Вам, наверное, говорили, что чем больше, тем лучше, и что 24-битный звук лучше, чем 16-битный. Но с большой долей вероятности вы не понимали, о чем речь и что означают эти цифры. Большинство людей максимум знают, что есть MP3 с битрейтом 192 или, например, 320. И то, это не так понятно, как просто музыка в Apple Music или Яндекс Музыке. На самом деле разобраться в вопросе не так сложно, как кажется. Давайте попробуем понять, что такое звук высокого разрешения и лучше ли он, чем другие виды звука? Мы рассмотрим, что меняется по мере того, как вы поднимаетесь по лестнице битрейта, почему так происходит и есть ли в этом смысл, или можно не заморачиваться и просто слушать музыку.

Hi-Res Audio для многих больше, чем просто музыка

Как слышит человеческое ухо

Почти любое обсуждение аудио должно начинаться с человеческого уха. Мы знаем, что диапазон частот, которые мы слышим, составляет от 20 Гц до 20 кГц. По крайней мере так нам говорят в разных источниках. Хотя, надо отметить, что любой диапазон меняется, и с возрастом человек все хуже различает высокие частоты.

Ограничение означает, что все, что выше или ниже него, не слышно, но помимо этого действуют и другие факторы. Существует также концепция слуховой маскировки. Это означает, что громкие звуки маскируют тихие. Например, вы не услышите, как кто-то шепчет на шумной вечеринке, даже если он стоит рядом. И даже самые крутые наушники или колонки не отменят этот простой закон физики. Это основа основ.

В результате существует ограничение на то, что мы можем услышать в какой-то конкретной записи. Теоретически мы могли бы захватить более широкий диапазон частот и сохранить его, но это не принесло бы особой пользы. Таким образом, технологии звукозаписи используют эти факты для создания высококачественного воспроизведения практически чего угодно.

В нашем Яндекс Дзен можно найти еще больше интересных статей о гаджетах.

Как работает цифровое аудио

При сохранении звука на компьютер, телефон или любое другое устройство, оно должно преобразовать его из аналогового сигнала в цифровой. Это делается с помощью аналого-цифрового преобразователя, который принимает звуковые волны и представляет их в виде ряда чисел. Это упрощенное объяснение, но для понимания того, о чем пойдет речь дальше, этого достаточно.

Если вы никогда не слушали Hi-Res аудио, возможно, вы ничего не потеряли.

Чтобы цифровое аудио работало, нам нужен метод для фактического преобразования. Если мы возьмем значение звуковой волны в определенное время и запишем его, что называется «сэмплированием», мы сможем использовать эти значения для воссоздания волны позже. Но сколько раз мы должны это делать? Какие временные интервалы мы должны использовать, чтобы обеспечить захват всех деталей? Вы, наверное, слышали, что видео сохраняет от 24 до 30 кадров в секунду (иногда больше). То есть, раз в 1/24 и 1/30 секунды соответственно считывается положение объектов в пространстве. А как быть со звуком? Как часто надо считывать звуковые волны? Вот тут-то и вступает в действие математика, известная, как теорема выборки Найквиста-Шеннона.

Вычисления и алгоритмы Найквиста-Шеннона сложны. Но мы знаем, что для идеального воспроизведения звуковой волны в ограниченном частотном диапазоне двукратного значения достаточно. Давайте немного превысим диапазон человеческого слуха для большей наглядности. Немного элементарной математики показывает нам, что 2 x 22 000 Гц = 44 000 Гц. Запомните это число. Дальше по ходу статьи оно нам еще пригодится, когда будет говорить о качестве звука с источников.

Что такое биты в музыке и сколько их должно быть

Другая часть этой головоломки — битовая глубина. Это числа, которые вы видите плавающими, причем 16-битные или 24-битные являются наиболее распространенными. Большая часть шумихи вокруг аудио высокого разрешения имеет тенденцию подчеркивать это число. По сути, бит (сокращение от двоичной цифры) — это то, что компьютеры используют для представления двух возможных значений: 0 или 1. Чем больше у вас битов, тем больше данных вы можете упаковать.

Что касается звука, то 16-битного более чем достаточно для захвата деталей и последующего восстановления звуковых волн. Из-за некоторых исторических технологий, включая ранние аудиокассеты и компакт-диски, мы получили стандарт 16 бит и 44,1 кГц. Вы заметите, что это немного выше, чем нужные нам 44 кГц, о которых мы говорили ранее. В итоге, 16 бит и 44,1 кГц — это отличное качество. Так почему же возник hi-res, лучше ли он и как он работает?

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Аудио высокого разрешения

Когда в конце 1980-х и на протяжении 1990-х годов компакт-диски набирали все большую популярность, они представляли собой передовые технологии. Сегодня это кажется архаизмом, но компоненты и вычислительная мощность для выполнения необходимого цифро-аналогового преобразования (ЦАП) в домашних аудиоустройствах когда-то были дорогими и сложными. Однако это не имело большого значения, так как цены быстро упали, а качество звука было действительно выдающимся.

Для воспроизведения Hi-Res аудио подойдут не всякие наушники.

В 1990-х годах также наблюдался рост популярности формата аудиофайлов MP3, а в 2000-х у нас появились iPod и iTunes. А еще позже сервисы потокового аудио, такие как Spotify, произвели настоящий фурор. Но по мере того, как увеличивалась плотность носителей данных и увеличивалась пропускная способность их передачи, аудио высокого разрешения тоже развивалось. Оно популяризировалось благодаря таким продуктам, как Deezer, Qobuz, Tidal и другим. Это краткая версия того, как мы пришли к тому качеству звука, которое у нас есть сейчас.

Звук высокого разрешения также называется звуком «Ultra-HD», а 16-битный звук с частотой 44,1 кГц называется «HD» или по привычке «CD-качество». Файлы высокого разрешения могут достигать 32 бит и частотного диапазона 192 кГц и более. Что это значит для вашего опыта прослушивания?

Что такое частотный диапазон

Начнем с частотных диапазонов. В начале статьи мы уже договорились, что человеческий слух не воспринимает ничего выше 20 кГц, а соответствующий ограниченный частотный диапазон Найквиста-Шеннона, таким образом, составляет 40 кГц, поэтому 16-битная частота 44,1 кГц перекрывает эти цифры.

Например, при частоте 192 кГц мы могли бы подняться до 96 кГц! Но наши уши не могут слышать такие высокие частоты, так что в реальной жизни это мало что значит. Даже если вы все равно идеально воспроизведете эти частоты, вы никогда не приблизитесь к тому, чтобы их услышать.

Но сторонники аудио высокого разрешения будут утверждать, что большее количество сэмплов означает больше точек данных, и в результате получаются менее «ступенчатые» или «более плавные» кривые. Короткий ответ на этот вопрос заключается в том, что Найквист-Шеннон уже производит идеально плавные звуковые кривые, но давайте рассмотрим это утверждение немного глубже.

Да, АЦП производит ряд чисел с конечными значениями, а не плавные наклонные кривые, которые вы найдете на виниловой пластинке (за это их и ценят). Однако соответствующий ЦАП не производит ничего похожего на гистограмму или лестницу. В результате вы получите гладкие, красивые звуковые волны. Только самый дешевый ЦАП будет выполнять однозначное сопоставление дискретных точек данных с конкретными звуковыми значениями. Но речь только о самых топорных решениях. В отличие от них, любой ЦАП потребительского класса будет выполнять математические расчеты Найквиста-Шеннона, необходимые для идеального воспроизведения звуковой волны в том виде, в котором она была записана. Вы можете включить еще больше точек данных, но они все равно окажутся на одной и той же воссозданной звуковой кривой. То есть, это не будет иметь значения. Грубый пример — прямая линия. Для ее построения достаточно двух точек. Но можно взять бесчисленное множество таких точек. Вот только линия как была прямая, так ей и останется.

Hi-Res — более детальный звук, но это не всегда нужно.

Так почему же так много аудиосервисов высокого разрешения показывают нам графики якобы «лучших» цифровых представлений? Во-первых, это отлично подходит для маркетинга. Чтобы описать все нюансы цифрового звука выше, потребовалось много времени. Гораздо быстрее продать идею «больше значит лучше», чем объяснять реальность, стоящую за всем этим. Это как с мегапикселями. 95% покупателей скорее обратят внимание на Xiaomi со 108 Мп и будут критиковать iPhone с 12 Мп, даже не задумываясь, что последний снимает намного лучше, а на Xiaomi получатся примерно те же 12 Мп, но после преобразования. Кому это интересно, когда есть такие цифры?

Обсудить последние новости из мира Android можно а нашем Telegram-чате

Чем больше бит, тем лучше звук

Справедливости ради стоит отметить, что диапазоны более высоких частот на самом деле не имеют значения, но, конечно же, иметь больше доступных битов должно быть хорошо, верно? Да, но с некоторыми оговорками. Технически верно, что захват большего количества данных на сэмпл приводит к более широкому динамическому диапазону — разница между тихими и громкими звуками в данном треке — но мы должны снова принять во внимание особенности человеческого уха.

Как уже упоминалось в самом начале, более громкие звуки заглушают более тихие, поэтому даже если файл содержит данные для звуков во всем диапазоне громкости, только самые громкие из них будут различимы для нашего слуха. Наиболее верно это, если они близки по частоте. Большее количество битов не имеет большого значения для ваших ушей, даже если вы увеличиваете громкость.

Если мы увеличим громкость, то тихие звуки дойдут до наших ушей лучше, но громкие тоже станут громче. Кроме того, есть предел тому, насколько громко мы можем слушать музыку, прежде чем мы навсегда повредим наш слух. И в любом случае, даже если ваши уши уловили звук крыльев комара в то же самое время, когда, например, выстрелила пушка в определенном фрагменте, вы никогда не заметите этого. Вот только громкий звук разрушит ваш слух.

Поэтому, теоретически, да, 24-битный файл высокого разрешения может иметь больший динамический диапазон, чем 16-битный, но вы никогда не услышите разницы.

Чтобы звук был на уровне, надо купить нормальный плеер.

Стоит ли покупать Hi-Res

Все математические, физические и психологические ограничения показывают нам, что аудио высокого разрешения ничего не стоит. Так почему его предлагают все больше и больше потоковых сервисов? Если просто, то потому, что они могут это легко продать.

Немного более справедливым ответом могло бы быть то, что потоковые сервисы какое-то время по качеству были ниже CD. Большие форматы файлов без потерь, необходимые для отправки звука CD-качества через Интернет, требуют широкой полосы пропускания и занимают много места для хранения. Но поскольку и трафик, и хранилища дешевеют, пользоваться менее сжатой музыкой становится проще. Так почему бы не заявить, что они лучше, чем компакт-диски, которые и так уже устарели?

Однако, как мы выяснили выше, качество CD достаточно хорошее, и звукозаписывающая индустрия знает об этом (и уже паниковала по этому поводу раньше). В общем, звук высокого разрешения ничему не повредит — разве что вашему кошельку — но и не особо поможет.

Наверное, главное в нем не та детализация, которой вы не услышите, а то, что погрузившись в мир Hi-Res, вы купите более качественные наушники или более дорогие колонки. А они сами по себе звучат лучше. Этого уже достаточно, чтобы ощутить преимущества данного пути развития.