LUMIN Audiophile Network Music Player

Гонконгская компания Pixel Magic Systems Ltd представила новый сетевой аудиоплеер LUMIN Audiophile Network Music Player аудиофильсктого класса. Цельнометаллический алюминиевый корпус и внешний блок питания сразу же говорят о высоком уровне изделия. Устройство выполнено на базе ЦАП Wolfson WM8741 по балансной схеме.

Поддерживаются форматы DSD Lossless: DSF (DSD), DIFF (DSD), DoP (DSD) и общепринятые Lossless FLAC, Apple Lossless (ALAC), WAV, AIFF.

Для форматов PCM поддерживается максимальный битрейт 384kHz, 32bit, для DSD - 2.8MHz, 1bit, Stereo

Сетевой плеер воспроизводит музыку с поддержкой UPnP. Поддерживается Gapless Playbac (воспроизведение треков без пауз), загрузка плейлистов.

Устройство оснащено двумя USB-входами для проигрывания файлов с USB-накопителей, разъемом RJ-45 для подключения к проводной сети Ethernet, HDMI-выходом, ИТС - коаксиальным цифровым выходом, балансным и небалансными аналоговыми выходами.

 

В качестве управляющего устройства возможно использование Apple iPad.

Для питания сетевого плеера используется внешний блок питания с двумя тороидальными трансформаторами

Размеры устройства: ширина 350 мм ,глубина 345 мм, высота 60, вес 8 кг

Olive ONE - домашний плеер для «облачной» музыки и «умного» дома

Компания Olive Media Inc представила новый мультимедийный плеер. По словам создателей этого, к слову сказать, не очень дешевого девайса ($400 – минимальная комплектация), Olive ONE – это первый мультимедийный проигрыватель, объединяющий наиболее популярные стандарты потокового вещания. Данный плеер обладает странной формой, напоминающей торт.

Он подключается напрямую к телевизору и прочим компонентам домашней мультимедийной системы, а также имеет возможность передачи данных по WiFi. Olive ONE поддерживает загрузку контента посредством сервисов Spotify, Pandora и YouTube. Также на плеере можно слушать интернет-станции, музыку в качестве 24 бит.

Для управления плеера используется сенсорный экран на корпусе устройства. Кроме этого, этим гаджетом можно управлять со смартфонов под управлением iOS и Android, что делает проигрыватель очень интересным в глазах тех, кто стремится организовать концепцию «умного дома». Плеер содержит два встроенных усилителя с «HD-качеством» и может комплектоваться жестким диском с емкостью до двух террабайт.

Устройство поддерживает форматы файлов FLAC, ALAC, WAV, AIFF, и MP3/AAC. Система также оснащена модулем Wi-Fi, поддерживающим также Wi-Fi Direct, и Bluetooth.

Как утверждают создатели, каждый экземпляр Olive One собирается вручную в США, этим объясняется высокая стоимость гаджета.

Музыкальный сервер на базе компьютера. Часть 4.

Ноутбук

В последние годы на выставках аудиотехники высшего качества в составе аудиосистем всё чаще можно увидеть ноутбуки, которые используются в качестве источника звука. С одной стороны – это удобно, с другой – в полной мере отвечает общим тенденциям развития информационных технологий. А как насчёт качества звука?

Некоторые полагают, что использование в ноутбуке автономного аккумуляторного питания позволяет, по аналогии с другими аудиокомпонентами, улучшить качество звука. К сожалению, этого не происходит. Во-первых, независимо от типа питания, электронная схема ноутбука, как и любого ПК, сама является источником необходимых компьютеру импульсных синхронизирующих сигналов различной частоты (для процессора, ОЗУ, интерфейсов USB, Wi-Fi и т. п.) и вредных помех, вызывающих увеличение джиттера. Кроме этого, миниатюрность ноутбука приводит к тому, что, с одной стороны, возрастают перекрёстные помехи, а с другой – используются не самые оптимальные (для звука) схемные решения и компоненты. Поэтому получить качественный звук со встроенных аналогового или цифрового выходов (S/PDIF и HDMI) не удаётся.

Остаётся выводить цифровой аудиосигнал через выход USB и подавать его на ЦАП, оснащённый высококачественным интерфейсом, работающим в асинхронным режиме.

Но это не единственный способ повысить качество сигнала, извлекаемого из малогабаритных компьютеров. В последние время широкое распространение получили конверторы USB-S/PDIF, позволяющие переводить цифровой сигнал из пакетной формы в потоковую для последующего преобразования с помощью внешнего ЦАПа. А зачем, спросите вы, нужно такое преобразование, если существуют ЦАПы с USB-входом, в том числе, с асинхронным режимом? Однако не все ЦАПы имеют такие входы и не все «умеют» работать через USB качественно. Кроме того, важен фактор портативности и удобства, особенно в случае использования такого устройства вместе с ноутбуком.

Конвертор USB-S/PDIF не просто переводит одну форму цифрового сигнала в другую. Он имеет и другую важную функцию: работая в асинхронном режиме передачи данных, конвертор использует свой генератор тактовых импульсов, как и в схеме ЦАПа, описанной выше (см. рис 2). Отличие между двумя устройствами заключается в том, что в ЦАПе сигнал после USB-контроллера поступает на цифроаналоговое преобразование, а в конверторе – на интерфейс S/PDIF, а уже затем – на ЦАП.

