Запись звука: В PCM: Происходит дискретно (ступенчато). Есть 2 главных параметра: частота и глубина дискретизации Частота дискретизации - количество регистраций в секунду уровней громкости (количество отчетов в секунду) Глубина дискретизации - количество возможных уровней громкости за 1 регистрацию, соседние уровни отличаютс в 2 раза (диапазон отчета) От этих 2 параметров и чувтвительности микрофона зависит динамиеский диапазон - отношение самого низкого уровня громкости (младшего бита - МБ) к самому высокому (старшему биту - СБ). Каждый бит в отчете удваивает громкость, а нули в конце отчета отбрасываются. В 1980г. был принят формат AudioCD или CDDA или Red Book: частота 44 100Гц, глубина 16бит(216= 65 536 уровней громкости), рекомендуемый максимальный уровень громкости -6дб, максимальный динамический диапазон 96дб В 1999г. был принят формат DVD-Audio или Hi-Resolution: частота для стерео 192 000Гц (для многоканальной музыки 96 000Гц), глубина 24бит (224= 16 777 216 уровней громкости), рекомендуемый максимальный уровень громкости 0дб, максимальный динамический диапазон 144дб В DSD: Частота дискретизации принимает огромные значения 2 822 400Гц и больше. Глубины дискретизации как и самих отчетов нет, вместо целого отчета передается только 1 бит, т.е. 1 или 0. Каждый бит означает изменение изменения уровня громкости Если громкость резко росла, а далее идет 0, то ее рост замедляется если еще один 0 - то замедляется сильнее, если 1 - то рост ускоряется. Плюсы в огромной частоте дискретизации - цифровая характеристика звука стремится к аналоговой, в отсутствии отчетов разного объема и соответственно нет необходимости в их синхронизации. В 1999г. был принят формат Super Audio CD: частота 2 822 400Гц, рекомендуемый максимальный уровень громкости 0дб, динамический диапазон 120дб (16 777 216 уровней громкости) Воспроизведение: Мультибитные ЦАП ( Взвешенные R2R-матрицы). Преобразование цифрового сигнала происходит при прохождении сигнала через цепочку резисторов и многократным переключением между резисторами сопротивлением R и 2R(общее кличество резисторов в таком ЦАП в 2 раза больше принимаемых значений громкости). Для обеспечения линейности каждый резистор должен соответствовать с точностью до бесконечности сопротивлению R или 2R, шум при переключении должен быть равен 0. +отсутствие других проблем -на практике нелинейные (особенно на небольших изменениях,тихих звуках) и шумные ЦАП (также на многих мультибитных ЦАПах наблюдается Glitch эффект) Дельта-сигма Преобразование цифрового сигнала в аналоговый происходит с помощью одного заряда, генереруемого мастер клок-генератором (1 битом), но с частотой в сотни и тысячи раз превышающую частоту дискретизации. Схему преобразования для лучших ЦАП 1-этап в структуре дельта-сигма ЦАП: данные поступают на цифровой фильтр, частота его работы больше частоты дискретизации в несколько раз (8 раз - 8х и более). Цифровой фильтр интерполятор увеличивает частоту в несколько раз (32 раза - 5бит или 8х-256х у всех топ ЦАП в т.ч. и у WM8740). Рекурсивный цифровой фильтр - преобразователь шума уменьшает глубину дискретизации до 1 и перемещает шум возникающий в процессе квантования в область неслышимых высоких частот. 1 этап может заменить кодер DSD 2-этап:цифровой фильтр масштабирует цифровую информацию с помощью весовых коэффиценов: входные цифровые слова перемножаются на коэффиценты, которые расситываются при проектировании ЦАП (ЦАП должен показывать лучшие результат при дальнейшей обработке). Умножение 16-ти разрядного цифрового слова на 16-ти разрядный коэффицент дает 32 бита разрядности. Также происходит добавление новых отчетов и рассчет для них значений исходя из входных данных (интерполяция и аппроксимация): если форма сигнала 20кГц описывалась только 2 значениями то будет описываться 16-ю (в 8 раз- 8х или 3 бита) или 64-мя (в 32 раза - 32х или 5бит). Применение такой цифровой фильтрации снижает требования к работе ЦАП и выходному аналоговому фильтру). Некоторые цифровые фильтры для ЦАП также имеют функцию дизеринга dither - подмешивание в первичный сигнал псевдослучайного шума со специально подобранным спектром во всей полосе частот. Также применяют noise shaping подмешивание только неслышимого высокочастотного шума 3-этап. После этого последовательность из 0 и 1 поступает на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП): 1 соответствует увеличению амплитуды, 0 ее уменьшению, нулевой уровень кодируется 01. Происходит интеграция сигнала за определенный очень небольшой период времени. Для 1-битных дельтасигм 3 этап осущевствляется только с помощью одного ключа (например WM8740). При этом при значениях близких к 0дб, происходит клиппинг http://ru.wikipedia....иппинг_(аудио). При уровне громкости меньше 0дб может происходить межотчетный (межсемпловый) клиппинг и другие неприятные явления. Пример: На выход после аналогового фильтра ничего подобного наблюдаться не будет, но 1-битная дельтасигма не сможет нормально обработать такой сигнал. Если настроить цифровой фильтр так, чтобы не появлялся межсемпловый клиппинг, то звук станет очень плоским. В этом случае есть два выхода: обрезать цифровой сигнал (как это сделано в WM8740 - хардварно включена обрезка на 2дб) и использовать мощный дизеринг или дополнить ключ мультибитной ахитектурой для токового выхода и компенсировать недостаток битности, произойдет небольшое снижение линейности, но она все равно будет намного лучше мультибитных ЦАП, так сделано во всех мультибитных дельтасигмах. Для того чтобы компенсировать снижение на 12дб по току, т.е. в 16 раз, с учетом роста шума необходимо использовать 5битный токовый выход . Также у мультибитных дельтасигм чуть меньше интермодуляционные искажения. Мультибитные дельта-сигма предпочтительнее так как они не делают звук плоским и не имеют проблем вроде межсемплового клиппинга. Есть особенность в характеристиках мультибитных дельтасигм показатель DNR (отношение максимально возможного уровня громкости к уровню шума) должен быть больше SNR (отношения уровня громкости при котором не наблюдаются вышеописанные проблемы к уровню шума) на 10-15дб. Есть производители которые указывают SNR=DNR, например TI. Добросовестными же производители такие как ESS, Analog Devices, Asahi Kasei правильно указывают значение SNR, оно должно быть хотя бы 110дб. Также хотелось бы упамянуть о гибридных ЦАП. Например, Sabre ES9018. Он состоит из 4-битного мультибитного ЦАП, по 2 контакта которого направлены на каждую дельтасигму, конфигуратора каналов, и восьми 1-битных дельтасигм 16-битной разрядности (шум каждой вероятно меньше -126дб), каждая со своим цифровым фильтром.