Цап это в музыке

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – это устройство, преобразующее цифровой сигнал в аналоговый. Устройства ЦАП применяют не только для воспроизведения переменного аналогового сигнала в непрерывном режиме, но и для воспроизведения уровней постоянных напряжений (токов).

ЦАП в непрерывном (синхронном, потоковом) режиме применяют в задачах непрерывного управления, для воспроизведения звуковых, ультразвуковых и видеосигналов.

ЦАП в асинхронном режиме управления применяют как управляемый источник опорного напряжения (тока), в медленных контурах управления для подстройки уровня сигнала «малыми шагами».

Большинство ЦАП по их характеристикам и по назначению можно разделить на две основные группы:

  1. Инструментальный ЦАП
  2. Сигнальный ЦАП

Инструментальные ЦАП предназначены для функций управления. Они могут не обладать хорошими спектральными характеристиками, но они должны обладать монотонностью характеристики преобразования, хорошей стабильностью воспроизведения напряжения постоянного тока. Среди инструментальных ЦАП встречаются преобразователи с малым временем установки сигнала, с малым временем преобразования сигнала для задач, связанных с оперативным управлением. Инструментальные ЦАП используют, как правило, одноступенчатую (неконвейерную) архитектуру на основе резистрной матрицы и аналоговых ключей. Для обеспечения монотонной характеристики используют резисторную матрицу в виде последовательной цепи резисторов (например, технология stream DAC). Такая одноступенчатая технология, кроме преимуществ в бысродействии, в скорости нарастания выходного сигнала, имеет также два недостатка – это проникновение зарядов переключения используемого в архитектуре ЦАП коммутатора, что вызывает быстрый переходный процесс на выходе ЦАП в виде всплесков длительностью несколько наносекунд в момент переключения на следующий отсчёт, и совсем невысокая линейность преобразования этих ЦАП. Применение выходного аналогового ФНЧ, а также применение кусочно-линейной аппроксимации, в значительной стенени улучшают линейность и спектральные характеристики инструментальных ЦАП, если их применять в качестве сигнальных ЦАП.

Сигнальные ЦАП предназначены для функций воспроизведения сигналов. Они должны обладать хорошими спектральными характеристиками, имеют интерполяцию выходного сигнала. Но эти ЦАП могут не обладать хорошей стабильностью выходного напряжения по постоянному току и, как правило, имеют значительное время задержки, измеряемое десятками периодов преобразования. Сигнапьные ЦАП звукового дипапазона частот используют технологию сигма-дельта ЦАП, высокую внутреннюю частоту преобразования и интерполяцию, которая убирает «ступенчатость» формирования выходного сигнала. Однако в качественных сигма-дельта ЦАП используют также аналоговые ФНЧ для подавления остаточных высокочастотных составляющих на выходе.

В отдельную группу ЦАП можно включить ЦАП на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Это недорогой принцип создания инструментального ЦАП на основе порта PWM контроллера и аналогового ФНЧ.

Как выбрать внешний ЦАП?

Основными характеристиками ЦАП являются:

  • Диапазон выходных напряжений.
  • Динамический диапазон.
  • Выходной ток (или характеристики номинальной нагрузки).
  • Полоса частот воспроизведения выходного сигнала.
  • Период (частота) преобразования. Для асинхронных ЦАП нормируется время преобразования.
  • Время установления выходного сигнала.
  • Коэффициент нелинейных искажения (КНИ).
  • Погрешность воспроизведения напряжения постоянного и переменного тока.

Существуют ЦАП с выходом по току. Для них также нормируется диапазон выходных токов на номинальной нагрузке.

Перейти к другим терминамCтатья создана:09.07.2014
О разделе «Терминология»Последняя редакция:25.08.2019

Что такое ЦАП и какие они бывают

За последние несколько лет аббревиатура ЦАП буквально заполнила собой медийное пространство. Даже компания Apple, анонсируя Hi-Res качество в своем сервисе Apple Music, рекомендует для прослушивания именно данный класс устройств. Так что же такое эти ЦАП и какие они, собственно, бывают?

