Наверно да. Если подключить ЦАП к ламповому усилителю, который нагружен на акустику с потолком в 16 кГц — то можно обойтись.
А если аудиотракт типа этого, и слушается всё через мониторные наушники: «Швейцарская компания Nagra выпустила в продажу цифро-аналоговый преобразователь Classic DAC. Новинка представляет собой более доступную версию модели HD DAC и отличается от неё отсутствием регулятора громкости и усилителя для наушников, а также несколько изменённой аналоговой секцией. В последней используется по 9 тщательно подобранных транзисторов на канал, а отношение сигнал/шум (невзвешенное) выходного каскада достигает 145 дБ,» — то придётся и ЦАП ставить соответствующий. Другое дело, что рядовому гражданину для прослушивания русскава рэпа это не нужно.
Это же как прон в 4К. Не каждый найдёт удовольствие в разглядывании прыщиков на теле актрис и качестве бритья ;-). То ли дело VHS и кинескопный телек.
Ещё в пользу повышения разрядности. Давайте отвлечёмся от нашего синуса на 20 кГц и перейдём к реальной музыке.
Итак:
Звучащий симфонический оркестр обладает динамическим диапазоном свыше 90дБ
Пусть мы используем весь динамический диапазон нашего 16 бит ЦАП. Тогда самый тихий звук оркестра будет -90 дБ от размаха. На него останется 6 дБ динамического диапазона а это...1 бит! Дада. самый тихий (но различимый) звук будет воспроизведён меандром ;-) А учитывая, что в симфонической музыке есть как громкие места так и тихие, то в тихих местах этот меандр будет прекрасно слышен. Ибо его просто нечему будет маскировать.
Ещё: "Наиболее неприятные на слух искажения, вносимые на этапе оцифровки — гранулярный
шум, возникающий при квантовании сигнала по уровню из-за округления амплитуды до ближайшего дискретного значения. Гранулярный шум сильно связан с
сигналом (зависит от него), и представляет собой гармоники сигнала, искажения от которых наиболее заметны в верхней части спектра. Проявления гранулярного
шума и его связь с сигналом легко заметить, прослушав синусоидальный сигнал с частотой около 0.1..5 Гц — гранулярный шум в этом случае проявляется в виде
изменяющегося по высоте паразитного тона, частота которого зависит от частоты, формы и максимальной амплитуды полезного сигнала.
Мощность гранулярного шума обратно пропорциональна количеству ступеней квантования, однако из-за логарифмической характеристики слуха при линейном квантовании (постоянная величина ступени) на тихие звуки приходится меньше ступеней квантования, чем на громкие, и в результате основная плотность нелинейных искажений
приходится на область тихих звуков. Это приводит к ограничению динамического диапазона, который в идеале (без учета гармонических искажений) был бы равен
соотношению сигнал/шум, однако, необходимость ограничения этих искажений снижает динамический диапазон для 16-разрядного кодирования до 50-60 дБ."
Не все шумы и искажения, равные по амплитудному (процентному) соотношению будут равны по восприятию человеческим ухом. Почитайте статью. Учитывая дешевизну реализации ЦАПов с высокой разрядноситью, проще и дешевле просто свести уровень искажений, связанных с квантованием, до пренебрежимо малых величин и не мучаться. Нет никакого заговора. Это просто самое простое и эффективное решение проблемы с шумом квантования/гранулярным шумом на данный момент.
Для этого просто надо взяв за исходную амплитуду 0.1 Дб посчитать сколько дискретных «точек» человек может распознать до 130Дб, с увеличением каждой следующей «точки» на 10%.
В итоге получилось 78 точек, что соответствует 7битам с большим запасом (50 точек). Т.е. вот при таком грубом расчете с запасом, мы приходим к выводу, что для оцифровки и воспроизведения звука без потери качества (с точки зрения человеческого уха) достаточно 7*2=14 бит для шкалы амплитуды.
Это всего лишь означает, что для плавной (т.е когда человек не различает ступеньки) регулировки громкости достаточно 14 бит. Какое это имеет отношение к квантованию собственно сигнала?
а кто-нибудь знает сколько разрядов может различать человеческое ухо? ;)
Ухо вообще по другому работает. Там термин «разрядность» неприменим.
Ещё один плюс оверсэмплинга: уменьшается влияние джиттера в выходном ЦАПе: ведь чем меньше изменяется сигнал между отсчётами — тем меньше искажений вносит джиттер.
И ли вы о том, что для 16 бит оверсэмплинг более чем в 2^16 раз смысла не имеет? Но это совсем о другом. Хотя и здесь можно поиграться с дизерингом в духе 1битных ЦАПов ;-).
Бесконечный — это о времени. Вообще все понятия о спектре, преобразовании Фурье итд введены для бесконечных во времени сигналов. И это никак не связано с дискретизацией. Реальность тут вносит ещё один вид искажения: оконную функцию.
