Содержание:
- Что такое ЦАП
- Как работает ЦАП
- Что такое Джиттеринг
- Что такое динамический диапазон и на что он влияет
- Каким должен быть битрейт?
- Так мне нужен ЦАП или нет?
Давайте разберемся в этой теме и уясним для себя раз и навсегда — нужен ли вам отдельный ЦАП, или нет.
Думаю, вы ни раз читали на форумах или слышали от знакомых о том, что для того, чтобы слушать качественный звук вам просто необходимо купить отдельный ЦАП. Правда это или нет — будем разбираться. Нужен ли вам ЦАП на самом деле, сколько он стоит и как он работает — обо всём этом я поведую вам в этой статье. Маленький спойлер — может оказаться так, что отдельный ЦАП вам совершенно не нужен.
Итак, что такое ЦАП?
ЦАП преобразует цифровой сигнал в аналоговый, чтобы ваши наушники могли создавать звук. Вот так просто! Большинство чипов ЦАП находятся в источниках того, к чему вы подключаете наушники, и обычно стоит для производителя от 3 до 30 долларов США. Это очень простой и постоянный компонент любого смартфона, хотя разъем для наушников и пытаются убить, в основном компания Apple.
Подобно усилителям для наушников, отдельные ЦАП стали появляться в продаже для того, чтобы хоть как-то компенсировать низкий уровень качества воспроизведения звука. Вы удивитесь, но в 80-е и даже в 90-е годы далеко не всё потребительское оборудование могло справится даже с простыми наушниками, не говоря уже о более серьезном оборудовании. Довольно часто, даже если ЦАП был встроен в готовый прибор, он был неправильно к нему подключен или плохо экранирован, поэтому во время прослушивания вы могли слышать помехи или наводки от работы самого оборудования. Добавим сюда далеко не лучшее качество музыкального материала с низкой частотой дискретизацией первых mp3 файлов и вы можете вообразить на что была похожа музыка 90-х. Согласитесь, никто не захочет слушать такое для собственного удовольствия.
ЦАП преобразует цифровой сигнал в аналоговый, чтобы ваши наушники могли создавать звук. Вот так просто!
Но с тех пор цифровая музыка прошла долгий путь. Значительно возросшая культура производства музыкального оборудования привела к тому, что даже дешевые чипы стали давать довольно хорошее качество звучания, да и музыкальный материал стал гораздо более качественным. Сегодня музыка в формате mp3 почти везде записана с битрейтом в 320 кб/сек, а многие перешли на прослушивание материала в формате FLAC или в новомодном формате MQA. И там, где раньше требовалось серьезное оборудование для достижение хорошего качества звука, сейчас в большинстве случаев достаточно возможностей обычного хорошего смартфона.
Как работает ЦАП?
Любое аудио, независимо от того как оно хранится, в виде виниловой пластинки или mp3 файла, это звуковая волна. Когда компьютер записывает аналоговый сигнал, он представляет его в цифровой форме, напоминающий аналоговую волну. Но если аналоговая звуковая волна плавная и непрерывная, то её цифровая версия дискретна. Это значит, что волна записывается не постоянно, а один раз за определённый промежуток времени. По оси Y записывается амплитуда волны (т.е. насколько она громкая), а по оси X записывается её изменение во времени. Каждая волна имеет определённый период, изменяющийся со временем, и он называется частотой, измеряемой в Герцах. Думаю, вы уже где-то слышали, что частота волны определяет тон звука который вы слышите. Чем выше частота (т.е. чем чаще за единицу времени волна принимает максимальное и минимальное своё значение), тем выше тон звука.
Задача ЦАПа состоит в том, чтобы получить оцифрованную информацию о звуке и по ней воссоздать первоначальный звук в аналоговой форме, который потом подаётся в наушники и вы слышите звук. Для этого ЦАП получает данные о каждом положении звуковой волны очень много раз в секунду, это значение называется частотой дискретизации, чем она выше, тем ближе цифровая копия к оригиналу и тем выше качество звука. По причинам того, что ЦАПы несовершенны, при этой процедуре преобразования цифрового сигнала в аналоговый могут возникать различные проблемы, это: джиттеринг, узкий динамический диапазон и ограниченный битрейт (малая частота дискретизации).
Задача ЦАПа состоит в том, чтобы получить оцифрованную информацию о звуке и по ней воссоздать первоначальный звук в аналоговой форме, который потом подаётся в наушники и вы слышите звук.
Прежде чем продолжить, вы должны запомнить следующие термины: битрейт, битность записи звука и частота дискретизации.
Битрейт — показывает какое количество информации о звуке записывается для одной секунды звучания.
Частота дискретизации — показывает сколько раз в секунду было замерено изменение амплитуды звукового сигнала.
Битность звука — показывает какое количество данных было записано за одно измерение частоты дискретизации.
Что такое Джиттеринг?
