HI-Res audio – форматы высокого разрешения DSD и DXD (мифы)

Весь Мир Hi-FiОбзоры товаров>3500Как выбрать. Гид покупателя206Полезные советы210Репортажи с заводов64Репортажи с Hi-Fi выставок64«Сделай сам»36Готовые проекты Аудиомании33Пресса об Аудиомании44Видео180Фотогалерея87Интересное о звуке446Новости мира Hi-Fi902Музыкальные и кинообзоры154

Аудиозаписи в высоком разрешении – выбор самых преданных поклонников цифровой музыки. Что же это такое, где это взять и что необходимо, чтобы это слушать?

Сохранить и прочитать потом — <nobr>      </nobr>

Если вы хотя бы немного интересуетесь цифровой музыкой (будь то прослушивание компакт-дисков или стриминг со Spotify на смартфоне), вам наверняка встречался термин «аудио в высоком разрешении», или «Hi-Res-аудио».

В последние годы популярность Hi-Res-аудио медленно, но верно набирает обороты, чему способствует появление новых компонентов, стриминговых сервисов и даже смартфонов с поддержкой этого стандарта. Еще недавно оно представляло собой нишевый сегмент для узкого круга посвященных, сегодня же все стремятся приобщиться к нему.

Если вы хотите получать от прослушивания музыки максимально возможные впечатления – или хотя бы более качествен-ный звук – вам стоит ознакомиться с концепцией Hi-Res-аудио.

Эта перспектива слегка пугает, поскольку затрагивает множество факторов. Что представляет собой Hi-Res-аудио? Что означают все эти форматы и цифры? Где взять высококачествен-ные файлы и на каких устройствах их воспроизводить? Наконец, с чего начать?

Наш путеводитель по миру Hi-Res-аудио поможет вам досконально разобраться в этом вопросе. Дочитав до конца этот материал, вы будете вооружены всеми нужными знаниями и сделаете первый шаг на пути в волшебный мир лучшего звука.

В отличие от HD-видео, для аудио высокого разрешения пока не разработано универсального стандарта. Digital Entertainment Group, Consumer Electronics Association и Th e Recording Academy, а также крупнейшие компании звукозаписи определяют его следующим образом: «Аудиофайл в формате без потерь, несущий в себе фонограмму звучания во всем том частотном диапазоне, в котором производился ее мастеринг посредством аппаратуры с качеством выше, чем у CD».

Попросту говоря, под этим термином обычно понимаются записи с более высокой частотой дискретизации и/или разряд-ностью, чем у CD (т. е. 16 бит/44,1 кГц).

Частота дискретизации говорит о том, сколько раз в секунду делается выборка сигнала в процессе его преобразования из аналоговой в цифровую ипостась. Чем выше разрядность, выражаемая в битах, тем точнее оказывается измерение сигнала в точке выборки, так что переход от 16 бит к 24 битам позволяет значительно повысить качество.

У форматов Hi-Res-аудио частота дискретизации обычно составляет 96 или 192 кГц при разрядности в 24 бита. Кроме того, встречаются файлы с 44,1, 88,2 и 176,4 кГц.

Невелика потеря

Однако у Hi-Res-аудио есть один серьезный недостаток – размеры файлов. Обычно они составляют десятки мегабайт, и несколько песен легко могут занять всю память вашего устройства. Из-за этого же их сложно передавать по Wi-Fi и мобильным сетям.

И это еще не все: у каждого из форматов файлов Hi-Res-аудио есть определенные ограничения совместимости. В качестве примера можно привести FLAC (Free Lossless Audio Codec) и ALAC (Apple Lossless Audio Codec); оба они теоретически обеспечивают передачу музыкальной информации без потерь. Кроме того, есть форматы без сжатия – WAV и AIFF, DSD (формат, используемый в Super Audio CD) и недавно разработанный MQA (Master Quality Authenticated).

Можно спорить об относительных преимуществах каждого формата, но в первую очередь придется учитывать их совместимость с компонентами аудиосистемы и программными решениями.

Главным преимуществом форматов в высоком разрешении над теми, что со сжатием, является более высокое качество звука. Сайты с возможностью скачивания, такие как Amazon и iTunes, и стриминговые сервисы наподобие Spotify предлагают форматы со сжатием с относительно низким битрейтом – например, AAC с 256 кбит/с у Apple Music и Ogg Vorbis с 320 кбит/с у Spotify.

