Звукорежиссеры, по разным причинам, при создании CD дисков ограничивают динамический диапазон уровнем примерно в 60 дБ, но даже при этом граничная частота, посчитанная по формуле, составляет всего примерно 10 кГц, что для современной популярной музыки может и не критично, но классика в оркестровом исполнении звучит уже неестественно.

Формат DVD-A выглядит намного более предпочтительнее, особенно на частоте дискретизации 192 кГц. Тем не менее надо помнить о том, что реально применяемые дельта-сигма АЦП в современных DVD-A-проигрывателях не обеспечивают истинной 24-битной разрядности ни по монотонности аналогово-цифрового преобразования, ни по уровню шумов. Достаточно посмотреть THD+N: для истинно 24-битного должно быть ‹-144 дБ [24*6].

Рассчитанная в соответствии с предлагаемой формулой граничная частота показывает, как должен быть ограничен спектр сигнала при записи/воспроизведении. Это аналогично имеющимся ограничениям теоремы Котельникова. Может, пренебрежение этим обстоятельством и является одной из причин, гм, «цифрового» звука?

Хочется отметить, что в подобных исследованиях в первую очередь должны быть заинтересованы и звукозаписывающие компании. Особенно для создания качественных цифровых архивов, поскольку до сих пор самым лучшим архивным носителем (по качеству) остается студийная аналоговая многодорожечная магнитная лента. Записи же 80-х и 90-х годов прошлого века и начала нынешнего, представленные непосредственно в цифре с частотой дискретизации 44,1 кГц даже с разрядностью 18 или 20 бит, на мой взгляд, не представляют особого художественного интереса, и архив целого поколения исполнителей фактически уже безвозвратно утерян.

Статью комментирует Александр Дмитриев из Института радиотехники и электроники РАН.

C практической точки зрения 16 бит действительно дают некоторую неточность. Ведь сигналов с идеальным ограниченным спектром не бывает (а это важное требование - ограниченность частоты 'цифруемого' сигнала некоей 'верхней частотой', относительно которой все и дискретизируется в теореме Котельникова), отрезая по определенной 'верхней' частоте (например, 22 кГц), вы, не теряя слышимые частоты, все же теряете часть энергии сигнала. Ее компенсируют, для чего и необходимо увеличивать разрядность по амплитуде относительно нормы.

Существует и обратная возможность - компенсировать недостаток разрядности частотой. Для этого применяется так называемая сигма-дельта модуляция (СДМ), когда вы всего одним битом указываете - растет у вас сигнал или падает. Если частота достаточно высокая, то такой способ вполне точно описывает исходный сигнал. Этим можно пользоваться, и такие устройства предлагает, в частности, компания SONY и Analog Devices. На полуторамегагерцовых ЦАП/АЦП музыка звучит достаточно качественно. Когда мы говорим 'достаточно качественно', то имеется в виду, что в отрасли уже давно приняты некие калиброванные сигналы, о которых договорились, что они и есть эталон качества звука. По ним, в частности, сравнивают работу АЦП, построенных на разных алгоритмах (ИКМ и СДМ).

Но что хотелось бы отметить по поводу сигма-дельта модуляции, - здесь есть некоторые сложности. Конечно, по статистике основная масса сигналов укладывается в некоторые требования по точности оцифровки. Однако результирующая статистика остаточных шумов, то есть разность между исходной кривой и аппроксимирующей после оцифровки таким АЦП, может быть не совсем обычна. Сигнал после обработки таким устройством действительно может восприниматься ухом слушателя как звук со странными 'цифровыми' искажениями. То есть мозг слушателя этот шум будет выделять как некий чуждый элемент.

В аналоговой записи у вас тоже есть какие-то щелчки и помехи, но которые воспринимаются ухом как достаточно естественные. Это и отличает их от шумов квантования цифровой записи, которые наш мозг каким-то образом явно выделяет, хотя по уровню эти помехи могут быть много меньше 'аналоговых' искажений.

Касательно пластинок или магнитной пленки, то есть аналогового звука, я бы сказал так: их динамический диапазон не хуже 16-битного звука, во многих случаях - лучше. Но у нас столько утеряно записей, сделанных до 60-70-х годов (а это были и пластинки, и ленты), хотя их пытаются как-то восстанавливать, в принципе можно сказать, что в полной мере восстановлению они уже не подлежат. Поэтому, хотя цифровые архивы тоже имеют свои недостатки, сравнивать их с аналоговыми магнитными лентами трудно, чей срок хранения мал, а подверженность различным повреждениям очень высока. Так что здесь трудно сказать, что на самом деле важнее для музыкального наследия.