Сколько децибел в одном бите информации

Это способ представления данных внутри компьютера и вид, в котором данные передаются по сети различными системами счисления и логикой, используемой в компьютерах.

Двоичное представление данных.

Компьютер — это электромеханическое устройство, состоящее из электрических переключателей, управляемых электрическим током. В зависимости от положения этих переключателей, компьютер производит вычисления и выполняет различные необходимые действия. Поскольку компьютер реагирует на импульсы электрического тока, то цепи компьютера могут обрабатывать два состояния: наличие или отсутствие тока (соответственно 1 и 0).
Компьютер для работы с данными и их хранения использует электронные переключатели — триггеры, которые также могут находиться в двух состояниях: замкнутом и разомкнутом. Компьютеры воспринимают и обрабатывают данные в формате с двумя состояниями (бинарном формате). Единица представляется замкнутым состоянием переключателя или наличием электрического тока, 0 — соответственно разомкнутым переключателем или отсутствием тока. Единица и нуль описывают два возможных состояния электронных компонентов в компьютере и называются двоичными цифрами, или битами.
Американский стандартный код обмена информацией (American standard code for information interchange — ASCII) является наиболее распространенным кодом для представления буквенно-цифровых данных в компьютере. В нем используются двоичные числа для представления символов, которые пользователь печатает на клавиатуре. Когда компьютер пересылает информацию через сеть, то электрические, оптические или радиосигналы передают соответствующие значения: 1 или 0. Каждому символу соответствует уникальная восьмибитовая комбинация для представления данных.

Биты, байты и единицы измерения.

Биты — это двоичные цифры, каждая из которых имеет значение 0 или 1. В компьютере им соответствуют положения переключателей (включен/выключен) или на личие/отсутствие электрического сигнала, светового импульса или радиоволны.

─ Двоичный нуль может быть представлен электрическим напряжением 0 В (Вольт).
─ Двоичная единица может быть представлена электрическим напряжением +5 В.

Компьютеры используют группы двоичных цифр, которые состоят из 8 битов. Такая группа из 8 битов называется байтом. В компьютере 1 байт является минимальной адресуемой ячейкой запоминающего устройства. Ячейка запоминающего устройства содержит значение или один символ данных, например, ASCII код. Общее число комбинаций из восьми переключателей равно 256 (или 28). Поэтому значения байта лежат в диапазоне от 0 до 255. Следовательно, байт — это один из самых важных для понимания принципов работы компьютеров и сетей (табл. 1).
Зачастую в англоязычной литературе возникает путаница с обозначением величин KB и Kb, MB и Mb (Кбайт и Кбит, Мбайт и Мбит). Запомните, что для правильных вычислений с использованием скорости передачи данных необходимо различать килобиты и килобайты. Например, программное обеспечение модемов обычно показывает скорость соединения в килобитах в секунду (например, 45 Кбит/с, или 45 Кbps). В то же время популярные браузеры показывают скорость загрузки файла в килобайтах в секунду. Разная запись означает, что при скорости соединения 45 Кбит/с максимальная скорость загрузки файла будет равна приблизительно 5,6 Кбайт/с. На практике скорость загрузки файла будет меньше за счет разных факторов и служб, которые используют полезную пропускную способность канала. Необходимо также помнить, что размер файлов обычно выражается в байтах, в то время как пропускная способность локальной сети и соединений распределенных сетей в килобитах в секунду (Кбит/с) или мегабитах в секунду (Мбит/с). Необходимо умножить количество байтов в файле на 8, чтобы правильно определить время загрузки файла.

Единица измерения	Байты	Биты
Бит (b, или бит)	1/8	1
Байт (B, или байт)	1	8
Килобайт (KB, или Кбайт)	1024 (≈ 1000 байтов)	8096 (≈ 8000 битов)
Мегабайт (MB, или Мбайт)	≈ 1 миллион	≈ 8 миллионов
Гигабайт (GB, или Гбайт)	≈ 1 миллиард	≈ 8 миллиардов
Терабайт (TB, или Тбайт)	≈ 1 триллион	≈ 8 триллионов

Таблица 1. Единицы информации .

