Частотный диапазон винила

[Alexey Lukin]

В продолжение темы о "12-битном мастеринге", давайте поговорим о частотном диапазоне винила. Поскольку тестовыми пластинками со скользящим тоном мы не располагаем, будем черпать информацию с других пластинок

Прежде чем перейти к графикам и спектрограммам, предлагаю почитать статью о частотном диапазоне винила в... Википедии! На мой взгляд, она написана достаточно нейтрально и объективно.
Vinyl record (frequency response and noise, а также последующие разделы)

Вот некоторые положения оттуда:

1. Стандарт RIAA для допустимого ухудшения качества виниловой пластинки таков: сужение диапазона до 20 кГц после одного проигрывания, до 18 кГц после трёх проигрываний, до 16 кГц после восьми, до 14 кГц после пятнадцати и т.д. - это уже свидетельствует о том, что при первых проигрываниях на правильной аппаратуре предполагается частотный диапазон как минимум в 20 кГц.
2. Квадрофонические пластинки содержат сигнал до 45 кГц, т.к. кодируют дополнительные каналы методом модуляции в более высокий частотный диапазон.
3. Частотный диапазон RIAA-предэквализации в резцах мастер-дисков составляет 50 кГц и начинает спадать после 50 кГц - это из другого раздела, про предэквализацию.

Теперь посмотрим на спектрограммы. Начнем со звука колокольчиков, выложенного в теме про 12-битный мастеринг.

(справа указана шкала амплитуд)

Некоторые отголоски гармоник колокольчика видны вплоть до 90 кГц. Однако, поскольку у нас есть подозрения в нечестности данной записи, возьмём другие. Неплохой форум, где пользователи хвастают рипами ("needle-drops") с винила, - SteveHoffman.tv. Многие ссылки там уже умерли за давностью лет, но несколько последних рипов вполне скачиваются. Возьмем вот этот. Он сделан на частоте дискретизации 192 кГц, и автор полностью описывает свой комплект аппаратуры (тут даже не столь важно её абсолютное качество, как внимание к документации этого момента).

Фрагмент представляет собой попурри из нескольких записей с разных пластинок. Из анализа спектрограмм видно, что частотный диапазон практически всех записей простирается выше 20 кГц. Однако в деталях много различий. Некоторые записи имеют достаточно резкий срез частот на 20 кГц, а выше этой частоты простираются лишь отдельные кратковременные всплески. Другие записи имеют более равномерный спектр вплоть до самых высоких частот. Приведу пару спектрограмм для фрагментов, которые имеют наиболее естественное продолжение спектра выше 20 кГц:

(это на частоте 192 кГц)

Далее будем смотреть эту же запись на частоте дискретизации 96 кГц, чтобы было видно больше деталей и экономилось место на экране. Вот другой ее фрагмент:

Видно, что выше 20 кГц проникают лишь кратковременные всплески сигнала: хай-хэт, вокальные сибилянты, щелчки винила. В связи в этим встает вопрос:
присутствовали ли эти частоты в записываемом сигнале? Или они появились уже в процессе записи мастер-диска либо воспроизведения? Являются ли они просто нелинейными искажениями от сигнала, лежащего ниже 20 кГц? Я постараюсь завтра отчасти ответить на этот вопрос.

 

[Izia Katzman]

О, у меня тоже их, частот, есть, например хэт Ринго и "шшшю" Джона.
А теперь, внимание, вопрос - на примерно 34 кГц от чего наводка? :focus:

 

[Izia Katzman]

Если что, есть еще 56 года звукозапись, с винила рип - пока не мерял, но зуб даю, там до 96 kHz будет, ибо вибрафон.

Вы всё ещё меряете частоты? тогда ты идём к вам! :vampire:

PS. Алексей, вы про гармонические искажения умалчиваете намеренно или как?
PPS. "Частотный диапазон RIAA-предэквализации в резцах мастер-дисков составляет 50 кГц" - это внушительно широкий воляпюк, спасибо за цитату, поржал.

 

[Alexey Lukin]

А теперь, внимание, вопрос - на примерно 34 кГц от чего наводка?

Не знаю. Для тока подмагничивания низковато. Ваши версии...?

Алексей, вы про гармонические искажения умалчиваете намеренно или как?

Да, я же выше написал, что посвящу этому отдельный пост.

"Частотный диапазон RIAA-предэквализации в резцах мастер-дисков составляет 50 кГц" - это внушительно широкий воляпюк, спасибо за цитату, поржал.

А что такое?

 

[Entrase]

Тут один важный вопрос возникает. А были до винила на мастере высокие частоты?

 

[daicehawk]

неоинейности тракта, иначе бы гармоники тоже шли выше 20ки. а потом, тогда и мониторов то-таких не было, и микрофонов.

 

[Alexey Lukin]

нелинейности тракта, иначе бы гармоники тоже шли выше 20ки.

Гармоники и идут выше 20-ки, см. спектр колокольчиков выше или приложенный ниже спектр из рипа-попурри. Но это как раз ничего не доказывает о нелинейности, т.к. нелинейность генерирует гармоники. Нужен другой способ доказательства.

 

[daicehawk]

я про продолжительные по времени гармоники, типа духовых, на перкуссии же короткие отзвуки, это лишь признак нелинейности при съеме с виниа.

 

[Entrase]

В два раза замедлить и слушать

 

[Makkoshka]

на примерно 34 кГц от чего наводка

Это может быть резонанс катушки звукоснимателя.

А были до винила на мастере высокие частоты?

На аналоговом мастере на магнитофонной ленте - наверняка.
На современной хорошей МАСТЕР- ленте типа BASF 911, записанной на AMPEX ATR-102/1" с частотой подмагничивания более 100кГц, спокойно пишутся 50кГц.
Было бы откуда. Хотя если отвлечься от заявленных параметров в "рабочей" полосе частот, реально в аналоговой технике "что-то" шевелится гораздо выше. И если кто-то чем-то не может это замерить и считает всё это грязью, мусором и шумами, то это совсем не влияет на предпочтение аналогового тракта при записи музыки, и он до сих пор присутствует во всех профессиональных студиях.
Ну, а носитель пока слабенький, цифровой, ну так будем надеяться, что эпоха CD и MP3 всё-таки закончится
И объёмы передачи виртуальной информации станут в состоянии обеспечить натуральное звучание даже на носителе будущего -
мобильнике

 

[Entrase]

А вы ещё выше по течению смотрите. До ленты много чего стоит, не так ли?

 

[Alexey Lukin]

Частотный диапазон винила - продолжение

В два раза замедлить и слушать

Интересная идея, но у меня есть способ лучше.

Ключ к разгадке кроется в анализе стереосигнала. Рассмотрим более внимательно форму волны, соответствующую последней приведённой спектрограмме. Это свист от сибилянта "s" в женском вокале. Вокал здесь панорамирован в центр, хотя сама запись достаточно стереофонична.

По рисунку можно видеть, что в левом и правом каналах свист находится в фазе и не сдвинут по времени (как и остальной вокал в этой записи - его легко удалить вычитанием L-R). Однако мы видим интересный эффект в форме волны: в левом канале (сверху) заострения формы волны направлены вниз, а в правом канале - вверх. И, как видно по спектрограмме, именно эти заострения образуют высокочастотные гармоники! На этой спектрограмме с повышенным разрешением по времени гармоники видны как периодические щелчки. Причем, щелчки в левом канале отстают от щелчков в правом канале на полпериода (несмотря на синхронность фазы волны), т.е. они как бы находятся в противофазе.

Вот наиболее вероятное объяснение этому эффекту. При воспроизведении ВЧ-звуков большой амплитуды игла звукоснимателя не следует по канавке плавно, а отскакивает от неё и ударяется о левый и правый наклонные борта (справа напомню, как выглядит дорожка на виниле). Попеременные удары об эти борта и порождают щелчки с широким спектром то в левом, то в правом канале, по очереди.

Отсюда становится ясно, что в данном случае высокочастотные гармоники - это продукт нелинейных искажений, и исходной записи они совершенно не свойственны. Так как голос панорамирован в центр, то и щелчки-гармоники должны были бы возникать одновременно в левом и правом каналах.

Вооружившись этим знанием, проанализируем другие фрагменты этого же файла, с других пластинок. Вот сибилянт мужского вокала. Все наблюдения остаются в силе.

А вот совсем короткий удар по хай-хэту:

Видим ту же картину: заострения формы волны в стереоканалах направлены в разные стороны, и ВЧ-щелчки несинхронны по времени, хотя основная волна синхронна.

 

[Alexey Lukin]

Наконец, проанализируем волну колокольчика с совершенно другого сайта:

Тут картина более сложная: имеются сдвиги по фазе двух стереоканалов. Однако форма волны на большинстве ВЧ-участков обнаруживает уже описанную особенность: левый канал заостряется вниз, а правый - вверх, что нехарактерно для реальных инструментов (если только они не записаны в противофазе).


Отсюда следует вывод: при прослушивании винила ультразвуковой диапазон зачастую появляется в результате нелинейных искажений высокочастотных компонент звукового сигнала. Несмотря на это, выше 20 кГц могут также присутствовать и полезные компоненты записанного сигнала, т.к. спад АЧХ виниловой записи является плавным. Однако в рассмотренных случаях нелинейные искажения превалировали над полезными компонентами сигнала.

Еще отмечу, что на высоких частотах ухо маловосприимчиво к конкретной форме сигнала, а больше реагирует на усреднённые энергетические признаки. Поэтому нелинейные искажения на этих частотах во многих случаях могут звучать похоже на полезный ВЧ-сигнал.

 

[Sov_OK]

Alexey Lukin, можно дурацкий вопрос: "Чем эти знания будут полезны? Как нам пользоваться ими во благо человечества?"

 

[MJSound]

Sov_OK, Ну прежде всего - знания сила...
Это, как мне кажется, инъекция иммунитета, против адептов секты"Чудес винила и аналога":crazy:

 

[Maxim Komov]

Алексей, вы убьете в аудиофилах тягу к прекрасному :biggrin:
Они же, бедные, сколько времени и сил тратят на рипы в 192kHz :spiteful:

 

[MJSound]

Кстати, а нельзя полученные сведения, использовать в прогрессивных эмуляциях винилового саунда?
Уже видятся плагины будущего:girl_dance:

 

[Alexey Lukin]

Чем эти знания будут полезны? Как нам пользоваться ими во благо человечества?

Да никак особо. Я ж не призываю слушать CD или наоборот винил - это дело вкуса. Меня просто заинтересовал спор в соседней теме о частотном диапазоне винила. Еще надеюсь, вам понравились картинки

 

[Entrase]

вы убьете в аудиофилах тягу к прекрасному

Не переживайте за них. Они большие фантазёры и обязательно что-нибудь придумают. Ну или для них придумают.

 

[Makkoshka]

Я два раза написал, что думаю на эту тему и оба раза сообщения слетели ! ))
Значит не судьба !
Но выводы совсем не те, которые все хотят увидеть
Похоже, форум модерирует автоматом

Нет, всё-таки третья попытка -

Во- первых форма волны представленная на спектрограмме вполне себе удобоварима и может быть полезной информацией. Она периодична, достаточно чиста и приятно выглядит На мусор и шумы, на которые намекают многие любители замеров не очень похожа.
Даже если это и результат нелинейных искажений, то полезная информация источника по любому тут присутствует.
Вспомните принцип работы Aphex Aural Exciter.
Во-вторых идея отскакивания от бортов весьма сомнительна, если вспомнить про инерционность приложенной массы звукоснимателя. Иголка вряд ли будет так периодично метаться на таких высоких частотах, скорее она просто апроксимирует этот сигнал, а на те "заострения" вообще не прореагирует.
И я думаю мало кто заметит разницу в звучании "слегка заострённой" волны от чистого синуса даже на средних частотах, особенно при существующей нелинейности всего звуковоспроизводящего тракта
В -третьих- да наплевать кто там чего заостряет или искажает, тем более, что толком никто не может ни замерить, ни объяснить этот "феномен". Но пока, несмотря на шумы и щелчки, винил звучит "живее", прозрачней и воздушней чем аудио CD.
Пока вроде нет общего Кашпировского, внушающего сотням тысяч людей мысли о преимуществах винила
Да никто и не заставляет вас его слушать. Каждый находится на том уровне понимания, который он осознаёт.
Но есть и то, что отличает человека от животного, существует область бессознательного взаимодействия с окружающей средой.
И существует гораздо больше сигнальных систем организма,чем это принято думать.
Был как-то на одной хай-ендовской выставке, где какой-то очередной изобретатель представлял акустическую систему с повышенной чувствительностью к окружающей среде
Ну да, народ посмеивался, пока этот перец просто не положил пятак на левую колонку и уровень ВЧ явно увеличился !
Потом первый из пришедших в себя слушателей вытащил свой(!) пятак и положил на правую колонку - частотка подровнялась!!!
Дистанций в руках или помощника за ширмой вроде при этом не наблюдалось. Оставив народ с вытянутыми физиономиями, я перекрестился и пошёл в буфет пить пиво...

 

[mxc]

Alexey Lukin, спасибо за исследование.
именно эта особенность винила мне всегда не нравилась - некое "эксайтирование" полезного сигнала, неприятное на слух.
сильнее всего указанный вами эффект проявляется на "запиленном" виниле и при воспроизведении звукоснимателем с большой массой подвижной части (например, советская гзм005д).
причем спектрограммы объясняют почему на сибилянтах искажения "расползаются" по панораме. приятно было узнать!

 

[Makkoshka]

эта особенность винила мне всегда не нравилась - некое "эксайтирование" полезного сигнала,

Да это ж эксайтирование в голове !
При многочисленных проигрываниях ВЧ запиливаются и их уровень снижается. И чем больше масса звукоснимателя, тем это сильне выражается.
Появившиеся в результате разрушения звуковой дорожки новые
составляющие всё больше поглощают в себе полезный сигнал и производят ощущение расширения частотного диапазона
Но при этом физически эти ВЧ всё-таки есть на виниле и воспроизводятся !

 

[tarzan]

Но при этом физически эти ВЧ всё-таки есть на виниле и воспроизводятся !

Похоже, что это и есть последний бастион фанатов винила.
Не важно, что уровень полезного ВЧ сигнала ничтожный, много меньше уровня всевозможных помех, не важно, что весь предыдущий тракт, начиная с микрофона и далее, не пропускает эти частоты, НО ТЕМ НЕ МЕНЕЕ ОНИ ЕСТЬ! Пусть их уровень - 100 дБ, НО ОНИ ЕСТЬ!
А у CD их нет! По определению!

Цифровые технологии - фтопку. Даёшь восковые валики!

 

[Sov_OK]

Makkoshka, потусторонние явления в восприятии музыки объясняются просто. Там, где есть возможность визуализации звука, она звучит лучше. Проигрываемую виниловую пластинку видно, а звучащий CD - в корпусе, процесс съема звука непонятен для широких масс, отсюда все "чудеса".

 

[tarzan]

Проигрываемую виниловую пластинку видно

Кстати, визуализация - это немаловажный фактор, наряду с сопутствующими священнодействиями, типа стирания пыли с диска салфеточкой.
А еще помню разговор с одним винильщиком, который говорил так: "новый диск распечатаешь - так он, блин, пахнет! Не то что эти ваши пластиковые CD"

 

[tim_ka]

Опять возвращаясь к кулинарным метафорам

А нельзя ли по существу, а не поэтическими образами, если уж возражать, хотябы в этой теме? Человек провел исследование, выложил результаты, объяснил их. Никакой метафизики, все очень интересно. Может в том же духе все-таки продолжать обсуждать, а не стихами? Нельзя спорить с тем кому "нравится", и точка. Кому-то табак нравится курить, кому-то насвай сосать, не смотря на формулы вредных и полезных веществ итп, но есть всетаки научный способ познания мира, и не даром таблицу Менделеева использовали и используют, а вот поэмы на тему теплорода и эфира как-то в технике не прижились.

 

[mxc]

tarzan, так и cd пахнут - все по-разному! как и кассеты... :english_en: :biggrin:
(у меня вообще привычка все нюхать, особенно новое оборудование. а плагины, блин, не пахнут - вот где огорчение! :girl_sad

 

[Alexey Lukin]

а плагины, блин, не пахнут - вот где огорчение!

Это если пиратки скачивать!
А вот купишь "коробку" - тут тебе и свежий картон, и типографская красочка в мануале, ммммм.... :i-m_so_happy:

 

[auzar]

а плагины, блин, не пахнут - вот где огорчение!

это скачанные не пахнут, а купленные, в коробочках, пахнут тоже
пс новый вариант крылатой фразы - плагины не пахнут :laugh4:

 

[Izia Katzman]

"Чем эти знания будут полезны? Как нам пользоваться ими во благо человечества?"

Можно диссер написать! :umnik2:

Не важно, что уровень полезного ВЧ сигнала ничтожный, много меньше уровня всевозможных помех, не важно, что весь предыдущий тракт, начиная с микрофона и далее, не пропускает эти частоты, НО ТЕМ НЕ МЕНЕЕ ОНИ ЕСТЬ!

отыменна!
Вот на картинке запись 1959 года.
Весь тогдашний тракт записи не давал такого диапазона, от микрофонов до ленты.
Весь тракт изготовления винила не давал такого диапазона.
Но "ОНИ ЕСТЬ!" :hunter:
Может, давайте то, что там есть, назовем по-честному ИСКАЖЕНИЯМИ, и никакой изотерики? О природе этих искажений кто-то напишет диссер, и мы перестанем сотрясать воздух бренными килогерцами, заняв свой разум более благодатными вещами...
Но нет! Ничего не изменится, ибо вера сильнее знаний, и они всё равно будут рипать винил на 192к и слушать ультртазвук 90 кГц на системах, усилки и пищалки в которых с трудом попискивают на 20-25к. А целый комплекс искажений называть "живостью", "пространством" и "мироточением".
А мы будем изрядно флеймить на форумах, и несть тому конца... :sarcastic:


Кстати, вот пресловутые 16 кГц там есть, и они реальные