Entre las personas con una visión crítica del mundo, se ha enraizado un estereotipo de que los formatos de audio de alta resolución (con una frecuencia de muestreo de más de 44.1 Hz y cuantificación de más de 16 bits) en el equipo de reproducción de audio doméstico es solo una estratagema de marketing creada para aquellos que no conocen sobre umbrales de percepción. Al igual, hay mejoras más allá de los umbrales de la percepción humana.
Durante mucho tiempo me incliné por una opinión similar, hasta que comencé a notar periódicamente que me gustaban subjetivamente algunos (algunos de los motivos inexplicables) más de los registros. No puedo decir que puedo pasar fácilmente la prueba ciega y determinar con alta precisión dónde está el Hirez y dónde está el mp3 con una tasa de bits de 320 kbps. Pero al escuchar las grabaciones en formato AIFF con una frecuencia de muestreo de 192 kHz y una resolución de 32 bits, me pareció notar mejoras sutiles en el rango dinámico y cuando toco bajo.
Realmente no confío en mis oídos. Dudaba de mis propias conclusiones y decidí descubrir algo sobre la posibilidad teórica de escuchar estas diferencias.
Para mi sorpresa, no encontré las historias de los especialistas en marketing, sino evaluaciones bastante autorizadas de los especialistas de AES (sociedad de ingeniería de audio). Mis búsquedas no dieron una respuesta definitiva, pero me volví menos categórico con respecto a los highres.
Basado en la experiencia personal, escribí más de una vez que la alta resolución solo es necesaria para personas que no son suficientes para escuchar, pero que necesitan saber que la calidad del sonido es impecable. Después de analizar los hallazgos de los ingenieros de audio y especialistas en psicoacústica, me di cuenta de que todavía existe la posibilidad teórica de escuchar la diferencia.
Frecuencia y otros parámetros de "resolución"
La pregunta principal que enfrentaron los investigadores en las últimas décadas: ¿tiene sentido aumentar la frecuencia de muestreo de las grabaciones y la reproducción de equipos de audio? La pregunta se planteó en relación con el hecho de que el umbral fisiológico de audibilidad se limita a un rango de 16 Hz a 21 kHz.
Según uno de los pioneros de la psicoacústica rusa, profesor de la Universidad de San Petersburgo, doctor en ciencias técnicas, miembro del Consejo de Coordinación de Acústica de la Academia de Ciencias de Rusia, presidente del departamento de AES de San Petersburgo, Irina Aldoshina, nadie ha dado una respuesta definitiva a la pregunta.
El hecho es que, a pesar de la falta de evidencia de pruebas ciegas, donde sea que el sujeto identifique inequívocamente una alta resis- tencia, existen muchos supuestos teóricos de que la alta "resolución" puede afectar la percepción subjetiva.
Así que el profesor de la Universidad de Montreal McGill V. Voychik escribió que una de las formas de aumentar el realismo de la señal musical y crear el efecto de "presencia", aumentar la "transparencia" es aumentar la frecuencia de muestreo por encima de 44,1 kHz. En consecuencia, la expansión del rango superior de frecuencias reproducibles más allá de 20 kHz. (Después de leer esto, dudé de su condición de experto, pero en vano)
También señaló que para crear una señal realista, además de la frecuencia de muestreo, es necesario aumentar la "resolución de los sistemas de reproducción y (!) Grabación (!) En los dominios temporales, espaciales y dinámicos. El profesor canadiense llegó a esa conclusión basándose en los informes anuales de AES, así como en el conocimiento de la complejidad de la fisiología de la audición y la neurofisiología de la percepción auditiva.
ADC: intervalo de muestreo, filtros y "transparencia"
Se sabe que para convertir una señal de audio analógica en una digital, es necesario realizar un muestreo, cuantificación y codificación. Estos procesos ocurren durante la grabación digital o al digitalizar material analógico. Para esto, se utiliza un ADC. El proceso de tal transformación tiene lugar de acuerdo con el teorema de Kotelnikov-Shannon-Nyquist.