Рассмотрим часто используемые компьютерные единицы измерения.

— называется наименьший блок данных в компьютере. Бит принимает значение 1 или 0 и является цифрой двоичного формата данных, который используется компьютером для хранения, передачи и обработки данных.

— это единица измерения, которая используется для описания размеров файлов данных на жестком диске компьютера или другом носителе информации; для описания количества данных, переданных через сеть. 1 байт равен 8 битам.

— это 1024 бита, при оценочных вычислениях используется значение в 1000 битов.
— это 1024 байта, при оценочных вычислениях используется значение в 1000 байта.
— равен приблизительно 1 миллиону битов.

— равен 1 048 576 байтов, при оценочных вычислениях используется значение в 1 миллион байтов. Мегабайт иногда сокращенно называют ‘‘мег’’. Объем оперативной памяти в большинстве компьютеров обычно измеряется в мегабайтах. Большие файлы имеют размер порядка нескольких мегабайт.

равен приблизительно 1 миллиарду байтов. Иногда используется сокращенное название ‘‘гиг’’. Емкость накопителей на жестких дисках в большинстве персональных компьютеров измеряется в гигабайтах.

— равен приблизительно 1 триллиону байтов. Емкость накопителей на жестких дисках в высокопроизводительных системах измеряется в терабайтах.

— это одна тысяча битов в секунду. Распространенная единица измерения количества передаваемых данных через сетевое соединение.

— это одна тысяча байтов в секунду. Распространенная единица измерения количества передаваемых данных через сетевое соединение.

— это один миллион битов в секунду. Распространенная единица измерения количества передаваемых данных через сетевое соединение. Обычное соединение технологии Ethernet работает со скоростью 10 Мбит/с.

— это один миллион байтов в секунду. Распространенная единица измерения количества передаваемых данных через сетевое соединение.

— это один миллиард битов в секунду. Распространенная единица измерения количества передаваемых данных через сетевое соединение. Соединение 10 Гбит/с Ethernet работает со скоростью 10 Гбит/с.

— это один триллион битов в секунду. Распространенная единица измерения количества передаваемых данных через сетевое соединение. Некоторые высокоскоростные магистральные узлы сети Internet работают на скорости более 1 Тбит/с.

— это единица измерения частоты. Описывает скорость изменения состояния периодического процесса в звуковых волнах, переменном токе или периодических процессах, в которых за время, равное 1 с, выполняется один цикл процесса (период).

— равен миллиону периодов в секунду. Распространенная единица измерения скорости работы микросхем, таких, как компьютерные микропроцессоры. Некоторые беспроводные телефоны работают в том же диапазоне частот, что и процессоры (например, 900 МГц).

— равен тысяче миллионов, или миллиарду (1 000 000 000) периодов в секунду. Это распространенная единица измерения скорости микросхем, таких, как компьютерные микропроцессоры. Некоторые беспроводные телефоны и локальные сети работают в этом диапазоне (например, беспроводные сети стандарта 802.11b работают на частоте 2,4 ГГц).

Процессоры персональных компьютеров постоянно становятся все более быстрыми. Микропроцессоры, которые использовались в 1980-х годах, в основном работали на частоте менее 10 МГц (у оригинального компьютера корпорации IBM частота процессора составляла 4,77 МГц). Используемые в настоящее время процессоры персональных компьютеров достигли скорости свыше 3 ГГц. Ведутся разработки более высокоскоростных процессоров. Поскольку в основе аппаратной логики компьютеров применяются переключатели, бинарные цифры и бинарные числа являются для него ‘‘родным языком’’. Люди используют десятичную систему в повседневной жизни, и им тяжело запомнить длинные последовательности нулей и единиц, которые использует компьютер. Следовательно, компьютерные бинарные числа необходимо переводить в десятичные. Иногда двоичные числа требуется перевести в шестнадцатеричные. Они используются для записи большого количества двоичных цифр с помощью нескольких шестнадцатеричных, что позволяет их запоминать.

