ЦАП-Царапыч, статья. Журнал "Stereo & Video"

Пока мы еще не стали биокиборгами, все цифрованные удовольствия приходится предварительно раскодировывать и придавать им физическое измерение. Узловой точкой в этом процессе является цифроаналоговый преобразователь — конвертер, DAC, ЦАП... У него много имен, как у Люцифера.

История развития DAC’ов, как у всякого изделия, обращенного к нашим органам чувств и эмоциям, обильно унавожена легендами и категоричными мнениями. Дело в том, что цифроаналоговые преобразователи первого и второго поколения использовали иной принцип восстановления звуковой волны, чем нынешние дельта-сигмы. 16-битное описание аудиопотока загонялось в соответствующие 16 разрядов и взвешивалось на так называемой R-2R-матрице (резисторной схеме лестничного типа). Burr-Brown PCM63, Philips TDA1541 — эти маркировки ласкают слух поклонников старой винтажной цифры. Между прочим, самый первый чип Philips TDA1540 был вообще 14-битовым, и ничего. Есть люди, которые утверждают, что именно на нем компакт-диск звучал наиболее живо и естественно. Строго же говоря, только R-2R-конвертеры можно назвать мультибитными ЦАПами в полной мере. Все же нынешние заявления вроде 24 bit delta-sigma multibit DAC следует считать оксюмороном. Но, кстати, это совершенно не означает, что современники чем-то плохи. Сейчас мы все объясним.

Первый внешний ЦАП Sony DAS-702ES был запущен в 1984 году — на удивление быстро после анонса формата CD. На фото его дальнейшее развитие — аудиофильская модель Sony DAS-703ES (1986 год): 3-мм алюминиевый корпус, раздельное питание, экранирование вплоть до внутренней проводки и печатных плат, танталовые конденсаторы и резисторы с золотыми ножками. В качестве ЦАПа использовались отборные мультибитные чипы Burr-Brown PCM53JP-1. Также здесь впервые была применена фазовая автоподстройка частоты PLL (Phase locked loop) и система подавления джиттера.

R-2R-матрицы оказались не слишком технологичными в производстве — в частности, требовалась точная лазерная подгонка всех номиналов сопротивлений. В противном случае при работе неточный замер битов приводил к нарушению линейности сигнала. Поэтому на смену R-2R пришли конвертеры с 1-битовым принципом преобразования — то есть уже наши родимые дельта-сигмы. Если мультибитники выдавали напряжение сигнала напрямую — исходя из поступивших на матрицу 16-битовых данных, то в дельта-сигме сигнал строился побитово — напряжение колебалось в зависимости от того, «ноль» пришел на приемник или «единичка». 1 — означала увеличение напряжения аналогового сигнала, а 0 — уменьшение. Они оказались значительно дешевле, да и с линейностью был полный порядок. Разумеется, не обошлось и без недостатков, но капризные мультибитники так к тому времени надоели производителям, что поначалу термин 1-bit фигурировал на лицевых панелях компонентов в качестве особо почетного отличия.

На 18- и даже 20-битовую точность, достигнутую в лучших R-2R ЦАПах, никто уже и смотреть не хотел. Дальнейшие работы в 1-битовом направлении в конечном итоге и привели к формату SACD, который имел столь высокую частоту дискретизации, что позволило обойтись совсем простыми аналоговыми фильтрами. Также на стыке технологий были созданы гибридные дельта-сигмы (например, Burr-Brown PCM67), где поток обрабатывался каскадами как по 1-битной, так и параллельной схеме. Они и стали родоначальниками современных преобразователей.

Следующей почетной надписью на лицевой панели компонента стала надпись 24 bit. Современные чипы Sabre и Texas Instruments (поглотивший славный Burr-Brown) имеют параметры аж до 32 бит и умопомрачительные характеристики сигнал/шум. Некоторые амбициозные производители и вовсе отказались от поточных чипов и производят конвертацию на программируемых вентильных матрицах (FPGA). И тем не менее до сих пор периодически раздается плач о старом мультибитнике. Увы, последним и единственным из R-2R ЦАПов остается лишь PCM1704.

При прочих же равных можно осторожно сформулировать несколько общих статистических наблюдений, не претендующих на абсолютную правоту. Цифровые источники на старом мультибите звучат более сглаженно и миролюбиво, можно даже сказать — плавно. И все-таки достоинства эти вполне могут быть продолжением недостатков. По сравнению с дельтасигмами у них при довольно плотной звуковой фактуре не столь широка сцена, нет точности, остроты и воздуха на высоких частотах — так недолго напроситься и на определение «мутности» в звуке. В любом случае эти различия куда тоньше разницы между двумя акустическими системами, так что нынешнему поколению аудиолюбителей следует с легким сердцем принять доминирующее положение дельта-сигм на рынке и настраиваться на аудио высокого разрешения. И запомните: звук не в чипе, а счастье не в битах.

Подготовлено по материалам журнала "Stereo & Video", ноябрь 2012 г. www.stereo.ru