Усилители с технологией прямого цифрового усиления (DDX)

Каждый любитель аудио знаком с аналоговым усилением. В эпоху проигрывателей винила и вовсе небыло ничего иного, кроме аналогового усиления. Но эта доминанта пошатнулась с появлением цифровых источников звука, а именно цифровых магнитофонов и проигрывателей компакт-дисков (СД). На диск оцифровывалась музыка, которая небыла подвержена разрушению от механического износа и имела массу иных плюсов (больший динамический диапазон и тд). И если записи на первых компакт-дисках мало чем отличались по звуку от других источников в силу массы детских болезней в реализации воспроизведения и записи (при записи использовался примитивный эмфазис, а при воспроизведении де-эмфазис (логично) на далеких от совершенства ЦАП), а то еще и оказывались хуже, то позднее более совершенные алгоритмы оцифровки и воспроизведения показали, что класс СД-звучания находится выше прежних источников.

Я думаю многие с удивлением открывали и продолжают открывать для себя, преобретая новую аппаратуру высокого класса, сколько же на самом деле в цифровом компакт-диске изначально было заложено информации, которую адекватно можно достать только сейчас, использую более совершенные чипы ЦАП и операционных усилителей.

Но посмотрите, что же происходит. Вы берете компакт-диск содержащий цифровые данные, эти данные передаются в устройство (ЦАП), где они преобразуются в аналог, после чего аналоговый звук (тот что слышат наши уши) усиливается до нужных значений. Безусловно на каждом этапе в изначальное качество интегрируются возникающие искажения от переконвертации, усиления и тд.

А что было бы, если бы мы взяли цифру и усилив ее без каких то деструктивных манипуляций с изначальными данными подали на акустику?

Да, мы говорим о прямом цифровом усилении.

Если вы посмотрите на ранние цифровые усилители, да на тот же «знаменитый» Tripath, ака класс «Т», или какой-то усилитель класса Д, то увидите, что они имели аналоговые входы.

Т.е. вы сперва должны были преобразовать цифру с компакт-диска в аналог с помощью цап, а уже потом аналог попадал в цифровой усилитель, где опять преобразовывался в цифру и тд. Бредово, правда?

Это показалось так не только вам и мне, но и компании Apogee, которая представила свою концепцию прямого цифрового усиления DDX — Direct Stream. Эта технология запатентована и Apogee продала ее хардверной компании Sigmatel, которая как раз может выпускать готовые чипы (что мы сейчас и наблюдаем на рынке).

На скришоте ниже компания Apogee демонстрирует насколько короче становится путь звука при DDX по сравнению с обычным вариантом с аналоговым выходом:

Ну да, вас не обманывают глаза — просто две микросхемки и далее акустика.

Так же можно видеть, что на левой части рисунка цифровое аудио (изображено частыми черточками) попадает в DDX контроллер (под DDX контролером я склонен воспринять обычный трансивер, который получает цифру и выплевывает ее скорее всего в формате I2S — а в разных реализациях это может быть и XMOS, и AK4118 и тд), далее цифра передается в цифровой DDX Power Device  из которого уже выходит аналоговый сигнал (видите черточки на рисунке превратились в переменный ток — некую синусоиду).

Что касается аналоговой части рисунка (правой), то там показано, что через цифровой приемник-ресивер данные входят в цап — на этом месте существование цифры прерывается, и далее уже пошел аналоговый звук, который на каждом этапе нахватывает помех и исакжений —   в предусилении и в конечном усилении.

Безусловно цифровое усиление в этой картине смотрится пуристичнее, нежели стандартная схема.

Если говорить прямо — прямое цифровое усиление — это следующая концепция звукопроизведения ближайшего будущего, которая доступна уже сейчас. Цифра после некоего приемника попадает в чип цифрового усиления, после чего через фильтр поступает на акустику.

Да,  здесь нет привычного ЦАП! Вы слушаете цифру. Хотя по логике что-то вроде в самой DDX-микросхеме в каком то виде вероятно заложено.

Такой усилитель уже играет музыку, аналогично прежней связке с аналоговым усилителем и ЦАП, остается только вопрос насколько хорошо он это делает по сравнению с усилителями класса AB или A.

