Nuo vinilo iki skaitmeninių srautų – muzikos atkūrimo evoliucija
Kai pagalvojame apie grotuvą, daugeliui iš mūsų į galvą šauna skirtingi dalykai. Vyresnės kartos žmonės prisimena vinilines plokšteles ir jų šiltą, analoginį garsą. Kiti galvoja apie kompaktinius diskus, o jaunesnė karta tikriausiai įsivaizduoja Spotify ar Apple Music programėles. Tačiau pagrindinis principas išlieka tas pats – grotuvas yra įrenginys, kuris paverčia įrašytą informaciją į garsą, kurį galime girdėti.
Pirmieji grotuvai atsirado dar XIX amžiaus pabaigoje, kai Thomasas Edisonas išrado fonografą. Tai buvo tikra revoliucija – žmonės pirmą kartą galėjo įrašyti ir vėliau atkurti garsą. Nuo to laiko technologija nuėjo neįtikėtiną kelią, tačiau pagrindinė idėja išliko ta pati: kaip nors užkoduotą informaciją paversti garso bangomis, kurias galime išgirsti.
Vinilo plokštelių grotuvo mechanika
Vinilo grotuvas yra vienas gražiausių mechaninės inžinerijos pavyzdžių. Kai žiūrime į besisukančią juodą plokštelę, galbūt net nesusimąstome, koks sudėtingas procesas vyksta. Plokštelėje yra išgraviruota spiralė – mikroskopinė griovelė, kuri vingiuoja nuo plokštelės krašto link centro. Šioje griovelėje užkoduota visa muzika.
Grotuvo adata, kuri yra pritvirtinta prie tonelio rankos, keliauja šia griovele. Adata juda aukštyn ir žemyn, sekdama griovelės kontūrus – būtent šie judesiai ir yra įrašyta muzika. Bet kaip šie mechaniniai judesiai tampa garsu? Čia įsijungia magnetinis keitiklis arba pjezoelektrinis elementas. Kai adata juda, ji sukelia nedidelius elektrinius impulsus, kurie keliauja į stiprintuvą. Stiprintuvas šiuos silpnus signalus padidina tiek, kad jie galėtų pajudinti garsiakalbio membraną.
Svarbu suprasti, kad vinilo grotuvas yra visiškai analoginis įrenginys. Nėra jokio skaitmeninio kodavimo – adata tiesiogiai seka fizinę garso bangos formą, kuri išgraviruota plokštelėje. Būtent todėl daugelis audifilų teigia, kad vinilas skamba “šilčiau” – nėra jokio skaitmeninio konvertavimo, kuris galėtų prarasti tam tikrus niuansus.
Kompaktinių diskų technologija
Kai 1982 metais pasirodė kompaktiniai diskai, tai buvo didžiulis šuolis į priekį. CD grotuvas veikia visiškai kitaip nei vinilo grotuvas – čia jau kalbame apie skaitmeninę technologiją. Kompaktiniame diske informacija užkoduota kaip mikroskopiniai duobutės ir plokštumos ant disko paviršiaus.
CD grotuve yra lazerio diodas, kuris šviečia ant besisukančio disko. Kai lazerio spindulys pataiko į duobutę, jis atspindimas kitaip nei tada, kai pataiko į plokštumą. Specialus jutiklis fiksuoja šiuos skirtumus ir paverčia juos į nulius ir vienetus – skaitmeninį kodą. Tada šis kodas keliauja į skaitmeninio-analoginio keitiklį (DAC), kuris paverčia skaitmeninius duomenis į analoginį elektrinį signalą, galintį valdyti garsiakalbius.
Įdomu tai, kad CD grotuve yra sudėtinga mechanika, kuri nuolat koreguoja lazerio poziciją. Diskas gali būti šiek tiek pakreiptas, gali būti dulkių ar įbrėžimų, todėl grotuvas turi nuolat “ieškoti” teisingos vietos ir koreguoti lazerio fokusą. Be to, CD grotuvas turi atmintį, kuri saugo kelias sekundes muzikos – jei dėl kokios nors priežasties lazeris netektų signalo, muzika nenutrūktų.
MP3 grotuvai ir skaitmeninė revoliucija
Devintojo dešimtmečio pabaigoje ir dešimtojo pradžioje atsirado naujas žaidėjas – MP3 grotuvas. Tai buvo pirmasis tikrai nešiojamas skaitmeninis muzikos grotuvas, kuris galėjo saugoti šimtus dainų mažame įrenginyje. Pats garsus pavyzdys – Apple iPod, kuris pasirodė 2001 metais ir iš esmės pakeitė muzikos pramonę.
MP3 grotuvas veikia paprasčiau nei CD grotuvas, nes jame nėra jokių judančių dalių (išskyrus kietojo disko modelius). Muzika saugoma kaip skaitmeniniai failai atmintinėje. Kai pasirenkate dainą, procesorius nuskaito failą iš atminties ir siunčia jį į skaitmeninio-analoginio keitiklį. DAC paverčia skaitmeninius duomenis į analoginį signalą, kuris keliauja į ausines ar garsiakalbius.
MP3 formatas naudoja vadinamąjį nuostolingą glaudinimą. Tai reiškia, kad failas yra sumažinamas išmetant tam tikrus garso duomenis, kurių žmogaus ausis paprastai negirdi arba kurie yra maskuojami kitų garsų. Pavyzdžiui, jei yra labai tylus garsas tuo pačiu metu, kai skamba labai garsus, tylųjį galima išmesti – vis tiek jo negirdėtume. Taip 50 MB CD takelis gali būti suglaudintas iki 3-5 MB MP3 failo.
Kaip veikia šiuolaikiniai srautinio perdavimo grotuvai
Dabar dauguma žmonių klausosi muzikos per srautinio perdavimo paslaugas – Spotify, Apple Music, Tidal ar kitas. Bet kaip tai veikia? Iš esmės jūsų telefonas ar kompiuteris tampa grotovu, tačiau muzika nėra saugoma jūsų įrenginyje – ji ateina per internetą realiuoju laiku.
Kai paspaudi “play” mygtuką, jūsų įrenginys siunčia užklausą į srautinio perdavimo paslaugos serverius. Serveriai pradeda siųsti suglaudintą muzikos failą nedideliais gabalėliais. Jūsų įrenginys turi buferį – nedidelę atmintį, kuri saugo kelias sekundes muzikos į priekį. Tai užtikrina, kad net jei interneto ryšys trumpam susvyruotų, muzika nenutrūktų.
Programėlė nuolat dekoduoja gaunamus duomenis – paverčia juos iš suglaudinto formato į skaitmeninį garso signalą. Tada šis signalas keliauja į jūsų telefono ar kompiuterio DAC, kuris jį paverčia analoginiu signalu, galančiu valdyti ausines ar garsiakalbius. Visas šis procesas vyksta beveik akimirksniu – nuo mygtuko paspaudimo iki garso išgirsite vos kelias dešimtąsias sekundės dalies.
Skaitmeninio-analoginio keitiklio svarba
Nesvarbu, kokį grotuvą naudojate – CD, MP3 ar srautinio perdavimo – visur yra vienas labai svarbus komponentas: skaitmeninio-analoginio keitiklis arba DAC. Tai širdis, kuri paverčia skaitmeninius duomenis į garsą, kurį galime girdėti.
DAC veikia paprasta, bet geniale. Jis gauna skaitmeninius duomenis – seką nulių ir vienetų, kuri aprašo garso bangos formą. Tada jis generuoja elektrinę įtampą, kuri atitinka šią bangos formą. Pavyzdžiui, jei skaitmeniniai duomenys sako, kad tam tikru momentu garso banga turėtų būti aukštame taške, DAC sukuria aukštą įtampą. Jei duomenys rodo žemą tašką, DAC sukuria žemą įtampą.
Problema ta, kad skaitmeniniai duomenys yra diskretūs – jie aprašo garso bangą tik tam tikrais momentais, pavyzdžiui, 44,100 kartų per sekundę CD atveju. DAC turi “užpildyti tarpus” tarp šių taškų, kad sukurtų sklandžią analoginę bangą. Kokybiški DAC tai daro labai tiksliai, o pigūs gali pridėti triukšmo ar iškraipymų.
Garso stiprinimas ir garsiakalbių valdymas
Signalas, kurį sukuria DAC, yra per silpnas, kad tiesiogiai valdytų garsiakalbius ar net ausines. Todėl reikalingas stiprintuvas. Stiprintuvas ima silpną signalą ir jį padidina išlaikant jo formą – tai kaip fotokopija, tik didesnė.
Yra įvairių tipų stiprintuvų. Analoginiai stiprintuvai naudoja tranzistorius ar lempas, kad padidintų signalą. Jie tiesiogiai valdo elektros srovę, kuri teka per garsiakalbį. Skaitmeniniai stiprintuvai (Class D) veikia kitaip – jie greitai įjungia ir išjungia maitinimą tūkstančius kartų per sekundę, o vidutinė galia atitinka reikiamą signalą. Tai efektyviau, bet kai kurie audifilai teigia, kad skamba ne taip gerai.
Garsiakalbis yra paskutinė grandis grandinėje. Jame yra membrana, pritvirtinta prie elektromagneto. Kai per elektromagnetą teka kintama srovė iš stiprintuvo, jis juda pirmyn ir atgal, stumdamas membraną. Membrana stumia orą, sukurdama garso bangas, kurias girdime. Tai mechaninis procesas, todėl garsiakalbio kokybė labai svarbi – net su puikiu grotovu ir stiprintuvu, prastas garsiakalbis sugadins garsą.
Nuo mechanikos iki bitų – technologijos, kuri jungia mus su muzika
Žvelgiant į visą šią evoliuciją, matome nuostabų žmogaus išradingumo pavyzdį. Nuo Edisono fonografo su vaško cilindrais iki Spotify, kuri per sekundę gali pasiekti milijonus dainų – viskas sukasi apie tą patį tikslą: perduoti muzikos kūrėjo mintį klausytojo ausiai.
Kiekviena technologija turi savo privalumų. Vinilas siūlo šiltą, analoginį garsą ir fizinį ryšį su muzika – galite laikyti plokštelę rankose, matyti jos viršelį. CD suteikia gerą garso kokybę be mechaninio triukšmo ir nusidėvėjimo. MP3 grotuvai davė mums nešiojamumą – visą muzikos kolekciją kišenėje. O srautinis perdavimas atvėrė prieigą prie beveik visos pasaulyje įrašytos muzikos.
Jei renkate grotuvą sau, pagalvokite, kas jums svarbiausia. Jei vertinate garso kokybę ir turite laiko bei pinigų, vinilas ar aukštos kokybės skaitmeninis grotuvas su geru DAC gali būti puikus pasirinkimas. Jei svarbu patogumas ir įvairovė, srautinio perdavimo paslauga su geroms ausinėms bus ideali. O jei norite kažko vidurio – CD grotuvas ar kokybiškas MP3 grotuvas vis dar puikiai tarnauja.
Svarbu suprasti, kad grotuvas – tai tik viena grandinės dalis. Jūsų garso sistema yra tik tiek gera, kiek geras jos silpniausias elementas. Puikus grotuvas su prasčiomis kolonėlėmis neskambės gerai, o puikios kolonėlės su prasčiu grotovu taip pat neatskleis savo potencialo. Todėl galvojant apie garso sistemą, reikia žiūrėti į visumą – nuo šaltinio iki garsiakalbių.