R2R
Цифроаналоговые преобразователи на R2R-матрицах (или конвертерах лестничного типа) постепенно завоёвывают всё больше и больше почитателей среди аудиофилов. Можно, наверное, говорить о возрождении популярности этого типа преобразователей, хотя, конечно, они никогда не пропадали из поля зрения ценителей натурального звучания и многих производителей аудиотехники.
| Наименование | d1-core |
| Производитель |
Totaldac, Франция
www. totaldac.com |
| Эксклюзивный дистрибьютор в России |
Дистрибьюторская компания "План А"
hi-audio.ru |
| Цена | 375 000 р. |
На заре цифрового звуковоспроизведения эта классическая схема R2R-конвертера лестничного типа была основной, и в 80-х и 90-х годах прошлого века выпускалось большое количество соответствующих микросхем (которые также называют мультибитными). Однако в процессе развития технологий цифроаналогового преобразования им на смену пришли конвертерные чипы типа сигма-дельта (однобитные). Этому способствовали, в основном, две причины – более дешёвое производство микросхем сигма-дельта по сравнению с R2R, а также более высокие технические характеристики первых, в частности, в частотной области.
Производители (и многие любители музыки) с энтузиазмом восприняли эти новые и, как казалось, более совершенные конвертеры, и к сегодняшнему времени подавляющее большинство ЦАП построено именно на них. Причём цена таких конвертерных микросхем настолько незначительна, что одни и те же чипы можно встретить как в недорогих портативных устройствах, так и в аппаратах класса хай-энд.
Принципиальное отличие двух упомянутых типов конвертеров – в том, что в схемах дельта-сигма с использованием цифровой фильтрации производится предварительная конвертация цифрового сигнала в малоразрядный с одновременным повышением частоты дискретизации (oversampling), в то время как в схеме R2R без передискретизации (non-oversampling, NOS) преобразование кода ИКМ в аналоговый сигнал происходит естественным образом. К сожалению, метаморфозы цифрового кода в первом случае, приводят к дисперсии и размыванию сигнала.
Такие искажения во временнóй области у конвертера с передискретизацией можно наглядно представить в виде нарушения формы отклика на единичный импульс. На иллюстрации (сайта www.metrum-acoustics.com) хорошо видны осцилляции, предшествующие импульсу и следующие за ним.
Выяснилось, что человеческое ухо не безразлично к таким искажениям сигнала, вносимым конвертером с передискретизацией. В итоге получается, что страдает одна из самых чувствительных областей слухового восприятия, связанная с тембром музыкальных инструментов, их локализацией на звуковой сцене и ощущением пространства.
Как считают многие специалисты, именно это и является одной из причин (наряду с джиттером) появления так называемого «цифрового» звука. И если меры борьбы с джиттером, можно сказать, привели к положительному результату, то исправить дело с искажениям звука во временнóй области в схемах дельта-сигма пока не удаётся.
Totaldac
Одним из производителей высококачественных R2R-преобразователей является небольшая французская компания Totaldac, созданная в июне 2010 года. Талантливый инженер Винсент Бриент (Vincent Brient), в течение многих лет экспериментировавший с акустикой с активными кроссоверами, не мог довольствоваться качеством звука от промышленно выпускаемых ЦАП с конвертерными чипами и стал сам разрабатывать преобразователи на дискретных R2R-матрицах. Звучание его собственного преобразователя оказалось настолько впечатляющим, что он решил заняться выпуском собственной продукции. В настоящее время Totaldac – один из известных брендов, производящих уникальные цифроаналоговые преобразователи (восемь моделей), регенератор тактовых импульсов, музыкальный сервер, акустику, кабели и другое оборудование.
