Представлены звуковые карты Creative Sound Blaster X-Fi Titanium HD и USB Creative Sound Blaster X-Fi HD

Компания Creative Technology объявила о выпуске звуковых карт Creative Sound Blaster X-Fi Titanium HD и USB Creative Sound Blaster X-Fi HD. По словам производителя, это первые изделия такого рода с поддержкой технологии THX TruStudio PC. Под обозначением THX TruStudio PC скрывается набор разработок. THX TruStudio PC Surround обеспечивает объемное звучание стереофонического или многоканального сигнала, воспроизводимого в стереофонических громкоговорителях или наушниках, за счет создания виртуальных каналов. Технология THX TruStudio PC Crystalizer «восстанавливает естественный динамический диапазон», утраченный при сжатии. THX TruStudio PC Speaker восполняет отсутствующие низкочастотные составляющие, THX TruStudio PC Dialog Plus улучшает звучание диалогов, а THX TruStudio PC Smart Volume выравнивает уровень громкости при последовательном воспроизведении нескольких записей.

Основой модели Creative Sound Blaster X-Fi Titanium HD является звуковой процессор Creative X-Fi Xtreme Fidelity второго поколения. Карта рассчитана на установку в слот PCI Express. К достоинствам новинки компания относит сменные операционные усилители.
Основные технические данные Sound Blaster X-Fi Titanium HD:

• ЦАП линейного выхода - отношение сигнал/шум 122 дБ, 24 бит/96 кГц;
• АЦП линейного входа - 118 дБ, 24 бит/96 кГц;
• Выход на наушники - 115 дБ (нагрузка 33 Ом), 117 дБ (330 Ом) при 24 бит/96 кГц;
• Суммарные гармонические искажения и шум (THD+N) — 0,001%;
• Аппаратное ускорение 3D-звука и эффектов EAX 5.0;
• Кодирование в формате Dolby Digital и DTS обеспечивает подключение к домашнему кинотеатру одним кабелем;
• Оптический интерфейс TOS-link;
• Гнезда диаметром 1/8 дюйма для микрофона и наушников.
• Технология Creative ALchemy для восстановления EAX и объемного звука в DirectSound-играх под Windows Vista и Windows 7;
• Поддержка ASIO, обеспечивающая задержку на уровне 1 мс при минимальной загрузке CPU.

Модель Creative Sound Blaster X-Fi HD предназначена для использования совместно с мобильными и настольными компьютерами и рассчитана на подключение к порту USB.
Основные технические данные Sound Blaster X-Fi Titanium HD:

• ЦАП линейного выхода - отношение сигнал/шум 114 дБ, 24 бит/96 кГц;
• АЦП линейного входа - 108 дБ, 24 бит/96 кГц;
• Оптический интерфейс TOS-link;
• Позолоченные гнезда диаметром 1/4 дюйма для микрофона и наушников.
• Питание от шины USB;
• Технология Creative ALchemy для восстановления EAX и объемного звука в DirectSound-играх под Windows Vista и Windows 7.

Продажи новых звуковых карт Creative обещает начать в марте. Цена Sound Blaster X-Fi Titanium HD и Creative Sound Blaster X-Fi HD составит примерно $215 и $110 соответственно.

Новый ЦАП Benchmark DAC2 HGC

Компания Benchmark представила новый цифро-аналоговый преобразователь Benchmark DAC2 HGC. Устройство оснащено 32-битным ЦАП, асинхронными USB Audio 2.0, поддерживает форматы PCM и DSD, обеспечивает подавление джиттера с помощью фирменный технологии UltraLock2.

Новый Benchmark DAC2 HGC – ЦАП со встроенным предусилителем и усилителем для наушников является продолжением известной линейки продуктов Benchmark DAC1.

Не смотря на то, что в DAC2 HGC добавлены новые функции, он размещается в таком же компактном корпусе, как и DAC1. Внутри корпуса скрываются восемь 32-разрядных преобразователей, который подготавливают выходной сигнал для двух балансных выходов. DAC2 HGC поддерживает форматы 24-bit/192kHz PCM и DSD. Также можно отметить отображение разрядность и частоту дискретизации, подавление джиттера UltraLock2, асинхронный USB Audio 2.0, переключение полярности сигнала, сквозной выход для домашнего кинотеатра, двунаправленный триггер 12В, дополнительные цифровые и аналоговые входы и выходы, сквозной цифровой выход, блок питания с низким уровнем шума.

Benchmark также представила Hybrid Gain Control™ (HGC) – гибридную систему для регулировки громкости, которая включает активную регулировку усиления, регулировку с помощью пассивных аттенюаторов, 32-разряднную цифровую регулировку громкости и регулировку, работающую от серво-привода. Эти компоненты обеспечивают максимальный динамический диапазон при минимальных искажениях.