Вероятно иногда очень хорошо (вероятно, потому что лично, ниже указанный усилитель, послушать не довелось). Из тех компаний, что на слуху, всем известная и аудиофильная Marantz выпустила в качестве своего флагмана цифровой усилитель Marantz PM 10.

На начинке  цифрового усилителя Marantz PM-10 не экономили — колбасы и сыра побольше!

Какие плюсы вообще прямого цифрового усиления?

То что путь сигнала кратчайший — это ясно. Второй момент, в процессоры цифрового усилителя встроены разнообразные эффекты — тот же эквалайзер, а помимо того, вы можете делать рум-коррекцию. И при этом вы не добавляете новых искажений в изначальный сигнал. Нет множества проводов с конекторами, которыми бы вы соединяли усилитель с цап и эквалайзером и которые бы превносили свой оттенок в систему .

третий момент, конечно же — высокая эффективность — это  цифра, такие усилители мало лопают, но громко топают. Они имеют очень высокую эффективность в районе 90%, что стандартным усилителям класса А и АB и не снилось. Они мало греются, на пересчет выдаваемых ват мощности,  и это тоже здорово.

Ну хорошо, с Apogee закончили, и если вас начально заинтересовала тема прямого цифрового усиления, без ненужных переконвертаций цифры в аналог и обратно, а потом еще раз, то читаем дальше.

Академический интерес — это здорово, но какая польза в этом остальным? Об этом голову стали ломать наши китайские друзья выпустив ставший на сегодня довольно известным в узких кругах полностью цифровой усилитель (прямое усиление) FX-Audio D802.

Аппарат с прямым цифровым усилением (не нужен ЦАП) попробовало уже большое число людей (благо и цена к этому благоволит). Он имеет две расцветки — черную, как показано выше и серебристую, т.е. в соответствии с интерьером.

Начинка не сказать, что лучшее из лучшего, но неплохая. За USB отвечает чип VT1630A понимающий цифру до 192 кГц (вот разве что в его роли хотелось бы увидеть XMOS, так как 192 кГц в данном устройстве по USB выходит только при 16 бит, а при 24 бит выдает 96кГц). За оптику и коаксиал отвечает AKM4113. Этот ресивер сам определяет тип данных, PCM, не PCM и тд, и умеет уже принимать цифру с параметрами вплоть до 192кГц/24бит (но тоже не стоит раскатывать губу, ибо врутреняя частота к которой приводится цифра внутри микросхемы DDX — это 96кГц).

Если путаетесь, то USB-вход и коаксиальный/оптический (SPDIF) входы — это все цифровые входы, но им нужные разные чипы. Для USB нужен чип VT1630a, а для оптического и коаксиального входа используется другой чип AK4113. Мне больше знаком чип AK4118 (вполне нормальный, кстати, по качеству звучания), но вероятно 4118 более поздняя версия этого 4113. Впрочем логично, модель FX-Audio D802 не самая новая, она активно продавалась еще в 2015 году.

И самое главное, сердце этого усилителя — чип STA326 созданный компанией STMicroelectronics. Назначение этого чипа — 2.1-channel high-efficiency digital audio system.

Питается чип напряжением от 10 до 36 вольт, и выдает мощность 2 х 80 ват при 4 Ом-ах. Можно предположить, что при 8 Омах это будет около 50 ват на канал.

Необычно выглядит сам DDX-чип STA326.

Чип реализует ту самую патентованную технологию DDX, о чем явно указано в даташит на STA326.

В чип встроен эквалайзер (32 пресета), который при операциях оперирует повышенной 28 битной точностью. Есть автоматический loudness. Два присета антиклипинга, 3 настройки регулирования кромкость (изгиб кривой). Есть особый режим ночного прослушивания. Умеет определить цифру с де-эмфазисом. Внутреннее представление данных чипа до 96кГц 24/28бит. Поэтому вероятно нет особого смысла подавать на него музыку с характеристиками 192/24. Напомню, я сейчас перечисляю возможности самого чипа, а не реализации конкретного усилителя.

Если в кратце — сегодня это один из хороших чипов прямого цифрового усиления.

Все происходит довольно прозрачно — задача ресивера (в нашем случае VT1630a или AK4113) на входе передать цифру далее на шину I2S по которой данные попадают в DDX-чип.

Вот что происходит внутри DDX-чипа:

Ниже показано, что происходит с самим сигналом во время этого путешествия внутри чипа:

Безусловно это непривычная музыка, она готовится непривычно. По характеристикам (КНИ) все не столь радужно, в среднем значения в районе 0,02-0,03% при 1 вате и 0,04 при 4 ватах, но…

Это примерно средние значения характеристик Hi-Fi усилителей начала-середины 70-х годов, и многие из них, несмотря на такие «страшные» значения звучат крайне приятно (например Luxman SQ505, Pioneer SA-600 и тд).

Относительно же динамического диапазона все намного лучше, у, например FX-Audio D802, это вполне приличные 100 дБ (напомнюю ДД компакт-диска 96 дБ).

Мы получаем помимо прочего крайне маленький размер конечного устройства — от 11 сантиметров до 25 в среднем. Мы получаем низкое энергопотребление. Может быть ваши запросы находятся в поле Hi-End техники, но поставить такой усилитель как усиления звуковой системы того-же телевизора или игровой приставки, к компьютеру, в кабинет, в спальню — это актуально.

Но вернемся к FX-Audio D802 — по сумме отзывов этот аппарат быстро стал «народным». Кому то он нравится за эквалайзер, кому-то за возможность его отключения, и кому-то за цену. Но это не единственное устройство с похожими возможностями на рынке.

Я думаю заинтересовавшись этой темой вы без труда выйдете на такие модели, как I.AM.D V200 на уже другом чипе TAS5614LA.

У этой модели за USB отвечает отличный чип XMOS (и сама модель вышла позже, более свежая), но эргономика тут хромает, не ровня FX-Audio D802. Сейчас так же предлагается и «улучшенная» версия FX-Audio D802С c беспроводными методами получения данных, но качества звучания это не прибавляет, только стоимость.

На китайском рынке есть и более дешевые модели (около 4000 руб), например YJHiFi.

Она как и FX-Audio D802 построена на STA326. Небольшой подвох кроется в упрощенном USB-приемнике на PCM2706, который может прожевать цифру только до 48кГц. С другой стороны SPDIF-приемник все тот же AK4113, который проглотит все что угодно до 192/24. Эргономика и некоторые аспекты проще, но тоже интересный вариант.

Я так же просмотрел предложения от SMSL и Topping, но при большей цене начинка в них более простая, более жлобская, поэтому я бы не стал делать на них акцент. Не нужно думать, что они качественнее своех диерских собратьев, в одной модели  SMSL и вовсе перепутала «+» и «-» выходы на акустику (SMSL Q5)!

Но вы возможно скажите, а что делать аудиофилам? Показываешь какую то ерунду за 5000 рублей. Разумеется, для вас мои дорогие, есть более серьезные реализации.

Из разряда менее бюджетных реализация я покажу вам несколько моделей. Это например Qianlongsheng QA100 (QLS-HIFI) основанная на двух чипах TAS5162.

Здесь уже все сделано довольно прилично, нормальная организация питания, множество входов и тд.

Но и цена уже 22500 рублей.

Мощность 2х100 ват 4 Ом.

SNR : 102dB (A-weighted )

Разделение каналов 92 дБ.

Другой вариант, опять же Qianlongsheng QA690 (QLS-HIFI) стоимостью 40600 рублей и выдающий до 160 ват на канал. Построен на чипе TAS5624. За USB отвечает XMOS.

Поддерживает формат цифры 16Bit-24Bit, 32-192KHz PCM.

Ну и третий аппарат, заслуживший достаточно хороших отзывов, но сегодня снятый с производства по причине выхода новой модели — это POPU D5P, который стоил 17000 рублей. И если пробовать что-то из «дорогих» моделей, в первую очередь я бы попробовал его.

2х 110 ват.

чип Intersil D2-41051 + TAS516DKD

Как я говорил в начале, мы лишь затронули пласт прямого цифрового усиления разбираться с которым будем позже, анализируя прослушивание и так далее.

А пока я предлагаю вам послушать взятый с канала yotube ролик, где записано звучание недорогой модели реализующей цифровое DDX-усиление ставшей буквально «народнным выбором» — FX-Audio D802.

Как обычно свои впечатления, мнения оставляем в комментариях.