Процессоры (ЦАП-DAC). Бюджетный ЦАП. USB-ЦАП для обычного компьютера Что такое цап в звуковой карте

Применение

ЦАП применяется всегда, когда надо преобразовать сигнал из цифрового представления в аналоговое, например, в проигрывателях компакт-дисков (Audio CD).

Типы ЦАП

Наиболее общие типы электронных ЦАП:

Характеристики

ЦАП находятся в начале аналогового тракта любой системы, поэтому параметры ЦАП во многом определяют параметры всей системы в целом. Далее перечислены наиболее важные характеристики ЦАП.

• Разрядность - количество различных уровней выходного сигнала, которые ЦАП может воспроизвести. Обычно задается в битах ; количество бит есть логарифм по основанию 2 от количества уровней. Например, однобитный ЦАП способен воспроизвести два (2 1 ) уровня, а восьмибитный - 256 (2 8 ) уровней. Разрядность тесно связана с эффективной разрядностью (англ. ENOB - Effective Number of Bits ), которая показывает реальное разрешение, достижимое на данном ЦАП.

• Максимальная частота дискретизации - максимальная частота, на которой ЦАП может работать, выдавая на выходе корректный результат. В соответствии с теоремой Шенона-Найквиста (известной также как теорема Котельникова), для корректного воспроизведения аналогового сигнала из цифровой формы необходимо, чтобы частота дискретизации была не менее, чем удвоенная максимальная частота в спектре сигнала. Например, для воспроизведения всего слышимого человеком звукового диапазона частот (обычно от 16 до 20 000 Гц), спектр которого простирается до 20 кГц , необходимо, чтобы звуковой сигнал был дискретизован с частотой не менее 40 кГц. Стандарт Audio CD устанавливает частоту дискретизации звукового сигнала 44,1 кГц; для воспроизведения данного сигнала понадобится ЦАП, способный работать на этой частоте. В дешевых компьютерных звуковых картах частота дискретизации составляет 48 кГц. Сигналы, дискретизованные на других частотах, подвергаются передискретизации до 48 кГц, что частично ухудшает качество сигнала.

• Монотонность - свойство ЦАП увеличивать аналоговый выходной сигнал при увеличении входного кода.

• THD+N (суммарные гармонические искажения + шум) - мера искажений и шума вносимых в сигнал ЦАПом. Выражается в процентах мощности гармоник и шума в выходном сигнале. Важный параметр при малосигнальных применениях ЦАП.

• Динамический диапазон - соотношение наибольшего и наименьшего сигналов, которые может воспроизвести ЦАП, выражается в децибелах . Данный параметр связан с разрядностью и шумовым порогом.

• Статические характеристики:
  • DNL (дифференциальная нелинейность) характеризует, насколько приращение аналогового сигнала, полученное при увеличении кода на 1 младший значащий разряд (МЗР), отличается от правильного значения;
  • INL (интегральная нелинейность) характеризует, насколько передаточная характеристика ЦАП отличается от идеальной. Идеальная характеристика строго линейна; INL показывает, насколько напряжение на выходе ЦАП при заданном коде отстоит от линейной характеристики; выражается в МЗР;
  • усиление;
  • смещение.

• Частотные характеристики:
  • SNDR (отношение сигнал/шум +искажения) характеризует в децибелах отношение мощности выходного сигнала к суммарной мощности шума и гармонических искажений;
  • HDi (коэффициент i -й гармоники) характеризует отношение i -й гармоники к основной гармонике;
  • THD (коэффициент гармонических искажений) - отношение суммарной мощности всех гармоник (кроме первой) к мощности первой гармоники.

Ссылки и книги

• Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), теория и принципы работы с сайта Рынок Микроэлектроники.
• Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) для задач цифровой обработки сигналов .
• R-2R Ladder DAC explained содержит схемы.
• INL/DNL Measurements for High-Speed ADCs объясняет, как вычисляются INL и DNL.

