Cikksorozatunk második részében a hangrendszerünk egyik legfontosabb részét fogom elemezni: a különböző hangforrásokat.
Az autó sem működik üzemanyag nélkül, mondhatnánk; kb. ennyire fontos szerepet kapnak egy hangrendszerben a hangforrások. Elemzésem során alapvetően a kétfelé fogom osztani őket: digitális és analóg típusokra. A mostani részben a digitálisokról teszek említést.
Digitális hangforrások
A digitális hangrögzítés alapvetően egy kitűnő ötlet, hiszen az adathordozók ára és helyigénye rendkívül alacsony. Van azonban velük néhány probléma, ami igen nehezen küszöbölhető csak ki. Ezek abból erednek, hogy a rögzített digitális adatfolyam pontos visszaolvasása sokszor akadályokba ütközik. Ezeknek a különböző okait már az első részben tárgyaltuk. Ilyen esetekben, például egy CD játszó, megpróbálja „kitalálni” a hiányzó adatokat: ezt hívjuk digitális hibajavításnak. Az, hogy ez a mechanizmus hogyan működik nem lényeges, maradjunk csak annyiban, hogy körülbelül ahhoz lehetne hasonlítani, mint amikor egy portréfestő 5 másodpercig nézhet egy arcot, majd azt emlékezetből le kell tudnia festeni, anélkül, hogy újra ránézne az arcra. El fogja tudni készíteni a műalkotást, hiszen ez a foglalkozása és tudja, hogy nagyjából hogyan is nézett ki az arc, de a példánktól visszakanyarodva az eredeti gondolathoz, megfelelő minőségű lejátszó esetén ezt a bizonyos 5 másodperces időt tudjuk lényegesen meghosszabbítani…
A CD lejátszó és a CD lemez
A CD lejátszó 1982-ben vált elérhetővé a nagyközönség számára. Alapvetően digitális jelfolyamok analóggá (azaz emberi fül részére hallhatóvá) történő alakítása zajlik egy CD lemez lejátszásakor. A CD lemezre, amely egyébként egy speciális polykarbonát réteggel beborított valamilyen fém származékot rejt magában, különböző jeleket nyomtatnak a gyárban. Ezek a jelek (ún. „pit”-ek) kétféle összetevőből állhatnak: mélyedés vagy domborulat jelek. Gyakorlatilag 0-ák és 1-ek sorozatáról van itt szó. Aki hallott már a kettes számrendszerről tudhatja, hogy megfelelő számú és kombinációjú 1-ekkel és 0-ákkal nincs adat, ami ne lenne leírható. Mindez csak tároló-kapacitás kérdése. A lemezre rögzítendő információt – mint analóg jeleket – először mintavételezéssel és kódolással digitális jelekké alakítják át. Az így előállított impulzus-kódmodulált jeleket egy mesterlemezre rögzítik lézersugár segítségével, amely az impulzusjeleknek megfelelő 0,1 mikrométer átmérőjű "lyukakat" éget be a lemez felületébe, körkörös spirálvonal mentén, bentről kifelé haladva. A mintavételezés nem más, mint egy analóg hang másodpercéből 44000db minta rögzítése. Ez soknak tűnhet, de összehasonlítva egy analóg hangforrás hangminőségével, hamar rájöhetünk, hogy közel sem elégséges.
A viszonylag alacsony mintavételezési problémára válaszként jelent meg az SACD szabvány, mely lényegesen magasabb minta/másodperc adattal dolgozik. A rendszer elterjedése azonban nem hozta meg a várt sikereket és a hangminőség sem változott drámaian, ráadásul a technológia évek múltán is igen drága maradt.
Lejátszás során, a CD lemezen lévő adatok kiolvasásra kerülnek egy lézerfej segítségével, majd azok egy digitál-analóg átalakítóhoz (DAC) vándorolnak, ahol különböző módszerek révén, számunkra is értelmezhető hanggá alakulnak. A CD lejátszó hangminőségét elsősorban a lejátszó felépítése, összeszerelése és a felhasznált nyersanyagok, alkatrészek minősége határozza meg. Ugyanis ez a szabvány rendkívül nagy érzékenységet mutat különféle fizikai behatások (rezgés, rázkódás), az úgynevezett órajelgenerátor (ez határozza meg a „pit”-ek kiolvasásának ütemét) és a digitál-analóg átalakító minőségére.
Az audió CD lejátszási sebessége 1800 ford./perc, ehhez igen precíz felépítésű futómű és hajtómotor szükséges, amelynek fordulatszámát kvarcoszcillátoros szabályozó áramkör tartja +-0,05%-os tűréssel a névleges szinten. A lemezen rögzített digitális jeleket optikai érzékelővel működő 2 mikrométer átmérőjű fénynyalábot kibocsátó hélium-neon lézer segítségével tapogatja le a készülék. A lézerfényt egy speciális fókuszáló eszköz vetíti a lemezre, amely mindössze 1,5 mm-re van elhelyezve a fókuszáló egységtől. A körben forgó lemezen mechanikai domborulatokat és mélyedéseket sorra letapogatja a fénynyaláb, s a domborulatokról visszaverődik (ezt érzékeli az optoelektronikai elem).
Természetesen az igen drága, jó minőségű high-end CD játszóknál különféle kompromisszummentes megoldásokkal rukkoltak elő: külön házba kerül (és így külön áramforrásról tud üzemelni a kisebb elektromos interferencia végett) a CD játszó lejátszó része (az ún. futómű vagy CD transport) és a már említett digitál-analóg átalakító. Azonban a legtöbb lejátszó integrált kivitelű, azaz a DAC és a futómű egy házban kaptak helyet. Ettől még, természetesen, lehet jó minőségű a szerkezet, csak kiemelt fontosságot kapnak a következők: a ház masszivitása, a felfüggesztés minősége, a tápegység zavarmentes működése, az elhelyezés és nem utolsó sorban az egyes alkatrészek minőségének megválogatása.
A valóban teljesen hibamentes kiolvasást gyakorlatilag lehetetlen megvalósítani. Az audió CD-k esetén előállhatnak ún. „jitter”-ek, amelyek a digitális adatfolyamok egy igen ismert jelenségei. Röviden, ez abból adódik, hogy a CD szabvány nem tartalmaz block-pontosságú címzést kiolvasásnál, azaz egyes hangminták hamarabb kezdődnek, egymásra tolódnak vagy kihagyásra kerülnek. A megfelelő minőségű digitál-analóg átalakítók, azonban, megpróbálják a lehető legbiztosabb módszerekkel orvosolni a fenti problémát.
MP3 lejátszók, mint hordozható hangforrások
Az mp3 szabvány 1990-es évek elején történt megjelenése választ adott az akkor rendkívül drága adathordozók és memóriák ésszerűbb használatára. Ennek oka, hogy az mp3 nem más, mint egy tömörített CD-hang. Ez a tömörítés úgynevezett veszteséges tömörítési eljárás során készül. Ez azt jelenti, hogy az, elvileg, emberek számára hallható tartományon kívülre eső hangokat egészen egyszerűen törlik az adatfolyamból és a megmaradt adatokat is egy sokkal ésszerűbb módon rögzítik. A tömörítés mértékét mi határozhatjuk meg különböző mp3 kódoló programok segítségével. A tömörítetlen és a tömörített adatok között kb. olyan a különbség, mint a grafikában ismert TIF vagy RAW file és egy JPG file között.
Fontos fogalom a bitsűrűség (mértékegysége a kbps), azaz annak a száma, hogy másodpercenként hány bináris számjegy tárolódik a hangból. Alapvető szabály, hogy minél magasabb ez az érték, annál több információ áll rendelkezésre, s így jobb a minősége a visszajátszott fájlnak. Ebből is létezik ún. állandó (constant) és változó (variable) bitsűrűség.
Az MP3 fájl minősége függ a tömörítő programtól és a kódolandó jel bonyolultságától. A jobb tömörítők elfogadható minőséget nyújtanak már 128–160 kbps-nál, mások 320 kbps-nál sem adnak igazán hű hangzást. Ezért nincs értelme 128-as vagy 192-es minőségről beszélni. Az MP3 lejátszók esetében tehát a fentiekben ismertetett szabványú zene–, és hangfile-ok kerülhetnek lejátszásra (illetve az mp3 szabványon alapuló egyéb kiterjesztésű file-ok is pl.: mp2, AAC, WMA, OGG, stb.). A hangminőség adott, illetve azt lehetne mondani, hogy maga a file határozza meg. Minél magasabb a kbps tömörítési rátája, annál közelebb áll a CD hangjához, azt pedig a fentiekben már részletesen elemeztük. Egy fontos tulajdonság, amiről az MP3-nál beszéni kell, hogy veszteséges – információt hagy el, hogy tárhelyet nyerjen. Mint a legtöbb mai veszteséges eljárás, az MP3 algoritmus is keményen dolgozik, hogy biztosan olyan hangokat hagyjon el, amik az emberi hallgatók által nem hallhatók, modellezve az emberi fül karakterisztikáját. Az már egy másik ügy, hogy sokak szerint a hallható tartomány lényegesen nagyobb mintsem azt gondolnánk. Léteznek olyan pszichoakusztikai elméletek, melyek azt mondják, közel sem a valóban fülnek értelmezhető hangok azok, amik kiteszik a zenei élmény összességét. Ezt döntse el mindenki maga.
