23 февраля 2017 в 7:20
Источник: Виталий Шуравко

Мобильный Hi-Fi: разбираемся в форматах музыки

Последние несколько лет тема качественного звука «на ходу» актуальна как никогда. Цифровые плееры возвращаются на рынок, технологии DAC, ранее доступные только для дорогих аудиофильских систем, теперь помещаются в карман, а стриминговые сервисы начинают вещание в Hi-Res-качестве. Самое время разобраться, нужны ли вам наушники по цене автомобиля и что на самом деле влияет на качество звука.


История

Первым по-настоящему мобильным плеером стал Sony Walkman в 1979 году. Тогда он произвел революцию в музыке. Сам факт того, что музыка могла играть из кармана, казался фантастикой. Кассетные записи имели достаточно много шумов, пленку могло зажевать, и, чтобы сэкономить заряд, ее можно было забавно перематывать с помощью карандаша. Тем не менее Walkman стал прорывным продуктом, который оставался чрезвычайно успешным в коммерческом плане на протяжении аж 20 лет!

Буквально через несколько лет, в 1983-м, появился Sony Discman, который проигрывал CD — суперсовременный на то время формат, до сих пор не утративший своей актуальности. Звук был намного лучше кассетного, но при каждом сотрясении музыка замирала, так как головка лазерного считывателя не могла удержаться на оптической дорожке. Однако главной проблемой портативных CD-плееров были размеры: эти проигрыватели оказались намного больше кассетных. Следующий формат Sony, который должен был решить проблему размеров, — MiniDisc — c треском провалился.

Фото: singletrackworld.com

Первые MP3-плееры появились в конце 90-х годов. Они проигрывали сильно сжатые MP3-файлы, которые с трудом помещались во встроенной памяти на 32 МБ. Настоящую революцию в портативной цифровой музыке совершил Apple iPod, представленный Стивом Джобсом как «1000 песен в вашем кармане». Позже появился и первый по-настоящему популярный магазин, где можно было покупать и скачивать музыку, — iTunes Store.

Следующим этапом развития портативной музыки стали смартфоны и стриминговые сервисы в конце нулевых. А это уже «Более 30 000 000 песен в вашем кармане». Никаких больше покупок сжатой музыки по цене компакт-диска — за небольшую абонплату вы получаете почти всю музыку на планете.

Сейчас

Трендом текущего десятилетия стало качество звука. Люди устали от низкого качества музыки. Продажи виниловых пластинок (!) бьют все рекорды. В 2016 году в Великобритании было продано более 3,2 млн дисков, что на 53% больше, чем в 2015-м, в то время как покупки цифровой музыки упали на 30%.

Фото: fortune.com

Из профессиональной звукозаписывающей среды пришли Hi-Res-форматы звукa, которые начали появляться в стриминговых сервисах. Смартфоны научились работать с внешними DAC, которые способны выдавать Hi-End-звук прямо из вашего кармана. В портативные наушники пришли технологии от внутриканальных мониторов, которые используют музыканты во время живых концертов. И наконец, вернулись плееры, но уже не из дешевой пластмассы, а из металла, стекла и с высококачественными аудиопроцессорами внутри. Неплохое время, чтобы быть фанатом музыки!

Портативная Hi-Fi-система

Чтобы получить хороший звук, недостаточно просто воткнуть в смартфон наушники подороже. Конечно, звучание станет лучше по сравнению с теми «затычками», которые идут в комплекте с телефоном, но для по-настоящему хорошего звука понадобится ревизия всей цепочки — от студии звукозаписи до вашего уха.

Файл — это та музыка, которую мы скачиваем или стримим из музыкального сервиса. В первой части этой статьи мы остановимся на музыкальных форматах, рассмотрим преимущества Hi-Res и определимся со стриминговыми сервисами.

Обычный смартфон, выполняя роль музыкального плеера, часто выступает транспортом, DAC (ЦАП, цифро-аналоговый преобразователь) и усилителем. Основная цель производителя телефона — уменьшить его стоимость и энергопотребление, поэтому для аудиотракта выбираются простые дешевые компоненты, которых вполне хватает для копеечных наушников, идущих в комплекте, но они и близко не позволяют раскрыть потенциал хороших наушников.