De acuerdo con el mismo teorema, la restauración exacta de la señal original en la transformación inversa solo es posible cuando la frecuencia de muestreo es superior al doble de la frecuencia máxima en el espectro de la señal original.
Por lo tanto, parece que la frecuencia de muestreo de 44,1 kHz (formato CD DA) en teoría debería ser suficiente para transmitir con precisión todo el espectro audible, es decir, fd> 2fv. Pero no todo es tan simple, el problema radica en los intervalos de muestreo.
Los expertos de AES escriben que en el momento del muestreo la señal debe ser constante y pasar a través de la llamada de baja frecuencia filtro anti-alias que corta la señal en fd / 2 para evitar que ocurran artefactos. Dichos filtros están en todos los ADC. Este filtro causa la dispersión de las características del pulso de la señal original, lo que ocurre debido a la irregularidad de las características AF y AF y la falta de linealidad de fase en la banda de paso.
El resultado de este efecto secundario del filtro es la dispersión temporal de la señal y la presencia en cada muestra de elementos de información de los anteriores. Debido al dinamismo y la complejidad de la señal musical, esta dispersión puede tener algún efecto en la percepción subjetiva. Aunque los expertos dicen que para esto, debe ser un oyente muy atento y experimentado con excelentes oídos "dorados".
Cuando se convierte a una frecuencia de 44.1, se usa un intervalo de muestreo de 22.7 μs. Voychik, Aldoshina y otros especialistas de AES prestan atención a los problemas de las características temporales del formato. Las capacidades dinámicas de la tubería durante la ejecución de la fortaleza permiten alcanzar picos de 120-130 dB en 10 μs, los dulcímeros le permiten obtener un aumento instantáneo de 136 dB en 7 μs.
En consecuencia, los intervalos de tiempo de muestreo que se utilizan al grabar un CD están muy lejos de las capacidades dinámicas de los instrumentos. En los formatos de alta resolución modernos, estos intervalos son más cortos (de 1 a 0,16 μs) y, por lo tanto, a nivel de dinámica, pueden transmitir sonido de forma más precisa y realista.
Además, como una característica importante del realismo ("naturalidad") del sonido durante la reproducción, los expertos de AES consideran el llamado "Transparencia". Esta característica tímbrica subjetiva del sonido es inherente al sonido, que, según muchos expertos, está más cerca de lo natural. Los investigadores señalan que esta función también depende directamente de los parámetros de tiempo de grabación, es decir. del intervalo de muestreo.
Ultrasonido: ¿es necesario o no?
Los científicos y entusiastas, al grabar instrumentos en vivo utilizando instrumentos de precisión, comenzaron a notar la presencia de ondas ultrasónicas en el espectro de estos instrumentos desde los años 70.
Un ejemplo es el espectro de una tubería, donde las ondas son componentes grabados con una frecuencia de 40 kHz y un nivel de hasta 60 dB, el violín y la viola tienen componentes ultrasónicos de hasta 100 kHz, con un nivel de hasta 85-90 dB.
A pesar del hecho de que el oído humano no puede percibir ondas con una frecuencia superior a 20 kHz (en casos raros, 22 kHz, por regla general, en niños), la presencia de componentes pronunciados de alta frecuencia cambia la estructura temporal de la señal.
Fletcher, Kuznetsov y otros autores que estudiaron los sonidos de instrumentos en vivo notaron que una influencia tan temporal puede afectar significativamente la percepción subjetiva del sonido, a pesar de que la frecuencia en sí misma no es percibida por el oído.
Dicha información en teoría responde a la pregunta de la conveniencia de aumentar la frecuencia de muestreo. Al menos al grabar tocando instrumentos acústicos en vivo.
Residuo seco
A pesar de que las pruebas a ciegas aún no confirman diferencias significativas en la percepción de los formatos convencionales y de alquiler, a nivel teórico tienen una mayor fidelidad de reproducción. Además, los intervalos de muestreo, una disminución en el nivel de dispersión temporal, así como la capacidad de reproducir los componentes ultrasónicos de la señal sugieren que la diferencia entre el CD DA clásico y los formatos de alta resolución puede ser notable y significativa para la percepción subjetiva.
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