Как сделать аналоговый звук из цифрового на компьютер

Обновлено: 05.07.2024

Друзья, возможно, у вас уже возникала такая ситуация, когда имеется комплект активных колонок для домашнего кинотеатра с многоканальным линейным входом.

А работали такие колонки, например, с DVD-плеером, на борту которого был линейный многоканальный выход. Проигрыватель выполнял функцию декодирования и извлечения аналогового многоканального звука из цифрового. А что делать, если старые DVD уже не актуальны и вы используете для просмотра фильмов компьютер, планшет или современную медиа-приставку? И на борту этих источников имеется только оптический SPDIF выход или HDMI, но при этом хочется полноценно использовать имеющуюся акустику 5.1. Так вот, как же получить объемный аналоговый звук из оптического цифрового? Об этом далее.

И так, вначале рассмотрим вариант, когда для просмотра фильмов используется ноутбук. Обычно, из звуковых выходов на ноутбуке присутствует только выход на наушники, однако на нем сигнал стерео (двух-канальный).

Поэтому, чтобы получить многоканальный звук первым способом является использование USB аудиокарты.

Как видно, такая звуковая USB карта также имеет интерфейсы и для подключения внешних устройств: вход для микрофона, линейный вход, оптический вход и выход, и, самое главное, аналоговые выходы для подключения активных колонок 5.1.

Звуковой USB аудио-контроллер поддерживает 48 кГц частоту дискретизации в цифровой записи, 48 кГц частоту дискретизации при аналоговой записи и 48 кГц в цифровом/аналоговом воспроизведения звука.
В режиме цифрового воспроизведения карта получает аудиопоток с ПК через интерфейс USB и передает аудиоданные в соответствии со стандартами потребительского интерфейса AES/EBU, IEC60958, S/PDIF. Только PCM аудио в 5.1 канале можно передать в режиме цифрового воспроизведения. В режиме аналогового воспроизведения карта поддерживает многоканальный кодек для вывода 6 аналоговых каналов воспроизведения.
В режиме цифровой записи карта получает сигнал по цифровому аудиовходу S/PDIF и отправляет обратно на ПК через USB. Три частоты дискретизации: 32 кГц, 44,1 кГц и 48 кГц

Второй способ получить объемный аналоговый многоканальный звук с ноутбука это применение HDMI аудиоэкстрактора, которые извлекает цифровой многоканальный звук из HDMI интерфейса и декодирует его в аналоговый многоканальный звук 5.1/7.1.

Устройство имеет HDMI вход, из которого извлекается звуковой поток, и выход, транзитом через который сигнал от источника подается на телевизор или проектор, что является однозначным плюсом. Так же на устройстве есть оптический выход SPDIF для подключения аудио-видео ресивера и аналоговые интерфейсы для подключения активной акустики 2.1/5.1/7.1. Такой HDMI аудиоэкстрактор отлично подходит для просмотра фильмов не только с ноутбука, также он отлично решит задачу, если имеется медиа-приставка, у которой по каким-либо причинам не выводится звук по оптическому или коаксиальному выходам, а вам необходимо получить объемный аналоговый звук из оптического цифрового сигнала.

Отлично и простое решение, когда у вас имеется источник аудио-сигнала, который оснащен только оптическим или коаксиальным цифровыми выходами и необходимо получить объемный аналоговый звук из оптического цифрового интерфейса.

Конвертер позволяет подключить источник звука по оптическому входу SPDIF (их 2шт.), по коаксиальному цифровому входу и по аналоговому стереовходу (minijack 3.5mm интерфейс). Поддерживает конвертер Optical to Analog 5.1 два режима работы: двухканальное стерео (звук выводится только на фронтальные две колонки) и многоканальный 5,1 звук. Однако стоит знать, что при получении цифрового стерео-сигнала по оптическому или коаксиальному входам, конвертер выдаст именно стереосигнал на выходе. А вот если подключить аналоговый стереосигнал, то конвертер сможет сделать из него 5.1.

Такой конвертер Optical to Analog 5.1 позволит подключить новые телевизоры, которые сейчас практически все оснащаются только оптическим аудиовыходом SPDIF к активной акустической системе, как 5.1, так и стерео 2.1

Любительский

АЦП, ЦАП: зачем нужен преобразователь аудиосигнала?

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь – нужен для преобразования аудиосигнала из цифрого формата в аналоговый; обычно, для передачи в усилитель или немедленного озвучивания.

Все современные форматы записи аудио используют цифровое представление. И треки на CD или blu-ray дисках, и mp3-файлы, и музыка с iTunes – все они хранятся в цифровом формате. И для того, чтобы воспроизвести эту запись, её надо преобразовать в аналоговый сигнал – эту функцию и выполняет цифро-аналоговый преобразователь. Встроенный ЦАП присутствует в любом устройстве, воспроизводящем музыку. Но часто бывает, что качество проигрывания одних и тех же аудиофайлов (или треков с одного и того же диска) на разных плеерах заметно отличается. Если при этом используются одинаковые усилители и наушники, значит, проблема в ЦАП плеера.

Аудиосигнал, прошедший через низкокачественный ЦАП

ЦАПы бывают разные: дешевые преобразователи с низким энергопотреблением (часто используемые производителями в мобильных устройствах) имеют низкое быстродействие и малую разрядность, что сильно сказывается на качестве звука.

Если у мобильного устройства есть цифровой выход (S/PDIF или USB), можно подключить к нему внешний ЦАП - это гарантирует высокое качество преобразования цифрового звука в аналоговый.