DAC2 HGC может использоваться для подключения к домашнему кинотеатру или к аудиосистеме, к любым портативным устройствам, включая iPad.

Производитель отмечает основные приоритеты, которые были заложены при конструировании устройства: звук высокого разрешения, высококачественное воспроизведение музыки с компьютера, подавление джиттера и расширенный набор функциональности.

 

Новый ЦАП будет доступен в черном и серебристом цветах по цене $1995.

Sample Rate 211kHz
Bit Depth 32-bit
Analog Inputs 2 x RCA stereo, 2 x XLR
Analog Outputs 4 x RCA, 2 x TRS (Headphone)
Digital Inputs 1 x USB, 2 x Optical, 2 x Coax

Портативный USB ЦАП и усилитель Meridian Explorer

В прошлом году USB ЦАП AudioQuest Dragonfly возымел успех как один из немногих портативных устройств, способных существенно улучшить звук ноутбука, плеера или любого другого компактного источника звука. Перед этим многим любителям качественного портативного звучания запомнился Audiotrak Dr. DAC nano, который уже  уступает по качеству усиления и обладает более простым ЦАП по сравнению с новинками.


Недавно британская компания Meridian, известная выпуском различных аудио систем и интерфейсов, тоже решила выйти на рынок портативных USB ЦАП и дебютировала моделью Meridian Explorer. В основе устройства лежит 32-х битный ЦАП PCM5102, примерно равный по уровню ЦАП Sabre у AudioQuest Dragonfly. Сами 32 бита здесь сверх высоких характеристик не обеспечивают, но используют более точные алгоритмы в фильтрации.



Внешне устройство представляет собой небольшой брусок из алюминия размерами 102 x 32 x 18 мм и весом всего лишь 50 гр. На одном конце расположен вход USB mini типа B, на другом присутствует 3.5 мм выход на наушники, а также оптический mini Toslink выход с максимальной передаваемой частотой до 96 кГц.


На внешней стороне фигурируют три LED индикатора, указывающие на проигрываемую частоту дискретизации: 1х LED -  44.1 или 48 кГц, 2x LED - 88.2 или 96 кГц, 3х LED - 176.4 или 192 кГц.

Особенности Meridian Explorer

• Вход: USB 2.0 mini тип B
• Выходы: 3.5 мм комбинированный аналоговый/цифровой разъем с mini Toslink цифровым оптическим <96 кГц выходом и 2-х канальным аналоговым линейным выходом, с фиксированный уровнем  сигнала 2В RMS; 3.5 мм разъем с изменяемым уровнем сигнала для наушников, 130 мВт на 16 Ом
• Конструкция: Шлифованный алюминий с пластиковыми заглушками и прорезиненным основанием
• Питание: USB, номинальное 5В на <500 мА
• Индикация: Три белых LED индикатора, работающих в соответствии с проигрываемым аудио
• Прошивка по USB
• Для системы Windows прилагаются драйвера, для Macintosh OS X и Linux установки драйверов не требуется
• S/PDIF выход производит даунсэмплинг частот из 192/176.4 кГц в 96/88.2 кГц.
  

Сравнивая $250 AudioQuest DragonFly и $299 Meridian Explorer, можно сделать несколько выводов. Первое, что бросается на взгляд, это размеры - Meridian Explorer практически в 2 раза длинее и шире AudioQuest DragonFly. Также Meridian Explorer отличает наличие оптического выхода, а также поддержка воспроизводимых частот в 176.4 и 192 кГц.  Meridian Explorer имеет отсоединяемый USB кабель, что выглядет намного практичнее USB коннектора типа А у DragonFly. Meridian Explorer в следствие поддержки 176.4 и 192 кГц требуется установки драйверов, DragonFly же "plug and play" устройство.




В целом, для своих $299, Meridian Explorer является одним из немногих мобильных и действительно качественных ЦАП/усилителей звука.

QA660 – профессиональный однопоточный цифровой преобразователь музыки

QA660 представляет собой профессиональный цифровой преобразователь музыки, к разработке которого компания шла долгих три года.

Почему производители провели более 3-х лет напряженной работы и потратили несколько десятков тысяч долларов на разработку этой программы?

Ответ очевиден: разработчики стремились создать цифровой музыкальный плеер, способный быстро восстанавливать высококачественный звук с внешних носителей. QA660 является результатом настойчивости в достижении цели и веры в HiFi.

В QA660 реализована последняя версия уникальной технологии собственной разработки QLS-HiFi. Эта технология обеспечивает ультра-низкие колебания и высокую точность воспроизведения цифровой музыки, и способна установить новые музыкальные стандарты для цифровых плееров.

Однопоточная обработка данных

Особенность однопоточной работы программного обеспечения заключается в том, что программа последовательно обрабатывает по одному файлу в зависимости от заданных параметров, выбирая самую приоритетную задачу. Таким образом, если параметры программы предусматривают чтение и декодирование аудио файлов на карте памяти SD, воспроизведение аудио перекрывает все другие программы в срочности и аппаратура «зависает».  

