Мультибитный цап что это

Обзор мультибитного варианта USB ЦАП Schiit Jotunheim Multibit

Оглавление

Мы уже неоднократно знакомили наших читателей с продукцией американской компании Schiit Audio. Кстати, название Schiit переводится вовсе не так, как кажется на первый взгляд. Это американский молодежный слэнг, имеющий значение «сногсшибательный». В русском языке есть близкие сленговые слова «чумовой», «обалденный» и т. п.

В 2018 году у производителя появился новый мультибитный вариант USB ЦАПа с дискретным балансным наушниковым усилителем Schiit Jotunheim. Архитектура этого продвинутого устройства позволяет выбирать нужный пользователю вариант. Существует несколько опций: чистый усилитель с заглушкой вместо внутренней платы, с платой фонокорректора, с платой ЦАП дельта-сигма AK4490 dual mono и с мультибитной платой.

Мультибитные преобразователи для звуковой аппаратуры были популярны 15 лет назад, но постепенно сходят на нет. Выпуск звуковых чипов прекращается, так как очень сложно добиться линейности преобразования без существенного усложнения схемы и без роста себестоимости. К тому же, линейность мультибитных ЦАПов обычно не превышает 14 бит, а значит, технические параметры существенно хуже, чем у более современных ЦАПов с оверсемплингом. У дельта-сигма-ЦАПов, конечно, имеются свои проблемы. Самые дешевые 1-битные преобразователи показывают более высокие параметры, но качественный звук обеспечить тоже не могут. Интересным выходом из ситуации является применение гибридной технологии мультибитных дельта-сигма-преобразователей, которые в полной мере используют преимущества и той, и другой технологии. Типичный пример — популярный чип конвертера CS4398. Конечно, один только ЦАП, даже самый хороший и дорогой, сам по себе играть не сможет. Ему необходимо обеспечить качественную цифровую часть, аналоговую часть, правильную схему, питание, грамотную разводку и все прочее. Именно этим объясняется гигантская разница в звуке сходных по начинке устройств.

К счастью, мультибитная версия Schiit Jotunheim Multibit является образцом грамотного устройства. Здесь использован промышленный чип преобразователя AD5547, то есть рассчитанный на применение в медицине, промышленности и прочих устройствах, где нужна широкая полоса частот, а оцифровка ведется без оверсемплинга и фильтрации. Число бит у чипа составляет ровно 16, в то время как полоса частот — 6,8 МГц. Чтобы адаптировать данный чип для звуковых целей и уменьшить нелинейные искажения, американские инженеры Schiit применяют предварительный цифровой фильтр на базе аппаратного DSP Analog Devices SHARC 21478. Данный процессор работает на частоте 256 МГц и имеет большой объем набортной памяти для реализации БИХ- и КИХ-фильтров. Таким образом, Jotunheim Multibit — это не классический мультибитный NOS-конвертор на устаревших чипах, с похрустывающим резким звуком «для рока и старых записей».

В схеме ЦАПа у американцев активно используется оверсемплинг для снижения резкости звука R-2R-конвертора и для облегчения задачи последующей аналоговой фильтрации. Цифровые фильтры — собственной разработки, оптимизированные именно для данной схемы. Схема аналогична той, что мы видели в более дорогом устройстве Schiit Bifrost Multibit, но реализация отличается в деталях. В целом схема очень самобытная и существенно выходит за рамки китайского цапостроя имени мультибита. По звуку также нет ничего общего с дешевыми «китай-платками с алишки». Инженеры-основатели Schiit Audio очень серьезно подходят к делу. Все их наработки и оригинальные схемотехнические решения являются результатом более чем 20-летнего опыта разработки высококачественной аппаратуры для известных звуковых компаний. Ну а самый лучший способ оценки аппаратуры — это не разглядывание деталей на печатной плате или каких-то умных графиков, а прямое прослушивание музыки и непосредственное сравнение с конкурирующими решениями, лицом к лицу. Все прочее — это увод дискуссии в сторону технических дебрей, в которых хорошо разбираются лишь единицы профильных специалистов и где все равно нет простых ответов с черно-белой логикой.

Сам по себе Schiit Jotunheim со своей несменяемой платой усилителя для наушников также очень интересен. Это полностью балансный тракт (true balanced), от 3-контактных линейных XLR-входов до 4-контактного балансного XLR-выхода с наушникового усилителя. Если подается небалансный сигнал через RCA-разъем, то используется лишь одна половинка усилителя. То есть нет никаких лишних цепей по суммированию и обратному раздвоению сигнала, что позитивно сказывается на линейности. В то же время, мощности сигнала хватает с лихвой в обоих случаях.

Усилитель для наушников — полностью дискретный, только на транзисторах. Почему это важно? Во-первых, мощность доходит до 5 Вт на канал при нагрузке 32 Ом, чего с запасом хватит для любых самых «тугих» наушников. Во-вторых, вы платите за реальные технологии, за спроектированное для звука устройство, а не за повторение какой-то там типовой схемы из готовых кирпичиков, внутрь которых нельзя влезть и что-то изменить. Производитель говорит, что разработанная им схема усилителя — самая гибкая и совершенная, с самым высоким КПД, и всего этого нет у конкурентов. Фирменное название технологии — Pivot Point, с использованием дифференциальной топологии с обратной связью по току, что дает низкие искажения, высокую полосу частот (до 700 кГц), полностью балансный каскад. ОУ используется только в сервисной цепи для отслеживания и компенсации постоянной составляющей. Это позволяет избавиться от разделительных электролитов в цепочке — их просто нет, так как они не нужны.

Мощный линейный трансформаторный БП имеет большие емкие электролиты 4 × 15 000 мкФ. Нет никакого повода для влезания в схему даже самым отъявленным любителям модификаций и оптимизаций.

Технические характеристики Schiit Jotunheim Multibit

Все измерения производитель проводит на стенде Stanford Research SR1+. По существующим меркам, показатели не рекордные, но стоит учесть, что не все важные параметры можно легко измерить. Обычно наши измерения аппаратуры Schiit Audio дают цифры выше паспортных.

Отдельный аппаратный переключатель на передней панели служит для выбора уровня усиления (низкое или высокое). Это очень полезно, так как в начальных положениях регулятора громкости у аналогового потенциометра обычно бывает разбаланс каналов, громкость левого и правого канала при аналоговой регулировке будет отличаться на несколько дБ — это практически неизбежно в усилителях с такой высокой мощностью, как у Jotunheim. Установкой более низкого усиления вы переводите регулятор в рабочую зону, где никаких проблем нет. Кроме того, здесь есть качественный 27-миллиметровый счетверенный регулятор Alps, благодаря чему все каналы имеют равную громкость, а весь тракт всегда остается балансным.

5 Вт на нагрузке 32 Ом — заслуга дискретной схемы и встроенного мощного линейного БП. Зачем нужна такая мощность? В основном это требуется для низкочувствительных наушников, для обычных наушников и 50 мВт может оказаться избыточной мощностью. Однако если производитель где-то указывает ограничение 50 мВт, это значение может быть получено уже при 1% искажений, когда из-за перегрузки слушать невозможно. То есть запас по мощности у усилителя — это не плохо.

Мы использовали высококлассные наушники Audeze LCD-X (за 100 тысяч рублей) для выявления различий в звуке между балансным XLR-выходом и небалансным TRS. В обоих случаях мы использовали родные качественные кабели из комплекта Audeze. Наушники полностью раскрылись с ЦАПом и усилителем Schiit Jotunheim. Слушать музыку было одно сплошное удовольствие. У наушников очень хорошая динамика и слитность звука. Также у модели Audeze LCD-X достаточно хороший высокочастотный диапазон, звук не смазанный, не приглушенный — наоборот, в меру яркое и сбалансированное звучание. По данным наушникам у нас запланирован отдельный обзор.

Кстати, нам ранее встречалась аппаратура, где основной упор делался именно на балансный выход, а обычный джек был просто для ассортимента и уступал по качеству — звук там был намного более скучным. У Schiit Jotunheim для обоих выходов используется одна и та же схема, поэтому оба выхода являются высококлассными и оба могут быть использованы с равным успехом. Разница, тем не менее, имеется, основное отличие — в повышенной мощности выхода и в более высоком разделении каналов при балансном усилении. То есть при подключении к 4-контактному XLR-выходу стереопанорама становится немного шире. Для высококачественных наушников выбор очевиден.

Мы уже писали, что практически нулевой импеданс наушникового усилителя важен, так как желательно задемпфировать мембрану наушников электрически, чтобы она не гуляла на частоте резонанса, а искажения не росли бесконтрольно. Это касается не только низкоомных, но и высокоомных моделей.

Балансные XLR-входы и выходы могут быть использованы для подключения профессиональной и Hi-End-аппаратуры. Мы подключали Schiit Jotunheim к студийным мониторам Adam Audio. Выбор источника звука происходит с помощью трехпозиционного аппаратного переключателя на передней панели («ЦАП», «XLR», «RCA»). Регулятор громкости действует и на линейные выходы, поэтому Jotunheim можно использовать в роли предусилителя.

В нашем тестировании при балансном подключении мы хотели получить ответ на вопрос: как Jotunheim справится в роли именно стационарного ЦАПа, а не усилителя для наушников? Ответ такой: балансный линейный выход справляется отлично. Можно с успехом использовать Jotunheim как ЦАП для подачи сигнала линейного уровня на усилитель мощности или активную студийную акустику. Все преимущества мультибитного преобразования и весь присущий характер звука передается в полной мере.

Если при прослушивании Jotunheim с платой на AK4490 мы ощущали мягкий звук с комфортными высокими частотами, который будет хорош для фонового прослушивания, то Jotunheim с мультибитной платой AD5547 звучит совершенно иначе. Здесь более сильно проявляется среднечастотный диапазон. Вокал и инструменты выходят на передний план, а стереопанорама становится более эффектной. Она не шире и не у́же, она просто более натурально воспринимается. В целом, на наш взгляд, Jotunheim с AD5547 выглядит более предпочтительно. Единственный недостаток у AD5547 — это высокие частоты. Они не грязные, как у старых моделей мультибитников, но имеют окрас. Вспоминается цитата из «Женитьбы» Гоголя: «Если бы губы Никанора Ивановича да приставить к носу Ивана Кузьмича, да взять сколько-нибудь развязности, какая у Балтазара Балтазарыча, да, пожалуй, прибавить к этому еще дородности Ивана Павловича — я бы тогда тотчас же решилась». Стоит ли преувеличивать проблему? Нет, не стоит. Не имея референсного источника звука многократно большей цены вряд ли кто-то даже обратит на это внимание. В целом, звук Jotunheim Multibit воспринимается отлично, так как проработка и подача основных инструментов и партий является очень качественной. Можно рекомендовать Jotunheim Multibit владельцам самой качественной аппаратуры, даже невзирая на невысокий ценник у продукции Schiit по меркам современных ЦАПов с усилителем. Один из вопросов к производителю по этому продукту как раз был таким: почему же Jotunheim стоит так мало, если он настолько технически продвинут? На что разработчики ответили, что они не считают цену слишком уж низкой, но очень гордятся тем, что им удалось реализовать все, что они задумывали, и уместить это в Jotunheim.

Диагностика ASIO

Device: ASIO for C-Media USB Device

Input channels: 0
Output channels: 2
Input latency: 2288
Output latency: 4752
Min buffer size: 2200
Max buffer size: 2200
Preferred buffer size: 2200
Granularity: 0
ASIOOutputReady — not supported
Sample rate:
8000 Hz — not supported
11025 Hz — not supported
16000 Hz — not supported
22050 Hz — not supported
32000 Hz — not supported
44100 Hz — supported
48000 Hz — supported
88200 Hz — supported
96000 Hz — supported
176400 Hz — supported
192000 Hz — supported
352800 Hz — not supported
384000 Hz — not supported
Input channels:
Output channels:
channel: 0 (SPKOut00_00 ch) — Int32LSB
channel: 1 (SPKOut00_01 ch) — Int32LSB

Измерения в RMAA

Чтобы изучить влияние мультибитных преобразователей на звук, мы провели тестирование линейного XLR-выхода.

Измерения предсказуемо хуже, чем мы получили в прошлый раз для Schiit Jotunheim на AK4490, Тогда сигнал/шум составлял −120 дБА, а искажения — всего 0,0004%. То есть внутренний тракт предусилителя является в высшей степени качественным и линейным. Для мультибитного преобразователя высокие искажения являются типичными. По паспорту у устройства К_Г Искажения в режиме 44 кГц

Мы провели измерения в нескольких режимах. Режимы, кратные 44 кГц и 48 кГц, отличаются по виду спектра. На слух ресемплинг в более высокую частоту также дает немного измененный оттенок звука.

Наличие гармоник обычно связано с нелинейностью матрицы мультибитного преобразователя. Здесь ситуация еще может быть связана с разной работой фильтров в DSP для разных режимов. Искажения не зависят от громкости сигнала или от устройства записи. Мы пробовали различные варианты, перепроверяли результат, но убедились, что это неотъемлемое свойство самого ЦАП.

Можно ради эксперимента попробовать ресемплировать сигнал в плеере в частоту 96 кГц, если хочется уменьшить количество искажений. Насколько графики соответствуют слуховым ощущениям? Это отдельная большая тема. Мы приводим графики не для оценки звука, а потому что у нас есть такая возможность. Похожие результаты мы получали в тесте Schiit Bifrost Multibit, поэтому с измерениями у нас все в порядке. Также мы примерно в тех же словах описывали и звучание мультибитного ЦАПа той же самой модели и схемы. Огромная разница заключается в том, что практически за ту же цену Bifrost — это чистый ЦАП, без усилителя для наушников. А Schiit Jotunheim Multibit — это целый комбайн, сочетающий и ЦАП, и наушниковый усилитель. При этом мы не заметили никакого подвоха. Естественно, Bifrost Multibit более функционален, так как он имеет еще и оптический и коаксиальный S/PDIF-вход и рассчитан на тех, кто ищет именно отдельные компоненты, а не интегрированное решение.

Выводы

Производитель услышал наше пожелание сделать больше вариантов ЦАПов для Jotunheim и реализовал все на высоком уровне. Schiit Jotunheim Multibit — это высококлассный мультибитный ЦАП и полноценный мощнейший (2×5 Вт) наушниковый усилитель с возможностью балансного подключения наушников. В сравнении с другими устройствами даже более высокой ценовой категории Jotunheim выглядит очень конкурентоспособно. К нему можно смело подключать самые дорогие модели наушников и акустических систем.

Источник

Выбираем лучший ЦАП: однобитники и мультибитники (часть 1), статья. Журнал «Stereo & Video»

Сохранить и прочитать потом —

Винил, конечно, сейчас — модная штука, друзья, но побороть цифровую дистрибуцию музыки ему не придется никогда. Цифровые источники звука вот уже более полутора десятка лет прочно удерживают доминирующее положение как в профессиональном, так и в бытовом секторах электроники. Поговорим о том, как выжать максимум Hi-Fi-соков из ассортимента плодов — от интернет-радиостанций до 24-битового аудио.

Когда-то проигрыватель компакт-дисков был единственным решением, и вообще поначалу считался крутым High End, но сегодня эту тему, похоже, можно считать морально исчерпанной. Да, по старинке еще многие держат CD в коллекциях, но как физический носитель он проигрывает винилу, который банально красивее выглядит, а технически уступает по параметрам HD-аудио, которым уже вовсю торгуют в интернете не только аудиофильские, но и мейджор-лейблы. Таким образом, вместо CD-плеера нам нужно более универсальное устройство с внешними входами, которое могло бы преобразовать двоичный код из нулей и единиц в аналоговый сигнал, который далее подавался бы на усилитель и колонки в итоге.

Блоком с цифроаналоговым преобразователем (ЦАПом, конвертером, DAC) оснащен и AV-ресивер, и CD-, и в принципе любой медиаплеер. Как самостоятельное устройство ЦАПы появились в качестве High-End-апгрейда существующему CD-проигрывателю. Конструкторы полагали, что плеер разумнее разнести в отдельные блоки с собственным электропитанием.

Один из первых внешних ЦАПов Sony DAS-R1, выпущен в конце 1987 года

В первом устанавливалась собственно механическая часть со считывающей оптической системой и цифровым выходом. Это называлось CD-транспорт. Во втором блоке движущихся узлов уже не было — лишь плата ЦАПа, значение которого в настоящее время выросло до звания цифрового хаба. Кстати, очень часто бывает и так, что в современном CD-проигрывателе найдется пара цифровых входов для подключения внешних источников.

Жизненный цикл звука от источника, последующей записи и оцифровки, обработки,
и обратного цикла — цифроаналогового преобразования

Современный конвертер взаимодействует с целым рядом источников сигнала — главное, чтобы для всех нашлась соответствующая коммутация. Источником может быть и старенький DVD-плеер – обычно они подключаются через оптический TosLink или коаксиальный кабель. Последний выглядит как обычный «тюльпан» из стереопары. Дорогие модели могут еще используют соединение разъемами типа XLR. С помощью USB входа к ЦАПу можно подключить компьютер или портативный источник звука.

Помимо этого, портативные ЦАПы делают совместимыми с источниками на основе iOS- или Android-телефонами, айподами, планшетами и другими гаджетами. Фактически во всех этих случаях конвертер становится внешним звуковым модулем с отдельным питанием и хорошей начинкой, которые не снились в штатной мультимедийной технике. А еще современные ЦАПы нередко оснащают усилителем для наушников.

Мультибитные и однобитные ЦАПы

До 21 века цифроаналоговые преобразователи оперировали только с 16-битным аудио, согласно формату Red Book для компакт-диска. Другого просто не было. Частота дискретизации у CD была 44 кГц, у профессиональных DAT-рекордеров капельку выше — 48 кГц. Сначала все ЦАПы работали по «параллельному» принципу — все 16-разрядов «взвешивались» на R-2R матрице (резисторной схеме лестничного типа).

Пример схемы R/2R ЦАПа

Знатоки знают наизусть и ценят такие марки чипов, как Burr-Brown PCM63 или Philips TDA1541. Однако R-2R матрицы оказались дороговатым и не слишком технологичным удовольствием. Требовалась точная лазерная подгонка всех номиналов сопротивлений. В противном случае при работе неточный замер битов приводил к нарушению линейности сигнала.

Поэтому на смену R-2R пришли ЦАПы с 1-битовым преобразованием, получившим название «дельта-сигма». Если мультибитники выдавали напряжение сигнала напрямую, исходя из всех поступивших на матрицу 16-битовых данных, то в дельта-сигме напряжение колебалось в зависимости от того «ноль» пришел на приемник или «единичка». 1 — означала увеличение напряжения аналогового сигнала, а 0 — уменьшение.

Микросхема мультибитного ЦАПа Burr-Brown PCM63

Старые аудиофилы нет да и вспомнят музыкальность R-2R чипов, но и деваться некуда. Дельта-сигма оказались и практичнее в настройке, и дешевле в производстве. Да и качество SACD-формата доказало, что 1-битовое преобразование отлично умеет справляться с High-End задачами. Частота дискретизации SACD измеряется уже не кило-, а мегагерцами, поэтому в схеме можно обойтись совсем простыми аналоговыми фильтрами. В классических схемах на базе PCM до сих пор приходится фильтровать помехи квантования цифровым способом — их существует несколько и некоторые модели ЦАПов предоставляют возможность выбрать один из них.

Сами же дельта-сигмы прогрессировали в сторону гибридных схем, где поток обрабатывался каскадами, как по 1-битной, так и параллельной схеме. Но самое главное, величина цифрового слова выросла в них сначала до 24, а потом и до 32 бит. Кроме того, перспективным направлением являются ЦАПы на программируемых вентильных матрицах (FPGA), где и вовсе нет традиционных конвертеров.

Современный ЦАП Mytek Manhattan работает с потокоми РСМ 32 бит / 384 кГц, DXD, DSD-DS-DSD256 (11.2 MHz)

Для чего такая расширенная разрядность? Для достоверности. В профессиональной индустрии сегодня используются 24-битная запись, обеспечивающая более точное описание оригинального сигнала. Как уже упоминалось, ряд музыкальных изданий уже доступен в формате высокого разрешения. Так что можно, конечно, послушать урезанную версию на компакт-диске или МР3, но согласитесь, интереснее встать на одну ступеньку ближе к звукорежиссерам, которые возились с вашим любимым альбомом. И поэтому ваш ЦАП должен быть полностью готовым для приема контента высокого разрешения — как по USB, так и по остальным протоколам передачи данных.

Источник

Вопросы о ЦАПах: чипы и фильтры, мультибит, музыкальность и апскейлинг

На прошедшей онлайн-встрече было задано множество интересных и полезных вопросов о ЦАПах и цифровом сигнале. По итогам я сделал конспект-расшифровку наиболее важных из них, и по некоторым моментам дал расширенное объяснение. Будем считать, что получился своего рода FAQ по актуальному состоянию цифровых технологий в аудиокультуре.

На какие технические характеристики нужно обращать внимание при выборе ЦАПов — в порядке важности (силе влияния на звук), если можно так структурировать?

Ответ зависит от того, в какой вы точке вы находитесь. У вас уже что-то есть и нужен апгрейд — или вообще ничего нет? По ЦАПам можно посмотреть иерархию производителя. Если в линейке он такой один и стоит при этом не три копейки, то очевидно, что у производителя вся надежда только на него и это его предел возможностей. Т.е. производитель вложился в эту единственную модель.

Если же таких ЦАПов в линейке несколько, очевидно, что в младших моделях кое-что будет слабеньким — возможно, даже умышленно. Хотя по железной себестоимости разброс у пяти аппаратов может быть не таким и значительным.

Бывает, что производитель полагает, что он крепко упахался по теме и хочет разложить свои яички по всем корзинам. Поэтому он выстраивает свою линейку таким образом, чтобы сначала зацепить покупателей младших моделей чувством причастности к хорошему авторитетному бренду. Затем после обсуждения на форумах, где все щеголяют более дорогими аппаратами, человек настраивается в будущем занять более высокую ступеньку в этой иерархии.

Мне больше импонирует первый подход с минимальным количеством вариантов. ЦАП — это не колонка, которая может быть большого или маленького литража. Или усилитель, который должен выдавать много тока как сварочный аппарат. Здесь идет тихая тонкая работа — все это может работать хоть от батареек. Вот и сделайте одну модель на совесть!

Изучите все возможности чипа-конвертера, все его ключи, которые регулируют его работу и фильтрацию, поставьте лучший клок с минимальным джиттером, нормальные операционные усилители, исключите грязь питания. Хотя, повторюсь, для аудиолюбителей и в том числе журналистов второй вариант кажется более увлекательным — больше фактуры, можно посмаковать и поболтать о разнице начинок.

Приводимые технические параметры битности и дискретности принципиального значения не имеют. Если речь не идет о каком-то старье, сейчас даже дешевые чипы обеспечивают полную поддержку Hi-Res-аудио. Если на нем написано 32 бит или 24 бит — все это неважно. Официальной 32-битной музыки не бывает. Важно, какой у вас дальше обвес и была ли конструкция спроектирована адекватным человеком.

В чем разница выбора ЦАПа для CD и для FLAC и т.п., или они универсальны, кроме очевидного, типа необходимости порта USB в случае с FLAC с компьютера?

В CD-проигрывателях передача сигнала на ЦАП осуществляется в рамках одной платы, поэтому там используется протокол i2s. В нем синхронизация подается по отдельной линии. Его поддерживают все аудиочипы. Многие аудиофилы верят, что это самый лучший цифровой протокол на планете, но убедительных технических доказательств этому феномену пока не представлено. Случаи i2s-входов на внешних ЦАПах весьма редки. Причина банальна — стандартом не предусмотрено кабельное соединение для i2s. Поэтому некоторые Hi-Fi производители в частном порядке пытаются городить какие-то свои схемы на базе BNC, DIN, HDMI и др. С понятными итогами совместимости для этих агрегатов.

Поэтому если вы захотите вытащить из CD-транспорта PCM-код на внешний конвертер — понадобится кабель и SPDIF-протокол. Кабели — оптика или коаксиал, либо (реже) AES на разъеме XLR или BNC. Протокол SPDIF не использует отдельную шину, он содержит в себе тактовый сигнал синхронизации и ограничен параметрами 24 бит/192 кГц. SPDIF-ресивер на ЦАПе будет настраиваться строго по тактовой частоте транспорта, каков бы он ни был — хорош или плох.

USB-передача аудио — как это ни странно, находится ближе к старинному i2s, потому что фактически транслируется сигнал на i2s-шину в чипе ЦАПа. Здесь также существует возможность передачи до 32 бит и выделенный канал синхронизации. Первые USB-приемники имели синхронизацию с началом первого фрейма, но современные USB-ЦАП теперь владеют собственным клоком, и поэтому передача аудио по USB называется асинхронной. Подробнее можно почитать здесь.

Всегда интересовало выражение «музыкальный» ЦАП. Можно ли так характеризовать ЦАПы — и если да, то какие есть критерии «музыкальности»?

Не могу поручиться за каждого, кто злоупотребляет подобными терминами. В одних случаях подразумевается, что устройство принадлежит к аудиобренду High End, чей имидж обусловлен такой выраженной эмоциональной составляющей ее идеолога. Например, Питер Квортруп из Audio Note.

В других случаях этот термин могут приписывать мультибитным чипам — особенно, если они еще и работают в NOS-режиме, сглаживая высокочастотный диапазон. Окраска, ламповая или высокочастотная — все это может давать повод назвать такой ЦАП меломанским.

Предлагаю заодно рассмотреть и обратный вариант — почему некоторые слушатели обвиняют чипы ESS Sabre в антимузыкальности, хотя измерения у них такие, что не снились никаким «филипсам».

Какой чип ЦАПа лучше: AKM или ESS? Какие у них достоинства и недостатки?

В дешевых реализациях я бы избегал ESS. Если мы решим что-то выяснить с настройками чипов ESS, то обнаружим, что сделать это весьма непросто. В отличие от других производителей — Texas Instruments, Analog Devices или Asahi Kasei, — чипы ESS не имеют открытых кодов спецификаций.

Поэтому сразу предупреждаю самодельщиков не связываться наобум с «сейбрами». Это прибор с потенциально хорошими показателями, но сложный — и не все производители понимают, с чем имеют дело. Иногда некоторые не догадываются ставить сумматор из-за балансных выходов на чипе.

Внутренняя архитектура модулятора Sabre мультибитная и работает с блоками по 5 бит, усредняя значения. Математика Hyperstream на деле оказалась более чувствительной к смещению постоянного тока и вызывает рост интермодуляционных искажений в определенной области.

И это будет происходить, если вы используете цифровой аттенюатор перед ЦАПом. Интермодуляционные искажения более выражены для слуха, чем THD, но реже попадают в спецификации. А в западных пабликах это явление теперь так и зовут — ESS Hump.

Части производителей (таким, как Benchmark) удалось победить этот «горб», но у большинства проблема сохранилась. Так что сами видите — необходимо понимание работы ЦАПа в разных режимах.

Часто говорят о частоте дискретизации, но редко о битности. Насколько в реальности повышение глубины до 24 или 32 бит — это хорошо? Например, если частота остается 44,1 — улучшится ли звук, став 24-битным вместо 16 бит?

Чтобы понимать битовую глубину (или разрядность), сперва определимся, что они описывают и как работают. В бинарном коде бит будет либо 1, либо 0. Дальше с увеличением битности варианты кодирования растут по экспоненте. Напомню апокриф с изобретателем шахмат, которого правитель спросил о награде.

Шахматист смиренно попросил начать с одного зернышка на первой клетке и удваивать их количество на следующей. В общем, через несколько дней подсчетов правитель и казначеи поняли, что над ними издеваются. Потому что такого количества зерна не собрать, даже если осушить океаны и засеять всю землю. 64 клетки в шахматах — посмотрите на инженерном калькуляторе, сколько будет 2 в 64 степени. Это и есть 64 бит пшеницы.

При оцифровке (т.е. квантовании) истинные уровни всегда будут где-то между двумя соседними значениями кода. 16-битный звук описывается в пределах 65 536 значений. 24-битный звук, то есть 2 в 24 степени — уже описывается 17 миллионами вариантов уровня. Ну и как полагаете, какая сетка более точно опишет оттенки аналогового сигнала?

Еще один важный момент — редактирование цифрового сигнала. При изменении уровней, эквализации и другой обработке все процедуры для уменьшения ошибок квантования желательно вести в более высокой битности, чем оригинал. Поэтому на железном оборудовании в самом конце 80-х сначала появились шины 20 бит разрядности, затем и 24. В современных DAW-комплексах, да и просто компьютерных аудиоредакторах или даже регулировки громкости в плеерах типа Foobar внутренний пересчет потока ведется в 32 бит с плавающей точкой. DSP-процессоры могут использовать еще более высокие показатели — 64 бит, как на той шахматной доске.

Для тиража финальный микс опрокидывают обратно в 24 бит — либо по старинке в 16. В 32-битном формате музыку не издают. Нет смысла: огромный объем, ни SPDIF, ни FLAC 32 бит не поддерживает. Некоторые аудиофилы утверждают, что нет смысла и в 24-битной музыке. Мне так не кажется.

Дело в том, что для конвертации 32-битного проекта в 16-битную форму нужна инъекция сглаживающего шума. Так снимаются ошибки квантования при отбросе младших битов. Работает функция дизеринга (dither). И при переводе из 32 в 24 бит его величина настолько незначительна, что им даже можно пренебречь. Так что вмешательство в оригинальный сигнал при такой конвертации куда более щадящее, и имеет смысл предпочитать более близкие к оригиналу 24-битные миксы — даже если у них «обычная» частота дискретизации 44,1 кГц.

Если при воспроизведении 16-битный контент попадает на 24- или 32-битный ЦАП — ничего страшного. Просто младшие разряды останутся с нулями. А вот когда наоборот приходят 24 бит на старый 16-битный ЦАП, младшие 8 бит будут отброшены. Из-за транкейта ошибок квантования искажений в итоге станет больше.

Мультибитные ЦАПы — зачем они вообще нужны?

Мультибитные аппараты появились не нарочно, чтобы порадовать аудиофилов. Такая уж получилась технология — другой тогда еще не было. Хотя некоторые любители винтажа сейчас задним числом говорят, что такой ее сделали нарочно, чтобы отвадить потребителей от пластинок. Они же утверждают про «аналоговость» звучания мультибитных ЦАПов, с чем я не вполне согласен и на незнакомой системе вряд ли угадаю — вот это точно играет ЦАП на лестничной R-2R матрице. Если же намеренно ввести себя в аудиофильский транс и долго и изнурительно сравнивать, то я бы назвал мультибитный почерк иначе — жанровой «выразительностью».

Такой конвертер при грамотной реализации демонстрирует пластичность НЧ-диапазона, подчеркнет контур вокала или инструмента на акустических записях. Можно допустить, что у дельта-сигм при более уверенной и насыщенной «высоте» сцены, акустический тембр выглядит более постным и диффузным. Но, повторюсь, эта разница не в стиле «небо и земля».