Вообще, аббревиатура ЦАП дословно обозначает цифро-аналоговый преобразователь, то есть устройство, превращающее цифровой сигнал в аналоговый. Используется подобное преобразование много где, но в данном конкретном случае речь идет только о звуке. И говорим мы не о микросхеме, которая также называется ЦАП, а о полноценном устройстве с полноценными входами и выходами.

В качестве источников цифрового сигнала может выступать ваш смартфон, планшет, телевизионная или игровая приставка, компьютер, ноутбук и много чего еще. К примеру, с официальной странички музыканта или какого-то стриммингового сервиса мы получаем файл целиком или его представление в виде последовательно поступающего цифрового потока. Для воспроизведения этой информации используются мультимедийные приложения, которые, в свою очередь, обращаются к драйверам операционной системы, отвечающим за непосредственно воспроизведения звукового потока.

Кто-то, конечно, возмутится, что музыка у него воспроизводится и без приобретения всяких ЦАПов, но это происходит исключительно потому, что простейшая его реализация изначально присутствует во всех перечисленных выше устройствах. Следовательно, ЦАП в вашем телефоне или компьютере уже есть и называется встроенной звуковой картой. О том, что это совсем уж базовый уровень, надеюсь, никому дополнительно пояснять не нужно. Как бы не старался производитель, но аудио часть, размещенная на материнской плате, всегда будет иметь искажения, да и вкладываться в хороший тракт там попросту никто не будет. Потому что не выгодно, да и мало пока спроса на высокое качество.

И вот тут возникает вопрос: можно ли сказать, что ЦАП — это звуковая карта? И да, и нет. Звуковая карта или как ее еще любят называть аудиоинтерфейс — это гораздо более сложное устройство, поскольку умеет не только воспроизводить, но и записывать (получать) звук. А значит, внутри у нее установлено два преобразователя: прямой (ЦАП) и обратный (АЦП). То есть ЦАП, говоря по-простому, представляет из себя половину звуковой карты и предназначен только для воспроизведения звука. Об исключениях поговорим чуть позже. То есть фактически ЦАП — это внешняя звуковая карта для вашего смартфона, планшета, компьютера или приставки. Понятно, что внешнее устройство как-то должно подключаться и значит у него есть входы, а далее уже из него надо как-то получать звук, то есть имеются и выходы.

Для простоты, все ЦАПы можно разделить на портативные и стационарные. Портативный может поместиться в карман вместе с телефоном, а следовательно, в качестве входа у него Type C или Lightning, а на выходе один или несколько выходов для наушников. Питаться же они могут от батареи источника, такие обычно называют мобильными, или же от собственного аккумулятора — это более габаритные и тяжелые портативные решения. Ну и отдельным классом идут настольные стационарные ЦАПы, которым нужна розетка. Предназначены они для чего-то, что мы не носим с собой, а значит не ограничены по мощности и по реализации.

Из входов там привычный нам USB порт, а выход на паре (XLR или RCA) для подключения усилителя или сразу активной акустики. Джек для наушников у них тоже может присутствовать, такие решения называются ЦАП со встроенным усилителем для наушников или просто ЦАПоУсь. Однако своем классическом исполнении у ЦАПа должен быть только вход и выход, а усилители уже производители добавляют по вкусу. Из моего личного опыта, ничего хорошего от встроенного усилителя ждать не приходится, поэтому оправданы они исключительно в каких-то недорогих решениях до 12000 рублей.

Кстати, существуют и беспроводные ЦАПы, которые в качестве источника используют блютуз подключение. У таких девайсов просто обязан быть свой аккумулятор и работать они способны исключительно через один из существующих беспроводных кодеков типа AAC, AptX, LDAC или любой другой. Откровенно говоря, ваши беспроводные наушники — это и есть ЦАП в миниатюре, но с усилителем и динамиком сразу.

