Руководство для начинающих аудиофилов по ЦАП и зачем они вам нужны

Мы подробно рассмотрим, как работает ЦАП, какие характеристики искать, а также плюсы и минусы различных типов.

Внешние ЦАП постоянно обсуждаются на аудиофильских форумах. многие клянутся своей способностью улучшать качество звука.

Но для человека, не имеющего опыта, это может быть сложной темой для навигации. Существует не только бесчисленное множество вариантов выбора, но также многое нужно учитывать с точки зрения совместимости, какой тип формы выбрать и какие характеристики выбрать.

В этой статье мы разбиваем всю эту информацию на что-то более простое. Мы дадим вам краткое изложение всех важных вещей, которые вам нужно знать о ЦАП и о том, как они работают, чтобы понять, нужен ли он вам. Давайте приступим!

Что такое ЦАП?

Процесс цифро-аналогового преобразования.

А ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) — это технический инструмент, который преобразует цифровые аудиосигналы (двоичные коды) в аналоговые сигналы (то, что вы можете услышать).

Итак, когда происходит фактическое преобразование из цифрового в аналоговый? Ну, это происходит за доли секунды до воспроизведения.

Прежде чем музыка достигнет ваших ушей, ЦАП обрабатывает все двоичные коды, составляющие цифровой аудиосигнал, и преобразует их в аналоговый сигнал. Затем этот сигнал отправляется на усилитель, а затем на наушники или динамики.

ЦАП обычно интегрируются во многие устройства, такие как смартфоны, планшеты и компьютеры. Однако их также можно использовать как внешний автономный инструмент, который вы можете подключить к своим аудиоустройствам.

Почему мы преобразовываем аналоговые сигналы в цифровые только для того, чтобы изменить их обратно?

Чтобы понять это, важно сначала понять разницу между аналоговыми и цифровыми сигналами.

Ан аналоговый сигнал представляет собой непрерывную волну, которая постоянно изменяется по амплитуде или напряжению. На графике аналоговые сигналы выглядят плавными, непрерывными. синусоидальные волны, идентичный волне, создаваемой исходным звуком. Таким образом, аналоговые записи обеспечивают наиболее точное аудиовоспроизведение звука.

Аналоговые и цифровые сигналы

В отличие, цифровые сигналы являются двоичными сигналами. Они являются приблизительным представлением оригинальной аналоговой звуковой волны и имеют амплитуду, ограниченную определенным числом значений, ограниченным количеством выборок в секунду (то есть частотой выборки).

Эти сигналы представлены дискретными прямоугольные волны, из-за чего цифровые звуковые волны на графике выглядят менее плавными. И поскольку они являются приблизительными, цифровые сигналы могут иметь тенденцию затушевывать более тонкие нюансы звука, что может сделать их звучание менее точным.

Возвращаясь к первоначальному вопросу — если аналоговые сигналы уже настолько точны, а цифровые сигналы лишь приближены, зачем их вообще преобразовывать? Причин много, и большинство из них связано с удобством. Основные причины:

• Цифровые сигналы можно передавать, сжимать и сохранять гораздо проще и быстрее.
• Они менее восприимчивы к шуму, искажениям и ухудшению качества.
• Они являются текущим де-факто методом распространения музыки.

Как работает ЦАП?

Как ЦАП преобразует цифровые сигналы в аналоговые.

Как упоминалось ранее, ЦАП преобразуют цифровые сигналы в аналоговые. Они делают это, обрабатывая двоичную информацию цифрового сигнала, используя метод взвешенного резистора или Метод лестничной сети R-2R.

Другими словами, ЦАП берет несколько отсчетов цифрового сигнала для восстановления аналоговой волны.

Однако, поскольку цифровые сигналы состоят из аппроксимированных значений исходной аналоговой звуковой волны, в итоге вы получите зубчатую ступенчатую волну, а не типичную гладкую аналоговую синусоидальную волну.