Еще один приятный бонус можно получить, приобретя ЦАП с поддержкой Bluetooth. Это позволит слушать отличную музыку на подключенных к преобразователю динамиках, не будучи «привязанным» к нему проводами. Для мобильного компьютера (планшета или ноутбука) это может оказаться очень удобным. Кроме того, с таким преобразователем вы сможете проигрывать музыку с других устройств, поддерживающих Bluetooth и легко переключаться между ними.

АЦП – аналого-цифровой преобразователь – нужен, наоборот, для преобразования аналогового аудиосигнала в цифровой формат. АЦП будет незаменим при оцифровке (переводе в цифровой формат) старых аналоговых записей: на грампластинках, аудио и видеокассетах. Также АЦП потребуется при записи в цифровом виде «живого» звука с микрофона. Плееры с функцией записи и компьютерные звуковые карты имеют встроенный АЦП, но если вам важно качество оцифровки, лучше доверить эту задачу специализированному устройству.

Несмотря на совершенно противоположные задачи, АЦП и ЦАП обладают некоторыми общими характеристиками, оказывающими большое влияние на качество преобразования.

Характеристики преобразователей аудиосигнала.

Количество отсчетов в секунду - частота дискретизации

Для АЦП частота дискретизации определяет, с какой частотой преобразователь будет измерять амплитуду аналогового сигнала и передавать её в цифровом виде. Для ЦАП – наоборот, с какой частотой цифровые данные будут конвертироваться в аналоговый сигнал.

Чем выше частота дискретизации, тем результат преобразования ближе к исходному сигналу. Казалось бы, чем выше этот показатель, тем лучше. Но, согласно теореме Котельникова, для передачи сигнала любой частоты достаточно частоты дискретизации, вдвое большей частоты самого сигнала. С учетом того, что самая высокая частота, различимая на слух – 20 кГц (у большинства людей верхняя граница слышимого звука вообще проходит в районе 15-18 кГц), частоты дискретизации в 40 кГц должно быть достаточно для качественной оцифровки любого звука. Частота дискретизации audio CD: 44.1 кГц, и максимальная частота дискретизации mp-3 файлов: 48 кГц, выбраны как раз исходя из этого критерия. Соответственно, ЦАП, проигрывающий аудиотреки и mp3-файлы, должен иметь частоту дискретизации не менее 48 кГц, иначе звук будет искажаться.

Зеленым цветом показан исходный аудиосигнал, состоящий из нескольких гармоник, близких к 20 кГц. Малиновым цветом обозначен цифровой сигнал, дискретизированный с частотой 44.1 кГц. Синим цветом обозначен аналоговый сигнал, восстановленный из цифрового. Хорошо заметны потери в начале и конце отрезка.

Теоретически, такой частоты дискретизации должно быть достаточно, но практически иногда возникает надобность в большей частоте: реальный аудиосигнал не полностью отвечает требованиям теоремы Котельникова и при определенных условиях сигнал может искажаться. Поэтому у ценителей чистого звука популярны записи с частотой дискретизации 96 кГц.

Частота дискретизации ЦАП выше, чем у исходного файла, на качество звука не влияет, поэтому приобретать ЦАП с частотой дискретизации выше 48 кГц имеет смысл, только если вы собираетесь прослушивать с его помощью blu-ray и DVD-аудио или loseless музыку с частотой дискретизации, большей 48 кГц.

Если вы твердо нацелились на приобретение преобразователя с частотой дискретизации выше 48 кГц, то экономить на покупке не стоит. ЦАП, как и любое другое аудиоустройство, добавляет в сигнал собственный шум. У недорогих моделей шумность может быть довольно высокой, а с учетом высокой частоты дискретизации, на выходе такого преобразователя может появиться опасный для динамиков ультразвуковой шум. Да и в слышимом диапазоне шумность может оказаться настолько высокой, что это затмит весь выигрыш от повышения частоты дискретизации.

Чем выше разрядность, тем выше точность измерения или восстановления амплитуды сигнала

Разрядность – вторая характеристика, непосредственно влияющая на качество преобразования.

Разрядность ЦАП должна соответствовать разрядности аудиофайла. Если разрядность ЦАП будет ниже, он, скорее всего, просто не сможет преобразовать этот файл.

Треки audio CD имеют разрядность 16 бит. Это подразумевает 65536 градаций амплитуды – в большинстве случаев этого достаточно. Но теоретически, в идеальных условиях, человеческое ухо способно обеспечить большее разрешение. И если о разнице между записями с дискретизацией 96 кГц и 48 кГц можно спорить, то отличить 16-битный звук от 24-битного при отсутствии фонового шума могут многие люди с хорошим слухом. Поэтому, если ЦАП предполагается использовать для прослушивания DVD и Blu-ray аудио, следует выбирать модель с разрядностью 24.

Чем выше разрядность АЦП, тем с большей точностью измеряется амплитуда звукового сигнала.

При выборе АЦП следует исходить из того, какие задачи с его помощью предполагается решать: для оцифровывания «шумных» аудиозаписей со старых магнитофонных лент высокая разрядность АЦП не нужна. Если же вы планируете получить качественную цифровую запись со студийного микрофона, имеет смысл воспользоваться 24-битным АЦП.

Количество каналов определяет, какой звук сможет преобразовывать устройство. Двухканальный преобразователь сможет обрабатывать стерео и моно звук. Но для преобразования сигнала формата Dolby Digital или Dolby TrueHD понадобится, соответственно, шести- или восьмиканальный преобразователь.