Двоичный и десятичный эквиваленты шестнадцатеричных цифр.

— свернуть+ развернуть
+ посмотреть весь список
Десятичное	Шестнадцатеричное	Двоичное	Десятичное	Шестнадцатеричное	Двоичное
0	0	0	128	80	10000000
1	1	1	129	81	10000001
2	2	10	130	82	10000010
3	3	11	131	83	10000011
4	4	100	132	84	10000100
5	5	101	133	85	10000101
6	6	110	134	86	10000110
7	7	111	135	87	10000111
8	8	1000	136	88	10001000
9	9	1001	137	89	10001001
10	a	1010	138	8a	10001010
11	b	1011	139	8b	10001011
12	c	1100	140	8c	10001100
13	d	1101	141	8d	10001101
14	e	1110	142	8e	10001110
15	f	1111	143	8f	10001111
16	10	10000	144	90	10010000
17	11	10001	145	91	10010001
18	12	10010	146	92	10010010
19	13	10011	147	93	10010011
20	14	10100	148	94	10010100
21	15	10101	149	95	10010101
22	16	10110	150	96	10010110
23	17	10111	151	97	10010111
24	18	11000	152	98	10011000
25	19	11001	153	99	10011001
26	1a	11010	154	9a	10011010
27	1b	11011	155	9b	10011011
28	1c	11100	156	9c	10011100
29	1d	11101	157	9d	10011101
30	1e	11110	158	9e	10011110
31	1f	11111	159	9f	10011111
32	20	100000	160	a0	10100000
33	21	100001	161	a1	10100001
34	22	100010	162	a2	10100010
35	23	100011	163	a3	10100011
36	24	100100	164	a4	10100100
37	25	100101	165	a5	10100101
38	26	100110	166	a6	10100110
39	27	100111	167	a7	10100111
40	28	101000	168	a8	10101000
41	29	101001	169	a9	10101001
42	2a	101010	170	aa	10101010
43	2b	101011	171	ab	10101011
44	2c	101100	172	ac	10101100
45	2d	101101	173	ad	10101101
46	2e	101110	174	ae	10101110
47	2f	101111	175	af	10101111
48	30	110000	176	b0	10110000
49	31	110001	177	b1	10110001
50	32	110010	178	b2	10110010
51	33	110011	179	b3	10110011
52	34	110100	180	b4	10110100
53	35	110101	181	b5	10110101
54	36	110110	182	b6	10110110
55	37	110111	183	b7	10110111
56	38	111000	184	b8	10111000
57	39	111001	185	b9	10111001
58	3a	111010	186	ba	10111010
59	3b	111011	187	bb	10111011
60	3c	111100	188	bc	10111100
61	3d	111101	189	bd	10111101
62	3e	111110	190	be	10111110
63	3f	111111	191	bf	10111111
64	40	1000000	192	c0	11000000
65	41	1000001	193	c1	11000001
66	42	1000010	194	c2	11000010
67	43	1000011	195	c3	11000011
68	44	1000100	196	c4	11000100
69	45	1000101	197	c5	11000101
70	46	1000110	198	c6	11000110
71	47	1000111	199	c7	11000111
72	48	1001000	200	c8	11001000
73	49	1001001	201	c9	11001001
74	4a	1001010	202	ca	11001010
75	4b	1001011	203	cb	11001011
76	4c	1001100	204	cc	11001100
77	4d	1001101	205	cd	11001101
78	4e	1001110	206	ce	11001110
79	4f	1001111	207	cf	11001111
80	50	1010000	208	d0	11010000
81	51	1010001	209	d1	11010001
82	52	1010010	210	d2	11010010
83	53	1010011	211	d3	11010011
84	54	1010100	212	d4	11010100
85	55	1010101	213	d5	11010101
86	56	1010110	214	d6	11010110
87	57	1010111	215	d7	11010111
88	58	1011000	216	d8	11011000
89	59	1011001	217	d9	11011001
90	5a	1011010	218	da	11011010
91	5b	1011011	219	db	11011011
92	5c	1011100	220	dc	11011100
93	5d	1011101	221	dd	11011101
94	5e	1011110	222	de	11011110
95	5f	1011111	223	df	11011111
96	60	1100000	224	e0	11100000
97	61	1100001	225	e1	11100001
98	62	1100010	226	e2	11100010
99	63	1100011	227	e3	11100011
100	64	1100100	228	e4	11100100
101	65	1100101	229	e5	11100101
102	66	1100110	230	e6	11100110
103	67	1100111	231	e7	11100111
104	68	1101000	232	e8	11101000
105	69	1101001	233	e9	11101001
106	6a	1101010	234	ea	11101010
107	6b	1101011	235	eb	11101011
108	6c	1101100	236	ec	11101100
109	6d	1101101	237	ed	11101101
110	6e	1101110	238	ee	11101110
111	6f	1101111	239	ef	11101111
112	70	1110000	240	f0	11110000
113	71	1110001	241	f1	11110001
114	72	1110010	242	f2	11110010
115	73	1110011	243	f3	11110011
116	74	1110100	244	f4	11110100
117	75	1110101	245	f5	11110101
118	76	1110110	246	f6	11110110
119	77	1110111	247	f7	11110111
120	78	1111000	248	f8	11111000
121	79	1111001	249	f9	11111001
122	7a	1111010	250	fa	11111010
123	7b	1111011	251	fb	11111011
124	7c	1111100	252	fc	11111100
125	7d	1111101	253	fd	11111101
126	7e	1111110	254	fe	11111110
127	7f	1111111	255	ff	11111111