Однако здесь мы имеем очевидный минус — все представленные сегодня кодеки заметно упрощают звучание, поскольку при кодировании теряют часть информации. Обратите внимание, часть информации в блютуз просто выбрасывается и происходит это даже в самых крутых и современных кодеках. Следовательно, блютуз решения физически не способны передать вам то самое Hi-Res качество. А если нет разницы, то зачем переплачивать за дорогую подписку? Поэтому-то Apple и говорит, что для максимального качества вам понадобится ЦАП, единственное она умалчивает, что это должен быть исключительно проводной ЦАП.

Ну и бывают, конечно, ЦАПы с поддержкой гарнитуры или даже микрофонным входом, но это либо специально встроенный блок для геймеров, как в Burson Plamate, или же внутри установлен не ЦАП, как микросхема, а так называемый кодек. Кодек — это ЦАП и АЦП в одном чипе. Лет 5 назад все сделанное на кодеке звучало очень посредственно, поэтому меломаны обходили такие устройства стороной и, кстати, именно такие бюджетные кодеки используются как встроенное решение в телефонах и компьютерах.

Но время идет и сегодня кодеки от ESS уже практически не уступают микросхемам ЦАП. Так что если вам нужен маленький удобный ЦАП для смартфона или планшета с поддержкой гарнитуры, то это только реализация на кодеке. Выбирайте в таком случае решение на чипах ESS и можете рассчитывать на отличный меломанского уровня звук. RealTek, Conexant и Qualcomm, при всем к ним уважении, так не умеют.

В сухом остатке, ЦАП — это внешняя звуковая карта для вашего смартфона, компьютера или приставки, способная воспроизводить звук высокого качества. Некоторые решения умеют его еще и записывать, но то уже полноценная звуковая карта, хотя и их часто называют ЦАПами. В пару к мобильным девайсам лучше брать компактные решения с питанием от батареи источника или, если ее очень жалко, со встроенным питанием, но в последнем случае вы поплатитесь габаритами и весом устройства, он будет куда брутальнее. Для приставок или стационарного компьютера лучше взять столь же стационарный ЦАП, хотя это необязательно. Я вот сейчас пишу с ноутбука к которому подключен мобильный ЦАП iBasso DC06. Компактный, мощный — что еще нужно? Подключаю его как к телефону, так и к ноутбуку, по необходимости.

Однако, если говорить о возможностях, то чем больше ЦАП по габаритам, тем лучше соотношение цена-качество. Впрочем, устройства этого года показывают класс и затыкают за пояс плееры в 5 или 6 раз дороже. И это никакие не чудо, просто данные девайсы прогрессируют с просто космической скоростью. Отсюда еще совет — брать только что-то актуальное, максимум прошлого года.

Ну и беспроводной ЦАП практически бесполезен, так как высокое качество звука обеспечить неспособен. Да, более современные кодеки дают на том же iPhone выше качество, но это все равно будет уровень mp3 файла, а значит переплата за Hi-Res будет не оправдана. Лучше уж тогда купить дорогие TWS-наушники. А вот с проводами готовьтесь к совершенного новому для себя опыту восприятия привычных уже вам музыкальных произведений. Без лишних слов — это будет погружение в совершенно новый для вас мир музыки и звуков. Да, звуковое сопровождение в играх и сериалах вас тоже не мало удивит, причем даже от недорогого ЦАПа за условные 3000 рублей. Всем отличного звука!

Также рекомендую свои подборки ЦАПов:

Мой чат на тематику звука в Телеграмм — syncerchat, а все мои обзоры в Телеграмм — syncertech.

А для тех, кто ценит время и деньги: приглашаю на свой телеграмм-канал KVPokupok (его можно найти поиском или перейти по ссылке ниже, из раздела «Об авторе»). Там я делюсь промокодами, купонами и лучшими скидками с Алиэкспресс и с других площадок.

