Что такое ЦАП и зачем он вам нужен?

Если вы когда-либо слушали MP3, смотрели фильм на Netflix или звонили в Zoom, вы использовали ЦАП. Цифро-аналоговые преобразователи (или для краткости ЦАП) — невоспетые герои эпохи цифрового аудио. Они повсюду: в смартфонах, телевизорах, саундбарах , беспроводных наушниках и наушниках , а без них эти устройства были бы совершенно бесшумными.

Но что такое ЦАП, как он работает и зачем вообще покупать специальный ЦАП, если кажется, что он уже есть во всех наших любимых устройствах?

Плохая новость: это техническая тема, которая временами может стать очень занудной. Хорошая новость: мы пройдемся по этому этапу шаг за шагом, по ходу дела объясняя все основные концепции. Готовый? Вот все, что вам нужно знать о ЦАП.

Что такое ЦАП?

Чип ESS DAC на материнской плате.
Микрочип ЦАП производства ESS Technologies, припаянный к печатной плате. СМСЛ

Как следует из названия, цифро-аналоговые преобразователи представляют собой специализированные преобразователи на базе микрочипов, которые принимают нули и единицы цифрового звука и превращают их в электрические импульсы, которые необходимы всем динамикам или наушникам, чтобы дать вам слышимый звук.

Несмотря на то, что ЦАП очень сложны, они представляют собой новейшую версию аудиотехнологий, которые существуют с нами уже более ста лет.

Виниловые пластинки хранят звуковые волны в виде крошечных канавок на виниле. Когда игла проигрывателя (стилус) проходит через эти канавки, она вибрирует, создавая слабый электрический сигнал, который можно услышать как звук, когда он проходит через усилитель и динамики.

Когда воспроизводятся аудиокассеты, они перемещаются по поверхности воспроизводящей головки, которая может считывать различные магнитные заряды на поверхности ленты и снова преобразовывать их в сигналы, удобные для использования динамиками, которые просто необходимо усилить.

Хотя это может быть чрезмерным упрощением, ЦАП можно рассматривать как цифровой аудиоэквивалент стилуса проигрывателя.

То есть ЦАП — это микрочип? Зачем мне покупать чип?

Да, фактическую задачу преобразования нулей и единиц в аналоговые сигналы выполняет чип. И нет, если вы не являетесь дизайнером или инженером аудио, вы бы не купили микросхемы DAC самостоятельно. Как двигатель внутреннего сгорания без остальной части автомобиля, он был бы бесполезен.

Когда мы говорим о покупке ЦАП, мы имеем в виду специальное оборудование, предназначенное для обеспечения лучшего качества звука, чем все те продукты, которые уже имеют встроенные ЦАП (смартфоны, телевизоры, беспроводные наушники, о чем мы говорили в начале).

Эти специализированные устройства бывают самых разных форм, размеров и цен (многие из них мы обсудим чуть позже), но поскольку все они построены на базе ЦАП в качестве основной технологии, мы часто ссылаемся на целое устройство в качестве ЦАП.

Кому нужен ЦАП?

Wiim Ultra с проводными наушниками.
Wiim Ultra — это сетевой музыкальный стример со встроенным ЦАП и усилителем для наушников. Саймон Коэн / Цифровые тенденции

По правде говоря, ЦАП мало кому нужен . Большинству из нас ЦАП, уже встроенного в устройства, которые мы используем каждый день, будет более чем достаточно, чтобы мы могли слышать звук хорошего качества.

Если у вас ноутбук, внутренний ЦАП подойдет для звука, выходящего из динамиков ноутбука. А если у него есть разъем для наушников, внутренний ЦАП позволит вам слушать через проводные наушники — в зависимости от ноутбука и источника звука он может звучать очень хорошо. То же самое касается телевизоров, проигрывателей компакт-дисков, подключенных к стереосистеме, или вашей любимой колонки Bluetooth.

Это также очень важно: даже самый лучший ЦАП не сделает звучание плохих наушников существенно лучше. Чтобы оценить разницу, которую дает выделенный ЦАП, вам потребуются высококачественные динамики и/или динамики.

