Пять
причин,
по которым целесообразно иметь DAC
в виде отдельного блока |
|
|
Вы
– аудиофил и у Вас есть качественный CD-плеер, купленный 5-6
лет назад за 500$. Вы к нему привязались, но понимаете, что
время и научно-технический прогресс "роют ему яму"
или просто хочется чего-то новенького. Порывшись по каталогам
в поисках «доступного и с хорошими тестами», Вы не на чем
не остановились. Во-первых, непонятно куда деть имеющийся
– вернуть потраченные деньги нереально, во-вторых, Вы послушали
и обратили внимание, что желаемое приобретение, даже не смотря
на хорошую прессу, не очень отличается по звуку, а то и хуже.
Не расстраивайтесь. Есть решение, которое может быть оптимальным
в этой ситуации |
|
|
|
1.
Быстрее всего морально устаревает «цифровая» начинка плеера. Протяжка
5 летней давности и современная, мало чем отличаются. Все новшества,
в основном, сосредоточены в мультиформатном направлении. Поэтому Philips
до сих пор использует механизм CDM12, которому в обед – 100 лет. А
если учесть, что в 2-х из 3-х плееров крутится именно он, то получается
не только Philips. Поэтому будем использовать имеющийся в Вашем плеере
механизм в качестве транспорта. |
|
|
2.
Если Вы не часто заглядывали на заднюю панель плеера, то вполне могли
забыть, что там расположен разъем цифрового выхода. Но он там обязан
быть и даже не исключено, что 2-х видов: оптический и коаксиальный.
А вот за это разработчикам отдельное спасибо. Именно он позволит нам
обойти морально устаревший фрагмент. Какой разъем лучше? С точки зрения
шумов лучше оптический – поскольку осуществляется гальваническая развязка
от внутренних цифровых шумов плеера.. Но принципиальной разницы нет,
тем более, что в некоторых плеерах на коаксиальном разъеме применены
цифровые (импульсные) трансформаторы. Поэтому какой кабель есть под
руками -тем и пользуемся: оптическим за 8$ или коаксиальным (75 Ом)
за 5$. |
|
|
|
3.
Как вы догадались, теперь нужно подключить устройство, которое имеет
более современные, чем у внутренней схемы характеристики. А вот теперь
необходимо маленькое лирическое отступление. Предлагаю рассуждать
на уровне схемотехники – поверьте, это достаточно надежный способ.
Например, если в моделях от разных производителей применен одинаковый
набор чипов, включенных по «дежурной» схеме, и утверждается, что один
звучит лучше, чем другой, то позвольте, за счет чего? И вообще, внутренняя
начинка плееров напоминает скорее сюжет из известного телефильма с
«третьей улицей строителей». Поэтому давайте сформулируем критерии,
по которым подберем DAC для своей системы. |
|
|
Есть
две основополагающие формулы, которые смогут прояснить ситуацию: |
|
|
|
|
здесь:
THD – коэффициент нелинейных искажений,
Dynamic Range – динамический диапазон,
N(n) – число бит в кадре (часто можно встретить
термин «длина слова»),
которые затем обрабатываются фильтром и собственно чипом DA
конвертера. |
|
|
|
На
основании этих нехитрых формул можно составить таблицу, которая
прояснит зависимость качественных параметров от числа бит,
задействованных в преобразовании. |
|
Зависимость
коэффициента нелинейных искажений THD
и динамического диапазона DR от количества бит в аудио ЦАПе |
|
|
|
А
теперь, ответьте как на духу,
не хотелось бы сменить имеющуюся в распоряжении 16 битовую «цифру»
на 24 битовую?
Думаю, попробовать стоит. |
|
|
Предвижу
вопрос знатоков, что параметры одно, а звук – другое. Не соглашусь,
с Вашего позволения. Когда дело касается ламповой или транзисторной
усилительной техники – да, «слепое» сравнение на уровне простейших
параметров некорректно, поскольку «силовое» преобразование и совместимость
с акустикой достаточно сложный процесс, о котором мы поговорим отдельно.
В случае с цифрой совсем другое дело – здесь царствует математика. |
|
|
В
подтверждение наличия зависимости точности преобразования с ростом
числа бит,
приведем еще пару графиков: |
|
|
График
ошибки смещения «нуля» преобразования от идеального – показывает
ошибку на выходе буфера DAC’а или другими словами, характеризует
некорректную работу преобразователя «ток-напряжение» |
|
График
зависимости монотонности передаточной характеристики от
величины бита наименьшего значения (LSB). Характеризует
дифференциальную ошибку
|
|
|
|
График
интегральной передаточной характеристики |
|
Как
видите, точность преобразования также зависит от числа бит (от
бита наименьшего значения). |
|
|
|
Теперь,
когда с битами немного разобрались, осталось остановиться на выборе
архитектуры DAC’а, потому что их существует несколько
типов и разница очень существенная.
Из наиболее распространенных – это:
-Преобразователь с динамической подстройкой элементов (направление
Philips);
-На основе Дельта – Сигма преобразования (направление Syrrus (Sirrus)
Logic “Crystal”)
-Модифицированная резистивная матрица или R-2R (Burr-Brown).
Первые два способа представляют собой коммерческое направление
и основаны на максимальном упрощении процесса преобразования при возможном
сохранении качественных параметров.
Третий способ достаточно дорогостоящий, поскольку требует
полноценной цифровой фильтрации, но обеспечивающий максимальную скорость
и точность преобразования.
Естественно, как всякий уважающий себя максималист, предлагаю остановиться
на нем. Кстати, именно этим способом пользуются хай-файские «брэнды»,
за исключением английских – последние предпочитают Дельта – Сигма
DAC и не будем им мешать. |
|
|
4.
Еще одним немаловажным фактором является применение корректного буфера
на выходе DAC’а, ибо небрежность в этом вопросе приводит к тому, что
влияние межкомпонентного кабеля становится просто катастрофически
неприличным. Чем не забывают пользоваться кабелепроизводители. Вероятнее
всего Вы сталкивались с этой проблемой ранее, но объясняется это всегда
чем-то мистическим. |
|
|
5.
Теперь когда определились – пора подводить итоги.
Итак, наш гипотетический DAC – 24-х битовый, с цифровым фильтром 8-кратной
передискретизации (oversampling), максимальной частоты синхронизации
системы (кратной стандартной- 44,1 кГц) – 256 Fs (32х8х44,1=11,289
МГц). Входной ресивер может обеспечивать джиттер (эффект дрожания
фазы входного сигнала) на уровне 75 пс. У «рядовых» плееров этот параметр
вообще не нормируется! |
|
|
Можно
почувствовать разницу посмотрев следующие картинки: |
|
|
|
|
|
Сигналы
на выходе ЦАП при 24 и 20 бит (-110 дБ) |
|
|
Сигналы
на выходе ЦАП при 24 и 20 бит (-120 дБ) |
|
|