Úvod

Mnoho jsem toho napsal o Tranzistorovém zvuku.   Napsal jsem zajímavý článek Vnímáme infra a ultra zvuk?  a Nepostradatelná barva tónů a jeho reprodukce, všechny články mají mnohé společné.

Honba Hi-Fi-stů za ultra a infrazvukem byla poněkud nastupující generací zapomenuta. Výrobci CD nosičů nejdříve doslova zabili frekvenční rozsah a postupem času se zasloužili i o dokonalou likvidaci dynamického rozsahu.

Hi-Fi-sty vysřídali High-end-isti neznalí starých dobrých časů a nevěřící tomu co jsem kdy napsal. Marketing splnil svůj účel a u mnohých pohřbil poslední zbytky zdravého rozumu. Všichni chtějí jen fakta, kterým však stejně nerozumí, nepoznají reálné měření od simulací, neznají význam ani přesnost simulací.

Tento článek nemá sloužit jako brečení nad současným stavem, ale jako shrnutí současné situace s jasným východiskem a pěknou ukázkou toho co lidé opravdu slyší.

Formát CD ...

Web AudioDrom nazval vývoj digitálních formátů od CD právem jako Cesta do pekel. Autor velmi výstižně popsal honbu za zisky, maximálním dosahem vysílačů, ale snad i maximálním kraválem na úkor samotné kvality nahrávek slovy: "Od roku 1982, kdy byl představen veřejnosti CD formát, uplynulo neuvěřitelných osmadvacet let. V době vinylu a rozkvětu magnetického záznamu bylo nové médium zpočátku na okraji zájmu a nahrávací společnosti proto nevěnovaly přepisu programového materiálu do digitální podoby nikterak velkou pozornost. Stříbrné kotoučky byly masterovány s nízkou úrovní hlasitosti přímo z pásků bez jakýchkoli úprav, a teprve ke konci dekády, kdy se začalo red book formátu blýskat na lepší časy s rozšířením CD přehrávačů, stává se z masteringu legitimní profese. Tak jak se zlepšovala dostupná digitální technika, mohla masteringová studia začít využívat teoretické možnosti nového média bez toho, aby používala datovou kompresi nebo clipping. První polovina 90. let se tak stala zlatou érou masteringu a CD záznamu vůbec. Potom se ale někde něco ošklivě zvrtlo..."

Vydávalo se mnoho CD jejichž dynamický rozsah nad střední hodnotou dosahoval až ke 20dB, nahrávky byly sic ořezány nad 20kHz, ale jejich dynamický rozsah překonával analogové záznamy na Vinylu a Mgf. nosičích.

Zde se můžeme podívat na nosič vydaný v roce 1985, 1995 a 2007, hlasitost nahrávky je neustále zvyšována na úkor dynamického rozsahu nad střední hodnotou a co na to říká kvalita záznamu, či dokonce nějaké Hi-Fi hodnocení? Na tuto otázku nám krásně odpovídá samotný název tohoto textu je to Cesta do pekel.

Komprimace

Na hrůzy, které se v poslední době se signálem dějí se můžete podívat v krátkém videu. Naleznete tam mnohé další velmi zajímavá videa a fakta, jak se dnes zachází s Hi-Fi poselstvím a neustále se tak často i vlastním přičiněním skutečné kvalitě vzdalujeme.

Ještě několik pohledů na reálný signál pocházející z nahrávky  Suzi Quatro.

Frekvenční rozsah

Podívejme se na frekvenční rozsah, máme stále analogové nahrávky, máme digitální formáty, které začínají svým frekvenčním rozsahem dohánět své analogové předky. Ale máme zde rovněž posluchače, kteří se mylně domnívají, že potřebný frekvenční rozsah začíná nad 20Hz a končí pod 20kHz.

Měření na zesilovači

Tato a následná část textu vznikla bez toho, že by byla jakkoliv cíleně připravována. Při oživování  HQQF-55-503W-4-2 a nastavování pracovních bodů vznikla řada zajímavých měření.

Jedním s měření byla i šířka přenášeného pásma, řešení stability a zakmitávání na kmitočtu kolem 50MHz, ale také nastavení optimální velikosti klidového proudu koncovými tranzistory.

Defekty průběhu

Jako při každém měření a nastavování zesilovače je nutné doladit jisté defekty samotného průběhu a nastavit optimální pracovní body.

Pro tento účel se mi podařilo navodit stav, při kterém si můžeme právě takové děje pěkně vysvětlit. Na průběhu je patrný stav zakmitávání i přechodové zkreslení.

Stav zakmitávání zde nebudeme blíže rozebírat, neboť pro tento účel potřebujeme více času a prostoru a bude popsán v samostatném článku.

Naopak přechodové zkreslení je pouze věcí správného nastavení klidového proudu a není třeba je více rozebírat. Zde se však věnujeme tomu co je již slyšet.

Co již slyšíme

Zde jsem použil frekvenci nejdříve 1kHz, později 5kHz a amplitudu 3V. Hledali jsme stav kdy začne být slyšitelné přechodové zkreslení, krom mé maličkosti bylo přítomno několik studentů a hranice slyšitelnosti byla u všech podobná.

Hranice kdy bylo přechodové zkreslení slyšitelné měla přímou návaznost na rychlost změny klidového proudu. Pokud jsem měnil proud velmi pomalu, pak se dala jen stěží identifikovat. Při rychlejší změně klidového proudu byla odchylka patrná již od 10 po 20mV.

Podíváme li se na periodu odchylky, pak naměřím pouhé 2µs. Pokud připustím, že se jedná o půlperiodu a ne o periodu, pak by opakovací frekvence odpovídala 250kHz, pro celou periodu by to byl dvojnásobek.

Pokud se podíváme na výkony, které jsou úměrné mocnině napětí, pak můžeme vypočíst pro užitečný signál hodnotu 9V² a pro hodnotu amplitudy přechodového zkreslení 1*10^-4V²÷4*10^-4V², přihlédneme-li k době trvání jedné periody, pak musíme tuto hodnotu ještě vynásobit poměrem frekvencí. Pro případ s 1kHz *1/250 a pro případ s 5kHz *5/250.

Velmi hrubým a nepřesným výpočtem se dostaneme k hodnotám zkreslení 22,5*10^-6% ÷ 0,2*10^-3% pro testovaný kmitočet 1kHz a 5kHz.

Závěr

Co říci závěrem, snad jen to, že článek dává zcela jasnou odpověď na otázku vývoje hudebních nosičů a neustálý ústup kvalitních nosičů na úkor tržeb, ale také ukazuje, že nelze jen tak srovnávat přesné měření s tím co ucho slyší a na co je citlivé.

Kmitočty nad akustickým pásmem jsou neslyšitelné, ale pokud jsou součástí kmitočtů v akustickém pásmu, pak udávají jejich barvu. Pokud takové kmitočty potlačíme, pak o barvu tónů přicházíme a posluchač to pozná, jako formu zkreslení. Pokud naopak takové kmitočty přidáme, vzniká nám rovněž zkreslení původního signálu.

Zkreslení je nějakým způsobem měřitelné, ale hranice slyšitelnosti je různá. Jen málokdo pozná zkreslený signál a měl by problém s řádem 1%, ale samotná změna, rychlé nasazení zkreslení je velmi rušivé a posluchač je citlivý již na tisíciny, či dokonce miliontiny % a vnímá frekvence řádu několika 100 kHz.

Zde již nejde o teorii, jak by se mnozí mohli domnívat, a jak by jim spíše vyhovovalo. Jde o konkrétní měření a několik posluchačů. Takový test si může každý sám na sobě vyzkoušet a nalézt hranici slyšitelnosti. Každý si může ověřit, že ucho je mnohem citlivější na změnu tohoto zkreslení, než na zkreslení samotné.

Na tomto nezmění nic ani použitá reproduktorová soustava, která patří mezi nejlevnější a nejméně kvalitní. Může kdokoliv namítat, že neznáme její vlastnosti, že na kmitočtu 250kHz nemůže nic vyzářit. Jak je slyšet, vyzáří ještě tolik, že je to dostatečně rušivé a vůbec nezáleží co se dělo ve výhybkách, membránách reproduktorů a pod. Rozhodující je to co posluchači slyšeli.

Diskuse