Аудиофильский смартфон: нелинейные искажения

Сначала был звук. Потом появилась музыка. А затем, спустя миллионы лет — смартфоны, которые понемногу учатся воспроизводить музыкальные произведения в качестве, которое может порадовать не только начинающего аудиофила. Если вы читаете эти строки, значит, вы ищите настоящий аудиофильский смартфон. И вы оказались на правильном сайте.

Примечание. Если вы выбираете не смартфон, а аудио аппаратуру Hi-Fi или high end класса, представленная информация еще более актуальна. Будем говорить о том, чем определяется качество эталонного звука.

Цикл «аудиофильский смартфон»: что ждет впереди?

В цикле публикаций, посвященных симфонии кристально чистого звука, мы будем говорить о вещах, которые помогут поклоннику совершенного звучания найти аудиофильский смартфон, наушники, усилитель или колонки премиум-класса. Разумеется, говоря о совершенном звучании, мы имеем в виду «совершенное» для нелинейной системы. То есть не идеальное, но максимально приближенное к идеалу.

Вводная статья цикла посвящена нелинейным искажениям. Конечно, бывалый аудиофил, тем более с высшим техническим образованием, знает о нелинейных искажениях практически все. Но если вы только начинаете погружение в глубины акустических волн, информация окажется новой, интересной и весьма полезной.

В этом материале разбираемся, что такое коэффициент нелинейных искажений, и как он влияет на качество звучания аудиосистемы. Во второй публикации подробнее остановимся на типах линейных искажений: гармонических и интермодуляционных. Попутно выясним, что такое гармоники, обертона, октавы и гармонический звуковой ряд.

Нелинейные искажения

Что такое нелинейные искажения? Если коротко — это тональности, которых нет в источнике звука, но которые появляются в звуковой волне на выходе из усилителя, ЦАП-а или наушников.

Проиллюстрируем примером. Представьте, что на виниле (или в аудиофильском смартфоне) записано музыкальное произведение. При считывании источника создается идеальная акустическая волна, в которой присутствуют только те звуковые частоты, которые задумал композитор или звукорежиссер.

При прохождении через ЦАП и усилитель к этим частотам неизбежно добавляются новые, посторонние тональности, которых в источнике не было. Это — нелинейные искажения. Называются они так по той причине, что любая аудиосистема нелинейна, то есть сигнал на входе всегда отличается от сигнала на выходе. Подробнее углубляться в нелинейные системы не будем, так как при выборе аудиофильского смартфона это уже не пригодится.

Коэффициент нелинейных искажений

Первый параметр акустической системы — коэффициент нелинейных искажений (КНИ). Формальное определение КНИ: «КНИ — это отношение среднеквадратичной суммы спектральных компонент выходного сигнала к среднеквадратичной сумме всех частот….» Стоп! Давайте проще.

Чтобы получить коэффициент нелинейных искажений системы, надо:

• взять исходные и дополнительные, «посторонние» частоты…
• выполнить над частотами математические преобразования…
• … и поделить «посторонние» частоты на все частоты сигнала на выходе.

Нам ничего делить не придется. Коэффициент нелинейных искажений часто указывается в характеристиках аудиосистемы. По крайней мере, если система претендует на принадлежность к категории hi-fi. Принцип вычисления КНИ нужно понимать лишь для того, чтобы правильно трактовать цифры. А трактовать их нужно так:

Проблема коэффициента нелинейных искажений

С коэффициентом нелинейных искажений есть две проблемы. Во-первых, это количественная характеристика, не учитывающая спектральный состав искажений. То есть по КНИ мы не можем сказать, в какой части спектра, в области высоких или низких частот, искажения выражены сильнее, а в какой — слабее. Между тем, спектральный состав искажений влияет на качество звука, и порой это влияние весьма ощутимо.

Во-вторых, КНИ не говорит нам, какие искажения — гармонические или интермодуляционные — преобладают в выходном сигнале. Чтобы ответить на этот вопрос, нам понадобятся дополнительные характеристики аудиосистемы, изучением которых мы займемся во второй статье цикла — Смартфон аудиофила: гармонические и интермодуляционные искажения.