ФИЛИН DAC-4. ЦАП с задержками.

ФИЛИН DAC-4. ЦАП с задержками

 1. Предпосылки.

В настоящий момент вся автомобильная аудио индустрия совершенно сошла с ума. Все производители (вообще все, и бренды и китайцы) гонятся наперегонки за повышением функциональности автомобильных магнитол, буквально фаршируют головные устройства всем, что можно представить. Один перечень источников сигнала может просто ошеломить, если на него обратить внимание:

- CD-AUDIO

- CD-ROM

- USB MPEG3, WMA, FLAC, ALAC, WAV

- DVD-VIDEO

- DVD-AUDIO

- DVD-ROM

- DVD MULTICHANNEL 5.1

- IPOD AUDIO

- IPOD MIRROR LINK AUDIO VIDEO

- BT PHONE

- BT AUDIO

- NAVI AUDIO VIDEO

- FM RADIO

- AUX AUDIO VIDEO

и т.д.

Просто перечитайте этот список ещё раз!

А ведь каждый из этих источников звука является совершенно уникальным устройством, со своими возможностями и требованиями, как к железу, так и к способу передачи аудио информации. Изучив структурные и принципиальные схемы современных мультимедийных аппаратов, я понял, что только для того, чтобы заставить все источники воспроизводить звук на одних и тех же динамиках, требуется вагон и маленькая тележка всевозможных коммутаторов, преобразователей, и микшеров. От одного источника звук идёт в цифре SPDIF, от другого – в аналоговом виде, от третьего – в цифре I2S, от  четвёртого в виде TDM потока, от пятого после DSP обработки с нестандартной частотой (32кГц) звук выводится через паршивенький ЦАП, чтобы в аналоговом виде снова преобразоваться в цифровой поток.

И вот до чего докатилась техника: топовые аппараты знаменитых производителей этого года выпуска, с процессорами на борту, из несжатых форматов читают только CD AUDIO, так же, как пятнадцать лет назад!

Зачем великими потугами гора рожает мышь?

Я, наверное, отношусь к тому вымирающему племени, которое прежде всего ценит в аудиосистеме её основную функцию – воспроизведение качественного звука. Все эти мультики на втором плане, как довески, хороши, если они не ухудшают основную функцию. Если система не может качественно играть, то она не нужна в принципе.

2. Описание системы

Сложившаяся ситуация подтолкнула меня к созданию собственных аппаратов, которые имеют потенциал донести до слушателя эмоции, вложенные исполнителями при записи музыки. Первым в цепочке был источник сигнала, который я сделал на основе донора – Pioneer DEH-1400 и Pioneer DEH-1500. Несмотря на кажущуюся простоту доработок, решены две главные проблемы воспроизведения звука:

1)      Применение отдельного стабилизированного генератора опорной частоты, единого для всей системы, даёт возможность точно воспроизвести цифровой аудио поток;

2)      На цифровой выход звуковой сигнал передаётся точно в том виде, в котором записан на исходном файле и со всех источников звука.

Кроме этого, удалось перейти на современную базу хранения музыки (USB) и уйти от подвижных деталей. Дальнейшая работа привела к созданию довольно качественного цифрового регулятора громкости. Перехватывая команды управления родным регулятором громкости и селектором входов, я заставил работать дополнительную плату точно так же, как работают оригинальные блоки.

У этого источника есть и свои недостатки. Прежде всего, в новом автомобиле для него не предусмотрено места. Хорошо, что у меня Getz в котором штатное место под 1 DIN, а как быть владельцам автомобилей с интегрированным головным устройством? Затем, не всеядность. Воспроизведение CD-AUDIO и WAV 44.1 кГц / 16 бит. В данном случае я говорю о форматах без потерь, так как MP3 в современных магнитолах есть по умолчанию J. Хотя, если реализовать возможности даже данных форматов, уже можно слушать хорошую музыку.

Следующий шаг. Источник сигнала ничто без ЦАП. Стратегически место расположения преобразователя цифры в аналог должно быть рядом с усилителем. Пример предыдущей инсталляции в моём автомобиле с головным устройством Clarion HX-D2 и усилителями в багажнике меня в этом убедил. Семь пятиметровых линейных кабелей общей стоимостью больше двухсот пятидесяти долларов отлично портили звук в этой аудиосистеме. В рамках новой концепции лучше иметь один длинный коаксиал с цифрой, чем восемь длинных кабелей с аналогом.

Место я выбрал. Теперь речь пойдёт за функционалом. Что минимально должен выполнять блок ЦАП? Прошу посмотреть на блок-схему ниже.

