Динамический диапазон для цифро-аналоговых преобразователей

       

Динамический диапазон для цифро-аналоговых преобразователей
Динамический диапазон для цифро-аналоговых преобразователей несколько отличается по своей сути от динамического диапазона усилителя.

Для усилителя – это отношение максимального уровня сигнала на выходе при предельно допустимых искажениях к собственному уровню шумов усилителя без подачи сигнала. Для усилителя параметр сигнал/шум и динамический диапазон является одним и тем же. Более того, говоря о динамическом диапазоне усилителя, мы оцениваем, насколько большой диапазон усилитель развивает над уровнем своих шумов. У ЦАП-ов максимум сигнала фиксирован (0 dBFS) и уменьшается до собственного уровня шумов и мы оцениваем, насколько низок уровень шума. В усилителе идет оценка от меньшего к большему, а в ЦАП наоборот.

Динамический диапазон для ЦАП-ов является отношением максимального уровня сигнала (0 dBFS) к уровню шумов, измеренных при подаче сигнала с малой амплитудой (-60 dBFS). Т.е. если в случае с усилителем фиксируется два значения: максимальный уровень сигнала и уровень шума без сигнала, то в тесте с динамическим диапазоном для ЦАП измеряется уровень шума, за вычетом гармоники с частотой 1 кГц, поданной с уровнем -60 dBFS.

В случае современных ЦАП-ов, представляющих собой качественные решения с низким уровнем гармонических искажений, динамический диапазон как правило не отличается от параметра сигнал/шум, т.к. низкий уровень сигнала имеет искажения настолько низкого уровня, что их энергетический вес не влияет на общий результат.

В случае с мультибитными ЦАП-ами без фильтрации, особыми настройками фильтров или применением каких-либо обработок сигнала в цифре (например транкейте), динамический диапазон становится уже, нежели параметр сигнал/шум. В выше перечисленных случаях параметр ухудшается из-за того, что сигнал малой амплитуды отклоняется от формы волны синуса и в спектре появляются дополнительные гармоники от искажений. Вес этих гармоник и увеличивает общий уровень шума.

Примеры

Теория

Идеальный результат

dr-ideal-spectr.pngdr-ideal-wave.png
Идеальный результат получаем, когда форма воспроизводимого сигнала совпадает с формой синуса, поданного на ЦАП. На спектре шумовая полка должна совпадать со спектром шумовой полки без сигнала. На картинке синим цветом обозначена шумовая полка, а зеленым – гармоника с уровнем -60 дБ и частотой 1 кГц.

Мультибитный ЦАП без фильтрации

dr-spectr2.pngdr-wave.png
Мультибитные ЦАП без цифровой фильтрации строят форму волны «ступеньками», что вызывает дополнительные искажения. Доминирующие гармоники от искажений кратны основному тону. Обычно, подобные ЦАП-ы отличаются более хорошими характеристиками в тесте на не музыкальных сигналах в виде меандра и импульса. В аудиофильских кругах – это самые «музыкальные» ЦАП.

Транкейт

Транкейт относится к обработке сигнала в цифровом виде. При передаче данных, при изменении разрядности сигнала координаты точек определяются по простому алгоритму – выбору ближайшего значения в новой сетке координат (по вертикали). Обычно от транкейта страдают самые тихие участки в треке, и чем большее количество раз трек подвергнулся операции транкейта, тем на более громких участках он становится слышимым. Как правило, искажения от тракейта становятся хорошо слышимыми при многократном повторении операции транкейта.
dr-spectr3.pngdr-wave3.png
Форма волны становится менее гладкой, а на спектре появляются искажения в виде коррелированного шума (синий – шумовая полка, зеленый - гармоника с уровнем -60 дБ и частотой 1 кГц, оранжевый – коррелированный шум). Искажения не кратны основному тону и как правило их амплитуда лишь незначительно превышает уровень шумовой полки. При многократной операции транкейта уровень искажений растет.

Другие искажения

К другим искажениям можно отнести искажения обвязки ЦАП или особым настройкам фильтров, где волна отклоняется от идеальной формы, но уже по другим причинам.
dr-spectr.pngdr-wave2.png
Форма волны мало отличается от идеальной, а на спектре можно видеть кратные гармоники искажений низких амплитуд (синий – шумовая полка, зеленый - гармоника с уровнем -60 дБ и частотой 1 кГц, оранжевый - искажения).

Примеры реальных результатов

Идеальные

dr16.png
Для 16 бит в RMAA PRO

dr.png
Для 24 бит в RMAA PRO

Мультибит или особые настройки фильтра при воспроизведении ступенчатого сигнала.

601.png
Для 16 бит в RMAA PRO – мультибитный ЦАП без аппроксимации сигнала.

Транкейт

carat-dr.png
Для 24 бит в RMAA PRO

Технические измерения динамического диапазона

RMAA

При измерении с помощью RMAA на выход ЦАП подается тоновый сигнал с уровнем -60 dBFS. Сигнал с ЦАП записывается на отдельный АЦП или звуковую карту с АЦП. Точность получаемых данных зависит от точности используемого АЦП тракта.

1.png

При анализе файла производится подсчет уровня шума, аналогично тесту сигнал/шум, с вычетом полученной гармоники в районе 1 кГц. За точность калибровки в -60 дБ для записанного сигнала отвечает нормализация всего записанного сигнала по синхронизирующему сигналу с уровнем -6 dBFS с частотой 1 кГц.








Автор: (PAExpert) Эксперт Personalaudio.ru
29.05.2012


Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter. Это не требует регистрации. Спасибо.

Поделитесь в социальных сетях




Еще интересное для чтения

Комментарии и отзывы (0)


Возврат к списку >>>





Система Orphus

Яндекс.Метрика