Размер каждого «шага» зависит от разрешения записи. Чем выше разрешение записи, тем меньше «шаг». Меньшие «шаги» означают, что реконструкция сигнала является более точной, поскольку она очень похожа на исходную аналоговую волну.

Исходный аналоговый сигнал против реконструированного аналогового сигнала.

Здесь интерполяционный фильтр или сглаживающий фильтр нижних частот Это последний шаг в цифро-аналоговом преобразовании, дальнейшее улучшение реконструированной аналоговой волны.

Во время этого процесса ЦАП анализирует промежутки между каждым «шагом», чтобы определить приблизительные значения между ними. Процесс сглаживает резкие вариации на каждом «шаге», эффективно уменьшая нежелательные частоты и приводя к гладкой непрерывной аналоговой волне.

Вам нужен внешний ЦАП?

ЦАП СУ-9 СМЛ

В настоящее время почти все аудиосистемы и устройства имеют встроенные ЦАПы. Загвоздка, однако, в том, что встроенные ЦАП не всегда гарантируют отличное качество звука. Вот почему:

• Они построены по цене, а не для звука: большинство встроенных ЦАП, особенно на ПК и мобильных устройствах, созданы с минимальными требованиями, необходимыми для их работы. Это связано с тем, что производители жертвуют качеством используемых компонентов, чтобы минимизировать вес, энергопотребление и стоимость. В конце концов, для типичного потребителя ЦАП не является приоритетом в списке характеристик при покупке ПК или смартфона.
• Не все являются меломанами: большинство людей не имеют сверхразборчивых музыкальных привычек или не используют высококачественное аудиооборудование. Таким образом, разница между стандартным качеством звука и качеством звука высокого разрешения часто может оставаться незамеченной. Таким образом, большинство производителей не отдают приоритет установке высококачественных микросхем ЦАП в свои устройства.
• Электронный шум: встроенные ЦАП постоянно подвергаются воздействию электронного шума. Например, встроенные ЦАП в компьютерах должны конкурировать с шумом, создаваемым всем оборудованием, которое их окружает. И это может внести искажения и другие нежелательные артефакты в ваш звук. Это как пытаться записать песню посреди оживленного шоссе.

С другой стороны, внешние ЦАП имеют меньше внутреннего электронного шума, что позволяет им более чисто обрабатывать аудиосигналы. Они часто состоят из компонентов более высокого качества, которые позволяют им декодировать цифровые аудиоданные с большей точностью. Кроме того, их гораздо проще заменить или модернизировать на более новую модель, если возникнет такая необходимость.

Но не обязательно ожидать, что ЦАП сам по себе улучшит звук.

Внешние ЦАП могут значительно улучшить качество звука, но имейте в виду, что они не являются единственной причиной улучшения звука. Это суммарная комбинация компонентов всей системы:

• Наушники
• Источник звука
• Усилитель
• ЦАП

По качеству эти компоненты должны дополнять друг друга. Недостаточно купить качественный внешний ЦАП и ожидать, что все будет звучать лучше. Вам также понадобится пара высококачественных наушников и не менее хороший усилитель, который может обеспечить качество звука.

Точно так же, если вы инвестируете только в высококачественные наушники и усилители и не обновляете свой встроенный ЦАП, вы все равно не сможете реализовать весь потенциал своего аудиооборудования.

То же самое можно сказать об источнике звука или файлах, которые вы слушаете.

Итак, вам нужен внешний ЦАП?

Если вы случайный слушатель, который в основном использует Spotify или Youtube Music, вполне возможно, что у вас все в порядке со встроенным ЦАП вашего устройства. Но если вы используете высококачественное аудиооборудование или планируете обновить свою установку, лучше всего приобрести внешний ЦАП.

Что делает отличный ЦАП?

