ЗДОРОВЫЙ ПОДХОД К ИЗМЕРЕНИЯМ — ОТВЕТ ЭКСТРЕМИСТАМ ОТ ИЗМЕРЕНИЙ
Вот отрывок из статьи Джона Линдси Худа (John Lindsey Hood) 1969 года в журнале Wireless World, где он предложил усилитель класса A малой мощности, «который не звучит как резкий твердотельный отстой» (это мои слова, не его):
Оригинальные стандарты гармонических искажений для аудиоусилителей были заложены Д. Т. Н. Уильямсоном (D. T. N. Williamson) в серии статей, опубликованных в Wireless World в 1947 и 1949 годах. Стандарт… менее 0,1% суммарных гармонических искажений при полной номинальной выходной мощности в целом был принят за целевое значение для высококачественных аудиоусилителей. Поскольку современные методы построения транзисторных схем позволяют проектировать усилители мощности без выходных трансформаторов, казалось возможным поставить цель достичь несколько более высокого стандарта — 0,05% суммарных гармонических искажений при полной выходной мощности в диапазоне 30 Гц–20 кГц.
0,1% THD (коэффициента нелинейных искажений) в 1947 году и 0,05% THD в 1969‑м. О боже, это ужасно! Как же я рад, что живу в 2019 году, когда у усилителей показатель составляет 0,000010%. Даже представить не могу, какой искажённый кошмар это звучало в те времена.
БРЕД.
Я знаю, что у многих из вас есть этот классический альбом Эллы и Луи. Да, я не про виниловую пластинку. Я про CD или FLAC‑файл, который в конечном счёте был получен с оригинальных аналоговых лент.
Это был 1956 год, заря транзисторной эпохи и ещё десятилетия до эпохи операционных усилителей, когда мы можем быть абсолютно уверены, что в процессе звукопроизводства использовалась «несовершенная» технология вакуумных ламп и трансформаторов с высоким уровнем искажений (порядка 0,1%).
А теперь кто‑нибудь скажите мне в лицо, что эта запись ужасна или звучит настолько некачественно, что почти нет разницы, воспроизводится ли она в автомобильной стереосистеме или на хорошей современной Hi‑Fi‑системе с компонентами с THD 0,0001%.
Ну, это не совсем корректное сравнение, могут возразить некоторые! В те времена цепочки звукозаписи были проще: использовалось меньше микрофонов, вероятно, было не более трёх дорожек, постобработка (сведение, эффекты и т. д.) была минимальной или вовсе отсутствовала, звукоинженеры работали по системе рекомендаций, а такие компании, как Capitol Records, разрабатывали «библии звука», чтобы закрепить стандарты и подходы к процессу звукопроизводства.
ИМЕННО.
Даже сегодня — возможно, особенно сегодня — процесс звукопроизводства важнее, чем разница между аудиоаппаратурой с 0,1% THD и 0,0001% THD.
Я не стану слишком углубляться в то, что означает КНИ. Это совсем другая тема для обсуждения. И я полагаю, что аудитория уже хорошо это понимает. Но я хочу подчеркнуть одно: THD (и, как следствие, SINAD, который выводится из THD+шум) — это крайне ограниченное и специфичное измерение. Это едва ли «Единое кольцо, которое правит всеми»; хотя, к сожалению, THD/SINAD — это «Единое кольцо, чтобы всех найти и во тьме сковать их». Экстремисты от измерений начали наводить тень на землю, ослепляя многих аудиофилов. Приток новых членов, которые были ослеплены, свидетельствует о возвращении Саурона. Несколько лет назад был nwavguy, а до него — Дуглас Селф.
Вкратце: THD узок, потому что зависит от конкретных переменных (частота, амплитуда, нагрузка) и выводится из математического преобразования усреднённого во времени стационарного сигнала. THD для сигнала 1 кГц при 2 В на 100 Ом, скорее всего, будет отличаться от THD для сигнала 25 Гц при 8 В на 8 Ом. Чтобы полностью охватить THD с учётом всех переменных, нужна четырёхмерная визуализация. Люди в четырёхмерном пространстве не живут. Реалистично это можно сократить до типовых сценариев использования, но это отдельная тема. Что касается расчёта или визуализации THD — это делается через FFT (быстрого преобразования Фурье — математической функции) на стационарных сигналах, переводящую информацию из временной области в частотную. Те, кто следит за burst-тестами, знают: есть много чего помимо стабилизированных синусоид.
Теперь прикладной подход: что означает 0,1% THD на практике. Проще говоря, при 0,1% THD компонент искажений ослаблен относительно сигнала на −60 дБ. Аналогично, 0,03% — около −70 дБ, а 0,01% — −80 дБ.
Теперь в терминах dB SPL (уровня звукового давления).
Я снова слушаю Random Access Memories на колонках JBL 4698B. В среднем это 95 дБ с пиками до 100 дБ — очень громко. После 30 минут прослушивания чувствительность слуха падает ещё на 30 минут (восстановление!!!)
Иногда я выкручиваю громкость, когда никого нет дома и соседи отсутствуют. Большинство людей так музыку не слушают. Экстремисты измерений не выглядят как люди, способные «качать дом», не говоря уже о владении акустикой, способной обеспечить такой SPL с низкими искажениями. Суть в следующем:
Большинство не слушает музыку достаточно громко, чтобы использовать весь динамический диапазон 16 ENOB или 96,33 дБ SINAD. А если слушать так громко, возникают другие факторы: искажения самих излучателей на высоких уровнях; фоновый шум — в тихой спальне ночью это 30 дБ SPL, то есть повышенный N, шумовой порог; SNR записи, который вряд ли лучше 75 дБ с учётом микрофонов, пультов, предусиления, эффектов и запаса по перегрузке.
Расчёт для одного случая: воспроизводится 16-битная запись с пиками около 100 дБ SPL. Фоновый уровень — 30 дБ SPL. 100 дБ SPL − 30 дБ SPL = 70 дБ. Это ненамного лучше 0,1% THD, предложенных D. T. N. Williamson в конце 40-х.
60 дБ SINAD или 0,1% THD+N — достаточно.
80 дБ SINAD или 0,01% THD+N — чтобы перестраховаться.
Всё, что лучше, — это наука ради науки и не имеет отношения к тому, что мы слышим, — опять же, учитывая, что THD — лишь один очень ограниченный показатель. Наука — это прекрасно, но её нужно применять.
В завершение:
SINAD (дБ) / МАКСИМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ (миль/ч)
Что показывает этот график? Почти ничего. Недостаточно информации, чтобы сделать какие-либо рекомендации, кроме крайних случаев.