Таким образом, ЦАП предназначены для людей, которым нужно что-то лучшее , чем просто хорошее, или у которых есть особые потребности в совместимости форматов. Мы часто называем этих людей аудиофилами, но этот ярлык несет в себе представление о людях, вкладывающих тысячи долларов в чрезвычайно сложные аудиосистемы. Точнее сказать, что ЦАП предназначены для людей, которые хотят, чтобы их качество звука — независимо от уровня инвестиций, которые они готовы сделать — было как можно лучше.

Вот лишь несколько примеров сценариев, в которых имеет смысл купить ЦАП:

  • У вас есть доступ к источнику цифрового звука высокого разрешения, например к потоковому сервису Qobuz , но встроенный ЦАП вашего ноутбука или телефона не может обрабатывать этот звук с исходной частотой дискретизации, например 192 кГц. Вместо этого звук преобразуется с более низкой частотой, что может отрицательно повлиять на качество звука.
  • У вас есть доступ к цифровому аудио в специальных форматах, таких как MQA или DSD, которые не могут быть декодированы обычным ЦАП. Мы обсудим аудиоформаты подробнее чуть позже.
  • Вы недавно обновили свой усилитель/колонки/наушники и подозреваете, что ЦАП, встроенный в ваш старый ресивер или другое оборудование, теперь является самым слабым звеном в вашей цепочке качества звука.
  • У вас есть iPhone, и вы просто хотите слушать звук без потерь в полном качестве.

Чешете голову над последним? В каждом iPhone, начиная с iPhone 7, отсутствовал разъем для наушников, поэтому у пользователей iPhone было два выбора: купить комплект беспроводных наушников или наушников или купить адаптер Lightning (или USB-C) на 3,5 мм для проводного прослушивания.

Наушники и наушники Bluetooth при использовании с iPhone всегда воспроизводят звук с потерями из-за ограниченной поддержки iPhone кодеков Bluetooth. Таким образом, единственный способ услышать чистый звук без потерь — использовать проводные наушники через адаптер. Внутри каждого адаптера — от самого дешевого ключа стоимостью 9 долларов до тех, которые стоят сотни — находится ЦАП.

Подождите, значит ли это, что ЦАП всегда подключены?

Усилитель/ЦАП для наушников Ifi Go Link, подключенный к iPhone 14 и Sennheiser HD 560S, с пурпурным светодиодом, указывающим воспроизведение MQA.
Саймон Коэн / Цифровые тенденции

Да. Если вы хотите, чтобы ваш ЦАП работал максимально эффективно, ему необходим как минимум проводной выход, чтобы вы могли подключить его напрямую к наушникам или к вашей Hi-Fi-аппаратуре, какой бы она ни была. Как только ЦАП выполнил свою работу, вы работаете с аналоговым аудиосигналом. Если вы попытаетесь отправить этот сигнал на другое устройство по беспроводной сети, его сначала необходимо преобразовать обратно в цифровой, что в первую очередь сводит на нет весь смысл покупки выделенного ЦАП. Если вы стали аналогом, вы захотите оставаться аналогом.

Вход ЦАП более гибок. Некоторые ЦАП имеют собственную встроенную функцию потоковой передачи музыки, например Wiim Ultra . В этом случае ЦАП может получать цифровой звук через Wi-Fi или даже Bluetooth.

Но в более типичном сценарии ЦАП используется как проводной вход, так и проводной выход. Этим входом может быть оптическое соединение от проигрывателя компакт-дисков, соединение HDMI от проигрывателя Blu-ray или телевизора или USB-соединение от телефона, ноутбука, настольного ПК или планшета. Все эти проводные входы объединяет то, что они цифровые. Если вам попадется ЦАП с аналоговыми входами, значит, в устройстве есть и АЦП (аналогово-цифровой преобразователь), но эту тему мы оставим для другой статьи.

Что мне нужно знать о ЦАП и аудиоформатах?

ЦАП/усилитель Ifi Go Bar для наушников.
Ifi Go Bar имеет встроенную поддержку широкого спектра частот дискретизации LPCM, а также MQA и DSD. Саймон Коэн / Цифровые тенденции

Цифровое аудио имеет множество разновидностей. MP3, AAC, WAV, FLAC, ALAC… и многие другие. Заманчиво думать, что ваш ЦАП должен понимать их все, но на самом деле все гораздо проще.

Большинство ЦАП могут обрабатывать только один тип формата: LPCM.

