Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Внедрение новых тестов
Аватара пользователя
romanrex
Администратор
Сообщения: 307
Зарегистрирован: 06 дек 2015, 00:02

Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Сообщение romanrex » 20 дек 2015, 09:36

На страницах Stereophile можно встретить для многих "загадочные" тесты на форму волны для 16 и 24 бит. Поклонники «меандров» с нулевым знанием иностранного языка от них в полном восторге и готовы делать далеко идущие выводы. Но что же реально тестируется и как трактовать эти графики?

Изображение

Изображение

Этот тест позволяет выяснить, воспроизводит ли устройство реальные 24 бит при воспроизведении 24-битного сигнала или сводит все данные к 16 бит с грубым округлением (с деградацией качества).

С выхода ЦАП делается запись:
    Полноценного синуса с разрешением 24 бит и амплитудой -90.31 dBFS
    Синуса с амплитудой -90.31 dBFS, но грубо округленного до 16 бит, где из-за уровня в -90.31 dBFS получаются ступеньки с приращением в один разряд, ограниченный разрешением 16 битного сигнала. Этот вариант показывает, каким должен быть сигнал при грубом понижении разрядности.

Если при записи два сигнала различаются, значит все работает корректно, а если оба сигнала образуют заметные «ступеньки», значит полноценные 24 бита не воспроизводятся. Если же ступеньки отсутствуют для первого и второго сигнала, то или присутствует обработка сигнала, или шум слишком велик, что бы что-то разглядеть.
Вид тестовых сигналов 24 бит и 24>16 бит:

Изображение
Ни один ЦАП или алгоритм из грубо округленного синуса до 16 бит полноценный синус как 24 бит не сделает, а будет воспроизводить как совокупность меандров малой амплитуды.

Изображение
В реальном сигнале всегда есть шум и вид волны всегда будет далек от красивого референсного сигнала. В примере серым показан шум на выходе ЦАП, без сигнала. Черным – те самые «ступеньки», а голубым синус в разрядности 24 бит. Т.е. видно, что конечная форма волны, это референсная форма волны с наложенным шумом. В примере выше мы видим как ступеньки для сигнала с транкейтом 24>16 бит и отсутствие ступенек для 24 бит. Данный ЦАП 24 бит воспроизводит корректно.

Из-за малой амплитуды сигнал всегда зашумлен и поэтому увидеть различные пре/пост искажения или другое поведение ЦАП невозможно, это все тонет под обычным шумом. Пре/пост искажения смотрятся исключительно на импульсной характеристике и реакции на ступенчатый сигнал.
Аватара пользователя
romanrex
Администратор
Сообщения: 307
Зарегистрирован: 06 дек 2015, 00:02

Re: Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Сообщение romanrex » 20 дек 2015, 09:43

Почему бессмысленно на таких графиках делать оценку о качестве по уровню шума или «неравномерности»?

Потому что графики для анализа «подчищаются» от «лишнего шума» и на анализе совсем не тот вид волны, который воспроизводит ЦАП. Для наглядности ниже примеры с Asus Essence One Muses Edition, графики которого есть на Stereophile.com http://www.stereophile.com/content/asus ... asurements

У Asus Essence One есть два режима, прямой и с апсемплингом. В режиме с апсемплингом выше 20 кГц на выходе добавляется шум от ноизшейпинга и его уровень выше, чем уровень тона с амплитудой в 90.31 dBFS.

Что бы высокочастотный шум не портил “картину», запись сигнала необходимо делать в нижней частоте семплирования при записи, т.е. если воспроизводим в 44.1 кГц, то запись надо делать не в 192 кГц, а в 44.1кГц или вообще в 22 кГц. Либо делать запись в 192 кГЦ, а после накладывать фильтр (EQ), который срежет высокие частоты.
Посмотрим ниже на графики для обычного режима для One.

Изображение

Запись в 192 кГц для частоты 1 кГц, без какой-либо фильтрации. Синий и черный – это воспроизведение референсного 24 бит. Оранжевый и зеленый – это референсный для транкейта 24>16 бит. Серый – шум.

Изображение

Отфильтрованная запись в 192 кГц от высоких частот. Смотреть на много приятнее и линии более понятные. Но вся неравномерность, это всего лишь недофильтрованные шумы. Если сделать фильтрацию еще более сильной, что может слишком сгладится сигнал с транкейтом. Нам важно лишь отфильтровать сигнал так, что бы было ясно наличие или отсутствие ступенек как таковых.
Посмотрим на результаты со Stereophile.com

Изображение

Изображение
Как видно, запись или в 44.1 кГц (где высокие частоты отфильтровывает АЦП), или программная фильтрация.
В примере для обычного режима воспроизведения в целом хорошо различимы ступеньки как с фильтрацией высоких частот, так и без. Другое дело с наличием ноизшейпинга.

Изображение

Так выглядит форма волны при записи в 192 кГц в режиме апсемплинга с Asus Essence One (синяя и зеленая линия). Разглядеть нельзя ни синус, ни ступеньки. После фильтрации высоких частот мы получаем черную и оранжевую линию, на которых напрягая зрение в таком же масштабе мы уже можем разглядеть синус и «ступеньки».
Отдельно, с фильтрацией в «нормальном масштабе» график принимает такой вид:

Изображение

Весь шум не вычистился, но хорошо видно, что одни линии являются «синусом», а другие «ступеньками».
Что же показывает Stereophile.com?

