Сегодня мы разберем цифро-аналоговый преобразователь 1995 года. Легендарная модель, да еще и на R-2R матрице 20 бит. Посмотрим снаружи и внутри, какие клепались мультибитычи еще при живом Тупаке Шакуре.
Audio Alchemy относится к брендам с чрезвычайно теплым отношением со стороны аудиосообщества. Перед публикацией я наводил справки и не нашел сколько-нибудь критического отклика в адрес «алхимиков» — все хвалят, даже самоделы, которым вечно все не так.
Калифорнийская компания была создана в конце 80-х и сразу же завоевала себе доверие компонентами с хорошим функционалом и звуком — и все это по доступной цене. С тех пор в мире ЦАПов было сделано не так уж и много принципиально нового. Глядя на концепцию топового конвертера DDE v. 3.0, понимаешь, что современным High-End-мастерам уже просто заняться нечем, и от безделья они как тот песик (или котик) из поговорки вечно что-то вылизывают: то NOS, то R-2R, а суть не меняется.
Модная концепция
По ширине Audio Alchemy DDE v. 3.0 примерно такой же, как RME. Невзрачное устройство выполнено в компактном форм-факторе, все как мы любим. Тогда подобные габариты в Hi-Fi-мире были редкостью. Редкостью были и выносные блоки питания для компонентов. Прекрасная идея — его можно бросить куда-то за стойку, чтобы не маячил, правда, кнопка питания на передней панели не предусмотрена. Audio Alchemy предлагали БП различной сложности для своей техники. Все они, разумеется, линейные, с раздельными трансами для аналоговых и цифровых цепей. Мой вариант называется «Power Station Four» и подключается к DIN-терминалу на тыловой части DDE v. 3.0.
Помимо него, на задней панели конвертера можно обнаружить еще одну экзотику. Audio Alchemy одними из первых провозгласили борьбу с джиттером и даже выпускали специальные блоки для его подавления. Поэтому наряду с привычным SPDIF в DDE v. 3.0 можно увидеть разъем, немного напоминающий S-Video. Речь идет о I2S — протоколе с раздельными каналами приема и передачи данных.
Собственно, по I2S и передается сигнал от транспорта на ЦАП внутри CD-проигрывателя. А выходы/входы SPDIF — это уже надстройка. Позже эту идею с выводом I2S наружу реализовали и другие производители High-End. Но поскольку такого транспорта у меня не было, пришлось довольствоваться обычными протоколами — оптикой и коаксиальным разъемом. Последний, кстати, реализован на BNC, который мне очень нравится наличием «замка» в соединении. Также DDE v. 3.0 оснащен и цифровым выходом, так что может выступать коммутатором с оптики или I2S на коаксиал. Устройство имело довольно высокое выходное напряжение (3,6 Вольт), и благодаря пульту ДУ позволяло подключать его напрямую к усилителю мощности. Концепт весьма актуальный по эту пору!
Красота внутри
Цифровые входы Audio Alchemy DDE v. 3.0 завязаны на известный ресивер Cirrus-Logic CS8412. Ну и самое вкусное, собственно, мультибитный ЦАП — пара чипов Analog Devices AD1862N. Трепещите, не просто R-2R матрицы, но еще и на 20 бит разрядности. 1995 год на дворе, ребята! Сам чип был представлен еще в 1990-м и котируется ценителями цифрового винтажа наравне с Burr-Brown PCM63. Как всякий порядочный мультибитыч, AD1862N снабжен подстроечными резисторами для достижения требуемой линейности аудиосигнала.
Индикация передней панели DDE v. 3.0 также содержит светодиод с подписью HDCD — это означает, что в цепи установлен декодер Pacific Micronics PMD100. Вообще в свое время HDCD была интересной штукой вроде MQA. В ней также за счет незначительного добавления шума (дизеринга) в 16-битный сигнал умело зашивали 20-битные данные.
Чипы AD1862N получают питание от поканальных индивидуальных стабилизаторов, причем каждый элемент в устройстве имеет свои стабилизаторы серий 78Lxx, 79Lxx. Питание ОУ выполнено на схеме стабилитрона 1N5326 (7,5V) и ОУ OP275 в связке с регулирующим элементом. Основной фильтр использует схему L-C-L с преобразованием I/V на полевом транзисторе. Выходной буфер и постфильтр работают на ОУ OP176. Все электролиты выполнены на Nichicon Muse. Вот откроет такое устройство самодел — и тихо порадуется. Удивительно, что даже с такой солидной начинкой маленькие Audio Alchemy долгое время были излюбленной площадкой для различных апгрейдов. Не избежал этой участи и наш экземпляр.
Дальнейшая модификация
Апгрейдом занимался бывший технарь Audio Alchemy Дасти Уотер (Dusty Vawter). Бывший, потому что к моменту собственно апгрейда в 1997 году Audio Alchemy уже обанкротилась. Увы, хорошие инженеры редко бывают хорошими бизнесменами, да и щедрость в детальках до добра не доводит. В дальнейшем бренд был еще раз реанимирован, а затем окончательно перекочевал под крыло ELAC.
