Виртуальный звук
Повышение качества записи 16-битной звуковой карты
Качественные преобразователи, как известно, достаточно дороги. Но качество
оцифровки можно повысить и на недорогих 16-битных звуковых картах.
Кратко остановимся на технических приемах, позволяющих это сделать.
Динамический диапазон 16-битного цифрового сигнала — 96 дБ. Если уровень
записи превышает -6 дБ, то мы эффективно используем все 16 разрядов. С
каждым понижением уровня в два раза (на 6 дБ) теряется один бит. И на
уровне -48 дБ работает только восемь бит.
Примечание
При этом реальная точность преобразователей звуковых карт, как правило,
ниже их разрешающей способности (разрядности).
Таким образом, для того, чтобы использовать весь 16-битный динамический
диапазон, уровень записи должен превышать -6дБ.
Разрядность преобразования оценивается шумом квантования. Чем меньшим
количеством разрядов представлен сигнал, тем больше искажение квантования.
Негативный эффект от него воспринимается на слух как потеря звукового
пространства стереосигнала или обедненный звук ("тусклый", "грязный"
и т. п.).
О шуме квантования следует помнить на всех стадиях звуковой обработки,
начиная с оцифровки аналогового сигнала. Без преувеличения можно сказать,
что низкий уровень шума — это один из главных критериев качества любой
звукозаписывающей системы — как цифровой, так и аналоговой.
В аналоговой магнитной звукозаписи используются широко известные компандерные
(компрессор/экспандер) системы шумопонижения. Их основной принцип действия
сводится к тому, чтобы сжать динамический диапазон перед записью на магнитную
ленту, а затем расширить его при воспроизведении.
Цифровая звукозапись — новая ступень на лестнице технического прогресса.
Но платой за нее являются шумы квантования, которые проявляются как специфическая
деградация качества звука. Правда, бороться с ними можно — как и при аналоговой
магнитной звукозаписи — с помощью компандерной технологии.
Так, например, для того, чтобы уменьшить искажения квантования в цифровых
радиовещательных процессорах, на входе АЦП динамический диапазон сигнала
сжимается на 20—40 дБ.
Примечание
Перед оцифровкой сигнал можно обработать лимитером или компрессором, т.
к. реальные звуковые сигналы обладают большим пик-фактором (отношением
пикового уровня к среднеквадратическому уровню RMS — root mean square).
Но грубое вмешательство в динамику сигнала — не всегда хорошее решение.
Поэтому на практике самым безопасным является простое уменьшение уровня
записи на 15—20 дБ для того, чтобы создать запас по перегрузке, предотвратить
отсечение сверху. Однако при 16-битном аналого-цифровом преобразовании
произойдет заметная деградация качества из-за шума квантования ("отсечение
снизу"). Для того чтобы сохранить качество, нужно либо применить
20—24-битные преобразователи, либо низкоуровневую компрессию, не искажающую
динамику сигналов высокого уровня, которая и будет рассмотрена ниже.
В этом разделе мы рассмотрим билинейную аддитивную компандерную систему (рис. 1.107).
Примечание
Билинейная — сжатие осуществляется только в фиксированном диапазоне уровней.
Аддитивная — основной сигнал суммируется с обработанным сигналом.
Рис. 1.107. Аддитивная система сжатия
Возможности виртуальной студии позволяют легко реализовать эту систему.
Выберем билинейный компрессор аппаратный, а экспандер виртуальный. Если
для аналогового сигнала мы применим низкоуровневое сжатие, то сигналы
с уровнем ниже -40 дБ, 50 дБ получат дополнительное усиление. И будут,
соответственно, оцифрованы с большей точностью. Затем полученный 16-битный
звуковой файл мы должны преобразовать в 24—32-битный и применить к нему
обработку виртуальным экспандером (plug-in) с комплиментарной амплитудной
характеристикой для восстановления динамики. Этот обобщенный алгоритм
позволяет частично обойти недостатки дешевого 16-битного преобразователя
звуковой карты и более качественно оцифровать низкоуровневые сигналы.
Статические амплитудные характеристики компандерной системы приведены
на рис. 1.108.
Рис. 1.108. Статическая характеристика компандера
Один из способов реализации экспандера в мультитрековой программе —
это подключение DirectX-plug-in фирмы Sonic Foundry (http://www.sonicfoundry.com)
Graphic Dynamics, т. к. он позволяет построить любой
график амплитудной характеристики.
Plug-in Graphic Dynamics должен быть первым
в цепочке plug-ins, подключенной до фейдера (Pre Fader). Тогда все условия
обобщенного алгоритма компандирования будут соблюдаться автоматически,
т. к. внутри виртуального микшера SAWStudioтранкейт исключен.
