AE-5 в большей степени тут просто пример.
У большинства продуктов ЦАП на искажения измеряется в основном по искажениям от обвязки. В старые добрые времена - времен мультибитов R-2R был, введен тест динамического диапазона на синусе малой амплитуды -60dBFS. Этот тест был нужен для оценки искажений у ЦАП, когда искажения не зависят от обвязки и показывают нелинейность ЦАП на тихих сигналах. Своего рода, это как если усилитель работает в классе Б и на максимальной громкости искажения низкие, но на малой громкости слушать усилитель невозможно, т.к. искажения вместе с уровнем сигнала не уменьшились, а достигли по отношению к полезному сигналу большой величины. По этой причине для мультибитов противопоказана регулировка громкости до ЦАП – это приводит не просто к «потери разрядности» в виде сигнал/шум, а это реальный путь получить ворох искажений.
К примеру, возьмем культовый PCM1704 в реализации плеера HM 801
Амплитуда для -3 dBFS
Тест динамического диапазона при -60 dBFS
Тест сигнала малой амплитуды при -90 dBFS
Если делать регулировку до ЦАП, то искажения будут расти пропорционально убавлению громкости! Для таких ЦАП необходимо использовать строго аналоговую регулировку.
После того, как архитектура стала однобитной дельта-сигма, ситуация в корне поменялась. Такой параметр как сигнал шум и динамический диапазон стали равны, т.к. исчезли искажения на малых уровнях сигнала. Искажения чаще всего мог дать только ЦФ. И если для R-2R делали тесты на линейность, то для нового поколения ЦАП это было не нужно.
Амплитуда для -3 dBFS – есть какие-то небольшие искажения, от ЦАП или обвязки
Уже предельно чистый сигнал для теста динамического диапазона при -60 dBFS
В данном случае, если поставить -15 dBFS, то уровень искажений опустится до -115 дБ.
Первоначально этот тест от амплитуд вводился для оценки работы обвязки и поиска возможной оптимальной регулировки громкости до или в ЦАП для минимизации искажений.
Но современные ЦАП – это мультибитные дельта-сигма, где одновременно трудятся несколько модуляторов.
Было замечено что характер спектра существенно меняется и пик искажений от самого ЦАП может оказаться на -12 dBFS, или какая-то специфика на -30 dBFS.
Т.е. изначально можно попытаться получить от ЦАП максимум качества, нивелировав влияние обвязки. В большинстве случаев это достигается уменьшением уровня громкости на 9~15 дБ до ЦАП или регулировкой громкости в ЦАП. Как правило после такого уменьшения от обвязки никаких искажений нет и если у ЦАП отличный параметр сигнал/шум, то есть шанс получить наиболее чистый звук.
И тут возникает засада с появлением искажений от самого ЦАП!
Например, любимые многими PCM1792а (и любые PCM17xx) радуют вот такими искажениями:
Обратите внимание на искажения в высокочастотной области.
Или пример с Creative X7, у которого есть настройки Hi и Low и высокое соотношение сигнал/шум, позволяющее это увидеть.
В первом случае значение искажений выше, но после снижения амплидуды в режиме Low мы получаем более красивые цифры и менее «красивый» спектр.
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/creative-x7-le-pf.php#rw27Попереключать амплитуды можно по ссылке.
При обычном тестировании их можно не заметить, т.к. они прячутся под шумовую полку, но когда тестируется усилитель, а источником является ЦАП с PCM17xx, вот тут эти искажения и становятся очевидны. Или когда очень высокое соотношение сигнал/шум.
Слышны ли эти искажения, являются ли они причиной особого характера звучания ЦАП – это требует отдельных исследований. Кому не нравится звучание PCM17xx, могут винить в этом эти искажения
. Кому нравится звучание PCM17xx, могут убеждать, что они не слышны. Так или иначе, специфические искажения есть и необходимо грамотно распоряжаться этой информацией.