В процессе кодирования со сжатием часть информации теряется; иными словами, ради удобства и снижения размера файла уменьшается разрешение сигнала. Это сказывается на качестве звучания: в этих форматах ваши любимые песни не смогут раскрыться до конца.

Мастер-класс

С этим можно мириться при прослушивании плей-листов со Spotify во время поездки на работу в автобусе, но истинным поклонникам музыки такого качества будет недостаточно. Им на помощь придет аудио в высоком разрешении.

Чтобы понять, почему оно должно звучать лучше, чем MP3, сравним их битрейты. Наивысший возможный битрейт MP3 составляет 320 кбит/с, тогда как у файла в формате 24 бит/192 кГц при трансляции он равен 9216 кбит/с, а у записи с компакт-диска – 1411 кбит/с.

Следовательно, файлы Hi-Res-аудио в форматах 24/96 или 24/192 должны более точно воссоздавать звук, над которым музыканты и инженеры трудились в студии. В некоторых случаях вы можете получить именно эти студийные файлы; они помечены как «Studio Masters».

Раз файл содержит больше информации, то можно передать больше деталей и текстур, что позволяет слушателю максимально приблизиться к изначальному исполнению музыки – в том случае, если его система достаточно прозрачна.

Многие новые компоненты способны воспроизводить Hi-Res-аудио. Выбор будет зависеть от величины системы и размера бюджета, а также от предпочтительного способа прослушивания музыки.

Хватайте телефон

Поклонникам мобильного образа жизни стоит обратить внимание на растущий список совместимых смартфонов, главным образом – флагманских моделей под Android, таких как Samsung Galaxy S8, S8+ и LG V30 (пока это единственная модель с поддержкой MQA). Apple iPhone официально не поддерживают Hi-Res-аудио, хотя есть способы добиться этого.

Кроме того, есть специализированные Hi-Res-плееры – например, различные модели Sony Walkman и удостоенные Award плееры Astell & Kern; по сравнению со смартфонами у них больше памяти и качество звучания намного выше.

Что касается настольных решений, самым логичным вариантом будет компьютер под Windows, Mac или Linux (в конце концов, именно на него вы будете скачивать файлы); только убедитесь, что программы для воспроизведения музыки поддерживают Hi-Res. К примеру, у Apple iTunes такой совместимости нет, так что для своего MacBook вам придется скачать или купить дополнительную программу – например, Pure Music или Amarra.

Не стоит полагаться на ограниченные возможности встроенного ЦАП компьютера или смартфона. Настольный или USB-ЦАП (такой как AudioQuest DragonFly Red или Chord Mojo) обеспечит максимальное качество звучания Hi-Res-файлов с устройств, аудиоконтуры которых не оптимизированы для этой задачи.

Включите приличный цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) в цепь между источником и наушниками, и качество звука сразу же возрастет.

Если же вы мечтаете о полноценной Hi-Fi-системе, вам потребуется сетевой музыкальный плеер с поддержкой Hi-Res-аудио – такой как Cambridge CXN или Arcam rPlay. Они особенно хороши для систем на базе NAS-серверов (Network Attached Storage, или сетевое устройство хранения – в сущности, жесткий диск со встроенным процессором; мы всецело рекомендуем такой подход).

Широкая поддержка

Форматы Hi-Res-аудио сегодня поддерживают и многие другие компоненты – например, гибридные системы «ЦАП-усилитель-сетевой плеер» (Moon Neo Ace) или активные АС со всей встроенной электроникой (KEF LS50 wireless), некоторые мультирумные системы (Bluesound) и AV-ресиверы (Sony STR DN1080).

Как всегда, мы рекомендуем выбрать качественные наушники или колонки, которые позволят в полной мере оценить достоинства формата.

Теперь вы в полной мере вооружены теоретическими знаниями, и логично задаться вопросом: где же взять все эти чудесные композиции в Hi-Res-форматах?

На сегодняшний день уже немало сайтов предлагают приобрести отдельные треки и целые альбомы в различных форматах аудио высокого разрешения. Они есть в Великобритании, США и ЕС; в некоторых случаях существуют региональные ограничения на покупку.