Однако с QA660 такого не может случиться! В соответствии с расчетом инженеров, резервы системы микрокомпьютера на 200% больше обычно необходимых для воспроизведения аудио.

Кроме того, в целях экономии ресурсов в преобразователе имеются и другие особенности. Например, пульт дистанционного управления не связан с основным микропроцессором, соединение осуществляется с помощью других независимых чипов. Это значительно снижает нагрузку на систему и позволяет обрабатывать музыкальные записи быстрее.

Поддержка файлов размером до 24бит/192кГц WAV

Информация о 24бит/192кГц WAV файле занимает от 5 до 8 раз больше места, чем в стандартном формате 16bit/44.1KHz CD. Таким образом, качество звука 24бит/192кГц файлов WAV далеко выходит за рамки традиционных музыкальных компакт-дисков независимо от звукового поля, плотности, динамического диапазона и разрешения.

Технические характеристики

Потоковая обработка музыкальных данных с карты памяти SD на цифровые выходы с ультра-низким колебания и высокая точность в рамках однопоточных программ совместно с 2 набором независимых тактовых импульсов цепи (44.1K/44K) и моно-системы разделенных систем питания и заземления систем.

В настоящее время QA660 способен составить конкуренцию большинству настольных высококлассных проигрывателей компакт-дисков и может повысить производительность системы в целом с помощью его «ультра-высокой точности цифрового выхода», обеспечивающейся за счет однопоточной программы в рамках сложных систем электропитания.

О наших заблуждениях. Часть 7.

16. О том, что покупателя не надо информировать о чиселках, Или о Магии в звуке.

Я лично считаю, что не нужно всех принудительно выравнивать. Если человек даёт себе труд во всём разобраться, это разумно и хорошо. Добросовестному производителю - легче будет, а недобросовестный легко найдёт массу других людей, готовых к тому, чтобы их развели.  
    
Современный развод основывается на позициях крайне субъективной оценки качества, безотносительно реальных технических показателей. Якобы, «технические параметры не имеют никакого отношения к качеству звучания», или, ещё интереснее, «хорошие технические характеристики гарантируют бесцветность, стерильность, и скучность звука». В жизни же всё обстоит с точностью до наоборот - лучшие по результатам слепого тестирования аппараты имеют лучшие технические характеристики.
    
Целью этих безответственных заявлений является «призвать» покупателя в своё сообщество «золотоухих», где преимущественно действуют законы больших денег, золочёных ручек-ножек, Творцов с вековыми именами и прочих «глухих» тестов. Даже сама идея того, что мощный современный инструментарий в состоянии очень много чего измерить, формализовать и затем на основании статистики провести параллели с теми или иными субъективными ощущениями от прослушивания – отвергается в принципе!
    
Производителем ныне декларируются только совершенно очевидные вещи типа разрядности ЦАПа или мощности усилителя. Или лучшие из достигнутых параметров, измеренные в непонятных условиях, например коэффициент гармоник, измеренный на непонятно какой частоте (а ведь это уже явный обман, ненаказуемый к сожалению). Чего стоит только популярный ныне приёмчик с гордостью сообщать потребителю что, мол-де в нашем усилителе стоят выходные транзисторы, например, 60 МГц!  Воздух сотрясает отменно, и ровным счетом ни к чему не обязывает! У высокочастотных транзисторов вовсе необязательно малые паразитные ёмкости (зато точно малое усиление), и включить такой транзистор в выходном каскаде так, чтобы поиметь от него хотя бы 5 МГц - это очень серьёзная задача.
     
Лучше написали бы полносигнальную полосу пропускания усилителя в целом. Вот это уже Ходовой Параметр!   Я понимаю их как художник художников. Но всё время охота спросить «простите, а Вы рисовать умеете?!».
    
Сокрытие ходовых параметров сначала производителем, а потом ещё и продавцом части того, что показал производитель - стало нормой нашего бытия. Маркетологи быстро сообразили, что даже технически совершенно необразованный человек вполне себе в состоянии если не досконально понять чего эти чиселки означают, то уж точно их сравнить.
    
Получив первое приближение, становится ясно из чего выбирать. А ушами это сделать долго и трудно. А продавать НАДО. Часто и много.
     

17. О том, что все аппараты разные
      

Недолгий просмотр технической документации покажет Вам, насколько потрясающе схожи схемотехнические решения и элементная база даже «концептуально антагонистичных» брендов.
      

Тотальный девиз современного подхода - предельная простота и минимум деталей (т.е. экономия).

              
18. О том, что проще – значит лучше (Типа всё гениальное просто)
       
Но всё ли простое гениально?! Гениальность в том, чтобы сделать очень хорошее, но просто.
Попробуйте назвать автомобиль, соединяющий в себе простоту и «хорошесть». Не очень-то они просты изнутри, хорошие автомобили!
      