Соотношение сигнал/шум определяет уровень шума, добавляемого в сигнал преобразователем. Чем выше этот показатель, тем более чистым остается сигнал, проходящий через преобразователь. Для прослушивания музыки нежелательно, чтобы этот показатель был ниже 75 дБ. Hi-Fi аппаратура обеспечивает минимум 90 дБ, а высококачественные Hi-End устройства способны обеспечить отношение сигнал/шум в 110-120 дБ и выше.

ЦАП должен иметь цифровой вход – это может быть S/PDIF, USB или Bluetooth. Выходу ЦАП аналоговый - «джек» (jack) или «тюльпаны» (RCA). У АЦП все наоборот – аналоговый вход и цифровой выход. Хорошо, если преобразователь имеет несколько различных входов и выходов – это расширяет возможности по подключению к нему различных устройств. Если же вход на преобразователе один, убедитесь, что аналогичный выход есть на устройстве, к которому предполагается его подключать.

Преобразователи аудиосигнала скорее относятся к студийному и домашнему оборудованию, поэтому питание большинства преобразователей производится от сети 220В. Но существуют и преобразователи, которые питаются от аккумуляторов и могут быть использованы автономно. Это может оказаться удобным при использовании преобразователя с мобильным устройством – ноутбуком, планшетом, смартфоном или плеером.

Некоторые преобразователи получают питание через разъем micro-USB, при этом получать (или передавать) аудиосигнал через этот разъем они не могут. Если вам важно, чтобы ЦАП мог читать аудиофайлы на USB-носителях, перед покупкой убедитесь, что USB на устройстве используется не только для питания.

Варианты выбора.

Если вам нужно устройство, с помощью которого можно будет оцифровать старые магнитофонные записи или записать на компьютер звук с микрофона, вам нужен аналогово-цифровой преобразователь. Цены на них начинаются от 1100 рублей.

Если вы желаете получить устройство для качественного проигрывания аудифайлов со смартфона с возможностью беспроводного соединения, выбирайте среди ЦАП с поддержкой Bluetooth. Такое устройство обойдется вам в 1400-1800 рублей.

Если же вы желаете услышать все богатство звука, записанного в loseless-формате с высокой частотой дискретизации и битностью 24, вам понадобится соответствующий ЦАП. Стоить он будет от 1700 рублей.

Как после оцифровки прослушивать звук? То есть, как преобразовывать его обратно из цифрового вида в аналоговый?

Для преобразования дискретизованного сигнала в аналоговый вид, пригодный для обработки аналоговыми устройствами (усилителями и фильтрами) и последующего воспроизведения через акустические системы, служит цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Процесс преобразования представляет собой обратный процесс дискретизации: имея информацию о величине отсчетов (амплитуды сигнала) и беря определенное количество отсчетов в единицу времени, путем интерполирования происходит восстановление исходного сигнала (рис. 4).

Еще совсем недавно воспроизведение звука в домашних компьютерах было проблемой, так как компьютеры не оснащались специальными ЦАП. Сначала в качестве простейшего звукового устройства в компьютере использовался встроенный динамик (PC speaker). Вообще говоря, этот динамик до сих пор имеется почти во всех PC, но никто уже не помнит как его «раскачать», чтобы он заиграл. Если вкратце, то этот динамик присоединен к порту на материнской плате, у которого есть два положения – 1 и 0. Так вот, если этот порт быстро-быстро включать и выключать, то из динамика можно извлечь более-менее правдоподобные звуки. Воспроизведение различных частот достигается за счет того, что диффузор динамика обладает конечной реакцией и не способен мгновенно перескакивать с места на место, таким образом он «плавно раскачивается» вследствие скачкообразного изменения напряжения на нем. И если колебать его с разной скоростью, то можно получить колебания воздуха на разных частотах. Естественной альтернативой динамику стал так называемый Covox – это простейший ЦАП, выполненный на нескольких подобранных сопротивлениях (или готовой микросхеме), которые обеспечивают перевод цифрового представления сигнала в аналоговый – то есть в реальные значения амплитуды. Covox прост в изготовлении и поэтому он пользовался успехом у любителей вплоть до того времени, когда звуковая карта стала доступной всем.

В современном компьютере звук воспроизводится и записывается с помощью звуковой карты, подключаемой либо встроенной в материнскую плату компьютера. Задача звуковой карты в компьютере – ввод и вывод аудио. Практически это означает, что звуковая карта является тем преобразователем, который переводит аналоговый звук в цифровой и обратно. Если описывать упрощенно, то работа звуковой карты может быть пояснена следующим образом. Предположим, что на вход звуковой карты подан аналоговый сигнал и карта включена (программно) в режим записи. Сначала входной аналоговый сигнал попадает в аналоговый микшер, который занимается смешением сигналов и регулировкой громкости и баланса. Микшер необходим, в частности, для предоставления возможности пользователю управлять уровнями записи. Затем отрегулированный и сбалансированный сигнал попадает в аналогово-цифровой преобразователь, где сигнал дискретизуется и квантуется, в результате чего в компьютер по шине данных направляется бит-поток, который и представляет собой оцифрованный аудио сигнал. Вывод аудио информации почти аналогичен вводу, только происходит в обратную сторону. Поток данных, направленный в звуковую карту, преодолевает цифро-аналоговый преобразователь, который образует из чисел, описывающих амплитуду сигнала, электрический сигнал; полученный аналоговый сигнал может быть пропущен через любые аналоговые тракты для дальнейших преобразований, в том числе и для воспроизведения. Надо отметить, что если звуковая карта оборудована интерфейсом для обмена цифровыми данными, то при работе с цифровым аудио никакие аналоговые блоки карты не задействуются.