Необходимо отметить ещё одну особенность конверторов USB-S/PDIF – большинство из них использует питание 5 Вольт, поступающее от компьютера. А это, к сожалению, приводит к негативным последствиям для качества звука, т. к. через провода питания и заземления передаются помехи. Надо учитывать также, что интерфейс S/PDIF тоже вносит некоторый дополнительный джиттер, который может ещё возрастать по причине некачественного питания.

Были опробованы в работе несколько конверторов USB-S/PDIF. Можно сказать, что все они дают звук лучше, чем в случае использования собственных выходов ноутбука. Однако, и этот звук не может быть признан высококачественным, если оценивать такие его характеристики, как глубина звуковой сцены, микродинамика и детальность.

Отметим, что существуют специальные USB-переходники, которые подключаются на входе конвертора и разделяют питание и сигнал, давая возможность конвертору получать питание от другого, более качественного источника. Один из примеров такого переходника – BPM (Battery Powered Module – русск.: модуль батарейного питания) австралийской фирмы Elijah Audio (на фото слева). Использование ВМР даёт реальный, слышимый выигрыш в качестве звука, ещё раз подтверждая вывод о том, что помехи, возникающие в конверторах USB-S/PDIF в результате использования питания от ноутбука, сильно влияют на звук.

С другой стороны, выпускаются также конверторы, имеющие собственный, высококачественный блок питания, и показывающие прекрасные результаты работы. Однако стоимость таких конверторов немаленькая, может доходить до 1900 долл. США, и возникает резонный вопрос: а не лучше ли приобрести более качественный ЦАП с асинхронным USB, чем тратиться на дорогой конвертор?

Ещё один способ выведения звука с ноутбука – применение малогабаритного ЦАПа, подключаемого к выходу USB и имеющего выход на наушники. Здесь разработчики достигли удивительных результатов в отношении миниатюрности устройств. Достаточно, в качестве примера, привести ЦАПы AudiioQuest DragonFly и M2Tech HiFace USB DAC. Причём последний обрабатывает сигналы до 384 кГц/32 бит!

 

Словом, для вывода звука с ноутбука имеется большой выбор разных устройств, многие из которых, несмотря на миниатюрность, своим звучанием могут доставить много удовольствия ценителям музыки.

Заключение

В настоящее время для вывода звука с компьютера используются различные способы и устройства, позволяющие достичь требуемых пользователю результатов в разных диапазонах цен.

Однако, если говорить о точном воспроизведении звука с высоким разрешением, имея в виду бескомпромиссное качество звучания, то,  можно выделить два способа получения такого звука:

• потоковый сигнал с выхода S/PDIF (или AES/EBU) высококачественной звуковой карты/платы цифрового вывода;
• пакетный сигнал с выхода USB (или IEEE 1394) при работе в асинхронном режиме с высококачественным ЦАПом или внешней звуковой картой.

 

Музыкальный сервер на базе компьютера. Часть 3.

Использование интерфейса USB для вывода звука

В последние годы всё  большее распространение получает использование  интерфейса USB для вывода звука с компьютера. Неоспоримое удобство такого способа подключения компьютера к звуковой системе через внешний ЦАП подкрепляется расширяющимся выпуском цифроаналоговых преобразователей, оснащённых так называемым «асинхронным USB».

И это не просто модное увлечение любителей цифрового звука, а действительно серьёзный способ получения достойного цифрового источника (даже и высококачественного, при определённых условиях) в виде связки компьютер+ЦАП.

Правда, некоторую неопределённость вносит вопрос: почему же производители музыкальных серверов/цифровых проигрывателей класса high-end устанавливают на свои изделия цифровые выходы S/PDIF (RCA, BNC, оптический) и AES/EBU (XLR), а не используют возможности популярного интерфейса USB? Постараемся прояснить ответ на этот вопрос.

Основное различие между стандартами соединения компьютера и ЦАПа,  S/PDIF и AES/EBU, с одной стороны, и USB – с другой,  лежит в способе передачи данных. В первом случае данные от компьютера, с помощью соответствующего интерфейса, передаются на ЦАП в виде непрерывного потока, то есть в том виде, который они приобретают после программного проигрывателя. Во втором случае, в соответствии с протоколом передачи данных через USB, поток данных вначале разбивается на пакеты, а затем уже передаётся на вход USB ЦАПа, в котором он должен снова приобрести вид непрерывного потока перед цифроаналоговым преобразованием.

В передаваемых через USB-соединение пакетах данных, кроме данных, соответствующих звуковой информации, присутствует также информация конфигурирования, управления и состояния.