Если устройство сделано простотым исключительно для "понимабельности" его потребителем или из других маркетинговых соображений, это вовсе не означает что оно хорошо работает!
     
Простые инженерные решения обладают массой «побочных эффектов». Преодоление этих побочных эффектов неминуемо делает простое решение сложным.

                                   
19. О том, что дороже – наверняка лучше.
      
Только до определённого предела в рамках одного бренда. Пожалуй, только в технике Hi-End наблюдается такое редкое несоответствие цены и субъективного качества.
      
О начинке (ходовой её части) как правило, умалчивают, и неудивительно, ибо производителю стыдно признаться, что за 5-ти долларовый ЦАП, 1-долларовый операционный усилитель и горстку транзисторов ему хочется получить 1000$. Или 10000$.

                                   

20. О том, что что – то бывает сотворено из ничего
      

Производители пытаются нам всячески внушить, что горшки обжигают боги… Не верьте. Я знаю одного профессионального конструктора АС, незнакомого с понятием «импульсная характеристика»…Метод тыка рассматривается подобными конструкторами гораздо более продуктивным сравнительно даже с методом научного тыка.
      

Если в спецификации не написали тип использованного ЦАПа, не стоит свято верить, что аппарат сотворён из света, огня и ветра, а функционирует магическим образом!  Внутри у него такие же микросхемы.

21. О «неизмеримости» искажений
      

Бытует всячески культивируемое мурзилками мнение, что в звуковом сигнале присутствуют некие неизмеримые составляющие, которые нельзя даже зафиксировать, но которые, тем не менее, сильнее всех страдают при прохождении через каскады усиления. Поскольку это утверждение не подтверждается ни практикой электрических измерений, ни передовыми исследованиями по психоакустике, предлагаю считать эти таинственные составляющие явлениями неэлектрической природы. Цитата из книги Ирины Алдошиной " Основы психоакустики":

....Как уже было рассмотрено в предыдущих статьях по психоакустике (и еще будет рассмотрено в следующих), только два физических параметра сигнала воспринимаются нашей слуховой системой: интенсивность (т.е. энергия или звуковое давление), время - начало и конец сигнала; и его повторяемость во времени (периодичность или частота). Человек "слышит" звук, воспринимая изменения величины звукового давления, воздействующие на его барабанную перепонку, во времени. Вся информация, которую мы получаем о звуке, содержится в звуковых волнах, являющихся сжатием-разрежением воздуха. Все остальное, что мы оцениваем в звуке: его громкость, высота, тембр, звуковое пространство, тонкие музыкальные нюансы и др. - это результат обработки его нашим слуховым аппаратом и мозгом.

Ясно, что как только мы научимся очень-очень точно передавать амплитуду (обеспечим линейность амплитудной хар-ки) и время (обеспечим линейность фазовой хар-ки и, если говорить о цифровых системах, избавимся от джиттера и прочего цифрового мусора) так сразу и наступит счастье.

                                  

22. О том, что со звуком вот-вот всё скоро станет совсем хорошо.

Фрагментарные тенденции есть, не будем кривляться, как говорил Гоблин.
Однако в массах уже  перевёлся слушатель, которого раздражал бы звукоподобный хрип из мобильника или из интернет-радио всякого… Такое повседневное звуковое окружение уже не вызывает у всех у нас аллергии, и дальше - больше.  И нужно понимать, что качество, станущее скоро элитным (или уже ставшее, ведь будущее – уже наступило!) вам не продадут за дёшево.

Можно только втайне надеяться, что помощь как обычно подоспеет с востока, найдутся меценаты-волшебники с дармовыми чудо-устройствами, и массовый вкус внезапно снова воспрянет. Не стоит терять надежды, история знает такие примеры!

23. О слабом влиянии межблочных кабелей.
      

Жаркие споры вокруг этой темы не утихают ни на секунду, но в спорах этих истина не рождается, увы. За неимением лучшей статистики расскажу как это было со мной.
     

Тест межблочников не предполагался, попробовали типа смеха ради пару "дорогих" межблочников. Хотите верьте, хотите как хотите, но в слепом тестировании не было ни малейшей необходимости, кабели не просто отличались, один из них обладал настолько характерным и даже узнаваемым звучанием, что мороз по коже...Звук из лёгкого и детально - прозрачного (с обычным 15р. за метр экранированным проводом) превращался в откровенно пластмассовый, и даже громкость уменьшалась!!!
     

Если вы разницу слышите, то она, безусловно, есть.
     