Хорошая новость в том, что сейчас смартфоны могут выступать только в роли транспорта и позволяют подключать внешние портативные DAC с усилителями — они дают качество звука, ранее доступное только для дорогих стационарных систем. Компактные внутриканальные наушники, в свою очередь, научились воспроизводить звук на уровне продвинутых акустических систем, занимающих половину комнаты, всего за малую часть их цены.

Форматы музыки

Самый популярный цифровой формат записи звука сегодня — это PCM (Pulse Code Modulation). В этом формате музыка записывается и микшируется, производится ее мастеринг. На обычном компакт-диске записан поток PCM 16 бит и 44,1 кГц — эта спецификация называется Red Book. Звук представляет собой колебания воздуха, которые улавливает микрофон десятки и даже сотни тысяч раз в секунду, а записывающее устройство фиксирует уровень громкости для каждого этого момента. 16/44,1 означает, что для уровня громкости используется 16-битное значение (число уровней квантования) и фиксируется оно 44 100 раз в секунду (частота дискретизации).

Значения 16/44,1 были выбраны для CD не случайно. Считается, что человек может воспринимать звуковые частоты от 20 Гц до 20 кГц. Согласно теореме Найквиста, частота дискретизации должна быть вдвое больше максимальной записываемой частоты. Поэтому 44,1 кГц позволяют записывать весь слышимый диапазон звука с небольшим запасом, от 0 до 22 кГц. Динамический диапазон, или разница между самым тихим и самым громким звуком, в случае 16-битной записи составляет около 96 дБ. Этого более чем достаточно для любого типа музыки, особенно учитывая тот факт, что современные записи, как правило, имеют сильную компрессию динамического диапазона и фактически используют лишь малую его часть, чтобы из радио песни звучали «погромче».

PCM-поток может быть упакован в файл в lossless-форматах — таких как WAV, AIFF, m4a (ALAC), FLAC. Внутри всех этих файлов содержится все тот же PCM, только в разной «упаковке». Никакой принципиальной разницы между ними нет, за исключением того, что ALAC и FLAC используют сжатие без потери качества (аналогичное тому, если бы, к примеру, WAV-файл был сжат архиватором Zip). Стереозвук PCM 16/44,1 имеет битрейт 1411 кбит/с, и минута занимает около 10,5 МБ. Самый популярный формат — FLAC — позволяет уменьшить размер несжатого PCM-файла на 40—50% без потери качества.

Когда на смену CD пришли первые flash-плееры, iPod, а затем и мобильные телефоны со стримингом, возникли форматы, использующие сжатие звука с потерями в качестве. Наибольшую популярность получил MP3, затем появились более эффективные AAC, WMA и OGG Vorbis. Формат звука на выходе, как правило, те же 16/44,1 (как в CD), а битрейт сжатой музыки колеблется в диапазоне 96—320 кбит/с, что в 5—15 раз меньше несжатого PCM. Это существенно упрощает загрузку и хранение музыки.

Разумеется, такое сжатие не проходит даром, и качество звука деградирует. Особенно сильно разница между сжатым и несжатым звуком будет заметна на низких битрейтах 96—128 кбит/с. В аудиофильском понимании это просто мусор. Пропадает детализация, теряются высокие частоты, звук становится плоским. Во многих стриминговых сервисах, плей-листах в соцсети «ВКонтакте» это стандартный уровень качества. Помимо битрейта имеет значение также кодек, с помощью которого создавались сжатые файлы, и его настройки.

С максимальным битрейтом для сжатых файлов — 320 кбит/с — ситуация намного лучше. На низкокачественном оборудовании часто бывает сложно почувствовать разницу с CD, но хороший DAC и наушники быстро расставляют все на свои места. Этот тест позволяет самостоятельно попробовать определить, где 128, 320 и lossless-версия песни. Для DAC Chord Mojo, хороших наушников и моего не особо аудиофильского слуха результат получился отличным — уверенные 6 из 6.

  • CD-качества (PCM 16/44,1) теоретически достаточно, чтобы воспроизводить весь слышимый человеком диапазон звуков.
  • Сжатые форматы с низким битрейтом никуда не годятся.
  • Сжатые форматы с высоким битрейтом актуальны для недорогой техники или для беглого ознакомления с новой музыкой.
  • Чтобы получить качество, нужно использовать lossless.