Например, при выборе источника для тестовых технических сигналов, PCM17xx можно смело вычеркивать из списка, иначе потом голову можно будет сломать, что было источником тех или иных искажений.
Для «послушать» - эти искажения можно не учитывать. Их природа не такая, как "ступеньки" усилителя и соответственно большой вопрос, слышно ли это вообще.
Многие продукты имеют режимы гейна как Hi, Low и т.п. и реализуются через настройку громкости. В итоге, режим low может попасть в самый пик специфики искажений модели ЦАП и вызвать подозрение, что в этом режиме «работает хуже», но это не верно, т.к. волна от музыкального сигнала у нас охватывает весь диапазон до максимально установленного.
Вероятно, если мы точно знаем, что у какого-то ЦАП есть специфические искажения на низких уровнях сигнала, то к таким ЦАП для перестраховки желательно применять исключительно аналоговый регулятор громкости перед усилителем.
Но, так или иначе, крайне не желательно подменять одни искажения другими и делать на их основе далеко идущие выводы.
Теперь на фоне вышеизложенного посмотрим на AE-5 c ES9016K2M.
У всех ESS есть свой почерк и он на фоне других ЦАП более заметен. Причем при анализе всех продуктов на ESS получилась такая картина: лишь в старших ES9018s и лишь в огромных (и не дешевых) стационарных ЦАП эта специфика малозаметна или устранена. В остальных случаях и ES9018s показывает схожий результат.
У меня есть подозрение, что эта специфика связана с работой модуляторов в мультибитных/многобитных/(другое фирменное название) дельта-сигма, где при понижении уровня часть модуляторов отключается и это вызывает дополнительное искажение. Либо на стыке работы модуляторов получаем дополнительную нелинейность.
В случае с ES9018s возможно это зависит от качества (стабильности) питания, где в больших стационарах получилось уйти от этих искажений. На данный момент в базе на 9018s есть:
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/lynxaudio-lynx-d48.php#rw27 Lynx D48 (самый лучший результат),
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/audiolab-m-dac-sharp.php#rw27 Audiolab M-DAC
и
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/oppo-ha-1.php#rw27 OPPO HA-1 (хорошие результаты)
и со спецификой (или высоким шумом, маскирующим все)
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/fiio-x7.php#rw27 FiiO X7,
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/ibasso-dx-100.php#rw27 iBasso DX100 и
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/hifiman-hm-901-hd.php#rw27 HiFiMan HM 901.
Т.е. в малых или бюджетных устройствах потенциал ЦАП полностью не реализован и это возможно малореально без отдельного питания.
У всех остальных, специфика одинакова, включая ES9016 в STRIX DLX, ES9006 в STRIX SOAR, ES9023 Breeze Audio, ES9018K2M в thebit OPUS 2, Aune X1s, iBasso D14, OPPO HA-2, iHiFi 800, Oriolus DP100 и Flang V5.
У AE-5 высокое соотношение сигнал/шум и эту специфику хорошо видно. Можно видеть доп. гармоники до уровней -40 dBFS. Это интересно с точки зрения исследований и сбора аналитики.
Спектр гармонических искажений от амплитуды в dBFS ЦАП-а Creative Sound BlasterX AE-5 Line OutМеньше всего подобной специфики замечено за ЦАП в виде CS4398, AK4490, WM8740.
Для кого-то многие знания обернутся многими печалями и автоматом почти все продукты на PCM179x и ESS перестанут правильно и хорошо звучать :gigi:.
Исходя из изложенного выше, при подключении внешнего усилителя к выходу для наушников, уровень сигнала скорее всего надо будет понизить до усилителя с 14,44 dBV до 6 dBV = 8,5 дБ. Не будет ли озвученная выше специфика чуть более заметна?
Для AE-5 в режиме линейного выхода был измерен как линейный выход, так и выход для наушников. Особой разницы нет, на выходе для наушников лишь на максимальных амплитудах в тесте мультитонального сигнала начинают едва расти искажения под 0 dBFS.
