fbpx
Магия звука, доведенная до совершенства. Это можно сказать о самом продвинутом цапе мира,  DAVE от Chord Electronics, разработанный гением цифроаналогового преобразования –  Робом Уоттсом.
Само название «DAVE» является зашифрованным девизом создателя «Digital to Analogue Veritas in Extremis» , что в переводе с англолатыни можно озвучить как «цифра в звук, истина до конца». И это название не случайно, в DAVE использованы самые последние достижения электроники и самые новейшие технологии преобразования.
Почему же это так? Не просто ли это набор красивых фраз? Давайте проследим историю создания этого аппарата, идеи и творческие порывы Роба Уоттса, которые в нем были воплощены.
Предистория
Ещё до работы в Chord Electronics Роб занимался разработкой самих чипов, в том числе и цапов. Он и сейчас разрабатывает чипы для крупных компаний,  это основной его профиль. Аудио это его хобби и страсть всей жизни.
Роб Уоттс и Джон ФранкСам подход к процессу формирования звука с самого начала Робу не был по нраву. Он достаточно примитивен и никто из конструкторов не заморачивается качеством звука, все делается только на мертвых цифрах и симуляторах. Конечно, такой подход, не может не сказаться на результате. В  итоге мы имеем «каменные» цапы, со звуком, очень далеким от совершенства.
Поэтому Роб стал разрабатывать свою конструкцию цапа, отличную от того, что делают производители. Основной акцент ставился теперь не только на цифрах и их обработке, но и на конечный результат, звуковую картину, которая получается в итоге цифро аналогового преобразования.
Само творчество Роба это не только написание алгоритмов преобразования, это еще и огромное время, проведенное при прослушивании конечных результатов, ведь именно это важно слушателю (а не набор технических данных «каменного» цапа от одного производителя и набор технических параметров производителя аппарата, использующего этот цап). Тут налицо удачное сочетание и сам цап и сам аппарат делаются в одной фирме. Так шаг за шагом были созданы многие аппараты… HUGO, MOJO, DAVE.

Главное отличие Chord DAVE от всех современных цапов

А получилось это используя нетрадиционный подход к производству цапов – это применение ПЛИС (Программируемых Логических Интегральных Схемах). Благодаря этим микросхемам, которые сами по себе не представляют какой либо законченный цифровой узел, а являются неким «пластилином» для создателя, можно было многократно заливать новые коды алгоритма преобразования. Переписывая алгоритм, заливая его в ПЛИС, слушая, что получилось, корректируя алгоритм и так до тех пор, пока конечный результат не достиг желаемого, так проводил свои рабочие будни Роб.
Только представьте, какой длинный был бы путь создания «каменного» цапа – программисты разработали алгоритм, потом согласно ему на кристалле кремния была бы создана необходимая структура цапа, потом это все поместили бы в компаундный корпус и еще куча технологических действий. Потом этот цап попадает к другому производителю аудиотехники, а те разрабатывают на его основе конечное звуковое устройство…это занимает уйму времени, а обратная связь от конечного аппарата до стадии разработки кристалла цапа получалась очень длинна. Но благодаря развитию в микроэлектронике появились ПЛИСы, и это очень облегчило создание такого цапа, который  бы удовлетворял по звучанию Роба.

Основная задача восстановить сигнал!

В своих разработках Роб понимал, что основная задача – это восстановить непрерывный аналоговый сигнал из квантованного сигнала. И на самом деле, чтобы это сделать, вовсе не нужно считать, что цифровой сигнал, ранее полученный, должен идеально совпадать с сигналом, подаваемый на модуль цапа. Чтобы правильно восстановить форму сигнала, работа цапа не должна заканчиваться просто в преобразовании, он так же еще должен «работать над ошибками», чтобы восстановить целостность сигнала, восстановить временные характеристики исходного аналогового сигнала, которые были еще до квантования при записи. Если опять посмотреть на традиционные цапы, то, к сожалению, они ведут себя крайне жестко по отношению к временным параметрам звука. Они не в состоянии восстановить правильные временные характеристики используя свои крайне простые алгоритмы интерполяции. Число точек интерполяции у них очень мало и недостаточно для поставленной задачи. Эти точки интерполяции напрямую связаны с показателем вычислительной мощности, которая мала. А именно количество точек интерполяции отвечает за натуральность звука.

HUGO начало начал

Отправной точкой разработки DAVE был HUGO, но естественно были применены более мощные ПЛИСы, которые в 10 раз превосходят те, что в HUGO. Также были разработаны более продвинутые алгоритмы в области декодирования звука. По времени разработка DAVE заняла около 6 лет. За это время было сделано очень многое в плане понимания причин, необходимых для хорошего звучания. И в DAVE заложена вся необходимая мощность для достижения высокого качества. Алгоритм, разработанный Робом, использует число точек интерполяции равным 164000 и это непревзойденный результат.
Около 9 месяцев разрабатывался данный алгоритм и вот наконец опытный образец готов к прослушиванию. Но прослушивание не дало Робу желаемого, ему не понравилось, как все звучало. Оказалось, что повышение числа отсчетов предъявляло особые требования к точности самого алгоритма преобразования. И алгоритм пришлось переписать. Работая над этой задачей, Роб неоднократно обращался к уже готовым решениям HUGO, которые заставляли этот цап звучать естественно и натурально.
Цифровой фильтр устроен так, что на его выходе появляются сигналы через строгие промежутки времени. Обычный цифровой фильтр работает с дискретизацией 8-и кратной основной частоте. Если пересчитать во время, то разрешение на выходе обычного цифрового фильтра 2 микросекунды. Но этого недостаточно. При дискретизации 256 кратной основной частоты можно получить скорость следования на выходе 8,6 пикосекунды. Ни один рекурсивный фильтр в других цапах в мире не может работать на такой частоте. А DAVE может! Внутри ПЛИС этим занимается 166 внутренних ядер. А после первого рекурсивного фильтра стоит еще второй, который повышает частоту до 2048 основной частоты. Тут можно с полной уверенностью сказать, что результат восстановления превосходит тот сигнал, что был на ацп в момент оцифровки звука.
В ходе разработки выяснилась еще одна интересная вещь, влияющая на звук – это формирователь шума, некий блок, используемый в цапе. И именно в улучшении этого блока был заложен еще один ключевой момент, позволивший аппарату «зазвучать». Сначала, преобразователь шума был такой же, как и в HUGO, который имеет отношение сигнал-шум 120dB. Но потом, был разработан преобразователь с показателем 200, а затем и 250. И каждый раз, прослушивая материал, Роб убеждался, что нащупал верный путь, передача малых сигналов имеет огромное значение на формирование объема сцены, на реалистичность звука. Постепенно, совершенствуя алгоритмы, было достигнуто значение в 350dB. К сожалению, программный код, который был написан, уже не вмещался в ПЛИС, используемую в HUGO, и пришлось прибегнуть к программе-симулятору, где расчетные данные подтвердились. Оказалось, что сигнал -301dB прекрасно воспроизводится, а уровень шума при 100 кГц составляет -200dB. Это сверхслабый сигнал, который воспроизводился. Если вспомнить про DSD, то там на 100кГц отношение сигнал-шум было бы всего 20dB.
Как признался Роб, если бы три года назад ему сказали, что можно достичь отношения сигнал-шум 300dB, он ответил бы, что это совершенно ненужно. Но факты таковы, что наш слуховой аппарат намного чувствительнее, чем принято считать, причем чувствительность его обострена именно во временной области. По тем показателям, как приходят сигналы в уши, по их задержкам, мозг рисует объемную картинку сцены, а значит, чем точнее эти параметры, тем картинка реалистичнее.

Результат впечатляет!

И вот отточенный код был залит в DAVE. Послушав, что получилось, Роб убедился, что усилия были не напрасны, и что показатель сигнал-шум является одним из определяющих в цапе. Именно к такому звуку он изначально стремился. Например, слушая хор в соборе, который находится от нас на расстоянии 100 метров, мы и должны при воспроизведении записи локализовать его на данном расстоянии, это и есть естественное звучание. В то время как обычные цапы дадут нам иллюзию локализации метров на 5, но никак не на 100! Это и есть доказательство того, что ключевым дефектом современного цапостроения является такое пренебрежительное отношение к малым сигналам. Исключительная особенность DAVE – отсутствие зависимости искажений выходного сигнала от уровня входного сигнала. На любом другом цапе, чем меньше сигнал на входе, тем больше искажения на выходе. Тут не так, входной сигнал падает, и искажения падают. В обычном цапе уровень сигнала падает, но относительный уровень гармоник остается тот же, а при очень малом входном сигнале, уровень искажений может достигать 100%. В этом причина жесткости звука.
Не будем забывать, что конечный результат – DAVE, это не только цап, это ведь еще и аналоговая часть аппарата и блок питания. Эти компоненты так же немаловажны. В обычном усилителе, если выходной каскад нагрузить на наушники с низким сопротивлением, то звуки меняются, становятся более резкими и жесткими. Это легко услышать и увидеть приборами. Хотелось бы, чтобы усилитель не менял свои параметры в зависимости от подключенной нагрузки, при изменении импеданса нагрузки. И это было сделано. Еще один революционный подход, который еще никто не применял – это некий аналоговый формирователь шума, используемый в выходном каскаде DAVE. Он позволяет быть выходному каскаду абсолютно линейным, при так же неизменном уровне искажений, вне зависимости от смены импеданса нагрузки. Эта схема достаточно проста, там используется обычная обратная связь. При пересчете на обычные элементы к усилителю добавляется лишь пара резисторов и пара пленочных высококачественных конденсаторов.
Для того чтобы исключить наводки и шумы от цепей заземления, был рассчитан специальный блок питания, со сверхнизким выходным сопротивлением, ниже 1mOm.  Для защиты от постоянного напряжения на выходе отказались от аналоговой схемы и сделали ее в цифровом исполнении. Все это дало массу преимуществ и позволило аналоговому каскаду выдать ток 0,5А при напряжении 6В.
Специально не привожу характеристики DAVE, они есть везде и они на грани возможного. А вот основные идеологические разработки DAVE напомню. Итак:
1) применение ПЛИС дает гибкость при создании алгоритмов декодирования
2) число точек интерполяции 164000
3) формирователь шума, позволяющий достичь -300dB отношения сигнал-шум
4) аналоговый формирователь шума в выходном каскаде
5) источник питания с низким выходным сопротивлением
Благодаря таким новшествам, аппарат можно отнести к прецизионной технике, и уж точно к самому-самому хай-энду! Желаю получить массу удовольствия тем, кто послушает данный аппарат. И еще больше удовольствия тем, кто его приобретет. Ведь это не просто звук, это «истина в звуке»!
Написано на основе выступлений Роба Уоттса нашим сервисным инженером Олегом Зиминым.
Chord Dave dac
Нажмите для увеличения
Chord Dave dac
Нажмите для увеличения
Chord Dave dac
Нажмите для увеличения
Chord Dave dac
Нажмите для увеличения
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Меню