Не возьмусь судить о природе подобных звуко-превращений (в куске провода 80 см длиной, блин!), но с тех пор у меня раздвоенное состояние, как говорится не верь мозгам своим. Посему и не против я эзотерики и даже некоторых суеверий. Рациональное зерно есть, однако есть - таки и ощущение, что, если говорить об истинном звучании, нам пытаются продать за гораздо большие деньги гораздо менее ценный мех... Иными словами, для неискажённой передачи звука необходимо и достаточно обладать недорогим, но предсказуемым кабелем; главное при этом, чтобы он не был от именитых брендов, так и норовящих "дать нам почувствовать разницу".

О наших заблуждениях. Часть 6.

14.  О безусловной пользе Up-сэмплинга


В некоторых аппаратах с фишкой Up-сэмплинга используются обычные сигма – дельта ЦАПы. Разберём, для примера, как устроен сигма-дельта ЦАП на примере сильно нашумевшего когда-то AD1853.
      
     
Состоит он из 2-х цифровых фильтров и непосредственно ЦАПа. Первым цифровым фильтром служит интерполятор, умножающий входную частоту дискретизации на 2 в случае 192 кГц, на 4 в случае 96 кГц и на 8 в случае 48 кГц. Таким образом, на вход второго цифрового фильтра (сигма-дельта модулятора) поступают данные с частотой 384 кГц. Вам эта цифра ничего не напоминает?! Оказывается, этот самый суперсовременный Up-сэмплинг уже находится внутри ЦАПа!

Во втором цифровом фильтре (в сигма – дельта модуляторе) происходит повторное повышение частоты дискретизации до 11 – 17 МГц с одновременным понижением разрядности. Непосредственно же выходной ЦАП (как и сигма – дельта модулятор) постоянно работает на одной и той же частоте независимо от входной частоты дискретизации и имеет разрядность всего 6-7 бит. Нравится это нашим стереотипам или нет.

Строение ЦАПов Burr-Brown немного иное,
но и в них используется  интерполятор х8 и цифровой фильтр, работающий на частоте около 12 МГц и специально оптимизированный именно под эту частоту. Поверьте, производитель микросхем хочет выпускать хорошие изделия, и трудится над ними годами, нам же с Вами не следует изобретать велосипед.
     
Добавлю, что из спецификаций всех без исключения ЦАПов видно, что с увеличением входной частоты дискретизации их точность и  шум ухудшаются пропорционально корню квадратному из кратности увеличения частоты.
    
 Так что если в рекламах гордо написано «Up-сэмплинг»  применительно к сигма-дельте, то это явный разводняк!

Другое дело «честные» ЦАПы (мультибитные). В них процедура Up-сэмплинга может оказаться полезной (в том случае, если он способен работать без деградации точности на большой частоте). Ну и конечно, Up-sampling весьма полезен для выходного аналогового фильтра, с целью его упрощения.
     
Для последнего «честного», т.е. мультибитного PCM1702/1704 (выпущен в 1999г, но до сих пор производится) рекомендована частота 8 х для входных 96кГц. Для выходного ЦАПа это составит 768кГц (!!!) Данные по искажениям, шумам и помехам приведены именно для этой частоты. То есть всё корректно. По каким-то причинам (возможно для совместимости с зародившимся в то же время стандартом SACD) цифровой фильтр, умножающий входную частоту, не был размещён внутри  PCM1702/1704, но в обязательном порядке рекомендован производителем для стандартной схемы включения.
            
 Таким образом, в 1999г. имеем суперсовременный Up-сэмплинг! На примере Up-сэмплинга можно поизучать, как старые как мир технические решения берутся на вооружение маркетологами. Ну нужны же им хоть какие-нибудь слова, пусть даже дублёры технических терминов! (а лучше совсем лишённые смысла, тогда можно вообще ни за что не отвечать).

                         
  15. О джиттере

Джиттер… Само слово будоражит и как-то немного джиттерит… Ни в одной мурзилке, ни на одном форуме Вы не прочитаете, сколько же допустимо этого самого джиттера (и с каким спектром) для разрешения, например, 16 бит. Безграмотность рулит! В даташите на измерительный сигма-дельта АЦП марки AD7762 удалось-таки выяснить, что:
     
Нетрудно видеть, что в правой части уравнения в знаменателе получается время, за которое сигнал частоты Fn изменится на 1 МЗР

OSR – Oversampling ratio, или кратность передискретизации, для типового случая с сигма-дельта АЦП (ЦАП) принимаем 256
Fn – максимальная звуковая частота, принимаем 20 кГц
SNR – отношение сигнал/шум, для 16 бит, как известно, 96 дБ
Подставив значения, получим
Tj(RMS)=Sqrt(256)/(6.28*20000*10е(96/20))= 1940ps
      

Т.е. для точности в 16 бит на частоте 20 кГц на частоте квантования 44.1 кГц, оказывается, достаточна «малость» джиттера 1940ps RMS!!!
     

Для сравнения, гнобимый всеми и всюду интерфейс SPDIF с помощью приёмника WM8804 обеспечивает RMS джиттера менее 50 ps. Означает ли это, что интерфейс действительно хорош?
     

У этого вопроса два противоположных ОТВЕТА, которые и породили путаницу в данном вопросе:  Всё зависит от СПЕКТРА этого злосчастного джиттера, а так же от типа применённого ЦАПа.

• Ответ №1 Если мы имеем дело с сигма-дельта ЦАПом, и значительным джиттером, спектр которого чист в звуковой полосе частот, мы можем рассчитывать на то, что он хорошо проинтегрируется сигма - дельта ЦАПом в сторогом соответствии с законами математики.

• Ответ №2 Если мы имеем дело с сигма-дельта ЦАПом, и интерфейсом SPDIF, мы должны очень внимательно отнестись к проблеме джиттера, поскольку в приёмнике работает ФАПЧ, не всегда хорошего качества, и спектр джиттера гарантированно попадает в звуковую полосу частот.

• Ответ №3 мультибитный ЦАП, работающий на низкой частоте дискретизации, очень чуствителен к джиттеру любого спектра, который он "выхватывает" из мастерклока когда ему приспичило, и этот джиттер "в чистом виде" входит в аналоговый сигнал.

Если мы подставим в формулу выше джиттер амплитудой 50ps для случая с мультибитником, работающем на частоте 44.1 кГц, получим разрешение всего 17.3 бит !!! Причём это тоже "усреднённое" значение, мгновенные расхождения составят около15бит, что и нужно признать практически значимым результатом.
 

В итоге, БОЛЬШОЙ ДЖИТТЕР - НЕ ВСЕГДА ОПАСЕН для сигма-дельта ЦАПа,
но для мультибитных ЦАПов мы обязаны обеспечить джиттер менее 20ps rms.

О наших заблуждениях. Часть 5.

13. О категорической недостаточности 16 бит 44.1 кГц

Первый и самый значимый довод состоит в том, что для 24-х битных записей динамический диапазон может быть увеличен многократно, благодаря гораздо большей разрядности. Здесь сразу надо определиться, что же на самом деле представляет из себя динамический диапазон.
 
Когда говорится о динамическом диапазоне, скажем, симфонического оркестра (по мнению разных авторов от 60 до 75 дБ) имеют в виду отношение амплитуды самого громкого Форте-фортиссимо к самому тихому Пиано-пианиссимо. Вроде бы всё верно, и к этой информации апеллирует буквально каждый, кто хочет рассчитать динамический диапазон. Но можем ли мы говорить, что Пиано-пианиссимо это тот самый минимальный квант, тише которого уже не бывает? Конечно, это никакой не минимальный квант, а какая-нибудь окарина, со своим тембром и со своей динамикой, про которую все как-то «забыли». Сколько отвести ещё динамического диапазона на тихонько звучащий инструмент, я сказать не берусь, знаю только, что 8-битный звук на малой громкости звучит нормально. На сверхмалой может, видимо, хватить 4-5 бит, т.е. 18-24 дБ.
      
То есть д.д.  симфонического оркестра на самом деле составляет 75+24=99дБ (!!!) и приблизительно равен динамическому диапазону CD. Такого диапазона я, к сожалению, не встречал ни на одной из записей! Для удобства прослушивания всегда применяется компрессия минимум 1.2:1, что превратит исходных 99дБ в 83дБ, но это уже совсем другая история.

      

Теперь попробуем посчитать динамический диапазон исходя не из потребностей, а из возможностей. Зададимся максимально возможным уровнем, развиваемым нашими АС, 115 дБ, это приблизительно 2х150Вт при чувствительности АС 92 дБ и расстоянии от них 2 метра (ну очень громко). Уверен в том, что посидев несколько минут при звуковом давлении 115 дБ, вы на первое время утратите способность ясно слышать свой собственный голос.  Мне лично такая возможность не очень нужна, я бы предпочёл сохранить свой слух и ограничиться средним звуковым давлением 96дБ. Для обычной записи со средним уровнем -15 дБ имеем максимальную громкость 111дБ. Если, как и в примере с птичками задаться чувствительностью слуха -20 дБ относительно шума помещения (около 30 дБ для обычной жилой комнаты) имеем динамический диапазон 111-30+20=101дБ.
      

Получается, что наши возможности (101дБ, мощная звуковая аппаратура в обычной комнате) совпадают и с нашими потребностями (99дБ, симфонический оркестр без компрессии), и с возможностями стандарта CD!!!

      

Однако вернёмся к вопросу о том, какие преимущества имеют 24-х битные записи. В динамическом диапазоне преимущество очень хорошее, но выясняется, что воспользоваться им не очень получается. Может быть, есть шанс получить преимущество по искажениям? Попробуем разобраться в этом вопросе.

      

Для синусоидального сигнала 20кГц максимальной амплитуды точность даже самых лучших ЦАПов (в том числе современных 32-х битных) не выходит за пределы 18-19 бит при частоте квантования 44.1кГц. Это отвечает IMD порядка 0.0004%. С уменьшением сигнала уровень искажений хороших 24-х битных систем нарастает  довольно медленно, что проиллюстрировано на графике ниже (24-битный PCM1794).

     
Для реальных музыкальных произведений обычный уровень сигнала составляет -10…-15 дБ, однако и для этого уровня IMD находится в пределах 0.0005%, что надо признать очень хорошим результатом.
      

Для CD при максимальной амплитуде этот параметр составляет около 0.003%, совпадая с  чувствительностью слуха (порядка 0.003%, для звукового давления 90 дБ, по широкораспространённому  мнению).

     
Из графика видно, что для хорошего ЦАПа  (PCM1704) в 16-ти битном режиме Кг при уровне -15 дБ составляет уже 0.007%, IMD тоже будет около 0.007%, что в три раза хуже «слуховых потребностей». 
 

Таким образом, можно говорить о действительно серьёзном превосходстве (до 10 раз по искажениям) 24-х битных систем, особенно для воспроизведения «неплотных» и «тихих» записей с большим динамическим диапазоном. Теоретически.
      

То же самое можно сказать и о 20-битном формате HDCD, необыкновенно красиво решившем проблему нехватки разрешающей способности CD. Практически же, если взять запись среднего качества 24/96 и конвертировать в 16/44.1 то никаких изменений можно и не услышать, по причине низкого качества оригинала.
      

По поводу полосы воспроизводимых частот написано много, добавлю только что в техническом плане увеличение частоты квантования с 96 до 192 кГц обычно ведёт к увеличению искажений, но по мнению многих экспертов не ведёт к слышимому выигрышу в звучании. На графике ниже (PCM1794) видно как деградирует THD при увеличении частоты квантования до 192 кГц. В свете этого 96 кГц, видимо, вполне достаточно.

      

Кстати говоря, с помощью осциллографа я неоднократно «ловил» якобы 24-х битные записи на том, что в них всего 16 бит.  Тем не менее, некоторые из «пойманных» звучат потрясающе динамично, детально и натуралистично!
      

Чаще убеждаешся, что подавляющее большинство записей, в том числе и некоторые тестовые, не используют в полной мере даже ресурсы 16/44.1. Вспомните, наверняка и в вашей практике были обычные CD, звучавшие намного живее, динамичнее и натуральнее чем такие же другие. В условиях современной гонки RMSов даже ремастированные старые записи зачастую грешат зажатостью динамического диапазона.
       

 Но записаны они почему-то 24/96 или 24/192! Мне не жалко, современные носители позволяют, но давайте всё-таки пальцы поуже, ибо 100% людей никогда не услышат этих 24-х бит, и не потому что туги на ухо… Просто кроме декларирования 24/192 на обложке нужно ещё много чего. Например, таланты звукорежиссёра, не единственной целью которого будет являться «чтобы играло на всём». Или акустика и усилитель, имеющие соответствующий динамический диапазон (что уж говорить о соседях…). Или lossless стандарт в кино (сейчас он есть только в DTS-HD Master Audio и Dolby TrueHD).
      

Сама по себе студийная и наша с вами аппаратура это всего-навсего железки. И понятно, что высочайшего качества записи требуют тщательнейшего и профессиональнейшего подхода при записи и сведении. Неудивительно, что их так немного.
      

Уже не будем говорить о том, что аппаратура, на которой DVD-audio хотя бы отличается от CD, есть пока (и, скорее всего, ситуация не изменится  в ближайшие годы) у очень немногих.

О наших заблуждениях. Часть 4.

9. О необходимости длительного «прогрева» аппаратуры.

 Я не вижу практического смысла в длительном (более получаса) прогреве устройств, не содержащих движущихся частей или частей с очень большой теплоёмкостью. Ну не верю я в возможность сверхтонких состояний вещества в обыкновенном транзисторе или конденсаторе!

Другое дело слуховой аппарат человека! Его можно и нужно прогревать годами, в особенности, когда он начинает слышать новые синтетические звуки. На то, чтобы убедить себя что что-либо есть хорошо, требуется время.

    К тому же, если изделие неделю «прогревается», то есть имеет место быстрый дрейф параметров, то за месяц оно может и «состарится», а за два месяца – умереть.

10.  О «неважности» гармонических искажений.
 
Гармонические искажения всегда считались одной из основных характеристик звукоусилительного тракта. Но, как и всё в этом мире, их правильное понимание имеет свои тонкости. Одна тонкость – при численно равных Кг усилители могут звучать совершенно по – разному из – за разного спектрального состава гармоник. Вторая тонкость – неодинаковость Кг на разных частотах. Ниже показано, что неверно рассуждать об искажениях, рассматривая только гармонические, безотносительно интермодуляционных.
 