Спектр мультитонового сигнала от амплитуды в dBFS ЦАП-а Creative Sound BlasterX AE-5 HP Out
http://reference-audio-analyzer.pro/report/dac/creative-sound-blaster-ae-5-hp.php#rw38Совершенно не критично.
Искажений от обвязки нет, или они не заметны. Все, что можно поставить в укор, не идеальный результат в тесте джиттера. Но, справедливости ради, если бы у карты был хуже сигнал/шум, то график выглядел бы более красиво. Результат не идеален, скорее оценка 4 по пятибалльной шкале. Мы видим гармоники, кратные 750 Гц относительно основного тона и именно они составляют лишнюю «грязь» в графике CCIF. Спасли ли ситуацию два кварца? У Creative X7 распределение гармоник другое, но аналогично есть, не смотря на наличие двух кварцев. Так же в спектре графика джиттера может оказаться модуляция от тонов в ультра высокочастотной области, ведь ЦФ у K2M работает в менее широкой полосе (это правда маловероятно, но как вариант должно рассматриваться). Может, позже будет придумано, как сделать разделение искажений от джиттера и модуляций с помощью доп. тестов.
В целом, карту нельзя рекомендовать для источника технических тестовых сигналов, но для музыки никаких противопоказаний нет. Кому нужны идеальные результаты, копите несколько тысяч $ и готовьтесь к тому, что лишь у одного из десяти устройств действительно будут хорошие характеристики. А потом через какое-то время я введу еще какой специфический тест и вылезет еще какая нелинейность в ранее идеальном продукте. И продукт сразу станет «плохо звучать». Одно могу сказать точно, на алибабе за дешево супер качества нет. Что-то из хорошего соотношения цена-качество, наверняка, но в режиме рулетки.
По графикам, ибо "более совершенный" дает больше шума, чем его "менее совершенный" сородич. Конечно, это вряд ли возможно услышатьЕсли речь идет не об искажениях, а о шуме, то шум как таковой зависит от соотношений чувствительности входа и выхода. Для того, что бы АЦП меньше влиял на искажения, создается дополнительный запас по амплитуде и уровень шума от этого получается выше. Т.к. чувствительность выхода у всех устройств разная, а у E-MU1616m всего две градации, то при одинаковом соотношении сигнал шум у разных устройств в тестах будут разные шумовые полки. На них ориентироваться нельзя.
Для измерений отдельно шумов нужно уже другое оборудование.
Усилитель для наушников
Обычно при описании результатов все идет по сценарию «все отлично, но есть такой-то косяк» или «все хреново, но есть хоть что-то хорошее». При описании линейного выхода был первый случай (специфика 9016K2M и джиттер). При описании усилителя получается просто как «все отлично» и можно тупо под каждым графиком это подписывать.
Поэтому я дам сравнительный анализ и общей теории, что же на графиках можно увидеть.
Для тестирования усилителей (или усилительной части) подаются тестовые сигналы с разной амплитудой и под разными нагрузками. Итогом становится около 4 тысяч графиков со спектрами.
Просматривать все графики тяжело и на их основе строятся упрощенные и обобщенные графики искажений, показывающие уровни громкости для разных режимов качества. Пока что эти графики строятся на одиночном синусе, в перспективе аналогичные будут строится и для IMD с мультитоном. Эти обобщенные графики строятся вручную и со временем могут корректироваться, если корректируется методика построения.
Изначально строился только график для режима перед клиппированием – т.е. максимального уровня, выше которого усилитель просто начинает хрипеть. Обычно для такого уровня производители и приводят данные мощностных характеристик.
Потом ввелись дополнительные режимы на основе характера спектра в виде, чистого, оптимального и максимального. Еще позже критерии стали более четкими и теперь это режимы, аналогичные классу А, АБ, Б и максимальный по косвенными признакам.