LPCM означает линейную импульсно-кодовую модуляцию и является основой практически всего цифрового звука. Это несжатый формат, который можно найти на аудио компакт-дисках. Неважно, является ли музыка, которую вы пытаетесь воспроизвести, MP3 с потерями, потоком из Spotify, компакт-диском, который вы скопировали в FLAC, или ALAC без потерь из Apple Music — все это преобразуется в LPCM еще до того, как оно коснется ЦАП. .

Таким образом, хотя вашему ЦАП не обязательно понимать эти другие форматы, выбранное вами музыкальное приложение должно их понимать, чтобы иметь возможность конвертировать их в LPCM. Старый добрый iTunes, например, не понимает FLAC. Если вы попытаетесь воспроизвести файл FLAC в iTunes, это не сработает. Не потому, что ваш ЦАП не понимает FLAC (ни один ЦАП не понимает FLAC), а потому, что iTunes не может конвертировать FLAC в LPCM.

Однако есть два других цифровых аудиоформата, которые должны обрабатываться непосредственно ЦАП, если вы хотите услышать их в полном качестве: DSD и MQA .

DSD — это аудиоформат высокого разрешения, используемый на дисках Super Audio CD, и многие любители цифровой музыки считают его лучшим форматом. Вы можете найти программное обеспечение, которое преобразует DSD в LPCM, но это является препятствием для поклонников DSD. Для естественного воспроизведения этих файлов ЦАП должен быть DSD-совместимым.

MQA похож на DSD тем, что формат MQA можно воспроизводить только с помощью программного обеспечения. Но MQA имеет несколько слоев, известных как складки, и только первая складка может обрабатываться программным обеспечением и конвертироваться в LPCM. Если вы хотите полностью раскрыть поток MQA, вам нужен ЦАП, который сможет это сделать.

В течение нескольких лет MQA-совместимые ЦАП пользовались спросом, поскольку компания Tidal использовала MQA в качестве эксклюзивного формата для потоков высочайшего качества. Однако с тех пор Tidal перешла на FLAC для всего своего музыкального каталога без потерь , и ни один другой потоковый сервис не добавил поддержку MQA.

Ленбрук заявил, что запустит новыйпотоковый сервис с HDtracks, который будет предлагать MQA , но на данный момент нет особых причин искать MQA-совместимый ЦАП.

Биты и образцы

Песня, воспроизводимая со звуком без потерь в Apple Music на iPhone.
Саймон Коэн / Цифровые тенденции

Хорошо, если вы не собираетесь воспроизводить файлы DSD или MQA, какой-нибудь ЦАП не подойдет?

Опять же, все сводится к тому, насколько серьезно вы относитесь к достижению наилучшего качества звука.

LPCM имеет две основные характеристики: разрядность и частоту дискретизации. Если вы когда-либо видели статью, в которой качество компакт-диска упоминается как «16 бит/44,1 кГц», то это потому, что именно такая разрядность (16 бит) и частота дискретизации (44,1 кГц) используются для звука LPCM на стандартных компакт-дисках. .

Если вы хотите узнать больше о битовой глубине и частоте дискретизации, у нас есть удобное руководство по звуку высокого разрешения , которое ответит на ваши вопросы. Для наших целей сейчас все, что вам нужно знать, это то, что LPCM может существовать при более высоких (и более низких) битовых глубинах и частотах дискретизации, вплоть до 32 бит/768 кГц.

Именно здесь самые разнообразные ЦАП обычно не выполняют ключевое требование: они не могут соответствовать битовой глубине и частоте дискретизации некоторых аудио высокого разрешения. В этом случае вы либо ничего не услышите (поток просто не будет воспроизводиться), либо получите аналоговый звук, прошедший передискретизацию. Если вы пурист, следует избегать повторной выборки.

Некоторые встроенные ЦАП могут обрабатывать до 24/48, другие — до 24/96. И хотя 24/96 считается отличным уровнем разрешения, существует множество треков и альбомов высокого разрешения, которые существуют как 24/192 — Apple Music , Tidal, Qobuz и Amazon Music поддерживают коллекции 24/192. Чтобы воспроизводить эти треки без потери качества, вам нужно найти ЦАП, который может их обрабатывать естественным образом.

DSD немного другой. Его битовая глубина всегда одинакова (1 бит), но частота дискретизации может варьироваться от 64 раз выше качества CD (DSD64) до целых 1024 раз выше (DSD1024). DSD1024 встречается очень редко — типичными файлами DSD являются DSD64, DSD128 и DSD256. Но применяется то же самое правило: чтобы избежать повторной дискретизации ваших дорожек DSD, ваш ЦАП должен изначально поддерживать частоту дискретизации DSD, которую вы хотите воспроизводить.

За пределами форматов

Получение ЦАП, который поддерживает нужные форматы, разрядность и частоту дискретизации, важно, но это также только отправная точка с точки зрения фактического качества звука.

То, как проектируются и изготавливаются ЦАП, может оказать большое влияние на то, что вы слышите, поэтому существует такой огромный выбор марок, моделей, стилей (и цен) ЦАП.

Шум, искажения и джиттер — это лишь некоторые из нежелательных побочных эффектов процесса цифро-аналогового преобразования, которые можно смягчить (в большей или меньшей степени) техническими решениями, принятыми разработчиками ЦАП. Если ваш ЦАП в первую очередь предназначен для управления наушниками-вкладышами (IEM) или наушниками, это требует дополнительных факторов, таких как мощность усиления, согласование импеданса и наличие балансных выходов.

Любая из этих областей могла бы заполнить целые статьи. Нужно ли вам о них заботиться, полностью зависит от вашего прослушивающего оборудования и вашей веры в свою способность услышать разницу между одним ЦАП и другим.

Выбор ЦАП

Поскольку ЦАП бывают разных форм, размеров и цен, выбор правильного ЦАП зависит от сочетания вашего бюджета с тем, как вы слушаете (или хотите слушать) музыку.

Начнем с малого с адаптера ЦАП/усилителя

Коллекция из пяти портативных усилителей/ЦАП для наушников.
ЦАП/усилители в стиле Dongle Саймон Коэн / Digital Trends

Безусловно, самый простой и доступный способ получить доступ к ЦАП — это использовать адаптер ЦАП/усилителя. Мы называем эти маленькие устройства ключами, потому что они предназначены исключительно для использования в качестве дополнений к компьютерам или смартфонам/планшетам. Например, вы бы не стали использовать его с системой Hi-Fi, но они идеально подходят для превращения вашего телефона в мощный аппарат высокого разрешения. Их цена варьируется от 10 до 450 долларов, что должно дать вам представление об огромном диапазоне возможностей и качества, которые вы можете ожидать.

Мы также называем их ЦАП/усилителями, потому что они не только преобразуют цифровой звук в аналоговый, но и усиливают выходной сигнал, чтобы вы могли слышать его через проводные наушники или наушники. Большинство из них имеют только один разъем для наушников 3,5 мм, но все чаще мы видим модели, оснащенные вторым балансным выходом 4,4 мм для IEM/наушников, поддерживающих этот тип кабеля.

Усилитель/ЦАП для наушников Ifi Go Link с адаптерами.
Ifi Go Link стоимостью 59 долларов поставляется с несколькими адаптерами. Саймон Коэн / Цифровые тенденции

Существует два основных типа ЦАП/усилителей: те, которые поставляются с несколькими входными кабелями и/или адаптерами, и те, которые имеют только один тип входа (обычно USB-C или Lightning, но иногда и USB-A). ЦАП/усилители с несколькими входами, как правило, немного дороже из-за гибкости их конструкции, но компромиссом является то, что они работают практически со всеми устройствами и платформами.

Вы также обнаружите, что в каждом стиле могут быть различные светодиодные индикаторы. У некоторых есть один светодиод, который просто подтверждает питание и правильную работу, у некоторых есть один светодиод, который светится разными цветами, чтобы показать различные форматы и / или частоты дискретизации, которые он воспроизводит в данный момент, а у некоторых есть несколько светодиодов для более подробной информации.

Имейте в виду, что эти светодиоды предназначены для визуальной индикации того, что делает ЦАП/усилитель, но они не обязательны. У вас может быть высокопроизводительный ЦАП/усилитель, который имеет только один светодиод для питания или вообще не имеет светодиода. Внутри он все еще делает то, что должен.

Также стоит помнить, что хотя вы можете купить адаптер Apple Lightning-3,5 мм за 9 долларов (который технически является ЦАП/усилителем), это очень ограниченное устройство. Его максимальная разрядность/частота дискретизации составляет 24/48, и он не поддерживает MQA или DSD. То же самое относится и ко многим адаптерам USB-C — 3,5 мм, которые вы найдете на Amazon. Всегда читайте спецификации и, в идеале, читайте также профессиональные обзоры.

Примеры ключей ЦАП/усилителей:

Портативный ЦАП/усилители

Chord Mojo 2 с наушниками и iPhone 13 Pro
Энди Боксалл / Цифровые тенденции

Это шаг вперед по сравнению с ключами по размеру, цене и зачастую производительности. Эти ЦАП обычно имеют встроенную перезаряжаемую батарею, поскольку им требуется больше энергии, чем может обеспечить смартфон или ноутбук.

Вы можете рассчитывать на большее количество входов и выходов (некоторые из них очень эффективно работают как настольные ЦАП — см. ниже), и иногда они имеют расширенные функции, такие как выбираемые фильтры.

Примеры портативных ЦАП/усилителей:

ЦАП/усилители для настольных наушников

ЦАП/усилитель для настольных наушников Ifi Zen DAC 3.
Ифи Аудио

Адаптеры ЦАП/усилителей идеально подходят для путешествий, но если вы собираетесь большую часть прослушивания дома, настольный ЦАП/усилитель может предложить вам больший выбор вариантов как для входов, так и для выходов. Вам также не нужно тратить целое состояние — приличные настольные компьютеры начинаются примерно с 50 долларов, но для тех, кто хочет максимального, цена может достигать 5500 долларов.

Этим устройствам обычно требуется собственный источник питания (ключи получают питание от подключенного устройства воспроизведения), и они больше по размеру, их размеры варьируются от колоды карт до размеров небольшого компьютера, такого как Apple Mac mini.

Обычно вы найдете несколько проводных цифровых входов (USB-A/USB-C для компьютерного звука и оптический/коаксиальный для других источников, таких как проигрыватели компакт-дисков), а некоторые модели добавляют к нему беспроводные цифровые входы, такие как Wi-Fi, AirPlay и Bluetooth. смешивание. Но главная причина, по которой люди выбирают настольный ЦАП/усилитель, — это мощность. Внутренние усилители этих устройств могут быть намного больше и мощнее, чем адаптеры, что позволяет им управлять большим количеством наушников и наушников, особенно моделями с высоким сопротивлением, которым требуется больше мощности.

Ищите продукты, которые имеют различные выходы для наушников в дополнение хотя бы к одному линейному выходу (обычно это набор левых и правых разъемов RCA), чтобы вы могли отправить преобразованный аналоговый сигнал на компонент Hi-Fi или активные динамики.

Примеры настольных ЦАП/усилителей:

Выделенные Hi-Fi ЦАП или ЦАП/усилитель

Cambridge Audio DacMagic 200M.
Кембридж Аудио

Если ваша цель — улучшить качество звука, ничто не сравнится с выделенным Hi-Fi ЦАП или ЦАП/усилителем. Они разработаны для совместимости с компонентными системами, которые могут иметь различные существующие устройства, такие как проигрыватели компакт-дисков, A/V-ресиверы, интегрированные усилители и специальные усилители. Некоторые из этих продуктов представляют собой исключительно ЦАП — у них нет выхода для наушников и какого-либо усилителя. Но в некоторых случаях эти устройства по сути ничем не отличаются от настольных ЦАП, просто их дизайн и форма лучше подходят для компонентных систем. Цены могут сильно варьироваться: от 100 до тысяч долларов.

Входы ЦАП Cambridge Audio
Кембридж Аудио

Как и в случае с настольными моделями, вы можете рассчитывать на наличие множества цифровых стереовходов (как проводных, так и беспроводных), но некоторые из них также оснащены HDMI ARC/eARC для использования с многоканальным выходом телевизора. В зависимости от модели он может иметь простой набор аналоговых выходных разъемов RCA или может также включать балансные выходы XLR для использования с нисходящими компонентами очень высокого класса.

Если вы планируете использовать один из этих ЦАП с сервисами потоковой передачи музыки и у вас нет выделенного сетевого музыкального стримера, рассмотрите возможность поиска модели, которая поддерживает DLNA, AirPlay и Google Cast через Wi-Fi или Ethernet.

Примеры Hi-Fi ЦАП