Такие крупнейшие лейблы, как Sony, Warner и Universal, открыли этим сервисам доступ к своим огромным архивам записей, а поклонникам качественной музыки – в аудиофильский рай.

При покупке на любом сайте вначале проверьте формат и параметры дискретизации файлов. В конечном итоге вы найдете свой любимый сайт, но даже в этом случае время от времени уточняйте информацию о требуемых альбомах или песнях – в других местах цены могут оказаться ниже.

Шесть лучших сайтов для скачивания Hi-Res-аудио

7digital</li>

Масштабный каталог Hi-Res-музыки любых жанров и удобный сайт с простыми возможностями покупки делают 7Digital сервисом по умолчанию.

У него удобный поиск и продуманная навигация по сайту. Записи в высоком разрешении легко заметить благодаря значку «24-bit FLAC»; есть также отдельный раздел Hi-Res-аудио. К сожалению, предлагаются файлы только в формате FLAC. Зато цены вполне доступны, а покупать можно как отдельные треки, так и альбомы.

Qobuz Sublime</li>

Французский сайт Qobuz получает высшую оценку за выбор музыки и удобство навигации. И сайт, и приложение отличаются продуманностью и позволяют искать музыку по жанрам или новинкам, а затем по частоте дискретизации. Каталог пополняется каждый день, но все-таки лучше всего в нем представлена французская музыка.

Цены конкурентны, однако гибридная подписка Sublime+ стоит £350* в год; впрочем, на Hi-Res-альбомы дают скидки…

Technics Tracks</li>

Все преимущества каталога 7digital в наличии, при этом сайт ориентирован строго на Hi-Fi-форматы: никаких MP3, только CD-качество и выше. Файлы доступны во FLAC с параметрами от 24 бит/44,1 кГц до 24/192 и помечены значком «Hi-Res» на миниатюрной подложке.

Благодаря строгому интерфейсу собственной разработки Technics заметно отличается от 7digital. Однако цены сравнимы, что делает Technics Tracks одним из лучших мест для покупки Hi-Res.

Onkyo Music</li>

Как и Technics Tracks, магазин Hi-Res-аудио Onkyo Music образовался в результате партнерского соглашения с платформой 7digital, так что ассортимент и цены в нем такие же, как и в двух других.

Интерфейс и функции поиска у Onkyo несколько менее удобные, и для нахождения нужных альбомов придется постараться. С другой стороны, у него есть целый отдельный раздел для файлов в формате MQA; четкие логотипы Hi-Res и MQA позволят не ошибиться в выборе.

HDTracks</li>

HDTracks – один из самых уважаемых магазинов для скачивания Hi-Res-аудио, но ему стоило бы переделать дизайн и каталог. Он ориентирован на взрослую аудиторию (джаз, классика и старый рок) и располагает соответствующим интерфейсом. Отдельные песни купить нельзя, а альбомы стоят довольно дорого.

С другой стороны, в этом магазине можно выбрать требуемый формат (FLAC, ALAC, WAV или AIFF) и частоту дискретизации. Есть и треки в DSD – рай для меломанов.

Primephonic</li>

Если вы любите классическую музыку, то это вариант для вас. Primephonic гордится своей узкой специализацией. Огромный каталог сервиса включает десятки тысяч композиций в записях с качеством от CD до FLAC с 24/192 и DSD. Некоторые даже доступны в многоканальном формате. Можно покупать альбомы целиком либо отдельные симфонии.

С продуманным сайтом очень приятно работать, функция поиска позволяет быстро найти произведение любой эпохи.

Откуда транслировать музыку в Hi-Res-форматах?

Tidal и Qobuz уже предлагают стриминг в Hi-Res-аудио, а также в стандартном CD-качестве; Spotify и Apple Music пока этим похвастаться не могут.

Tidal Masters (£20 в месяц)</li>

Партнерство Tidal и MQA еще на шаг приближает нас к широкому распространению Hi-Res-стриминга. Вначале нужно подписаться на раздел Tidal HiFi для доступа к трансляциям в CD-качестве и скачать приложение для компьютера. Стриминг MQA-файлов возможен только через это приложение; мобильные устройства и веб-плеер ограничены качеством CD.