Сразу хочу вас успокоить, скорее всего вы никогда не слышали этот артефакт звучания и, я думаю, не услышите в будущем. За последние 10 лет даже самые дешевые ЦАПы легко справляется с этим паразитным эффектом, а музыка записанная в mp3 файл с частотой дискретизации 44.1 Гц не подвержена его влиянию, не говоря о более качественных методах хранения звука.
Но всё же, что такое Джиттер? Этот эффект полностью зависит от частоты дискретизации, или от того как часто мы измеряем изменение амплитуды аналоговой звуковой волны. Представьте, что мы делаем это реже, чем 44.1 Гц или раз в секунду. Если мы попытаемся таким образом оцифровать звук очень высокой частоты, например тарелок ударной установки или колокольчиков, мы не будем успевать замерить прохождение сигналом полной амплитуды звука и при неудачном стечении обстоятельств будем замерять только нижние значение амплитуды или средние. В итоге, вместо высокого и чистого звука мы получим невнятное дрожжание звука, которое совсем не похоже на то, что мы записывали. Просто посмотрите на иллюстрацию и вам всё станет ясно.
Минимально необходимая частота дискретизации для полного отсутствия джиттеринга это 44.1 Гц.
Под пунктом А вы видите нормальную частоту дискретизации, которая успевает измерить движение звуковой волны в каждом его положении и в оцифрованном виде мы получим тот же звук, что и слышали от живого инструмента. На рисунке B мы видим, что амплитуда звука успевает полностью измениться, но частота дискретизации недостаточная для того, чтобы успеть замерить это, и потому мы услышим дрожание звука более низкой частоты, чем был звук изначально.
Просто запомните, что минимально необходимая частота дискретизации для полного отсутствия джиттеринга это 44.1 Гц, с этой частотой кодируется вся современная музыка, поэтому я писал чуть выше, что если вы слушаете то, что было записано за последние 20 лет, скорее всего, не содержит этот паразитный эффект.
Что такое битность записи, динамический диапазон и на что они влияют
Если вы послушаете старые mp3 файлы или плохие MIDI записи вы заметите, что вам сложно различать музыкальные инструменты, если они играют одновременно, они просто сливаются в «звуковую кашу» и разобрать в ней ничего невозможно.
Это происходит от того, что у записи узкий динамический диапазон. Чем он больше, тем более глубоким слышится звук, более приятным и реалистичным. Узкий динамический диапазон просто не позволяет разным инструментам, которые звучат одновременно, иметь различную громкость и один инструмент глушит другой, от этого возникает мутный неприятный звук и слушать такую музыку совершенно не хочется.
Низкая битность аудиозаписи виновата в узком динамическом диапазоне.
Теоретически за динамический диапазон отвечает битность звука во время его кодирования в цифровой вид. Чем выше битность, тем больше значений может принимать звуковая волна за единицу времени и тем шире может быть динамический диапазон. Но это в теории, т.к. это кроме битности на громкость могут влиять много других факторов и битность начинает влиять на динамический диапазон тогда, когда все другие факторы исключены.
Например, почти вся современная музыка выпускается со значительной компрессией, чтобы увеличить базовую громкость всего материала, от этого сильно страдает динамический диапазон, т.к. все тихие места композиции подтягиваются и становятся более громкими, а очень громкие пики инструментов срезаются до среднего значения. Таким образом, после процедуры компрессии уже почти не важно какой была битность записи. Но в том случае если вы слушаете качественный материал, который не испортили на студии, битность действительно начинает играть значительную роль в динамическом диапазоне.
Запомните, чем выше битность — тем больше значений записи уровня громкости звуковой волны записывается за единицу времени, и тем шире динамический диапазон.
Самое распространённое значение сегодня это 16 битная запись, но уже набирает популярность 24 битная музыка, а в скором времени в общее пользование начнут попадать 32 битные записи музыкальных произведений. При качественной обработки музыкального материала на студии и без ужасающей компрессии 16 битная точность записи, в общем, достаточна для того, чтобы не испытывать проблем с динамическим диапазоном.
Но в определении качества звука мы снова сталкиваемся с особенностями человеческого восприятия звука. Что такое 16 битная запись звука? Это значит, что одно измерение изменения амплитуды звуковой волны может принимать 65536 значений, что даёт нам динамический диапазон до 96,33 Дб. В свою очередь это означает, что звук с громкостью до 96,33 Дб должен быть записан без искажений по уровню громкости.
Если вы похожи на меня, то в большинстве случаев вы слушаете музыку в наушниках, а в наушниках довольно опасно долго слушать громкую музыку и, поверьте, 96,33 Дб это очень громко. Я стараюсь не превышать 60-65 Дб при прослушивании, этого вполне достаточно чтобы в полной мере насладиться звуком, но недостаточно чтобы повредить слух. И, как видите, у меня остается значительный запас по громкости до заветных 96,33 дб. По этой причине записи с 24 битной точностью для меня не дадут никакого преимущества, я просто не буду слышать разницы из-за того, что не слушаю музыку достаточно громко. Если кто-то из ваших знакомых, слушающий музыку в наушниках, говорит вам, что есть разница между 16 битной записью и 24 битной — не верьте ему. Он стал жертвой маркетинга и просто верит, что разница есть, хоть он её и не слышит. Добавим к этому тот факт, что наш слух имеет разную чувствительность по громкости к разным частотам звука, поэтому 16 битных записей для прослушивания в наушниках хватит для любых ситуаций.
16 битная запись позволяет записать громкость сигнала в виде 65536 значений, что даёт нам громкость уровня 96,33 Дб.
Так почему многие люди верят, что 24 битная запись музыки значительно превосходит 16 битную? Для некоторых ситуаций это действительно так. Например, если вы слушаете живую запись симфонического оркестра, вам действительно нужна 24 битная запись, т.к. вам придется значительно повышать громкость, чтобы услышать все нюансы. Вы повышаете громкость технически, на вашем устройстве, но та громкость, которую вы услышите будет нормальной, потому что записи симфонической музыки делаются довольно тихими как раз для того, чтобы можно было расслышать все нюансы звука. Но это правило не работает для современных записей поп музыки, т.к. уже на студии записи делают предельно громкими и если вы будете слушать её на той же громкости, что и качественную запись оркестра, вы просто рискуете повредить свой слух.
Также 24 битная запись подходит для записи звука. Гораздо эффективнее сделать запись в более высокой битности и потом, при финальной обработке снизить её до 16, чем наоборот. Если вы сделаете запись в 16 битах и потом искусственно увеличите её до 24, то качество будет даже ниже, чем при исходных 16 битах, а возможно и такое, что в звуке появится посторонний фоновый шум.
Каким должен быть битрейт?
Должно быть многие из вас замечали разницу в качестве звучания песен, если сначала вы слушали их на YouTube, а потом переключились на прослушивания CD или даже iTunes. Эта разница в качестве обусловлена битрейтом. Вообще, в повседневной жизни в 95% случаев качество записи определяет именно битрейт.
Как мы помним, битрейт это количество информации о звуковой волне, которую мы записываем за единицу времени, чаще всего за 1 секунду.
Вы же помните, что чем выше битность звука, тем больше информации нам нужно записать в единицу времени о каждом значении измерения амплитуды звука, тем больше нам нужен битрейт. Вот почему битрейт так важен, не имеет значения битность звука если у вас маленький битрейт, вы просто не сможете записать все необходимые данные для качественного воспроизведения.
Просто запомните — чем больше битрейт, тем выше качество звука. Вот так всё просто.
Для большинства случаев 320 Кб/Сек достаточно. Более того, большинство людей просто не заметят разницу, если будут слушать музыку с большим битрейтом.
Меня часто спрашивают каким должен быть битрейт для качественного звука? Я отвечаю — 320 Кб/Сек будет достаточно, при условии, что у вас 16 битная запись. Да, при прослушивании FLAC файлов с той же музыкой можно уловить разницу и FLAC будет звучать лучше, однако, для того чтобы эту разницу услышать вам нужны хорошие наушники и звуковая аппаратура, а также чтобы вокруг вас было тихо. Т.е. вам нужны хорошие домашние условия. Для дома я рекомендую музыку хранить в формате FLAC с более высоким битрейтом и битностью, но для любого мобильного использования (а большинство из нас музыку слушают именно на ходу) mp3 файла с битрейтом 320 Кб/Сек более чем достаточно. К тому же на вашем мобильном устройстве память ограничена и прослушивание mp3 отлично экономит её, либо ваш мобильный трафик если вы слушаете музыку с помощью стриминговых сервисов.
Так мне нужен ЦАП или нет?
Скорее всего нет, вам не нужен отдельный ЦАП. Единственная причина купить ЦАП сегодня заключается в том, что ваш компьютер, смартфон или домашняя аудиосистема не имеет его или в ваших устройствах используются старые и очень дешёвые встроенные ЦАПы, а качество звука при подключении любых наушников — ужасное. Тогда да, вам нужен ЦАП. Но если вы используете современное оборудование, то отдельный ЦАП вам не нужен, вы просто не услышите разницу.
Скорее всего нет, вам не нужен отдельный ЦАП.
Ещё одна причина приобрести отдельный ЦАП — вы собираете настоящую high-end звуковую систему, где каждый элемент должен быть безупречным. В этом случаев я согласен, вам нужен отдельный ЦАП.
В большинстве случаев вам будет достаточно того, что уже встроено в ваш телефон, планшет или ноутбук, современные ЦАПы достаточно хороши для того, чтобы вы не слышали заметных искажений звука и для 80% нашей аудитории я могу смело сказать — не покупайте ЦАПы, вы просто не услышите разницы.