Точный вывод звука в Windows
По началу, кажется, что цифровой звук он и есть цифровой, где изменения не возможны, на самом же деле изменения порой существенные и легко фиксируются приборами (осциллографом), а так же на слух различаются легко, на опыте, при хорошей технике, лучше это слышно на наушниках. На практике всегда имеем изменения цифровых данных, что происходит при измерении громкости, которая сегодня в большинстве ЦАП регулируется цифровым способом, т.е. понижением выходного уровня, потому, что сегодня есть запас по битности ЦАП вплоть до 32 бит, при средней записи в 16, максимум 24 бит. А также изменения связаны часто с изменением частоты дискретизации, например, для формата Audio CD принята опорная частота дискретизации 44,1 кГц, а для системы Windows и Android используется базовая частота 48 кГц.
И поэтому цифровые данные обязательно изменяются в современных ЦАП не только по выходному уровню (по напряжению), но и по времени, по частоте пересчитываются. И всё это сказывается на звуке, так как всегда возникают ошибки квантования, т.е. пересчета. Но это влияние можно использовать для анализа сигнала, поэтому записал сигнал импульса с частотой 44,1 кГц и воспроизвел через Windows 11 при установленной частоте 48 кГц и разрешении 32 бит в системе.
Когда данные идут без изменения (по частоте), то импульс получается чистый и неподвижный на осциллографе, когда происходит пересчет опорной частоты, то импульс искажается и он по высоте пульсирует!
На мой взгляд, одним из точных плееров для вывода звука (на слух) можно считать Roon (использовал версию 1.8), а также специализированный Album Player 2.114, поэтому буду проверять на них. На рис.1 показан импульс через Roon, при выводе System Output.
А ниже, на рис.2 и рис.3. вывод через WASAPI (Эксклюзив) и ASIO, соответственно.
Как ЦАП использовался Shanling UA3, имеющий хорошие технические параметры и правильный импульс соответствует на рис.2 и рис.3, системный вывод, как видим на рис.1 производит пересчет частоты под 48 кГц, поэтому получаем на импульсе колебания дополнительные до и после импульса и на осциллографе заметно, что импульс «дышит», т.е. не стоит на месте и по высоте (важно). Причем этот пересчет отличается, что получил далее для других плееров через системный вывод, видимо система позволяет плееру задавать применяемый фильтр передискретизации.
И поэтому звучание через системный вывод отличается от других подобных выводов в других плеерах. И на слух это хорошо заметно, звук кажется более мелодичным, более жирненьким и звенящим, но несколько однообразным. Передискретизация по частоте создает эффект пластинки или магнитофона, внося определенные искажения или биения сигнала на ВЧ. И поэтому, как мне думается, аналоговые источники для уха звучат естественнее, обогащаясь подобными биениями.
Впрочем, есть ощущение, что и WASAPI отличается от ASIO, но там разница на уровне ощущений, хотя использовал WASAPI (эксклюзив), где точный побитовый выход. Причем на WASAPI влияет настройка, показанная на рис.4.
Когда выделенная галочка отключена звук более мелодичный, как мне кажется, хотя теоретически, насколько знаю, данные цифровые не меняются, просто более старые версии оборудования (ЦАП) не поддерживают «режим событий», это касается только буферизации данных, но каким-то образом это на звуке сказывается, на микро изменениях в динамике.
И далее проверю разный вывод для плеера Album Player 2.114, на рис.5 показаны какие есть типы вывода звука по умолчанию, их всего четыре.
Никакие настройки в режимах вывода не менял, всё как было по умолчанию.
Как видим, через АСИО все точно, плеер выдает сигнал с частотой записи 44.1 кГц.
В режиме Direct Sound мы видим пересчет данных, притом он отличается от того, что было у Roon при системном выводе (рис.1). Этот звук мне напоминает звук в системе Windows 7, яркий на СЧ, динамичный, чуть сглаженный на ВЧ и несколько однообразный.
В режиме Kernel Streaming, как видим, всё точно, частота не меняется. И ниже последний режим.
А тут видим пересчет частоты и этот фильтр, судя по всему, используется для системы как базовый, потому, что похожий импульс получил через приложение Яндекс. Музыка.
И ниже импульс, полученный при проигрывании через браузер Опера.
Импульс дышит, видно даже по высоте меняется, но в среднем три последние графики совпадают или близко, когда смотришь их на осциллографе, т.е. усредненно.
Как видим, точно импульс воспроизводится не везде, ASIO дает точный вид импульса, если драйвер под него написан нормальный, например, в звуковых картах Asus, Creative часто импульс нарушается или поддерживается только определенная частота.
Смысл опыта был показать, что цифровые звукоданные очень даже хорошо меняются в зависимости от настроек, от типа вывода, от плеера и это на слух заметно, особенно там, где возникают ВЧ биения! Хотя, это не критически влияет на звук и даже наоборот, мне, например, нравится слушать Яндекс.Музыку в телефоне или системе при частоте 48 кГц, хотя записи идут с частотой 44.1 кГц, биения или ошибки передискретизации дают ощущение более богатого, аналогового звука, чем-то похожий на хороший магнитофон, когда ухо не напрягается при прослушивании музыки, не цепляется за детали, а слушает музыку.
Поэтому на слух лучше ориентироваться, но и осциллограф иногда может пригодиться, особенно для определения биений на импульсе. Что касается измерений параметров через программу RMAA, то данная программа не видит разницу при передискретизации и без неё, но ухо разницу слышит и осциллограф показывает биения на импульсе, которые заметны только на импульном графике и тем более они находятся на частоте 22, 05 кГц и поэтому RMAA их не отображает, т.к. показывает искажения до 20 кГц, а там все нормально!
Думаю, по этой же совершенно причине, на звук влияют операционные усилители, кабели, конденсаторы, питание и пр., когда на ВЧ получаются колебания, биения возникают, в целом дающие плюс и минус отклонение по амплитуде в импульсе, но плюсовые импульсы несут больше энергии, за счет эффекта сложения и это влияет на микродинамику. К этому добавьте тот факт, что наша психика влияет на настройку давления среднего уха и поэтому влияет на механические резонансы, т.е. способно усиливать детали, на них концентрируясь как линзой. И в итоге имеем то, что имеем, где есть влияние как технических параметров, так и психических…