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).
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
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).
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
- 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.
Комментариев нет:
Отправить комментарий