Hi-Res Audio

Термин Hi-Res (High Resolution) Audio относится к музыкальным форматам и устройствам, которые могут воспроизводить музыку с качеством «лучше, чем CD» — то есть PCM-поток с битностью более 16 и частотой дискретизации более 44,1 кГц. Впервые Hi-Res появился на дисках SACD (Super Audio CD) и DVD-Audio. Ни один из этих форматов не смог закрепиться на рынке, так как к моменту возникновения этих стандартов музыка начала уходить c физических носителей в интернет.

Но, пожалуй, самой большой проблемой Hi-Res является сомнительное преимущество по сравнению с CD-качеством. Давайте рассмотрим все по порядку.

Возьмем, к примеру, запись 24/88,2. Как вы помните, битность отвечает за динамический диапазон, или попросту за разницу в громкости. В случае 16 бит мы имеем 96 дБ, для 24 бит — 144 дБ. Что это дает? Ровным счетом ничего! Для некоторых типов музыки рабочий динамический диапазон не превышает 12 дБ, в самых сложных случаях (например, при записи произведений симфонического оркестра) можно встретить диапазон около 60 дБ. Кроме того, 144 дБ — это далеко за пределами возможностей систем воспроизведения и человеческого слуха.

Преимущества более высокой частоты дискретизации, например 88,2 или 176,4, не менее туманны. Единственное, на что влияет большая частота дискретизации, это верхняя граница частотного диапазона. 44,1 — это 22 кГц, 88,2 — 44 кГц, 176,4 — 88 кГц. Считается, что предел слуха — это 20 кГц, но, как правило, такие частоты могут слышать только дети, и с возрастом этот порог становится все меньше и меньше. Кроме того что эти частоты невозможно услышать, существует очень мало наушников, которые способны их воспроизвести. Несмотря на то что в спецификациях можно встретить достаточно высокие значения верхнего порога частот, без графика АЧХ они не имеют никакого смысла, так как уровень звука при пороговых значениях может быть крайне мал.

Во время студийной записи, при микшировании и мастеринге обычно используют Hi-Res-форматы, но это обусловлено больше техническими моментами. Например, используя избыточный динамический диапазон, легче исправить ошибки уровня записи. Уменьшается и вероятность того, что звук будет «обрезан». В последующем при обработке звука или компрессии динамического диапазона теряется меньше информации.

Фото: wikimedia.org

Формат DSD (Direct Stream Digital), который можно довольно часто встретить в Hi-Res-среде, пришел с SACD и использует отличный от PCM метод модуляции — дельта-сигма. Желающих подробно вникнуть в тему я бы хотел направить в «Википедию». Этот формат использует однобитное кодирование с частотой дискретизации 2,8224 МГц (DSD64) и более вплоть до DSD512. Максимальный динамический диапазон DSD — 120 дБ (в диапазоне 20—20 000 Гц), верхний диапазон частот достигает 100 кГц. Данный формат нельзя напрямую сравнивать с PCM, но многочисленные слепые тесты показывают, что разницы на слух между ними нет. В любом случае параметры записи будут существенно выше возможностей слуха. DSD не подходит для записи, редактирования и хранения мастер-копий: этот формат используется только для распространения музыки. Из его плюсов можно отметить более простую схему DAC, которая теоретически может повысить качество DAC-преобразования. Но на практике многие плееры и даже чипы DAC первым делом конвертируют все в PCM и работают уже с ним.

Сравнение DSD и PCM. Фото: xmos.com

На торрент-трекерах можно встретить удивительную вещь — запись виниловых дисков в формате DSD. Сложно придумать нечто более странное. Преимущество записей на виниле заключается в их аналоговой природе и отсутствии DAC-преобразования. Меньше преобразований — меньше ошибок, в результате звук кажется более натуральным, тембр инструментов не искажается, да и вообще все звучит «музыкальнее». Но у винила есть ряд своих недостатков, таких как статические щелчки и пыль на пластинке, искривление от неправильного хранения, деградация записи и звукоснимателя со временем и так далее. Оцифровка пластинки удивительным образом объединяет недостатки аналоговой и цифровой записи: с одной стороны, у нас есть статика, щелчки и не такая хорошая детализация, а с другой — ADC-DAC-преобразование, которое добавляет цифровые недостатки из-за несовершенства DAC, особенно бюджетных. Бинго!