Спецификацией универсальной последовательной шины USB определены различные типы синхронизации при передаче информации от хоста (компьютера) к периферийному устройству (в данном случае – к ЦАПу). На начальном этапе использования USB для вывода звука с ПК широкое распространение получил так называемый адаптивный тип, технически связанный с микросхемами серии PCM270x компании Burr-Brown (Texas Instruments) из США.
Однако этот тип USB-соединения не мог обеспечить высокое качество звука, так как вызывал повышенный уровень джиттера. Кроме этого, преобразователи с USB-входом на базе микросхемы PCM270x, действующие в адаптивном режиме, могли работать с частотами дискретизации не выше 48 кГц и разрядностью до 16 бит, то есть могли обеспечить качество уровня компакт-диска, но не высокого разрешения.

После нескольких этапов развития технологии передачи цифрового звука через USB  в 2004 году компанией Wavelength Audio (США) был выпущен первый ЦАП, использующий асинхронный тип передачи данных. Преобразователь и необходимое для его работы ПО под названием Streamlength были разработаны Гордоном Ранкиным (Gordon Rankin). С тех пор асинхронный тип работы USB-интерфейса  утвердился как основной для передачи музыкального сигнала от компьютера к ЦАПу, а ПО Streamlength для асинхронного USB используется во многих высококачественных ЦАПах, в том числе таких компаний, как Ayre,  Aesthetix, Grace Design, Berkeley Audio Design и др. В настоящее время большинство выпускаемых цифроаналоговых преобразователей, которые оснащены интерфейсом USB для соединения с компьютером, работают по такому принципу.


В отличие от адаптивного, асинхронный тип работы USB-интерфейса для передачи звука является технически более совершенным, т.к. при его реализации происходит не только передача пакетов данных от компьютера к ЦАПу, но и осуществляется обратная связь с компьютером таким образом, чтобы управлять процессом этой передачи данных. Компьютер и ЦАП работают в этом случае согласованно, как связанные устройства.

Интересно, что асинхронный USB был выполнен на основе микросхемы TAS1020B, которая выпускалась одновременно с упомянутой PCM270x. USB-контроллер TAS1020B представляет собой интегральную схему с USB-трансивером, микропроцессором, буфером памяти и интерфейсом I²S для подключения к микросхеме цифроаналогового конвертора. В качестве примера на рис. 2 представлена блок-схема ЦАПа на базе USB-контроллера TAS1020B.

Рис. 2

В этой схеме ЦАПа с асинхронным USB тактовый генератор частоты дискретизации расположен в оптимальном месте – непосредственно рядом с микросхемой цифроаналогового конвертора. Это позволяет обеспечивать работу конвертора от потенциально более точного генератора, не полагаясь на использование нестабильного тактового сигнала из компьютера. И действительно, такая схема расположения высокоточного генератора, наряду с другими особенностями асинхронного типа USB-соединения, обеспечивает наименьший уровень джиттера и, соответственно, наилучшее качество звука. По сравнению с адаптивным типом, в асинхронном USB джиттер снижается на два порядка (в 100 раз!).

Добавим, что для работы преобразователя с асинхронным USB  с сигналами выше 96 кГц/24 бит от ПК, оснащенного ОС Windows, потребуется специальный драйвер. Для компьютеров Apple, поддерживающих спецификацию USB Audio Class 2.0, такой драйвер не нужен.
Первые ЦАПы Wavelength Audio с асинхронным USB могли преобразовывать сигналы ВР с частотой дискретизации до 96 кГц и разрядностью до 24 бит. В настоящее время выпускаются цифроаналоговые преобразователи, в том числе и для бытового использования, которые поддерживают частоты до 384 кГц и разрядность до 32 бит, что соответствует самому высокому формату профессиональной цифровой звукозаписи.  Кроме этого, в последнее время всё более широкое распространение получают музыкальные цифровые записи формата DSD, сигналы которых могут подаваться на ЦАП также через порт USB. Не так давно, в 2012 году, специально для этой цели был разработан открытый стандарт DoP (DSD over PCM) – метод для передачи DSD-аудио с помощью ИКМ фреймов.

Производители ЦАПов предлагают широкий выбор устройств с асинхронным USB стоимостью от 3 тыс. руб. до астрономических цен с семизначными числами. Чтобы как-то сориентироваться в этом разнообразии преобразователей различного технического и ценового уровня, попробуем определить, каким требованиям должен отвечать ЦАП, чтобы можно было сказать, что он выдаёт звук действительно высокой точности. Отметим некоторые из таких характеристик, связанных с входным интерфейсом USB:

1. Высококачественная микросхема USB-контроллера.
2. Использование гальванической развязки.
3. Соответствие спецификации USB Audio Class 2.0.
4. Высокоточный тактовый генератор с низким уровнем джиттера.
5. Использование качественно выполненных драйверов. 
6. Совершенная схема питания. Раздельные стабилизированные линии питания для USB-контроллера, конвертора и аналоговых цепей, а лучше – с отдельным трансформатором для каждой из них.
7. Высококачественная микросхема цифроаналогового конвертора.

Конечно, все вместе перечисленные характеристики встречаются только в самых совершенных (и часто –  дорогих!) ЦАПах. Однако можно сказать, что если преобразователь не обладает ни одной из таких характеристик, то вряд ли он сможет выдать высококачественный звук, если иметь в виду обработку сигналов ВР, поступающих с обычного компьютера через USB-соединение. К этому можно добавить, что качественно выполненная схема, работающая по адаптивному типу может «переиграть» некачественный ЦАП с асинхронным USB. Кстати, некоторые производители продолжают выпускать преобразователи с адаптивным USB.