Литература

• Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. - 2-ое изд. - М.: «Вильямс» , 2007. - С. 912. - ISBN 0-13-090996-3
• S. Norsworthy, Richard Schreier, Gabor C. Temes, Delta-Sigma Data Converters . ISBN 0-7803-1045-4.
• Mingliang Liu, Demystifying Switched-Capacitor Circuits . ISBN 0-7506-7907-7.
• Behzad Razavi, Principles of Data Conversion System Design . ISBN 0-7803-1093-4.
• Phillip E. Allen, Douglas R. Holberg, CMOS Analog Circuit Design . ISBN 0-19-511644-5.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• ЦАС
• ЦАО

Смотреть что такое "ЦАП" в других словарях:

ЦАП - Центр автомобилестроительных программ авто Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ЦАП центральный артиллерийский пост на корабле воен., морск. Словари: Словарь сокращений и… … Словарь сокращений и аббревиатур

ЦАП - ЦАП, в знач. сказуемого (прост.). Цапнул. «Кто то цап за плечо: держи вора! кричит.» Некрасов. «Мещанин цап его да и швырнул за перегородку.» Лесков. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Цап - I предик. разг.; = царап, цап царап Обозначение быстрого хватательного движения как действия. II межд. разг.; = царап, цап царап Употребляется при обозначении, при передаче быстрого хватательного действия. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф.… … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Трудное решение или сравнение теплого с мягким?

Любые поиски и метания в попытках улучшить звук обычно начинаются с ощущения, что привычная музыкальная система как-то «не играет». Для бывалых любителей музыки возникшее ощущение означает только новые траты. Новички часто ограничиваются приобретением хороших . Если результат не оправдывает ожидания, приходится искать иные способы улучшить звучание музыки.

Усилитель для наушников

Если источник звука недостаточно мощный, чтобы раскачать наушники, первым делом на ум приходит покупка внешнего усилителя.

Встраиваемые в смартфоны или портативные плееры усилители часто не отличаются высоким качеством. С одной стороны, ради повышения общей производительности гаджета инженеры вынуждены выбирать более энергоэффективные, но менее мощные усилители. А с другой, встроенные решения не всегда могут обеспечить стабильный звук без привнесенных искажений.

В этом случае дискретный усилитель, разработанный именно для вывода качественного звукового сигнала, может стать искомой альтернативой. При этом компактные внешние усилители обеспечивают не только необходимую громкость звука в наушниках, но и должную стабильность звучания.

И тут-то пользователей усилителей для наушников и поджидает проблема. Притом с самими усилителями она и не связана. Подключаемые в гнездо выхода для наушников усилители имеют дело с аналоговым сигналом в том виде, в какой его преобразовал встроенный в смартфон (плеер или звуковую карту) цифро-аналоговый преобразовать (ЦАП). Производители редко тратятся на качественные микросхемы ЦАП, предпочитая ставить недорогие низкоразрядные чипы. Результат работы слабеньких ЦАП упрощенно можно описать следующим изображением:

В общем случае потеряется яркость, выразительность или даже часть деталей. После такого преобразования музыку не спасут даже самые качественные наушники и усилитель.

Именно поэтому часто более оправдана покупка внешнего цифро-аналогового преобразователя.

Внешний ЦАП

Цифро-аналоговый преобразователь – устройство, конвертирующее цифровой сигнал в поток электрических импульсов для воспроизведения в акустических устройствах.

В цепочке «Источник сигнала – ЦАП – Усилитель – Акустика» итоговое качество звука зависит от каждой составляющей. На ЦАП, таким образом, приходится хотя бы четверть ответственности за то, что в конечном счете дойдет до ушей слушателя. Именно поэтому важно обеспечить наличие в звуковом тракте качественного устройства, преобразующего двоичный код в аналоговый сигнал.

Со встроенными в пользовательские устройства ЦАП ситуация аналогична усилителям. Энергоэффективность и оптимизация габаритов вынуждают производителей ставить компактные, не отвечающие задачам вывода детального звука, комплектующие. К тому же далеко не всем пользователям нужно, чтобы телефон (или ноутбук) «играл». В итоге, любители качественного звука вынуждены озадачиваться приобретением дополнительной периферии.