Дело в том, что те же нелинейности в усилительном тракте, которые порождают гармоники, с абсолютной неизбежностью порождают и интермодуляции. И это не предмет для обсуждения, это математически доказанный факт. На самом деле гармонические искажения это всего лишь частный случай интермодуляционных, когда одна из тестовых частот отсутствует. Интермодуляции высокочастотных составляющих попадают в том числе на средние частоты, в зону наибольшей чувствительности слуха, и не маскируются ВЧ составляющими. Порог слышимости на средних частотах составляет около 0 дБ, и важно, чтобы интермодуляции были ниже этого порога. Интермодуляции первого порядка в лучшем случае равны гармоникам по амплитуде, отсюда однозначное требование: уровень гармонических искажений на высоких частотах всего тракта (в особенности этого трудно добиться в УМ) не должен превышать порога слышимости на средних частотах. Таким образом, для звукового давления, например, 96 дБ уровень гармонических искажений на ВЧ не должен быть более 0.0016%. Усилитель с настолько малыми искажениями на ВЧ демонстрирует необыкновенно тонкое, воздушно - невесомое звучание.
      
Это, как говорится, довод За малость искажений. Довод Против в том, что якобы искажения более тихие, чем шумовой фон помещения, не слышны.

Предположение, что искажения менее уровня шума не будут замечены, являются, на мой взгляд, непростительным и некорректным упрощением. Для примера, мы можем прекрасно слышать тихое пение птиц за окном, но если мы возьмем микрофон, запишем, взвесим с помощью эквалайзера по кривой чувствительности слуха и на полученной, адекватной с точки зрения слуха шумовой картине помещения попытаемся найти пики сигнала, отвечающие пению, то ничего не увидим! Так произошло потому, что измеренный уровень шумовой дорожки несет в себе информацию об интегральном значении сигнала, грубо говоря это корень из суммы квадратов всех частот, каждая из которых значительно меньше по амплитуде. На спектрограмме мы бы увидели его с лёгкостью, потому что пение птиц это узкополосный сигнал, превышающий шум на наблюдаемом частотном интервале. 

Существуют ещё как минимум две особенности человеческого слуха, которые не стоит игнорировать и «упрощать», и которые помогли нам услышать пение птиц на фоне урчания холодильника и храпа соседа по квартире. Это избирательность по направлению и способность «накапливать» информацию о повторяющемся сигнале, достаточно продолжительном во времени. Согласно мнению некоторых исследователей, первая из них составляет 12-15дБ (!), информации по второй, к сожалению, найти не удалось. Переоценивать её не хочется, так же как игнорировать, поэтому возьмём какую-нибудь среднюю, например 6дБ. В сумме получается примерно 20 дБ.
      
В итоге, если мы слушаем музыку в тихом помещении (20-30 дБА) мы приходим приблизительно к тем же цифрам: интермодуляционные и гармонические искажения усилительного тракта во всей полосе частот должны быть менее порога слышимости, около 0.003% и 0.002% соответственно. Естественно, предпочтительно иметь запас, просто для гарантии. 

11.  Об избыточности большого быстродействия.

Потребная скорость нарастания усилителя = (Vp*2Pi)/T. Для 100Вт, 8 Ом и 20кГц это примерно 5В/мкс. На первый взгляд всё верно. Кроме одного. Такая низкая скорость нарастания неминуемо сопровождается большой задержкой вход-выход; для устойчивости устройств с ООС придётся уменьшать коэффициент усиления, и ООС на высоких частотах просто перестанет работать! А вот чтобы она работала, да ещё все каскады работали в малосигнальном по своим меркам режиме, и нужен хороший запас по скорости. Раз пятьдесят – минимум! Это позволяет усилителю «дышать спокойно».  Получающиеся при этом мегагерцы и сотни вольт/микросекунду это всего лишь следствия…

12.  О необязательности низкого выходного сопротивления УМ

 Совершенно очевидно, что разработчики АС стремятся получить максимально ровную АЧХ и ФЧХ в звуковом давлении, а не в электрическом импедансе, который на некоторых частотах возрастает в 4 раза от номинального, на других же в 1.5 раза уменьшается. Если, к примеру, подключить такую АС к ламповому усилителю с выходным сопротивлением 1 Ом (характерная величина для подобных устройств), получим очень хорошо заметные на слух выбросы на АЧХ порядка 2 дБ с неравномерностью ФЧХ около 15 градусов!!!
      
Причём на реальном звуковом сигнале разделительные фильтры АС высокого порядка (которые и порождают горбы импеданса) будут ещё и «подзванивать», отдавая энергию обратно в усилитель. Точно также поступает и находящаяся в тесном взаимодействии система разделительный-фильтр-НЧ-драйвер-воздух-внутри-корпуса-фазоинвертор.
     
Какие явления это породит внутри усилителя с неглубокой ООС вообще не очень понятно. Ясно только, что для них хорошо подходит термин магические.