Zapis cyfrowy
Podziękowania dla specjalisty, spróbujmy teraz zebrać to w punkach.
Potencjalne powody różnic jakościowych między kablami cyfrowymi:
- W kablu cyfrowym cyfry mają analogowe reprezentacje, jest to więc w ostatecznej instancji transfer i kabel analogowy z wszystkimi jego ograniczeniami, plus dodatkowe ograniczenia tej quasi cyfryzacji w transformacji Fouriera.
- Lepsze lub gorsze wyrównanie transferu poszczególnych częstotliwości. (Spełnienie warunków Heaviside’a.)
- Mniejsza ilość aliasów (błędnych odczytów).
- Niższy szum kwantowania. (Mniejsze przesunięcia czasowe.)
- Większa odporność na przeciążenie bitowe.
- Zmniejszona stratność na dystansie.
- Lepsza izolacja od zakłóceń zewnętrznych.
- Słabsze intermodulacje wewnętrzne.
- Zabezpieczenie przed mocnymi zgięciami i wykluczenie zagięć.
- Błąd przekłamania jednego bitu ma przełożenie głośnościowe na aż 6 dB.
Pytania i odpowiedzi
– Jeżeli w ciągu zer i jedynek pojawia się błąd, to jak jego dalsza część w ogóle może być muzyką?
Odpowiedź: trzy poziomy procedur korekcyjnych – bity parzystości, sumy kontrolne, algorytmy uzupełniania i inne. Ogólnie wiele lat intensywnej, wyczerpującej, czasami nawet załamującej psychikę pracy specjalistów od przesyłania i zabezpieczania danych przyniosły bardzo pozytywne rezultaty odnośnie skuteczności transferu cyfrowego.
– Jaką odporność na błędy dają procedury naprawcze?
Odpowiedź: dopuszczalna ilość błędów odczytu wg wewnętrznych norm producenckich wynosi 220/s (dwieście dwadzieścia na sekundę). Nawet przy takiej ilości algorytmy korygujące powinny zagwarantować wysoką jakość dźwięku w subiektywnym odbiorze.
– W jaki sposób realizowana jest praktycznie zgodność czasowa przesyłu różnych częstotliwości w kablach?
Odpowiedź: to ustala się eksperymentalnie poprzez kontrolne dostrajanie.
Cyfrowy zapis muzyki
Dyski optyczne (których stwórczą ideą był gwarantujący bezawaryjną długowieczność brak kontaktu mechanicznego między nośnikiem a czytnikiem) w pierwotnym założeniu miały być analogowe. Dość szybko okazało się, że jest to praktycznie niewykonalne z uwagi na niemożność korygowania dokuczliwszych tu błędów, z natury rzeczy obficiej występujących przy delikatniejszym, opartym o dużo drobniejszą strukturę zapisie. Chcąc rzecz całą sfinalizować (a parcie było duże) należało zatem sięgnąć po pozwalający się w czasie rzeczywistym naprawczo korygować zapis cyfrowy.
Tym samym już na starcie wyskakują dwie rzeczy:
- Przypomnienie, że ta próba udoskonalenia użytkowego wymagała wzrostu skomplikowania, w dodatku ogromnego (wygoda kosztem komplikacji systemu[3]).
- Nasz tytułowy punkt sporny – kwestia, czy przejście do kodu cyfrowego daje gwarancję pełnej bezstratności i bezbłędności.
Odnogę zagadnienia skupioną wokół bezstratności pozwolę sobie pominąć, ograniczając się do ogólnikowego stwierdzenia niemożności przełożenia muzyki utrwalonej na maksymalnym jakościowo analogowym nośniku w równie doskonale mamiący zmysły zapis cyfrowy. Towarzysząca narodzinom płyt CD marketingowa fama, głosząca bezdyskusyjną wyższość cyfrowego zapisu (gdzie za najlepsze uznawano nagrania DDD, czyli cyfrowe od studyjnej konsoli) dość prędko, bo już po kilku latach, wraz ze wzrostem popularności wysokiej jakości wzmacniaczy i kolumn, okazała się blagą[4]. Porządne gramofony i wielkoszpulowe magnetofony (a dziś się okazuje, że nawet co porządniejsze kasetowe) okazały się oferować dźwięk szlachetniejszy, przyjemniejszy dla ucha i mocniej naprany energią. Ale ten problem odkładamy – dobry odtwarzacz CD, tym bardziej SACD, niezależnie od tej krytyki oferuje brzmienie mistrzowskiej klasy i na okrasę bardziej tajemnicze (dzięki lekkiemu pogłosowemu odrealnieniu), a łatwość używania i przechowywania cyfrowych krążków oraz dyskowych plików to istna orgia wygody i obfitości w porównaniu do winyli i taśm.
Skupiając się na kwestii bezbłędności odczytu, zawdzięczanej radykalnie wolniejszej degradacji nośnika; kwestii która niespodziewanie autorów pomysłu używania do tego lustra i wiązki światła zawiodła w domenę cyfrową, natykamy się na wielce skomplikowane, wielopiętrowe rozwiązanie, którego stworzenie zajęło lata i kosztowało masę trudu, z koniecznością dokooptowywania do pracujących nad tym kilku zespołów najwybitniejszych zewnętrznych specjalistów. Innym świadectwem zaistniałych trudności konieczność ucieknięcia się do opartej na algebrze ciał skończonych (inaczej pól Galois) metody antyzakłóceniowego kodowania danych zwanej Cross-interleaved Reed–Solomon coding (CIRC), jak również to, że pozornie tak jednoznaczny (złożony wszak z samych zer i jedynek) standard cyfrowego zapisu dopuścił ostatecznie górną granicę błędów odczytu w szokującym rozmiarze aż 220 na sekundę dla świeżo wytłoczonej płyty CD.
Połączenie wyrafinowanej metody szyfrująco-naprawczej CIRC z prostszą metodą szyfrowania sektorowego do sum parzystych, plus niezbywalne zabezpieczenia na wypadek całkowitego baku próbki[5] sprytnymi, choć oszukańczymi, procedurami zastępowanie jej (a) poprzednią (pervious-value interpolation),( b) uśrednieniem sąsiednich (linear-order interpolation) lub (c) ciszą (muting), pozwoliły odtwarzaczom CD działać z wysoką skutecznością i oferować dobry, nacechowany bezszumnością tła dźwięk nawet w przypadku sporych zabrudzeń i rys o długości do 2,4 mm. Wymagało to jednak dodania do każdej płyty aż o 2/3 większej od samego muzycznego zapisu ilości nadmiarowych danych korygujących i ustawienia sekwencji odczytu nie w porządku linowym, a jako (zapobiegawczo) sektorowo porozrzucanej.
Cały ten momentami małpio sprytny i oszukańczy, a w innych miejscach matematycznie wyrafinowany sposób radzenia sobie z błędami cyfrowymi zaistniałymi w samym nagraniu, plus usterki powstałe przy produkcji płyty i użytkowe uszkodzenia, okazuje się więc dowodnym argumentem na to, że zapis cyfrowy, pomimo swej pozornej jednoznaczności, nie strzeże przed odstępstwami nawet od własnego, cyfrowego ideału. (Nie wspominając o ideale analogowym, tym bardziej żywych wykonaniach.) Całkiem przeciwnie – on się ledwie wyrabia; mało co, a całkiem by się wyłożył. W ratowaniu go przed całkowitym krachem niemałą rolę odgrywają też nasze zmysły, z łatwością przechodzące do porządku nad łatkami z szybkich powtórek, z uśrednień i z przetykania ciszą. W kontrze do tego antyaudiofile, z uporem godnym wojny religijnej, stoją na stanowisku, że kable cyfrowe to całkowicie inna sprawa – na ich obszarze błędów nie ma. A jeśli nawet się zdarzają, to procedury naprawczego szyfru na bazie algebr Galois dla grup automorfizmów bezbłędnie je skorygują, w związku z czym nie ma najmniejszego znaczenia jak odporny na powstawanie zakłóceń jest dany kabel.
(Panowie wybaczą szczerość, ale jesteście naiwni, by nie powiedzieć głupi.)
Jak pisze schowany za pseudonimem specjalista na jednym z forów technicznych „wystarczy przecież zauważyć, że sygnał cyfrowy przechodząc przez przewód obarczony pojemnością i indukcyjnością (a każdy posiada takowe), traci swój pierwotny kształt i w miarę czasu (im dłuższy odcinek przebywa), nabiera coraz większego jittera”.
[3] Nic to nowego – wygodne w użyciu samochody i samoloty też są skomplikowane.
[4] Dla wąskiej grupy posiadaczy takich od początku było to oczywiste.
[5] Zniszczonej np. rysą.
Ciekawy to wykład się zrobił,zapytam więc ,które to kable spełniają powyższe wymagania 🙂
Zdaje się jakiś topowy Technics z lat 80 miał połączenie transportu z dacem optyczne…A kosztował fortunę,zastanawiające.
Daleko mi do możliwości powiedzenia o sobie, że znana mi jest odnośnie potencjału jakościowego paleta dostępnych kabli cyfrowych, znam mały jej wycinek.
Z całym szacunkiem dla bardzo ciekawego materiału Panie Piotrze, nie daje mi spokoju ten fragment „0,0006 cm. (Sześć tysięcznych milimetra.)”. Pierwsza cyfra po przecinku reprezentuje liczbę dziesiątych, druga setne. Kolejne cyfry tysięczne, dziesięciotysięczne itd. Czy jest błąd w tekście czy ja coś pomyliłem? Ponadto czy będą to diesięciotysięczne milimetra czy napisanego za nimi centymetra? Zgłupiałem po covidzie, czy mam rację? 🙂 Pozdrawiam i absolutnie sie nie czepiam 🙂
To nie moja część tekstu, muszę sprawdzić.
No to włącz sobie kalkulator. 0,0006 cm * 10 (bo cm to 10 mm) = 0,006 mm
Pomyliłeś.
To nie jest recenzja. To jest arcydzieło!
Super temat i świetnie zredagowany. Może tylko budowanie polemiki do wyznawców zerojedynkowej doskonałości to już zabieg odrobinę niepotrzebny. Niech Oni zostaną sobie w swoim klubie uproszczonego postrzegania świata i nie zajmujmy się tym.
Mamy zatem interesująco nakreślony temat transmisji sygnału (tu cyfrowego) za pomocą kabla. Czy możemy liczyć na dalsze rozważania o transmisji bezprzewodowej? Gdzie tu czają się zasadzki dla jakości? I co będzie przyszłością transmisji sygnałów w priorytecie jakości?
Panie Piotrze,
Bardzo cenię Pana recenzje, opisy sprzętów hifi. Ale tym razem rozumiem, że ten tekst jest jakimś pastiszem, prowokacją oraz intelektualną rozróbą. Trudno mi zgodzić się z tym, że zaprzęga Pan całą fizykę klasyczną i kwantową, kosmologię oraz materiałoznawstwo do udowodnienia abstrakcyjnych tez, którymi są „różnice w graniu cyfrowych interkonektów”. Moim zdaniem, to, co Pan tutaj wyprawia jest znaczącym nadużyciem, nieprawdą i skrajną naiwnością. Chciałoby się napisać – głupotą. Dawno nie czytałem tak „odważnego” tekstu, który wydaje się być pisany niestety w prawdzie, a nie w fantazji. Julius Verne powinien Panu zazdrościć 🙂
Dlaczego abstrakcyjne? Skoro je słychać, to nie abstrakcyjne.
Cieszę się, ze temat został zebrany w pewną całość. Będzie można link na różnych forach podawać tym co zaszufladkowali sobie wiedzę w mocno uproszczonym schemacie nie opisującym nawet wycinka rzeczywistości i bronią zaciekle schematu (bez wnikania jakie temu towarzysza motywacje).
Świetne opracowanie !!!
