Введение

Метод измерения неровностей скорости воспроизведения звука

Измерение "wow" и "flutter" проводится на магнитофонах, кассетных магнитофонах и проигрывателях, а также других аналоговых устройствах записи и воспроизведения с вращающимися компонентами (например, кинопроекторах, проигрывателях виниловых пластинок и т.д.). Это измерение определяет величину "колебания частоты" (вызванного флуктуациями скорости), выраженную в субъективно воспринимаемых единицах. Проигрыватели виниловых пластинок, как правило, подвержены в основном медленному "wow". В цифровых системах, синхронизированных с кварцевыми генераторами, отклонения во времени синхронизации называются "wander" или "jitter", в зависимости от скорости. Хотя термины "wow" и "flutter" ранее использовались отдельно (для колебаний с частотой ниже и выше 4 Гц соответственно), в настоящее время они обычно объединяются, поскольку существуют универсальные стандарты измерений, учитывающие оба параметра одновременно. Слушатели воспринимают "flutter" как наиболее неприятный при фактической частоте колебания 4 Гц, а выше и ниже этой частоты он становится менее заметным. Этот факт лежит в основе показанной здесь весовой кривой. Весовая кривая может вводить в заблуждение, поскольку предполагает неслышимость "flutter" выше 200 Гц, в то время как более быстрые колебания могут значительно ухудшать качество звука. "Flutter" на частоте 200 Гц при уровне 50 дБ создаст 0,3% интермодуляционных искажений, что считается неприемлемым для предварительного усилителя или усилителя мощности.

Звуковые эффекты

Особенно заметны искажения "вау" и "флаттер" в музыке с соло на гобое, струнных, гитаре, флейте, духовых или фортепиано. "Вау" воспринимается как колебание высоты тона, а "флаттер" может изменять звук музыки иначе, придавая ему "трескучий" или "неприятный" оттенок. Записанный тон частотой 1 кГц с небольшим количеством "флаттера" (около 0,1%) может звучать хорошо в акустически "глухой" комнате, но в реверберирующей комнате постоянные колебания часто будут отчетливо слышны. Это происходит из-за "биения" основного тона с его эхом, которое, возникнув немного раньше, имеет незначительно отличающуюся высоту тона. В результате слышится выраженное изменение амплитуды, к которому ухо очень чувствительно. Вероятно, это объясняет, почему ноты фортепиано звучат "трескуче". Поскольку они начинаются громко и постепенно затухают, фортепианные ноты оставляют эхо, которое может быть столь же громким, как и затухающая нота, с которой оно взаимодействует, вызывая колебания уровня от полной компенсации до двойной амплитуды с частотой в несколько герц: вместо плавно затухающей ноты мы слышим сильно модулированную. Ноты гобоя могут быть особенно подвержены этому эффекту из-за их гармонической структуры. Другой способ проявления "флаттера" – усечение реверберационных хвостов. Это может быть связано с сохранением информации о пространственном расположении на основе ранних отражений и сравнением эффекта Доплера во времени. Слуховая система может отвлекаться на изменения высоты тона в реверберации сигнала, который должен иметь фиксированную и стабильную высоту. Термин "флаттер-эхо" используется для обозначения определенного типа реверберации, характеризующегося колебаниями амплитуды. Он не имеет прямой связи с "флаттером", описанным здесь, хотя механизм модуляции за счет компенсации может иметь общие черты с вышеописанным.

Производительность оборудования

Профессиональные магнитофоны могут достигать взвешенного показателя флаттера около 0,02%, который считается неслышимым. Высококлассные кассетные деки с трудом обеспечивают около 0,08% взвешенного флаттера, который все еще может быть слышен в определенных условиях. Цифровые музыкальные проигрыватели, такие как CD, DAT или MP3, используют электронные часы для управления скоростью воспроизведения. Схемы, используемые для контроля этих частот, допускают небольшое количество флаттера (обычно называемого джиттером), но его уровень значительно ниже порога восприятия человеческим ухом. Линейная звуковая дорожка на видеомагнитофонах имеет гораздо больший вау и флаттер, чем высококачественная Hi-Fi дорожка VHS, которая содержится в видеосигнале.

Абсолютная скорость

Абсолютная ошибка скорости вызывает изменение высоты тона, и полезно знать, что полутон в музыке соответствует изменению частоты на 6%. Это связано с тем, что западная музыка использует "равномерную температуру", основанную на постоянном геометрическом отношении между двенадцатью нотами; а двенадцатый корень из двух равен 1,05946. Человек с хорошим музыкальным слухом может заметить изменение высоты тона примерно на 1%, хотя ошибка до 3% скорее всего останется незамеченной, за исключением тех, кто обладает "абсолютным слухом". Большинство фильмов, транслируемых на европейском телевидении, ускоряются на 4,166%, поскольку они были сняты с частотой 24 кадра в секунду, но сканируются с частотой 25 кадров в секунду для соответствия стандарту PAL – 25 кадров/с и 50 полукадров/с. Это вызывает заметное повышение высоты голоса, что часто удивляет самих актеров, когда они слышат свою игру на видео. Это также может затруднить игру под музыку из фильмов, которая оказывается выше предполагаемой высоты тона примерно на полутон. В последнее время цифровая коррекция высоты тона была применена к некоторым фильмам, корректируя высоту тона без нарушения синхронизации губ, путем добавления дополнительных циклов звука. Это следует рассматривать как форму искажения, поскольку невозможно изменить высоту тона звука, не замедлив его, не изменяя при этом саму форму волны.

Коррекция флатера

Разработаны новые DSP-процессы, которые корректируют эффект вау и флаттера, отслеживая различные паразитные сигналы на ленте или пленке, которые могут быть использованы в качестве опорных точек по времени. В нескольких недавних (2006) DVD-релизах была применена система, разработанная Plangent Processes, которая значительно снижает вау и флаттер высокой степени до крайне низких уровней, существенно улучшая качество звука и не внося искажений или дополнительных звуковых артефактов. Программное обеспечение Capstan от Celemony анализирует уже оцифрованный музыкальный материал и использует воспроизведение с переменной скоростью для устранения вау и флаттера.

Скреб-флетер

Высокочастотное трепетание, свыше 100 Гц, иногда возникает из-за вибрации магнитной ленты при прохождении над головкой (или другим неподвижным элементом в тракте ленты). Это происходит в результате быстрого чередования растяжения ленты и явления "прилипания-скольжения" на головке. Такое явление называют "флаттер трения". Оно придает звуку зернистость, нехарактерную для обычного wow & flutter, и для уменьшения или предотвращения его на профессиональных магнитофонах иногда используют демпфирующие устройства или утяжеленные ролики. Для измерения флаттера трения требуются специальные методики, часто с использованием тестового сигнала частотой 10 кГц.