Цифровые усилители покончат с субъективизмом в оценке качества звучания

Снова DVD-Audio против Super Audio CD Нет счастья в жизни. Внутри цифровые усилители устроены чуть поразному. Есть аппараты, работающие по принципу широтноимпульсной модуляции (ШИМ, или PWM), а есть так называемые «однобитные» (не путать с «однобитным ЦАП»!). В практическом смысле разницы между ними нет, просто первые ориентированы на воспроизведение DVD и DVD-Audio, а вторые — Super Audio CD. Но не думайте, что такие аппараты споткнутся на проигрывании «чужого» формата. Конечно, нет.
Аналоговое и цифровое усиление

Как мы уже выяснили (см. «ПМ» за июль 2003 года), большую часть своей жизни современная музыка проводит в цифровом виде. И только в самый последний момент, чтобы добраться до наших ушей, она становится колебаниями звука. Тут-то аудиофила и подстерегают основные расходы — усилители за десятки тысяч долларов не редкость. Но этому неотвратимо наступает конец. И имя ему — цифровые усилители, или усилители класса «D».

Вчера: аналог

Чтобы разобраться, как работает цифровой усилитель и в чем его отличие от классического аналогового прибора, посмотрим, что сегодня происходит со звуком по пути от источника к вашему уху. Источник звука может быть цифровым — CD, DVD, DVD-Audio, цифровое ТВ или радио, Super Audio CD (SACD), а может быть аналоговым — магнитофон, виниловая пластинка, обычная теле или радиопередача. Если источник звука цифровой, он преобразуется в аналоговый вид при помощи цифроаналогового преобразователя (ЦАП, или DAC). Как работает ЦАП? В общем, очень просто — там стоит процессор, который определяет, в какие моменты на выходе должно быть напряжение, а в какие — не должно. Получается «лесенка» напряжений, которую «сглаживают» разными способами, приводя к «правильной» синусоиде. Частично из-за сложности ЦАП аудиофильская аппаратура и стоит таких неприличных денег. Если же на вход пришел аналоговый сигнал, то преобразовывать его не нужно. Разве что чуть-чуть усилить (если это сигнал с винила), чтобы он приобрел «стандартное» значение 250 милливольт.

После преобразования цифрового сигнала в аналоговый, его усиливают так же, как и сто лет назад (первые ламповые усилители появились в 20-х годах прошлого века). В процессе усиления звук сильно искажается (так уж устроен мир), поэтому изготовители аппаратуры вынуждены идти на всяческие ухищрения, чтобы искажений этих избежать. Кто-то использует лампы — аудиофилы утверждают, что «они звучат чище». Кто-то переводит транзисторы в специальный «линейный» режим, при котором искажений мало. Но КПД такой схемы настолько низок, что до 90% энергии выделяется в виде тепла. Именно для отвода тепла транзисторы ставят на гигантские алюминиевые радиаторы.

Усиленный сигнал передается в акустические системы (в простонародье — «колонки»), которые представляют собой не что иное, как кусок бумаги, движением которого управляет электромагнит. Бумага эта создает колебания воздуха. Воздух воздействует на мембрану человеческого уха. Мембрана передает импульс нерву. Нерв доносит «звук» до нашего мозга. Вот, в общем, и все.

Сегодня: цифра

Теперь посмотрим, что же такое цифровой усилитель. Для цифрового усилителя «родным» является цифровой сигнал. Так что любой аналоговый сигнал, который подается ему на вход, немедленно преобразуется в цифру. После этого над сигналом производится цифровая обработка. Например, в таких аппаратах есть цифровой эквалайзер, ревербератор и т. п. Сигнал можно «разложить» на несколько каналов. После обработки наступает самое интересное. Как мы уже знаем, динамик — чаще всего лишь кусок бумаги с электромагнитом. И получение звука — это управление этим магнитом. Так вот, процессор в усилителе просто вычисляет, в какой момент и как надолго в колонку нужно отправить напряжение из блока питания, чтобы оно «раскачало» электромагнит. И все. Просто и гениально. Не нужны никакие дорогостоящие детали (процессор, используемый в таких устройствах, стоит меньше $100), не нужен отвод тепла (КПД у таких устройств приближается к 100%, потери только в электромагните, внутри колонки), не нужно вообще ничего. В результате устройство ценой $300−400 звучит не хуже, чем аналоговый монстр за десятки тысяч.

Внимательный читатель заметит, что мы только что снова описали принцип работы ЦАП. Правильно, ничего нового под Луной нет. Разница только в том, что в цифровом усилителе нет собственно схемы усиления и, благодаря инертности динамиков в колонках, нет нужды сглаживать «лесенки» напряжений. Тут уместно заметить, что форма сигнала, которую выдает цифровой усилитель, не похожа на синусоиду. Да это и не нужно — слушатель же воспринимает музыку, а не пялится в экран осциллографа.

Цифровые усилители уже вовсю продаются. По прогнозам, в 2003 году уже до 80% продаваемых музыкальных центров, ресиверов для домашнего кинотеатра и т. п. будут снабжены цифровой схемой усиления. Делают их такие монстры, как Sony, Panasonic, Sharp. А не за горами и корейцы.

Совершенно естественно, аудиофильская индустрия тут же выпустила «улучшенные» цифровые усилители, где форма сигнала «еще более правильная» — например, система DDX. Но я лично не верю, что кто-то способен уловить разницу. Ухом.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№8, Август 2003).