Способы хранения цифрового звука

Для хранения цифрового звука существует много различных способов. Как мы говорили, оцифрованный звук являет собой набор значений амплитуды сигнала, взятых через определенные промежутки времени. Таким образом, во-первых, блок оцифрованной аудио информации можно записать в файл «как есть», то есть последовательностью чисел (значений амплитуды). В этом случае существуют два способа хранения информации.

Первый - PCM (Pulse Code Modulation - импульсно-кодовая модуляция) - способ цифрового кодирования сигнала при помощи записи абсолютных значений амплитуд (бывают знаковое или беззнаковое представления). Именно в таком виде записаны данные на всех аудио CD.

Второй способ - ADPCM (Adaptive Delta PCM - адаптивная относительная импульсно-кодовая модуляция) – запись значений сигнала не в абсолютных, а в относительных изменениях амплитуд (приращениях). Во-вторых, можно сжать или упростить данные так, чтобы они занимали меньший объем памяти, нежели будучи записанными «как есть». Тут тоже имеются два пути.

Кодирование данных без потерь (lossless coding) - это способ кодирования аудио, который позволяет осуществлять стопроцентное восстановление данных из сжатого потока. К такому способу уплотнения данных прибегают в тех случаях, когда сохранение оригинального качества данных критично. Например, после сведения звука в студии звукозаписи, данные необходимо сохранить в архиве в оригинальном качестве для возможного последующего использования. Существующие сегодня алгоритмы кодирования без потерь (например, Monkeys Audio) позволяют сократить занимаемый данными объем на 20-50%, но при этом обеспечить стопроцентное восстановление оригинальных данных из полученных после сжатия. Подобные кодеры – это своего рода архиваторы данных (как ZIP, RAR и другие), только предназначенные для сжатия именно аудио.

Имеется и второй путь кодирования, на котором мы остановимся чуть подробнее, – кодирование данных с потерями (lossy coding). Цель такого кодирования - любыми способами добиться схожести звучания восстановленного сигнала с оригиналом при как можно меньшем объеме упакованных данных. Это достигается путем использования различных алгоритмов «упрощающих» оригинальный сигнал (выкидывая из него «ненужные» слабослышимые детали), что приводит к тому, что декодированный сигнал фактически перестает быть идентичным оригиналу, а лишь похоже звучит. Методов сжатия, а также программ, реализующих эти методы, существует много. Наиболее известными являются MPEG-1 Layer I,II,III (последним является всем известный MP3), MPEG-2 AAC (advanced audio coding), Ogg Vorbis, Windows Media Audio (WMA), TwinVQ (VQF), MPEGPlus, TAC, и прочие. В среднем, коэффициент сжатия, обеспечиваемый такими кодерами, находится в пределах 10-14 (раз). Надо особо подчеркнуть, что в основе всех lossy-кодеров лежит использование так называемой психоакустической модели, которая как раз и занимается «упрощением» оригинального сигнала. Говоря точнее, механизм подобных кодеров выполняет анализ кодируемого сигнала, в процессе которого определяются участки сигнала, в определенных частотных областях которых имеются неслышные человеческому уху нюансы (замаскированные или неслышимые частоты), после чего происходит их удаление из оригинального сигнала. Таким образом, степень сжатия оригинального сигнала зависит от степени его «упрощения»; сильное сжатие достигается путем «агрессивного упрощения» (когда кодер «считает» ненужными множественные нюансы), такое сжатие, естественно, приводит к сильной деградации качества, поскольку удалению могут подлежать не только незаметные, но и значимые детали звучания.

Как мы сказали, современных lossy-кодеров существует достаточно много. Наиболее распространенный формат – MPEG-1 Layer III (всем известный MP3). Формат завоевал свою популярность совершенно заслуженно – это был первый распространенный кодек подобного рода, который достиг столь высокого уровня компрессии при отличном качестве звучания. Сегодня этому кодеку имеется множество альтернатив, выбор остается за пользователем. К сожалению, рамки статьи не позволяют привести здесь тестирования и сравнения существующих кодеков, однако авторы статьи позволят себе привести некоторую информацию, полезную при выборе кодека.

Итак, преимущества MP3 – широкая распространенность и достаточно высокое качество кодирования, которое объективно улучшается благодаря разработкам различных кодеров MP3 энтузиастами (например, кодер Lame). Мощная альтернатива MP3 – кодек Microsoft Windows Media Audio (Файлы .WMA и .ASF). По различным тестам этот кодек показывает себя от «как MP3» до «заметно хуже MP3» на средних битрейтах, и, чаще, «лучше MP3» на низких битрейтах. Ogg Vorbis (файлы .OGG) – совершенно свободный от лицензирования кодек, создаваемый независимыми разработчиками. Чаще всего ведет себя лучше MP3, недостатком является лишь малая распространенность, что может стать критическим аргументом при выборе кодека для длительного хранения аудио. Вспомним и еще молодой кодек MP3 Pro, анонсированный в июле 2001 года компанией Coding Technologies совместно с Thomson Multimedia. Кодек является продолжением, или, точнее, развитием старого MP3 – он совместим с MP3 назад (полностью) и вперед (частично). За счет использования новой технологии SBR (Spectral Band Replication), кодек ведет себя заметно лучше других форматов на низких битрейтах, однако качество кодирования на средних и высоких битрейтах чаще уступает качеству почти всех описанных кодеков. Таким образом, MP3 Pro пригоден больше для ведения аудио трансляций в Internet, а также для создания превью песен и музыки.

