Хью Робджонс. Аналоговая теплота

Опубликовано в журнале «Sound on Sound» в феврале 2010 года

Аналоговая теплота в наши цифровые дни – это что-то вроде чаши Святого Грааля. Но что же это такое, почему к ней такое внимание, и как её можно использовать, чтобы улучшить свои записи?

Хью Робджонс

Соберите вместе группу звукоинженеров, и рано или поздно беседа повернётся к обсуждению вопроса «аналоговой теплоты», и того, почему аналоговые вещи кажутся лучше, чем цифровые. Даже те инженеры и музыканты, которые никогда всерьёз не работали с аналоговыми системами (что не удивительно, потому что с 80-х годов прошлого века началось господство цифровых систем), загипнотизированы этим явлением и изо всех сил пытаются привнести эту «теплоту» в свою продукцию.

Так что же это такое – «АНАЛОГОВАЯ ТЕПЛОТА»?

Не у всех был опыт общения с аналоговым звукозаписывающим оборудованием, но все мы слышали и восхищались множеством классических альбомов, записанных благодаря этим технологиям.

Характер в записи создаётся благодаря комбинации многих факторов: сюда вносят вклад и инструменты, и сами музыканты, и микрофоны, предусилители, процессоры и эффекты (и то, как они используются). Но когда мы говорим об аналоговой теплоте, то обычно имеем в виду тот характер, который добавляют к звуку аналоговые системы записи/обработки и непосредственно сам носитель этой записи.

В этой статье я рассмотрю некоторые ключевые аналоговые технологии, часто связанные с понятием «аналоговой теплоты», и объясню, почему они создают именно такой звук. Хочу надеяться, что это позволит Вам более осознанно подойти к выбору оборудования и поможет получить миксы с аналоговым чувством.

Аналог против Цифры

Хоть я и рос на аналоговом оборудовании, но всё равно считаю, что современная цифровая звукозапись – это существенный шаг вперёд. Конечно, многие ранние цифровые устройства не соответствовали той шумихе, которая окружала их, но технологии с тех пор очень продвинулись, и по моему мнению, цифровые системы могут теперь предоставить практически всё, что было когда-то обещано. На данный момент это почти совершенный носитель записи, который с абсолютной точностью и достоверностью передаёт Вам то, что было на него записано. Это очень, очень прекрасное свойство, но это не всегда то, что мы хотим: во многих случаях, технические недостатки и ограничения аналоговых систем стали неотъемлемой частью характера записанных звуков на которых мы все росли. И многие люди воспринимают это звучание как более приятное, лучшее, чем мы сегодня можем получить при помощи цифровых систем записи. И более того, некоторые из звуков, полученные в результате «злоупотребления» аналоговыми устройствами, стали сами по себе признанными эффектами (очевидные примеры – ламповая перегрузка и сатурация магнитной ленты).

Интересно, что звукозапись – не единственная сфера индустрии, которая обнаружила это свойство. Цифровые камеры и программы для работы с изображениями обычно предлагают массу «художественных» эффектов (например, обработка цифровой фотографии в стиле акварели, пастели, карандашного рисунка и т.д.). Моя собственная фотокамера предлагает режимы Стандарт, Портрет, Пейзаж, Нейтральный, Точный, Монохромный и три пользовательских. Каждый из них имеет свой тональный баланс, цветовую насыщенность, резкость и контраст, что позволяет художественно акцентировать внимание на том или ином аспекте объекта съёмки.

Короче говоря, кайф от художественного продукта (записанной музыки, фотографии, фильма или неважно чего) не обязательно заключается в точности передачи: чаще всего, именно настроение, характер и тонкие акценты делают результат более ярким и интересным, чем реальность.

Когда дело доходит до звука, лишь немногие аспекты аналоговой технологии предоставляют те артефакты и искажения, которые усиливают музыкальное воздействие и воспринимаются нами как приятные. Но именно эти вещи находятся в основе идеи «аналоговой теплоты». Конечно, аналоговое оборудование может быть дорого или недоступно, и, зачастую, очень обременительно в обслуживании и эксплуатации. Потому не удивительно, что многие люди ищут (и многие производители теперь предоставляют) программное обеспечение и процессоры, могущие ввести немного «аналогового характера» в «холодные» цепи цифровых систем. Какие-то из этих плагинов и процессоров работают хорошо, какие-то – не очень. Но вопрос в другом: чему же они фактически пытаются подражать?

Факторы «подогрева»

До сих пор, я говорил об аналоговом оборудовании лишь в общих чертах. Термин «аналоговое оборудование» охватывает целый мир микрофонов, магнитных лент, электронных ламп, трансформаторов, транзисторов и прочей электроники. Посмотрите на рисунок, изображающий довольно простую конфигурацию оборудования для аналоговой записи/сведения. И Вы увидите, что в каждом из участков этой цепи существует масса возможностей, чтобы добавить окраску и характер ещё до того, как будет сделана итоговая запись. Есть несколько явных факторов, создающих «аналоговую теплоту», и почти наверняка, наши уши требуют полной их комбинации: если сосредоточиться только на одном, то это, скорее всего, не предоставит действительно убедительный результат. Например, я сделал бы следующий список самых важных факторов:

- Магнитная запись и механические артефакты, возникающие при работе магнитофонов (девиации и другие проблемы со стабильностью скорости);

- Гармонические и негармонические искажения, вызванные трансформаторами и прочими индуктивными элементами;

- Искажения, возникающие в усилительных цепях (которые включают электронные лампы и/или полупроводниковые элементы).

Вместе с этими аспектами Вы должны рассмотреть и такие вещи, как частотный и динамический диапазон. Ленточные микрофоны, излучатели мониторов, магнитные ленты и многие ламповые устройства, выпущенные в период 50 – 60-х годов прошлого века, имели, с одной стороны, ограничения в передаче высоких частот, и с другой стороны – более полный бас. Кроме того, они имели свойство уменьшать динамику транзиентов (в результате магнитного или термоэлектронного насыщения).

Это оборудование имело как прямое влияние на звук, так и на то, какие решения примет инженер во время записи и сведения. Например, он может использовать более яркий микрофон или повысить высокие частоты на эквалайзере, зная, что эти верха и транзиенты будут приглажены в результате прохождения сигнала по цепи.

Откуда прибывает «теплота» во время записи?

Как добавить теплоту к своему звуку? Изучите иллюстрацию, которая показывает пример относительно простого аналогового сетапа для записи/сведения. И Вы увидите, сколько там есть возможностей, чтобы добавить к записанному звуку тот или иной вид «аналоговой теплоты». 

Катушечные магнитофоны

Из всех трёх вышеупомянутых факторов, в наши дни мы реже всего сталкиваемся с аналоговыми магнитофонами. Эти профессиональные машины теперь слишком дорого стоят, и их обслуживание также является неподъёмной вещью для многих людей.