Сейчас проводится довольно кропотливая аналитика для класса А для звуковых карт, комбайнов, плееров и т.п. устройств где источников является ЦАП со спецификой искажений, описанной выше. Из-за формальных искажений вроде как в класс А результат не вписывается (присутствуют гармоники высоких порядков), но и искажения к усилителю отношения не имеют. Банально получается, что когда у карты стоит значение гейна Hi – у нас получился класс А, а как только поставили Low, как его уже нет. Изменилась всего лишь настройка громкости и для low использовалась запись в более высокой чувствительности входа. В результате опустилась шумовая полка. И шумовая полка опустилась настолько, что стала видна специфика искажений ЦАП, которой не было видно в режиме Hi.
Другой вариант, когда у устройства мультибитный ЦАП и используется аналоговая регулировка громкости. А тест использует изменение амплитуды сигнала до ЦАП. По графикам получается неприглядный результат от искажений на малых амплитудах от ЦАП, но у пользователя такого не будет.
Или устройства, вроде мобильных телефонов, где в ОС низкокачественный SSRC и на фоне этих искажений вообще кроме режима «все плохо» ничего нет, даже если усилитель и работает в классе А, то искажения от ОС все хоронят (и это отлично слышно!).
После того, как это будет проработано, у пары десятков измеренных продуктов скорректируются графики по уточненными данными для класса А, (может с под режимом «с учетом ЦАП»). И появится прямое сравнение характеристик у усилителей, как это сейчас сделано для наушников
http://reference-audio-analyzer.pro/param1.phpНа основе одного устройства что-то придумать просто, но когда это применяется на 100 устройств, то приходится постоянно корректировать условия, выискивая такое решение, которое было бы ближе к субъективному восприятию. А не как это любят делать многие теоретики на основе их одного любимого устройства.
В конечном итоге появятся более адекватные графики в виде «музыкальной мощности». Идея в том, что для любого усилителя за очень редкими исключениями можно определить всего три исходных величины на определенный уровень качества: уровень напряжения без нагрузки, максимальный уровень тока и его внутренне сопротивление. По этим данным уже построить график максимальных амплитуд по напряжению, току и мощности. Более того, можно внести запас по току для музыкального сигнала, который энергетически менее плотный.
Раньше для усилителей АС пытались ввести «музыкальную мощность», но по факту это все провалилось. Не из-за того, что идея плохая, а от того, что усилители для АС рассчитаны на низкоомную нагрузку и там определяющими являются токовые искажения, а искажения по напряжению просто не учитываются, т.к. оказывают влияние на более высоких уровнях. Поэтому, если ко всем усилителям применить «музыкальную мощность», то значения мощности просто пропорционально увеличится примерно на 12 дБ по напряжению. И при сравнениях между собой все будет аналогично. У усилителей для наушников ситуация иная, для высокоомной нагрузки важно ограничение по напряжению и вклад токовых искажений мал. Применяя график, полученный от синуса, мы получаем неравные условия для низкоомной и высокоомной нагрузки. Кто в теме разбирается, тот конечно же проводит дополнительные расчеты, но в идеале то иметь конечные данные, над которыми не надо проводить дополнительные вычисления, а использовать для прямого сравнения. Собственно «токовые» искажения и «искажения по напряжению» можно встретить только в темах усилителей для наушников. К таким определениям приходят независимо. Для усилителей колонок такое разделение смысла не имеет и там это не встречается.
Иногда кто-то с пеной у рта начинает рассказывать, что для раскачки наушников надо столько-то ватт, а если меньше, то все, наушники не раскачаются. И когда у нас один усилитель дает необходимое количество в 2 Вт, а другой позорные 1 Вт, то только холодный расчет может показать, что разница в громкости составляет лишь 3 дБ по громкости. Т.е. для быстрого сравнения надо уходить от инженерных Вт, В и мА к dBm, dBV и дБ(мА). Многих инженеров такой подход вызывает глубокое неприятие, т.к. они работают с приборами, которые показывают эти значения и формулы расчета так же требуют их.
