Как раньше писали цифровой звук?
Давным-давно, когда любителей прогревать кабели и ставить «гармонизаторы питания» еще не существовало, а проигрыватели звуковых фонограмм были сплошь аналоговыми, очень шумными и почти всегда монофоническими, суровые японские инженеры из города Токио пришли к выводу, что хватит это терпеть и пора, наконец, осваивать новые горизонты, заодно совместив приятное с полезным — мечтой показать огромный кукиш бака гайдзинам. Так как преимущество в сфере видеозаписи к 60-ым годам уже прочно закрепилось за американцами (дедушка Понятофф ещё в 1956 г. выпустил первый в мире видеомагнитофон Ampex VR-1000, мгновенно похоронивший телекино; чуть позже подтянулись Советы), было принято решение развивать неизведанное тогда ещё направление цифровой звукозаписи. А тут как раз и разработка бледнолицых оказалась как нельзя кстати — ведь мало кто сейчас помнит, что многие десятилетия подряд именно огромные катушечные видеомагнитофоны с вращающимися головками были чуть ли не единственными устройствами, способными обеспечить самую большую плотность записи данных на квадратный сантиметр, и при этом развить такую скорость чтения сигнала, что никаким перфокартам и не снилось — речь шла о мегагерцах полезного частотного диапазона, отдаваемых с магнитной ленты ежесекундно.
Любопытный факт: наши соотечественники в 90-ые переизобрели то, что треть века до них сделали японцы, создав плату-комплекс для IBM PC под названием «АрВид». Старожилы, надеюсь, прекрасно помнят, как много данных можно было уместить на одну лишь 2-часовую видеокассету по-сравнению с жёсткими дисками тех лет.
Это Ampex VR-2000B, видеомагнитофон формата «Квадроплекс», предок батиного видака в закромах твоей антресоли и… прадед потокового радио в твоём смартфоне.
Тут, кстати, стоит отметить, что японцы были далеко не первыми, кто решил поиграться с импульсно-кодовой модуляцией (Pulse-code modulation, или просто PCM), т.е. кодированием определённых частот в виде набора единиц и нулей. Первые примитивные устройства для передачи цифровой информации по телеграфу появились аж в двадцатые годы XX века — так, Бартлейнская кабельная трансмиссионная система могла передавать картинки (!) по трансатлантическому кабелю из Лондона в Нью-Йорк аж с 5 градациями серого (т.е. 5 битами квантования).
Но именно японским инженерам удалось решить технически сложную задачу, выведя технологию цифрового кодирования информации на новый уровень и навсегда преобразив мир музыки (а позже и видео).
Технические сложности
Ведь с записью на ленту всплыла ровно та же проблема, что и с передачей данных на дальние расстояния. Магнитная лента тех лет не отличалась высоким качеством, очень быстро изнашивалась, да и в целом обладала неким постоянным уровнем выпадений полезного сигнала. И если для аналогового телевидения шестидесятых это не было большой проблемой, то для цифрового потока данных такое внезапное внесение рандома в сигнал приводило к катастрофическим изменениям амплитуды и частоты, и соответственно, слышимым уху искажениям. Данные необходимо было защитить таким хитрым алгоритмом, который позволил бы восстановить из оставшихся целых фрагментов сигнал вновь в первозданном виде. В чём японцы и преуспели в последующие годы.
Уже в 1967-ом на свет появляется первый рабочий прототип, созданный в сотрудничестве Японской вещательной компании (NHK) и Nippon Columbia (Denon). А ещё чуть позже Denon уже самостоятельно конструирует свой кодер-декодер цифрового аудиосигнала, обозвав его DN-023R. Честно говоря, это было не совсем… устройство, а скорее целый шкаф, доверху забитый электроникой, в довесок к которому пододвигалась тяжеленная тумба с катушечным 2» видеомагнитофоном, собственно аналоговый видеосигнал которого использовался… как носитель цифровых аудио-данных. И лишь только в такой причудливой связке они вместе способны были ожить и поразить слушателя невиданным доселе качеством фонограмм.
А качество звучания этого чудовища было на тот момент весьма внушительным: несжатый поток цифровых данных со скоростью передачи 7.18 МГц превращался в 13-битное, 2-, 4-, или 8-канальное аудио с частотой дискретизации 47.25 кГц (20 — 23.000 Гц). Что, думаю, покажется весьма необычными для современного читателя характеристиками (битность даже не равна степени от двойки! да она вообще нечётная!, но тогда никого это не смущало). Уже этих возможностей с лихвой хватало, чтобы обеспечить детонацию и взаимопроникновение каналов за пределами границ измерения, добиваясь при этом гармонических искажений на уровне менее 0,1%. Если вам кажется это большой цифрой, то напомню, что даже на студийных магнитофонах тех лет —, а речь, напомню, идёт о 1972 г. — искажения измерялись ПРОЦЕНТАМИ.
Нет нужды говорить, каким прорывом тогда стал этот… ммм, цифровой рекордер. Отсутствие шумов (отношение с/ш составляли впечатляющие 75 дБ), огромный динамический диапазон и отсутствие девиаций в сигнале просто покоряли слушавших его рецензентов. Т.к. выпущен был DN-023R лишь в единственном числе, брали его в аренду буквально все крупные звукозаписывающие компании, перевозя грузовыми самолётами в концертные залы по всему свету.
Японский дид слушает запись, обложившись видаками и аппаратурой. Вот так и появлялся первый на свете аудиофил…
В преддверии цифровой революции
В семидесятые Япония совершает самый настоящий технологический рывок, стремительно взойдя в олимп мировых лидеров электронной промышленности, что не могло не сказаться и на перспективной отрасли. Всего за менее чем пятилетку было выпущено несколько других экспериментальных моделей PCM записи, один компактнее другого, пока, наконец, в 1977 году компания Sony не представила первый серийный цифровой аудиопроцессор Sony PCM-1. Всего за полмиллиона йен или 4.400 вечнозелёных президентов счастливому обладателю была доступна 20-килограммовая бандура, умевшая пусть несколько меньше чем Denon — каналов было всего 2, ЦАП-АЦП остался 13-битным, а частота дискретизации приблизилась к современному стандарту (44.056 кГц) — однако позволявшая в довесок к своим небольшим (относительно) габаритам сопрягать приставку с только-только появившимися на рынке бытовыми кассетными видаками формата U-Matic, Betamax и VHS. Таким образом, именно 1977 год можно смело называть точкой отсчёта войны «бездушной» цифры за умы и сердца слушателей.
Sony PCM-1 вместе с Betamax магнитофоном, 1977 год.
До появления компакт-диска оставалось ещё пять лет, а работа в лабораториях всех крупных японских и европейских компаний кипела как никогда. За короткий промежуток времени ярко возникали и также быстро исчезали в безвестности огромное количество разработок от Sony, Philips, Denon, Technics, Mitsubishi, JVC, Sansui, dbx, Telefunken и многих других.
На что только ни пытались записать PCM — и на катушки, и на LaserDisc, и на винил (AHD, Telefunken MD) и даже на компакт-кассету (за десять лет до DCC!), но ничего из этого не дошло до прилавков…
Ренессанс
Все эти концепты, прототипы, мелкосерийные модели с сумасшедшей стоимостью, которых отделял лишь исторический миг до появления первых CD проигрывателей навсегда затеряются во времени, как слёзы в дожде так и оставались бы уделом одиночек-архивариусов, если бы не обрели неожиданную вторую жизнь в небольшом, но очень активном техногикерском коммьюнити #FagearTechCorner, основателем которого стал собиратель старых железок и меломан Макс «Fagear» Крюков, известный своим «ухоусём», доработкой советских колонок и наушников, а также репликами звуковых карт. Позже к нему присоединился коллекционер советской видеотехники Александр «kokovin93» Коковин (который Bunker Dance). И где-то на стыке их интересов затесался некто VCD, вовремя подбросивший в новоиспечённое сообщество свой ролик про покупку одной жутко дорогой и никому неизвестной вундервафли, а именно — Technics SV-P100, представляющей собой, как позже выяснилось, самую первую попытку дать готовый домашний цифровой аудиомагнитофон простому японцу (если у него, конечно, были свободные 600.000 йен), скомбинировав PCM-приставку и видеомагнитофон в одном флаконе.
Technics SV-P100 собственной персоной. 1981 год.
Характеристики
- Носитель: VHS
- Стандарт PCM: EIAJ Stereo STC-007 (NTSC)
- Квантование: линейные 14-бит
- Частота дискретизации: 44.056 кГц
- Частотные характеристики: 2 Гц — 20 кГц (±0.5 дБ)
- Гармонические искажения: менее 0.01% (1 кГц)
- Динамический диапазон: 86 дБ
- Вес: 21 кг
- Потребляемая мощность: 90 Вт
Забавно, но ведь Technics SV-P100 вполне мог стать тем, чем впоследствии запомнился CD — удобным и простым в использовании массовым форматом цифрового аудио. Однако непомерно высокая цена, сырость цифровых схем, из-за чего корректор ошибок часто не справлялся со своей задачей, и самое главное — боязнь держателей звукозаписывающих лейблов перед аппаратурой, позволяющей в бытовых условиях записать абсолютно идентичную копию с оригинального носителя (что впоследствии едва не убило DAT) — все это это сыграло против SV-P100, в результате чего «цифровидик», как и все его PCM-собратья, просто канули в лету… пока энтузиасты волею случая не переоткрыли для себя столь необычный вид техники, стоящий где-то между видео и аудио. И ключевым поворотом в этой истории стало видео от Макса Крюкова с большой распаковкой японских некро-железок, в числе которых затесалась и PCM-приставка Sansui, которую он попробовал подключить к видеомагнитофону. Ролик получил неожиданную популярность, и ряды заражённых странным увлечением записывать динамически меняющиеся QR-коды на VHS-кассеты (и не только) стали стремительно расти.
Именно так выглядит PCM сигнал на экране телевизора, если кассету с ним воспроизвести с обычного магнитофона.
Да не просто записывать, а ещё и пытаться этот формат понять, от-реверсинжинирить и повторить, создав свои собственные аудио-процессоры и программные декодеры…, но об этом в следующей статье.