Наиболее просто воспринимать шестнадцатеричные числа, как сокращенную запись двоичных. Она сокращает 8-битовое число до двух шестнадцатеричных цифр, при этом более легко воспринимаются длинные строки бинарных цифр и сокращается место, необходимое для их записи. Помните, что шестнадцатеричным числам могут предшествовать два символа 0x, которые не используются в вычислениях, и число 5D может записываться как 0x5D.
Для преобразования шестнадцатеричных чисел в двоичные необходимо просто развернуть каждую шестнадцатеричную цифру в ее четырехбитовый эквивалент.

Услуги для Вас!

Вы всегда можете задать вопрос техническому специалисту, заполнив форму:

Цифровой аудиоформат 24/192, и почему в нем нет смысла. Часть 3 [Перевод]

Прим. перев.: Это перевод предпоследней части развернутой статьи Кристофера «Монти» Монтгомери (создателя Ogg Free Software и Vorbis) о том, почему обывателям нет никакого смысла хранить и воспроизводить музыку в формате 24/192 (и о том, кому действительно имеет смысл работать с 24-битным аудио).

Вернемся к вашим ушам

Мы обсудили диапазон частот, который способны распознавать уши, но что насчет динамического диапазона (это диапазон от наиболее тихого звука до самого громкого)?

Один из способов точно определить динамический диапазон – это снова посмотреть на кривые болевого порога и порога слышимости. Расстояние от наивысшей точки кривой болевого порога до самой низкой точки кривой слышимости составляет около 140 децибел – для молодого и здорового человека. Правда, слушать звук на такой громкости долго не получится, поскольку +130 дБ уже достаточно, чтобы повредить слух за несколько минут или даже секунд. Для справки скажу, что громкость отбойного молотка на расстоянии одного метра составляет 100-110 дБ.

Интересный момент: порог слышимости увеличивается с возрастом и потерей слуха, а болевой порог с возрастом уменьшается. Волосковые клетки улитки в ухе захватывают только часть всего диапазона в 140 дБ, поэтому мускулатура уха непрерывно регулирует количество звука, достигающего улитку, путем сдвига слуховых косточек – как радужка регулирует количество света попадающего в глаз [9]. Механизм костенеет с возрастом, что ограничивает слуховой динамический диапазон и снижает эффективность защитных механизмов.

Окружающий шум

Немногие люди осознают, насколько тихим может быть звук на пороге слышимости человека.