Заглядывайте и присоединяйтесь!

Почему недостаточно ЦАП в смартфоне

FiiO KA1 Lightning

Смартфон всегда под рукой и даже заменил нам ПК, но воспроизведение музыки не является его основной функцией, поэтому звуковое качество на нем достаточно посредственное. Часто все аудиокомпоненты, включая чипы ЦАП, АЦП, усилитель и другие, находятся на одной плате, что снижает качество звука. Это приводит к малому динамическому диапазону музыки, плохому разделению между каналами и наличию электронного шума из-за шумных компонентов рядом с ЦАП, например, процессора. Ситуацию можно улучшить, используя отдельное устройство с преобразователем и усилителем. Подробнее про нюансы выбора ЦАП.

Как это происходит.

Разбив процесс на простые этапы, вы сможете лучше понять, как работает ЦАП. Почти все медиафайлы, которыми вы сегодня наслаждаетесь на смартфоне, планшете, компьютере и даже телевизоре, работают по схожему принципу.

Во время записи микрофоны улавливают звуки голосов, инструментов или любые другие шумы, которые необходимо зафиксировать.

Звукорежиссеры используют оборудование, называемое АЦП (аналого-цифровой преобразователь), для сохранения записанного аналогового сигнала в виде цифрового аудиофайла.

Когда файл воспроизводится на устройстве, ЦАП преобразует цифровые аудиофайлы обратно в аналоговый сигнал.

Этот аналоговый сигнал подается на усилитель, чтобы вы могли услышать его через наушники или колонки.

Насколько хорошо работают встроенные ЦАПы?

Хотя этот волшебный процесс, безусловно, впечатляет, встроенный в устройство ЦАП, скорее всего, способен лишь на лучшее. Несмотря на то, что он эффективно и надежно выполняет свои функции, качество звучания зачастую оставляет желать лучшего.

Внешний ЦАП имеет свои преимущества. Во-первых, качество звука значительно улучшится. Для получения более полного и динамичного звучания, чем при использовании встроенного ЦАП, стоит добавить одно из таких устройств.

Чем отличается внешний ЦАП?

Цифровой аналоговый преобразователь

Теперь, когда вы знаете ответ на первый вопрос «Что такое ЦАП?» и понимаете основы его работы. Так почему же одни ЦАПы лучше других? Более подробное объяснение того, как ЦАП выполняет свои основные функции, позволит вам лучше понять суть вопроса.

Хотя все ЦАПы способны преобразовывать двоичные нули и единицы в аналоговый сигнал, некоторые из них справляются с этой задачей лучше, чем другие. Очень важным аспектом любого аудиосигнала является синхронизация, и здесь внешнее устройство будет как нельзя кстати.

Все дело в синхронизации.

Когда ЦАП преобразует цифровой сигнал в аналоговый, он должен следовать строгой временной последовательности. Нарушение синхронизации, даже на незначительную величину, может привести к так называемым ошибкам тактирования. При воспроизведении на устройстве они называются «джиттером».

Чем больше ошибок синхронизации, тем больше джиттер при прослушивании аудио. Хотя это не так заметно, как при таких проблемах, как всплески, треск или выпадения, качество звука будет страдать.

Разрядность

Указывает, какое количество бит или значений двоичного кода содержится в одном семпле. Для 16 бит это будет 216 = 65 536 значений. Чем выше разрядность, тем точнее будет воспроизведен аналоговый сигнал. Основные используемые значения: 16 бит, 24 бит и 32 бит.

Битрейт показывает, какое количество цифровой информации проходит за единицу времени. Чем он выше, тем качественнее будет сигнал. Максимальное значение для mp3 составляет 320 кбит/с. Для Audio CD (16-бит, 44.1 кГц) уже будет составлять 1411,2 кбит/с. Значение для некомпрессированного формата FLAC будет составлять около 36,864 кбит/с.

Количество каналов

Бытовые устройства обычно оснащены двумя каналами, что позволяет передавать стерео- и моносигналы. Для профессиональных систем может потребоваться большее количество каналов, например, четыре, шесть или восемь.

Это соотношение чистого сигнала и собственного уровня шума преобразователя. Чем выше значение этого показателя, тем более чистый звук и больший динамический диапазон будет воспроизводить устройство. Для обычного прослушивания музыки желательно не менее 75 дБ, для высококачественных систем и звукозаписи — от 90 дБ.

Для чего нужен ЦАП?

ЦАП берет цифровые данные из файла в вашем смартфоне, преобразует их в аналоговый аудиосигнал, который потом отправляет на усилитель. Когда вы слушаете цифровые записи, вы на самом деле слышите аналоговый сигнал, который был преобразован из цифрового с помощью ЦАП.

Пятьдесят лет назад людям не требовался ЦАП для прослушивания музыки, так как она существовала только в аналоговом виде. Оборудование в студии звукозаписи улавливало и сохраняло звук в виде аналогового сигнала на магнитную ленту, а затем этот сигнал переносился на виниловые пластинки или пользовательскую ленту и попадал в дома слушателей. Звукосниматель проигрывателя винила снимает аналоговый сигнал с пластинки и передавал его на усилитель и акустическую систему. То есть на всём пути — от записи до воспроизведения — музыка оставалась аналоговой звуковой волной.

Почему ЦАПа в смартфоне недостаточно

Смартфон всегда под рукой и заменил нам даже ПК, однако воспроизведение музыки — это не основная обязанность телефона, поэтому звуковая схемотехника в нём довольно посредственная. Да, в смартфоне есть преобразователь и усилитель, но часто это «всё в одном‎», когда на одной плате установлены чипы ЦАП, АЦП, усилитель и другие элементы, отвечающие за звук на устройстве.

Из-за такого «столпотворения‎» мы получаем на выходе музыку со сравнительно небольшим динамическим диапазоном (разницей между тихими и громкими звуками), плохими разделением между правым и левым каналами и большой порцией электронного шума, так как по соседству с ЦАП находится множество шумных аппаратных компонентов, включая процессор. Ситуацию можно улучшить, если использовать отдельное устройство с преобразователем и усилителем внутри.

ЦАП (Цифро-Аналоговый Преобразователь)

hiendmusic

15 июля 2015 г. hiendmusic

dac-v1_1.jpg

Для конвертации цифрового кода в аналоговый сигнал используют специальное устройство – цифро-аналоговый преобразователь, или ЦАП. По сути, эти приборы представляют собой своеобразный интерфейс между аналоговым сигналом и цифровым миром. Если нет желания читать много букв, сразу переходите в конец статьи, где дана лучшая рекомендация.

Чаще всего ЦАП можно встретить в музыкальных плеерах. Он преобразует в аналоговые аудиосигналы цифровые потоки данных. Практически все современные аудиосигналы сохраняются в цифровом виде (CD, MP3 и пр.). Для того чтобы услышать их через динамики звуковой аппаратуры или наушников, нужно выполнить конвертацию в аналоговый сигнал. Именно для этого и служат ЦАП.

Многие меломаны довольствуются обычным проигрывателем компакт-дисков и не понимают, зачем нужен этот дополнительный компонент. Дело в том, что встроенные ЦАПы проигрывателей компакт дисков почти всегда (если не всегда) уступают по качеству приличному ЦАПу, выполненному в виде отдельного компонента. Добавление хорошего ЦАПа в систему значительно улучает звучание цифровой музыки в плане детальности, общей разборчивости и диапазона верхних и нижних частот. Но это не все! Компакт диск на сегодняшний день представляет собой устаревший формат носителя цифровой музыки. Аудиоданные на нем подвержены значительной компрессии, из музыки уходит «воздух», сцена уплощается. Существует гораздо более продвинутый формат цифровой аудиозаписи – HD-tracks – музыкальные файлы высокого разрешения, которые содержат в шесть раз больше информации, чем компакт-диски. Музыка, записанная в этом формате, звучит гораздо более объемно и в более широком частотном диапазоне. Проигрывать эти файлы можно со специального ридера или просто с ноутбука, но для этого как раз необходим качественный ЦАП.