Если вы решили обновить свой ЦАП, необходимо учитывать несколько характеристик, чтобы обеспечить максимальную гибкость и функциональность вашей системы. Вот на что следует обратить внимание:

Разрешение

Чтобы узнать звуковое разрешение ЦАП, вам нужно посмотреть на его частоту дискретизации и разрядность.

Частота дискретизации — это количество выборок, взятых в секунду из аудиофайла или сигнала. Стандартная частота дискретизации для компакт-дисков составляет 44,1 кГц, что означает 44 100 выборок аудиоданных в секунду.

44,1 кГц — стандартная частота дискретизации, поскольку 20 кГц — это верхний предел человеческого слуха. И согласно Теорема Найквиставам необходимо семплировать исходный аудиосигнал с удвоенной скоростью его максимальной частоты, чтобы предотвратить потерю данных и сохранить качество звука после преобразования.

Битовая глубина относится к количеству битов информации, хранящейся в каждой взятой выборке. Эти значения варьируются от 16-битных (65 536 уровней информации) до 32-битных (более 4,2 миллиарда уровней информации). Чем выше битрейт, тем больше аудиоданных захватывается в одном образце, что приводит к более точному воспроизведению звука.

Итак, если вы хотите слушать аудиоформаты высокого разрешения, вам понадобится ЦАП с достаточно высокой частотой дискретизации и битовой глубиной (обычно не менее 192 кГц/24 бит), способный декодировать аудиофайлы большого размера.

Динамический диапазон

Что такое динамический диапазон?

Динамический диапазон, выраженный в децибелах, представляет собой разницу между самым громким и самым тихим выходным звуком аудиофайла до искажения в верхнем пределе и шумный этаж становится заметно на слух.

Теоретически динамический диапазон ограничен разрядностью. Как обсуждалось ранее, битовая глубина определяет точность воспроизводимого звука. Чем выше битовая глубина, тем шире становится ваш динамический диапазон и тем больше деталей звука помещается.

Для иллюстрации, 16-битный динамический диапазон 96,33 дБ24-битный — 144,49 дБ, 32-битный — 192,66 дБ.

Теперь динамический диапазон в 144,49 дБ или 192,66 дБ может показаться чрезмерно чрезмерным, особенно с учетом того, что многие популярные популярные поп- и рэп-композиции не нужен большой динамический диапазон. Не говоря уже о том, безопасный предел человеческого слуха составляет всего 90 дБ.

Однако для таких жанров, как классическая музыка, которые содержат больше вариаций между громкостью и тишиной, более широкий динамический диапазон может помочь в полной мере оценить эти вариации, не сталкиваясь с дополнительными искажениями или проблемами с шумом.

Совместимость типов файлов

Не все ЦАП совместимы со всеми аудиоформатами. Поэтому очень важно знать, какие типы аудиофайлов вы чаще всего слушаете, и соответственно выбирать совместимый ЦАП. Различные аудиоформаты делятся на три категории: с потерями, сжатый без потерьи несжатый.

с потерями

Аудиоформаты с потерями не славятся фантастическим качеством, потому что они закодированы таким образом, что жертвует большим количеством важных аудиоданных. Вы получаете меньший размер файла, который легче хранить, передавать или транслировать, обрезая части аудиоданных.

Вот почему их используют популярные сервисы потоковой передачи музыки, такие как Spotify. Компромисс, однако, заключается в том, что качество звука ухудшается.

Все ЦАП могут обрабатывать аудиоформаты с потерями, наиболее распространенными из которых являются: ААС (Расширенное кодирование звука), ОГГ (Огг Ворбис), WMA (Виндовс Медиа Аудио).

MP3 (MPEG-1 Audio Layer III) был наиболее распространенным аудиоформатом с потерями, который использовался на протяжении 90-х и 2000-х годов. Однако это было официально объявлен мертвым его создателями в 2017 году.

MQA, формат, используемый исключительно Tidal, также считается форматом с потерями, однако его можно декодировать только устройствами, имеющими лицензию на его использование.