И тогда каким образом 65536 уровней квантования напряжения (тока) 16-ти битного ЦАП связаны с дискретизацией сигнала (во времени), о которой идёт речь у Котельникова?
Можно вообще сделать керамическую подложку и нанести на неё практически какие угодно резисторы и потом ещё и лазером подогнать. И это доступно ещё с 70-х годов прошлого века точно. И керамика там не богопротивный сегнетоэлектрик, как в большинстве керамических конденсаторов, а вполне себе кошерный оксид алюминия например.
Ещё про усилители: пример в статье с фазовыми искажениями хорош тем, что показывает, как один и тот же по громкости по ощущениям на слух сигнал может требовать разных по мощности усилителей. Нижний сигнал потребует более мощного усилителя, ибо его амплитуда выше. А вот мощность та же. А теперь возьмём реальный звуковой сигнал. Его на стадии сведения аккуратно вписали в динамический диапазон 16-битного формата. Воспроизводится он ЦАПом, имеющим вполне определённый максимальный размах. А вот если мы дальше поставим аналоговый фильтр, то из-за фазовых искажений, даже при расчётном коэффициенте пропускания в единицу сигнал может выйти за ожидаемые рамки, что вызовет кране мерзкие искажения в виже ограничения сигнала («clipping»).
Если «tutorial», то важно. Понятно, что в нашей суровой реальности нелинейность может возникнуть в самых неожиданных местах. Даже просто в паяном соединении в виде окисла. Но просто линейный фильтр с сильно кривыми АЧХ и ФЧХ сам по себе ничего нового (в смысле новых частот) в сигнал не внесёт.
Вот косвенно — да. Если искажения формы сигнала вызовут «clipping», т.е. ограничение сигнала из-за выхода его за допустимые рамки.
Ещё вспомнил, зачем вообще нужен это фильтр на выходе, если «человек усреднённый» выше 20 кГц не слышит:
Проблема в том, что нелинейные искажения в УНЧ растут с с ростом частоты. Достаточно посмотреть на зависимость коэффициента гармоник от частоты для многих УНЧ.
Так вот: берём мы 1 кГц. Оцифровываем, преобразуем обратно. Получаем наш 1 кГц и пары частот с разносом в 2 кГц. А вот тут приходит подлянка в виде интермодуляционных искажений: И мы получим разностную частоту в 2 кГц. А если это реальный сигнал? И вроде бы хороший УНЧ, который хорошо играл «тёплый ламповый» винил, начинает лажать на «нефильтрованной» цифре.
я специально отметил «набор микросхем». Сам ЦАП однобитный. Остальное реализуется ещё парочкой. А 20 бит (в даташите про них есть) там нужны ещё для маскирования цифрового шума (noise shaping). Он более неприятен человеческому уху ибо это просто ошибка округления. И зависит от сигнала. И самый простой способ с ним бороться — утопить его в собственных шумах аналоговой части подняв разрядность. Аудиотехника — достаточно специфическая область. Народ прекрасно слушает свою музыку через ламповые усилители с КГ под 10%. Но, по вашему им в таком случае достаточно 6-8 битного ЦАП? Неет. Искажения ламповых усилителей не вызывают такого дискомфорта, как «цифровой шум» Это как с градиентом на экране. Монитор может быть не калиброван, но это фигня по стравнению со ступеньками на градиенте из-за «цифрового шума»
Вроде в Радио я видел схему трёхпрограммного приёмника с активным фильтром на мосте Вина. Там то же самое — для получения максимальной избирательности надо было подходить близко к порогу генерации. Почти регенеративный каскад, но на RC и операционнике ;-) Там почти ЗЧ — что-то типа 75 кГц.
При таких параметрах он не может выдавать больше чем 16 бит информации.
Но от этого он не перестаёт быть 20 битным. Есть такая весчь как эффективная разрядность. И в данном случае эти 16 бит эффективной разрядности прекрасно согласуются с 16 битами, получаемыми с СD.
На слабо будете фраеров ловить. Здесь вроде другой ресурс.
Если без активных элементов — то это будет как раз аналог цифрового нерекурсивного фильтра. Кочечно будет устойчив как айсберг на пути Титаника. Но кто будет делать фильтр на ЗЧ такого порядка только на пассивных элементах?
Регенеративный каскад. Там вводилась ПОС для компенсации потерь в контуре ®. Для получения максимальной избирательности приходилось регулировать величину обратной связи достаточно часто. Иначе получаем сверхрегенератор. Который, кстати, излучает в антенну. И который можно засечь радиопеленгатором. Причём у гетеродинного приёмника, где частота гетеродина сдвинута на величину ПЧ и хоть как-то отфильтровывается входным фильтром, шансов быть непойманным больше.
Вообще абсолютно устойчивыми являются только нерекурсивные фильтры.
А если аудиотракт типа этого, и слушается всё через мониторные наушники: «Швейцарская компания Nagra выпустила в продажу цифро-аналоговый преобразователь Classic DAC. Новинка представляет собой более доступную версию модели HD DAC и отличается от неё отсутствием регулятора громкости и усилителя для наушников, а также несколько изменённой аналоговой секцией. В последней используется по 9 тщательно подобранных транзисторов на канал, а отношение сигнал/шум (невзвешенное) выходного каскада достигает 145 дБ,» — то придётся и ЦАП ставить соответствующий. Другое дело, что рядовому гражданину для прослушивания русскава рэпа это не нужно.
Это же как прон в 4К. Не каждый найдёт удовольствие в разглядывании прыщиков на теле актрис и качестве бритья ;-). То ли дело VHS и кинескопный телек.
Итак:
Пусть мы используем весь динамический диапазон нашего 16 бит ЦАП. Тогда самый тихий звук оркестра будет -90 дБ от размаха. На него останется 6 дБ динамического диапазона а это...1 бит! Дада. самый тихий (но различимый) звук будет воспроизведён меандром ;-) А учитывая, что в симфонической музыке есть как громкие места так и тихие, то в тихих местах этот меандр будет прекрасно слышен. Ибо его просто нечему будет маскировать.
шум, возникающий при квантовании сигнала по уровню из-за округления амплитуды до ближайшего дискретного значения. Гранулярный шум сильно связан с
сигналом (зависит от него), и представляет собой гармоники сигнала, искажения от которых наиболее заметны в верхней части спектра. Проявления гранулярного
шума и его связь с сигналом легко заметить, прослушав синусоидальный сигнал с частотой около 0.1..5 Гц — гранулярный шум в этом случае проявляется в виде
изменяющегося по высоте паразитного тона, частота которого зависит от частоты, формы и максимальной амплитуды полезного сигнала.
Мощность гранулярного шума обратно пропорциональна количеству ступеней квантования, однако из-за логарифмической характеристики слуха при линейном квантовании (постоянная величина ступени) на тихие звуки приходится меньше ступеней квантования, чем на громкие, и в результате основная плотность нелинейных искажений
приходится на область тихих звуков. Это приводит к ограничению динамического диапазона, который в идеале (без учета гармонических искажений) был бы равен
соотношению сигнал/шум, однако, необходимость ограничения этих искажений снижает динамический диапазон для 16-разрядного кодирования до 50-60 дБ."
Не все шумы и искажения, равные по амплитудному (процентному) соотношению будут равны по восприятию человеческим ухом. Почитайте статью. Учитывая дешевизну реализации ЦАПов с высокой разрядноситью, проще и дешевле просто свести уровень искажений, связанных с квантованием, до пренебрежимо малых величин и не мучаться. Нет никакого заговора. Это просто самое простое и эффективное решение проблемы с шумом квантования/гранулярным шумом на данный момент.
Это всего лишь означает, что для плавной (т.е когда человек не различает ступеньки) регулировки громкости достаточно 14 бит. Какое это имеет отношение к квантованию собственно сигнала?
Ухо вообще по другому работает. Там термин «разрядность» неприменим.
Бесконечный — это о времени. Вообще все понятия о спектре, преобразовании Фурье итд введены для бесконечных во времени сигналов. И это никак не связано с дискретизацией. Реальность тут вносит ещё один вид искажения: оконную функцию.
Вот косвенно — да. Если искажения формы сигнала вызовут «clipping», т.е. ограничение сигнала из-за выхода его за допустимые рамки.
Проблема в том, что нелинейные искажения в УНЧ растут с с ростом частоты. Достаточно посмотреть на зависимость коэффициента гармоник от частоты для многих УНЧ.
Так вот: берём мы 1 кГц. Оцифровываем, преобразуем обратно. Получаем наш 1 кГц и пары частот с разносом в 2 кГц. А вот тут приходит подлянка в виде интермодуляционных искажений: И мы получим разностную частоту в 2 кГц. А если это реальный сигнал? И вроде бы хороший УНЧ, который хорошо играл «тёплый ламповый» винил, начинает лажать на «нефильтрованной» цифре.
А разве линейные цепи могут породить нелинейные искажения?
Но от этого он не перестаёт быть 20 битным. Есть такая весчь как эффективная разрядность. И в данном случае эти 16 бит эффективной разрядности прекрасно согласуются с 16 битами, получаемыми с СD.
Например набор микросхем, включающий «однобитный» TDA1547, реализующий 20-битное ЦАП в 91 году был точно. http://www.lampizator.eu/lampizator/LINKS%20AND%20DOWNLOADS/DATAMINING/tda1547.pdf
Есть ещё обзор по ЦАПАм в хайэнде http://www.dutchaudioclassics.nl/the_evolution_of_dac_the_digital_filter/
Если без активных элементов — то это будет как раз аналог цифрового нерекурсивного фильтра. Кочечно будет устойчив как айсберг на пути Титаника. Но кто будет делать фильтр на ЗЧ такого порядка только на пассивных элементах?
Вообще абсолютно устойчивыми являются только нерекурсивные фильтры.