Говоря о способах хранения звука в цифровом виде нельзя не вспомнить и о носителях данных. Всем привычный аудио компакт-диск, появившийся в начале 80-х годов, широкое распространение получил именно в последние годы (что связано с сильным удешевлением носителя и приводов). А до этого носителями цифровых данных являлись кассеты с магнитной лентой, но не обычные, а специально предназначенные для так называемых DAT-магнитофонов. Ничего примечательного – магнитофоны как магнитофоны, однако цена на них всегда была высокой, и такое удовольствие было не всем «по зубам». Эти магнитофоны использовались, в основном, в студиях звукозаписи. Преимущество таких магнитофонов было в том, что, не смотря на использование привычных носителей, данные на них хранились в цифровом виде и практически никаких потерь при чтении/записи на них не было (что очень важно при студийной обработке и хранении звука). Сегодня появилось большое количество различных носителей данных, кроме привычных всем компакт дисков. Носители совершенствуются и с каждым годом становятся более доступными и компактными. Это открывает большие возможности в области создания мобильных аудио проигрывателей. Уже сегодня продается огромное количество различных моделей переносных цифровых плееров. И, можно предположить, что это еще далеко не пик развития такого рода техники.

Преимущества и недостатки цифрового звука

С точки зрения обычного пользователя выгоды много - компактность современных носителей информации позволяет ему, например, перевести все диски и пластинки из своей коллекции в цифровое представление и сохранить на долгие годы на небольшом трехдюймовом винчестере или на десятке-другом компакт дисков; можно воспользоваться специальным программным обеспечением и хорошенько «почистить» старые записи с бобин и пластинок, удалив из их звучания шумы и треск; можно также не просто скорректировать звучание, но и приукрасить его, добавить сочности, объемности, восстановить частоты. Помимо перечисленных манипуляций со звуком в домашних условиях, Интернет тоже приходит на помощь аудио-любителю. Например, сеть позволяет людям обмениваться музыкой, прослушивать сотни тысяч различных Интернет-радио станций, а также демонстрировать свое звуковое творчество публике, и для этого нужен всего лишь компьютер и Интернет. И, наконец, в последнее время появилась огромная масса различной портативной цифровой аудио аппаратуры, возможности даже самого среднего представителя которой зачастую позволяют с легкостью взять с собой в дорогу коллекцию музыки, равную по длительности звучания десяткам часов.

С точки зрения профессионала цифровой звук открывает поистине необъятные возможности. Если раньше звуковые и радио студии размещались на нескольких десятках квадратных метров, то теперь их может заменить хороший компьютер, который по возможностям превосходит десять таких студий вместе взятых, а по стоимости оказывается многократно дешевле одной. Это снимает многие финансовые барьеры и делает звукозапись более доступной и профессионалу и простому любителю. Современное программное обеспечение позволяет делать со звуком все что угодно. Раньше различные эффекты звучания достигались с помощью хитроумных приспособлений, которые не всегда являли собой верх технической мысли или же были просто устройствами кустарного изготовления. Сегодня, самые сложные и просто невообразимые раньше эффекты достигаются путем нажатия пары кнопок. Конечно, вышесказанное несколько утрировано и компьютер не заменяет человека – звукооператора, режиссера или монтажера, однако с уверенностью можно сказать, что компактность, мобильность, колоссальная мощность и обеспечиваемое качество современной цифровой техники, предназначенной для обработки звука, уже сегодня почти полностью вытеснило из студий старую аналоговую аппаратуру.

Конечно, цифровая техника тоже имеет свои недостатки. Многие (профессионалы и любители) отмечают, что аналоговый звук слушался живее. И это не просто дань прошлому. Как мы сказали выше, процесс оцифровки вносит определенную погрешность в звучание, кроме того, различная усиливающая цифровая аппаратура привносит так называемые «транзисторные шумы» и другие специфические искажения. Термину «транзисторный шум», пожалуй, нет точного определения, но можно сказать, что это хаотичные колебания в области высоких частот. Не смотря на то, что слуховой аппарат человека способен воспринимать частоты до 20 кГц, похоже, все-таки, человеческий мозг улавливает и более высокие частоты. И именно на подсознательном уровне человек все же ощущает аналоговое звучание чище, чем цифровое.

Впрочем, у цифрового представления данных есть одно неоспоримое и очень важное преимущество – при сохранном носителе данные на нем не искажаются с течением времени. Если магнитная лента со временем размагничивается и качество записи теряется, если пластинка царапается и к звучанию прибавляются щелчки и треск, то компакт-диск / винчестер / электронная память либо читается (в случае сохранности), либо нет, а эффект старения отсутствует. Важно отметить, мы не говорим здесь об Audio CD (CD-DA – стандарт, устанавливающий параметры и формат записи на аудио компакт диски) так как несмотря на то, что это носитель цифровой информации, эффект старения его, все же, не минует. Это связано с особенностями хранения и считывания аудио данных с Audio CD.