Дасти Уотер для поддержки и модификации техники Audio Alchemy зарегистрировал свой бренд Channel Islands Audio, который функционирует до сих пор и давно уже предлагает собственные разработки. Что характерно, тоже по вменяемым ценам. Это вообще отрадная черта многих американских микро аудиобизнесов. Розничная цена Audio Alchemy DDE v. 3.0 была менее тысячи долларов, за апгрейд Уотер просил еще двести. К сожалению, за давностью лет Уотер не смог прокомментировать все мои вопросы, сославшись на главного разработчика Audio Alchemy Питера Мэдника. Пришлось собирать информацию самостоятельно. В чем заключался апгрейд?
В перечне замены указаны четыре конденсатора Panasonic HFQ фильтра аналогового каскада, восемь пленочных конденсаторов: шесть пассивных фильтрующих (часть пассивного ВЧ-фильтра между аналоговыми выходами чипов ЦАПа и аналоговой ступени) плюс два на обратную связь, два резистора Gale и два ОУ Burr-Brown вместе с разъемами. Сами ЦАПы AD1862N снабжались медным экраном.
Любопытно, что еще тогда Уивер указал на негативную роль модного в ту пору декодера Pacific Micronics PMD100. Учитывая, что HDCD-процессинг включает в себя функцию так называемого peak extension, PMD100 предусматривает подмешивание шума дизеринга, размер которого обычно устанавливается на величину младшего бита (LSB). Схема предусматривает компенсирующее ослабление на 6 дБ сигнала, не содержащего HDCD-сигнатуры, чтобы на выходе обычные CD и HDCD диски звучали на одном уровне громкости.
За выбор формата аттенюатора — в цифровой либо аналоговой форме; отвечает пин №19 на чипе PMD100. В штатном исполнении Audio Alchemy DDE v. 3.0 использовался цифровой вариант компенсации громкости. Соответственно общее разрешение тракта снижалось на 1 бит, т.е. примерно на 6 дБ. Считалось, что избыточная для CD разрядность 20-битного конвертера AD1862N эту потерю в 1 бит перенесет без особых последствий.
Понятное дело, в то время на HDCD как перспективный формат возлагались определенные надежды и его интересы были в приоритете. Но для обычных CD подобные пертурбации в цепи все-таки устраивали далеко не каждого. Что делать — исключить из схемы PMD100 насовсем и потерять преимущества HDCD, как решили разработчики ЦАПов и CD-плееров в дальнейшем? Или предложить что-то еще?
Чтобы сохранить полную 20-битную разрядность в Audio Alchemy DDE v. 3.0, Дасти Уивер решил исключить работу аттенюатора, замкнув пин № 19 на вывод № 22 (+ 5 В). В принципе, в штатном исполнении Audio Alchemy DDE v. 3.0 и так имел на выходе 3,6 Вольт, т.е. гораздо выше стандарта, так что незначительное снижение напряжения особых проблем не приносило. Теперь посмотрим, как это все заработает на музыке.
Результат в работе
После операции пациент Pacific Micronics PMD100 не умер, и очень приятно было увидеть возгорание индикатора HDCD даже на стримах Tidal. У них там ведь собрано немало музыки, в том числе и рипы HDCD-компактов. Просто в аннотации к альбому этот нюанс никто специально не оговаривает, все поглощены идеей MQA.
Платой за перепайку пина №19 оказалась лишь разница уровней между обычным и HDCD-потоком. Если раньше они имели одинаковую громкость, то теперь воспроизведение HDCD с функцией peak extension сделалось тише на 6 дБ, что элементарно корректируется на усилителе. Впрочем, peak extension встречается нечасто даже среди дисков, которые определяются как HDCD.
Самый распространенный случай сегодня, это когда фонограмма для компакт-диска готовится с участием старого, но отлично звучащего студийного АЦП Pacific Micronics Model Two. Он прописывает в заголовке свою HDCD-метку, но при этом ключевые функции peak extension и transient filter обычно остаются неактивными. Никто их давно уже не включает, поскольку издатели не могут ориентироваться на какие-то старые бытовые источники с декодером Pacific Micronics.
Таким образом, компакт-диск с подобным контентом и даже его копия при подаче на HDCD совместимый ЦАП типа нашего Audio Alchemy, конечно, зажгут на табло соответствующий значок. Но это ровным счетом ничего не значит — громкость останется такой же, как и CD. По факту подобная фонограмма не несет на себе никаких скрытых фокусов HDCD, разве что в качестве родословной, где отмечена хорошая студийная железяка.
Внимательные читатели также могли заметить и надпись «Emphasis» на передней панели Audio Alchemy DDE v. 3.0. А вот она если и зажжется, то только от уж совсем редких и старых компакт-дисков. Причем флаг преэмфазиса невозможно передать через USB. Метка FLAGS PRE может быть размещена только на оптическом носителе перед индексом первого трека. Такие дела.
Звучит Audio Alchemy очень прилично, грех жаловаться. Присутствует и звонкость, и подвижность, и слитность музыкального образа. Не хватает только одного — войны между R-2R и 1 бит. Совершенно не хочется нагонять журналисткой драмы и как-то противопоставлять теплый и ласковый мультибит стеклянно-оловянной дельта-сигме. Тем более, что теплым характер DDE v. 3.0 назвать нельзя. Это абсолютно «нормальный» музыкальный источник, и если не говорить специально о его происхождении, он ничем себя не выдаст среди современных компонентов высокого качества. Рассмотрим, что покажет по измерениям этот ЦАП более чем 20-летней давности выпуска.
Спецификации и измерения
Любопытно, что, несмотря на рождение в мире компакт-дисков, устройство 1995 года выпуска не отказывается и от 24-битного аудио, причем даже с дискретностью 192 кГц, фантастика! Правда, это при условии переадресации хайреза дальше на внешний цифровой интерфейс. Полный цикл преобразования до аналога DDE v. 3.0 продиктован возможностями AD1862N, который может расколдовать лишь поток до 48 кГц включительно. Да, внутри ЦАПа происходит транкейт, но «всего-то» до 20 бит, так что тестовый синус 24 бит / 44 кГц на выходе выглядит совсем не помятым.
АЧХ имеет небольшой плавный спад на –0,6 дБ, разбаланс каналов при этом меньше 0,1 дБ. По нижнему уровню шума здесь, конечно, никаким 20-битным разрешением и близко не пахнет. 20 бит (т.е. 20 х 6 = 120 дБ) такой показатель мы еле-еле получили в современных RME на XLR-выходах при самых высоких уровнях выходного напряжения +24 dBU. Это большой успех даже в наше время. А у Audio Alchemy DDE v. 3.0 выходит в лучшем случае (105,6 дБ / 6) = 17,6 бит. И это нормально, поскольку фактическое разрешение собственно чипа Analog Devices AD1862N составляет 110 дБ или в лучшем случае 113 дБ для грейдированной версии AD1862N-J. Т.е. дальше 18 бит не прыгнешь. Но такие мелочи не столь важны при прослушивании реального музыкального сигнала.
Примечательно, что измеренный коэффициент искажений апгрейдированной версии 0,003% существенно улучшился по сравнению с 0,05%, указанными в спецификации базовой модели, т.е. более чем в десять раз, и почти приблизился к уровню искажений самого AD1862N (0,0025%). В современных чипах после запятой стоят уже не два, а три нуля, но на споры о благозвучности того или иного решения это никак не влияет.
Но это общая цифра, для нас имеет значение характер распределения этих гармоник. На графике ниже видно, что они хоть и мелкие, меньше –90 дБ, но доминируют нечетные, которые торчат и на высоких порядках. В идеале было бы, чтобы основная масса их сидела во второй гармонике и пропорционально уменьшалась с ростом порядка.
Тестирование импульсом указывает на применение классического линейно-фазового фильтра — т.е. с симметричными фронтами пре- и постэха. Неизвестно, как была изначально устроена логика управления индикацией в штатном варианте Audio Alchemy DDE v. 3.0, но в этой версии при красном светодиоде на 0° сигнал на выходе будет инвертирован. Чтобы получить корректную фазу, следует включить режим 180° (загорится зеленый светодиод).
Как и современные чипы, AD1862N не очень любит клиппированный сигнал и интерсемпловые искажения (а кто любит?). Эксперимент проводился в виде розового нескоррелированного шума 16 бит / 44 кГц. ЦАП и фильтр вели себя достаточно стойко при максимальном уровне 0 дБ, удерживая ультразвуковые помехи на уровне –70 дБ. Уменьшение шума до –3 дБ приводило картину в норму, шум отправлялся за отметку –100 дБ.
Если говорить о воспроизведении тихих звуков, то синус при –90 дБ уже так похоронен в шумах и гармониках, что догадаться о его наличии было почти невозможно. Вообще плохая линейность на низких уровнях — это фирменная черта ЦАПов с мультибитным преобразованием, не стоит забывать об этом моменте даже на современных R-2R реализациях.
Чтобы вы понимали, что это не шутки, представьте себе конструкцию, где величина тока младшего бита (LSB) должна быть в 32 768 раз меньше старшего бита (MSB). В R-2R ЦАПах ведь взвешиваются именно величины тока, вы не забыли? И это 32 768 разницы только для сетки в 16 разрядов. Что говорить о требованиях точности в 20- или 24-битных словах?
Выводы
Можно сказать, что если не упарываться по USB и DSD, то старинный ЦАП, во всяком случае, такой как Audio Alchemy DDE v. 3.0 способен выступить как в основной, так и во вспомогательных системах. У меня ему в партнеры достался Airport Express для работы с Tidal в сети AirPlay.
Да, DDE v. 3.0 не выглядит как венец дизайнерского творения, но его компактные габариты и выносной блок питания позволяют гибкое размещение. А кроме того, он сделан и апгрейдирован с душой и достойно играет музыку.