Tidal обещает 30 000 файлов в формате MQA, около 400 из них снабжены пометкой. MQA-файлы имеют дискретизацию до 24 бит/96 кГц (файлы с 192 кГц будут пересчитаны декодером MQA до 96 кГц). При правильном подборе системы транслируемые композиции звучат фантастически здорово, обещая в будущем еще более сильные впечатления.

Qobuz Sublime+ (£350 в год)</li>

Qobuz считает свой гибридный ресурс со скачиванием и стримингом «лучшим музыкальным сервисом по подписке в мире». Максимальный пакет включает стриминг Hi-Res-файлов до 24 бит/192 кГц (а также в MQA и CD-качестве) на компьютеры и мобильные приложения.

На нем доступны 70 000 файлов в 24/192 и 40 миллионов треков в других форматах Hi-Res-аудио. Главный недостаток сервиса – цена: за использование Sublime+ придется отдать вперед за год £350. Что до качества, то у Tidal звучание показалось нам более живым и динамичным. Тем не менее Qobuz – отличный выбор для тех, кто решил полностью посвятить себя стримингу Hi-res-аудио.

Подготовлено по материалам портала «What Hi-Fi?», январь 2018 г. www.whathifi.com

Эту статью прочитали 38 038 разПочитать еще:

• 1 марта 2018Забытые форматы: гибкие грампластинки

• 29 июля 2013Базовые принципы построения современного домашнего кинотеатра

• 28 мая 2018Активная беспроводная акустика DALI Callisto

Hi-Res Audio (High-resolution audio) — это цифровой звук высокого разрешения.

В отличие от HD (high-definition video/видео высокой четкости), нет единого стандарта для звука высокого разрешения.

В 2014 году Digital Entertainment Group, Consumer Electronics Association и The Recording Academy совместно с музыкальными лейблами официально дали такое определение Hi-Res Audio: «Звук без потерь, который способен воспроизводить весь спектр записи, и был подготовлен и перенесён с источника, более качественного, чем CD.»

Проще говоря, Hi-Res audio относится к музыкальным файлам, которые имеют более высокую частоту дискретизации и/или битрейт, чем у CD, который определен в 16 бит/44,1 кГц. Частота дискретизации (или частота семплирования) относится к числу раз, когда в процессе аналого-цифрового преобразования принимается выборка сигнала в секунду. Чем больше бит, тем точнее сигнал может быть измерен в первом случае, поэтому переход от 16 бит к 24 бит может обеспечить заметный скачок в качестве.

Hi-Res аудиофайлы обычно используют частоту дискретизации 96 кГц или 192 кГц и 24-бит. Также могут быть файлы 88,2 кГц и 176,4 кГц.

Hi-Res имеет один недостаток: размер файла. Один трек может иметь размер в десятки мегабайт и несколько альбомов могут быстро съесть свободное место на вашем мобильном устройстве. Они также могут долго загружаться по Wi-Fi и мобильному интернету.

Форматы файлов Hi-Res audio

Существует несколько основных форматов файлов, поддерживающих цифровой звук высокого разрешения:

• WAV (WAVeform Audio File Format): Стандартный формат всех компакт-дисков. Отличное качество звука без сжатия, что означает огромный размер файлов (особенно Hi-Res файлов). Имеет плохую поддержку метаданных (обложка альбома, информация об исполнителе и название песни).
• AIFF (Audio Interchange File Format): Это альтернатива WAV формату от Apple, но с лучшей поддержкой метаданных. Формат без потерь и без сжатия (так же файлы большого размера), но массово не популярен.
• FLAC (Free Lossless Audio Codec): Этот формат сжатия аудио без потерь поддерживает частоту дискретизации Hi-Res, занимает около половины размера формата WAV и сохраняет метаданные. Является бесплатным и широко поддерживается (только не в продуктах Apple). Считается предпочтительным форматом для загрузки и хранения музыкальных альбомов в Hi-Res.
• ALAC (Apple Lossless Audio Codec): Собственный формат сжатия без потерь компании Apple. Также воспроизводит Hi-Res звук, сохраняет метаданные и в половину меньше WAV. Используется в устройствах Apple.
• DSD (Direct Stream Digital): Однобитный формат используется в носителях Super Audio CD. Его частота дискретизации может быть 2.8mHz, 5.6mHz и 11.2mHz, что многократно превосходит обычный CD. Формат широко не распространён.
• MQA (Master Quality Authenticated): Это новый формат, представленный в 2014 году, используется в основном для стриминга музыки в Hi-Res. Файлы MQA могут быть упакованы внутри любого контейнера сжатия без потерь, такого как FLAC, WAV или ALAC. Для декодирования файлов MQA вам понадобится совместимое оборудование — сетевой аудиоплеер, портативный музыкальный плеер, или программное обеспечение, например, приложение Tidal для ПК.

В чём преимущество Hi-Res audio

Главным преимуществом аудиофайлов с высоким разрешением, безусловно, является превосходное качество звука по сравнению со сжатыми и стандартными аудио форматами. Чтобы проиллюстрировать, почему Hi-Res должно звучать лучше, чем MP3, давайте сравним их битрейты. Файл MP3 с самым высоким качеством имеет битрейт 320 кбит/с, тогда как 24-битный/192 кГц Hi-Res аудио файл имеет скорость передачи данных 9216 Кбит/с. Музыкальный компакт-диск — 1411 Кбит/с.

Использование сжатия с потерями означает, что данные теряются в процессе кодирования, а разрешение приносится в жертву меньшему размеру файла. Это влияет на качество звука — формат MP3 (и подобные) полностью не раскрывает потенциал наших любимых песен.

Тем не менее, для большинства людей звук MP3 формата достаточно хорош, особенно при прослушивании музыки в дороге, фоном и т.д. Для аудиофилов даже CD качества недостаточно, поэтому многие ценители музыки по-прежнему предпочитают чистый аналоговый звук виниловых пластинок.

Поэтому файлы Hi-Res 24 бит/96 кГц или 24 бит/192 кГц призваны более точно воспроизводить звук, с которым музыканты и инженеры звукозаписи работали в студии.

Что нужно для проигрывания файлов Hi-Res audio

Есть немалое количество устройств, которые могут воспроизводить Hi-Res звук. Всё зависит от того, хотите ли вы, чтобы ваша система была стационарной или мобильной, насколько рассчитан ваш бюджет и каким способом вы будете чаще всего слушать ваши мелодии.

Компьютер ПК или ноутбук на Windows, Linux или Mac является основным источником для хранения и воспроизведения музыки Hi-Res. Но убедитесь, что программное обеспечение, которое вы используете для воспроизведения музыки, также поддерживает воспроизведение Hi-Res. iTunes, например, его не поддерживает, даже с MacBook, поэтому вам нужно будет скачать отдельное приложение для воспроизведения музыки. На Mac заслуживают внимания Channel D’s Pure Music и Amarra. На ПК попробуйте JRiver Media Center (платный, но работает на Windows, Linux и Mac OS X), или foobar2000 (бесплатный, но работает только на Windows)

Смартфон Смартфоны уже начинают поддерживать воспроизведение Hi-Res. Пока это ограничивается флагманскими Android-моделями, такими как Samsung Galaxy S8, S8+ и LG V30 (в настоящее время это единственный телефон, который умеет воспроизводить формат MQA). iPhone “из коробки” на данный момент не поддерживает аудиовыход Hi-Res, хотя есть способы обойти это, используя приложение (VLC Player или Onkyo HF Player), а затем либо подключить ЦАП, либо использовать наушники с разъемом Lightning.

Портативный плеер В качестве альтернативы смартфону может выступить портативный Hi-Res мультимедийный проигрыватель. Например, линейка Walkman от Sony (Sony NW-ZX300 также поддерживает MQA) и плееры Astell & Kern, Pono — они предлагают больше места для хранения файлов и ориентированы на гораздо лучшее качество звука, чем многозадачный смартфон.

Аудио система Есть много других устройств, которые также поддерживают воспроизведение звука с высоким разрешением, включая универсальные системы ЦАП-усилитель- аудиоплеер (Sim Audio MOON Neo ACE), акустические системы “всё в одном” (Dynaudio Xeo 2) или AV-ресиверы (Sony STR-DN1080).

Чтобы по-настоящему услышать все преимущества Hi-Res, приобретите высококачественные наушники или хорошую пару стереодинамиков. Возможно, вы даже встречали в магазинах «Hi-Res» наушники — верхняя частота их должна быть не менее 40 кГц. Такие наушники претендуют на полный спектр Hi-Res audio и теоретически должны предложить лучшее качество звука.

Что будет дальше с high-resolution audio

Сместить такого гиганта как MP3, пусть и не лишенного недостатков, процесс не быстрый. А значит этот формат ещё долго будет оставаться самым популярным в мире. Но благодаря всё большей поддержке, Hi-Res audio станет перспективным выбором для всех, кто интересуется качественным звуком. И уже, возможно, через несколько лет большинство песен в вашей музыкальной коллекции будут в формате высокого разрешения.

Hi-Res Audio (сокр. HRA) – музыкальные файлы, предоставляющие максимально высокое качество цифрового звучания. Сравнивая формат относящийся к HI-Res audio с mp3, можно заметить разительную разницу в качестве звука. Hi-Res Audio на голову выше, по качеству звучания компакт-дисков (CD, DVD) и даже многих качественных сжатых цифровых форматов. Hi-Res Audio принято считать эталоном качества в цифровом аудио.

Приближенное сравнение форматов:

Обсудим процессы происходящие при воспроизведении носителей и форматов высокого разрешения – HI-Res: SACD (SuperAudioCD), DVD-Audio, форматов DSD и DXD.

В прошлой статье посвященной HI-FI, мы уже рассмотрели мифы связанные с качеством звучания магнитофонов, винила, ламповых усилителей и формата CD. Настало время обратить внимание на бескомпромиссные форматы звучания современного HI-FI. Сразу успокою читателей тем, что критики будет меньше чем в прошлой статье и относится она не к качеству звучания, а больше, к техническим моментам.

Предупреждаю, что статья написана для самых любопытных читателей, для неподготовленного читателя (но любопытного) я рекомендую по мере необходимости обращаться к википедии. Менее любопытным читателям я рекомендую прочитать только «мифы» и выводы.

Смотрите так же:

• Динамический диапазон всех цифровых форматов, включая DSD – мифы и реальность
• Hi-Fi звук, мифы и реальность – эволюция и развитие звука
• Разница качества между mp3 и FLAC – 192Kbps или 320Kbps?

Начнем с самого первого из форматов высокого разрешения (HI-Res) — носитель SACD. Сам носитель не представляет для нас никакого интереса, он подобен DVD по емкости и физической структуре, интерес представляет формат хранения аудио-информации DSD.

Информация в этом формате по способу кодирования отличается от всех остальных форматов и использует «плотностно-импульсную модуляцию» (PDM — Pulse Density Modulation) в отличие от используемой обычно при кодировании звука «импульсно кодовой модуляции» PCM (Pulse Coding Modulation).

1.1 Что значат все эти преобразования?

Для представления цифрового звука, чаще всего используют импульсно кодовую модуляцию, в которой исходный аналоговый сигнал преобразуется АЦП (Аналогово Цифровой Преобразователь) или ADC (Analog to Digital Converter) в последовательный поток цифр. Делает он это строго в соответствии с заданной частотой квантования (для CD частота квантования равна 44100 Гц) — именно с этой частотой АЦП измеряет амплитуду (интенсивность) звуковой волны и  кодирует результат измерения цифрой.

Происходит это в соответствии с разрядностью АЦП (второй важный показатель качества АЦП), в диапазоне от 0 до 65535 для 16-битного АЦП, в диапазоне от 0 до 16,7 миллионов для 24-битного и от 0 до 4 миллиарда для 32-битного АЦП.

Здесь очевидно что даже небольшое увеличение разрядности (битности) АЦП приводит к резкому (экспоненциальному) увеличению качества, точности кодирования аудио.

Обратный процесс преобразования происходит при помощи ЦАП (Цифро Аналоговый Преобразователь) или DAC (Digital to Analog Converter) — последовательный поток цифр с заданной частотой квантования, преобразуется в величину звукового давления. Естественно, чем выше разрядность цифрового аудио, при наличии соответствующего преобразования, тем точнее происходит восстановление аналогового сигнала и выше качество звучания.

Мы рассмотрели Импульсно Кодовую Модуляцию ИКМ (PCM). Так преобразуется аудио в CD, DVD-audio, DXD. Чем же отличается Плотностно Кодовая Модуляция ПКМ (PDM)? от Импульсно Кодовой Модуляции ИКМ (PCM)?.

Различия и в способе преобразования аналогового сигнала и обратно цифрового в аналоговый, в цифровом способе хранения информации.

Хранение информации для звучания не имеет значения. Отметим лишь то, что для хранения аудио в SACD (DSD) используется поток бит, а не многоразрядных цифр, в диапазоне от 0 до 1, т.е двоичный сигнал. Важно то, как преобразуется аналог в цифру и обратно.

Именно с этого момента начинается путаница и мифы 🙂 Дело в том что существуют «последовательные» и «параллельные» аналогоцифровые (цифроаналоговые) преобразователи.

Миф №1 — качество однобитного высокочастотного кодирования лучше чем качество многоразрядного кодирования…

Для понимания изложенного далее рассмотрим логику работы «параллельного» и «последовательного» преобразователей. Начнем с оцифровки аналогового сигнала — логики АЦП.

Итак, параллельный АЦП «измеряет» аналоговый сигнал и преобразует его в цифру.

3.1 Как происходит аналого-цифровое преобразование?

На входе АЦП находится схема «компаратор», смысл которой сводится к следующему — сравнивать эталонный сигнал (допустим 1 вольт, но исходным обычно берется напряжение равное половине от максимального значения измеряемого сигнала) с поступающим измеряемым.

Если измеряемый сигнал оказывается меньше эталонного схема генерирует логический сигнал «минус» (логический 0), а если больше то «плюс» (логический 1). В соответствии с этим логическим сигналом изменяется величина эталонного напряжения — оно или увеличивается в два раза или уменьшается в два раза от предыдущего значения, в зависимости от того был ли измеряемый сигнал больше или меньше эталонного. Одновременно с этим в цифровом регистре хранится цифра (вначале равная половине измеряемого диапазона) и она делится или умножается на 2, по результату сравнения компаратором эталонного сигнала с измеряемым.

Далее измерение происходит еще раз и так далее от самого «грубого» измерения до самого «тонкого», с каждым шагом величина эталонного напряжения будет последовательно приближаться к измеряемому значению. Так-же последовательно будет «уточняться» хранящаяся в регистре цифра — от старших разрядов («грубым» значениям) к младшим («точным» значениям).

Количество измерений равно разрядности схемы АЦП, например для 16-битного будет 16 замеров-сравнений-шагов. Это так называемый «метод последовательного приближения». Эта логика хороша тем что количество измерений для высокой точности невелико и равно разрядности. Таким образом:

• Чтобы измерить сигнал с точностью от 0 до 65535, понадобится не 65535 шагов, а всего 16.
• Для измерения с точностью от 0 до 16,7 миллионов понадобится всего 24 шага.

Для схемы АЦП таким образом могут применяться относительно низкочастотные компоненты, это упрощает, удешевляет схему, увеличивает ее точность (за счет меньшего разброса параметров компонентов).

Обратное преобразование из цифры в аналоговый сигнал (ЦАП) происходит проще. Мы имеем параллельный набор выводов микросхемы, в котором число выводов равно разрядности преобразуемого сигнала. Каждый разряд еще цифрового сигнала, имеет одну и ту же величину (напряжение). Сигнал пока еще параллельный-цифровой. Далее к каждому выводу подключена «R-2R» цепочка (сопротивление или резистор) и таким образом самому старшему разряду соответствуем высокое выходное напряжение, а младшему минимальное. В итоге комбинация значащих разрядов пропущенных через «R-2R» цепочки микшируется в один аналоговый сигнал. В конце находится высокочастотный фильтр. Вот и все =)

Он работает на относительно низкой частоте, за счет чего достигается высокая точность. Смысл в том что все частоты образуются от сверхвысокой частоты кварцевого резонатора, которая затем делится схемами «делителями», до более низкой частоты работы цифровой схемы. Вместе с делением сверхвысокой частоты, происходит и деление (уменьшение) ошибки (отклонения) частоты от теоретической. Чем больше коэффициент деления и ниже конечная частота, тем точнее частота на выходе.

Соответственно низкочастотные компоненты и схемы точнее высокочастотных.