USB или S/PDIF?

А теперь, переходя к вопросам уважаемых посетителей нашего сайта относительно того, может ли подключение по USB конкурировать с традиционными вариантами по качеству звука, ответим на него положительно. Да, высококачественный ЦАП с асинхронным USB в принципе может обеспечить низкий уровень джиттера цифрового сигнала и высокую точность воспроизведения звука. Вопрос перемещается в практическую плоскость, а именно: что выгоднее для любителя хорошего звука – использовать обычный ПК в паре с асинхронным USB-ЦАПом или собрать, например, музыкальный сервер и подключить его к (быть может более доступному по цене) преобразователю через S/PDIF или AES/EBU?

Ответ на этот вопрос требует знания конкретной ситуации, т.е. какие устройства и для прослушивания каких типов файлов (ВР или уровня качества компакт-диска) будут применяться, и выбор может быть в пользу как одного, так и другого варианта.

Что же выбрать, при сравнении лоб в лоб? Во-первых, несмотря на использование современной технологии асинхронного USB, звучание конкретного ЦАПа может быть более качественным при подключении через коаксиальный вход S/PDIF, а не USB. И, во-вторых, грамотно собранный и настроенный компьютер на базе полупрофессиональной звуковой карты (платы цифрового вывода) может выдавать такой цифровой сигнал, который при высококачественном цифроаналоговом преобразовании позволит получить отличный звук.

Многих, возможно, интересует более общий вопрос – что лучше для цифрового звука: непрерывный поток данных через соединение типа S/PDIF (или, например, AES/EBU) или пакетная передача через асинхронный USB? Думаю, что, по крайней мере, в настоящее время оба варианта позволяют достичь высококачественного звучания. Всё зависит от того, какой музыкальный сервер и какой ЦАП используется. С одной стороны, различными производителями выпускается множество музыкальных серверов, в том числе класса high-end, которые через выход S/PDIF или AES/EBU выдают точный сигнал с минимальным джиттером. С другой стороны, существуют ЦАПы, асинхронный USB-интерфейс которых выдаёт такой низкий уровень джиттера, который даже трудно измерить. Звучание (к сожалению, и цена) таких цифроаналоговых преобразователей – также на высоком уровне.

Развитие технологии покажет, какой из вариантов станет в будущем более предпочтительным. А может быть, станет использоваться какой-либо другой тип подключения, пока находящийся в стадии разработки. Поживём – увидим.

Музыкальный сервер на базе компьютера. Часть 2.

Рассмотрим теперь вопросы, связанные с программным обеспечением. Оказывается, что качество цифрового сигнала в значительной степени зависит от того, как работает операционная система и насколько её настройки оптимальны для звуковоспроизведения. Вот только один пример. Во время работы ПК процессор постоянно переключается от выполнения одних задач к другим в соответствии с алгоритмом, который заложен в ОС. Процессы, которые должны обслуживаться процессором в какой-то момент времени, в том числе и те, которые связанны с обработкой звуковых цифровых сигналов, конкурируют между собой за «рабочее» время процессора. И если ОС настроена таким образом, что важные для нас задачи, связанные со звуком, оказываются не первоочередными, то это отрицательно сказывается на качестве аудиосигнала. Можно сказать, что (Л) операционная система компьютера без специальной настройки не приспособлена для звуковоспроизведения.
 
Нужно также отметить, что, выполняя большой объем «ненужной» (для аудио) работы, процессор и другие элементы схемы компьютера могут потреблять больше энергии и значительно нагреваться. А это, в свою очередь, требует (М) использования шумящих и вызывающих помехи вентиляторов для принудительного охлаждения.

Чтобы настроить ОС для целей звуковоспроизведения должным образом, надо произвести остановку некоторых процессов, которые конкурируют с процессами аудио, мешая им; отключить неиспользуемые элементы; оптимизировать использование ресурсов процессора в первую очередь для аудио; снизить энергопотребление и т.п. Подробно об этом можно узнать на странице нашего сайта с описанием оптимизации ОС Windows 7 для аудио.

Однако это ещё не всё. При внимательном изучении свойств операционных систем можно увидеть, что самые распространенные из них имеют в своей структуре, относящейся к аудиотракту, существенные недостатки, которые не всегда можно преодолеть без использования специализированных звуковых карт и драйверов. В качестве примера рассмотрим упрощённую структурную схему аудиопроцесса в ОС Windows Vista/7, изображённую на приведённом ниже рис. 1.

Рис. 1

Сокращения:

API — application programming interface

APO — audio processing object

CPT — cross process transport

KST — kernel streaming transport

WASAPI – Windows audio session API

 

Поток аудиоданных от аудиоприложения (например, программного проигрывателя), проходя через несколько этапов, поступает на аудиодрайвер, который управляет, например, звуковой картой. Направление движения указано стрелками.

