Что такое кодек MQA, или Разделяй частоты и властвуй
Кто-то под новостями хай-энда понимает новодельную виниловую пластинку толщиной с пирог. Боб Стюарт, основатель Meridian Audio, с самого начала 80-х интересовался не фетишами, а вполне конкретными цифровыми технологиями, пускай и невидимыми в работе. DVD-Audio, DSP-колонки Meridian и вот — анонс формата MQA. «Мало вам DSD, опять новые декодеры заставят покупать» — уже слышен бубнеж скептиков. Однако попробуем разобраться, чего нам не хватало в классическом способе PCM и зачем сегодня понадобился еще один lossless.
Сохранить обертоны
В октябре 2014 года в Нью-йорке в рамках профессиональной выставки AES Convention был представлен доклад под названием «A Hierarchical Approach to Archiving and Distribution». В подстрочном переводе заголовок звучит немного дико — «Иерархический метод архивации и дистрибуции», но феодализм здесь ни при чем.

Если вы сравните записи 16 бит/48 кГц и 24 бит/96 кГц, вторая окажется более благозвучной. Это все знают. Но всякий, кто складировал аудио на хард-диске, в курсе, что увеличение разрядности, увы, кратно раздувает объем файла. 24-битовый трек займет в полтора раза больше места, чем на 16 бит. Если вы записываете звук с дискретизацией 96 кГц, то файл будет в два раза больше, чем на 48 кГц. Ну а для 192 кГц сами посчитаете. Один альбом, получается, потянет под 1,5, а то и 2 гигабайта, даже если его заархивировать во FLAC (т.е. уменьшить объем процентов на 40). При воспроизведении FLAC распаковывается в несжатый PCM-поток, который на 24/192 может достигать плотности передачи данных до 9,2 Мбит/с. Много это или мало?

У компакт-диска эта величина колеблется от 0,4 до 1,4 Мбит/с. Коллега DSD имеет 5,6 Мбит/с. Для DVD-изображения битрейт колеблется от 4 до 9,8 Мбит/с, но для цифрового телевидения стандартной четкости этот показатель гораздо ниже. Для Youtube и прочего стримвидео используют более эффективные кодеки типа H.264, позволяющие на 2,5 Мбит/с получить приемлемую HD-картинку разрешением 720p.
В любом случае битрейт стараются делать поменьше, потому что не каждый пользователь сидит на оптоволоконной линии. Словом, потому и интернет-радиостанции обходят идеи высокодискретного аудио десятой дорогой.

При этом спектр подобных HD-фонограмм, при всем к ним уважении, оказывается практически пуст более чем наполовину. Таковы издержки линейного метода кодирования PCM. Жалко места, но и обертона сохранить очень хочется!
Наши ученые-докладчики на AES Convention, а речь идет о Роберте Стюарте и его коллеге Питере Крейвене, обратили внимание, что формально динамический диапазон тех самых ультразвуковых обертонов крайне невелик. А значит, оцифровать аудиопоток можно нелинейным способом, на основе определенной математической модели.

Для демонстрации была приведена диаграмма музыкального фрагмента, записанного в максимальной разрядности 24 бит/192 кГц. Вертикальная ось графика Y отвечает за пиковый уровень музыкального сигнала и окружающего фонового шума, а горизонтальная X указывает на частоту полосы. В нашем случае, с частотой дискретизации 192 кГц, крайняя точка оси X имеет значение 96 кГц. С такими характеристиками мы зафиксируем полную картину происходящего при записи.

При этом на графике видно, что начиная с 55 кГц полезный сигнал практически сливается с шумом. Для иллюстрации примером послужил звук струнного оркестра, но Стюарт подчеркивает, что в целом все музыкальные исполнения укладываются в этот своеобразный «треугольник». Максимальная амплитуда сигнала наблюдается в басах и постепенно снижается до минимальных значений на ультразвуке. А теперь, внимание, — инкапсуляция!
Аудиооригами
В терминологии информатики и программирования инкапсуляция означает упаковку некой функции или данных в общем массиве. В нашем случае это выглядит следующим образом. C наивысшей частотой дискретизации 192 кГц оцифровывается лишь спектр свыше 48 кГц. Поскольку динамический диапазон сигнала здесь крошечный и едва отличается от шума, то и места оцифровка займет немного. Теперь этот участок просто переносится и включается (т.е. инкапсулируется) кодеком MQA в область ультразвуковых шумов между 24 и 48 кГц где-то ниже шумового порога, на уровне –130 дБ. Место абсолютно никому не нужное и не слышное, но, как видите, с помощью математики в нем можно прятать разные полезные вещи.