В последовательном АЦП есть уже знакомый нам компаратор, который сравнивает эталонный сигнал (опорный) с измеряемым. Далее идут различия в логике работы.

В цифровом регистре (буферной памяти) хранится цифра равная значению эталонного сигнала. После очередного измерения компаратором аналогового сигнала, он выдает на выходе цифру 1, если измерение было выше эталона и 0, – если ниже. Затем эталонным сигналом становится не в 2 раза более высокий или более низкий сигнал, а на единицу больший или меньший. Одновременно с этим в память записывается не цифра равная эталону, а бит 1 если измерение было больше или 0 если меньше.

Фактически мы имеем более простую последовательную логику (и схему) АЦП, по сравнению с параллельной.

Вместо последовательного приближения, здесь используется фиксация (запись) пошагового приближения. Для измерения диапазона равному 16 бит от 0 до 65535 нам понадобится уже 65535 шагов (а не 16). Соответственно для 24-битного преобразования нам понадобится 16,7 миллионов шагов. На выходе такого АЦП записывается последовательный поток бит, в котором аналоговое значение интенсивности звуковой волны, равно «плотности» потока единиц и нулей. Если больше единиц, то напряжение (интенсивность) выше, а если нулей — ниже. Все очень просто.

6.1 Обратное цифро-аналоговое преобразование, последовательно

Обратное цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) тоже простое. На выходе однобитного цифрового сигнала, стоит емкость (конденсатор), которая заряжается нулями и еденицами, на разную величину, в зависимости от плотности следования нулей и единиц. В конце после емкости находится высокочастотный фильтр и аналоговый выход.

В нем используется более простая схема с меньшим числом компонентов. Величины неточности во всех компонентах аналогового тракта накапливаются в одну общую большую ошибку. Чем меньше компонентов в аналоговой цепи тем точнее АЦП (ЦАП) и качественней звук.

Внимательный читатель заметил что в выводах 1 и 2 есть противоречие =) . В реальности все прозаичней. На самом деле на практике используют комбинацию этих методов. Весь диапазон амплитуд аналогового сигнала разбивается на поддиапазоны (параллельная обработка) и затем подвергается последовательному кодированию. Такие «гибридные» ЦАП-ы (АЦП) являются самыми широко распространенными.

При воспроизведении SACD на самом деле используется полностью последовательный однобитный ЦАП. Но как мы уже выяснили этот плюс входит в противоречие с высокой частотой работы схемы ЦАП =). Когда говорят про высокое качество SACD, то имеется ввиду его более высокое качество по сравнению с CD.

Реальность как всегда сурово приземляет нас от теоретических максимумов на землю.

Реальных ЦАП, работающих с 32 битной точностью в бытовой (даже HI-FI) звуковоспроизводящей аппаратуре чаще всего нет =) . Обычно все ограничивается 24 битами. Но поспешу успокоить читателей тем, что и на студиях звукозаписи разрядность оцифровки сигнала редко превышает 24 бита, а если и превышает то ненамного. Запас в разрядности (точности) аудио нужен для редактирования цифрового контента, так как при редактировании так называемые ошибки редактирования накапливаются. Об этом мы уже упоминали в прошлом обзоре.

Рассмотрим еще один, последний миф и спекуляции по этой теме.

Времена связанные с высоким цифровым джиттером относятся к 90-ым и началу 00-вых. Когда микросхемы были еще не такие «большие» по сложности схем и производители на всем экономили. Тогда существовала разница.

Именно в этом моменте последовательный ЦАП для SACD имел преимущество перед параллельными дешевыми ЦАП=). Но в те времена встречались даже ЦАП для CD, с разрядностью менее 16 бит =). Сейчас эти недостатки встречаются только в самой дешевой технике не имеющей к HI-FI никакого отношения. Хотя… это еще встречается в смартфонах =).

Так что если вы любите музыку лучше приобретайте для этого качественный плеер =)

• ТОП 15 лучших плееров;
• ТОП 15 лучших звуковых карт;
• ТОП 15 лучших наушников;

С уважением, Тепляков Андрей.

Авг 14, 2018Используемые источники:

• https://m.audiomania.ru/content/art-5718.html
• https://stereoland.ru/hi-res-audio/
• https://headphonesbest.ru/info/hi-res-audio-16772