Re: Лучшие цифровики Toslink / 30-12-2010 00:48
Steve NugentSteve Nugent — президент Empirical Audio в городе Бенд, штат Орегон. Раньше работал инженером в компании Intel, обладатель множества патентов в области инженерной электроники, так что он достаточно квалифицирован, чтобы рассуждать о компьютерном транспорте и адекватно оценить недостатки CD-транспорта. Эта статья — попытка объяснить, что воспроизведение аудио с компьютера имеет ряд преимуществ по сравнению с привычными нам транспортами на CD, SACD, DVD. И уж точно система на базе компьютера может гордо именоваться High-End!Джиттер
Джиттер — характерная черта цифровых сигналов; особенно «клока» (clock — высокоточные «часы», задача которых обеспечить одинаковое временное соответствие тактов, — примечание переводчика), который задает, так сказать, расписание (или тайминги) для данных, перемещаемых из точки А в точку B в любой синхронизированной цифровой системе. С каждым тактом цифровая система либо обрабатывает какие-то цифровые данные, либо перемещает их (данные) все ближе и ближе к точке В. Джиттер можно описать как непостоянство во времени; то есть какой-то процесс, регулируемый «клоком», происходит либо до, либо после того самого момента, когда он по идее должен произойти, — примерно то же самое, как когда секундная стрелка на часах двигается, но отдельное тиканье мы не всегда слышим именно с интервалом в одну секунду. Когда-то интервал чуть короче секунды, когда-то чуть длиннее, ну а в среднем все равно получается секунда, так что фактически по прошествии нескольких секунд время не «теряется». Джиттер — это разница между самой короткой и самой длинной секундой. В цифровых аудиосистемах единицами измерения джиттера служат наносекунды, и даже пикосекунды.
Джиттер
В каждой синхронизированной цифровой системе данные и тайминги имеют свои характерные свойства. В каких-то системах, например, в компьютерах, где для большинства процессов нужно только, чтобы данные передались неповрежденными, джиттер данных не так уж и важен (ну, с условием того, что соблюдены все требования к таймингам микросхемы). «Клок» нужен только для того, чтобы переместить данные из точки А в точку В, а время прибытия в точку В каждого отдельного пакета данных может немного варьироваться, - на самом процессе это никак не отразится, он как бы происходит в non-real time (вне зависимости от реального времени, — примечание переводчика). Кстати, в большинстве главных «клоков» на современных компьютерах джиттер нарочно присутствует: это помогает ограничить радиочастотное излучение компьютера, и таким образом он (компьютер) проходит тест соответствия FCC.
Цифровые же аудиосистемы отличаются от описанных ранее: чтобы воспроизвести исходную запись, они используют как данные, так и тайминги. Поток данных передается в режиме реального времени. Тайминги должны соответствовать оригинальной частоте дискретизации, которую использовали при создании записи; это нужно, чтобы точно воспроизвести аналоговый сигнал. ЦАП специально запрограммирован так, что единичные пакеты данных в нем воспроизводились с постоянным темпом. Как частота дискретизации, так и джиттер «клока» могут повлиять на точность воспроизведения: глубина и скорость музыки могут измениться, а в некоторых системах даже присутствует потеря части сигнала, если данные не поступают в конкретный момент времени. Джиттер проявляет себя в качестве частотной модуляции, которую, кстати, тоже можно услышать. Было опубликовано несколько работ, где исследователи измеряли джиттер и пытались найти соотношение между ним и слышимостью. Естественно, как и все аудиофильные исследования, эти тоже оказались весьма противоречивыми. Как и в случае всех слуховых наблюдений, точность подобных исследований сильно зависит от характеристик системы, самой записи, да и остроты слуха слушателя (подготовленности его к подобного рода тестам, умению распознавать мельчайшие нюансы и т.п., - дополнение переводчика).
Как бы то ни было, исследования эти показали, что джиттер реально можно услышать, по крайней мере в десятках наносекунд. Мне кажется, что джиттер намного более скрытен и частотные диапазоны напрямую связаны с его слышимостью. В системе, на которую я лично ссылаюсь, я делал кое-какие усовершенствования; совершенно точно знаю, что джиттер больше чем на пару наносекунд они не сокращали, но в то же время улучшения в звучании были весомыми. Появляется все больше оснований (построенных, правда, на отдельных примерах) полагать, что некоторые диапазоны джиттера можно услышать и существенно ниже 1 наносекунды.
Что способствует возникновению джиттера?
Есть ряд составлявших любой цифровой аудиосистемы, которые значительно способствуют возникновению джиттера. Среди них:
1. Запись музыки на болванки (несоответствие питов).
2. То, как оптическая головка транспорта читает носитель.
3. Джиттер главного «клока» транспорта и джиттер DAC`а.
4. Передача через S/PDIF
5. Рассеивание/рассредоточение сигнала по S/PDIF или AES/EBU кабелю
6. Электрические-оптические-электрические преобразования в интерфейсе Toslink
7. Преобразование S/PDIF в данные.
8. Шумные источники электропитания и шум заземления.
1. «Нарезка» на CD
«Нарезка» на CD несет в себе как данные, так и тайминги. Данные выжигаются на поверхности, а тайминги — в их физическом расположении на диске. Когда создаются диски, даже в нарезке первого оригинала есть джиттер, а в процессе производства копий его (джиттера) становится все больше и больше. Это нетрудно определить. Если вы перезапишите диск с помощью хорошего CD-рекордера, дубликат, скорее всего, будет звучать несколько лучше оригинала. Это мне продемонстрировал Марк Хэмптон из Zcable, который создал несколько замечательных CD-R и поделился некоторыми из них на CES2005 году в Лас Вегасе (интересно, что же за болванки это были.. не иначе как UltradiscTM 24 KT Gold CD-R). Улучшение в качестве было вовсе не еле уловимое. Несколько других производителей перезаписывают CD на CD-R для собственного использования и даже настаивают на использовании особых CD-R носителей.
2. Как оптическая головка читает нарезку
Оптическая головка на CD-транспорте распознает «нарезку» по отражению лазера; она должна различать между "один" и "ноль". Точный момент, в который головка считывает биты, варьируется в зависимости от вибрации, глубины нарезки, электрошума, оптики, грязи на диске и других факторов.
3. Главный «клок» транспорта
Главные «клок» отвечает за синхронизацию: диск должен вращаться с постоянной угловой скоростью, чтобы сохранить темп и ритм оригинальной записи. Он («клок») также отвечает за перемещение данных через буфер, пока они не будут отправлены на цифровой выход. Это основной источник джиттера в транспорте. Замена стандартного «клока» на аналог с ультранизким уровнем джиттера может в значительной степени улучшить транспорт. В некоторых более сложных системах есть некий словесный «клок», представляющий собой счетчик, либо берущий точку отсчета из ЦАП`а, либо вообще находящийся вне CD-плеера, и он-то хронометрирует/отвечает за время всей системы. «Словесный «клок» может помочь уменьшить джиттер, но в то же время он сам страдает от многих факторов. Некоторые ЦАП`ы асинхронно повышают частоту дискретизации данных, используя местный счетчик. Это может как добавить, так и сократить уровень джиттера в зависимости от «обвязки» ЦАП`а.
4. Передача S/PDIF сигнала
В типичном CD или DVD плеере есть несколько микросхем и буферов, по которым должны пройти данные до того, как они выйдут из транспорта в качестве S/PDIF-сигнала. Эти переходы могут поспособствовать возникновению джиттера, если схема недостаточно хорошо защищена от наводок или помех по питанию.
5. Передача данных по цифровому кабелю и оптическое преобразование
Если цифровой кабель — это S/PDIF коаксиальный кабель или AES/EBU кабель, то есть по меньшей мере 2 фактора, способствующие возникновению джиттера: «отражения» в результате несоответствия сопротивлений и дисперсия вследствие потери и изменения пакета данных. «Отражения» могут возникнут, когда кабель, выход или вход неправильно подобраны к импедансу. Из-за потерь в передаче посылка импульсов может «расплющиваться», а это, в свою очередь, заставит края (имеются в виду края импульсов) колебаться в зависимости от характера/формата данных. Длина кабеля тоже влияет на «отражения», которые в свою очередь увеличивают джиттер.
6. Оптические преобразования
Tolsnik — это наихудший из всех интерфейсов; его электрико-оптические и оптико-электрические преобразования настолько несовершенны, что являются причиной возникновения большого джиттера. Tolsnik создает дополнительные фазы, через которые в свою очередь должны быть синхронизированы по времени. Когда же они проходят через эти фазы, они легко «подбирают» джиттер из-за силового шума и неуверенности в том, когда же следующие логические изменения станут определены.
7. Восстановление «клока» после S/PDIF сигнала
Это происходит в DAC, обычно в микросхеме «приемника». Самый первый источник джиттера там — выявление/обнаружение S/PDIF сигнала. Если не каждые крайние точки перехода выявляются при абсолютно одинаковом напряжении, джиттер неизменно появляется. Шум источника электропитания, шум заземления и перемена температуры в приемнике может очень сильно изменить то самое напряжение, при котором выявляются конечные точки перехода. Если переходы происходят слишком медленно (типичные, кстати, 20-25 наносекунд), тогда степень их выявления еще больше варьируется, а это значит... да, больше джиттера!
8. Шумные источники электропитания и шум заземления
Шумные источники электропитания, шум заземления, неидеально отрегулированные напряжение и подача питания - все это может прибавить искажений сигналу.
|