Многие из Вас, вероятно, знают о влиянии магнитной ленты на записанный звук, но мало кто рассматривает влияние самого магнитофона. Самая большая проблема для любой системы лентопротяжки – это контроль над скоростью движения ленты, и несовершенная природа этого контроля приводит к таким вещам, как «плавание» и «вибрация» звука. (Все эти явления часто называются одним общим словом «детонация». В англоязычной литературе детонации эквивалентен составной термин wow and flutter, где wow — «медленная» детонация («плавание» звука), flutter — «быстрая».) Можно сказать, что существует четыре варианта этих искажений: «drift» (дрейф) – обнаруживается ниже 0,1 Гц; «wow» (плавание) – обнаруживается в области 0,1 – 10 Гц; «flutter» (вибрация/дрожание/флаттер) – в области 10 – 100 Гц; «scrape flutter» (смычковый эффект/скрип/скребущая детонация) – в области 1 – 5 кГц. (Заранее прошу прощения за перевод этих терминов, но в русскоязычной литературе я не нашёл именно такой классификации. Хотя есть такая: до 4 Гц — «плавание» звука; 5-15 Гц — «дробление»; 15-25 Гц — «дрожание»; 25-100 Гц — «хриплость», «грязь» на средних частотах; свыше 100 Гц — дополнительные тоны (явно слышимые призвуки.) Человеческий слух наиболее чувствителен к колебаниям скорости с частотой 1 - 6 Гц. Немного объясню последний термин («scrape flutter»). По сути дела, это колебания натянутой ленты, возникающие от трения о неподвижные элементы лентопротяжного механизма (головки или ролики). Точно также звучит скрипичная струна, когда Вы проводите по ней смычком.

К 80-м годам разработчики уменьшили подобные искажения до минимума, но полностью удалить их так и не смогли. Даже великолепный двухдорожечный Studer A820 показывал при скорости ленты 15” значения «wow and flutter» 0,04% (у нас это называется коэффициентом детонации или коэффициентом паразитной частотной модуляции). Это очень малое значение. Но всё-таки…

Одно аналоговое оборудование подражает другому: Rupert Neve Designs Portico 5042 использует индуктивно связанные катушки, чтобы имитировать процессы, происходящие в магнитофонных головках и звукозаписывающем тракте (на фотографии видны настоящие магнитные головки).

Так какой же возникает слышимый эффект от таких низкоуровневых детонаций скорости? Дело в том, что циклические колебания, вызванные флаттером (и особенно его быстрой «скрипучей» разновидностью), создают тонкие боковые полосы и шумовую модуляцию вокруг записанного сигнала. Это добавляет к звуку некоторые низкоуровневые искажения и грязь (одним словом «гранж» - «grunge»). Высококачественные магнитофоны свели подобные артефакты до минимума, но всё равно они там присутствует. Таким образом, вызванные флаттером боковые полосы и шумовые модуляции – это врождённый элемент любой аналоговой магнитной записи. И наш слух воспринимает их как часть записанного звука (и ожидает, что они должны там быть) – и как часть того, что мы называем аналоговой теплотой.

Чем большее количество раз делался баунсинг на одной и той же ленте, тем сильнее становились побочные эффекты, поскольку при каждом проходе всё добавлялись и добавлялись эти низкоуровневые искажения. Порождённый таким процессом звуковой характер стал очень распространённым в конце 70-х – начале 80-х годов прошлого века, когда большие многодорожечные форматы стали банальным явлением, и такие операции, как наложение и баунсинг, стали обычными рутинными делами.

Эти некогда общие признаки всех аналоговых магнитозаписей теперь полностью отсутствуют в цифровых системах. И я не знаю ни одного плагина, который полностью воссоздавал бы такие явления, как гранж и флаттер. Хотя некоторые производители утверждают, что их продукты могут имитировать подобные эффекты (например, Digidesign Reel Tape Suite), но до сих пор я не услышал ни одного, который был бы действительно убедительным в этом отношении.

Сатурация магнитной ленты

Большинство людей, читающих эту статью, слышали о таком явлении, как сатурация (насыщение) магнитной ленты, и о той ключевой роли, которую она играет в деле создания «аналоговой теплоты». Это очень сложное явление, но некоторые производители достигли очень неплохих успехов в его имитации – как в аналоговых устройствах, так и в цифровых плагинах. Аналоговая магнитозапись имеет врождённую нелинейность. Она определяется сложной комбинацией из химического состава ленты, конструкции записывающих и воспроизводящих головок, скорости движения ленты, её ширины, корректирующей эквализации, уровня и формы высокочастотного подмагничивания. Слишком много переменных, требующих учёта! Всё это вводит определённые гармонические искажения (особенно в низких частотах), неравномерность частотной и фазовой характеристик, уменьшение динамического диапазона (главным образом, затрагивающее высокочастотные транзиенты через эффекты магнитного насыщения и самостирания).

Все магнитофоны используют ту или иную систему подмагничивания (bias), которая линеаризует свойства магнитной ленты и минимизирует низко- и среднечастотные гармонические искажения. Однако, такая оптимизация искажений происходит за счёт уменьшения ширины высокочастотного диапазона и точности в передаче транзиентов – но это обеспечивает более «тёплый» звуковой характер, чем плоский и линейный ответ цифровых систем. Различия в частотных характеристиках не очень велики, но нежный спад аналоговой АЧХ и связанная с ней фазовая характеристика таковы, что это воспринимается слухом как более тёплое звучание, чем то, что приходит из совершенной и прекрасной цифровой системы (даже имеющей очень близкие графики характеристик). 

Вкратце перечислю некоторые другие явления, могущие проявиться в результате сложных процессов, происходящих внутри аналогового магнитофона. Это высокочастотный «звон»-резонанс в корректирующем эквалайзере; подъём в средних частотах из-за влияния тока подмагничивания (особенно заметен при малых скоростях ленты); и искажение (часто с очень существенной 3-й гармоникой), происходящее при записи громких низкочастотных звуков.

Хотя частотная характеристика это важный фактор для звуковой теплоты, и даже очень маленькие её изменения (от децибела и меньше) могут существенно влиять на воспринимаемый звуковой характер, дело не только в ней. Если бы всё было так просто, то изменив соответствующим образом частотные характеристики наших цифровых систем, мы мигом бы избавились от всех жалоб на «цифровую стерильность». Да, частотная характеристика играет важную роль, но, на мой взгляд, эффект, который имеет аналоговая запись на транзиенты звукового сигнала, намного важнее.

Дело в том, что в большинстве случаев, громкие высокочастотные транзиенты просто не переживают запись на ленту. Первый удар по ним наносит магнитное насыщение, а эффект самостирания довершает разгром. Именно из-за этого эффекта звук, записанный на аналоговую магнитную ленту, со временем несколько теряет свою яркость. Но с другой стороны, высокие частоты становятся более мягкими и менее «нахальными», поскольку уменьшается воздействие и уровень транзиентов. И, как мне кажется, всё это вносит неоценимый вклад в дело создания «аналоговой теплоты». А вот цифровые системы лишены таких «недостатков» и могут хранить записанную на них информацию практически вечно без каких-либо потерь.

Есть множество плагинов, имитирующих свойства аналоговой магнитной ленты (и эффект сатурации в частности). Вам стоит испытать такие вещи, как Crane Song Phoenix Tape Emulation, MсDSP Analog Channel, PSP Vintage Warmer, Voxengo Tapebus и Nomad Factory E tube Tape Warmer. Мне также нравится плагин для цифровых пультов Yamaha, который называется AE02I Master Strip. Среди аппаратных устройств очень неплохо выглядят такие приборы, как Rupert Neve Designs Portico 5042, Crane Song Hedd и Anamod ATS I. Кроме моделирования типичных эффектов, возникающих при прохождении сигнала по цепям магнитофона и при магнитном насыщении ленты, некоторые из этих процессоров пытаются моделировать и тональные изменения, вызванные различными параметрами настройки тока подмагничивания, различными типами лент и скоростью их движения. Но, на мой взгляд, хотя все эти плагины и приборы и являются полезными инструментами, могущими дать знакомый привкус «аналоговой теплоты», что-то всё равно теряется безвозвратно…

Трансформаторы

Любое устройство, в котором имеются элементы с индуктивной связью, может внести в сигнал различные виды гармонических и нелинейных искажений – как приятных для слуха, так и не очень. С самых ранних дней трансформаторы были неотъемлемой частью звукового оборудования. Зачастую они стояли на всех входах и выходах, а также между усилительными каскадами. В звуковых цепях многих устройств, выпущенных в 60 – 70-е года ХХ века, можно было легко насчитать 10 и более трансформаторов!

Гармоническое искажение в трансформаторах вызвано двумя причинами: гистерезис и магнитное насыщение. Гистерезис больше влияет на низкоуровневые сигналы, магнитное насыщение – на высокоуровневые. Сильнее всего эти эффекты проявляются в низких частотах, и приводят, главным образом, к искажению с преобладающей 3-й гармоникой. Многие факторы влияют на уровень звукового искажения, но, как мне кажется, ключевой – это материал, из которого изготовлен сердечник трансформатора. Сердечники, изготовленные из сплавов с высоким содержанием никеля, имеют наименьшее количество искажений, связанных с гистерезисом (но это приводит к значительному их удорожанию). А вот сердечники, изготовленные из обычной мягкой стали, дают намного больше искажений, зато очень дёшевы. Вы можете почитать о факторах, связанных с трансформаторными искажениями, и о характере, который они имеют, в разделе под названием «Как искажают трансформаторы».

Усилительные (активные) цепи

Искажение, возникающее в усилительных элементах, обычно является частью процесса подъёма уровней сигнала (читайте раздел «Как искажают усилители»). Природа этого искажения очень сильно зависит от топологии цепи, от типа активных элементов и даже от того, какое используется электропитание для них. Один из таких активных элементов – это электронная лампа, и многие люди именно с ней связывают понятие «аналоговой теплоты». Тем не менее, не очень сложно спроектировать и изготовить полупроводниковое устройство (на дискретных транзисторах или интегральных микросхемах), которое будет звучать так «тепло», насколько только потребуется. Существует масса раритетного полупроводникового оборудования, носящего гордое звание «Заслуженного аналогового подогревателя». Один из самых видных представителей – это классические микшерные консоли Neve. Так что не думайте, что если в чём-то не стоят лампы, то это не будет хорошо звучать.

При изготовлении звукового оборудования могут использоваться различные виды электронных ламп, но самые типичные – это триоды (например ECC83/12AX7), лучевые тетроды (KT88/6550) и пентоды (ECL86). Триоды обычно применяются для усиления сигналов микрофонного и линейного уровней, а лучевые тетроды и пентоды используются в усилителях мощности. Хотя любому из них можно поменять роль (всё зависит от схемотехнических решений). В этом месте стоит обратить внимание на одну важную деталь: триоды зачастую используются в усилительных цепях с несимметричным выходом и производят довольно много чётных и нечётных гармонических искажений. А вот лучевые тетроды и пентоды обычно применяются в двухтактных усилителях мощности класса A и AB, у которых практически отсутствуют чётные гармонические искажения, но зато имеются нечётные. (Смотрите разделы «Что такое гармонические искажения» и «Как работают электронные лампы»).

Всё это в такой же самой степени относится и к полупроводниковым устройствам (биполярным и полевым транзисторам, или их близким родственникам – микросхемам). Ведь базовые топологии, используемые при проектировании ламповых или полупроводниковых приборов, не особо отличаются друг от друга – выбирая ту или иную базовую схему, Вы получаете характерные для неё виды искажений. И действительно, топология сигнальных цепей намного сильнее влияет на количество и характер искажений, чем тип активного элемента, который фактически используется в ней. Например, в устройствах А-класса количество искажений падает с понижением уровня сигнала (независимо от того, на лампах или на транзисторах они работают). А вот в устройствах с топологией АВ-класса количество искажений более-менее постоянно при любом уровне сигнала. Как следствие, при малых уровнях сигнала эти искажения могут стать слышимыми. И на вершине списка – усилители В-класса. У них имеются так называемые «crossover distortion» (искажения при переходе через ноль, искажения центральной отсечки - нарушение непрерывности звукового сигнала в двухтактных усилителях, когда происходит переключение транзисторов или ламп). Одним словом – переключательные искажения. Эти искажения не имеют никакой музыкальной связи с исходными звуковыми сигналами. Они звучат не очень приятно и определённо не «тепло».

Таким образом, выбранная топология в большей степени определяет, какие возникнут искажения и как они будут соотноситься с низкими уровнями сигнала. Но есть и другие факторы. Нам обязательно следует рассмотреть, что же случается с сигналами, которые имеют большой уровень. Динамический диапазон электронной лампы достаточно линеен и очень широк, но очень громкие сигналы могут выйти из этой линейной зоны, и попасть в ту область, где характеристика лампы плавно изгибается в насыщение (сатурацию). В конце концов, сигнал всё-таки дойдёт до клиппинга, но перед этим в него будут добавлены относительно мягкое низкоуровневое гармоническое искажение и музыкально «дружественная» интермодуляция разных спектральных компонентов. Гитарные усилители с успехом эксплуатируют этот нелинейный участок (все мы слышали этот эффект, так что описывать его не будем).

Большинство полупроводниковых устройств работает в более узких рамках входных напряжений, и в том случае, если сигнал выходит из линейного рабочего диапазона, он немедленно попадает в область с очень резкой нелинейностью. Обычно это приводит к агрессивному высокоуровневому гармоническому искажению и неприятным интермодуляционным эффектам. Конечно, вполне возможно спроектировать полупроводниковую схему так, чтобы перегрузка происходила более изящно, но, к сожалению, такие «благозвучные» схемотехнические решения применяются, в основном, в достаточно дорогостоящем оборудовании.

