Пиксель. История одной точки

Некоторые аудиофилы утверждают, что способны отличить на слух записи, сделанные с более высокой частотой дискретизации, чем предполагает стандарт оцифровки звука для компакт-диска (с частотой 44,1 сокселей в секунду при 16 битах на соксель). Напомним, что человеческое ухо воспринимает звуки высотой до 20 000 циклов в секунду — это самая высокая частота Фурье, поэтому частота дискретизации согласно теореме Котельникова (или Найквиста) должна составлять не менее 40 000 сокселей в секунду. Стандарт для компакт-дисков даже превышает минимум, требуемый Котельниковым для идеальной аналоговой реконструкции звука из сокселей. Итак, если верить теории, то никто не обнаружит улучшение в качестве звука для системы, использующей более высокую частоту дискретизации по сравнению с компакт-диском.

Другой тип ошибки, которую теоретически мог бы обнаружить эксперт, — это ошибка округления, то есть недостаточное число возможных значений громкости для сокселя. Но, как уже отмечалось, человеческое ухо не способно различить такое количество градаций громкости, которое позволяет сохранить 16-битный соксель стандартного компакт-диска, — примерно 65 000 возможных уровней громкости на соксель. Таким образом, никто не почувствует разницу в звучании системы, использующей больше битов на соксель, чем стандартный компакт-диск.

Два стандарта цифровых аудиосистем — Super Audio CD (SACD) и DVD-Audio (DVD-A) — превосходят CD как по частоте дискретизации, так и по количеству битов на соксель. По итогам тщательно контролируемого теста ученые пришли к такому выводу:

Мы проанализировали все тестовые данные для различных типов музыки и конкретных программ, типов технологии высокого разрешения, возраста записи, а также возраста, пола, опыта слушателя и полосы пропускания его слуха. Ни одна из этих переменных не показала никакой корреляции с результатами или какой-либо разницы между ответами и результатами подбрасывания монеты.

Другими словами, даже аудиофилы не отличили CD от SACD или DVD-A. Но, что примечательно, те же экспериментаторы сообщили, будто «практически все записи SACD и DVD-A звучали лучше, чем большинство компакт-дисков». После тщательного опроса инженеров звукозаписи выяснилось, что они для этих носителей использовали теорему отсчетов намного правильнее, чем инженеры, создающие запись для компакт-диска. Смысл в том, что цифровое может быть точным представлением аналогового, но оно должно быть сделано правильно. Иначе говоря, в цифровых технологиях нет ничего такого, что помешало бы им сравняться по качеству с аналоговыми, нет никаких врожденных недостатков.

Возглавляя космическую гонку

…Раннее утро выходного дня. Вы вспомнили, что забыли с вечера договориться с вашим другом о совместной загородной прогулке. Вы протягиваете руку и берете с ночного столика небольшой, величиной с портсигар, аппарат. Это телевизионный приемо-передатчик индивидуального пользования, какими снабжены все без исключения жители нашей планеты. Вы устанавливаете позывной вашего друга и нажимаете кнопку вызова…

— Да, — говорит Владимир Александрович Котельников, — бесспорно, будут и крохотные телеприемники, помещающиеся в жилетном кармане, и гигантские, с экраном в несколько квадратных метров.

— Котельников предсказывает мобильный телефон (1957)