Самое слабое звуковое давление, которое способен воспринимать человек, составляет -8 дБ SPL [11]. По шкале А для измерения уровня шума, гул от лампы накаливания в 100 Вт на расстоянии одного метра составляет около 10 дБ SPL, что на 18 дБ громче. Гудение лампы будет намного громче, если подключить её к реостату.

Как пример звукового давления в 20 дБ SPL (что на 28 дБ громче самого тихого звука) часто приводится пустая студия звукозаписи или шумоизолированная комната. Найти место тише достаточно сложно, поэтому вы никогда не слышали шум, издаваемый лампочкой.

Динамический диапазон 16 бит

16-битная линейная импульсно-кодовая модуляция имеет динамический диапазон в 96 дБ, в соответствии с наиболее общим способом подсчета, когда динамический диапазон вычисляется как (6*кол-во бит) дБ. Многие верят, что 16-битное аудио не передает произвольные звуки тише, чем -96 дБ. Это большое заблуждение.

Ниже я привел две ссылки на 16-битные аудиофайлы. Один содержит звук частотой 1 кГц, при громкости 0 дБ (где 0 дБ – самый громкий звук), а другой – также звук частотой 1 кГц, с громкостью -105 дБ.

Сэмпл 1: Звук 1 кГц при 0 dB (16 бит / 48 кГц WAV)
Сэмпл 2: Звук 1 кГц при -105 dB (16 бит / 48 кГц WAV)

Выше изображен график спектрального анализа звука громкостью -105 дБ перекодированный в формат 16/48 с помощью ИКМ. Громкость 16-битного аудио с применением ИКМ очевидно ниже 96 дБ, иначе -105 дБ нельзя было бы представить или услышать. Как такое возможно? Закодировать этот сигнал без искажений так, чтобы он был значительно выше уровня шума, в то время как его амплитуда занимает треть бита? Часть загадки разрешается за счет правильного псевдослучайного сигнала, что как бы делает шум квантования независимым от входного сигнала. Косвенно, это означает, что такой способ квантования не вносит искажений, а только некоррелированный шум. Это, в свою очередь, означает, что мы можем кодировать сигналы с произвольной битовой глубиной, включая сигналы с пиковыми амплитудами, менее чем одним битом [12]. Тем не менее, псевдослучайный сигнал не меняет того факта, что если уровень сигнала опускается ниже уровня шума, то он практически исчезает. Как же звук громкостью -105 дБ по-прежнему различим на фоне шума в -96 дБ? Ответ таков: мы неверно представляем характеристики шума в -96 дБ. Мы используем неприменимое определение динамического диапазона. Формула (6*кол-во бит) дБ дает нам среднеквадратичный шум всей полосы сигнала, а каждая волосковая клетка чувствительна только к узкому спектру от всей полосы частот. Поскольку каждая волосковая клетка слышит только часть общей энергии шумов, то уровень шума, принимаемый клеткой, будет намного ниже, чем весь диапазон частот громкостью -96 дБ. 16-битное аудио может обладать более глубокой модуляцией, чем 96 дБ, если использовать правильный псевдо-сигнал, который смещает энергию шума квантования в зону, где его сложнее расслышать. На практике [13] 16-битное аудио может достигать громкости в 120 дБ. 120 дБ – это больше, чем разница между звуком комара в комнате и отбойным молотком в футе от вас. Или разница между пустой звуконепроницаемой комнатой и достаточно громким звуком, который способен повредить слух в секунды. 