Обратите внимание на участок блок-схемы между СРТ и KST. Именно на этом участке аудиоданные подвергаются цифровой обработке различными видами APO (audio processing object, русск. средство обработки аудиосигнала). Каждое APO имеет своё назначение и участвует в выполнении следующих функций:

• регулировка громкости и отключение звука;
• конвертирование разрядности цифрового сигнала, при котором входной сигнал (с разрядностью, например, 16 или 24 бит) сначала переводится в 32-битный с плавающей запятой, а затем обратно, причём это может производиться несколько раз;
• микширование сигналов, когда к исходным аудиоданным могут подмешиваться, например, сигналы звукового сопровождения системных событий ОС;
• измерение максимального уровня сигнала;
• ограничение уровня сигнала.

К сожалению, цифровая обработка сигнала, проводимая ОС на пути его следования от места хранения на жёстком диске до звуковой карты, не только не оставляет сигнал без изменения, но и вносит в него нежелательные коррективы. Поэтому говорить о точном звуковоспроизведении при использовании стандартного ПО компьютера не приходится.

Другими словами, (Н) операционная система ПК без использования дополнительных программных средств не позволяет получить неискажённый цифровой аудиосигнал.
Есть ли выход из этого неприятного положения? Да, конечно. Для этого необходимо исключить нежелательную цифровую обработку сигнала, сократив путь от аудиоприложения  до аудиодрайвера и направив аудиоданные в обход APO. Это делается с помощью специальных программных средств, например, ASIO. Поможет в решении этого вопроса и использование WASAPI в так называемом исключающем режиме (exclusive mode), драйверов Kernel Streaming или других подобных программных средств. Кстати, способы предохранения цифрового звукового сигнала от внесения нежелательных искажений со стороны различных ОС были разработаны в первую очередь для профессиональной цифровой звукозаписи.

Итак, мы рассмотрели основные недостатки аппаратной и программной части ПК, которые  приводят к искажениям аудиосигнала в компьютере. Обозначим способы решения проблем со звуком, сведя их в таблицу.

Таблица. Как оптимизировать компьютер для аудио

Проблема		Способы решения
А	Обычный программный проигрыватель не воспроизводит файлы ВР	Установить программный проигрыватель, предназначенный для высококачественного звуковоспроизведения
Б	Акустический шум вентиляторов и жёсткого диска	Б.1 Использовать комплектующие с малым энергопотреблением, чтобы не применять вентиляторы
		Б.2 Оптимизировать ОС для снижения энергопотребления, чтобы не применять вентиляторы
		Б.3 Использовать безвентиляторный БП
		Б.4 Использовать твердотельный накопитель
В	Невысокое качество цифроаналогового преобразователя и аналоговых цепей интегрированной аудиокарты	Использовать отдельную плату цифрового вывода (звуковую карту)
Г	Упрощённая система питания, особенно аналоговых цепей звукового тракта, от неприспособленного для звуковоспроизведения БП	Г.1 Выводить звук в цифровом виде и использовать внешний ЦАП.
		Или Г.2 Использовать внешнюю звуковую карту со своим БП
Д	Нестабильность собственного тактового генератора ПК	Д.1 Использовать плату цифрового вывода (звуковую карту) с собственным тактовым генератором
		Д.2 В дополнение к п. Д.1: использовать внешний тактовый генератор
Е	Шум на шине заземления	Отключить в ОС неиспользуемые процессы и оборудование (для уменьшения количества работающих логических элементов системной платы, вызывающих импульсные токи на шине заземления)
Ж	Нестабильность и помехи в системе питания	Ж.1 Не осуществлять в компьютере цифроаналоговое преобразование, особенно чувствительное к качеству электропитания, – выводить звук в цифровом виде и использовать внешний ЦАП.
		Ж.2 Использовать высококачественный БП со стабильными напряжениями питания
		Ж.3 Использовать системную плату с улучшенными цепями питания
		Ж.4 Использовать специальные фильтры для подавления помех от жёсткого диска, вентиляторов (если приходится их использовать) и т.п.
З	Перекрёстные помехи	Использовать плату цифрового вывода (звуковую карту) со схемным решением, снижающим перекрёстные помехи
И	Влияние интерфейсов	Использовать плату цифрового вывода (звуковую карту) с высококачественными выходными интерфейсами
К	Электромагнитные помехи	К.1 Не использовать видеокарту
		К.2 Отключить оборудование (Wi-Fi, Bluetooth и т.п., если они не используются), которое может являться источником помех
		К.3 Использовать специальные материалы для поглощения электромагнитного излучения внутри корпуса компьютера
		К.4 Использовать системную плату с пониженным электромагнитным излучением
Л	Операционная система компьютера без специальной настройки не приспособлена для звуковоспроизведения	Оптимизировать ОС
М	Использование шумящих и вызывающих помехи вентиляторов	То же, что в пп. Б.1, Б.2, Б.3 и Ж.4
Н	Операционная система ПК без использования дополнительных программных средств не позволяет получить неискажённый цифровой аудиосигнал	Использовать ASIO, WASAPI в исключающем режиме и т.п.

Теоретически вроде бы всё понятно. А как насчёт практической реализации?