Информация на всех типах компакт-дисков хранится покадрово и каждый кадр имеет заголовок, по которому его возможно идентифицировать. Однако различные типы CD имеют различную структуру и используют различные методы маркировки кадров. Поскольку компьютерные приводы CD-ROM рассчитаны на чтение в основном Data-CD (надо сказать, что существуют различные разновидности стандарта Data-CD, каждый из которых дополняет основной стандарт CD-DA), они часто не способны правильно «ориентироваться» на Audio CD, где способ маркировки кадров отличен от Data-CD (на аудио CD кадры не имеют специального заголовка и для определения смещения каждого кадра необходимо следить за информацией в кадре). Это означает, что если при чтении Data-CD привод легко «ориентируется» на диске и никогда не перепутает кадры, то при чтении с аудио компакт диска привод не может ориентироваться четко, что при появлении, скажем, царапины или пыли может привести к чтению неправильного кадра и, как следствие, скачку или треску звучания. Эта же проблема (неспособность большинства приводов правильно позиционироваться на CD-DA) является причиной еще одного неприятного эффекта: копирование информации с Audio CD вызывает проблемы даже при работе с полностью сохранными дисками вследствие того, что правильное «ориентирование на диске» полностью зависит от считывающего привода и не может быть четко проконтролировано программным путем.

Повсеместное распространение и дальнейшее развитие уже упомянутых lossy-кодеров аудио (MP3, AAC и других) открыло широчайшие возможности распространения и хранения аудио. Современные каналы связи уже давно позволяют пересылать большие массивы данных за сравнительно небольшое время, однако самой медленной остается передача данных между конечным пользователем и поставщиком услуг связи. Телефонные линии, по которым пользователи в большинстве своем связываются с Интернетом, не позволяют осуществлять быструю передачу данных. Нечего и говорить, что такие объемы данных, какие занимает несжатая аудио и видео информация, передавать по привычным каналам связи придется очень долго. Однако появление lossy-кодеров, обеспечивающих десяти-пятнадцати кратное сжатие, превратило передачу и обмен аудио данными в повседневное занятие каждого пользователя Интернета и сняло все преграды, образованные слабыми каналами связи. Касательно этого нужно сказать, что развивающаяся сегодня семимильными шагами цифровая мобильная связь во многом обязана именно lossy-кодированию. Дело в том, что протоколы передачи аудио по каналам мобильной связи работают на приблизительно тех же принципах, что и известные всем музыкальные кодеры. Поэтому дальнейшее развитие в области кодирования аудио неизменно ведет к уменьшению стоимости передачи данных в мобильных системах, от чего конечный пользователь только выигрывает: дешевеет связь, появляются новые возможности, продлевается время работы батарей мобильных устройств и т.д. Не в меньшей степени lossy-кодирование помогает экономить деньги на покупке дисков с любимыми песнями – сегодня стоит только зайти в Интернет и там можно найти почти любую интересующую песню. Безусловно, такое положение вещей давно «мозолит глаза» звукозаписывающим компаниям – у них под носом люди вместо покупки дисков обмениваются песнями прямо через Интернет, что превращает некогда золотое дно в малоприбыльный бизнес, но это уже вопрос этики и финансов. Одно можно сказать с уверенностью: с таким положением вещей уже ничего нельзя поделать и бум обмена музыкой через Интернет, порожденный именно появлением lossy-кодеров, уже ничем не остановить. А это только на руку рядовому пользователю.

Одним из важнейших компонентов в любой современной студии является аудио конвертер. Использование дешевого преобразователя может привести к тому, что самый дорогой микрофон будет звучать так, словно он был записан через старый модем. С другой стороны высококачественный конвертер способен добавить глубины и детализации вашим записям.

В этой статье мы расскажем обо всем, что важно знать об аудио преобразователях, чтобы помочь вам найти идеальное решение для вашей студии.

Первая в мире цифровая запись была сделана и выпущена в 1971 году. Для этого была использована экспериментальная система записи PCM от японской радиовещательной компании NHK.

И хотя коммерческая цифровая запись была возможна уже в начале 70-х годов, только с выпуском компанией Sony цифрового аудио процессора PCM-501ES в 1984 году, данная технология стала широко доступной.

Студии быстро прочувствовали преимущества работы с цифрой. Однако первые цифровые записывающие устройства были чрезвычайно дорогими, и лишь немногие могли себе это позволить. Были и дешевые девайсы, но они звучали очень грубо и добавляли слишком много шума.

Поскольку технологии непрерывно развиваются, качество звука со временем улучшилось, и цифровые аудиоинтерфейсы стали обычным явлением в профессиональных студиях звукозаписи. В 1999 году песня "Livin' la Vida Loca" Рики Мартина стала первой полностью записанной, отредактированной и сведенной на компьютере. Сегодня большинство профессиональных студий полностью полагаются на цифровые аудиосистемы, причем большую часть рабочей нагрузки выполняют именно цифровые аудио конвертеры.

На самом базовом уровне, цифровые аудио преобразователи (ЦАП) преобразуют аудиосигналы из одного типа сигнала в другой.

Аналого-цифровые преобразователи

Аналого-цифровые (АЦ) преобразователи конвертируют аналоговые аудиосигналы, такие как выход с микрофонного предусилителя или внешнего синтезатора, в цифровые, которые могут обрабатываться вашим компьютером.

Цифро-аналоговые преобразователи

Цифро-аналоговые (ЦА) преобразователи работают в обратном порядке, преобразуя цифровые аудиосигналы, например, от вашей DAW или веб-браузера, в аналоговые, которые можно воспроизвести на студийных мониторах или наушниках.

Большинство современных аудиоинтерфейсов уже оборудованы ограниченными ЦАП, что позволяет осуществить простую цифровую запись. Но для высококачественной записи, а особенно для крупных проектов вам понадобится автономный ЦАП. Большинство таких устройств включают в себя как АЦ, так и ЦА преобразователи в одном устройстве, а также они оборудуются некоторыми другими дополнительными функциями.

ЦАПы отвечают за три основные задачи в процессе преобразования. Сначала они семплируют аналоговый аудиосигнал. Это не то же самое, что семплирование песни в хип-хопе. Этот процесс можно сравнить с серийной фотографией на смартфоне.

Во время семплирования аналогового аудиосигнала ЦАП снимают десятки тысяч «цифровых фото» каждую секунду. Чем больше семплов способен ЦАП захватить, тем точнее он может воссоздать исходный аудиосигнал в цифровом мире.

После семплирования аналогового звука ЦАП назначает каждому семплу разную временную метку посредством квантизации. Этот процесс схож с выравниванием транзиентов по сетке в вашей DAW.

Как только завершается процесс квантизации, сигнал преобразуется в двоичный код, который может обрабатывать ваш компьютер. Этот код представляет собой точные значения напряжения сигнала в любой момент времени. «Соединив» каждое значения напряжения каждого семпла, ваши динамики смогут точно воссоздать исходный звук.

Регулируя частоту дискретизации (кГц) и разрядность (Бит) вашего ЦАП, вы можете контролировать качество цифровых аудиозаписей.

Частота дискретизации определяет, как много семплов преобразователь захватывает каждую секунду при семплировании звука. Значения данного параметра стандартизированы:

Минимальная частота дискретизации для аудио с качеством CD составляет 44 100 выборок в секунду. Это число может показаться странным, но оно было выбрано не случайно.

Согласно теореме отсчётов Котельникова (в англоязычной литературе — теорема Найквиста-Шеннона): «частота дискретизации должна быть больше, чем максимальная воспроизводимая частота, умноженная на два». Поскольку диапазон человеческого слуха ограничивается примерно 20 кГц, частота дискретизации должна превышать 40 кГц.

Цифровое аудио разрабатывалось параллельно с цифровым видео. Так, значение 44,1 кГц считалось самой высокой допустимой частотой дискретизации, одновременно совместимой с двумя наиболее распространенными стандартами видео: PAL и NTSC. На сегодняшний день 44,1 кГц — это минимальная стандартная частота для цифрового аудио.

При использовании более высокой частоты дискретизации, ваш ЦАП способен захватывать больше информации и точнее воспроизводить исходный аудиосигнал. Однако это напрямую отражается на нагрузке на ваш процессор, ведет к ограничению количество каналов, с которыми вы можете одновременно работать, и увеличивает размеры аудиофайлов.

Разрядность отвечает за величину динамического диапазона в записи цифрового звука или, другими словами, определяет разницу между самыми громкими и самыми тихими звуками. Большинство профессиональных преобразователей работают со следующими значениями разрядности:

Бит — это двоичная цифра. Бит имеет только два значения: 1 или 0. Включен или выключен. Максимальная громкость или тишина. Но с увеличением количества битов, увеличивается и количество возможных комбинаций. Например, с двумя битами уже получится создать четыре уникальные комбинации: 00, 01, 10 и 11. Каждой из этих комбинаций может быть присвоено различное значение.

В цифровой аудиосистеме каждой комбинации присваивается определенное значение амплитуды звукового сигнала. С увеличением разрядности повышается точность отображения динамики исходного сигнала. Например, в 24-битной системе в вашем распоряжении более 16 миллионов значений, а в 16-битной — около 65000.

Минимальная стандартная разрядность для цифрового аудио с качеством CD составляет 16 бит, но использование больших значений обеспечивает больший динамический диапазон и лучшее соотношение сигнал/шум. Иными словами, большая разрядность позволит делать громкие моменты громче, а тихие — тише, не создавая при этом дополнительных шумов и искажений.

Выбор подходящего ЦАП обычно сводится к трем основным моментам: бюджету, качеству звука и возможностям подключения.

Бюджет

На рынке сегодня есть множество различных вариантов ЦАП на любой вкус и цвет, поэтому найти что-то подходящее в рамках вашего бюджета не составит особого труда. От простых аудиоинтерфейсов с встроенными АЦ/ЦА-конвертерами до модульных систем, таких как Burl Audio B80 Mothership. Важно понимать, что преобразователи — это такой же важный инструмент в вашей студии, как мониторы, поэтому советуем выделить на его приобретение значимую часть бюджета.

Качество звука

Что касается качества звука, профессиональные ЦАПы обычно стремятся к нейтральному, прозрачному звучанию. Однако некоторые преобразователи известны тем, что немного искажают звук, добавляют ему определенный окрас. Некоторые модели обеспечивают кристально чистые верхние частоты, другие ориентированы на передачу максимально глубоких басов. Общий совет при выборе ЦАПа по качеству звука: в большинстве случаев цена соответствует качеству.

Возможности для подключения

Когда дело доходит до подключения, первое, что нужно учитывать, это количество каналов. Мастеринг-конвертеры, такие как Antelope Audio Pure2, предлагают два канала преобразования АЦ/ЦА высокого разрешения. Однако для большинства проектов записи и сведения вам потребуется как минимум восемь выделенных входов и выходов.

Большинство ЦАП включают в себя как аналого-цифровые, так и цифро-аналоговые преобразователи в одном устройстве и могут беспрепятственно транслировать от 8 до 64 каналов одновременно, в зависимости от разрешения. Для особо крупных проектов, которым требуется более 64 каналов, в большинстве моделей предусмотрена возможность объединения нескольких ЦАПов друг с другом.

Некоторые производители выпускают отдельно ЦА- и АЦ-преобразователи. Как правило, АЦ-конвертеры оптимизированы для записи аудио и имеют встроенные предусилители. ЦА-преобразователи, с другой стороны, оптимизированы для целей сведения и мастеринга и оборудуются достаточным количеством выходных разъемов для подключения к внешнему оборудованию.