Что-то подобное проделывалось и на HDCD-дисках. Только тогда в шуме 16-битного сигнала кодировали данные четырех младших разрядов 20-битного аналогово-цифрового преобразователя. Здесь же мы имеем запись 24/96 с инкапсулированными полезными элементами из 24/192. Но и это еще не конец. Почему бы не сыграть в прятки еще раз?

В этот раз берем и кодируем участок от 24 до 48 кГц и прячем содеянное уже в базовую полосу ниже шумов квантования на –144 дБ. В итоге мы имеем аудиопоток с характеристиками 24 бит/48 кГц, из которого декодер MQA при воспроизведении восстановит весь хайрез с дискретизацией 192 кГц. Напоминает матрешку, но Боб Стюарт предпочитает японское прочтение этого феномена — «аудиооригами». Теперь только осталось дополнительно утрамбовать результат традиционным lossless-способом, как это делает FLAC и ему подобные компрессоры.
Аудиофильская функциональность
Таким образом, финальный продукт будет иметь битрейт чуть выше, чем у несжатого РСМ на компакт-диске. А с этим уже можно жить и распространять в реальном времени. При этом разработчик предусмотрел обратную совместимость. Файлы MQA воспроизведутся и без фирменных декодеров, просто будет отыгран лишь базовый поток 16 бит/48 кГц, а все потаенное отправится в дренаж. Собственно, аналогичный механизм действовал и с упомянутыми дисками HDCD. Их можно было слушать на обычных CD-плеерах, за вычетом магии фильтра Pacific Microsonics.

Остается надеяться, что проект Meridian не постигнет такая же судьба. Во всяком случае, главным козырем MQA являются даже не аудиофильские качества (о них поговорим ниже), а функциональность. Рекорд-компания теперь может не дублировать издание в нескольких форматах. В рамках одного-единственного файла MQA-пользователь получает возможность выбирать уровень качества. Одним из первых интерес к новинке Meridian проявил крупный британский медиасервис 7digital.
И еще один аспект, теперь уже звуковой. Сейчас пока рано судить, ведь кулик всегда свое болото похвалит. Роберт Стюарт настаивает, что в случае прямой конвертации в MQA процесс оцифровки и декодирования по переходным характеристикам максимально приближен к человеческому восприятию аналогового звука. Очевидцы презентаций Meridian говорят только хорошее о демозаписях в MQA. Надеемся, в ближайшее время и у нас появится возможность сравнить один и тот же фрагмент в MQA и в теперь уже «старом добром» РСМ 24/192.
Мои первые сутки с музыкой в формате MQA
MQA (Master Quality Authenticated) – новый аудиоформат для хранения аудиозаписей с высоким разрешением, предложенный компанией Meridian Audio. Аббревиатуру MQA можно расшифровать как подтвержденное студийное качество. Одними из особенностей формата являются возможность заметного сжатия аудиоданных без ухудшения качества, а также защита от копирования и водяные знаки, которые указывают на авторство музыки. Для воспроизведения этого формата требуется поддержка оборудования. ЦАПы без поддержки MQA будут воспроизводить этот формат в обычном качестве на уровне Audio CD.
Прослушивание MQA
Подобно большинству людей, мне хотелось прослушать MQA запись, так, чтобы ее качество, о котором можно было мечтать до появления MQA, сразу бы взорвало мне мозг. Еще мне хотелось сравнить MQA-версию записей с обычной и прийти к моментальному заключению о безальтернативном превосходстве формата MQA, чтобы мне никогда не захотелось возвращаться к прослушиванию обычных записей. Мой список желаний немного нереалистичен, но надеясь на лучшее, я готовился к обычному.
В дополнении к десяти присланным мне вечером трекам я купил напрямую с сайта лейбла 2L еще записей. Так я смог получить обе версии – MQA и обычную одних и тех же композиций. По чему еще можно судить о технологии, как ни сравнивая разные версии музыки? По крайней мере, мне так казалось.
Первым в моем списке на прослушивание был альбом «Stille lys (Quiet Light)» от Яна Гуннара Хоффа (Jan Gunnar Hoff). MQA-версия композиции с альбома была «Mitt Hjerte Alltid Vanker» и я купил 24-бит/ 192-кГц версию этой же записи. Согласно данным 2L, альбом издавался в формате DXD (Digital eXtreme Definition 352,8 кГц/24-бит). Я был бы рад скачать альбом в оригинальном формате DXD, но мой Explorer2 не поддерживает записи с частой дискретизации свыше 192 кГц. MQA версия записи распознавалась в Roon как запись 24/44,1. В этом же формате увидят этот файл и любой ЦАП без поддержки MQA. К счастью, Roon, как любому другому приложению, надо только передать сигнал на ЦАП в максимально исходном виде (без внесения изменений в него), поэтому ЦАП с поддержкой MQA имеет возможность работать с файлом на высоком разрешении. При воспроизведении данного трека через Explorer2 индикатор MQA окрашивается в синий; индикаторы 4-х кратной частоты дискретизации также загораются. Светодиоды окрашиваются в синий, что значит воспроизведение файлов формата MQA. Музыка в формате MQA используется в студиях как подтвержденные релизы от артистов и продюсеров.
До этого вечера я никогда не слышал данный альбом, ни на презентации, ни дома. Я бы отдал предпочтение знакомым мне записям, но тут имел место тот случай, когда приходилось довольствоваться имеющимся. Для начала я включил MQA-версию «Mitt Hjerte Alltid Vanker» и прослушал ее три раза. Звучало чудесно. С самого начала я отметил четкость звучания каждой ноты при каждом ударе молоточка по струнам и и плавность спадания звука во время их затухания. Все величие MQA устремляется прямиком в космос при воспроизведении данной музыки. Тем не менее, версия 24/192 данного трека также потрясающая. Главные отличия между двумя версиями: 1) MQA-версия обладает сверхъестественной четкостью и чувством пространства вокруг каждой ноты, чего просто нет в стандартном варианте 24/192. Подчеркну еще раз – это характеристика каждой отдельной ноты, а не более атмосферное или объемное восприятие композиции в целом 2) Версия 24/192 звучала, как будто микрофон располагался намного ближе к струнам, а звук был более скованным, как будто бы каждая нота была в собственном футляре 3) В MQA-версии каждое послезвучие обладало как чистотой, так и тоном основной ноты, чего не было в основной версии. Я действительно прочувствовал звучание каждой ноты целиком, от начального удара молоточком до затухания и последнего децибела, во всей своей красоте.
Я некогда не был склонен к глобальным преувеличениям или написанию чего-то, в чем я не полностью уверен. И поэтому я устроил самому себе слепой тест, поместив обе версии записи в плейлист таким образом, что никогда не знать, какая именно версия воспроизводится в данный момент. И каждый раз я моментально опознавал, играет ли MQA вариант, или нет. Но пусть читатели не думают, что раз я так безошибочно определял воспроизводимый формат, то они различаются как день и ночь. Все это на грани тонких ощущений. Но услышав однажды, распознать разницу не так уж и сложно.
Далее последовал альбом «Ein Song Frå Dei Utsungne Stunder» от Берит Опхейм (Berit Opheim), Нилса Окланда (Nils Økland) и Бьорна Кжеллемур (Bjørn Kjellemyr), так же известных как «The BNB». Изначально данный альбом был выпущен 2L в формате 16-бит / 44,1 кГц. При его воспроизведении индикаторы MQA на Meridian Explorer2 загорелись голубым, а вот светодиоды 2x или 4x остались тусклыми. MQA-альбом остался в том же самом разрешении, каким его идентифицировал Roon – 16/44,1. Explorer2 своими силами организовывал апсэмплинг записи до 4x (176,4) но оставим разговор про это на другой раз. Весь альбом звучал фантастически. Великолепный вокал и великолепный контрабас, почеркнутый нежными скрипкой и виолончелью. Я выделил два трудноуловимых различия между оригиналом и MQA-версией альбома: 1) В оригинальной записи присутствуют звуки, как я их называю – отдающие пластиком. Есть в них нечто синтетическое, воспринимаемое только в сравнении с MQA-вариантом 2) В оригинальном варианте присутствуют некая темнота или небольшая тусклость в звучании, ненаблюдаемая в MQA-версии. В данном случае я говорю не об уровне собственных шумов, а именно об умирающем звучании инструментов. Как и в случае с предыдущем альбомом, отличая состоят не только в разности громкости в пару дБ. Они трудноуловимы и может не так очевидны для основной массы слушателей, особенно при воспроизведении незнакомой музыки.
Дополнение: Я только что получил сообщение от Алана Сильвермана (Alan Silverman), звукозаписывающего инженера трека «When I Go» от Джуди Коллинз:
«Мы провели множество слепых тестов, слушая запись с использованием MQA-технологии и без. И MQA постоянно побеждал. Что меня озадачивает, так это то, как с помощью данной технологии можно получить чистоту звучания и реализм из моих записей высокого разрешения. Воспроизводимый MQA-звук воспринимается лучше, и это не выдуманные в голове едва уловимые оттенки. Благодаря MQA я научился нормально слушать записи с цифровыми артефактами, которые все еще существуют несмотря на использование лучшего оборудования, ведь она (MQA) их просто устраняет. Возможно, это Святой Грааль цифрового аудио»
Конкретно о записи «When I go» Алан сказал следующее: «Я только что сравнил звучание MQA с оригинальной записью 88,2 кГц 24-бит и обнаружил, что качество MQA мистическим образом намного лучше. Слушая Вилли и Джуди, их голоса звучат намного реалистичнее, и в тоже время обладают структурной филигранностью и детализацией тональности, которую я не замечал в оригинальной записи! Эти утверждения верны и для банджо, и для тихой электрогитары в правом канале. Я восхищен и смотрю с надеждой в будущее на MQA технологию»
Дополнение 2: Получено только что из MQA ltd.: «Между файлами, обозначаемыми зеленым или синим цветом, нет никакой звуковой разницы, отличие в официальном статусе музыкального произведения». Кроме того: «Сегодня Алан Сильверман попросил нас сменить статус Джуди Коллинз (альбома) на студийный»
Итоги первых суток
В целом, я остался доволен музыкой MQA, которую я слушал. Мне бы хотелось высказать единое для всех MQA-продуктов и композиций мнение, что MQA всегда намного лучше остального, но не могу. Различия, которые я подмечал, настолько трудно уловимы, и мое мнение ограничено использованным мною оборудованием. А еще я подозреваю, что больше всего MQA раскроется на записях, «не сделанных богами» (т.е. с использованием менее качественных аналого-цифровых преобразователей и т.п.). 2L делает свои записи с использованием очень хорошего оборудования, прилагая всевозможные усилия для качественного результата лучшими инженерами. Хоть MQA и смог улучшить оригинальные записи 2L, я готов поспорить, что результат будет более впечатляющим на традиционных популярных записях или очень старых записях. С другой стороны, может быть очень непросто сравнивать MQA-версию старых записей и оригиналов, из-за технологии их производства. Это тоже самое, как сравнивать переиздания одного и того же альбома – конечно они будут звучать по-разному. Будут очевидные различия при использовании MQA и без него. Настоящий же вопрос – какая часть различий возникла из-за MQA, а какая – благодаря переизданию. Но надо ли на самом деле отвечать на него? Я не уверен, ведь если MQA будет новым этапом в получении лучшей музыки, то только это и будет иметь значение. Есть только два варианта – перейти на MQA или продолжать использовать то, что есть. В любом случае, поезд MQA отправляется в путь. И я бесконечно оптимистичен по поводу его будущего.
Используемое оборудование
1. Программный плеер Roon, запущенный на музыкальном сервере SOtM sMS-1000SQ с операционной системой Windows Edition server
2. Блок питания SOtM sPS-1000
3. Кабель Wireworld Platinum Starlight 7 USB 2.0 >
4. ЦАП Meridian Explorer2
5. Кабель AudioQuest Yosemite 3.5mm to RCA
6. Предварительный усилитель Constellation Audio PreAmp 1.0
7. Межблочный кабель Wireworld Platinum Eclipse 7 Interconnects
8. Усилители мощности Constellation Audio Mono 1.0
9. Акустический кабель Wireworld Platinum Eclipse 7
10. Акустическая система TAD CR1
По материалам издания The Computer Audiophile
MQA-CD — профанация или хорошо забытое новое?
Несколько лет назад о формате MQA было много разговоров, но дальше сервиса Tidal, кажется, дело не пошло. В настоящий момент MQA является единственным контейнером в среде Tidal для любого материала с дискретностью и разрешением выше, чем компакт-диск. Но все же спустя какое-то время на рынке появились и диски лейбла Universal Japan с пометкой Ultimate High Quality CD (UHQCD) MQA.
Общее количество таких изданий спустя три года не достигло и полутысячи, и вряд ли может сравниться с парком SACD. Но приятно видеть, что в списке UHQCD-MQA практически нет аудиофильской ботвы, которую ставят только в демо-залах, когда нужно продать колонки или усилитель. Зато полно достаточно популярных имен — The Beach Boys, Dire Straits, Queen и др. Разберемся, что это за начинание и насколько оно реально полезно в 2021 году.
История производства компакт-дисков знает немало попыток затеять какой-то эксклюзив — но оставшись при этом в рамках спецификации Red Book, чтобы сохранить обратную совместимость с любыми CD-плеерами, которых уже было выпущено видимо-невидимо.
Из всего множества только HDCD оказался единственным проектом, который для раскрытия потенциала требовал наличие проприетарного цифрового фильтра Pacific Microsonic на борту проигрывателя. Остальные (XRCD, SHM, MFSL, DCC Gold и др.) напирали на особые требования к трансферу аудио и культуре производства самого носителя. Рабочий слой таких дисков нередко золотили, чтобы было красиво и типа облегчить работу считывающего пикапа и сервосистемы CD-проигрывателя.
И это приносило свои плоды, особенно если тиражирование ведется с более строгими допусками. Коллекционеры любили и любят подобные издания. Хотя, разумеется, львиную долю хорошего звука на этих CD обеспечивал мастеринг. Точнее, даже отсутствие мастеринга, в целях сохранности исходного материала.
В этом плане UHQCD-MQA продолжает славные традиции предшественников. Японский производитель оптических носителей Memory-Tech немного изменил стандартную процедуру производства компакт-диска. Патент UHQCD предусматривает между поликарбонатом и металлической матрицей дополнительный фотополимерный слой. Хорошая текучесть этого материала и его надежное затвердевание под светом с определенной длиной волны позволяет лучше «пропитать» рельеф матрицы. И улучшить, таким образом, контрастность дорожек (т.е. читаемость границ) питов.
В портфеле этой компании имеются и более вычурные проекты CD-апгрейдов вроде стеклянных Crystal Disc. Но в данном случае нас заинтересовала реализация UHQCD, поскольку именно этот вариант выбрала Universal Japan в качестве носителя для тиражирования аудиопотока, закодированного в MQA.
Напомним, что в общем процедура MQA использует сходный с HDCD способ, когда на уровне младшего бита добавляется некий код, который при воспроизведении может быть распознан специальным процессором. Формально говоря, оригинальные данные «портятся», но с исчезающе малой величиной ВЧ-шума, который невозможно расслышать. Далее эти закодированные данные будут «развернуты» в некую добавочную информацию из оригинального мастера, которая изначально не вмещалась по законам стандартной спецификации Red Book.
Старенький HDCD с помощью опции Peak Extension дерзал тянуться к 20-битному мастеру, но частота дискретизации оставалась прежней. В силу более совершенных вычислительных процессов MQA умеет колдовать информацией на более высоких уровнях и неплохо пакует хайрезы самых высоких порядков.
Для дисков UHQCD-MQA проигрыватель с MQA-декодером не потребуется. Достаточно просто завести цифровой поток, который не защищен от копирования, как SACD, с диска на внешний конвертер с MQA-поддержкой. А таких уже полно даже в портативной технике. В итоге, да, побитового восстановления оригинала никто не обещает. Но все же это лучше, чем обычная децимация Hi-Res контента до 16 бит/44,1 кГц. Осталось узнать, что из себя представляет реализация UHQCD-MQA на практике альбома с музыкой.
Я не стал возиться с альбомами Dire Straits, которые уже и так много раз издавались в наилучшем виде. А вот, например, группа Blondie — другое дело. Сплошь и рядом Blondie на виниле звучали лучше CD-изданий, даже золотые диски с мастерингом Стива Хоффмана не помогали. А когда в наше время решили выпустить Hi-Res переиздания ранних альбомов Blondie в 24 бит/ 192 кГц, то зачем-то грохнули всю динамику компрессором.
Сборник 1981 года «The Best of Blondie» в свое время был достаточно оперативно издан на компакт-диске уже в 1983 году — стал одним из первой очереди цифровых релизов. В 2020-м Universal Japan выпустила «The Best of Blondie» в UHQCD-MQA, снабдив, как полагается, лирикой и постером Дебби Харри. В технической аннотации указано, что основой послужил прямой DSD-трансфер аналоговых мастер-лент, из которого был сделан MQA 24 бит/352,8 кГц, который, собственно, и закодирован на этом компакт-диске. Забавно, что MQA-версия «The Best of Blondie» в Tidal так и не появилась.

Пока мы сравниваем старое и новое издание «The Best of Blondie» на уровне компакт-дисков, без декодирования MQA-бонуса, перевес остается за оригинальным изданием Chrysalis. Разумеется, я сужу, предварительно уравняв LUFS двух фонограмм, поскольку общая громкость на UHQCD-MQA чуть выше. И радует, что динамика в обоих случаях не потревожена компрессором.
Но звучание у первопресса CD более острое и мне больше по душе. Хотя и жестковатое, благодаря использованию основных мастер-рекордеров того времени Sony PCM1600/1610. Работу brickwall-фильтра этих моделей сразу видно по жесткой отсечке спектрограммы на 20 кГц. Зато на этой фонограмме аналоговым лентам было совсем немного лет и не чувствуется какой-то матовой преграды, которая отделяет слушателя в случае воспроизведения компакт диска Universal Japan 2020 года — он звучит вроде и не глухо, но как-то плосковато и душно.

А теперь задействуем в Roon первичный unfold потока с UHQCD-MQA диска до 24 бит/88,2 кГц. Если у вас нет ЦАПа с возможностью декодирования MQA, это будет единственная (и финальная) возможность улучшения звучания аудио диска Universal Japan. И вот уже тогда в сравнении становятся очевидными назойливые сибилянты и тембральная бедность компакт-диска Chrysalis 1983 года.
А ведь его можно будет развернуть еще раз — до исходных 24 бит / 352,8 кГц. Симпатии переходят на сторону новодела, звук которого аккуратно растекается и заполняет виртуальную сцену. Прям как тот фотополимер — по всем ямкам на металлической матрице UHQCD. Впечатлительных аудиоэзотериков прошу не принимать эту аналогию буквально. Ведь в Roon играл уже банальный рип-файл, а не японское патентованное чудо с питами высокой контрастности.

Тем не менее, общими итогами тестирования нового носителя я остался доволен. В рамках заданного формата издатели сделали все, что могли. И ничего не испортили. Задачи подобных серий музыки на UHQCD-MQA можно понять.
В той же Японии и за ее пределами полно дедов, которые не будут вникать во все эти файлы и стриминговые сервисы — они предпочитают ставить диск и слушать музыку по старинке, почтительно изучая полиграфию со скуластой красоткой. И вот: представилась такая возможность обеспечить качество гораздо выше среднего.
Можно, конечно, было выпустить и SACD. Но DSD-поток трансфера все равно пришлось бы уменьшать до младшего DSD64 (2,8 МГц), чтобы он соответствовал формату оптического SACD-носителя образца 1999 года. К тому же SACD-проигрывателей сегодня выпускается меньше, чем MQA-конвертеров. Так что, несмотря на скепсис многих в адрес MQA-кодирования, реализация Universal Japan выполнена вполне добросовестно. И даже по-своему уникально. Ведь других Hi-Res версий «The Best of Blondie» до сих пор так и не появилось.