Przy okazji już dawno w przypadku transmisji cyfrowej korzystam z jedynie z transmisji LAN a i tak w moim torze audio słychać różnice między kablami LAN, choć ich wpływ na dźwięk finalny nie jest tak znaczący jak innych kabli w systemie.
No ale przydałyby się przykłady konkretnych kabli Piotrze,które to spełniają wszystkie opisane tu parametry bo w tym gąszczu propozycji trudno się połapać .
Z przystępnych cenowo najpewniejsze są kable optyczne, jako z natury generujące najmniejsze zniekształcenia. Porównywalne z nimi elektryczne z reguły są drogie lub bardzo drogie. Ale co po najlepszym kablu jakiegoś typu, gdy dane urządzenie zostało przez twórców zoptymalizowane do innego rodzaju kabli, np. nie do koaksjalnych, a USB? Nawiasem za najlepszy do transmisji elektrycznej uważa się potrójny BNC, ale co z tego, jak żadne urządzenia poza bardzo nielicznymi wyjątkami złącz dla niego nie mają?
To z powodu tych komplikacji technicznych kabli najlepiej jest zastosowanie odtwarzacza zintegrowanego wysokiej klasy gdzie problem przewodów cyfrowych mamy z głowy:)
Co do kabli optycznych, to miałem kiedyś transport CD Cambridge Audio CXC i podłączony zwykłym „plastikowym” optykiem grał „normalnie”, a podłączonym „szklanym” optykiem Wireworld Supernova7 grał dużo lepiej.
Jednak dla mnie kable optyczne brzmią odrobinę szarawo, jakiś taki „kartonowy” nalot mają.
W high endowym transporcie CD Jay’s Audio – dowolny model – brak wyjścia optycznego.
Bardzo dużo zależy od optymalizacji przetwornika do typu wejścia cyfrowego. Najczęstsze spotykane to pod USB, pod AES/EBU i pod I2S. Pamiętam jak specjalnie na użytek mojej recenzji Mytek optymalizował swojego Manhattana pod wejście optyczne. Specjalny moduł optymalizacyjny kosztował go grube pieniądze.
Szanowni Państwo,
Dyskusja jest gorąca niczym upalne lato za oknem, ale niestety bezprzedmiotowa albowiem krytycy i sceptycy nie mając żadnych racjonalnych argumentów technicznych ani wiedzy stosują albo hejt (młodzian z kanału „Ton Składowy” i jego wyznawcy) albo publikują manifesty Partii Głuchych na zasadzie: „jeśli ja czegoś nie słyszę to znaczy, że tego nie ma”. Ryzykowna taktyka, ale jak się okazuje, skuteczna. Oto frakcja głuchych i hejtujących słyszenie u innych czuje się zwolniona z racjonalnej argumentacji. To słyszący muszą publikować mądre artykuły jak ten komentowany, to słyszący muszą się bronić przed atakami, to słyszący muszą udowadniać, że słyszą. Partia Głuchych stosuje prostą metodę rodem z filmu „Miś” Barei: „Nie mamy pańskiego płaszcza i co pan nam zrobi?”. W tym miejscu muszę wspomnieć z uznaniem o twórcy kanału „Reduktor Szumu”, bo po pierwsze posiada ogromną wiedzę teoretyczną i praktyczną a po drugie jest jednym nielicznych z frakcji sceptyków, który ma odwagę przyznać, że sprzęt z którym obcuje nie pozwala mu ocenić wielu zjawisk akustycznych zachodzących w wyniku zmian kabli, bezpieczników itd. Szacun, jak mawiają młodzi.
Z poważaniem
Swoje zdanie na temat „Reduktora szumu” przedstawiłem tutaj: https://hifiphilosophy.com/krytyka-audiofilizmu-pod-haslem-audiovoodoo/
Kiedy przeglądam komentarze – zarówno jeden z tutejszych, jak i owe żałosne kwiki intelektualnej rejterady wesołej gromadki fejsbukowych antyaudiofili – coraz wyraźniej dociera do mnie, że komentującym najwyraźniej umknął podstawowy fakt, iż mianowicie tekst nie jest wyłącznie mój, tylko ma trzech autorów, z których dwóch to inżynierowie elektronicy. Z których jeden to były pracownik naukowy, specjalista od konstruowania systemów szybkiej łączności cyfrowej w Instytucie Elektroniki AGH; i właśnie on, podobnie zresztą jak kolega po fachu, przywołuje podstawowy fakt tego, że sygnał cyfrowy pozostaje w istocie analogowy, a jego analogowe rozmycie jest widoczne w pomiarach, a nie jedynie słyszalne. Zwyczajnym oszustwem jest zatem twierdzenie, że niedoskonałości transferu cyfrowego są wyłącznie aktami wiary ze strony tkniętych manią audiofili. No ale kto by tam chciał docierać z czytaniem aż do trzeciej strony, nie wspominając o ostatniej; dla antyaudiofilskich makówek to już zdecydowanie za dużo słów, podobnie jak dla cesarza Józefa II w partyturach Mozarta było za dużo nut. (Tylko żeby nie było, że porównuję siebie do Mozarta, bo już słyszę te intelektualne rozbłyski mistrzów dwuzdaniowego komentarza.)
Niestety rzesze audiofili sądzą, iż w kablach cyfrowych przepływają zera i jedynki.
Myślę, że audiofile, zwłaszcza ci posługujący się kablami cyfrowymi, czytając ich opisy często natykają się na informację o ich faktycznej analogowości. Prędzej też wiedzą o tym, do jakiego stopnia przekaz cyfrowy jest obarczony błędami. Tego samego o antyaudiofilach bym już nie powiedział.
„podstawowy fakt, iż mianowicie tekst nie jest wyłącznie mój, tylko ma trzech autorów, z których dwóch to inżynierowie elektronicy. Z których jeden to były pracownik naukowy, specjalista od konstruowania systemów szybkiej łączności cyfrowej w Instytucie Elektroniki AGH;”
1. Czy – jako autor tekstu – przeprowadzil pan jakakolwiek weryfikacje twierdzen pozostalych autorow?
„podstawowy fakt tego, że sygnał cyfrowy pozostaje w istocie analogowy, a jego analogowe rozmycie jest widoczne w pomiarach, a nie jedynie słyszalne. Zwyczajnym oszustwem jest zatem twierdzenie, że niedoskonałości transferu cyfrowego są wyłącznie aktami wiary ze strony tkniętych manią audiofili.”
2. No ale wlasnie o to chodzi – ze cos moze byc rejestrowane w pomiarach dokonywanych precyzyjna aparatura i jednoczesnie nie byc slyszane przez ludzkie ucho i mozg, gdyz po prostu te roznice sa zbyt male, aby przez te organy byly rozroznialne. Po to wlasnie mamy aprature naukowa zeby nie polegac tylko na ludzkich zmyslach o ograniczonej czulosci.
Oszustwem jedynie w calej tej duskisji jest panskie twierdzenie ze rozpoznawanie kazdej, najmniejszej niedoskonalosci transferu cyfrowego, nawet tej wielkosci 10^-12 rzedu wartosci ponizej progu rozpoznawalnosci ludzkiego mozgu sa czymkowliek wiecej niz li tylko aktem naiwnej wiary ulomnego umyslu ze strony maniakalnych i niedouczonych audiosfirow.
Czy ja dobrze rozumiem, że cytowany tu pan Waszczyszyn twierdzi że uczestnicy jego testu są w stanie usłyszeć, rozróżnić i ocenić sygnały dźwiękowe o długości 20 femtosekund?
A Pan uważa, że femtosekundowe zegary to tak tylko dla jaj są oferowane, niczym słyszalnym się od mniej precyzyjnych nie różnią?
Pewnie są oferowane po to, żeby je sprzedać i coś na nich zarobić.
Ale ja nie o to pytam.
Problem polega na tym, że – trochę to upraszczając – mózg ludzki nie działa na tyle szybko żeby femtosekundowe różnice dzwieku zarejestrować i ocenić. Po prostu prędkość przesyłania sygnałów między neuronami jest zbyt niska. W ciągu 20 fs impuls nie przedostanie się z jednego neuronu do drugiego, a to jest potrzebne żeby coś usłyszec.
Mózg ludzki działa na poziomie mikrosekund.
Jedna femtosekunda to 10^-12 mikrosekundy.
12 rzędów wielkości różnicy.
W jednej mikrosekundzie jest tyle femtosekund ile sekund w ponad 31 000 lat.
Stąd moje pytanie.
Tak, to prawda, tylko że ta zegarowa precyzja nie służy bezpośredniemu postrzeganiu siebie samej, tylko precyzji wewnętrznego organizowania cyfrowej próbki muzycznej. Per analogiam – to tak jak powiedzieć, że prędkość karty graficznej RTX 4090 jest za duża, bo przecież nikt nie może zobaczyć 73 teraflopów obliczeń na sekundę (dziesięć do dwunastej operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę), nikt nie może czegoś takiego ogarnąć wzrokiem. Ale te teraflopy nie są po to, żeby je same widzieć, tylko żeby organizować dynamiczną zmienność złożonego z wielu parametrów obrazu. Podobnie femtosekundowy zegar czuwa nad precyzją organizacji cyfrowego obrazu muzyki, nad brakiem jego rozmycia, a to rozmycie jest już słyszalne.
„zegarowa precyzja nie służy bezpośredniemu postrzeganiu siebie samej”
„organizować dynamiczną zmienność złożonego z wielu parametrów obrazu”
„precyzją organizacji cyfrowego obrazu muzyki, nad brakiem jego rozmycia, a to rozmycie jest już słyszalne.”
Pominawszy juz to, ze to jest jakies slowotworcze mumbo jambo, fakty sa takie, ze ludzki mozg nie jest w stanie rejestrowac czegokolwiek, zadnego cyfrowego rozmycia obrazu muzyki – ??? co to w ogole ma znaczyc – na poziomie 10^-12 nizszym niz jego zdolnosc do przesylania sygnalow elektrycznych miedzy neuronami. Sorry, ale mimo najszczerszych checi nie przeskoczymy tego.
Jeżeli nie jesteś w stanie pojąć rozróżnienia pomiędzy procesem a jego efektem, to trudno, tak już masz. W cząsteczce amoniaku atom azotu nieustanie przeskakuje od jednego do drugiego z trzech atomów wodoru i robi to z prędkością ponad miliarda razy na sekundę. A efektem jest nie jakiś szał, tylko śmierdząca ciecz, która wydaje się całkiem spokojna.
Forma i styl artykułów na hifiphilosophy to jest jakiś językowy koszmar. Czyta to się jak jakiś słowotok, w którym autor spisuje na bieżąco co mu ślina na język przyniesie bez sekundy zastanowienia się nad formą i stylem swojej wypowiedzi. Jakbym coś takiego pokazał polonistce w szkole podstawowej to mój zeszyt wyleciałby chwilę potem drzwiami a ja zaraz zanim z wielką pałą w dzienniczku. Polecam https://www.bryk.pl/jak-pisac/rozprawka.pokaz-cale-opracowanie i podrzucenie kilku artykułów korektorce lub znajomej polonistce. Polska jazyka trudna jazyka ale na pewnym poziomie wypadałoby jednak okazać mu jakiś szacunek.
Rozumiem, że chcesz mnie obrazić, ale proszę, nie czerp w tym celu z zagadnień, o których nie masz pojęcia.
Komentarz żenujący, świadczący słabo o jego autorze i braku znajomości zagadnień o których pisze. Życzyłbym sobie żeby było więcej takich recenzentów umieją cych opisywać dźwięk w tak wyrafinowany sposób jak tutaj,że można go sobie (dźwięk) niemal wyobrazić.
Co zaczyna być widać i czego jeszcze nie widać: https://www.sciencetimes.com/articles/46084/20230920/mapping-electron-flow-around-sharp-bends-lead-development-nanoscale-devices.htm
Mam kabel USB Supry. Wystarczy.