Профессиональные ЦАПы обычно предлагают сразу несколько вариантов для подключения к компьютеру. Для тех, кому нужна большая гибкость для взаимодействия с несколькими устройствами одновременно, многие ЦАПы оборудованы выходами Ethernet и AES. Если же вы просто ищете высококачественный преобразователь для использования с ноутбуком или компьютером, большинство моделей поставляются с соединениями USB, Thunderbolt или FireWire.

Основная цель — качественный звук. Хороший ЦАП лишь один из элементов, который помогает в достижении этой цели. По сути, любая модель способна улучшить звук вашей существующей аудиосистемы. Все, что вам нужно сделать, это выбрать подходящий ЦАП, подключить его и наслаждаться!

Какие у нас есть варианты?
1) никуда не выводить, пусть он сам играет.
Да, можно и так, но звук у него, несмотря на все эти маркетинговые фишки:

Технология Dolby MS10 / MS110
Объемный (3D) звук
Направленные вниз динамики + Full Range
Поддержка DTS Studio Sound
Поддержка DTS Premium Audio 5.1
2 динамика по 10 Вт.

скажем откровенно, шлак. Он заточен под средние частоты, на которых лучше всего слышна человеческая речь, низы и высота никакие, как у пластиковой коробки.
Ниже будет сравнение.

2) выход звука с разъема под наушники 3.5mm
Тут одни недостатки, во-первых, при втыкании отключается звук самого ТВ, в настройках нет выбора играть на ТВ или внешних динамиках, а ежедневное тыкание штекера туда-сюда быстро убьет гнездо, тем более в том месте пластик мягкий, прогибается.
Во-вторых, звук из этого разъема идет очень слабый и не насыщенный, приходится выкручивать громкость довольно сильно, но все равно не те ощущения.

3) технология HDMI ARC, как я понял, для этого нужно совместимое оборудование типа двд/блюрей плеера, на нем запускается видео, идет по HDMI кабелю в телевизор, затем по тому же кабелю назад возвращается звук и подается на подключенные к плееру динамики. Нет у меня такого, слишком это громоздко и надо покупать другое оборудование.

Все это нам не подходит.
Есть еще гнезда RCA (под тюльпаны) и SCART, но это все только на вход, на выход не работает.

Остается только один вариант - есть в телевизоре цифровой оптический выход SPDIF, он же Toslink.
Вот с него и будем брать звук.
У меня уже не молодой, но качественный муз. центр Aiwa, в нем нет цифрового входа, поэтому нам нужно конвертировать цифру в аналог, вот для этого и будем применять обозреваемый конвертор.

Итак, поставляется в фирменной коробке.

Комплект включает в себя:
* конвертер
* коротенькую инструкцию
* USB кабель для питания
* оптический кабель Toslink

USB кабель длиной 120см

Оптический кабель длиной 1М

Торцы закрыты резиновыми защитными колпачками.

Разъем стандартный SPDIF со скошенными уголками.
Многие из вас, как и я, иногда его видели в телевизорах и некоторых компьютерах, но никогда не использовали, так что будет интересно узнать что за зверь.

Внутри оптоволокно, если на один конец подать свет - с другого конца его можно снять.

И, наконец, сам конвертер представляет из себя металлическую коробочку с разъемами с обеих сторон.

С одной стороны входы: питание и цифровой звук либо через оптический кабель Toslink как у нас, либо через коаксиальный.

С другой стороны выходы: под наушники 3.5мм, два тюльпана RCA и индикатор питания, красный и довольно ядреный.

Размеры конвертера невелики: 5.5см*6см*2см
Но он довольно увесистый благодаря металлическому корпусу: 82г

Разбирается конвертер легко, достаточно открутить винтик.

А затем еще два и готово:

Ну что ж, давайте подключать.
Подключение до безобразия простое, вставить нужные провода куда надо и запитать от USB самого же телевизора.
Индикатор вырвиглазный, прям мини фонарик.

Лучше повернуть его куда-то взад в стену или совсем заклеить, благо хоть когда ТВ выключен, то и он выключен.
В настройках телевизора в разделе звук можно выбрать куда выводить звук, на Самсунг туда быстрее всего попасть через кнопку быстрых настроек.

Если выбран аудиовыход как на скриншоте, то звук в самом ТВ больше не идет, а при попытке регулировки громкости будет писать о том, что мы настроились на внешние динамики и теперь должны регулировать звук пультом от них.

Можно звук не переключать на внешние, они и так играют всегда как только воткнули, тогда будут играть одновременно и внешние динамики, и внутренние, причем во многих случаях будет идти эхо из-за времени конвертации цифры в аналог, эдакий эффект зала.
Можно делать Mute встроенным колонкам или уменьшить их громкость до нуля, чтобы не скакал сбоку значок выключенного динамика.
Но при просмотре особенно многоканальных фильмов лучше использовать и те, и другие колонки, телевизор хорошо передает средние частоты - речь, муз. центр выступает в роли саба и дает спецэффекты.
При работе конвертер практически не греется.

У меня нет профессионального микрофона, поэтому я сделал все, что мог, при помощи обычного камкордера, чтобы передать вам разницу в звуке встроенных колонок и внешних.
В реальности разница еще выше, чем на видео.
Вам потребуются басовитые наушники или колонки, чтобы услышать разницу, в динамиках ноутбука или настольных пластиковых пищалках вы вряд ли что-то различите.

Читайте также: