CD). Файлы воспроизводятся на компьютере и через Burwen Bobcat записываются на CD. Потом треки с CD преобразуются в MP3-файлы, которые и переносятся в iPod. Утверждается, что обработанные таким образом файлы звучат в iPod гораздо лучше.

Пока что Burwen Bobcat может работать лишь с компьютерами с операционной системой Windows. О том, будет ли эта технология реализована на других платформах, то есть Linux и Macintosh, пока неизвестно. В принципе, ничто не мешает выполнить Burwen Bobcat в виде программы для мультимедиа-плеера или даже для аудиоплеера на жестком диске. Но это уже вопрос лицензирования технологии. Пока что выгоднее делать так, как делается сейчас, - продавать программное и аппаратное обеспечение вместе.

Алексей Васильев