Как определить качество cd диска
В наших магазинах по продаже музыкальной продукции нередко можно натолкнуться на Audio CD сомнительного происхождения. В данном случае я имею ввиду не пиратские диски как таковые, а лишь их разновидность. Внешнее оформление хуже, чем обычно; качество самого диска (т.е. материал, использованный при изготовлении матрицы) – паршивее; и, самое главное – качество звука – очень подозрительное. Другими словами – это то, что еще хуже, чем пиратская продукция – аудио диск, записанный с mp3. Если последний факт не каждый может определить, то уж первые два – реально каждому.
Но все-таки многие из нас считают, что Audio CD – это всегда качественный звук, в котором даже не следует сомневаться. ЭТО НЕ ТАК! Каков был использован исходный материал – таков и воспроизводимый звук! Согласитесь, ведь если записать телефонный разговор, то мы никогда не услышим при воспроизведении чистые, без всяких шумов голоса. В нашем же случае диск тоже содержит некачественный материал. А именно mp3 запись, которая была обратно разжата в стандарт Audio CD и записана на матрицу. Зачем пираты это делают? Во-первых, не надо покупать дорогой лицензионный диск, с которого делать копию. Во-вторых, чтобы продавать новые альбомы сразу же после их официального выхода (а иногда и ранее, когда имеет место быть воровство материала из студий и распространение его в интернете), а не ждать пока будет куплен оригинал и растиражированы пиратские копии. В-третьих, спросите самих торгашей на рынке – им виднее.
ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКА ДОМА ПРОГРАММОЙ Tau Analyzer (описание работы с программой)
Программа Tau Analyzer* служит для определения истинного качества аудио компакт диска (AudioCD), т.е. записан ли исследуемый диск с mp3 (или других аудио форматов, применяющих сжатие звука, путем срезания неслышимых частот), либо он настоящего качества.
Она работает следующим образом: сканирует Audio диск и наглядно показывает информацию о звуке – его спектрограмму и АЧХ (Амплитудно-частотную Характеристику). Что нам дает эта самая АЧХ? Говоря проще – какой диапазон частот (т.е. “откуда и до куда расположены”) содержит исследуемая запись. Звук от природы всегда состоит из набора определенных частот. Условно их делят на 3 группы (высокие, низкие и средние). Грубо говоря, возьмем в пример произношении букв. Буквы “х”, “ш” и т.п. – это низкочастотный звук; “ц”, “с” и т.п. – высокочастотный. Средние частоты – все остальные буквы, которые не отнести к предыдущим 2 типам. А теперь поймем, каким образом хранятся аудиоданные в формате mp3, взяв по аналогии жизненную ситуацию. Если вы в предложении не выговорите 2 буквы, то, по сравнению с количеством их произнесенных, это будет несущественно. Вы потратите меньше времени на произношение, т.е. произнесете меньше количества информации. Если букв уже 10-20 (не подряд) – будет слышно их отсутствие, но смысл все равно будет понятен. И так далее… Примерно та же картина происходит при сжатии звука в формат mp3. Как сказано выше при кодировании в mp3 всегда срезается часть частот [даже при максимальном битрейте – 320], что аналогично непроизнесенным буквам. Чаще всего это неслышимые человеческим ухом диапазоны – они выше 20 кГц (1 Гц – это одно колебание в секунду). Но также часто на срез попадают и слышимые участки (т.е. ниже 20 кГц). Таким образом, чем больше частот подавляется, тем меньше становится объем передаваемых данных. А если объем данных уменьшился, то и уменьшился занимаемый для хранения размер (мегабайт конечно). Все не так сложно. Достаточно лишь прочитать эту статью не спеша.
Вернемся к программе, которая нам поможет разобраться что к чему, и вам не придется вслушиваться в песни, в надежде определить на слух mp3-шный звук. Вы его не определите до тех пор, пока не будете четко знать какие вообще у него признаки и специфические свойства.
После того как вставили Audio CD, на вкладке Tracks на левой панели нажмите кнопку “→” с подсказкой AnalyzeCD. Пойдет сканирование диска. В колонке Status будет отображаться статус процесса конкретно по каждому треку. Как цифра добежит до 100% программа показыважет одно из значений: CDDA, MPEG или UNKN. Если покажет CDDA – трек качественный, MPEG – здесь предположительно применилось сжатие, а если UNKN – программа затруднилась ответить, но чаще всего трек тоже нормальный, просто в нем создателем песни были использованы заведомо не очень качественные звуки – сэмплы (Такую ситуацию вы можете посмотреть на расположенных далее изображениях. Искать в самом конце трека, т.е. справа).
Обратим внимание на значение MPEG. Возникает интерес узнать, почему программа посчитала какой-либо и треков (или целый диск) некачественным? И если он действительно такой, то на сколько он плох? Переходим на вкладку Spectrum. Экран горизонтально поделен на 2 части: левый и правый каналы. Красные линии (спектр) у нормального звука должны доходить до конца – под самый верх (до 22 kHz). На самом же деле они идут еще немного выше, просто этого не показывается за ненадобностью. Я думаю, скоро догадаетесь почему. Если же линии спектра не полностью заполняют пространство, значит, это говорит о том, что на определенном уровне они отсутствуют, т.е. срезаны. Разметка с правой стороны укажет, звук каких частот присутствует. Бледные, еле заметные красные линии, возвышающиеся над основной массой, особенно на низкокачественном звуке (ниже 16kHz) не принимать во внимание. Вкладка Frequency показывает то же самое, что и Спектр, только в другом виде. Иногда приходится обращаться к таким частотным графикам, т.к. по спектровому не очень понятно, где происходит срез. На какой отметке происходит резкий спад кривой, там и происходит их подавление.