Чтобы выбрать ЦАП для домашней системы, достаточно послушать несколько достойных моделей и выбрать ту, которая соответствует вашему музыкальному вкусу и финансовым возможностям. Музыкальный почерк устройств от разных производителей отличается, но не настолько, чтобы имело слушать десятки – достаточно 3-4. Выбирайте 24 битные модели, устроенные по принципу дельта-сигма-мультибит, чтобы иметь возможность проигрывать формат HD-track. Более старые («винтажные») ЦАП могут не поддерживать этот формат, и с ними у вас не получится шагнуть за пределы обычных компакт-дисков. Хороший ЦАП можно приобрести по цене от 70.000 рублей до… бесконечности. Вот несколько моделей, которые можно смело рекомендовать:

PRIMARE DAC 30 – шведский аппарат, достойный первого места по соотношению цена/качество (рекомендация hiendmusic.ru)

NAIM DAC-V1 – хороший агрегат для PCM потока со встроенным усилителем для наушников класса А, с возможностью подключения к компьютеру по USB и использования как внешней звуковой карты по ASIO.

NAIM DAC – шикарный агрегат для PCM потока с возможностью воспроизведения WAV и Flac непосредственно с USB Fash, нету возможности подключения к компьютеру по USB и использования как внешней звуковой карты.

Еще несколько слов о разновидностях ЦАП для тех, кому важно не только ездить на машине, но и представлять, что у нее под капотом.

Основные типы ЦАП

К простейшему типу цифро-аналоговых преобразователей относят широтно-импульсный модулятор. Стабильный источник напряжения или тока периодически включается на пропорциональное преобразуемому цифровому сигналу время. Далее аналоговым ФНЧ (фильтром низких частот) осуществляется фильтрация полученной импульсной последовательности. Данный тип ЦАП часто применяется в Hi-Fi-аудиотехнике.

Цифро-аналоговые преобразователи передискретизации (дельта-сигма).

Работают на основе изменяемости плотности импульсов. Часто подобные приборы создаются на базе простейшего 1-битного ЦАП. На малоразрядный преобразователь подается импульсный сигнал, имеющий модулированную плотность импульсов. Сигнал создается благодаря отрицательной обратной связи, которая, по сути, является высокочастотным фильтром для шума квантования.

Быстродействие устройств подобного типа может достигать нескольких сотен тысяч отсчетов (в секунду) при разрядности до 24 бит. Для того чтобы сгенерировать сигнал с модулированной плотностью импульсов, можно использовать обычный дельта-сигма модулятор 1-го или более высокого (например, MASH) порядков.

ЦАП взвешивающего типа.

В таких преобразователях каждому биту преобразуемого двоичного кода соответствует источник тока или резистор, подсоединенный к общей точке суммирования. Сила тока источника в данном случае пропорциональна весу соответствующего ему бита. Таким образом, с весом суммируются все ненулевые биты.

Преобразователи взвешивающего типа отличаются высокой скоростью, но имеют низкую точность из-за непостоянного импеданса, а также необходимости набора различных резисторов или прецизионных источников. Поэтому разрядность устройств данного типа не превышает 8 бит.

Использование одинаковых резисторов позволяет добиться более высокой точности по сравнению с предыдущим типом приборов. Большая часть времени, необходимого на преобразование, расходуется в операционном усилителе, а потому он должен обладать максимальным быстродействием.

С появлением цифрового рекордера TASCAM DA-3000 выбор ЦАПа можно считать закрытым — лучше этого компонента в средней ценовой категории ничего не играет. В категории свыше 20.000 долларов можно посмотреть в сторону устройств от компании MSB.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий