Tau Analyzer

Древняя как динозавры и plextor'ы утилитка Tau Analyzer используется для тестирования CD-ROM приводов, CD-R дисков и аудио дисков на CD и CD-R.
После тестирования диска она выдает заключение, соответствует ли данный диск CD-DA требованиям и генерирует сонограммы/ачх для каждого трека, позволяющие оценить качество источника. Треки при тестировании могут получить один из трёх статусов:

• CDDA - трек соответствует требованиям стандарта CD-DA (Compact Disc Digital Audio) и для его записи использовался файл, в котором не был использован алгоритм сжатия с потерями
  
• MPEG - трек не соответствует требованиям стандарта CD-DA и записан из файла, в котором был использован алгоритм сжатия с потерями
  
• UNKN (Unknown) - программа не может дать однозначной оценки.
  

По результатам тестирования весь диск также получает оценку по той же схеме. Любопытно, что на одном диске могут быть обнаружены треки разных категорий. Всё это полезно прежде всего тем, кто копирует CD/CD-R диски неизвестного происхождения. Часто одного взгляда на сонограмму достаточно, чтобы понять, копия ли это с настоящего CD-audio или с mp3 источника.

Сонограмма записи CD качества обычно имеет равномерное заполнение до уровня порядка 20-21 кГц. В качестве примера выше приведена сонограмма трека "People get ready" с компакт-диска немецкого производства первого альбома Vanilla Fudge. Вопреки распространенному заблуждению, этот спектр не показывает, что запись богата частотами уровня 20 кГц, но показывает, что в спектре до 20 кГц нет следов резкого среза частот выше некоторого уровня, что является обычным признаком сжатия с потерями. Я не знаю, как именно работают алгоритмы Tau Analyzer, но ровные параллельные красные полосы присутствуют на всех соногаммах, даже там, где высокие частоты включая все возможные гармоники и обертоны отсутствуют или минимальны. Например, на этой песне большую часть присутствуют лишь орган и голос. Если обратить внимание не на параллельные линии, а наоборот на нарушающие эту монотонность пятна, то станет видно, что реальные звуковые события здесь есть в редких случаях до 12-13 кГц, а чаще в пределах 6-7 кГц, что уже вполне соответствует характеру звучания этой композиции.

Эту же картину подтверждает и амплитудно-частотный график. Он переходит в почти горизонтальную линию после 12-13 кГц - если на этом "хвосте" музыка как-то и отражена, то уже на уровне шума ленты. Около 18 кГц хорошо виден какой-то всплеск амплитуды, видный на предыдущей спектрограмме в виде горизонтальной линии по всей длине трека. Далее следует резкий срез по ВЧ. Вопреки некоторым утверждениям, что это свидетельствует о "поддельности" диска, это свидетельствует лишь об особенностях мастеринга. Говорят, что ограничение в районе 21 кГц было нормой для ранних CD, а затем это делать перестали - то есть этот момент в общем случае ничего об "оригинальности" не говорит.

На следующей картинке сведены вместе фрагменты сонограмм первой композиции Jethro Tull из альбома "Broadsword and the beast" различного происхождения. Слева направо: запись CD-DA качества из wave файла без потерь (т.е. разрешения 1411 kbps), сделанного c CD производства UK, и далее записи той же композиции MPEG качества, сделанные на CD из mp3 файлов соответственно 320, 256, 128 kbps.

На худшей записи выше 16 кГц всё или почти всё начисто обрезано, на записи 256 kbps этот срез замаскирован, на записи 320 kbps он уже едва заметен. Нужно понимать, что принесение в жертву высоких частот — это лишь верхушка айсберга алгоритма сжатия с потерями. Далее идёт удаление всего, что алгоритм считает незначительным и объединение близко расположенных мелких событий. На вышеприведенной картинке это проявляется, насколько понимаю, как превращение "шерстки" на верхней границе первого фрагмента в кривые узловатые "сосули" последнего фрагмента. Проявления подобных результатов оптимизации можно бы было обнаружить и в других частях сонограмм, но Tau Analyzer не даёт возможности выбрать и увеличить какой-нибудь участок. mp3 - самый распространённый, но не единственный "lossy" формат, алгоритмы оптимизации звука у других форматов отличаются и вид сонограмм тоже будет несколько отличаться. На этих тестах Tau Analyzer уверенно отличил CD-DA от MPEG "разжаток".

Интересно, можно ли по сонограмме распознать оцифровку с винила? Давайте попробуем!

Оцифровка пластинки "Записки мертвого человека". Около 17 кГц явно видна "ступенька". Получилось?

Здесь оцифрована песня с пластинки ВИА "Орера" и она ничего подобного не показывает. Ачх для этой же композиции:

Увы, однозначно определить виниловый рип по картинкам Tau Analyzer не получится. Всё что нам доступно - это отсеять явные "разжатки" из lossy файлов битрейтом ниже максимального.

Поскольку этот сайт посвящен преимущественно старой и зачастую не имевшей коммерческих амбиций музыке 1960х-1970х, то нужно добавить, что сонограммы самых правильных компакт-дисков иногда могут выглядеть неоднозначно. Исходные мастер-ленты могли быть утрачены или повреждены и все или некоторые треки попали на CD c копий или винила; к 1990м самые крупные компании начали оцифровывать архивы для хранения (иногда параллельно отправляя в мусор мастер-ленты), и стало возможным делать CD с оцифровок; есть компакт-диски, сделанные с видавших виды ацетатов или совсем любительских записей, легендарный CD камбоджийского рока вообще записан с компакт-кассеты, отнятой у какого-то тайского таксиста. Не исключен и человеческий фактор - особенности мастеринга, манипуляции по улучшению звучания и подавлению шумов, просто ошибки - например, известны случаи мастеринга CD с лент, эквализированных для винилового издания.

Ну и в заключение загадка - как считаете, с какого источника записан следующий компакт-диск? Ответ есть внизу страницы.

Несмотря на очень подозрительный спектр, последняя картинка представляет диск, уверенно опознанный программой Tau Analyzer как нормальный CD-DA. А записаны на нём песни в исполнении Александра Вертинского, источником которых явились патефонные пластинки, в случае представленной песни - 1930х годов. Соответственно в спектре мы видим музыку где-то в пределах 4 кГц, а после 6 кГц всё обрезано. И параллельные линии, упирающиеся в верх сонограммы, уж точно не говорят о наличии там каких-то высоких частот - им просто неоткуда взяться.