Блок должен иметь не только основной вход, но и дополнительный. Дополнительный вход может активироваться при включении AUX входа на магнитоле. Этот вход можно использовать, например, для подключения мультимедийного проигрывателя. Поэтому второй вход должен иметь как электрический, так и оптический разъёмы. Выход S/PDIF не имеет большой практической ценности, но, поскольку он получается автоматически, то его можно использовать для наращивания системы.

Регулировка громкости в цифре. Это довольно спорный момент с точки зрения качества звучания. Наилучшим решением считается регулятор громкости на специализированном переменном резисторе. Но многосекционный резистор ALPS стоит немало, и дистанционное управление им – непростая задача. Дополнительно, в довесок к регулятору громкости необходим каскад усиления из-за высокого выходного сопротивления самого регулятора громкости. С другой стороны, если между ЦАП и усилителем нет никаких промежуточных блоков, то качество звука в варианте с хорошим цифровым регулятором оказывается даже выше, чем с пассивным регулятором и дополнительным каскадом.

Поскольку я хочу сделать вещь, полезную не только для себя, но и для других людей, необходимо предусмотреть управление громкостью не только с «родного» для этого ЦАПа источника – Pioneer DEH-1500, но и в автономном режиме – от управляющего переменного резистора. Правда, в автономном режиме будет доступна только регулировка общей громкости, без баланса и фейдера, но это уже детали. Переключение входов в автономном режиме осуществляется подачей напряжения +12В на управляющий провод.

Задержки. В автомобиле без них невозможно ни сцену построить, ни динамики свести между собой. В данном, минимальном варианте, в ЦАП будет независимая задержка сигналов двух фронтальных каналов. Это позволит согласовать между собой фронтальные каналы и согласовать фронт с сабвуфером. Диапазон задержек 0-5м, шаг 1 см.

Выходных каналов планируется четыре. Два (фронт) с задержками, два (тыл или саб) – без задержек. Все каналы работают в полную полосу, и фильтроваться должны в усилителе (если вообще будут фильтроваться). Номинальное напряжение на выходах от 2 до 4 вольт. Запас по питанию позволяет передать до восьми вольт, но я никогда не использую усилитель без запаса по амплитуде. Сам ЦАП построен на микросхеме WM8741 (отношение сигнал / шум - 123дБ, уровень гармоник -100дБ). 24 Бита, частота до 192 кГц. Такие микросхемы выбраны прежде всего потому, что они у меня есть. А ещё потому, что грамотная реализация дельта - сигмы также даёт хороший звук (проверено на опытном ЦАП-е). После ЦАПовый фильтр третьего порядка на одном хорошем операционном усилителе с пересчитанными номиналами и плёночными конденсаторами. Использование только одного операционного усилителя на канал выбрано для уменьшения количества каскадов усиления. Это тоже в рамках данной концепции.

Питание и дополнительный сервис. Вопрос организации питания очень важен для воспроизведения качественной музыки. Поэтому применение импульсного блока питания повышенной мощности с дополнительной фильтрацией аналоговыми стабилизаторами – обязательная вещь. Дополнительный сервис заключается в алгоритме управления ремоутом для включения внешних усилителей, исключающим появление щелчков при включении и выключении. Напряжение на выходе ремоута для усилителей появляется только после того, как закончились все переходные процессы в ЦАП и пришёл стабильный цифровой сигнал, а пропадает сразу же после выключения аудиосистемы. При этом сам ЦАП выключается гораздо позже усилителей, чтобы дать спокойно им «заснуть».

3. Лирическое отступление.

В этой статье я описал предполагаемые возможности нового ЦАПа. Конечно, большинство людей будут сравнивать данный проект с уже имеющимися решениями на рынке автомобильного аудио. Хочу отметить, что данный подход к получению действительно высококачественного звука в корне отличается от принципа построения любого аппарата из выпускающихся в настоящее время. Поэтому прямое сравнение по отношению функционал / стоимость некорректно. Гораздо более правильно сравнивать данный проект с конкурентами по количеству эмоций, передаваемых к слушателю, по той вовлечённости в музыкальный материал, которую может дать данный проект. 

В дополнение скажу, что данный проект пока реализован только в виде отдельных модулей, и вынесен на обсуждение принципов построения и необходимых сервисных функций до того, как получен в виде единого блока. Это сделано специально, чтобы учесть пожелания независимых критиков. Ориентировочный срок изготовления такого ЦАП - конец апреля - начало мая 2013 года.