Ещё один камень в полупроводниковый огород – это воспринимаемое слухом влияние отрицательной обратной связи (ООС). Ламповые усилители (особенно на базе триодов) либо вообще не нуждаются в ней, либо требуют очень небольшого её количества. А вот полупроводниковые аппараты (особенно ранние) часто использовали очень большой уровень ООС. В результате, большинство ламповых приборов имеет намного большее количество гармонических искажений, чем у полупроводниковых (поскольку ООС  как раз и предназначена для того, чтобы уменьшать уровень гармонических искажений). Но, с другой стороны, большой уровень отрицательной обратной связи приводит к другим проблемам. Среди них – повреждение высокочастотных транзиентов и негативное влияние на динамику сигналов со сложным спектральным составом. Но дело идёт на лад,  поскольку современные полупроводниковые приборы требуют ввода намного меньшего уровня отрицательной обратной связи (чем это было раньше), поскольку технологии продвинулись вперёд и это теперь не настолько актуально. Таким образом, поведение современных транзисторов при переходных процессах начинает напоминать поведение электронных ламп, но при гораздо меньшем количестве искажений.

То, какое электропитание используется, также может стать важным фактором  звукового качества. Например, для раритетных ламповых устройств характерны просадки электропитания, которые возникают при появлении громких сигналов. Это приводит к своеобразному сжатию динамики, или даже к эффекту динамической модуляции. Но эта проблема не ограничивается только лишь ламповыми аппаратами – для полупроводниковых приборов всё может быть ещё хуже, поскольку они обычно работают от источников с низким напряжением, но потребляют при этом большие токи (у ламп всё наоборот).

Уроки из прошлого

Как я уже сказал ранее, наука, лежащая в основе этого очаровательного предмета, очень сложна. Я посвятил довольно много времени изучению данного явления, и я верю, что именно описанные выше факторы являются первичными предпосылками того мистического звукового характера, который мы называем «аналоговой теплотой». Я также сказал в начале, что это является следствием комбинации многих (если не всех) этих факторов, и что обязательно требуется смоделировать их всех, чтобы получить соответствующий убедительный результат. Гармоническое искажение – один из ключевых факторов, который имеет множество разновидностей и проявлений на самых разных уровнях сигналов.

Трансформаторы имеют тенденцию сильнее «утолщать» низкоуровневые звуки, чем высокоуровневые. А вот некоторые активные элементы (особенно ламповые триоды), обычно работают наоборот. Сатурация магнитной ленты также добавляет свой вид гармонического искажения. Кроме того, сюда же вносят свою лепту частотные и фазовые искажения, связанные с демпфированием трансформаторов, корректирующей эквализацией, подмагничиванием и т.п. И, наконец, есть сложные модуляционные эффекты, вызванные мелкими колебаниями скорости движения ленты – флаттером. Да, физика аналоговой записи далеко не простой предмет!

Но что же это означает на практике? Несомненно, что каждый человек воспринимает понятие «аналоговой теплоты» по своему, но я предполагаю, что есть три различных подхода, которые можно применить, чтобы попытаться добавить аналоговый «аромат» в свои миксы. И Вы можете использовать их в любой комбинации. Первый, самый очевидный подход – это скопировать старые методы: использовать при записи аналоговое оборудование, включая магнитофон (даже если Вы планируете потом всё импортировать в DAW). Второй – это обработать записанные на цифровой носитель дорожки при помощи плагинов, имитирующих цепи аналогового трекинга. Третий – это попытаться обработать готовый микс при помощи аналогового или цифрового процессора (или соответствующего программного обеспечения).

Первый из них – это, очевидно, самый подлинный подход. Хотя значительная доля из того оборудования, что использовалось при записи многих классических альбомов, теперь предельно дорога (вспомните листовой ревербератор EMT Plate или лимитер Fairchild 670). Второй подход, вероятно, сам по себе не будет совершенно убедительным, но может привести к великолепным результатам в комбинации с настоящим аналоговым оборудованием. Что касается третьего подхода, то я ещё не нашёл единственный волшебный процессор (аппаратный или виртуальный), который смог бы немедленно преобразовать «стерильный» цифровой микс во что-то, что обладает чудесной, настоящей «аналоговой теплотой» (хотя некоторые процессоры действительно работают очень хорошо).

Предусилители, компрессоры и микшеры-сумматоры, все, как мне кажется, оказывают определённый желательный эффект (причём, даже при отключении любой обработки сигнала), поскольку врождённые свойства аналоговой схемы придают миксу некоторый характер. И было бы неплохо достичь того же самого эффекта и в цифровой среде. Потому сейчас многие разработчики программного обеспечения прилагают массу усилий, чтобы добиться этой цели. И, с другой стороны, нынешние аудиоинтерфейсы достигли таких высот, что старые аргументы относительно того, что надо уменьшать количество AD/DA-преобразований до минимума, уже потеряли всякую актуальность: нет никакой заметной потери звукового качества даже при очень большом количестве преобразований одного и того же сигнала. Таким образом, ничто не мешает выводить сигналы из DAW, пропускать их через любое аналоговое оборудование и возвращать обратно.

Что такое гармонические искажения

Любая нелинейная звуковая система (такая, как аналоговый магнитофон), до некоторой степени искажает входной сигнал. И поскольку эти искажения изменяют форму звуковой волны, то это обычно приводит к созданию дополнительных гармоник. Чтобы не углубляться в научные дебри, скажем следующее: гармоники – это набор частот, производных от какой-то фундаментальной частоты (так сказать, её копии с увеличенной частотой – высшие гармоники). Эти гармоники обогащают и «усложняют» исходный звук. И не всегда такое обогащение приятно нашему слуху. Гармоники, кратные исходной частоте в отношении 2, 4, 6, 8 и так далее раз, называются чётными. А гармоники, кратные в отношении 3, 5, 7, 9 – называются нечётными. Некоторые нелинейные системы генерируют больше чётных гармоник, чем нечётных, другие же – наоборот. И баланс между чётными и нечётными гармониками очень сильно влияет на звуковое качество.

Словесное описание искажения похоже на попытку описать аромат сыра посредством танца, но я всё-таки попробую. Гармоники (обертоны) – это то, что даёт звуку его тембр и характер. Например, благодаря им звук флейты отличается от звука кларнета. Таким образом, гармоническое искажение – это такое искажение, при котором происходит генерация новых или усиление уже существующих гармоник, что приводит к изменениям в тембре исходного сигнала. C музыкальной точки зрения частоты высших гармоник имеют вполне определенный смысл. Например, вторая гармоника - это та же нота, что и основной тон, только октавой выше, четвертая - двумя октавами выше. Таким образом, чётные гармоники придают звуку объем, делают его сочнее, так как звучат слитно с основным тоном и его подчеркивают. Если мы играем не одну, а несколько нот, то их вторые и четвертые гармоники будут также консонировать (или диссонировать) друг с другом, как и основные тоны, сохраняя читаемость аккорда (или всего комплекса инструментов). Многие приборы, сделанные на основе электронных ламп, имеют тенденцию генерировать, главным образом, чётные гармоники. Давайте теперь обратим свой взгляд в сторону нечётных гармоник. К примеру, третья гармоника - это квинта через октаву. Эта гармоника составляет консонанс с основным звуком, но объема уже не придаёт и нота может звучать слишком холодно, стерильно. Если играется более одной ноты, то эти гармоники могут диссонировать друг с другом или с основными тонами, порождая звучание, которое описывается как «скрежещущее», «грубое», «острое» или «песочное». Но умеренное количество таких гармоник часто связывается и с такими понятиями, как «богатство» и «глубина» звука. Многие ранние (1960 – 1970-е годы) транзисторные усилители имели тенденцию генерировать при перегрузке, главным образом, искажения с нечётными гармониками. И это создало для ранних транзисторных устройств не очень хорошую репутацию. В аналоговых магнитофонах главной проблемой, связанной с физическими основами записи на магнитную ленту, является третья гармоника, и потому общепринятым методом оценки нелинейных искажений в процессе записи является измерение коэффициента гармонических искажений третьего порядка. Большинство процедур настройки магнитофона перед записью использует в качестве ссылки уровень этих третьих гармоник.

Тем не менее, в действительности всё намного сложнее, потому что вид искажения только лишь частично зависит от того, какие активные элементы используются. Как уже было сказано, вид искажения очень сильно связан со схемотехническими особенностями устройства, и ничто не мешает изготовить транзисторную схему, преимущественно производящую чётные гармоники, или ламповую, генерирующую нечётные. И, кроме того, на базе обоих типов активных элементов можно изготавливать очень линейные, с очень малым количеством искажений, устройства. То же самое относится и магнитофонам. Даже если в каком-то аппарате и декларируется наличие чётных гармонических искажений, то они редко являются доминирующими. Обычно они вызываются искажениями в усилительном тракте (обычно в ламповых магнитофонах), или в результате намагниченности головок.

При настройке магнитофона звукоинженер обычно пытается оптимизировать его параметры так, чтобы минимизировать искажения. Минимальное искажение для данного типа ленты будет результатом определённой комбинации уровня записи, корректирующей эквализации и параметров подмагничивания. Из всего этого набора только один параметр легко доступен для пользователя (без углубления в недра магнитофона) – это уровень записи. При подаче на запись сигнала с высоким уровнем, Вы можете перегрузить ленту, и «поощрить» её создать больше искажений и сильнее «плющить» транзиенты. Насколько «горячо» записывать и сколько получать искажений – это, очевидно, вопрос вкуса, но я бы всё равно призвал бы Вас к некоторой осторожности.

И Вам ещё следует знать, что некоторые магнитные ленты последнего поколения обладают большой перегрузочной способностью, и чтобы добиться от них эффекта сатурации, при записи требуется подать очень высокий уровень сигнала. Однако, не в каждом магнитофоне электроника записывающего тракта способна работать с такими уровнями (да и не каждая головка справляется с ними). К примеру, такая проблема может быть с некоторыми магнитофонами от Revox. Таким образом, подбирайте тип ленты под конкретную модель магнитофона, если намеренно ищите эффекты такой перегрузки.

Как искажают трансформаторы

Диаграмма, приведённая ниже, сравнивает уровень искажений на частоте 50 Гц (в диапазоне уровней сигнала от -75 до +20dBu) для таких устройств, как пассивный директ-бокс Radial Pro-D2 (фиолетовая линия) и Canford Audio Line Isolating Transformer (коричневая). Хоть эти устройства и предназначены для разных целей, но они оба имеют в своей схеме трансформатор, работающий с сигналами линейного уровня. 

В обоих случаях, количество искажений увеличивается с уменьшением уровня сигнала (из-за влияния гистерезиса). Таким образом, чем ниже уровни сигналов, тем богаче и плотнее они становятся – благодаря дополнительным гармоникам. При достаточно высоких уровнях сигнала искажение опять начинает увеличиваться, но не с такой крутизной. Трансформатор Lundahl в устройстве от Canford имеет намного меньший уровень искажений, чем заказной трансформатор в Radial Pro-D2 (1% против 60% при уровне сигнала -75dBu), но, несомненно, они оба следуют за одной и той же тенденцией. Трансформатор Lundahl также имеет более широкую область минимальных искажений. Я не предполагаю, что одно из этих устройств обязательно лучше другого. Я просто указываю, что это демонстрирует влияние, которое трансформатор может оказать на звук – и что звуковое качество трансформаторов может совершенно радикально меняться в зависимости от модели и производителя.

Трансформаторы – это индуктивные устройства, потому их частотная характеристика зависит от входных и выходных импедансов тех цепей, которые окружают их. Самый критический аспект – это характеристика высокочастотного демпфирования. Если импеданс нагрузки будет слишком низким, то в трансформаторе сформируется резонансный пик ниже верхней границы его частотного диапазона. Если же импеданс нагрузки будет слишком высок, то это «заглушит» выходной сигнал трансформатора и приведёт к завалу по высоким частотам. Таким образом, трансформатор с недостаточным демпфированием будет генерировать «звон» в высоких частотах. И как следствие, разработчики предпочитают использовать некоторое избыточное демпфирование, чтобы избежать этого явления. Но, в результате, Вы немного понижаете верхнюю границу его частотного диапазона.

Низкие частоты не представляют практически никаких проблем (трансформаторы разрабатываются так, чтобы обращаться с довольно высокими уровнями низких частот, не приводя при этом к сатурации). К тому же, трансформаторы имеют намного меньше низкочастотных фазовых искажений, чем разделительные конденсаторы, которые разработаны так, чтобы обеспечить тот же самый частотный диапазон (по верхней границе). Это также может быть одним из важных элементов «аналоговой теплоты», которую мы находим в раритетных устройствах, где для согласования каскадов обычно использовались трансформаторы, а не конденсаторы.

Диаграмма, приведённая ниже, сравнивает уровень искажений на частоте 50 Гц для двух микрофонных предусилителей: GML 8304 (на биполярных транзисторах, не содержит трансформаторов) и Focusrite ISA428 (имеет входной трансформатор Lundahl, увеличивающий напряжение сигнала на 20dB перед тем, как он поступит в полупроводниковый усилитель от Rupert Neve). Оба устройства обеспечивают около 60dB усиления. Количество искажений у GML 8304 (коричневая линия) значительно меньше, чем у ISA428 (фиолетовая линия), и при увеличении уровня сигнала количество искажений плавно уменьшается. Хотя на графике разница в уровнях искажения не особо велика, но сравнив оба этих устройства вживую, большинство людей скажет, что Focusrite ISA428 звучит теплее, чем GML 8304. В следующем графике я сравнил частотные характеристики обоих предусилителей. Здесь Вы видите, что ISA428 имеет завал 0,5dB на частоте 20 кГц. Я думаю, что это крошечное высокочастотное понижение также способствует утеплению его звукового характера, которое мы ощущаем, когда сравниваем рядом эти два превосходных предусилителя. 

Как искажают усилители: Лампы против Транзисторов

График, приведённый ниже, сравнивает уровни искажения на частоте 50 Гц для двух микрофонных предусилителей - Dbx 386 и AEA TRP. Они имеют балансные входа и выхода (без трансформаторов), но Dbx 386 использует в усилительном каскаде триод 12AU7 (ECC82) (с анодным напряжением 200В), а AEA TRP сделан на базе полевых транзисторов JFET-типа. Для этого теста, оба устройства усиливали сигнал не более чем на 58dB. 

Обратите внимание, что количество искажений у обоих устройств линейно уменьшается с повышением уровня сигнала. И это происходит до того момента, пока сигнал не достигает уровня -64dB. После этой точки, у предусилителя AEA количество искажений также продолжает линейно уменьшаться, а вот Dbx начинает показывать их драматический рост. (Это преднамеренно реализовано в данном аппарате, и происходит из-за того, что ламповый каскад сделан с жёсткой характеристикой, позволяющей производить большие уровни гармонического искажения). Потому не удивительно, что AEA TRP имеет в высшей степени чистый и прозрачный звук при всех уровнях сигнала. А вот звучание Dbx 386 становится всё «толще» и «богаче» при повышении входного уровня (или при накручивании регулятора чувствительности - DRIVE). Если бы Вас попросили выбрать, какой из них звучит теплее и «аналоговее», то Dbx 386 победил бы без труда! Этот предусилитель звучит просто невероятно на самых разных источниках, и это один из самых моих любимых предусилителей для ситуаций, когда требуется подобный «аналоговый подогрев».

Как работают электронные лампы

Принцип работы электронных ламп очень прост. Всё, что она делает – это передаёт поток электронов от катода к аноду. Вот краткое описание этого процесса:
- В результате термоэлектронной эмиссии электроны покидают поверхность катода.
- Под воздействием разности потенциалов между анодом и катодом электроны достигают анода и образуют анодный ток во внешней цепи.
- С помощью дополнительных электродов (сеток) осуществляется управление электронным потоком путём подачи на эти электроды различного электрического потенциала.

Здесь Вы видите двойные триоды A12AX7 (или ECC83), которые часто используются в гитарных усилителях и микрофонных предусилителях.

Для того, чтобы увеличить эмиссию (излучение) электронов с катода, последний обычно дополнительно подогревают. Если внутри катода располагают нить накала, то такие лампы называются лампами косвенного накала, а если используют в качестве катода саму нить накала, такие лампы называют лампами прямого накала. То, какой ток протекает между катодом и анодом, определяется напряжением, приложенным к одной или более сеткам. У триода имеется только три электрода: катод, управляющая сетка и анод. У тетрода имеется уже четыре электрода: катод, управляющая сетка, экранирующая сетка и анод. А пентод добавляет ещё один электрод, называемый антидинатронной сеткой. (Динатронный эффект - эффект токораспределения в электронной лампе из-за вторичной эмиссии. Причина динатронного эффекта – движение вторичных электронов от анода к сетке – то есть разогнанные электроны выбивают вторичные электроны из анода. Этот эффект носит отрицательный характер.) Дополнительные сетки в тетродах и пентодах позволяют получить более высокий коэффициент усиления и значительно расширяют частотный диапазон, чем это возможно с простыми триодами.

Некоторые плагины, эмулирующие «аналоговую теплоту»

Нет никакого волшебного плагина-утеплителя. Как уже объяснял Хью Робджонс в тексте этой статьи, требуется сочетание огромного количества факторов, чтобы получить ощущение этой знаменитой «аналоговой теплоты». Да, Вы можете добавить некоторый характер, обработав мастер-шину или подгруппы при помощи таких плагинов, как PSP Vintage Warmer или URS Saturation. Но если Вы ищете достоверно-аналоговый звук, то используя свои микрофоны и плагины, Вы должны думать «аналогово», применяя более тонкие обработки в процессе сборки своего микса. К счастью, есть много хороших плагинов, помогающих правдоподобно утеплить звук.

Эмуляторы электронных ламп: Что мне больше всего не нравится даже в лучших виртуальных гитарных усилителях – это то, что в них не хватает той непосредственности, характерной для реальных устройств. Это довольно заметно при живой игре, но, к счастью, не настолько важно, когда Вы обрабатываете звуки в контексте микса. Кроме эмуляций усилителей и кабинетов (которые сами по себе могут быть полезными инструментами в деле добавления аналогового характера), есть огромная куча плагинов, имитирующих ламповые предусилители. Хотя, стоит отметить, что невозможно скопировать в одном только плагине все явления, происходящие при взаимодействии микрофона с предусилителем. Тем не менее, Вам стоит испытать такие плагины, как бесплатный Silverspike Ruby Tube, или платные Nomad Factory Tube/Tape Warmer и Antares Warm. Другой вариант – это использовать эмуляции классических ламповых устройств (о чём читайте дальше).

Интерфейс плагина Antares Warm ясно показывает, насколько сильно Вы нагрузили виртуальную лампу. 

Эмуляторы процессов, происходящих при записи на магнитную ленту:
 Это ещё более трудная задача из-за большого количества переменных. И никто из производителей ещё до конца не реализовал в виртуальной среде такое явление, как «wow and flutter» (детонации скорости движения ленты). Однако, свойства самой магнитной ленты довольно неплохо воссозданы. Начнём с условно-бесплатных плагинов Jeroen Brееbart Ferox и Bootsy Ferric (VST, только для PC). Первый из них предлагает внушительное число средств управления и позволяет внести в звук большое количество окраски. Второй – более проще, и работает намного тоньше. У обоих плагинов имеются свои сферы применения, в зависимости от того эффекта, который Вы ищите. Продвигаясь в цене, стоит обратить своё внимание на Massey Tape Head (только для Pro Tools/Mac), вышеупомянутые Nomad Factory Tube/Tape Warmer и URS Saturation, DUY DaD Tape и Digidesign Reel Tape. Плагин от DUY предлагает модели четырёх магнитофонов и различных систем шумоподавления. Reel Tape пытается также эмулировать детонацию (не совсем как в реальности, но тоже очень неплохое дополнение). Кроме того, стоит обратить внимание на плагины, эмулирующие линии задержки на основе магнитной ленты – особенно на те, что эмулируют классические аналоговые устройства. Один из них – это великолепный плагин Universal Audio Roland RE201.

Эмуляции классического оборудования: Мне ещё не попадалось ни одного плагина, эмулирующего трансформаторы Lundahl или Sowter (но я уверен, что это только вопрос времени). Пока что, производители моделируют их не самостоятельно, а в контексте тех цепей, в которых они присутствуют. Другими словами, если Вы ищите «трансформаторный» звук, то смотрите в сторону эмуляций классического аналогового оборудования. С каждым днём появляется всё больше и больше таких плагинов. Конечно, они чрезвычайно варьируются как по качеству, так и по цене, и у некоторых из них есть дополнительные фишки – типа эмуляции ламповой сатурации и т.п. Одни из лучших – это плагины для платформы Universal Audio UAD: их модели Neve, Pultec и Fairchild оказывают определённое воздействие на звук даже тогда, когда в них нажата кнопка обхода BYPASS (не путайте её с обходом в самой DAW, при котором происходит полное выключение плагина из цепи). То же самое относится и к их плагину-ревербератору Plate 140. Компания Waves предлагает несколько полезных пакетов плагинов, также моделирующих реальные аналоговые устройства (например, серия API). Abbey Road/EMI, SSL, Harrison и SPL предлагают плагины, моделирующие их собственные аппараты. Другие производители, такие, как URS, Softube, TC Electronic и Bomb Factory также предлагают модели известных устройств. Но, вероятно, самое большое количество «аутентичных» эмуляций за разумные деньги предлагает компания Focusrite со своими DSP-системами Liquid Mix, использующими технологию 'dynamic convolution'.

Bootsy Ferric: Вам стоит испытать этот условно-бесплатный, очень тонко работающий плагин.

Возможно, у Вас не стоит задачи воссоздать звучание конкретного классического устройства, и на рынке имеется много производителей, делающих плагины, «вдохновлённые» различным аналоговым оборудованием. Они не утверждают, что полностью воссоздали их в виртуальной среде, они просто предлагают некоторую приблизительную реализацию их особенностей. Stillwell Vibe EQ и 1973 – это превосходные плагины, попадающие в данную категорию. И если Вы совсем стеснены в бюджете, то можете испытать условно-бесплатные плагины Antress Modern – не самые прекрасные, конечно, но великолепные за свою стоимость!

Плагин Abbey Road TG12413 Limiter: превосходная эмуляция классического аналогового устройства.

Некоторые технические термины

Усилители: Могут изготавливаться на основе электронных ламп или полупроводников (транзисторов, микросхем). Но независимо от того, какой активный элемент используется, принцип работы довольно схож. С выхода активного элемента передаётся энергия от источника питания, которая управляется входным сигналом, приложенным к сетке (в лампах) или к базе/затвору (в транзисторах). Если уровень входного сигнала увеличивается, то лампа или транзистор пропускают больше энергии от источника электропитания. В идеале, отношение между входными и выходными сигналами должно быть абсолютно линейным, но это не достижимо. Это не плохо (хотя, при тщательном проектировании, изготовлении и при подборе качественных компонентов, можно добиться удивительной линейности), но, по любому, не совершенно. В результате, на выходе Вы получаете приближённую версию входного сигнала. И в ней всегда будут присутствовать небольшие искажения (смотрите раздел «Что такое гармонические искажения»). Тем не менее, современные схемы позволяют добиться очень маленького количества искажений – не более 0,0001%!

Гистерезис и подмагничивание: Принцип действия магнитной звукозаписи чрезвычайно прост — использование остаточного намагничивания ферромагнитных материалов. Звуковые сигналы подаются на миниатюрный электромагнит — головку записи, мимо которой с постоянной скоростью движется лента. Другими словами, звуковой электросигнал преобразуется записывающей головкой в переменное магнитное поле, которое намагничивает частички окиси железа (или хрома), нанесённые на ленту. Но, стоить обратить внимание на одну важную деталь: остаточная намагниченность ленты не получается пропорциональной силе магнитного поля записывающей головки – кривая намагниченности имеет резко нелинейный характер. В частности, остаточная намагниченность при малой напряженности магнитного поля близка к нулю, что приводит к огромным нелинейным искажениям даже при слабых уровнях записываемого сигнала. По сути дела, при слабой напряжённости магнитного поля эти магнитные частички не потрудятся встать с кровати, чтобы сделать что-нибудь полезное. Это называют «гистерезисом». Намагничивание ленты идет по довольно сложной нелинейной кривой, именуемой петлей гистерезиса магнитного материала. Напряжённость магнитного поля должна быть выше определённого уровня (порога), чтобы магнитные частицы в ленте начали реагировать на него.

Наоборот, если магнитное поле будет слишком сильным, то в ленте не хватит столько магнитных частиц, чтобы полностью захватить всю его энергию. И при воспроизведении ленты будет отдано меньше энергии, чем туда пытались записать. Это называется эффектом «сатурации» (насыщения). Или более научно: магнитная сатурация (магнитное насыщение) – это достижение максимально возможного для данного вещества значения намагниченности. 

Мы не можем полностью побороть проблему магнитного насыщения, поскольку всегда будет предел того, сколько магнитных частиц можно поместить на ленту. Но для решения проблемы с гистерезисом был найден весьма остроумный метод – высокочастотное подмагничивание. При нем в головку записи подают синусоидальный ток высокой частоты (75-150 кГц) – то есть намного выше, чем воспринимает человеческий слух. Амплитуда этого тока такова, что соответствует средней ординате кривой намагниченности и намного выше амплитуды звукового сигнала. Он смешивается со звуковым сигналом, также подающимся в головку записи. Идея этого метода в том, что он заставляет магнитные частицы захватить переменное магнитное поле даже тогда, когда сам звуковой сигнал очень тих. Высокочастотное магнитное поле, вызываемое сигналом подмагничивания, как бы раскачивает домены ферромагнетика, разрушая жесткие связи между ними и облегчая намагничивание ленты. То есть, ВЧ-сигнал выводит «рабочую точку» на середину каждого участка кривой намагниченности, и зависимость остаточной напряженности от тока низкочастотного сигнала в записывающей головке даже при малых токах сигнала записи становится линейной. Таким образом, носитель записи линеаризуется, и искажения радикально уменьшаются. Величина тока подмагничивания очень важна, потому что она должна быть достаточна, чтобы уменьшить искажения, связанные с гистерезисом, до приемлемого уровня. Но он и не должен быть слишком высоким, чтобы негативно не затронуть частотную характеристику. Подмагничивание в аналоговых магнитофонах делает почти то же самое, что и дизеринг в цифровых системах: линеаризует изначально нелинейный носитель записи. 

Индуктивная связь: Магнитным (электромагнитным) полям «нравится» выходить в пространство и взаимодействовать с чем ни попадя (шутка, но со 100%-й долей правды). Ток, проходя через катушку, создаёт магнитное поле, которое простирается за её пределы. Если Вы поместите катушки рядом друг с другом, то магнитное поле одной катушки возбудит ток в другой (именно так работают трансформаторы). Но это же самое верно и для катушки, находящейся рядом с проводником (не катушкой). Или для двух расположенных рядом проводников. Это и называют «индуктивная связь».

Отрицательная обратная связь: Один из способов линеаризовать усилитель и уменьшить количество искажений состоит в том, чтобы использовать отрицательную обратную связь (ООС). Суть этого метода в чём: часть выходного сигнала усилителя направляется обратно во вход, но с противоположной полярностью. Эта технология была изобретена в конце 1920-х годов, в процессе развития схемотехники электронно-ламповых устройств. Но эта технология нашла почётное место и в полупроводниковой схемотехнике.

Основная идея состоит в том, чтобы сравнивать выходной сигнал с входным. Различия между ними – это и есть искажения, которые усилитель добавил из-за своей врождённой нелинейности. Добавляя результирующий искажённый сигнал с обратной полярностью к входному, Вы можете аккуратно сбалансировать искажения усилителя. Таким образом, усилитель становится более линейным, и создаёт намного меньше искажений. В звуковых системах входной сигнал постоянно изменяется, и потому обратная связь должна работать бесконечно быстро, чтобы мгновенно и аккуратно скорректировать ошибки. К сожалению, такая бесконечная быстрота недостижима. Но даже с учётом этого, современные схемы с ООС работают очень хорошо и имеют фантастически малое количество искажений. Но стоить отметить, что существует довольно большая группа людей, считающих, что отрицательная обратная связь – это порождение дьявола и маршрут всего «звукового» зла, и что усилители без неё (или с крайне малым количеством), звучат намного лучше (и в некоторых случаях они сильно правы!)

Предварительная коррекция: Основную часть музыкального сигнала составляют низкие частоты, а амплитуда высокочастотных составляющих сигнала (являющихся, главным образом, гармониками низкочастотного сигнала) имеет величину спада 6 дБ/октаву. Когда эти сигналы проходят через электронную систему, имеющую небольшой динамический диапазон, то высокочастотные сигналы, вследствие их невысоких амплитуд, больше "теряются" в шуме системы. В этом методе во время процесса записи входной сигнал подается на носитель записи через фильтр предварительной коррекции (или корректирующий эквалайзер), поднимающий высокие частоты, а затем, в процессе воспроизведения, сигнал восстанавливает свою исходную форму при прохождении через фильтр, ослабляющий высокие частоты.

Однако, все формы эквализации вовлекают процессы накопления и отдачи энергии, и имеют ту или иную степень резонанса. Если Вы ударите по колокольчику, то энергия, переданная в результате механического контакта, будет рассеиваться в течении довольно долгого времени и преобразуется в слышимые колебания воздуха – звон. Такая же самая вещь случается и во всех видах фильтров – хотя её слышимость изменяется в зависимости от конструкции фильтра. Обычно, фильтры разрабатываются так, чтобы не «звенеть» (так сказать, с критическим затуханием), но чем выше добротность фильтра Q (то есть, чем уже его полоса пропускания), тем сильнее в нём проявляется склонность к звону-резонансу. Для примера, вспомните о LP-фильтре в своём синтезаторе, который может быть приведён к самовозбуждению (авторезонансу).

Сатурация (насыщение): При этом процессе происходит компрессия звукового сигнала. В случае с магнитной лентой, это происходит из-за того, что в ленте отсутствует достаточное количество магнитных частиц, чтобы захватить и сохранить сильное магнитное поле. В случае же с электронной лампой, это происходит потому, что лампа просто не в состоянии обеспечить поток электронов, адекватный очень большому уровню сигнала (количество электронов, вылетающих из катода, далеко не бесконечно). Можно сказать, что в обоих случаях носитель исчерпывает свой «боезапас», и, как следствие, становится нелинейным.

Самостирание: При записи высокочастотных сигналов, когда за время прохождения ленты около рабочего зазора головки сигнал успевает измениться, каждый элемент носителя записи испытывает несколько перемагничиваний. Наибольшую намагничен-чость частицы приобретают в момент нахождения над центром рабочего зазора, где поле головки максимально.

Если по мере удаления от центра рабочего зазора поле записи меняет знак, происходит частичное уменьшение остаточной намагниченности элемента носителя. Это явление называется самостиранием записи, и проявляется оно тем заметнее, чем меньше длина волны записи по сравнению с протяженностью записывающего поля. (Протяженность поля можно определить по статическим характеристикам головки). Самостирание записи приводит к тому, что амплитудные характеристики (характеристики намагничивания) зависят от длины волны. Как следствие, слабые высокочастотные сигналы могут быть сразу потеряны. Вид характеристик намагничивания при разных длинах волн показан на рисунке.

Другой аспект самостирания – это естественное свойство магнитной ленты терять в процессе хранения некоторое количество энергии в записанных высоких частотах. Дело в том, что плотные слои намагниченной ленты в катушке взаимодействуют друг с другом, и поскольку высокочастотные сигналы обычно имеют намного меньшую энергию, чем низкочастотные, то они легче всего теряются при таком взаимодействии.

Боковые полосы: Если Вы модулируете один сигнал другим, то в результате получите боковые полосы, лежащие выше и ниже частоты модулируемого сигнала. Это базис широкого диапазона технологий, включая AM и FM-радио, цифровую дискретизацию и кольцевую модуляцию. Например, если Вы возьмёте простой синус с частотой 100 Гц и промодулируете его с частотой 10 Гц, то результат будет содержать добавочные спектральные компоненты с частотами 90 и 110 Гц. Это и есть боковые полосы, располагающиеся вокруг оригинального сигнала 100 Гц, и представляющие собой сумму и разницу несущего и модулирующего сигналов.

Эффект 'wow and flutter' (детонация) воздействует на скорость оригинального записанного материала циклическим путём. Циклическое изменение скорости движения ленты также изменяет частоту записанного звука. Таким образом, у нас получается определённый вид частотной модуляции. И это добавляет к оригинальному звуку некоторые боковые полосы, расположение которых будет зависеть от характеристик детонации. Поскольку музыкальный звук намного сложнее простой синусоиды, то и боковые полосы будут не менее сложными, и их уровень будет намного ниже. Однако, они неизбежно добавят в звук новые спектральные компоненты, которые являются признанными элементами характера аналоговой магнитной записи.

Транзиенты: Это очень короткие и громкие звуки, содержащие сильные высокочастотные компоненты (вспомните о звуке барабанов), и они значительно громче, чем основное тело звука. Если Вы используете рекордер с ограниченным частотным диапазоном (например тот, где лента движется со скоростью менее 15” в секунду), то высокочастотные транзиенты могут быть повреждены и искажены, и при воспроизведении будут звучать с намного меньшим уровнем. Но подобное свойство характерно и для высококачественных систем аналоговой магнитной записи. До определённого уровня лента имеет линейную характеристику, но при превышении его она быстро становится нелинейной. По сути дела, лента начинает работать как своеобразный крутонаклонный компрессор, и изменяет динамику высокоэнергичных транзиентов.

Опубликовано в журнале «Sound on Sound» в феврале 2010 года

При подготовке статьи также использовались материалы со следующих сайтов: http://covers.by.ruhttp://www.tps-katyusha.ruhttp://ru.wikipedia.orghttp://audioakustika.ruhttp://www.stroyka-books.ruhttp://625-net.ru;http://audio.goldprivacy.comwww.hi-fi.ru;  http://www.guitars.ruhttp://lessonradio.narod.ru

Перевод подготовил Бережной Вячеслав
www.unisonrecords.org


Загрузка беседы