Благо, что рынок портативных внешних ЦАП широк. Даже в реалиях кризиса и просевшей национальной валюты, можно подобрать достойное решение по карману. Хоть для iPhone, хоть для Mac. Все что нужно – иметь возможность подключить устройство через USB-интерфейс.

К примеру, не так давно у нас на побывали два устройства от Fostex. Одно из них – внешний ЦАП Fostex HP-A3 , построенный на базе микросхемы AKM AK4390 . Эта модель, при сравнительно небольшой цене обладает всем, что необходимо требовательному меломану. HP-A3 выдает очень детальный, выверенный и очень динамичный звук. Вдобавок, к его прелестям можно отнести наличие небольшого усилителя, достаточного для использования с низкоомными наушниками.

Для раскачивания больших высокоомных телефонов потребуется оснащать свою систему дополнительным усилителем или воспользоваться универсальным решением.

Комбайн

В том же обзоре мы рассматривали старшую модель Fostex HP-A4 . Её можно отнести к так называемым комбайнам – устройствам, совместившим в одном корпусе и ЦАП, и усилитель.

Цифро-аналоговый преобразователь HP-A4 построен на базе 24-битного чипа PCM1792A и нативно поддерживает конвертацию звука в формате DSD. Ну, а мощности усилителя должно с запасом хватить для большинства высокоомных наушников.

Стоит отметить, что покупка комбайна не обязательно будет компромиссым решением. Чаще всего производитель подбирает комплектующие таким образом, чтобы ЦАП и усилительный тракт, если уж и не являлись идеальной парой, то хотя бы соответствовали характеристикам друг друга. Вдобавок, вместо двух отдельных устройств получается одно, и порой довольно компактное.

На мой взгляд, к единственному недостатку комбинированных решений можно отнести невозможность замены в тракте отдельно усилителя или ЦАП, в случае если выдаваемый системой звук не соответствует желаемому результату.

В таком случае стоит уже рассматривать покупку отдельных компонентов звукового тракта, что повлечет более серьезные финансовые вложения.

Вместо вывода

К сожалению, в вопросах качественного звука нет заведомо правильного ответа. Нет идеального сочетания устройств, и подчас невозможно добиться этого идеала. В выборе подходящего решения можно довериться только собственному слуху.

Спасибо компании Fostex за предоставленные усилители и ЦАПы .

Многие любители качественной музыки ищут смартфоны с ЦАП. Разбираемся, что это такое и зачем нужно.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) применяется в смартфонах, ноутбуках, планшетах, аудиоплеерах и других устройствах, чтобы цифровой формат аудиофайлов мог воспроизводиться посредством аналогового сигнала через наушники и встроенный динамик смартфона. Простыми словами, ЦАП позволяет улучшить качество звука.

От уровня выделенного ЦАП зависит качество звука, который способен воспроизвести мобильный телефон. Эффективная работа преобразователя позволяет выдать звук, максимально приближенный к реальному - тому, на который звукорежиссер ориентировался при создании мелодии.

Форматы аудиофайлов

Чтобы в полной мере реализовать потенциал ЦАП, музыки и аудиодорожек в формате MP3 будет недостаточно. Прирост в качестве звучания с задействованным ЦАП станет ощутим при воспроизведении Lossless-файлов в форматах FLAC, WAW или APE.

Есть мнение, что звук с минимальным битрейтом преобразователь не улучшает, а более явно проявляет его недостатки, поэтому для получения качественного звука рекомендуют воспроизводить более продвинутые форматы аудио.

Виды ЦАП в смартфонах

ЦАП в гаджетах может быть представлен в виде отдельного чипа или интегрирован в составную часть аппаратного кодека (как встроенная видеокарта в компьютере). Поддержка в смартфоне выделенного ЦАП для воспроизведения звука в наушниках говорит о серьезности в подходе производителя и музыкальной направленности устройства.