В 80-90-х было выпущено множество CD-плееров с мультибитными чипами и грязноватым, утомительным звуком. Обвязка ведь тоже играет роль. К тому же не забывайте, что, например, DSD — это чистейшая дельта-сигма, однобитная. И у этой концепции вполне себе мягкий аналоговый (или псевдоаналоговый, как вам будет угодно) почерк.

Какие есть разновидности FIR-фильтров?

Информация по ним общеизвестна. Самый старый называется фазолинейным. После такого фильтра в волне будут паразитные колебания до и после импульса. В основном, сейчас применяют минимально фазовые — у него все колебания отложены на потом, после импульса. И эти флуктуации более выражены, чем у фазолинейного.

Если вы, как инженер, желаете уменьшить колебания, то ослабляете фильтр, делаете крутизну его спада мягче. Подобные фильтры называют уже не Sharp, а Slow. Они имеют спад на ВЧ. Если ваша система достаточно звонкая и прозрачная, Slow-фильтры ничего не испортят — мне они нравятся больше, чем Sharp.

1,2 – фазлинейные фильтры Sharp и Slow; 3, 4 – минимально-фазовые Sharp и Slow фильтры; 5 – без фильтрации non-oversampling (NOS); 6 – относительно новый вариант минимально-фазового фильтра Low Dispersion

Периодически поднимается тема апскейлинга частоты и битности цифрового сигнала. Насколько он нужен?

Если мы говорим не о записи, а о предварительном ресемплировании на более высокую частоту, то его цель — конвертировать и отфильтровать сигнал вне пределов человеческого слуха, сместить эту спорную область повыше. Но при пересчете такого сигнала на более высокий порядок тоже нарушается фаза. Так что оценивать успех этой процедуры придется вам на слух на конкретном устройстве. Лично мне это кажется лишней нагрузкой на процессор.

Самые современные и крутые ЦАПы поддерживают DSD1024 и апскейлинг PCM до 32 бит/768 кГц. Не убивает ли звук апскейлинг входящего сигнала до максимальных значений? Есть ли смысл (реальный прирост в качестве звука) в хранении и прослушивании DSD выше, чем DSD256?

Эта поддержка абстрактна и просто показывает вычислительные возможности. В идеале эти характеристики более приближены к аналоговому звуку с бесконечно затухающим спектром и бесконечной битностью. Но на практике никто не собирается записывать звук в таких форматах.

Вся кино- и музыкальная техника, а также персонал, который ее обслуживает, вполне удовлетворены частотами дискретизации 44,1 и 48 кГц. На эти частоты настроены и плагины обработки. Редко, когда используется 96 кГц на финальной стадии микширования, но сам мультритрек зачастую опять в 44,1. Нам может не нравиться такое положение дел в звукозаписи, но это данность. Что выросло, то выросло.

Есть ли разница в том, как техника воспроизводит разные представления одного и того же цифрового сигнала. Например, контейнеры без сжатия или со сжатием (без потерь)? Меняется ли что-то в разных версиях аудиоформатов? Например, FLAC был впервые представлен в 2001 году и пересматривался с тех пор десятки раз.

Сравнивал — ничего принципиального не заметил. Я знаю, что некоторые аудиофилы предпочитают не паковать в lossless-форматы, так как якобы без сжатия техника играет более «непринужденно». Те измерения, которые я провожу, не указывают на разницу при скармливании оригинального PCM или сжатого без потерь (архивированного) файла.

И я еще не дошел до той стадии паранойи, чтобы сравнивать версии FLAC. Это просто архиватор — какая-то версия жмет эффективнее, какая-то хуже. Он не трогает целостность потока, и у аудио в принципе не такая уж плотность данных, чтобы как-то переживать о нагрузке на современные чипы. Если не ошибаюсь, с какой-то поры все изменения версий FLAC затрагивали в основном кодировку тэгов. Но, опять же, находятся отдельные слушатели, которые скажут, что без тэгов файл звучит лучше.

Какое место у формата DSD в современной индустрии и есть ли у него будущее?

Будущего в современной индустрии звукозаписи у такого формата нет, поскольку в нем невозможно редактировать материал. Остается нишевое потребление. И если кому-то нравится звук DSD, то в него можно архивировать мастер-ленты с финальным миксом, что иногда и делается. И не забывайте, что в основе многих SACD, звучание которых вам нравится, использовались обычные записи PCM-рекордеров 16 бит/44,1 кГц.

На какую характеристику стоит обратить внимание в ЦАПах при построении настольной системы?

На коммутацию между ЦАПом и вашими активными колонками. Балансное подключение приветствуется. Также приветствуется USB-драйвер от XMOS или Amanero. Он должен обеспечивать нормальное ASIO-подключение.

Источник