Фото: hometheaterhifi.com

MQA (Master Quality Authenticated) — это очень интересное изобретение британской компании Meridian, которое позволяет сделать Hi-Res-файлы более компактными и в целом улучшить качество ADC- и DAC-преобразований. Кроме того, MQA-файлы имеют «цифровую подпись», которая подтверждает, что качество звука не пострадало по пути из студии к проигрывателю. Слава богу, никаких систем DRM не предусмотрено и файлы можно спокойно копировать куда угодно. MQA представляет собой РСM-поток «CD-качества» 16/44,1, который может быть упакован в любой lossless-формат, такой как FLAC, ALAC или стриминг. Хитрость состоит в том, что Hi-Res-часть, то есть частоты выше 20 кГц, упаковываются под уровень шума основной записи. Это как раз те самые децибелы динамического диапазона, которые не используются и содержат в себе шум.

Фото: onkyomusic.com

Во время воспроизведения приложение-проигрыватель или внешний DAC разворачивает файл, и в итоге на выходе получается Hi-Res. Если внешний DAC поддерживает MQA, то ему можно отдать нераспакованный поток, а он самостоятельно сделает из него исходный Hi-Res, заодно исправив некоторые неточности DAC-преобразования. Если поддержки нет, то за распаковку будет отвечать приложение, которое отдаст внешнему DAC уже распакованный Hi-Res-поток.

Проигрыватели без поддержки MQA воспроизведут его как обычный файл, нераспакованная аудиоинформация проиграется вместе с естественным уровнем шума записи. Компания утверждает, что за счет оптимизации ADC качество файла будет даже выше обычного, что звучит не особо правдоподобно. Впрочем, существенного ухудшения качества быть не должно, так как основная аудиоинформация никак не затрагивается.

Фото: audiostream.com

Есть ли смысл переходить на Hi-Res-музыку?

Это вопрос, на который нет однозначного ответа. Аудиофилы сломали не один десяток клавиатур на профильных форумах. Кто-то однозначно слышит в Hi-Res дополнительную глубину, детализацию, особенно после прогрева своих дорогостоящих серебряных кабелей, уложенных на специальных подставочках (из особой породы дерева) в правильном направлении. Когда дело доходит до слепых тестов — разница колеблется в рамках статистической погрешности. Есть различные теории о том, что ультразвуковые частоты могут каким-то образом влиять на восприятие слышимого диапазона или как-то по-другому восприниматься человеком. Суровые инженеры, в свою очередь, говорят, что при работе усилителя интермодуляционные искажения сигналов из диапазона более 20 кГц могут проникать в слышимый диапазон, ухудшая качество аудиофайла. Ну и очевидный минус — размер альбома в районе 2 ГБ и более «отъедает» приличное количество места на диске, если не используется технология MQA.

Большая часть всех представленных High-Res-релизов имеют мастер-записи в стандартном качестве или даже аналоговые записи на пленке, которые существенно хуже CD по техническим параметрам. Чаще всего это просто копии CD, которым увеличили разрешение. Если у вас есть старая пленочная фотография, то ей не особо поможет увеличение разрешения файла, в который она отсканирована. То же касается увеличенного разрешения уже готовой цифровой фотографии. Но почему тогда некоторые Hi-Res-релизы звучат так хорошо, особенно MQA? Все дело в мастеринге. Если проводить аналогию с фото, то это «ретушь» записи. Инженер, взяв мастер-запись, может убрать шумы, оставить больший динамический диапазон, применить различные фильтры, чтобы улучшить качество. Даже старые записи 50-х — 60-х годов прошлого века начинают звучать местами просто великолепно. Если сравнить такую запись с более старым релизом на CD, то разница будет очевидна, но эта разница в мастеринге, а не формате записи. Поэтому качественный мастеринг намного важнее Hi-Res. В последние годы имя инженера мастеринга можно даже встретить в описании к альбому, так как во времена улучшающегося качества систем воспроизведения музыки его работа становится особенно важна.

Фото: extremenetworks.com

Среди записей, которые изначально созданы с учетом Hi-Res, в основном встречаются различные классические концерты и композиции не особо популярных исполнителей. Впрочем, с появлением MQA, который делает Hi-Res доступным для стриминга, ситуация начинает меняться. Из крупных лейблов о поддержке заявили Warner Music Group и Universal Music Group, а Tidal начал стриминг ограниченного числа альбомов в MQA-формате. И нужно отметить, качество звука просто потрясающее.

  • Преимущество Hi-Res перед «CD-качеством» сомнительно.
  • DSD ничем не лучше и не хуже PCM.
  • Оцифровки с винила в Hi-Res не имеют смысла.
  • Большая часть Hi-Res-релизов — это копия с CD.
  • Мастеринг имеет намного большее значение, чем Hi-Res.
  • MQA — это хорошо.

Стриминговые сервисы

Сегодня каждый уважающий себя IT-гигант имеет свой стриминговый сервис: Apple Music, Google Play Music, Amazon Prime Musiс и даже «Яндекс.Музыка». Все эти сервисы предлагают приблизительно один и тот же каталог со сжатой музыкой. Останавливаться на них подробно нет никакого смысла, так как по большей части они одинаково функциональны и одинаково унылы.

Пожалуй, только два сервиса сейчас заслуживают пристального внимания — Spotify и Tidal. Сразу отметим, что официально они пока не доступны в Беларуси, но путем нехитрых манипуляций со страной там все же можно зарегистрироваться и потом совершенно спокойно слушать музыку без каких-либо региональных ограничений. В случае со Spotify есть нюансы с оплатой, но Tidal без проблем принимает местные карточки.

Spotify родом из Швеции, и на сегодня это самый крупный и продвинутый музыкальный сервис. У него самая большая музыкальная база, где можно найти даже Макса Коржа и группу «Ляпис Трубецкой». Функция Spotify Connect позволяет с легкостью проигрывать музыку на совместимых устройствах вроде Wi-Fi-колонок, когда колонка сама «тянет» музыку из сети, а телефон используется как пульт управления. Но самое главное преимущество перед конкурентами — это рекомендации, динамические плей-листы и возможность слушать плей-листы друзей. Рекомендации работают настолько хорошо, что со временем начинаешь слушать все больше новых треков. Фактически это новый способ потребления музыки, за которым будущее. Но у Spotify есть одна проблема — качество. На сегодня это OGG Vorbis 320 кбит/с. Для Wi-Fi-колонки, которая стоит на кухне, этого вполне достаточно, но для качественной техники — уже нет.

Tidal, которым сейчас владеет американский рэпер по кличке Jay Z, делает ставку на качество. Вся музыка доступна в lossless-формате FLAC, а с начала 2017 года начали появляться альбомы в MQA-качестве. Десктопное приложение Tidal превосходно работает с внешними DAC и позволяет легко выбрать, куда выводить звук. Кроме этого можно работать c DAC в эксклюзивном режиме, минуя микшер системы и возможный ресемплинг со стороны ОС, а также посторонние звуки от других программ. Если DAC поддерживает MQA, то можно настроить отдачу ему потока без декодирования, а если нет — то декодировать может само приложение Tidal. В мобильном приложении поддержки MQA пока нет, однако она заявлена в будущем.

Впрочем, у Tidal есть несколько проблем. Во-первых, отсутствует интеграция с колонками вроде Spotify Connect. Во-вторых, сервис рекомендаций является бесполезным, а работа с плей-листами организована не совсем удобно. Присутствие Jay Z тоже дает о себе знать: в топе сервиса — его подруга Бейонсе и прочие, преимущественно афро-американские друзья. Для нахождения новой музыки Tidal совершенно не подходит, его можно воспринимать скорее как простой каталог.

После установки любого приложения для стриминга музыки нужно зайти в настройки и выставить максимальное качество звука. Это очень важно, так как Spotify, например, по умолчанию предлагает поток 96 кбит/с в мобильном приложении и 160 кбит/с в десктопе.

  • Первым делом не забудьте выставить максимальные настройки качества звука.
  • Spotify — это самый удобный сервис, который позволяет находить новую музыку.
  • Tidal — это идеальное качество звука, lossless и MQA.

Мы решили провести слепой тест и предложили не слишком искушенным в музыке людям прослушать несколько композиций (вернее, отдельных фрагментов из них). Каждый трек был представлен в трех разных вариантах: MP3 с битрейтом 128 кбит/с, 320 кбит/с и несжатый файл в формате WAV. Наушники Sennheiser HD 650 были подключены к ЦАП с усилителем Chord Mojo. Эти два устройства в паре должны были обеспечить точную передачу всех нюансов звучания. Что вышло в итоге, вы можете узнать из видео.

В каталоге Onliner.by можно найти подходящие наушники, портативные ЦАПы и усилители,
а также MP3-плееры

Читайте также:

Перепечатка текста и фотографий Onliner.by запрещена без разрешения редакции. nak@onliner.by

Источник: Виталий Шуравко