Rasowanie Pauli, czyli HiFi na Amidze (Jak wycisnąć z klasycznej Amigi możliwie najlepszy dźwięk)

Od razu uprzedzam, że nie będzie to kolejny artykuł z cyklu „dlaczego Paula jest lepsza od SBLive”. Bo nie jest. Byle 16-bitowy przetwornik daje lepsze efekty, proszę przeprowadzić proste doświadczenie. Słuchamy MP3 (najlepiej w 192 kbps albo wyżej) przez Paulę. Żeby nie było, że „procek nie wyrabia” można sobie zdekodować do AIFF-a i słuchać bezpośrednio. A teraz ten sam plik nagrywamy na CDAudio i słuchamy z CD-ROMu. Nawet na moim sprzęcie renomowanej firmy LG słychać różnicę. Więc o co walczymy?

 Akurat zostałem mianowany sylwestrowym panem od obsługi WinAMPa, tyle że postanowiłem w roli głównej zastosować AmigaAMPa. PPC jest, więc dekodowanie jest na maksa, tylko ta Paula... A niestety karty muzycznej nie ma. Postanowiłem więc wycisnąć z Pauli co się da, a jak się okazuje trochę jednak można.

Generalnie Paula ma dwie wady: po pierwsze szumi, po drugie obcina pasmo. Najpierw zastanówmy się dlaczego szumi. Wbrew pozorom wcale nie dlatego że ma 14 bitów zamiast 16. To też jest jakaś przyczyna, ale nie najważniejsza. Charakterystyka każdego przetwornika cyfrowo-analogowego to „schodki” biegnące pod górę. W idealnym przetworniku 16-bitowym każdy z 65536 stopni tych schodów ma taką samą wysokość. W czternastobitowym jest tak samo tylko stopni jest 16384. Tylko że Paula jak wiadomo to nie jest przetwornik 14-bitowy tylko 8-bitowy z 6-bitową regulacją głośności. Obrazowo więc mówiąc mamy duże schody z 64 stopniami (2⁶) a na każdym stopniu stawiamy małe 8-bitowe schodki. Jak stolarz się postarał, to wszystko pasuje i wygląda z daleka jak przetwornik 14-bitowy. Niestety przeważnie nie ma tak miło i na styku tych 8-bitowych (256-stopniowych) kawałków mamy takie coś np.:

Zazębienie. Tym razem wysokość schodka regulacji głośności jest za mała w stosunku do zakresu przetwornika 8-bitowego.

Przypadek idealny. Małe schodki 8-bitowe dla sąsiednich przedziałów głośności schodzą się bez uskoku.

Przeskok. Powstaje gdy np. wysokość schodka głośności jest większa niż 256 schodków przetwornika głównego.

Takie paskudztwa bardzo skutecznie zwiększają poziom szumów, co elegancko słychać na początku i na końcu utworu. To słychać dużo gorzej niż typowe zniekształcenia normalnych przetworników np. polegające na tym, że kolejne stopnie stają się powoli coraz mniejsze. Ale każdy jest jednak wyższy od poprzedniego...

Na szczęście ktoś wymyślił na to lekarstwo, czyli kalibrację Pauli. Polega to na tym, że do każdego stopnia dodajemy z tabelki poprawkę (dodajemy cyfrowo procesorem do kolejnej próbki dźwięku przed posłaniem jej do Pauli). Tu ze znawstwem wszyscy kiwają głowami, tak, tak, „AHI 14 bit stereo calibrated”, ale to nic nie daje. Daje, tylko kto ma w ENV: pliczek CyberSound / SoundDrivers / 14Bit_Calibration? Bez tego tryb „calibrated” działa jak zwykły. A do tego ten plik musi być dopasowany do konkretnego egzemplarza Pauli więc przegrywanie od kumpla może pogorszyć, zamiast polepszyć. Program do kalibrowania jest w archiwum z GMPlayem. Odpalamy, zakładamy słuchawki (najlepiej lepsze niż od walkmana), dajemy power na maksa. W słuchawce (przeważnie jednej) słychać pisk. Strzałkami kursora (góra – dół) manipulujemy głośnością tego pisku, tak, żeby był jak najcichszy. Jeżeli nie da się go wyciszyć do zera to ustawiamy tak, żeby w obu słuchawkach było go słychać z tą samą siłą. I tak dla każdej z 256 pozycji, po których poruszamy się kursorami w lewo i w prawo. Nie radzę się spieszyć, kilka nieskalibrowanych pozycji może zepsuć cały efekt. Z reguły niebieski paseczek w okienku zamieni się w pasmo górskie. To są właśnie odchyłki od idealnej charakterystyki przetwornika. Dajemy „Save” i puszczamy coś w „calibrated”. Ja zadałem sobie trud zmierzenia amplitudy szumów na początku jednego MP3 przed i po kalibracji. Szumy spadły dwa razy (6 dB) i stały się mniej „szeleszczące”. No i ogólnie dżwięk wyklarował się nieco, poprawiła się panorama stereo.

Teraz obcinanie pasma. Właściwie to nie jest wina Pauli tylko konstruktorów Amigi. Na wyjściu Pauli jest filtr dolnoprzepustowy tak zwany „antyaliasingowy”. Pan znany jako Shannon wymyślił prawo: jeżeli częstotliwość samplowania jakiegoś dźwięku wynosi x Hz, to trzeba odfiltrować wszystko powyżej x/2 Hz, bo inaczej będziemy mieli słynne amigowe „metaliczne brzmienie” czyli aliasing. W czasach A500 maksymalna częstotliwość odtwarzania na Pauli wynosiła około 27 kHz. Zatem zaprojektowano filtr tnący srodze powyżej 14 kHz. Ale 27 kHz strasznie zapychało biedną pięćsetkę, wszyscy samplowali na 16 kHz albo i niżej. Dlatego w amigowym filtrze można włączyć drugi stopień i wtedy tnie od 7 kHz. Ale nie da się go wyłączyć zupełnie. Tymczasem na AGA Paula może już odtwarzać do około 54 kHz. Ale filtr jest ten sam. Jeżeli odtwarzamy coś z typową dla MP3 częstotliwością 44,1 kHz, to zgodnie z prawem Shannona powinniśmy uciąć przy około 22 kHz a nie 14 (inna sprawa, że w typowym MP3 powyżej 16 kHz z reguły nic nie ma...). Co z tym fantem zrobić?

Jak głosi znane prawo amigowe najlepszym sposobem ulepszania Amigi jest wylutowywanie z niej kondensatorów. W naszym przypadku wrogami ludu są C430 i C440 (w A4000D znajdują się koło gniazdek audio od spodu płyty), ewentualnie w A1200 należy utrupić C321 i C331 (nie chce mi się sprawdzać gdzie są...). Po tej operacji pasmo przenoszenia filtru znacznie się poszerza... Co słychać. Poprawia się też panorama stereo dzięki pozbyciu się przesunięcia fazy dla większych częstotliwości. Oczywiście słuchanie na Pauli koncertu orkiestry symfonicznej nadal jest dość hmmm... awangardową rozrywką, ale muzyczka rozrywkowa w szerokim tego pojęcia znaczeniu brzmi całkiem całkiem.