Музыкальный сервер на базе компьютера. Часть 1.

Наверное, основной вопрос, на который необходимо ответить прежде всего, может звучать так: что нужно сделать, чтобы компьютер стал цифровым источником, наиболее приближенным по качеству звука к музыкальному серверу уровня hi-fi?

Далее последовательно рассмотрим различные подходы и варианты, начиная с самого простого.

1. Настольный компьютер

Посмотрим, вернее – послушаем, как «звучит» обычный настольный компьютер среднего уровня, который мы используем для работы (эти строки набраны на нём), а также для развлечений, например, для просмотра видео.

В комплектацию входит корпус Antec с вентиляторами Noctua (3 шт.) и блоком питания на 550 Вт (тоже с вентилятором), системная плата, оптический привод и видеокарта (с вентилятором) ASUS, жёсткий диск Western Digital. ПК работает на ОС Windows 7.

Подключим к компьютеру высококачественную звуковую систему. Для этого воспользуемся аудиовыходами системной платы или на передней панели ПК, которые, кстати, имеют красивое название HD Audio (high definition audio – аудио с высокоим разрешением). С помощью имеющегося в составе ОС Windows 7 программного проигрывателя Windows Media попробуем включить воспроизведение музыкального файла ВР 192 кГц/24 бит формата WAV.

Формат WAV выбран в связи с тем, что он часто используется при записи цифровых фонограмм в студии, и оригинал мастер-записи обычно хранится в этом формате (мы для простоты рассматриваем здесь цифровую звукозапись на основе ИКМ-кодирования). А частота дискретизации 192 кГц и разрядность 24 бит - это максимальные параметры файлов ВР, которые можно получить через Интернет (хотя в последнее время опробуется распространение файлов и с более высокими частотой или разрядностью).

И сразу сталкиваемся с проблемой:  проигрыватель Windows Media, во-первых, не воспроизводит файлы формата WAV, а во-вторых, может работать только с частотами дискретизации  до 96 кГц.

Попутно отметим, что проигрыватель Windows Media не воспроизводит и файлы нужного нам формата FLAC без установки дополнительного подключаемого модуля. И добавим, что не все программные проигрыватели могут работать с файлами ВР. Зафиксируем эту проблему следующим образом:

(А) Обычный программный проигрыватель не воспроизводит файлы ВР.

Вывод: надо использовать специализированный проигрыватель. Загрузим известный нам проигрыватель foobar2000 и включим воспроизведение. Услышанный нами звук никак нельзя назвать высококачественным, – даже описывать его нет никакого желания. 

Постараемся проанализировать причины невысокого качества «звучания» ПК.
Первое, на что сразу обращаем внимание, – это акустический шум вентиляторов и жёсткого диска. Вентиляторы корпуса, блока питания, системы охлаждения процессора и видеокарты, без которых не может обойтись обычный настольный компьютер, а также жёсткий диск создают вторую проблему:

(Б) Акустический шум вентиляторов и жёсткого диска.

И хотя в нашем ПК установлены малошумящие вентиляторы Noctua, всё равно шум заметный.
Теперь займемся аудиотрактом. На системной плате нашего компьютера установлена интегрированная аудиокарта на микросхеме ADI AD2000B, которая считается качественной среди других подобных.

Хорошо, что она поддерживает частоты дискретизации до 192 кГц и разрядность до 24 бит. Но плохо, что её технические характеристики довольно слабые: динамический диапазон, например, только 92 дБ, а гармонические искажения+шум –70,5 дБ.

Понятно, что возможности встроенной аудиокарты, даже самой лучшей, нельзя сравнивать с техническим уровнем не только отдельного ЦАПа и усилителя, но и качественной звуковой карты. Чип размером 7 х 7 мм и толщиной 1 мм оснащён таким количеством аудиокомпонентов (в том числе шестнадцатью АЦП и ЦАПами, операционными усилителями для многоканального звука 7.1, цифровым сигнальным процессором, компрессором, эквалайзером и много ещё чем действительно необходимым для ПК), что говорить о высококачественном цифроаналоговом преобразовании и усилении звука, с точки зрения точного звуковоспроизведения, не приходится. Отметим в связи с этим (В) невысокое качество цифроаналогового преобразователя и аналоговых цепей интегрированной аудиокарты.
Большое значение имеет также качество электропитания. Известно, какое серьёзное внимание разработчики высококачественной аудиоаппаратуры уделяют системе питания.  В схемах ЦАПов, например, часто используются раздельные блоки питания для цифровой и аналоговой части схемы, оснащённые большим количеством стабилизаторов. Всего этого нет, конечно, в обычном ПК. Поэтому –

(Г) Упрощённая система питания, особенно аналоговых цепей звукового тракта, от неприспособленного для звуковоспроизведения БП не может обеспечить необходимое высокое качество электропитания, а, значит, и звучания аудитотракта.