Изображение

Изображение

Как видим, аналогичный «отфильтрованный» результат. Если не видеть, что из себе представляет сигнал без фильтра, можно сделать вывод, что в режиме апсемплинга сигнал стал лишь чуть более шумным.

Вполне очевидно, что для выявления лишь ответа на воспроизведения 24 бит надо оперировать отфильтрованным сигналом, однако как это обычно случается, неподготовленные полуграмотные пользователи, готовы делать далеко идущие выводы из собственных соображений того, что видят и порой принимают отфильтрованный сигнал за исходный. А вслед за этим делают выводы о том, как работает фильтр ЦАП или делает вывод о количестве шума.
Аватара пользователя
romanrex
Администратор
Сообщения: 307
Зарегистрирован: 06 дек 2015, 00:02

Re: Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Сообщение romanrex » 21 дек 2015, 09:30

На текущий момент тест на 24 бит добавляется в RAA и в новых измерениях будет присутствовать. Ранее мне казалось, что данный тест давно изжил себя и измеряется на Stereophile.com «по старинке», но в современных плеерах грубый транкейт встречается довольно часто, а на графиках гармонических искажений он не всегда очевиден. И возможно, если проблема будет показана наглядно, то производители будут более добросовестно относится к заявлениям, что поддерживается «Hi-Rez» не только на чтение файла, но и корректное воспроизведение?
Аватара пользователя
romanrex
Администратор
Сообщения: 307
Зарегистрирован: 06 дек 2015, 00:02

Re: Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Сообщение romanrex » 22 дек 2015, 15:03

Изображение

Так выглядит АЧХ фильтра от высокочастотных шумов в примерах выше.
Alex_new
Сообщения: 7
Зарегистрирован: 10 дек 2015, 11:46

Re: Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Сообщение Alex_new » 23 дек 2015, 14:27

Т.е. "тихий синус" в 16 бит такой ужасный? В него же вроде шум подмешивают?
Аватара пользователя
romanrex
Администратор
Сообщения: 307
Зарегистрирован: 06 дек 2015, 00:02

Re: Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Сообщение romanrex » 28 дек 2015, 09:51

Да, верно, при конвертировании из 24 в 16 бит подмешивают специальный шумовой сигнал, который убирает искажения и ошибку квантованию.

Важно знать, что подмешивать просто шум после конвертирования в 16 бит совершенно бесполезно.

Очень наглядный и хороший материал на эту тему http://prosound.ixbt.com/education/dith ... ping.shtml

Примеры сигнала с диттером.

24 бит

Исходный сигнал 24 бит 1 кГц
Изображение

Спектр 1 кГц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 1 кГц
Изображение

Исходный сигнал 24 бит 100 Гц
Изображение

Спектр 100 Гц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 100 Гц
Изображение


24>16 бит с транкейтом

Исходный сигнал 24>16 бит с транкейтом 1 кГц
Изображение

Спектр 1 кГц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 1 кГц
Изображение

Исходный сигнал24>16 бит с транкейтом 100 Гц
Изображение

Спектр 100 Гц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 100 Гц
Изображение

24>16 бит с диттером

Исходный сигнал 24>16 бит с диттером 1 кГц
Изображение

Спектр 1 кГц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 1 кГц
Изображение

Исходный сигнал24>16 бит с диттером 100 Гц
Изображение

Спектр 100 Гц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 100 Гц
Изображение

24>16 бит с диттером (вариант 2)

Исходный сигнал 24>16 бит с диттером 1 кГц
Изображение

Спектр 1 кГц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 1 кГц
Изображение

Исходный сигнал24>16 бит с диттером 100 Гц
Изображение

Спектр 100 Гц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 100 Гц
Изображение



24>16 бит с диттером (вариант 3)

Исходный сигнал 24>16 бит с диттером 1 кГц
Изображение

Спектр 1 кГц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 1 кГц
Изображение

Исходный сигнал24>16 бит с диттером 100 Гц
Изображение

Спектр 100 Гц
Изображение

Запись (без фильтра ВЧ и с фильтром) 100 Гц
Изображение
Аватара пользователя
romanrex
Администратор
Сообщения: 307
Зарегистрирован: 06 дек 2015, 00:02

Re: Тест ЦАП на корректное воспроизведение 24 бит

Сообщение romanrex » 28 дек 2015, 11:53

Т.к. тест на 24 бит введен под канун 2015 года, в ранее протестированных продуктах этого теста нет. Некоторые продукты будет возможность дополнительно измерить и результат теста добавится в отчеты, а в остальных можно будет делать вывод по спектрам искажений тестов гармонических искажений, динамического диапазона и сигнала малой амплитуды.

Там, где есть транкейт спектры выглядят так

Изображение

Изображение

Изображение

Там, где транкейта нет, спектры выглядят так

Изображение

Изображение

Изображение

Почти в 100% случаев ошибки не будет. По сути, тест на 24 бит введен для наглядности проблемы.

В каких случаях искажения есть, но транкейта нет?

Изображение

Изображение

Изображение

В примере выше искажения есть только при максимальных амплитудах сигнала и отсутствуют на малых, а значит, транкейта нет.

Вернуться в «Обсуждение тестов, методик, графиков и технических параметров»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость