2 procesy przetwarzania przy odtwarzaniu muzyki

 

Konfiguracje PC na potrzeby odtwarzania muzyki są kontynuacją tego, co robiono już dawno temu. Domowe odtwarzanie muzyki na szerszą skalę rozpoczęło się z radiem. Sygnał elektryczny dla dalszego przetworzenia elektroakustycznego wydobywany był z fal radiowych, w których zawarta była stosowna informacja. Wcześniej pojawiły się płyty, które początkowo odtwarzano z patefonem, czyli tylko z przetwornikiem mechaniczno-akustycznym. Odtwarzanie muzyki z płyt sprawdza się jednak znacznie lepiej z przetwarzaniem rozdzielonym na dwa osobne etapy: mechaniczno-elektryczne i elektroakustyczne. Radio szybciej trafiało z muzyką do szerszej publiczności, bo wystarczyło do tego mieć tylko odtwarzacz, który zapewniał dostęp do bogatego repertuaru. Nie trzeba było inwestować we własną kolekcję drogich i podatnych na uszkodzenia płyt.

Z czasem pojawiły się w domach radiogramofony, gdzie do przetwornika elektroakustycznego dostarczany był sygnał wyodrębniony z fal radiowych oraz przetworzony mechaniczno-elektrycznie w gramofonie, a czasami jeszcze megneto-elekrycznie z magnetofonem.  Radiogramofony udoskonalano przez wiele lat i były eleganckimi meblami.

Rozwój techniczny spowodował, że pojawił się trend hi-fi, z którym poszczególne urządzenia były zostały rozdzielane, co ułatwiało unowocześnianie domowego zestawu do odtwarzania muzyki. Przetwornik elektroakustyczny dostał własne życie. Wyzwolony od symbiozy z gramofonem mógł generować w pokoju melomana pełniejszy dźwięk .

Kolejną ewolucją było stereo. Przetworniki elektroakustyczne miały być rozstawione w pomieszczeniu dla odtwarzania muzyki z dwóch punktów, ale oferowane także radiogramofony z wbudowaną parą głośników, w czym przypominały współczesny soundbar. Rozszerzeniem stereofonii była kwadrofonia, ale z ówczesną technologią 4 głośniki w pokoju nie były zbyt praktyczne.

Początkowo muzyka odtwarzana była z radia dla odbierania transmisji AM, czyli z modulacją amplitudy. Ta forma emisji nie zapewniała jednak dostatecznej jakość dla odtwarzania muzyki z zaawansowanymi zestawami audio.  Pojawił się przez to transmisje z modulacją częstotliwości, czyli FM.

Do zestawów hi-fi oferowano już tunery i recivery FM/AM, które z czasem można było wymienić dla stereofonicznych transmisji FM. Oferowany był również sprzęt dla transmisji kwadrofonicznych i z Dolby B, ale tylko nieliczni nadawcy zainwestowali w te nowości.

Bardzo popularnym rozszerzeniem w zestwach hi-fi stały się odtwarzacze dla kaset magnetofonowych. Skala innowacji, by odtwarzać muzykę z nośnika stworzonego przez Philipsa dla dyktafonów był imponującą. Przykładowo Nakamich Dragon sam obracał kasetę i optymalnie kalibrował ustawienia dla niej. 

 

W 1979 roku Sony zaoferował Walkmama. Ten odtwarzacz muzyki nagranej na taśmie magnetofonowej w kasecie mógł wysterować jedynie słuchawki, czyli przetwornik elektroakustyczny w bezpośredniej bliskości ludzkiego ucha lub w jego przewodzie słuchowym. Takie rozwiązanie nawiązywało bezpośrednio do wczesnych odbiorników radiowych z detektorem kryształkowym.

Kolejną ewolucją były płyty z zapisem cyfrowym. Pierwsze były płyty tylko z muzyką i najlepiej sprawdzał się z nimi odtwarzacz, który był dodatkiem do analogowego zestawu audio  Sygnał z CD Audio jest przekazywany dla przetwarzania elektroakustycznego po dwóch transformacjach. Pierwszym etapem jest optyczno-elektryczny odczyt informacji zapisanej mechanicznie. Uzyskany w ten sposób sygnał elektryczny jest cyfrowy i potrzebuje przetworzenia na analogowy, by nadawał się dla wysterowania przetworników elektroakustycznych. Ten drugi etap można robić także z informacją zapisaną na dysku PC lub dostarczanej z zewnątrz. Zgrywanie płyt CD na dysk nazwano rippingiem. 

Popularne stało się zgrywanie z kompresją mp3, co wykonturowało kasety z muzyką, bo nowej ofercie odtwarzaczy nie były potrzebne mechaniczne podzespoły. Kolejna ewolucja odtwarzaczy spowodowała, że w nie potrzebowały już żadnego nośnika i stał się funkcją dostępną w telefonie.

Na dysku PC muzyka może być zapisana z dowolnego źródła. Analogowe płyty można zgrać nawet z precyzją 32 bit fload i próbkowaniem 384 kHz, ale praktyczne testy wykazały, że nie jest to wymierne nawet dla bardzo wymagających melomanów. Potrzebny do zgrywania sprzęt analogowy nie zapewnia często dostatecznej jakości. Optymalnym rozwiązaniem jest zapis na dysk z niższą rozdzielczością i stosowanie nadpróbkowania przy odtwarzaniu. Podobnie jest z archiwizowaniem na dysku cyfrowych nagrań z płyt i strumieni. Najlepiej jest zachować je w pliku z formatem jaki ma oryginał. Strumienie najczęściej są skompresowane i w przypadku formatów stratnych, w których dekodowanie jest skomplikowane korzystniejsza może być ich konwersja off-line do waveform audio format lub z Free Lossless Audio Codec. W PC można również stworzyć dysk z kompresją i tam zapisywać pliki przekonwertowane do wav, by dla programu przetwarzanie D/A było samodzielną pracą. Kompresja dysków jest metodą zwiększania  dostępnej przestrzeni przez zakodowanie danych, by zajmowały fizycznie mniejszy obszar i jest to wykonywane w kontrolerze podsystemu dyskowego, przez co nie zużywa zasobów CPU. Niuanse na tym poziomie są brane pod uwagę w konstrukcjach drogiego sprzętu audio, gdzie dla obsługi przetwarzania sygnału cyfrowego na analogowy zastosowanych może być np równolegle kilka scalaków.

Do odtwarzania muzyki z komputerem potrzebny jest program. Taką rolę mają również apki dla obsługi strumieni z muzyką. Program może obsługiwać  Windows Audio Session Application Programming Interface, co pozwala optymalnie korzystać z potencjału PC dla przetwarzania D/A, a zadaniem apki jest tylko uproszczenie dostęp do strumienia. Referencyjnym programem dla konfiguracji PC4uMucic stał się bezpłatny AIMP, którego silna integracja z Windows pozwala uzyskać wierne odtwarzanie nagrań dźwiękowych, a wersja dla Androida specjalnie się nie wyróżnia. Bardzo dobrze wypada także program foobar2000, gdzie integracja z systemem operacyjnym jest mniejsza i wiele ciekawych możliwości dają wtyczki niezależnych autorów. Ten program i wtyczki do niego są również bezpłatne. Praca foobar2000 z WASAPI może być z pomocą wtyczki autora programu lub niezależną i ta druga częściej lepiej się sprawdza. Natomiast wtyczka dla odtwarzania fonii z YouTube pozostawia wiele do życzenia. Podobna wtyczka jest dla AIMP i z nią jakość odtwarzania muzyki nie jest także zadowalająca.

Odtwarzanie muzyki z udostępnionych na YouTube plików multimedialnych wypada lepiej z bezpłatnymi programami dla ich obsługi, które można skonfigurować do pracy z WASAPI i nadpróbkowaniem 32 bit/192 kHz. Bardziej zintegrowany z Windows program Light Alloy radzie sobie lepiej niż PotPlayer, który ma imponującą ilością opcji dla konfiguracji innych od ustawień w systemie operacyjnym i przez to prawdopodobnie nie działa optymalnie z WASAPI. Najlepszą jakość z odtwarzaniem muzyki zapewni wyodrębnienie fonii z nagrania dostępnego na YouTube do nowego pliku audio, by użyć go z AIMP i optymalnie ustawionym przetwarzania D/A w PC oraz elektroakustycznym w głośnikach. 

 

W PC typu desktop, który ma wyjścia dla audio 5.1 może skorzystać z jeszcze jednego przetwornika, aby z 4 głośniami ustawionymi w konfiguracji prawy, środek, lewy i tył odtwarzać muzykę z nagrań stereofonicznych, kwadrofonicznych i przewidzianych dla systemów kina domowego.  W praktyce znaczy to, że z takim samym zestawem głośników można odtwarzać muzykę nagraną w różnych formatach akustycznych.

W foobar2000 jest do tego wtyczka Spatial Audio Output, która zastępuje tą dla WASAPI. W AIMP sprawa jest bardziej skomplikowana, ale zapewnia wierniejsze odtwarzanie muzyki, o ile w tym określeniu  mieści się zmiana ze stereo etc. Na stromach Microsoft w temacie zgłasza się natomiast informacja dotycząca Windows Sonic dla słuchawek.

Ten temat nie jest także nowy, bo pierwsze udokumentowane wykorzystanie dźwięku przestrzennego miało miejsce w roku 1940 podczas projekcji animowanego filmu Disneya – Fantazja. Stworzony na tę okazję system składał się z trzech ścieżek dźwiękowych, które były rozprzestrzeniane w sali za pomocą 54 głośników. Ścieżkę dźwiękową Leopold Stokowski nagrał wraz ze współpracownikami latem 1939 w sali koncertowej Philadelphia Academy of Music.

Nagrania stereofoniczne odtwarzane były kiedyś z 4 głośnikami w ustawieniu kwadrofonicznym i nazywano to ambiofonią. Analogowe rozwiązanie było bardzo tanie.  Wikipedia w j. ang. dla określenia  Ambiophonics podaje już rozwiązanie cyfrowe: that employs digital signal processing (DSP) and two loudspeakers directly in front of the listener in order to improve reproduction of stereophonic and 5.1 surround sound for music, movies, and games in home theaters, gaming PCs, workstations, or studio monitoring applications.

Profil wielojęzyczny PC4uMusic na Facebooku >