Поскольку с аналоговых выходов на системной плате или лицевой панели ПК, даже при наличии красивого названия HD Audio, получить высококачественный звук не получается, попробуем вывести его в цифровом виде. Начнем с оптического выхода S/PDIF, подключённого к упомянутой микросхеме ADI AD2000B. Кстати, подобным цифровым выходом в настоящее время комплектуются многие системные платы. Соединяем этот выход через отдельный ЦАП с высококачественной аудиосистемой.

И снова сталкиваемся с проблемой: этот интерфейс не пропускает частоты выше 96 кГц. Подберём запись с частотой дискретизации 96 кГц и включим воспроизведение. Констатируем, что и на этот раз звук не радует нас.

В чём же дело? Разберёмся с цифровой частью аудиотракта. Одной из основных причин деградации звука в цифровых источниках является джиттер или фазовое дрожание – кратковременные фазовые отклонения цифрового сигнала от его нормального состояния.  Не вдаваясь в подробности физической сущности этого неприятного явления, отметим только, что джиттер приводит к искажению звука и появлению шумов. Звучание цифрового источника при наличии высокого уровня джиттера становится металлическим, жёстким, или, как часто говорят, «цифровым», особенно на высоких частотах. Низкие частоты теряют упругость. Ухудшается ощущение пространства, уменьшается глубина звуковой сцены, смазываются звуковые образы.

Перечислим основные причины возникновения джиттера при воспроизведении звука с помощью ПК.

(Д) Нестабильность собственного тактового генератора ПК. В отличие от качественных профессиональных аудиосистем, имеющих внутренний или внешний высокостабильный тактовый генератор, в компьютере частоты дискретизации обычно генерируется с помощью программных средств из базовой частоты, получаемой с помощью генератора, не обладающего необходимой для звуковоспроизведения стабильностью. Кроме того, в процессе деления частоты также возникает некоторый джиттер.

(Е) Шум на шине заземления. Импульсные токи, возникающие при одновременном переключении большого числа логических элементов системной платы,  приводят к появлению импульсов на шине заземления, которые, в свою очередь, вызывают смещение уровней сигналов и уровней срабатывания схем тактирования.

(Ж) Нестабильность и помехи в системе питания. Нестабильность напряжения или его падение под нагрузкой, которое  может происходить в различных частях электрической схемы ПК, приводит к изменению скорости реакции логических элементов, в том числе при цифроаналоговом преобразовании. Колебания питающих напряжений изменяют частоту тактового генератора, а помехи, распространяющиеся по цепям питания (например, от вентиляторов), также приводят к увеличению джиттера.

(З) Перекрёстные помехи. Взаимное воздействие сигналов друг на друга может проявляться как внутри интегральных схем, так и на близко расположенных дорожках печатной платы. Если  по одному проводнику проходит сигнал, а в другом, параллельно расположенном, в это время меняется ток, то такие изменения вызывают отклонение уровня сигнала в первом, сигнальном проводнике. Если это, к примеру, проводник, по которому идёт тактовый сигнал, то такая помеха может повлиять на время прихода тактовых импульсов.

(И) Влияние интерфейсов. В выходном интерфейсе S/PDIF или AES/EBU происходит кодирование двух сигналов (звукового и тактового) в один сигнал, который затем снова декодируется в два раздельных во входном интерфейсе (например, на входе отдельного  ЦАПа). Эти процессы также вносят джиттер. Кроме этого, некачественные «дешёвые» интерфейсы сами могут являться источником высокочастотных шумов.

(К) Электромагнитные помехи (ЭМП).  ЭМП воздействуют на сигнальные цепи и могут генерироваться импульсным источником питания, радиочастотными схемами, процессором,  видеокартой и другими подобными источниками, что вызывает увеличение джиттера.Необходимо подчеркнуть, что если цифроаналоговое преобразование производится внутри компьютера с помощью интегрированной или отдельной звуковой карты, в которой не предусмотрены специальные меры снижения джиттера, то перечисленные выше факторы вносят суммированный вклад в его увеличение. А это, в свою очередь, приводит к искажению звукового сигнала. При использовании отдельного ЦАПа большую роль играет его способность подавлять входящий джиттер и, с другой стороны, способность ПК как цифрового источника выдавать минимальный уровень фазового дрожания сигнала.

Говоря о влиянии ЭМП на увеличение джиттера, нельзя забывать также о прямом воздействии помех на элементы схемы аудиотракта. Известны, например, случаи, когда помехи, вызываемые работой видеокарты и её вентилятора, приводят к серьёзным искажениям звука в виде шума, треска или гула, воздействуя на сигнальные цепи звуковой карты, если карты расположены близко друг к другу, в соседних разъёмах PCI.

Сетевой проигрыватель компакт-дисков Yamaha CD-N500

На фоне резкого сокращения спроса на проигрыватели компакт-дисков компания Yamaha выпускает новую модель, наделив ее современными мультимедийными функциями. Есть ли будущее у подобных гибридов?

Эпоха компакт-диска близится к своему завершению. И хотя тиражи релизов на этом носителе по-прежнему огромны, аппаратов для их воспроизведения продается все меньше. Многие фирмы-изготовители вовсе исключили из своей номенклатуры специализированные проигрыватели CD, переложив соответствующие функции на универсальные устройства, ориентированные прежде всего на работу с DVD и Blu-ray. Музыка, как и видео, все больше уходит в Интернет и компьютерные сетевые хранилища. Подобные тенденции оживляют интерес к технике для воспроизведения аудиофайлов. Вместе с тем наиболее общее и очевидное решение для любого мультимедийного материала - персональный компьютер устраивает далеко не всех. На первое место выходят сетевые плееры, предназначенные для аудио. Сначала они были очень дороги, но со временем появились аппараты и в среднем ценовом сегменте. Одну из таких моделей предлагает компания Yamaha. Построена она на базе популярного CD-проигрывателя, причем с сохранением его изначальных функциональных возможностей. В результате получилось универсальное устройство, призванное стать универсальным источником музыки в системе. Единственное, что аппарат не умеет, - воспроизводить диски высокого разрешения SACD.

Проигрыватель CD-N500 - не первый опыт Yamaha в создании сетевых плееров для работы с аудио. Пионером была модель NP-S2000, принадлежащая к более высокому ценовому сегменту. Именно на ней инженеры компании оттачивали мультимедийные сетевые технологии, и текущая ее прошивка доведена практически до совершенства. А в конструировании референсной аппаратуры у Yamaha накоплен огромный опыт, что заметно невооруженным

глазом, стоит лишь снять верхнюю крышку устройства. Многие передовые решения, реализованные во флагмане, были использованы и при разработке проигрывателя CD-N500. В его основе лежит младший из фирменных CD-плееров Yamaha CD-S300, который, строго говоря, уже не только классический проигрыватель оптических дисков - к порту USB на его фасаде можно подключить портативные гаджеты Apple, а также внешний винчестер или флешку. Однако перечень знакомых ему файлов ограничен лишь MP3 и WMA, что никак не может удовлетворить настоящего ценителя музыки.

При проектировании модели Yamaha CD-N500 работы велись в двух направлениях. Прежде всего, был существенно расширен список поддерживаемых форматов за счет добавления так называемых lossless-форматов WAV, FLAC и ALAC, причем в первых двух случаях аппарат воспринимает материал, закодированный с параметрами вплоть до 24 бит / 192 кГц. А главным отличием CD-N500 от прародителя стала возможность интеграции в домашнюю компьютерную сеть. Такое подключение позволяет не только воспроизводить аудиофайлы с серверов DLNA в сети, но и слушать интернет-радио. Кроме того, при интеграции компонента в сеть можно для управления его работой использовать смартфон или планшетный компьютер - достаточно лишь установить на портативное устройство бесплатное приложение Yamaha NP Controller, доступное для операционных систем iOS и Android. Думаю, большинство владельцев CD-N500 выберут именно такой способ общения с ним, поскольку навигация по папкам сетевого мультимедийного хранилища через однострочный дисплей на лицевой панели не слишком удобна, а видеовыходом для подключения к телевизору проигрыватель по понятным причинам не оснащен. Управлять же воспроизведением через сенсорный экран высокого разрешения одно удовольствие. 

Фасад Yamaha CD-N500 сделан из алюминиевой плиты. Центральное место на нем занимают узкий трей загрузчика дисков, визуально объединенный с клавишей управления, и аккуратный люминесцентный информационный дисплей под ним. Слева от дисплея расположены кнопки выбора источника и активизации режима Pure Direct и рядом - порт USB для подключения гаджетов Apple и внешних накопителей с мультимедийными файлами. Справа от дисплея сконцентрированы клавиши управления транспортом оптических дисков и джойстик навигации по меню. На коммутационной панели обращают на себя внимание качественные позолоченные разъемы RCA, на которых реализован аналоговый выход. Кроме того, присутствуют оптический и коаксиальный цифровые выходы и разъем Ethernet RJ-45.

Внутренняя организация компонента вполне логична. В левой части корпуса разместились классический блок питания на основе силового трансформатора фирмы Bando и второй силовой агрегат, уже импульсный. Раздельное питание цифровых и аналоговых узлов плеера в этом ценовом сегменте встретишь не часто. Сетевой модуль с цифровым процессором Analog Devices смонтирован за приводом оптических дисков, а аналоговая часть сосредоточена в правой части корпуса. Для преобразования цифровых данных в аналоговую форму используется двухканальный чип Burr-Brown PCM5101A компании Texas Instruments.

По характеру звучания новинка очень похожа на проигрыватель Yamaha CD-S300. Ее почерк удивительно мягкий и комфортный, лишенный хирургической жесткости в передаче мельчайших деталей, столь любимой некоторыми аудиофилами. Выстраивается широкая сцена с неплохой локализацией инструментов, в особенности в центральной ее части; бас очень аккуратный и упругий, верхний регистр отрабатывается весьма тщательно. Для пуристов в аппарате реализован режим Pure Direct (активируется кнопкой на фасаде), в котором отключаются все второстепенные блоки, в том числе информационный дисплей. 

Вывод:

Добавив неплохому проигрывателю CD возможность воспроизведения мультимедийных файлов по сети и с внешних накопителей USB, компания Yamaha вдохнула жизнь в угасающий в последнее время класс техники.
ЦЕНА: 24000 руб.