На основании многолетнего опыта конструирования Винсент Бриент выработал следующие технические принципы:
цифроаналоговое преобразование на дискретных R2R-матриц, в которых используются прецизионные металлофольговые резисторы фирмы Vishay (технология Bulk Metal Foil, допуск ±0,01%);
специальные средства для снижения джиттера, в том числе высокоточные тактовые генераторы и буфер FIFO для аудиоданных на 10 мс;
преобразование без передискретизации, которое даёт более музыкальное звучание по сравнению с чипами сигма-дельта;
внешний блок питания для улучшения соотношения сигнал-шум, применение стабилизаторов напряжения на дискретных элементах;
регулятор громкости – цифровой на ПЛИС, разрешение 69 бит.
Последний принцип основан на собственном опыте испытаний различных устройств регулировки громкости как аналоговых, так и цифровых. Кстати, разработчик техники Totaldac в этом не одинок и входит в группу авторитетных инженеров-конструкторов, которые уверены, что современные цифровые технологии регулировки уровня громкости превосходят аналоговые.
Если говорить о точности цифроаналогового преобразования, от которой существенным образом зависит качество звука, то надо обратить внимание на резисторы, выбранные Винсентом Бриентом. Использование таких прецизионных сопротивлений Vishay позволяет достичь максимума свойств резисторной матрицы и снизить уровень шумов и искажений, особенно в области слабых сигналов.
Относительно приверженности схеме преобразования без передискретизации. В последние годы Винсент Бриент стал применять в схемах ЦАП разработанный им компенсационный фильтр, который, как он подчёркивает, не приводит к передискретизации сигала. Фильтр предназначен для компенсации завала АЧХ в области высоких частот (более 3 дб на частоте 20 кГц) в схемах на R2R-матрицах, что проявляется на частотах дискретизации 44 и 48 кГц. Ниже представлена иллюстрация с сайта Totaldac – графики АЧХ для работы ЦАП с компенсационным фильтром (зелёный цвет) и при отключённом фильтре (фиолетовый).
Интересно, что упомянутый компенсационный фильтр – это цифровой КИХ-фильтр, который при улучшении дел в спектральной области всё-таки вносит некоторые искажения во временнóй. На сайте Totaldac представлены осциллограммы периодического сигнала прямоугольной формы, иллюстрирующие влияние такого фильтра: вверху – без использования фильтра, внизу – с фильтром. На нижнем изображении видны осцилляции, хотя их амплитуда и длительность меньше, чем у чипов сигма-дельта.
При прослушивании предстоит узнать, кроме прочего, как этот компенсационный фильтр влияет на звук.
Отметим ещё одну особенность техники Totaldac. Во всех ЦАП в качестве опции предусмотрена установка активных кроссоверов. Винсент Бриент является убеждённым сторонником использования активных кроссоверов вместо пассивных для подключения акустических систем. В его домашней аудиосистеме с уникальными встроенными АС (на фото слева) применяются активные кроссоверы. Он разработал, и компания выпускает оригинальную акустику d150 (на фото справа) c возможностью такого типа подключения.
Причём, по мнению Бриента, активный кроссовер должен быть, во-первых, цифровым и, во-вторых, встроенным в ЦАП. Цифровой кроссовер позволяет достичь таких условий работы громкоговорителей в АС, которые недостижимы в случае использования активного или пассивного аналогового. Например, можно регулировать задержку для получения точного воспроизведения импульсного характера атаки музыкального инструмента или изменять по своему усмотрению звучание АС, причём делать это дистанционно с пульта управления. А включение функций кроссовера непосредственно в ПЛИС преобразователя, которая координирует работу R2R-матриц, позволяет исключить лишние преобразования сигнала. А это, в свою очередь, приводит к результату, превосходящему по качеству звучания как аналоговые пассивные и активные кроссоверы, так и цифровые, построенные на другом принципе. Например, программные кроссоверы цифровой обработки сигнала на компьютере, или отдельные цифровые устройства, выпускаемые даже известными компаниями профессионального аудио.
Totaldac d1-core
ЦАП Totaldac d1-core представлен на сайте производителя как аппарат с более доступной ценой, который оптимизирован таким образом, чтобы сохранить главное − музыкальность и естественность звучания. Он оснащён дискретными матрицами на тех же качественных резисторах Vishay, как и другие, более дорогие модели компании. Отличие заключается в количестве параллельно включённых резисторных матриц. Для d1-core были также разработаны новые транзисторные выходные каскады. При конструировании d1-core была поставлена задача создать более доступный (менее 5000 евро) аппарат. В результате, как говорит Винсент Бриент, он был удивлён таким высоким качеством звука за эту цену.
Внешний вид преобразователя d1-core не отличается от других аппаратов Totaldac: такой же лаконичный дизайн пирамидальной формы и отсутствие каких-либо кнопок или переключателей на лицевой панели. Здесь расположен только дисплей. Кстати, это уже вторая концепция дизайна устройств компании, первые аппараты имели традиционную форму корпуса.
Среди технических характеристик d1-core можно отметить следующие:
технология R2R с использованием 100 прецизионных резисторов фирмы Vishay;
полупроводниковые выходные каскады на дискретных элементах, схема без проходных конденсаторов на пути аудиосигнала;
USB-контроллер асинхронного типа на микросхеме XMOS;
цифровые входы: USB, оптический, RCA, AES/EBU;
поддержка сигналов с частотой дискретизации до 192 кГц и разрядностью 16 и 24 бит;
высокоточные тактовые генераторы и буфер FIFO;
максимальное выходное напряжение: 3,0 В на выходе RCA и 6,0 В – на XLR;
дисплей на органических светодиодах (OLED);
регулировка с пульта ДУ: громкость, полярность сигнала, яркость и отключение дисплея, включение/отключение компенсационного фильтра и др.;
внешний блок питания (БП);
габариты ЦАП: (ШхВхГ) 360 х 110 х 290 мм;
масса (тестируемого аппарата): ЦАП – 2,7 кг, БП – 1,0 кг.
Как и у других аппаратов компании Totaldac, у ЦАП d1-core имеется хороший набор опций. Можно дополнить аппарат функциями сетевого проигрывателя c поддержкой Roon и с дополнительным внешним БП, обеспечить преобразования сигналов формата DSD (в стандарте DoP), установить массивную алюминиевую лицевую панель, цифровой вход на разъёме BNC вместо RCA, добавить функцию усиления баса, а также двух- или трёхполосный активный кроссовер.
ЦАП d1-core, который был у меня на тестировании, имел опцию поддержки DSD. Подчеркну, что сигнал DSD (DoP) может подаваться через все входы.
На задней панели преобразователя расположены входы и выходы, а также 12-контактный разъём для подключения внешнего блока питания. Кабель подключения имеет длину 1,5 метра, поэтому БП можно установить в том месте, где понравится – рядом или на другой полке.
Внутри БП установлен тороидальный трансформатор, с выводов которого переменное напряжение нужной величины подаётся в ЦАП. На сетевых входных проводах и на выходных проводах установлены ферритовые фильтры. Выпрямительные и стабилизирующие элементы схемы расположены в основном блоке ЦАП.
Минималистский дизайн аппарата не предполагает никаких внешних органов управления, за исключением выключателя питания, который расположен на задней панели БП. Все остальные функции управления устройством задействуются с пульта ДУ. Он имеет удобную форму и хорошо располагается в руке. Управлять пультом просто, поскольку действие команд отображается на дисплее.
Звук
Перед тестированием я погонял d1-core для прогрева, прослушав большое количество любимых мелодий. Я старался не анализировать параметры качество звучания, а просто слушать хорошую музыку.
Критическое прослушивание я обычно начинаю с музыки, записанной в стандартном разрешении при воспроизведении компакт-дисков. Для этого d1-core сравнивался по звучанию с собственным преобразователем проигрывателя Esoteric X-05. Цифровой выход RCA проигрывателя коаксиальным кабелем соединялся с ЦАП, а с него сигнал поступал на один из входов предусилителя BAT VK-43SE. На другой его вход аналоговый сигнал подавался непосредственно с проигрывателя. В обоих случаях использовалось симметричное подключение балансными кабелями Atlas Mavros XLR.
В предусилителе предусмотрена возможность выравнивать громкость сигналов с разных входов, что и было сделано. А переключение входов с помощью пульта ДУ делало процесс сравнения достаточно удобным.
При проигрывании прекрасного во всех отношениях тестового компакт-диска The Ultimate Demonstration Disc фирмы Chesky Records (1995), которым я часто пользуюсь в таких случаях, ЦАП сразу и безоговорочно вышел в лидеры. Так он и остался в лидерах до конца прослушивания, не оставив никаких шансов встроенному ЦАП Esoteric’а на конвертерном чипе сигма-дельта Cirrus Logic CS4398. Несмотря на то, что в проигрывателе есть возможность подбора типа цифрового фильтра, описанные выше проблемы во временнóй области, даже при наличии хорошо отработанной схемотехники известной японской фирмы, не позволяли приблизиться к точному, ясному и воздушному звучанию качественной современной схемы R2R.
При оценке работы d1-core с включённым и отключённым компенсационным фильтром значительной разницы я не услышал. Но всё-таки я предпочёл слушать музыку с отключённым фильтром (чистый NOS) – звучание было немного «живее», хотя, повторю, различия между двумя режимами были минимальны.
В этом испытании на музыке со стандартным разрешением безоговорочно, причём с реально ощущаемым отрывом, победил ЦАП Totaldac d1-core. Прозрачность звучания, воспроизведение высоких и низких частот, звуковая сцена – всё с ним было лучше. Можно даже сказать, что по своему звуку при преобразовании сигнала с компакт-диска этот ЦАП приближается к аудио высокого разрешения (АВР).
Поэтому можно смело рекомендовать этот преобразователь тем любителям музыки, у которых есть коллекция компакт-дисков или цифровых файлов стандартного разрешения. ЦАП d1-core позволит вам по-новому услышать эти записи, и именно в таком качестве, в котором они и должны звучать. Причём, что также важно, прослушивание музыки с этим аппаратом не приводит к преждевременному утомлению, как это бывает с цифровой техникой невысокого уровня.
Далее тестирование продолжилось с музыкальными произведениями, записанными с высоким разрешением (ВР). В этом «конкурсе» в качестве соперника выступал мой ЦАП Metrum Acoustics Pavane – тоже преобразователь без передискретизации на R2R-матрицах.
Сравнение проводилось на специально отобранном музыкальном материале при подключении преобразователя по USB сначала к компьютеру, а затем к музыкальному серверу. d1-core – это современный ЦАП, который может работает с ПК на ОС Windows 10 (как и на iOS, и Linux) без дополнительного драйвера. Поэтому сначала в качестве источника я использовал свой домашний компьютер Intel NUC c установленной на нём «десяткой». В современной версии ОС уже есть встроенный драйвер, который обозначен как XMOS USB Audio 2.0 (дата разработки 11.04.2018, версия 10.0.17134.1), и ничего не понадобилось устанавливать. В качестве программного проигрывателя использовался foobar2000.
Звучание очень понравилось. Можно в целом охарактеризовать его, как музыкальное и естественное (как и указано на сайте производителя). Звуковая картина объёмна и стабильна, инструменты точно позиционируется и не смешивается с соседними. Расположение каждого из них легко определяется, даже если он играет тихо и находится в глубине сцены. Когда дело дошло до воспроизведения вокала, то ЦАП выполнил это чисто и прозрачно. При сравнении с преобразователем Pavane речь могла идти о схожих по звучанию аппаратах, но с немного разной подачей музыки на уровне нюансов.
Далее я проверил, как работает ЦАП d1-core с музыкальным сервером «ПК Аудиофил IV» в качестве источника. Звучание ещё немного улучшилось. Вот когда забываешь о битах и байтах, и просто наслаждаешься музыкой! Сказалось положительное воздействие на цифровой сигнал USB-карты SOtM tX-USBexp, линейного БП для питания сервера и карты, а также других технических особенностей источника.
Музыкальный сервер «ПК Аудиофил IV» работает с ОС Windows 8.1, и в этом случае понадобилось загрузить специальный драйвер для USB. Интересно, что такого драйвера нет ни в комплекте аппарата, ни в раздаче на сайте. В описании указано, что надо обратиться на сайт. Винсент Бриент ответил сразу и попросил прислать заводской номер преобразователя. В результате, без задержки я получил драйвер USB Audio 2.0 Stereo Driver v2.26.0. Отсутствие драйвера в свободной раздаче объясняется, по-видимому, необходимостью знать, какой USB-контроллер установлен в конкретной модели ЦАП, а их уже выпущено у Totaldac много.
На соответствующей вкладке интерфейса программного проигрывателя JRiver (такой используется в музыкальном сервере) появилось обозначение XMOS USB 2.0 ST 3066, причём в нескольких вариантах: ASIO, WASAPI, Kernel Streaming и Direct Sound. Я остановился на варианте ASIO, звучание с которым мне понравилось больше всего.
Несколько слов об образцах музыкальных записей, которые я использовал при прослушивании. В течение нескольких лет я подбирал эти образцы, основываясь на следующих соображениях, выработанных в процессе работы:
Во-первых, для оценки аппаратов АВР нужна музыка, записанная действительно с высоким разрешением. Согласитесь, вряд ли получится оценить, как ЦАП работает с ВР, если для этого использовать музыкальный материал стандартного разрешения. Даже если музыкальный файл имеет частоту дискретизации, скажем, 192 кГц и разрядность 24 бит, но получен он из аналоговой магнитной аудиозаписи, пусть даже самого высшего класса, он никак не может быть по качеству выше, чем стандартного разрешения. То же самое относится к файлам, полученным путём преобразования из цифровых записей стандартного разрешения 48/24 или 41/16, что, к сожалению, часто встречается.
Во-вторых, чтобы быть уверенным, что эта звукозапись сделана с высоким разрешением, надо иметь соответствующую информацию от студии звукозаписи. Приходится учитывать, что сейчас музыка записывается в основном в цифровом виде с частотами дискретизации 48 или 41,1 кГц, то есть в стандартном разрешении. И только небольшое число студий звукозаписи записывает, обрабатывает и выпускает музыкальные звукозаписи действительно с высоким разрешением. Среди них 2L, AIX Records, Chesky Records, Linn Records, Reference Recordings и др.
В-третьих, по возможности, желательно иметь файлы, которые являются копиями мастер-файлов без изменения оригинального формата (то есть в WAV, если речь идёт о форматах ИКМ) и частоты дискретизации.
В четвёртых, среди образцов, для более точной оценки звучания музыкальных инструментов, должны быть также цифровые звукозаписи, которые были сделаны без последующего мастеринга.
Вот краткие пометки, которые я сделал при сравнении Totaldac d1-core с Metrum Acoustics Pavane при воспроизведении музыки с ВР, когда источником был музыкальный сервер «ПК Аудиофил IV» .
Натуральность звучания фортепиано (музыкальный образец – Piano Play: The Hong Kong Academy for Performing Arts, 2015/WAV9624) – очень точное воспроизведение звука инструмента. Не хуже, чем с ЦАП Pavane.
Когерентность (Black Is The Colour - Break Down And Let It All Out: Barb Jungr – Just Like a Woman (Нymn to Nina). Linn Records, 2008/FLAC8824) – прекрасная передача звучания барабана в начале песни, вызывающая почти такие же ощущения, как при живом исполнении. Как с Pavane.
Глубина баса (Young Girl’s Heart: I Ching - Of The Marsh And The Moon. Chesky Records, 2003/WAV9624) – ЦАП Pavane справился с воспроизведением баса немного лучше. У d1-core звук слегка несобранный.
Эффект присутствия (Angel Of Harlem: The Persuasions – Sing U2. Chesky Records, 2005/WAV9624) – эффект присутствия немного более выражен, чем у Pavane.
То же самое можно сказать о воспроизведении другой тестовой записи – Lowlands: The Brand New Opry – Another Time. AIX Records, 2007/WAV9624.
Воздушность пространственного впечатления (Misterioso: Larry Coryell, Victor Bailey, Lenny White – Traffic. Chesky Records, 2006/WAV9624) – всё звучит отлично c точки зрения воздушности, но другое соотношение громкости инструментов − гитары и бас-гитары. Бас немного «вылезает» по сравнению с Pavane.
Прозрачность (Imagine: Rachel Z – Grace. Chesky Records, 2005/WAV9624) – всё отлично, но певица стоит как бы немного дальше от слушателя, глубже в звуковой сцене (по сравнению с Pavane). Не могу точно сказать, хорошо это или плохо. Многое зависит от предпочтений конкретного слушателя.
Натуральность звучания акустической гитары (Mosaic: Laurence Juber – Guitar Noir. AIX Records, 2007/WAV9624) – по моему мнению, звук инструмента немного лучше передаётся в системе с ЦАП Pavane: более натуральный тембр звучания и точная атака.
Точность пространственного впечатления (Allegro: The Old City String Quartet – Mozart, Clarinet Quintet k 581. AIX Records, 2010/WAV9624) – у d1-core немного лучше фокусировка и локализация инструментов на звуковой сцене.
Ритм и темп (Twitter and Bisted. Alyn Cosker – Lyn's Une. Linn Records, 2009/FLAC9624) – отличный драйв, не хуже, чем с Pavane.
На следующем этапе тестирования я опробовал ЦАП при воспроизведении файлов DSD. При подаче сигнала DSD на вход USB преобразователя он автоматически это определяет, и на дисплее появляется соответствующая надпись. Проигрывались музыкальные файлы компании 2L с классической и джазовой музыкой. Всё было исполнено безукоризненно. Жаль, что ЦАП не поддерживает более высокие частоты DSD (2хDSD и выше). Хотя, при желании, можно воспользоваться возможностями, например, проигрывателя JRiver, который может «на лету» преобразовывать цифровой сигнал.
Прослушивание закончилось оценкой работы преобразователя без использования предусилителя, то есть при непосредственном подключении d1-core к усилителю мощности (напомню, что ЦАП оснащён регулятором громкости). Вообще, мне больше понравилось звучание с предусилителем, и основная причина – некоторое увеличение громкости низких частот при прямом включении.
В целом, можно сказать, что ЦАП Totaldac d1-core прекрасно «исполняет» музыку с высоким разрешением – легко, естественно и непринуждённо. Но это – ещё не всё. Одновременно в звуке проявляется высокая детальность, позволяя слушателю улавливать мельчайшие нюансы исполнения и микродинамику звучания музыкальных инструментов. Подчеркну, что нечасто встречаются преобразователи, звучание которых одновременно и натуральное, и детальное. Даже среди ЦАП на R2R-матрицах далеко не все так могут.
Заключение
ЦАП на основе R2R-матриц без передискретизации – это в большинстве случаев нетиповое и недешёвое техническое решение. Но результат использования такого преобразователя стоит того – это более естественное звучание, которое можно получить на современном этапе развития технологий цифроаналогового преобразования.
Один из представителей таких аппаратов – ЦАП Totaldac d1-core. Отменное качество звука и приемлемая цена позволяют безошибочно рекомендовать этот преобразователь. Причём независимо от того, будет ли он использован для воспроизведения музыкальных файлов ВР или обычных компакт-дисков.
Если вы до сих пор считаете, что цифровое оборудование не может звучать детально и в то же время очень натурально, то попробуйте послушать Totaldac d1-core, и я думаю, вы измените своё мнение.
Ю. Кузьмин
Описание Totaldac d1-core на сайте www.totaldac.com (на англ. яз.) и на сайте hi-audio.ru (на рус. яз.).
ПК Аудиофил благодарит дистрибьюторскую компанию ООО "План А" за предоставленный для тестирования ЦАП Totaldac d1-core.