Итак, если линии доходят до 21,5 kHzи выше – диск качественный. Если ниже – у вас в руках, скорее всего разжатый mp3, записанный и замаскированный под обычный AudioCD.
LabelFlash и DiscT@2
Уже на следующий год, после появления LightScribe, японская компания NEC представила свой вариант технологии нанесения изображений на оптические диски — LabelFlash. На самом деле под этим названием кроется аж две разных технологии. Первая и основная, собственно LabelFlash, использует схожий с LightScribe принцип формирования изображения. Специальный слой на диске и привод с поддержкой технологии. Отличалась лишь длина волны лазера — 655 нм, более высокое разрешение картинки (до 1000 dpi) и специфичный синий цвет болванок.
Диск LabelFlash с изображением Большого Красного Пятна на Юпитере. Источник
Вторая технология — это технология нанесения изображения не на обратную, а на рабочую поверхность диска. Впервые эта технология предназначалась для CD-R дисков и носила название DiscT@2 (Disk Tattoo). Была разработана и запатентована компанией Yamaha в 2001 году, а впоследствие продана и доделана для поддержки DVD±R. Так что приводы, имеющие маркировку LabelFlash, могут нанести рисунок на рабочую сторону самой обычной DVD±R болванки, теряя при этом полезную емкость диска. DiscT@2 чтобы не испортить полезные данные требует, чтобы диск был предварительно финализирован. Это самый простой способ промаркировать диск после записи, не вынимая его из привода.
Разумеется, качество «татуирования» диска при помощи DiscT@2 весьма невысокое — изображение будет видно только под определенным углом. Несмотря на спецификацию, где говорится о 256 оттенках серого, мне не удалось их различить при нанесении на рабочую сторону диска. Хорошо видно только те рисунки и надписи, которые сделаны сплошным цветом без полутонов.
Ниже три фотографии, сделанные при помощи микроскопа МБС-10. Надпись была сделана на рабочей поверхности DVD-диска с максимально возможной скоростью с наилучшим качеством (технология DiscT@2). Поскольку до меня еще не доехал переходник, фотографировать пришлось прямо через окуляр, так что не судите строго за качество. Для повышения контраста фотографии были сделаны черно-белыми.
При увеличении хорошо видно, что прожиг ведется концентрическими кругами.
Вероятно из-за высокой скорости видно, что края неровные. Могу предположить, что это связано с погрешностью во времени импульса, либо же не совсем стабильные обороты шпинделя привода.
Нанесение изображения технологией LabelFlash на специально предназначенные для нее диски работает заметно лучше, чем DiscT@2. Синий цвет увеличивает восприятие изображения, и вот тут оттенки серого действительно хорошо различимы. Нанесение картинки на всю поверхность диска в максимальном качестве занимает около получаса, несмотря на документацию, где заявлено 20 минут. Тут роль играет еще и скорость работы привода.
Диски LightScribe и LabelFlash, несмотря на схожесть технологии, между собой не совместимы. Сайты обеих технологий давно мертвы, но найти софт на просторах интернета не составляет особого труда. Такой «комбайн», как Nero 7 в версии Premium, умеет обращаться с этими технологиями и легко позволяет вывести любое изображение на диск, поддерживая большое количество графических форматов.
Поэкспериментировать с перечисленными технологиями весьма просто. У меня такой привод долгое время лежал без дела и, когда пришла пора продемонстрировать свои возможности, стал «плеваться» ошибкой калибровки мощности. Приобрести б/у привод — не проблема, на любом сайте объявлений это можно сделать по цене двух чашек кофе.
Результаты сканирования:
Результаты показали то, что и следовало ожидать, даже больше. Все заведомо сжатые треки программа распознала, т.е. справилась со своей прямой задачей.
Спектрограммы и Амплитудно-Частотные Характеристики (которые также поставляются с этим описанием в графических форматах .jpg) показали следующее (здесь приведены урезанные изображения, а именно – спектрограмма только одного канала. Справа – шкала в kHz):
CBR 96 kb/s – Подходит только в качестве ознакомительного материала, с последующим получением (скачиванием или приобретением) более качественного звука. Звук жестко срезается на 11,2 kHz
CBR 112 kb/s– Что-то среднее между 96 и 128 kb/s. Встречается очень редко (поэтому и был включен в тест) – в основном это старые mp3, кодировавшиеся еще в конце 90-х. Звук жестко срезается на 12,5 kHz
CBR 128 kb/s– Помните такие слова: “mp3 с битрейтом в 128 kb/s теоретически соответствует CD качеству”? Может теоретически и так, но практически… Звук жестко срезается на 14,0 kHz
CBR 160 kb/s – Уже более-менее терпимо. Этот битрейт, в общем-то, может занять место в вашей коллекции, хотя все равно он не является качественным. Его часто используют для записи радиомиксов ди-джеев, где большего и не надо. Звук срезается на 16,5 kHz, из которых 0,5 kHz занимает легкий “пушок”
CBR 192 kb/s – Качество нормальное. Видно, что он как бы состоит из битрейта 160 (в роли основания), и некоторого не густого слоя «добавки». Такой битрейт считается оптимальным по соотношению качество / размер. Также является самым подходящим для кодирования записей с виниловых пластинок, которые не способны воспроизводить (точнее на которые, в силу законов физики, нельзя записать) звук выше 20 kHz. Соответственно все что вы увидите в такой записи выше – это шумы и трески. Если это ненужный материал, то зачем же его держать? Звук “заканчивается” на 18,5 kHz.
CBR 224 kb/s – Качество хорошее. Данный битрейт не так распространен, как 192 или 256, он является промежуточным.
Звук “заканчивается” на 19,4 kHz.
CBR 256 kb/s – Качество отличное. Многие меломаны стремятся копировать Audio CD диск именно с таким битрейтом.
Звук “заканчивается” на 20,0 kHz.
CBR 320 kb/s – Качество максимальное для формата mp3. Бытует мнение о том, что его использовать нет смысла, ибо разницу на слух между 256 и 320 заметить невозможно. Скорее всего, из-за того, что домашняя аудиосистема среднего класса воспроизводит частоты 40 Hz – 20kHz. По спектрограмме очень похож на оригинальный звук (формата wav), однако, визуально различия можно заметить. Звук “заканчивается” на 21,5 kHz.
VBR LQ (131)– Качество плохое. По спектрограмме похож на 96, только файл mp3 будет занимать объем на 1/4 больше. Такое вас устраивает?
Звук жестко срезается на 11,2 kHz.
VBR MQ (177)– Качество терпимое. Наверное, по спектрограмме был бы похож на 144 kb/s (не исследовался, но в природе встречается крайне редко).
Звук срезается на 15,3 kHz.
VBR HQ (287)– Качество хорошее. По спектрограмме похож на 224, но в отличие от него, тут идет упор на то, чтобы сохранить высокие частоты, взамен слегка подрезав низкие (что это такое, и почему так делается, вы найдете в других статьях, задача которых будет рассказать, что такое пресеты кодека lame, принцип действия и для чего они нужны). Отчетливо виден срез верхних частот, да и объем mp3 файла будет на 1/4 больше.
Звук “заканчивается” на 19,5 kHz.
WAV (он же оригинал) – Качество оригинальное, т.е. без сжатия. Спектрограмма без каких либо обрывов.
Все спектрограммы битрейтов в одном изображении (использован один и тот же фрагмент трека).
Многие любители музыки задавались вопросом о качестве полученных ими записей. И их беспокойство не безосновательно, вместо полноценного Audio CD зачастую можно получить расжатку с mp3. Такая расжатка звучит по-другому, т.к. при сжатии аудиосигналы передаются не точно, уменьшается частота среза. В Audio CD, к примеру, максимальная частота сигнала около 22 кГц, у mp3 с постоянным битрейтом 160 кбит/с всего около 16 кГц.
Плохие Audio CD могут делать аудиопираты, т.к. достать исходный образ диска для тиражирования сложнее, чем найти чей-то рип. Так же могут поступать недалёкие распространители сжатых без потерь треков (ape, flac), если вместо того, чтобы в качестве источника взять оригинальный диск, они взяли пиратский диск или глупо переконвертировали в flac свои mp3-файлы.
Но не все задавались вопросом как можно отличить такие записи. На слух они отличаются от оригинала, но определить кто из них оригинал, а кто расжатка бывает затруднительно. Аудиофилы же стремятся получить у себя звук максимально близкий к оригиналу. В помощь таким людям создана программа Tau Analyzer.
Tau Analyzer — программа для определения подлинности треков на CD. На основе наличия в записях «артефактов» сжатия с потерями программа делает предположение о том, что является источником — исходная студийная запись или разжатка с mp3.
Интерфейс программы очень прост. Достаточно вставить диск и нажать слева кнопку «Analyze CD». Через несколько минут мы получим решение о каждом треке и о диске в целом. В качестве приятного и полезного дополнения можно посмотреть спектрограмму и АЧХ каждого трека.
ВЫБИРАЕМ В МАГАЗИНЕ…
Вернемся к делу. А именно к осмотру внешнего вида аудиодиска при покупке.
- Посмотрите на лицевой буклет. Он не должен быть одинарным, т.е. должен быть с разворотом! Это объясняется тем, что Audio CD, который был записан с mp3, для продажи естественно должен поставляться в комплекте с обложкой. А откуда же ее взять, если у вас только скачанная mp3 копия альбома? Они ищутся в интернете, и пираты знают, где их искать. К нашему счастью подавляющее количество обложек размещенных в сети имеют только переднее и заднее изображение. Т.е. приходится печатать только перед и зад, кое как клепая обратную сторону фронтовой полиграфии. Бывает так, что и в интернете еще не появились обложки нового альбома. Тогда приходится ее делать самому и внешний вид получается не ахти какой, в котором могут быть использованы какие-либо изображения очень низкого качества… Еще раз повторю, что отсутствие разворота – 95% того, что диск – разжат с mp3 (статистика для современных альбомов). А вот в том случае, когда пиратами копируется лицензионный диск, сканируется вся обложка, со всех основных сторон для дальнейшее печати.
- Обратите внимание на сам диск, т.е. на ту сторону матрицы, на которой произведена запись. Она не должна иметь зеленоватый, реже синеватый, оттенок! Если же такой цвет присутствует, то это означает что в руках у вас диск CD-R. И не говорите мне, что у него есть изображение на нерабочей стороне. Изображение ничего не значит, сейчас полно принтеров, которые способны печатать и на дисках. Вы спросите, почему если CD-R – то сразу приписываем его к Audio CD, разжатому с mp3? Отвечаю: сами посудите, что могут писать с компьютера на CD-R носитель? Конечно же mp3! Делать копии лицензионных Audio CD используя компьютер выходит дороже и дольше, чем при использовании метода штамповки. Так что если у вас в руках записанный, а не штампованный диск – 70 % того, что диск – разжат с mp3.
- И, наконец, если вы обладаете хорошим слухом, и уже не первый год серьезно пользуетесь mp3 и Audio CD записями, то наверняка уже подметили разницу в звучании форматов. Верно, mp3 имеет специфический оттенок звука, который услышит далеко (а может быть и еще дальше.. :)) не каждый меломан. Его обнаружить тем легче, чем ниже битрейт (т.е. при понижении битрейта специфическое звучание становится отчетливее). Но разговор пока, опять не об этом. Обращение к слухачам: идите к наушникам и послушайте! Даже в обычных наушниках изредка можно услышать mp3-шное звучание!
Итак, наш диск оказался с виду нормальным и мы счастливые идем домой. Но не надо забывать, что еще остается доля вероятности того, что диск окажется некачественным – пиратская продукция повсюду. О том, что надо делать дальше читайте в следующей части.
Вместо заключения
Какой вывод я для себя сделал: все эти технологии были очень интересны для своего времени, но большинство пользователей не были готовы переплачивать за расходники и вообще вряд ли понимали, что означает надпись LightScribe или LabelFlash на приводе. О существовании DiscT@2 знало слишком мало людей, по крайней мере в России.
Век оптических носителей информации постепенно подходит к закономерному концу. Игры в большинстве своем распространяются как цифровые копии, фильмы смотрят по подписке на сервисы, а для хранения данных все чаще используют облачные сервисы.
И тем не менее недавно вышедшая консоль PlayStation 5 представлена в двух версиях — с приводом и без. Поэтому говорить об окончательной смерти оптических носителей рано. Возможно, нас ждет новая революция и оптические диски, вмещающие более 10 ТБ данных, но уверенности в этом нет.
Погружаемся в глубины спиралей накатки на компакт-дисках и немного играем.
Мелодраматичные обзоры CD-проигрывателей раннего поколения (здесь, здесь, здесь, здесь, здесь, здесь и здесь), как в Дне Сурка, раз за разом возвращают нас к теме оптических носителей аудиозаписи, появившихся 40 лет назад. С какими обобщенными тезисами по этой теме мы вступили в 2021 год?
1. Компакт-диск был и остается основным носителем: как во многих дискографиях, так и на музыкальном рынке.
2. Оформилась процедура побитового копирования CD с сопоставлением контрольной суммы [Calculate Audio CRC] в пользовательской онлайн-базе AccurateRip.
3. Ряд слушателей по-прежнему утверждает, что при переносе данных с оригинального компакт-диска на другие носители звучание копии может измениться.
Сначала рассмотрим несколько соображений — обнадеживающих и не очень, — а затем приступим к практической части.
Оформление стандарта CD проходило в некотором отдалении от персональных компьютеров. Поэтому в этом архаичном носителе отсутствуют указания на файловую структуру диска. Нет даже, собственно, кода из этих ваших единичек и ноликов. PCM-данные генерируются лишь в самом плеере после того, как фотодетектор отмаякует нечто, отраженное от поверхности матрицы с микроямками.
Поэтому, с одной стороны, мы имеем сагу на грани сумеречного сознания, из которой выходит, что «все сложно». С другой стороны, не боги горшки обжигают. Побитовые копии тоже наловчились делать благодаря специально заточенным под это дело программным CD-рипперам: EAC, XLD, dBpoweramp и финальным благословением AccurateRip.
Разумеется, в AccurateRip на четыре с лишним миллиона дисков найдутся не все CD-издания, но по многим позициям вам будет приятно узнать о консенсусе с еще 114-ю пользователями, у которых получились такие же результаты по контрольным суммам копии.
Напомним, EAC и XLD не только могут повторно сканировать проблемные участки на дорожке, но и учитывают некоторое смещение (так называемый оффсет) нулевых секторов в ту или иную сторону, которым обладает любой оптический привод, когда выходит на стартовую зону Lead In компакт-диска.
На одних моделях драйвов эта величина может составлять, например, +6 семплов, а на других — минус 1164. К аудиоданным такие нулевые данные отношения не имеют, и с точки зрения ЦАПа представляют собой тишину — буквально несколько микросекунд. Но, как мы знаем, для маньяков архивирования принципиально важно учесть даже эти пустые места.
Забавно, что при намерении записать рип обратно на CD-R история с смещением стартовой точки лазера опять повторится, но уже в другую сторону. Поэтому, если уж вы хотите перенести точную копию на другой диск в том же приводе, коррекцию оффсета включать не надо, чтобы он взаимно компенсировался при записи.
Но это правило работает, только если копирование/запись производились на том же приводе. Если вы записываете себе чужой рип, вам нужно будет произвести дополнительную процедуру настройки оффсета на запись. Большинство мейджорских программ вроде Nero Burning Room подобные штуки делать не умеет, так что опять придется использовать партизанский софт вроде EAC. Однако давайте оставим в покое эти нулевые секторы и рассмотрим собственно музыку.
Для эксперимента был использован трек из тестового CD The Sheffield / A2TB Test Disc — композиция пианиста Адама Маковича и саксофониста Фила Вудса «Dirty Blue», записанная вживую, без редактирования.
В аннотации к CD к фонограмме прилагается следующий текст (в переводе):
«Присутствие виброфона должно быть заметно даже сквозь замысловатую игру на фортепиано. Слушайте переходы между нотами на 1:07, когда легендарный саксофонист Фил Вудс перебирает клавиши на своем инструменте. В конце трека он отступает назад и разворачивается, направляя свой саксофон сначала в глубину сцены, а затем в центр, «выводя» оркестр из композиции».
Данный диск у меня с незапамятных времен продублирован на CD-R. А сейчас сделаем еще по паре рипов: как с этой болванки, так и с оригинального CD. Пары копий будут сделаны с помощью нескольких оптических приводов различного калибра. В их числе:
1. Slimtype DVD A DS8A4S — обычная рабочая лошадка из ноутбука, DVD-R-ROM;
2. Asus DRW-1814L — обычная рабочая лошадка из PC, DVD-R-ROM;
3. TEAC CD-540E — один из лучших представителей CD-ROM, диски не записывает;
4. Philips CD880 — один из лучших CD-проигрывателей с транспортом CDM-1 MKII;
5. Dune BD Prime 3.0 — популярный в прошлом медиаплеер с Blu-ray-приводом, музыку играет паршиво.
А чтобы умножить сущности, было решено добавить пару глубинных копий. Для этого рип с CD-R еще раз записан на CD-RW с помощью привода Asus. Далее с этого CD-RW повторно снята копия на жесткий диск через Asus и Slimtype.
Весь трансфер производился в цифровом виде, без конвертации в аналог. Для передачи сигналов с плееров Philips и Dune использовался SPDIF-протокол с записью на жесткий диск в режиме реального времени.
Побитовый анализ аудиопотока в Hex-редакторе показал совпадение всех образцов, за исключением болванки на Dune BD Prime. Только в этом случае результат воспроизведения CD-R выявил несколько несоответствий с оригиналом.
Таким образом, в этих двенадцати «разворотах саксофониста Фила Вудса в глубину и центр сцены», как минимум, один несет ошибки, два других имеют самую длинную и мусорную родословную от оригинала через две болванки, одна из которых CD-RW. Указывает ли это на потенциал для деградации звука? Сможете ли вы обнаружить между ними всеми разницу, найти фаворитов дюжины и указать наихудшего? Давайте попробуем!
УЗНАЕМ КАЧЕСТВО ЗВУКА У РАЗНЫХ БИТРЕЙТОВ
LightScribe
2004 год был богат на события: марсоход Spirit (MER-A) успешно спустился на поверхность Марса, киберспорт был признан в России официальным видом спорта, а Google запустил свой почтовый сервис Gmail. В этом же году две компании Hewlett-Packard и Lite-On создали технологию LightScribe, позволяющую наносить изображение на обратную сторону поверхности специально подготовленных дисков приводами с поддержкой этой технологии.
Диск Lightscribe с логотипом Wikipedia. Источник
Болванки с поддержкой LightScribe на обратной стороне содержали специальный слой под поверхностью диска, темнеющий под воздействием ИК-лазера с длиной волны 780 нм. Помимо этого, на окантовке центрального отверстия диска была специальная разметка, позволяющая точно позиционировать диск в процессе «прожига» изображения.
Несмотря на то, что «стереть» изображение после нанесения нельзя — разметка делала возможным безопасно маркировать диск повторно, добавляя новые элементы и надписи. Это удобно для мультисессионных дисков, записываемых методом TAO (Track-At-Once). Дописав на диск новые данные, можно дополнить и содержимое на обратной стороне, без риска испортить картинку.
До 2011 года компания HP старалась сделать эту технологию популярной, включая приводы с поддержкой LightScribe в свои ноутбуки. Диски для записи с поддержкой этой технологии выпускали все крупнейшие производители оптических дисков: BenQ, Imation, Memorex, Philips, Verbatim и сама HP. К сожалению, технология не была лишена недостатков, а для обычных пользователей была слишком сложна.
Ключевым недостатком, разумеется, было то, что изображение могло выцвести, поэтому записанный диск надо было хранить в темном месте на протяжении всего «жизненного цикла». К тому же скорость нанесения изображения оставляла желать лучшего. Банальная печать струйным принтером была несравнимо быстрее.
Из наиболее интересных примеров применения: 7 лет назад здесь, на Хабре, была крайне любопытная статья о создании гибких графеновых суперконденсаторов с помощью LightScribe. Нанесенный на диск оксид графита под действием лазерного излучения превращался в токопроводящий графен, что позволяло создавать готовые гибкие обкладки будущего ионистора.
Графеновые обкладки, созданные приводом с технологией LightScribe. Источник
Обзор
Для иллюстрации работы программы возьмём два диска: лицензионный диск Сплина издательства Sony Music и не менее лицензионный диск группы ГДР издательства Real Records. На скриншотах ниже представлены АЧХ песен «Новые люди» и «Джонатан» с первого и второго дисков соответственно.
Сплин — «Новые люди»
Tau Analyzer признал первый диск оригинальным (CDDA), а второй — расжаткой (MPEG). Звук со второго диска кажется недетализированным и «замятым».
Используемые термины
Расжатка — создание образа Audio CD из рипа.
Рип — сохранение треков с Audio CD в файлы на жесткий диск, обычно происходит с необратимой потерей некоторой информации, т.е. снижением качества.
Аудиоконтент стал более доступным, чем когда-либо. Вы можете мгновенно воспроизвести любую песню с мобильного гаджета, и в связи с этим вдвойне удивительно, что физические аудионосители не повторили судьбу видеокассет. Но что же такого особенного в этих архаичных виниловых дисках, обладающих столь неповторимым очарованием?
Диаграмма с результатами продаж музыки демонстрирует, что винил в последние годы рос, в то время как продажи компакт-дисков падали. По данным RIAA, продажи пластинок в 2020 году увеличились почти на 30%! Таким образом, винил может быть и аутсайдер по сравнению со стримингом, однако он опередил CD.
Является ли возрождение винила проявлением наивной потребительской ностальгии или же в его звучании действительно есть волшебные нотки? Что ж, для начала затронем базовые вопросы.
Как работают проигрыватели винила и цифровые аудиоплееры?
Независимо от того, каким будет в итоге аудионоситель, первым делом необходимо сделать саму запись. Звуковые сигналы записывают с помощью микрофонов или непосредственно с электронных музыкальных инструментов, после чего они микшируются (сводятся) и подвергаются мастерингу (подробнее об этом процессе чуть позже).
Для изготовления виниловой пластинки готовая аудиозапись передаётся на рекордер, который нарезает дорожки на специальном лаковом диске. Звуковые волны диктуют форму канавок, которые собственно и нарезает станок. Затем этот лакированный диск покрывается металлом для создания металлического слепка («мастера»), который далее используется для создания «штампа» (негативной версии «мастера»). Штамп устанавливается в гидравлический пресс и оставляет оттиск на виниловой заготовке, в результате чего и получаются привычные нам пластинки.
Во время воспроизведения пластинки игла (стилус) проигрывателя следует за дорожкой записи и генерирует сигнал с помощью крошечного электромагнитного устройства, называемого картриджем. Он может быть выполнен по технологии подвижного магнита (Moving Magnet, ММ), либо подвижной катушки (Moving Coil, MC). После прохождения через фонокорректор и усилитель, генерируемый электрический ток приводит в движение динамики, которые воспроизводят записанный звук.
У винила есть ряд физических ограничений. Если частота записанного звука низкая, а амплитуда (громкость) слишком высокая, игла склонна выскакивать из дорожки, что провоцирует пропуски воспроизведения. Учитывая данный факт, звукоинженеры применяют специальные техники микширования перед записью музыки на пластинки — с целью предотвратить пропуски и ошибки трекинга. Одно из распространённых решений — панорамирование баса в центре стереомикса.
В случае с высокими частотами всё также непросто: в вытравленной на пластинке дорожке имеется несметное множество микроскопических изгибов — таким образом, игла должна следовать очень небольшим перепадам, которые не всегда возможно передать точно. В результате, может появиться неприятный шипящий призвук при воспроизведении сибилянтов и других высокочастотных звуков.
А теперь сравним это с цифровыми форматами, где записанные аудиосигналы передаются через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в компьютер и хранятся в виде последовательности единиц и нулей. Разрешение преобразования зависит от частоты дискретизации и битности. Например, аудиозапись на CD имеет частоту дискретизации 44,1 кГц. Это означает, что звук дискретизируется 44100 раз в секунду, и на каждую выборку записывается 16 бит данных. Воспроизведение в таком случае включает в себя считывание закодированных в цифровом виде данных и их обработку в цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП), с последующей передачей усиленного сигнала на наушники или колонки.
Теперь, когда у нас есть базовое понимание того, как работают оба формата, сравним их и попробуем определить победителя.
Чем отличается качество звучания винила и «цифры»?
Для начала, определим основные понятия: под «винилом» подразумеваем новую, хорошо записанную пластинку, воспроизводимую с использованием лучшего доступного оборудования. Когда же мы говорим «цифровой», подразумеваем компакт-диск или 16 бит/44.1 кГц файл без потерь (lossless), также воспроизводимый с использованием лучшего доступного оборудования. Очевидно, что существуют и более продвинутые форматы цифрового аудио, однако файлы 16/44.1 более широко используются для тиражирования в коммерческих целях. Будем держать в уме, что увеличение частоты дискретизации или битовой глубины дополнительно улучшит характеристики цифрового звука.
Частотная характеристика и искажения
Виниловые пластинки способны охватить весь частотный диапазон человеческого слуха и даже больше: значения простираются примерно от 7 Гц до 50 кГц, в зависимости от используемого оборудования и применяемых фильтров низких частот. Вместе с тем, не всё так однозначно, ведь характеристики могут варьироваться даже у одной и той же пластинки: по мере того как игла проигрывателя перемещается от наружного края к центру записи и условная окружность становится меньше, улавливать и воспроизводить тончайшие высокочастотные детали становится всё сложнее.
Условная точка, в которой «тёплые и ламповые» искажения становятся раздражающими, отличается для разных слушателей. В случае с винилом суммарные гармонические искажения (THD) могут варьироваться от 0,4 % до 3%. При этом у ЦАП эти значения обычно не превышают 0,001%. При воспроизведении записей на плохо настроенном виниловом проигрывателе внутренние дорожки будут производить наиболее выраженные искажения.
Динамический диапазон
Цифровые файлы (16/44100) обеспечивают более 90 дБ разницы между самыми громкими и самыми тихими звуками, по сравнению с динамическим диапазоном винила, который составляет порядка 70 дБ. Таким образом, динамический диапазон цифровых файлов значительно выше, чем у записей на виниле.
Разделение каналов
Разделение между левым и правым каналами у виниловых пластинок составляет порядка 30 дБ, а у цифровых файлов этот показатель превышает 90 дБ. Таким образом, теоретическая способность винила формировать звуковую сцену ограничена по сравнению с его цифровыми собратьями.
Механический шум и поверхностный шум
Проигрыватели винила генерируют низкочастотный шум, называемый «рокотом», зачастую исходящий от подшипников в приводном механизме. Даже в случае с высококлассными вертушками, рокот может быть вызван деформированными пластинками, и это становится серьезной проблемой при воспроизведении записей на аудиосистемах с хорошими низкочастотными характеристиками. И даже когда рокот незаметен на слух, он может провоцировать интермодуляционные искажения, взаимодействуя с другими звуковыми частотами.
Вдобавок, частицы пыли, попадающие на пластинку, могут вызвать посторонние звуки при воспроизведении. Причём со временем игла может вдавливать пыль в винил, а значит, треск и хлопки вполне могут укорениться в пластинке. Цифровые файлы и компакт-диски лишены этих проблем, поскольку они считываются световыми лучами и подвергаются коррекции ошибок.
Неравномерность скорости
Проигрыватель может вносить небольшие изменения в скорость воспроизведения, известные как детонация («wow and flutter»). У хорошего проигрывателя винила отклонение скорости составляет менее 0,05%. Однако стоит учитывать, что неравномерность может присутствовать и в исходной записи — вследствие несовершенства аналоговых студийных устройств. Поскольку в цифровых системах используется прецизионная синхронизация времени и буферы данных, такие записи не подвержены детонации.
Таким образом, хороший проигрыватель винила может обеспечить очень достойные характеристики, но, при сравнении с базовыми параметрами компакт-диска, разница очевидна: цифровой формат более точен и стабилен.
Что же такого особенного в аналоговом звуке?
У винила имеются некоторые недостатки, связанные с техническими характеристиками, однако далёкие от идеала параметры совершенно не означают, что формат уже отжил своё: некоторым слушателям очень даже нравится несовершенный звук. Цифровое аудио, напротив, порой критиковали за «холодность» и отсутствие «тепла» аналоговых систем. Правда, такое мышление не слишком хорошо согласуется с тем, как нынче создаётся музыка.
В наши дни записи редко производятся с использованием только аналогового оборудования. К примеру, альбом может быть записан на магнитную ленту, а затем загружен в цифровой аудиоредактор (DAW) для последующего микширования и мастеринга. Другой релиз может быть полностью записан и смикширован в цифровом виде, после чего мастеринг осуществляется с использованием аналогового оборудования.
Как мастеринг влияет на звучание записей
Хоть у него и нет измеримых преимуществ в качестве звука, у винила есть некоторые ощутимые на слух достоинства — в случае, если исходный материал подвергся хорошему мастерингу. Мастеринг — это процесс, с помощью которого готовится финальный микс для записи на звуковой носитель. Он позволяет достичь на альбоме согласованности уровней, сформировать общий характер звучания и необходимые промежутки между треками.
«Война громкостей» и качество звука
В последние несколько десятилетий, в связи с преодолением ограничений, характерных для аналоговых носителей и распространением оцифрованной музыки, композиции становились всё более громкими. Заметный сдвиг произошел в середине 90-х годов, когда артисты и лейблы стремились к тому, чтобы их треки выделялись, основываясь на простой идее «громче — значит лучше». На практике это было достигнуто за счет чрезмерного использования компрессии (сжатия динамического диапазона) и лимитеров на этапе мастеринга. Таким образом, амплитуда звуковых волн уменьшается, тихие отрезки песни становятся громче, снижается динамический диапазон композиции. Средний уровень аудиосигнала повышается, при пиковых значениях около 0 dBFS — максимальном уровне для цифровых носителей.
В результате, подавляющее большинство коммерческих музыкальных релизов оказались втянутыми в беспощадную «войну громкостей», чтобы оставаться конкурентоспособными и привлекательными для слушателей. Широкое использование компрессии и лимитеров привело к заметной потере деталей и нюансов в аудиозаписях, что спровоцировало волну критики со стороны видных звукоинженеров. Некоторые аудиофилы предпочитают винил именно по этой причине: процесс мастеринга для пластинок, как правило, невосприимчив к эффектам и последствиям «войны громкостей», а значит, правильная динамика остаётся практически нетронутой.
Имеет ли смысл сравнивать аналог и цифру?
Сам по себе формат не гарантирует качества: вы можете слушать самую искусно записанную виниловую пластинку в мире, однако это не играет особой роли, если вы воспроизводите её через портативный проигрыватель со встроенными динамиками. Аналогичным образом, у вас может быть доступ к первоклассным несжатым аудиофайлам, однако это не имеет большого смысла, если вы слушаете их через динамики ноутбука или Bluetooth соединение.
Люди любят винил за уникальный опыт; многим просто нравится стирать пыль с пластинки, ставить её на проигрыватель и опускать иглу, вместо того, чтобы скроллить и нажимать на экран. К тому же, человек с большей вероятностью будет вовлечён в процесс прослушивания, что способствует восприятию альбома как цельного произведения. Вдобавок, пластинки — это просто хороший предмет для коллекционирования, даже если они просто стоят на полке.
Но самое главное — это поддержка ваших любимых артистов. Независимо от того, предпочитаете ли вы слушать компакт-диски, MP3, FLAC, винил или аудиокассеты, в идеале всё сводится к осознанию того, что ваши с трудом заработанные деньги способствуют созданию отличного контента. Несмотря на то, что цифровые файлы по измеримым параметрам явно превосходят пластинки, многим нравятся особенности винила, и это вполне объяснимо. Современные реалии таковы, что аналоговый звук больше ценится за его несовершенство, чем за точность.
Технологии записи на оптические диски были мейнстримом достаточно долго и породили множество сопутствующих технологий, в том числе LightScribe и LabelFlash. Указать на диске его содержимое? Нарисовать картинку и затем выжечь ее лазером? Нет проблем. А сейчас расскажу, как это сделать. Вернее, как это было сделано — эти технологии существуют много лет и жаль, что оптические диски сейчас редкость…
С развитием технологий струйной печати стало возможным печатать изображения прямо на специальной поверхности дисков (printable-болванки). Многие струйные принтеры, даже выпускающиеся в 2020 году, позволяют печатать на дисках, а производители болванок продолжают выпускать соответствующие чистые диски. Казалось бы, вот он, идеальный способ маркировки. Но нет, производители оптических приводов разработали несколько технологий, позволяющих маркировать диски сразу в приводе, без необходимости использовать принтеры.
Какие битрейты были заготовлены для теста:
А теперь попробуем узнать, что происходит со спектром, т.е. с частотами, если звук из нормального состояния перекодировать в формат mp3. Узнав какой спектр соответствует какому битрейту, мы даже сможем узнать какой примерно битрейт использовался в данном аудиодиске/треке? Я думаю догадаться не сложно что для этого нужно.… Догадались?
Я взял оригинальный Audio CD и скопировал один и тот же трек в формат mp3 разных битрейтов. Также для наглядности была сделана копия в несжатом формате – wav. После чего, все скопированные треки были записаны на диск и проверены программой Tau Analyzer. По подробнее.
Копировались треки в наиболее часто встречающиеся постоянные битрейты (CBR): 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320 kb/s; переменные битрейты 3 уровней качества: VBRLQ (low quality. среднее значение 131 kb/s), VBRMQ (mediumquality. среднее значение 177 kb/s), VBRHQ (high quality. среднее значение 287 kb/s).
При копировании было установлено максимально качественное качество кодирования.
Для всех VBR: минимальный уровень 32 kb/s, максимальный – 320 kb/s.
Конкретно для каждого VBR уровень качества в соответствии с 10 бальной шкалой (применяется в WinAmp и др. программах): VBR HQ – 0,VBR MQ – 5, VBR LQ – 9.
Скопировав и запустив программу для записи CD (использовал Nero Burning ROM 6.3.1.6), выбираем запись Audio дисков. Добавляем все треки в mp3 формате, также не забываем про нашу wav версию. Пишем. После записи включаем Tau Analyzer и начинаем проверку.
AuCDtect и тестирование
AuCDtect — консольная программа предназначенная для сходных целей и реализующая тот же алгоритм. Проста в использовании, есть версии для windows и linux. Для анализа эта программа берет wav-файлы.
Для того, чтобы проверить работу программы, мной был снят с диска и сохранен в виде wav-файла трек «Новые люди». Затем он был поочередно сжат с помощью:
mp3-кодека lame 3.98b8 с пресетами cbr 128, cbr192, extreme, insane;ogg-кодека oggenc с качеством 7aac-кодека neroaacenc с качеством 0.6
После этого полученные файлы были вновь расжаты в wav и скормлены AuCDtect. В режиме обычной точности AuCDtect ошибся только на разжатом aac-файле — принял его за CDDA. В режиме максимальной точности AuCDtect не допустил не единой ошибки!
Таким образом, Tau Analyzer и AuCDtect показывают себя полезными и надежными программами для любителей музыки.
Читайте также: