Представьте мир, где каждый электрoнный прибор в вашем доме — от часов на микроволновке до процессора в смартфоне — жил бы своей жизнью. Без общего ритма, синхронизации, ничего бы не работало. Сердцем этого ритма является скромный, но абсолютно незаменимый компонент — генератор тактовых импульсов.
Эта cтатья — начало путешествия по его истории. Мы посмотрим, как люди учились заставлять электрические цепи тикать в унисон. Начнем с самых простых механических и электромеханических устройств, которые заложили основу для всего цифрового мира вокруг нас.
Вы узнаете, как прoблема синхронизации решалась десятилетия назад, и какие остроумные, а порой и неожиданные, решения для этого находили инженеры. Это история не только о технологиях, но и о поиске порядка в хаосе электрических сигналов.
Опасная тема
Цифрoвые генераторы тактовых импульсов для аудио — это одна из самых неудобных тем, за которую может взяться автор, пишущий о профессиональном аудио. Технология чрезвычайно сложна, знания находятся на уровне эзотерики, а понимание ее рядовым конечным пользователем, как правило, ошибочно.
Еще более удручает, что, несмотря на общее отсутствие понимания, профессиональная среда стала свидетельницей укоренившиxся более чем на десятилетие разногласий между теми, кто уверен, что внешняя синхронизация (внешнее тактирование) никогда не сможет улучшить характеристики интерфейса, и теми, кто утверждает, что она обыкновенно справляется с этим. Полемика особенно накаляется, когда лагерь противников внешних «клоков» (обычно это техники) обвиняет сторонников внешних генераторов (обычно это практики) в том, что они стали жертвой эффекта плацебо и маркетинговой шумихи.
Однако оcновная проблема в данном споре заключается в том, что обе стороны склонны делать обобщения на основе собственного опыта. И вот почему: любая комбинация тактового генератора, преобразователя и цифрового интерфейса формирует уникальную аудиосистему со своим собственным, весьма специфическим профилем характеристик.
Крoме того, производители не раскрывают ключевую информацию о способностях своих продуктов взаимодействовать с другими типами устройств (если они вообще что-то об этом знают). А поскольку полная оценка характеристик цифрового устройства является дорогостоящей и почти невозможной задачей, то на самом деле нет никакого практического способа предсказать, как определенный генератор тактовых импульсов, преобразователь или интерфейс будут работать в единой связке друг с другом.
Тoт факт, что внешний «клок» определенным образом воздействует на одну систему, не дает нам никаких оснований считать, что он окажет такое же влияние и на другие системы. Следовательно, формирование общих выводов о преимуществах внутреннего или внешнего тактирования или об эффективности одного конкретного продукта или даже продуктов одного типа — это абсолютно ошибочный подход. Тактовые генераторы следует оценивать в каждом конкретном случае и воздерживаться от более общих выводов.
Примечaтельно, что обобщения при сравнении внутреннего и внешнего тактирования не работают независимо от того, сформированы ли они посредством субъективного прослушивания или путем объективного измерения. Мы более подробно остановимся на этом моменте ниже. Если поведение цифровых клоков и преобразователей настолько зависит от специфики самой системы, так откуда же тогда возникли такие укоренившиеся обобщения о внутреннем и внешнем тактировании (синхронизации)?
Популярныe журналы так и не смогли толком аргументировать предположение, напрочь отрицающее эффективность внешней синхронизации. Однако эти же журналы публиковали материалы с огульными заявлениями о том, что внутренняя синхронизация всегда важнее внешней.
Бeзусловно, обзоры оборудования (в том числе наши собственные) и маркетинговые кампании (зачастую изящно совмещенные с обзорами оборудования) сыграли важную роль в продвижении идеи о необходимости внешних тактовых генераторов. Тем не менее, встречались и такие технические статьи, в которых приводились широкие (и, следовательно, ошибочные) обобщения о том, что внутреннее тактирование, по определению, всегда лучше.
Особeнно занимательно в данной истории то, что существует конкретный продукт, который внес свою лепту в распространение мнения о том, что внешняя синхронизация улучшает звучание системы. Это модель Digidesign 192, сочетающая в себе функции цифро-аналогового преобразователя и цифрового интерфейса. Загадочный пример 192-го станет хорошим материалом для развития этой непростой темы.
Модель Digidesign 192 и расцвет эстетического тактирования
В 1994 году компания Digidesign (ныне известная как Avid) упрочила свои позиции на рынке профессиональных цифровых звуковых рабочих станций DAW (digital audio workstation) и преобразователей, выпустив 16-битные TDM-системы Pro Tools (Time Division Multiplexing — система разделенных во времени потоков).
В этих ранних cистемах Pro Tools использовались цифро-аналоговые преобразователи Digidesign серии 8XX, что положило начало продолжительной практике компании по разработке стороннего оборудования, не совместимого с Pro Tools.
В 1997 году Digidesign выпустила 24-битные TDM-системы, а затем, в 2002 году, компания обратилась к отрасли в целом с просьбой о полном переходе на новые системы Pro Tools HD. Для них требовались новые компьютерные карты для обработки сигнала Digidesign, а также цифро-аналоговые преобразователи и интерфейсы «192», получившие фронтальные панели голубого цвета и представляющие основной интерес для данной статьи.
Со врeменем появилось несколько сторонних интерфейсов, которые смогли «заставить» Pro Tools работать с ними в связке (самыми популярными из них были Apogee и Lynx), но такие альтернативные по отношению к 192-й модели устройства тогда были достаточно редки. По сути, в 2000-х годах модели 192 стали неотъемлемой частью любой серьезной студии, занимающейся записью и микшированием — тысячи таких систем остаются в пользовании и по сей день.
Неcмотря на улучшение по сравнению с более ранними конвертерами Digidesign, звучание 192-й модели разочаровало многих инженеров и продюсеров. Часть из них отмечали, что при использовании внешнего клока от стороннего бренда качество звука 192-х заметно повышалось.
К 2003 году компания Apogee начала рекламную кампанию своего внешнего клока Big Ben — устройства, «способного привнести ясность, глубину и точность в запись и микширование, что будет услышано незамедлительно». В итоге, Big Ben стал большим хитом, особенно среди тех, кто использовал системы Pro Tools HD и кому компания Apogee и ее дилеры продавали свою продукцию напрямую. В 2004 году это устройство получило престижную награду TEC.
До реклaмной кампании Big Ben идея красивого внешнего клок-генератора была в новинку для профессиональной аудиосреды. Ранее они представляли собой лишь скучные коробки, которые синхронизировали различные цифровые устройства.
К середине десятилетия профессионaлы стали одержимы идеей, что внешние мастер-клоки являются ключевыми составляющими звука в цифровой студии. Между растущей неприязнью к звучанию Digidesign 192 и мощной рекламной кампанией, стоящей за «Биг-Беном» Apogee, прямо на пике одного из крупнейших экономических пузырей в современной истории родился новый рынок «эстетического тактирования».
Недoлго думая, сторонние компании начали продавать и рекламировать свои генераторы тактовых импульсов как «улучшайзеры» качества звучания. В частности, в 2008 году компания Antelope Audio представила первый клок с частотой в 10 МГц, нацеленный на профессиональный аудиорынок. Цена такого комплекта составляла примерно 8 000 долларов.
Маркeтинговый отдел Antelope отличался хорошей смекалкой и имел крепкие связи с влиятельными людьми. Поэтому вскоре элитный эшелон инженеров по микшированию и мастерингу начал активно поддерживать тактовые генераторы Antelope 10M. Эпоха эстетики внешнего тактирования была в самом разгаре, и в это же время компания Digidesign продолжала производить и продавать тысячи своих 192-х моделей вплоть до конца десятилетия.
Майкл Брауэр позирует рядом со своей стойкой преобразователей. Клок Antelope 10М находится в самом низу
Действительно ли Digidesign 192 был так плох?
Если вы верите, чтo внутренняя синхронизация всегда имеет превосходство над внешней, то, с вашей точки зрения, тот, кто потратил 8 000 долларов на внешний клок, — мягко говоря, сумасшедший. Так что обвинения в том, что сторонники внешнего тактирования поддались эффекту плацебо и рекламной шумихе, можно было слышать регулярно.
Однaко для тех, кто ежедневно с утра до ночи работал с Pro Tools, вполне очевидным оставался тот факт, что внешние тактовые генераторы реально улучшают звук этих устройств. Руководствуясь сугубо субъективными впечатлениями, некоторые из наиболее авторитетных мастеров звукозаписи пришли к убеждению, что внешние клоки — и в особенности Antelope 10M, если вы могли себе его позволить, — это насущная необходимость. В итоге, оказалось, что эти практикующие субъективисты были правы.
Несмотря на то, что доказательство этого феномена существовало довольно давно, сейчас мы впервые наглядно продемонстрируем то, что джиттер 192-х моделей заметно понизился при использовании внешнего тактового генератора. Более того, при синхронизации с разными моделями клоков (например, с Apogee Big Ben или Antelope 10M) звуковой характер выходного сигнала 192-й модели действительно меняется. Именно по этой причине, несмотря на отсутствие веских доказательств, которые бы подтвердили данную точку зрения, так много людей заговорили о влиянии клоков на звучание.
В профессиональном плане мы смогли бы достичь консенсуса по поводу джиттера у 192-й модели гораздо раньше. Для этого нам бы понадобилось связать один-единственный тестовый замер с возрастающим субъективным интересом к внешнему тактированию. Это доказательство скрывается в весьма популярном и общедоступном документе компании Grimm Audio 2008 года. В том же году компания Antelope выпустила свой клок с частотой в 10 МГц.
В своем документе Grimm Audio подробно объясняет принцип рaботы цифрового тактового генератора, а затем в разделе под номером «7» мы узнаем о «популярной системе DAW (цифровой звуковой рабочей станции)», где показано улучшение ее работы благодаря использованию внешнего клока.
О чем Grimm Audio умалчивает, так это о том, что этой «популярной системой DAW» была Pro Tools HD с интерфейсом 192 — наиболее широко используемая цифровая аудиосистема в то время, с помощью которой более десятка лет штамповалась львиная доля всех записей в мире.
График официального документа Grimm Audio «Синхронизация» демонстрирует улучшение звучания «популярной системы DAW» с помощью внешнего клока. Данная система — это Pro Tools HD с интерфейсом Digidesign 192
Нам вполнe понятно, почему компания Grimm Audio — производитель оборудования, завоевавший высокую репутацию благодаря высокому качеству своей продукции, а не конкурентному маркетингу — предпочла не называть Digidesign 192 в своем докладе.
Вмeсте с тем — как потребители и конечные пользователи — мы можем выразить наше разочарование в том, что его авторам пришлось так поступить. Отсутствие упоминания о 192-й модели указывает на своего рода профессиональную этику, которая в конечном итоге не позволяет использовать технические исследования на благо конечных пользователей (подробнее об этом ниже).
Естественно, оказание жyрналистского давления на достаточно крупную корпорацию не является целью технического документа. Однако в какой момент открытие, способное выявить существенный недостаток в повсеместно используемом профессиональном продукте и, возможно, даже улучшить звучание записанной музыки во всем мире, должно перейти от анонимного теоретического примера к чему-то конкретному?
Когда такая компания, как Avid, фактически монополизирует рынок, преднамеренно затрудняя сторонним разработчикам оборудования возможность создания совместимыx продуктов, становится особенно важным, чтобы пользователи с осторожностью относились к такой технологии и громко заявляли о ее недостатках.
Будучи профессионaлами, мы потратили более десяти лет на абстрактные споры о внутренней и внешней синхронизации, а также на еще более отвлеченные понятия, касающиеся субъективизма и объективизма. И все это вместо того, чтобы открыто сотрудничать в исследовании и раскрытии истинных свойств оборудования, которое мы использовали.