Премиальные и флагманские смартфоны с аппаратными кодеками в тандеме с оптимально подобранными наушниками среднего и высокого ценового сегмента иногда способны выдать качественный звук, но истинным аудиофилам этого может быть недостаточно.

OTG-ЦАП

OTG-ЦАП - специальные устройства, которые можно подключать к смартфонам через OTG, своего рода, портативные ЦАП. Несмотря на габариты и непрактичность в транспортировке, такая связка все еще актуальна среди любителей качественного звука.

С выходом LG G2 необходимость в подобных устройствах снизилась - с этого устройства началась эра интеграции полноценных преобразователей. Многие современные смартфоны оснащаются ЦАП:

• Флагманы линейки Samsung Galaxy - Wolfson.
• Meizu - ESS Sabre.
• LG - ESS Sabre.
• HTC - WCD9335.
• ZTE - Asahi Kasei.
• Nubia - АКМ.
• iPhone - Cirrus Logic.

Аппаратная составляющая современных смартфонов, развитие программного обеспечения и наличие высококлассных наушников позволяют наслаждаться качественным звуком в большинстве гаджетов среднего ценового сегмента, но все равно смотрятся предпочтительнее.

Многие пользователи ПК и ноутбуков желают заставить звучать свои устройства более качественно. Встроенными звуковыми картами такого эффекта не добиться. И здесь на сцену выходят внешние устройства начального уровня, которые способны конвертировать и выпускать высококачественный звук. Бюджетный ЦАП - весьма полезная штука, если владелец ПК является аудиофилом. Однако аудиофильские ЦАПы не могут быть бюджетными. Это скорее для любителей качественного звука. Как бы то ни было, стоит рассмотреть самые популярные модели, чтобы выбрать лучший аудиопроцессор. Дело это непростое. Сами увидите.

Зачем нужны ЦАПы

Дело в том, что встроенная звуковая карта никак не может обеспечить достойное звучание (особенно с высокого класса). Хоть в большинстве встроенных "звуковушек" и показывается частота дискретизации 192 кГц, а глубина - 32 бита, это далеко не так. А вот внешний ЦАП вполне способен обеспечить такое качество звука. Но стоит такое устройство тоже прилично. Хотя есть и очень дешевые модели, которые подключаются к ПК или ноутбуку при помощи USB-разъема. Такие устройства выглядят оптимальным решением для среднестатистического пользователя. Но аудиофилам и профессиональным музыкантам такой аудиопроцессор никак не подойдет.

Однако не ЦАПом единым... Для обеспечения качественного звучания важен не только аудиопроцессор. Имеют огромное значение и другие компоненты системы: компьютер, акустика и остальное. Для того чтобы успешно использовать USB-ЦАП, нужно иметь соответствующий ПК. Об этом сейчас и поговорим.

Выбор ПК

На корпус аудипроцессора может повлиять любая вибрация и любое излучение. Поэтому компьютер должен работать максимально тихо. В идеале - бесшумно. Беда в том, что большинство "ящиков" этого делать не умеют. Они ревут всеми своими кулерами, как "Феррари" на форсаже. Поэтому для работы с ЦАП лучшим вариантом будет ноутбук. В идеале - ультрабук (они более тихие). Гипотетически системный блок тоже можно заставить работать бесшумно, но самому делать это категорически не рекомендуется, ибо можно ухудшить охлаждение компонентов, и вся система накроется. Ноутбук - оптимальное решение. Теперь можно выбрать бюджетный ЦАП с качественным звуком.

Arkam irDAC

Этот миниматюрный внешний ЦАП сложно назвать бюджетным. Его цена скорее приближается к стоимости моделей среднего уровня, но он того стоит. В нем реализована беспроблемная конвертация звука по стандарту 24/192, он имеет кучу разъемов для подключения стереосистемы и наушников и взаимодействует с компьютером через USB. Гаджет снабжен даже пультом дистанционного управления. Но он выглядит так, будто его на толкучке покупали. Официально Arkam заточен под устройства Apple. Но он отлично справляется и с дургими девайсами. Все бы ничего, но несколько расстраивает отсутствие балансных выходов для подключения пассивных мониторов. За такую цену могли бы включить и их в комплект.

Как бы то ни было, Arkam irDAC представляет собой лучший бюджетный ЦАП с усилителем. Хоть и без поддержки балансных выходов и DSD. Но это не страшно. Многие модели начального уровня ограничены в дополнительных опциях. И этот аудиопроцессор - не исключение.

Cambridge Audio DacMagic Plus

Это настоящий комбайн для любителей качественного цифрового звука. В этом устройстве есть все (за исключением поддержки DSD): балансные выходы, стандарт 24/192, усилитель для наушников и многое другое. Причем стоит он намного дешевле, чем наш предыдущий "пациент". Бюджетный ЦАП от Cambridge обещает пользователям высококачественный саунд без каких-либо существенных материальных затрат. Правда, при условии, что остальные компоненты системы тоже должного уровня. Без этого добиться хорошего звучания будет невозможно.

Среди всего того, что сейчас предлагают на рынке, аудиопроцессор от Cambridge является оптимальным решением. Балансировка качества и цены почти идеальная. Приобретя этот бюджетный ЦАП Dac, жалеть точно не придется. У вас всегда будет почти профессинальный саунд.

ASUS Xonar Essence STU

Это один из самых дешевых аудиопроцессоров на современном рынке. Однако он обладает всеми положенными опциями. Есть даже балансные выходы с фантомным питанием. А это большая редкость для устройств такого класса. Формат аудио - 24/192. Плюс поддержка DSD. Сей бюджетный ЦАП Китай выпускает, но от этого он не становится хуже, ибо в Поднебесной научились-таки делать качественную технику. Беда только в том, что найти сие творение от ASUS не очень легко. Это страшнейший дефицит. Ибо спрос на него просто нечеловеческий.

Тем не менее этот аудиопроцессор относится к одним из самых лучших решений для обустройства домашней студии. По желанию можно подключить или студийные однополосные мониторы. Последний вариант может дать весьма интересные результаты. Поскольку этот USB-ЦАП довольно дешев, позволить его себе может почти каждый. Но не нужно забывать и о качественной акустике.

Denon DA-300USB

Миниатюрный ЦАП для домашнего использования не оставит никого равнодушным. Этот бюджетный ЦАП вполне способен удовлетворить желания даже аудиофила. Он обладает всеми опциями, положенными хорошему аудиопроцессору: высокоомный усилитель для наушников, все необходимые разъемы, поддержка DSD, формат 24/192, привлекательный внешний вид. Что еще нужно для счастья? Но самое главное - его цена. Он еще дешевле, чем продукт от ASUS, но при этом не уступает ему в качестве и функционале. Для соединения с ПК используется USB-разъем. Впрочем, это стандартная фишка аудиопроцессоров начального уровня.

Это устройство может использоваться и как бюджетный ЦАП для наушников. Он отличается от переносных аудиопроцессоров только тем, что взять его куда-то с собой трудновато. Но зато качество звука намного лучше. А еще он прекрасно впишется в любой интерьер благодаря своему уникальному дизайну. Все строго и по классическим канонам.

TEAC UD-301

Это безусловный лидер. И не только по качеству звука. Он обладает полным набором интерфейсов для подключения акустичесих систем. К услугам пользователя здесь имеются балансные выходы, разъемы RCA, коаксиальный и оптический разъемы. В общем, все то, что необходимо высококачественному профессиональному устройству. И цена ненамного выше, чем у предыдущего кандидата. Этот "монстр" станет достойным украшением любого интерьера и обеспечит первоклассное звучание. Также есть поддержка DSD. А это, согласитесь, дорогого стоит. Бюджетный ЦАП такого уровня - редкость. Поэтому не стоит даже раздумывать.

Правда, если уж покупать устройство такого уровня, то следует озаботиться соответствующими колонками. Аудиофильское "золотое правило" гласит, что акустическая система должна быть раза в полтора дороже, чем используемый аудиопроцессор. Только тогда раскроется весь его потенциал.

Звуковая карта vs Бюджетный ЦАП

Многие думают, что если поставить в ПК звуковую карту продвинутого уровня, то она с легкостью заменит любой ЦАП. Это утверждение не имеет права на жизнь. Дело в том, что адекватная карта, способная выдать то, на что способен даже самый бюджетный ЦАП, стоит очень много. Из чисто практических соображений не стоит увлекаться таким нонсенсом. Да и не стоит забывать, что в звуковой карте из-за ее конструкции нет и не может быть никаких дополнительных разъемов (типа балансного).

Так что сравнение "звуковая карта vs бюджетный ЦАП" совершенно бесполезно. Даже из-за конструктивных особенностей отдельные аудиопроцессоры предпочтительнее. Не говоря уже о цене и качестве звука. Так что не стоит гнаться за встраиваемыми вариантами - они все равно не будут лучше. Только хуже. И дороже. Даже полупрофессиональные решения стоят баснословных денег.

Немного о DVD

В бюджетных проигрывателях иногда устанавливают очень даже неплохие аудиопроцессоры. Однако использовать такие устройства в качестве ЦАПа крайне сложно. Не говоря о том, что полноценного функционала даже дешевого процессора от них добиться сложно. на бюджетных ДВД, конечно, обеспечивают качественный звук, но они сильно урезаны в функционале. А для многих это оказывается решающим фактором.

Таких устройств хватает для воспроизведения фильмов. С музыкой они тоже неплохо справляются. А вот хоть как-то подключить к такому девайсу адекватную акустическую систему не представляется возможным. Не говоря уже о студийных мониторах, которым необходим балансный разъем. Однако, с другой стороны, для домашнего использования такой системы вполне должно хватить.

Немного о CD

Это вообще отдельная тема. Качественный CD-проигрыватель не может быть бюджетным. Он должен обладать технологией гашения вибрации и компенсации ошибок чтения. В противном случае качество звука будет отвратительным. Поэтому если не знаете, что выбрать - бюджетный CD-проигрыватель или дешевый DVD-ЦАП, лучше отдайте предпочтение последнему. Да и формат CD уже безнадежно устарел. На стандартном проигрывателе невозможно будет прослушать Hi-RES-стерео. А вот на DVD - запросто.

И к тому же DVD представляется более универсальным решением, чем даже самый крутой CD-проигрыватель. Ибо при желании на последнем можно и кино посмотреть. А вот с обычным проигрывателем компакт-дисков такого точно не получится. И все же лучшего решения, чем бюджетный аудиопроцессор, нет. Главное - оснастить его

Заключение

Выбор аудиопроцессора - дело довольно непростое. Среди многообразия моделей выбрать хороший бюджетный ЦАП непросто. Но есть и довольно интересные решения за адекватные деньги. Важно только помнить, что аудиопроцессор - это только верхушка айсберга. Поскольку без акустической системы соответствующего уровня все ваши старания не увенчаются успехом. Не будете же вы слушать звук с ЦАПа на пищалках от Genius? Рассчитывайте свои желания согласно финансовым возможностям. А выбрать что-нибудь достойное среди всего многообразия труда уже не составит. Есть огромное количество хороших аудиопроцессоров начального уровня в ценовом диапазоне до пятидесяти тысяч рублей.

Без ЦАП нет музыки, если ваши музыкальные файлы хранятся в цифровом виде. Вы можете не знать, как они устроены, но большинство из нас ежедневно пользуется, по крайней мере, одним цифро-аналоговым преобразователем, более известным как ЦАП или DAC (Digital to Analogue Converter).

Они встраиваются в такие устройства как компьютеры, планшеты, смартфоны. ЦАП –фундаментальная основа декодирования привычной цифровой музыки, превращения ее обратно в аналоговый сигнал, который способно услышать человеческое ухо.

Любому, являющемуся источником цифрового сигнала устройству – будь то CD или Blu-ray плеер, DAB (цифровое радио), ТВ приставка, игровая консоль или музыкальный плеер, требуется ЦАП, чтобы конвертировать последовательность нулей и единиц обратно в аналоговый сигнал, прежде чем отправить его на воспроизведение.

Традиционные усилители не усиливают, а громкоговорители не воспроизводят цифровой сигнал и ваши уши не могут его услышать. Они воспринимают лишь звуковые волны. Без ЦАП ваша коллекция цифровой музыки бесполезна. Это простой набор «0» и «1», который необходим лишь для работы цифровых устройств. Короче говоря, ЦАПы играют большую роль в процессе воспроизведения цифровой музыки.

Однако, cерьезной проблемой является то, что встраиваемые в большинство представленных выше устройств микросхемы ЦАП зачастую могут быть не достаточно высокого уровня и не всегда могут обеспечить максимально возможное качество цифрового оригинала. В связи с чем, возникает мысль о необходимости замены ЦАП, с тем чтобы преобразить музыкальный архив цифровой музыки и действительно получить максимальную отдачу от вашей аудио системы.

Звуки, которые мы слышим ежедневно, будь то музыка, речь, шум большого города или журчание ручья передаются виде в звуковых волн и попадают в наши уши в виде непрерывно меняющегося аналогового сигнала.

Одним из первых способов для хранения аналоговых записей стали прообразы нынешних виниловых пластинок, а позже появились магнитофонные ленты, но нежелательный шум при воспроизведении и хрупкость этих форматов требовали что-то новое. И этой новинкой стал компакт-диск (CD), изобретенный Sony и Philips в 80-х годах прошлого века и совершивший цифровую революцию в процессе хранения музыкальных записей.

Цифровое аудио очень отличается от аналогового. Цифровые музыкальные файлы, как правило, создаются методом импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) или PCM в английской аббревиатуре, и создаются путем постоянного, строго периодического измерения амплитуды аналогового сигнала.

Затем,значение амплитуды кодируется ​​в виде двоичного числа (набор 1 и 0), а разрядность этого числа часто называют битовой глубиной. Временной интервал между измерениями определяется частотой дискретизации.

При записи стандартного компакт-диска измерения проводятся 44100 раз в секунду (44,1 кГц). Каждое измерение записывается для хранения в двоичном формате с точностью до 16 бит. При записи аудиотреков с высоким разрешением используется разрядность до 24 бит, с частотой дискретизации 192 кГц или с более высокими значениями.

Вообще говоря, цифровые аудио данные могут кодироваться с различной разрядностью и частотой дискретизации, а затем в различные форматы файлов с разной степенью сжатия для уменьшения объема. Но независимо от того, как они создаются, работа ЦАП заключается в том, чтобы распознать все это и максимально точно перевести из двоичного формата с тем, чтобы максимально (насколько это возможно) приблизиться к аналоговому оригиналу.

Зачем нужен отдельный ЦАП?

В действительности, почти каждое современное цифровое аудио устройство имеет встроенный ЦАП, но также, очевидно, что не все ЦАП одинаковые. Преобразователи невысокого класса могут вносить нежелательные шумы из-за ограниченных возможностей используемой микросхемы. Они не могут поддерживать все скорости передачи данных, не говоря уже о появлении дополнительных искажений из-за потери синхронизации (эффект джиттера или дрожание).

Потеря синхронизации определяется, как временная задержка. Точные временные интервалы (тайминги) чрезвычайно важны в процессе приема потока цифровой музыки и, если они не выдерживаются (как правило, из-за плохо разработанной цифровой тактовой схемы) страдает качество звука.

Проблемы, связанные с потерей синхронизации могут возникать при передаче цифрового сигнала и они особенно опасны, когда сигнал передается между двумя устройствами. Поэтому в последние годы получают распространение асинхронные ЦАП, которые используют собственный источник тактовой частоты.

Генераторы тактовых частот в наиболее высококачественных ЦАП, как правило, обладают более высокой стабильностью, чем те, что устанавливаются в среднего класса ПК, так что звук будет соответственно лучше (при прочих равных условиях).