При сравнении продуктов же надо делать расчеты в сторону дБ и каждый инженер уверен, что любой это сделать может самостоятельно, если ему это так надо. В итоге мы наблюдаем разгул идиотизма, когда кто-то начинает утверждать, что 20 и 30 мА – это маленькая разница в 10 мА, а 100 и 150 мА – чудовищно большая в 50 мА. Хотя разница одинакова в 3.5 дБ. Проф. сфере, где надо коммутировать кучу оборудования, давно используют dBV и dBu вместо вольт. Это было просто неизбежно и логично. Но в бытовой сфере этого нет, т.к. авторы мурзилок - либо инженеры (не переваривающие dBV), либо гуманитарии (не переваривающие ничего). Потребитель читает мурзилки и редко включает собственный мозг, что бы из цифр получить более внятные данные.
Инженерные значения крайне неудобны, но очевидным это становится лишь когда начинаешь делать сравнения между устройствами, отвечая на вопрос «насколько конкретно» одно устройство громче или тише другого. В рамках сравнения нескольких устройств порой настолько глубоко копать не требуется, но когда в наличии есть информация по сотне устройств, то ситуация совсем другая.
Если в проф. сфере рассчитывать дБ надо лишь в коммутации лишь линейных входов и выходов, то у усилителей добавляется ток дБ(мА) (В скобках указывается, к чему выражен дБ, в данном случае к 1 мА).
Рассмотрим это все подробнее на примере STX, DLX и AE-5.
Напомню, что 0 dBV – это 1 В.
6 dBV = 2 В,
12 dBV = 4 В.
-6 dBV = 0.5 В
Поиграть числами можно
http://reference-audio-analyzer.pro/v-dbv-dbu.php в on-line калькуляторе
При известной чувствительности наушников к напряжению мы просто прибавляем к чувствительности значение напряжения. Если на выходе AE-5 установили к примеру 3 dBV, а у наушников чувствительность 101 дБ/В SPL, то конечный уровень звукового давления будет 104 дБ SPL.
На этих графиках по горизонтали указано значение подключаемой нагрузки, а по вертикали уровень напряжения.
По максимальным уровням громкости на высокоомной нагрузке (300 Ом) расклад по напряжению такой (напряжения указаны в dBV и сразу видна разница в громкости)
AE-5 14.42 dBV
STX 16.02 dBV
DLX 15.13 dBV
Где STX на 1.5 дБ громче AE-5, а DLX громче на 0.5 дБ. Разница совершенно несущественна.
А в привычном напряжении это как 5.28, 6.54 и 5.92 В. Тут можно только выстроить от меньшего к большему и все.
Если сравнивать для максимально чистого режима (аналогии классу А), без искажений высоких порядков со стороны усилителя, то у STX отнимается 1 дБ и разница между тремя картами менее 1 дБ.
На низкоомной нагрузке в виде 32 Ом расстановка сил (максимальный уровень до клиппирования и чистый):
STX: 12,68 / 4,31 dBV
DLX: 12,76 / 7,76 dBV
AE-5: 9,11 / 7,11 dBV
С позиции погромче поорать лидирует DLX, на десятые доли отстает STX и на 3.6 дБ отстает AE-5. В чистом режиме расстановка иная, DLX на 0,5 дБ громче, а STX 2,8 дБ тише.
Т.е. разница между картами по громкости невелика и с позиции наиболее чистого звучания преимущество у AE-5 с DLX, а STX немного отстает.
На графиках мультитональных сигналов, которые по задумке ближе к музыке в отличии от одиночного синуса и показывают распределение искажений по всему спектру, у STX наибольшее количество искажений (которых нет на линейном выходе) и более ранний и менее приглядный рост токовых искажений от нагрузки. Возможно это поясняет, почему STX звучит более сибилятивно в сравнении с DLX и AE-5.
STX демонстрирует искажения в виде гармоник низких порядков с их увеличением в области низких частот. Причем отрыв по уровню совсем не 3 дБ, а более 10 дБ. А вот DLX и AE-5 показывают сопоставимые результаты.