Сжатый без потерь

Как и форматы с потерями, сжатые форматы без потерь хранят данные в файлах меньшего размера, но они делают это без ущерба для аудиоданных. Это делает их относительно простыми для хранения и быстрой передачи, обеспечивая более высокое качество прослушивания.

Аудиоформаты, подпадающие под эту категорию, включают: FLAC (бесплатный аудиокодек без потерь), ALAC (аудиокодек Apple Lossless) и DSD (Прямой цифровой поток).

FLAC, безусловно, является наиболее распространенным аудиоформатом без потерь. Он поддерживает частоту дискретизации с высоким разрешением и используется многими популярными потоковыми сервисами, такими как Tidal, Amazon Music и Deezer. Вероятно, вам будет сложнее найти ЦАП, который не поддерживает этот тип файла.

ALAC, в основном используемый в Apple Music и устройствах Apple, требует ЦАП для прослушивания без потерь. Но у вас не возникнет проблем с поиском того, который будет работать на вашей установке, так как Apple не указывает никаких ограничений или рекомендаций какие ЦАП использовать.

Несжатый без потерь

Несжатые файлы без потерь по сути являются необработанными аудиофайлами. Они неизменны и звучат точно так же, как исходный звук. Они также довольно большие и занимают гигабайты места. WAV и AIFF являются наиболее распространенными несжатыми форматами файлов.

Оба функционально идентичны, поскольку они используют импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ) для кодирования аудиоданных. Разница лишь в том, что первый разработан Microsoft, а второй — Apple. Оба аудиоформата совместимы со многими ЦАПами, представленными на рынке, поэтому у вас не возникнет проблем с поиском одного из них для вашей установки.

DSD — это вишенка на торте для аудиофилов. Он имеет частоту дискретизации и разрядность 1 бит/2,8224 МГц, что означает, что он производит выборку звука. 2 822 400 раз каждую секунду. Это огромный объем данных. Теоретически, это также самое близкое к оригинальной звукозаписи, которое вы можете получить.

Также важно помнить, что записи DSD стоит больше и не широко доступны. Вы не найдете его на потоковых сервисах, и в этом формате меньше популярных исполнителей. Даже у Сони рекомендуемые музыкальные магазины DSD тематические каталоги, состоящие в основном из джазовой и классической музыки.

Итак, если вы больше любите мейнстримную музыку, вам будет не так просто найти программное обеспечение в DSD. Но если вы больше любите классические симфонии, джаз и инструментальные композиции (и у вас есть оборудование для этого), DSD может оказаться выгодным вложением.

Различные типы внешних ЦАП

Внешние ЦАП бывают разных форм-факторов, разработанных для максимального удобства настройки. Давайте рассмотрим три основных типа, а также преимущества и недостатки каждого:

ЦАП для рабочего стола и домашней студии

ЦАП Bricasti M3H для настольных ПК (от: Bricasti)

Настольные ЦАП предназначены для домашнего или студийного использования. Они, как правило, крупнее или громоздче, но содержат компоненты более высокого качества, чем их портативные аналоги.

В целом, настольные ЦАП обеспечивают значительно лучшее качество звука, чем портативные. Эти типы имеют больше параметров ввода и вывода и могут поддерживать любой аудиоформат. А поскольку они не поставляются с внутренней батареей, у вас не будет проблем с перегревом и длительным использованием.

Недостатком является переносимость. Более крупные модели могут занимать место, а для внешнего источника питания могут потребоваться дополнительные удлинительные кабели и провода. Многие ЦАП не поставляются с усилителем для наушников, поэтому при необходимости вам может потребоваться купить отдельный усилитель.

Для кого это: аудиофилы, звукорежиссеры, те, кто использует высококачественное аудиооборудование, те, кто хранит большую часть своей музыкальной коллекции высокого разрешения на своем компьютере, те, кто ищет высочайшее качество звука без необходимости портативности.