Это должно послужить уроком нa будущее. Мы должны научиться возводить мосты (а не копать траншеи) между объективными и субъективными оценками, если собираемся довести все до совершенства, и не согласиться с таким именитым производителем аппаратуры, как Avid.
Одна из наших целей — в испoльзовании профессиональных навыков для улучшения цифровых записывающих устройств. Не то чтобы мы никогда не были озабочены качеством наших инструментов, однако нужно признать, что долгое время мы не проявляли себя по отношению к производителям как в должной мере заинтересованное и образованное сообщество потребителей. Давайте обсудим, почему так произошло.
Как возникли путаница и разногласия
Как же так вышло, что, бyдучи специалистами в своей профессиональной сфере, мы потратили более десяти лет, упуская возможность связать имеющиеся наготове (и хорошо согласованные) объективные подтверждения с субъективным мнением о том, что большинство наших профессиональных аудиосистем имели низкокачественные внутренние генераторы тактовых импульсов — в итоге, это привело к отнюдь не идеальному уровню джиттера, навсегда оставшемуся в огромном количестве записей? Почему вместо этого мы начали бесцельные споры на данную тему?
Самый краткий oтвет на эти вопросы заключается в том, что сфера профессионального аудио, как профессия, во многом утратила способность к достижению консенсуса: как в плане технологий, так и в плане эстетики, а особенно — касательно сложного взаимодействия между ними. Во многом, это связано с ростом популярности цифровых звуковых рабочих станций DAW и любительской звукозаписи, а также с тем, что знания, информация и общение сильно изменились в эпоху цифровых технологий.
Мы можeм назвать 2000-е декадой просьюмер-аудио (англ. prosumer, т.е. professional или producer + consumer — «потребитель профессионального уровня» либо «производитель-потребитель» — человек, принимающий активное участие в производстве товаров или услуг, которые он сам и потребляет).
Это было время, когда индустрия Pro-аудио (ее производители, отделы маркетинга и отделы информационныx изданий/публикаций) быстро перешла от обслуживания коммерческих интересов профессиональных студий к обслуживанию художественных интересов отдельных лиц.
Тысячи неподготовленных людей (в основном, это были музыкaнты) ринулись записывать, микшировать и заниматься мастерингом, а, учитывая экономический пузырь середины десятилетия, у этих старательных нетерпеливых новичков имелось много денег, которые они могли на это потратить.
Внезaпно новая волна ориентированных на просьюмеров публикаций, а также поддерживаемых рекламой дискуссионных онлайн-форумов (в частности, Gearslutz) взорвалась рекламой и практическими учебными пособиями, в которых объяснялось, что для создания записей профессионального уровня требуется всего лишь немного денег на оборудование и некоторые скудные знания.
Выражение «Купите это, cделайте то, воплотите в жизнь свое видение!» стало рефреном индустрии. В то же время крупные студии закрывались, отрезая таким образом доступ к унылому многолетнему ученичеству, служившему проводником глубоких знаний на протяжении почти столетия. К концу десятилетия форум Gearslutz разросся до беспрецедентных размеров и, что довольно пугающе, стал основным средством распространения и обмена информацией и прочими сведениями о звукозаписи.
Неудивительно, что многие опытные профи обосновались в дискуссионных группах, куда можно попасть только по приглашениям, и появляются в основном только тогда, когда Gearslutz нанимает их для проведения сессий публичных вопросов/ответов. Тем временем, AES (Audio Engineering Society — Общество инженеров по звукотехнике) изо всех сил пыталось собрать и объединить более молодых членов сообщества, интересующихся не только лишь сугубо технической карьерой. И это несмотря на малую привлекательность общества для творчески настроенных любителей и высокую стоимость членства.
Однакo цель данной статьи состоит не в том, чтобы критиковать любителей звукозаписи, жаловаться на неизбежные недостатки популистских технологий или выразить ностальгию по утраченной эпохе. Цель заключается в том, чтобы показать, как в течение этого крайне изменчивого десятилетия профессиональная среда теряла свое влияние и не смогла достичь консенсуса в вопросе тонкого взаимодействия между технологией звукозаписи и творческой практикой.
Дискуссия былa далека от профессионализма: обыкновенный треп перемежался с фрагментами технических документов и журнальных статей (о понимании технических деталей не стоит и говорить), а такая сложная и тонкая тема, как синхронизация цифровых аудиосистем была изрядно искажена.
Другоe объяснение того, почему споры вокруг тактирования стали такими жаркими и бездоказательными, связано с человеческой склонностью формировать обобщенный вывод на основе конкретных наблюдений. Такое явление обычно называют индуктивным умозаключением.
С одной стороны, это помогло нaшему виду выжить (фраза «Большие рыжие коты опасны!» может служить отличным примером), но, с другой стороны, индуктивное умозаключение также лежит в основе нашей склонности формировать неточные обобщения (пример такого обобщения: «Большие рыжие коты нападают по четвергам!»).
Как уже oтмечалось ранее, поскольку качество тактирования напрямую зависит от конкретной системы, обобщение, полученное на основе конкретных примеров, оказывает нам медвежью услугу, когда дело доходит до понимания работы цифровых аудиоклоков.
Однакo не все споры велись среди любителей. Часть опытных профессионалов также оказалось втянутой в дебаты по поводу тактирования. Разногласия на профессиональном уровне часто возникали между мастеринг-инженерами (mastering engineers, MEs) и миксинг/трекинг-инженерами (mixing/tracking engineers, M/TEs). Первым обычно достаточно всего двух каналов преобразования — они редко полагаются на Pro Tools и поэтому имеют широкий выбор из множества стереоконвертеров (ЦАПов) аудиофильского уровня.
Тщaтельно продуманные и собранные с использованием высококачественных комплектующих мастеринг-конвертеры обычно не улучшают звучание (зачастую — наоборот) при использовании в связке с внешним клоком. Некоторые из них даже не имеют портов для внешней синхронизации цифро-аналогового преобразования.
Знaя об особенностях преобразователей, которые применяют мастеринг-инженеры и миксинг/трекинг-инженеры, довольно легко понять, что произошло на самом деле. Первые редко отмечали какие-либо улучшения при использовании внешнего тактирования, в то время как вторые обычно их слышали. Раскол между этими двумя точками зрения произошел тогда, когда члены обеих групп начали считать, что их системы являются эталонными по отношению ко всем остальным.
Очевидно, что дaже профессионалы не застрахованы от недостатков индуктивного мышления. Похоже, что по сей день мастеринг-инженеры все еще уверены в том, что внешние клоки — это бесполезная и ненужная вещь, а миксинг/трекинг-инженеры по-прежнему предпочитают их использовать.
Мы могли бы и далее продолжать разговор о различных причинах возникновения раcколов и споров по поводу тактирования, но нам кажется, что приведенный выше краткий обзор рисует достаточно ясную картину, чтобы каждый из нас смог отчасти увидеть в ней себя. Теперь мы переходим к тому, чтобы выяснить, какую роль объективные тесты на джиттер играли в развитии этих разногласий.
Соврeменные устройства — от смартфонов до компьютеров — работают слаженно благодаря одному незаметному, но очень важному элементу: генератору тактовых импульсов. Он как дирижёр оркестра — задаёт ритм, по которому все части схемы выполняют свои действия в строгой последовательности. Без него электроника просто не смогла бы работать стабильно. История таких генераторов началась с простых механических решений и постепенно перешла к высокоточным кварцевым и цифровым системам, которые и дали начало эре точной синхронизации в электронике.
Как объективные измерения джиттера могут привести к ошибке
Рaзногласия по поводу внешней синхронизации достигли высокого накала страстей, чего оказалось вполне достаточно, чтобы вдохновить нескольких авторов, пишущих о Pro-аудио, приступить к объективному измерению эффектов внешнего тактирования.
Интуитивнo мы могли бы предположить, что эти объективные измерения джиттера рассказали бы нам все, о чем мы хотели знать, и положили бы конец спорам. Но все оказалось немного сложнее. Давайте рассмотрим одно из таких исследований и выясним, почему даже правильно выполненная последовательность объективных измерений может оказаться бесполезной.
Одним из наиболее популярных тестовых отчетов о джиттере считается статья Хью Робджонса (Hugh Robjohns) под названием «Нуждается ли ваша студия в мастер-клоке?» (Does Your Studio Need A Digital Master Clock?), опубликованная в журнале Sound on Sound в июне 2010 года. Несмотря на то, что его оборудование и измерения отличались высокой точностью, в данном отчете Робджонс делает несколько ошибок, которые приводят его к весьма не точным выводам.
После тестировaния влияния нескольких имеющихся в продаже внешних тактовых генераторов на ряд коммерчески доступных цифровых интерфейсов Робджонс пришел к выводу, что внешние клоки могут либо увеличивать джиттер, либо почти не оказывать на него никакого эффекта.
Его отчет включaет в себя три ошибки: 1) он протестировал только четыре преобразователя; 2) он не тестировал преобразователь Digidesign 192 (странное упущение, особенно для 2010 года); 3) основываясь на своих измерениях четырех тестируемых цифро-аналоговых конвертеров, Робджонс сделал ошибочное обобщение, что внешние тактовые генераторы не способны улучшить производительность любого цифрового интерфейса.
В дaнной статье Робджонс приходит к еще одному интересному заключению. Основываясь на своем предположении, что внешние генераторы тактовых импульсов никогда не смогут улучшить звучание цифро-аналогового преобразователя, он делает вывод, что тем, кто предпочитает внешнее тактирование, должен нравиться звук с высоким уровнем джиттера.
Возможно, некоторым действительно мог бы понрaвиться звук с большим джиттером. Однако, так как Робджонс не включил Digidesign 192 в свои тесты, он не смог даже предположить, что сторонники внешней синхронизации использовали системы Pro Tools, которые обладают большим уровнем джиттера, и, следовательно, старались уменьшить этот джиттер с помощью внешней синхронизации.
Тем не менее, утверждение Рoбджонса о людях, которым нравится джиттер, было подхвачено как правдоподобное и вежливое объяснение того, почему умные и уважаемые инженеры так часто предпочитали, чтобы их системы синхронизировались извне. После этого нередко можно было услышать, как инженеры вскидывали руки и признавали, что, возможно, они действительно предпочитают систему с высоким джиттером, хотя эта уступка никогда не была верной и обоснованной.
Статья Робджонса и содeржащиеся в ней ошибочные выводы являются серьезным напоминанием о том, что даже при объективном измерении джиттера в цифровой аудиосистеме абсолютно бессмысленно использовать рабочие характеристики одного или даже нескольких сетапов в качестве обобщенной эталонной основы для прогнозирования характеристик любых других систем.
Если бы только Робджонс протестировaл Digidesign 192, он бы наверняка избежал этой ошибки и его отчет пошел бы в совсем другом направлении (в каком и должно было бы находиться общее понимание внешней синхронизации). В таком случае у журналистов появилась бы возможность оказать некоторое давление на компанию Digidesign с целью улучшения качества ее продукции. Но, увы, как и в случае с маркетинговым документом компании Grimm, в статье Робджонса эта возможность была упущена .
Итак, мы прoшли долгий путь от наблюдений за маятниками и звездами до первых механических и электрических устройств, которые пытались упорядочить время. История синхронизации — это прежде всего история о человеческом стремлении к контролю и точности, о желании заставить машины работать согласованно.
Эти рaнние изобретения, от водяных часов до первых электронных генераторов, заложили фундамент для всего нашего цифрового мира. Они показывают, как абстрактная идея ритма постепенно превращалась в конкретные инженерные решения, без которых невозможна современная электроника.
В слeдующей части мы проследим, как эта технология развивалась дальше, приведя нас к тем крошечным кварцевым кристаллам и сложным микросхемам, что тикают внутри каждого нашего гаджета сегодня. Это путешествие от макро- к микромиру, где биение сердца технологий стало невидимым, но абсолютно незаменимым.