Исходный материал определяет качество

Конечно, чтобы получить максимальную отдачу от нового ЦАП, начинать нужно с подбора хорошего исходного материала. Не стоит ждать чудес, если вы посылаете на преобразователь музыку в формате MP3, 128 Кбит/c . В действительности, улучшенное декодирование такого чрезмерно сжатого аудио сигнала может сделать какие-либо звуковые недостатки даже еще более очевидными.

Оптимальный результат, с качеством на уровне CD и выше, можно получить при воспроизведении сжатых без потерь файлов типов FLAC, WAV или ALAC (Mac) в формате PCM или же в DSD.

DSD или PCM?

Формат DSD или Direct Stream Digital, является альтернативой PCM и был изначально разработан для Super Audio CD (диски SACD) Sony и Philips в конце 90-х годов.

Этот гораздо более редко встречающийся формат значительно отличается от PCM (импульсно-кодовой модуляции). Здесь для кодирования применяется широтно-импульсная модуляция (ШИМ), используется лишь одноразрядное кодирование, но со значительно более высокой частотой дискретизации – 2,8 МГц для DSD64 и 5,6 МГц для DSD128.

Споры о том, какие системы кодирования лучше продолжают бушевать и по сей день. Поэтому достаточно просто отметить, что если вы убежденный сторонник музыки в формате DSD, стоит убедиться в том, что ЦАП, который вы выбираете, поддерживает DSD, что бывает не всегда.

Какой ЦАП выбрать?

ЦАПы бывают разных форм и размеров, отличаются по функциональным и интерфейсным возможностям. Так что вам нужно в первую очередь понять, как вы будете его использовать. И выбрать с учетом стоимости, в которую хотите уложиться.

Компактные ЦАП для порта USB отличаются портативностью при разумной цене, они удобны в использовании. Размер варьируется от стандартного, вставляемого в порт USB модуля до блока карманного размера, который подключается через отдельный кабель USB.

Чаще всего, такие ЦАПы не требуют отдельного источника питания, получая необходимую электроэнергию от порта USB. Такие ЦАПы имеют, в значительной степени, простой набор интерфейсов. Есть гнездо для наушников и, возможно, будет линейный выход для подключения активных акустических систем или другой аудиотехники класса Hi-Fi.

Если вам нужно больше вариантов подключения и нет необходимости в носимом преобразователе, следует выбрать настольный блок. Они, как правило, больше по размеру и требуют отдельный источник питания, но часто предлагают несколько дополнительных цифровых и аналоговых аудио входов, наряду с USB для подключения к компьютеру. Обратите внимание на наличие усилителя для наушников, если он вам необходим, так как не все преобразователи имеют его.

Наконец, есть ЦАПы, которые специально разработаны для использования в составе большой домашней аудиосистемы. Они, как правило, имеют еще больше входов, включая такие малоиспользуемые, как AES / EBU, и отличаются расширенным набором возможностей, поддерживают весь спектр музыкальных форматов высокого разрешения или обеспечивают соединение через Bluetooth для передачи музыки в потоковом виде с вашего смартфона или планшета.

А некоторые даже имеют собственный регулятор громкости, поэтому они могут быть использованы также и в качестве предварительного усилителя.

Заключение

Несмотря на всю кажущуюся абсурдность двойного преобразования из аналога в цифру и из цифры обратно в аналоговую форму, нам не дождаться виниловой революции и придется довольствоваться цифровым звуком. Уж слишком удобна цифровая форма хранения и передачи аудиозаписей, как для домашнего использования, так и в профессиональной аппаратуре.

Конечно, цифровой звук является лишь копией с аналогового оригинала. Копией, которая еще в прошлом веке казалась несовершенной и использовалась в сугубо утилитарных, узкопрофессиональных целях. Но качество звучания лучших образцов сегодняшней аудиотехники даже на слух меломана приближается к лучшим аналоговым образцам. Далеко не последнюю роль в этом играют цифроаналоговые преобразователи, позволяющие выжать максимум возможного из музыкальных записей в форматах высокого разрешения.