Рекомендуемые модели: Аудиодвижок D1, Кембридж Аудио DacMagic 200M, iFi Дзен ЦАП V2.

ЦАП с питанием от устройства (ключи AKA)

Портативный ЦАП Hidizs S9 PRO (от: Hidizs).

Портативные ЦАП позволяют отказаться от установки на рабочем столе. Они бывают разного дизайна, некоторые размером с флешку или кредитную карту.

Большинство моделей предназначены для удобного использования с мобильными устройствами, такими как смартфоны и планшеты, и питаются от самого устройства. Они могут улучшить качество звука даже в энергосберегающих IEM, пока вы в пути, а некоторые модели даже поддерживают беспроводное соединение Bluetooth.

Недостаток портативных ЦАП по сравнению с их более крупными аналогами заключается в том, что они могут иметь меньшую выходную мощность, которой недостаточно для питания наушников с высоким импедансом. Качество звука, как правило, ниже, чем у лучших ЦАП для настольных ПК, а некоторые модели имеют ограниченные возможности вывода звука.

Для кого это: любители музыки, которые хотят получить лучшее от прослушивания в пути.

Рекомендуемые модели: Оппо HA-2SEи ДАКПОРТ HD.

Портативный ЦАП/усилитель Combo

Комбинация Chord Hugo 2 DAC/усилитель (от Amazon)

Портативный комбинированный ЦАП/усилитель предназначен как для использования в дороге, так и для установки на рабочем столе. Он поставляется со встроенным усилителем, поэтому вам не нужно покупать отдельное оборудование. Часто они будут иметь перезаряжаемую внутреннюю батарею, чтобы удовлетворить потребности устройства в мощности.

Этот тип ЦАП может питать все, от IEM до требовательных наушников с высоким импедансом. Многие из них также имеют множество вариантов подключения и обеспечивают превосходное качество звука.

Для кого это: Любой, кто хочет лучшего качества звука, более высокой выходной мощности, чем у ключей, гибкости использования с самой широкой гибкостью импеданса наушников и не нуждается в наименьших форм-факторах для портативности.

Рекомендуемые модели: iFi Диабло, Аккорд Хьюго 2, JDS Labs Элемент III.

Заключение

Резюмируя ключевые моменты:

• Большинство встроенных ЦАП подходят для повседневного прослушивания. Но многие не способны обрабатывать аудиофайлы высокого разрешения.
• Встроенные ЦАП часто изготавливаются только для удовлетворения минимальных функциональных требований и подвержены электронным помехам от окружающего оборудования.
• Внешние ЦАП сами по себе не обеспечивают автоматически отличный звук. Также нужны одинаково хорошие наушники, хороший усилитель и качественный источник звука.
• ЦАП с высоким разрешением будет иметь возможность воспроизводить различные форматы файлов, начиная от mp3 с самым низким разрешением и заканчивая DSD с самым высоким разрешением.

Нужен ли вам внешний ЦАП, зависит от ваших целей. Если вы хотите слушать больше форматов файлов с высоким разрешением и хотите получить максимальную отдачу от этих новых высококачественных наушников, которые вы только что купили, тогда имеет смысл инвестировать во внешний ЦАП.

В конце концов, это вопрос, на который можете ответить только вы. Надеемся, что с некоторой помощью информации, которую мы предоставили в этой статье, ответ станет более очевидным. Изучите причины, по которым вам нужен новый ЦАП, посмотрите на свое звуковое оборудование и даже на свои привычки прослушивания. Все это играет жизненно важную роль в этом решении.

Чтобы глубже погрузиться в технические аспекты ЦАП, ознакомьтесь с нашим руководством по ЦАП, состоящим из двух частей.

Как вы нашли нашу рецензию? Если у вас есть мысли или предпочтения относительно ЦАПов, мы будем рады услышать о них в комментариях ниже!