Музыкальный конец

Сиюминутность гениальных исполнений не могла не породить мысль записать, зафиксировать это с целью последующего воспроизведения.

Началось с грамоты. Ноты.

Недостаток очевиден: гениальность исполнителя они не передают.

За дело взялась механика.

Фонограф Эдисона, патефон Пате. Качество звука ниже всяких оценок. На гармонические составляющие приходилась половина звуковой энергии, субъективное впечатление как от пиления жестяного листа.

Подключились электроника с акустикой.

Ультралинейные микрофоны, усилители мощности звуковых частот "высокой верности", акустические колонки, виниловые грампластинки, тонармы с антискатингом, тонкомпенсация, технология Hi-Fi.

Собственно, это был пик, и он был пройден.

У ламповых схем всегда были недостатки, неустранимые, но, к счастью, не влияющие на качество звука: лампы легко разбиваются, перегорают в самый неподходящий момент, постепенно "садятся" и требуют замены.

Появились транзисторные усилители мощности, свободные от недостатков ламповых схем.

Электрические измерения показывали великолепные параметры, коэффициенты нелинейных искажений имели меньшую, по сравнению с ламповыми, величину.

Как обычно, выигрыш обернулся проигрышем.

Параметры-то лучше, а звук хуже. Слышится железо и стекло.

Занялись всерьёз и вскоре выяснили: всё дело в составе гармоник. У ламп они чётные, у транзисторов ещё и нечётные, эти последние даже в малых дозах жутко портят отличные показатели.

В итоге качество звучания ламповых усилителей так и не было достигнуто, практически идеальная кривая звуковой дорожки передавалась в воздух с заметными ошибками (искажениями).

Оставили как есть.

И тут до музыки добрались программисты.

Идея проста: быстродействие компьютера в миллионы раз превосходит скорость изменения звукового давления даже на самых высоких звуках. Объёмы доступной памяти огромны, алгоритмы сжатия отработаны, так почему бы не записать всю музыкальную дорожку в виде последовательности точечных значений, считанных почаще, например, сто тысяч раз в секунду?

Соответствующая схема называется АЦП - аналого-цифровой преобразователь.

Если затем считанную и записанную последовательность напряжений подать, к примеру, на наушники с той же, сто тысяч раз в секунду, скоростью, то должна воспроизвестись точная копия исходного сигнала.

Действительно. Получилось. И очень неплохо на первый взгляд.

Особенно шумели о том, что "даже семисотая перезапись по качеству не отличается от первой". (А это была проблема! Запись на магнитофон с грампластинки, "первая плёнка", ещё терпима по качеству, следующая, "плёнка с плёнки" или "вторая плёнка" собирала суперпозицию искажений, "третья плёнка" совсем никуда не годилась).

Первые восторги утихли, стали думать, что делать с зудящим призвуком. Откуда он вообще взялся?! Да, между соседними считанными значениями существует "ступенька", которой в исходном сигнале нет, но ведь и сто тысяч герц, "частота дискретизации", далеко за пределами человеческого восприятия!

Не нашли ничего лучшего, чем добавить к сигналу "белый шум" с амплитудой, равной средней высоте "ступеньки".

Помогло, но не до конца.

Получилось то, что корпорация Microsoft© дипломатично описала словами "математически без потери качества".

Математически без потери, а на слух вата, фанера и вообще чёрт-те что неопределимое.

Но если практика не соответствует математике, значит, такая математика.

В чём же дело? Неужели опять в высших гармониках?!

И да, и нет.

В старых кинофильмах можно было наблюдать эффект, смешивший тогдашних детей: у едущего вперёд автомобиля колёса крутились назад или даже вовсе стояли на месте. Это называется "стробоскоп". Существуют основанные на этом принципе осциллографы, позволяющие увидеть форму исключительно коротких сигналов, которые другими методами посмотреть невозможно. Единственное условие - исследуемый сигнал должен быть периодическим.

Так и при цифровой записи сам факт дискретизации сигнала служит либо стробоскопом, либо стробоскопируемым. Появляется трудно предсказуемый ворох комбинационных частот. Не только высших, а ещё и низших гармоник, про которые забыли, по инерции борясь с высшими.

Возможна ли тут адекватная математика? Возможно, да.
Я показал путь, займитесь, кому не лень и кто помоложе.

Пока же оцифровка - ещё один шаг прочь от живого звука.

Зато плеер размером с монету. Зато вся музыка мира на одной флешке.

Диалектика! Как говорил знакомый барабанщик, ещё один удар - и музыке конец.