16 битов хватает, чтобы хранить весь слышимый спектр, и будет хватать всегда. Соотношение сигнал-шум Стоит сделать небольшое замечание о том, что соотношение сигнал/шум для уха меньше, чем динамический слуховой диапазон. Внутри заданной критической полосы, обычно, сигнал/шум составляет лишь 30 дБ. Отношение сигнал/шум не достигнет рамок диапазона слышимости, даже при условии расширения полосы частот. Это гарантирует, что формат 16 бит ИКМ обеспечивает разрешающую способность сверх необходимого. Также стоит отметить, что увеличение битовой глубины звука с 16 бит до 24 не увеличивает разрешающей способности и «качество» звука. Это всего лишь расширит динамический диапазон – расстояние между самым тихим и самым громким звуком, за счет снижения уровня шума. Как бы то ни было, 16 бит уже обеспечивают уровень шума, который мы не в состоянии услышать. Когда 24 бита имеют значение? Профессионалы используют для записи музыки 24-битные сэмплы [14] из-за меньшего уровня шумов и по соображениям удобства. 16 бит достаточно, чтобы охватить весь слышимый диапазон с запасом. Но он не охватывает весь возможный диапазон аудио-оборудования. Основная причина использования 24 бит во время записи – это избежание ошибок. Вместо того, чтобы осторожничать, выравнивая 16 бит по центру диапазона, рискуя отрезать верхние частоты или добавить шума, 24 бита позволяют оператору установить примерный уровень и более не думать об этом. Промах на пару бит не влечет за собой никаких последствий, а эффекты, которые динамически сжимают записанный спектр, имеют большее пространство для маневра. Также инженеру требуется большее 16 бит при смешении сигналов и мастеринге. Современные рабочие процессы могут включать, буквально, тысячи эффектов и операций. Шум квантования и уровень собственных шумов 16-битной выборки могут быть незаметны при воспроизведении, но при увеличении такого шума в несколько тысяч раз, он сразу становится заметным, а 24-битный формат сохраняет накапливающийся шум на очень низком уровне. После того, как музыка готова к записи на диски, нет никаких причин оставлять больше чем 16 бит. Тесты на прослушивание Понимание живет там, где встречаются теория и реальность. Вопрос разрешается только тогда, когда они обе приходят в согласие. Эмпирические данные, полученные из тестов на прослушивание позволили судить, что 44.1 кГц/16 бит обеспечивает максимально возможное качество воспроизведения. Множество контролируемых тестов подтвердили это, но я рекомендую недавнюю работу «Слышимость стандарта CD, аналогово-цифровое и цифро-аналоговое преобразование, использованное в воспроизведении аудио с высокой разрешающей способностью», проделанную местными ребятами из Бостонского аудио-сообщества. К сожалению, для доступа к полному тексту работы нужно быть членом Общества звукоинженеров. Тем не менее, эта работа широко обсуждалась во многих статьях и на форумах, авторами, которые туда [в сообщество] входят. Вот несколько ссылок:

Новая частота дискретизации: насколько высоко качество современных CD? [ссылка]
Ветка форума Hydrogen Audio [ссылка]
Справочная информация со страницы Бостонского-аудио сообщества, включая перечень оборудования и список сэмплов [ссылка]

В ходе этой работы проводился эксперимент: были отобраны испытуемые, которые выбирали между записями на высококачественных аудио DVD/SACD, подобранными приверженцами звука высокой четкости, чтобы показать его превосходство, и теми же записями, но в CD формате 16/44.1 кГц. Слушателям нужно было выявить какие-либо различия между ними, используя методологию случайного выбора. Бостонское аудио-сообщество проводило эксперимент с использованием высокопрофессионального оборудования в шумоизолированной среде, как с обычными, так и с тренированными слушателями. Среди 554 попыток, испытуемые выбирали «правильно» в 49.8% случаев. Другими словами, они пытались угадать. Ни один слушатель в течение всего теста не смог опознать, которая из записей была в формате 16/44.1, а какая была звуком высокой четкости [15]. А 16-битный сигнал даже не был сглажен! В еще одном недавнем исследовании [16] изучалась возможность расслышать ультразвук, как предполагали более ранние исследования. Тест был построен таким образом, чтобы максимизировать возможность распознавания, для этого были добавлены интермодуляционные составляющие в места, где они были бы наиболее слышны. Было установлено, что нельзя услышать ультразвуковые волны… но оказалось, что искажения от интермодуляционных составляющих распознать можно. Эта статья породила череду дальнейших исследований, результаты большей части которых противоречили друг другу. Некоторые неясности были разрешены, когда обнаружилось, что ультразвук может вызывать большее количество интермодуляционных искажений в усилителях мощности, чем ожидалось. Например, Дэвид Гризингер (David Griesinger) провел этот эксперимент [17] и обнаружил, что его акустическая установка не вносила заметных интермодуляционных искажений, но зато их вносил усилитель. Читатель, будь осторожен Очень важно не вырывать отдельные работы или «комментарии экспертов» из контекста или брать их только с ресурсов, интересных вам. Не все статьи полностью соглашаются с этими результатами (а несколько даже не соглашаются с большей частью), поэтому легко наткнуться на мнение меньшинства, которое может доказывать любую точку зрения, которую вы можете вообразить. Несмотря ни на что, статьи и ссылки, приведенные выше, представляют большую важность и серьезный объем знаний и экспериментальных записей. Нет ни одной известной статьи, которая бы прошла испытание временем и поставила бы под сомнение состоятельность этих результатов. Споры происходят только среди потребителей и внутри сообществ меломанов. Во всяком случае, количество неоднозначных, незаконченных и откровенно несостоятельных экспериментальных результатов, доступных в поиске Google, подчеркивает, насколько сложно провести точное и объективное исследование. Различные ученые ищут всякие мелочи, требуют проводить строгий статистический анализ, чтобы выявить подсознательные выборы, которые непреднамеренно делали испытуемые. Таким образом, мы скорее пытаемся доказать что-то, чего в принципе не существует, что делает положение вещей еще сложнее. Доказательство нулевой гипотезы сродни разрешению проблемы остановки – это нереально. Единственный вариант подтвердить что-то в этом случае – собрать достаточно много эмпирических данных. Несмотря на это, работы, подтверждающие нулевую гипотезу – это действительно серьезное доказательство; подтвердить «не слышимость» экспериментально гораздо сложнее, чем обсуждать её. Неизвестные ошибки в тестовых методиках и оборудовании почти всегда дают ложноположительные результаты (из-за случайного внесения звуковых различий), а не ложноотрицательные. Если профессиональные исследователи с таким трудом проводят исследование отдельных аудио-различий, то вы можете представить, как это трудно для любителей. Как (ненарочно) испортить результаты звукового эксперимента Самый «лучший» комментарий, который я слышал от людей, верящих в высококачественное аудио (перефразировано): «Я слышал высококачественный звук лично, и улучшение качества звучания очевидно. Вы серьезно хотите, чтобы я не верил своим ушам?» Разумеется, вы можете верить собственным ушам. Но дело в том, что это мозг чересчур доверчив. Я не пытаюсь кого-то оскорбить, это проблема всех людей. Предвзятое мнение, эффект плацебо и двойное слепое тестирование Любое испытание, где слушатель может опознать два варианта по любым признакам, кроме как на слух, обычно приводит к результатам, которые слушатель ожидал заранее. Это называется предвзятостью и имеет схожесть с эффектом плацебо. Это означает, что люди «слышат» различия, из-за подсознательных сигналов и предпочтений, которые не имеют отношения к звуку – это как предпочесть более дорогой (или более привлекательный) усилитель более дешевому. Человеческий мозг устроен таким образом, чтобы подмечать особенности и различия там, где их нет. И эту особенность нельзя отключить, просто попросив человека принимать объективные решения – это происходит на подсознательном уровне. Предвзятость нельзя ликвидировать скепсисом. Контролируемые эксперименты доказывают, что осознание принятия предвзятых решений лишь усиливает эффект! Тест, во время которого не было устранено влияние предвзятых суждений, ничего не стоит [18]. При одностороннем слепом тестировании слушатель ничего не знает заранее о вариантах и не получает никакой обратной связи в ходе испытания. Такое тестирование лучше прямого сравнения, но не исключает предвзятости экспериментатора. Тот, кто проводит тест, может непреднамеренно повлиять на его ход или передать свою собственную предвзятость слушателю неосторожными репликами (например: «Вы уверены, что это то, что вы слышите?», язык тела также может указать на «неправильный» выбор, и заставить сомневаться, и так далее). Влияние предвзятости человека, проводящего тест, на результаты слушателя также было подтверждено экспериментально. Двойные слепые тесты – это стандарт, в таких тестах ни экспериментатор, ни слушатель не получают какой либо информации о содержании теста и текущих результатах. Наиболее известный пример – это ABX-тесты, проводимые компьютером, которые есть в свободном доступе – их можно запустить на вашем собственном ПК [19]. ABX-тесты подразумевают минимальное количество результатов слухового теста, до достижения которых они считаются неполноценными. Имеющие хорошую репутацию аудио-форумы, такие как Hydrogen Audio, часто запрещают любые обсуждения результатов слуховых тестов, если они не соответствуют минимальным требованиям объективности [20]. Выше изображено рабочее окно Squishyball – простой командной строки инструмента ABX, запущенного в xterm. Лично я не проводил ни одного качественного сравнительного теста в процессе исследований (неважно, насколько серьезных) без применения ABX. Наука есть наука, тут нет места нерадивости. Проделки громкости Человеческое ухо может сознательно различать амплитудные различия громкости примерно в 1 дБ, и эксперименты показывают возможность определения различий в пределах 0,2 дБ на подсознательном уровне. Люди практически повсеместно считают громкий звук лучше, и 0,2 дБ достаточно, чтобы человек выказал предпочтение. По результатам любого сравнения, в котором неаккуратно выставлены амплитуды, будет наблюдаться явно выраженное предпочтение громкому звуку, даже если различия в громкости малы для того, чтобы осознать это. Продавцы аудио знают об этом трюке уже очень давно. Профессиональный стандарт тестирования требует различия амплитуд на величину, не превышающую 0,1 дБ. Это часто требует использования осциллографа или анализатора сигналов, потому что подгадывать и крутить ручки, пока звук не совпадет, достаточно нерационально. Отсечение сигнала Отсечение сигнала – это еще одна ошибка (иногда проявляющаяся только с течением времени), которую легко допустить. Может оказаться, что несколько обрезанных сэмплов и их производные сигналы сравниваются с необрезанным сигналом. Опасность отсечения части сигнала особенно разрушительна в тестах, которые дискретизируют, передискретизируют цифровые сигналы и управляют ими «на лету». Допустим, мы хотим сравнить качество звучания сигналов с частотой дискретизации 48 кГц и 192 кГц. Обычный способ провести такой эксперимент – обеспечить субдискретизацию из 192 кГц в 48 кГц, а затем снова провести повышающую дискретизацию до 192 кГц, после чего сравнить два этих сигнала в ABX-тесте [21]. Такой порядок позволяет нам исключить любую возможность изменения параметров оборудования или подмены сэмплов, влияющую на результаты. Мы можем использовать тот же ЦАП для воспроизведения обоих сэмплов и переключаться между ними без каких-либо изменений в режиме работы оборудования. К сожалению, большинство сэмплов используют весь цифровой диапазон. Невнимательное применение передискретизации часто может привести к случайному обрезанию звука. Очень важно или следить за отсечением (и отбрасывать обрезанный звук), или избегать его, применяя различные методы: например, ослабление (аттенуацию) звука. Другой носитель – другая мастер-копия Я просмотрел несколько статей и блогов, которые утверждали о достоинствах 24 бит или 96/192 кГц, путем сравнения CD и аудио-DVD с «одинаковыми» записями. Такое сравнение несостоятельно, потому что для этих записей используются разные мастер-диски. Непреднамеренные сигналы Непреднамеренные аудио-сигналы практически неизбежны в старых аналоговых и гибридных цифро-аналоговых тестовых установках. Очевидно, что цифровые установки могут полностью устранить проблему в некоторых формах тестирования, но могут и увеличить количество потенциальных ошибок программного обеспечения. Такие ограничения и баги уже достаточно давно дают ложноположительные результаты в тестированиях [22]. Статья «Цифровые испытания – больше о ABX-тестировании» рассказывает увлекательную историю об удивительном тестировании слуха, проведенном в 1984 году, призванном опровергнуть авторитет меломанов того времени, которые поначалу утверждали, что CD уступает винилу. Статья касается не столько результатов испытания (я подозреваю, вы сможете догадаться, какими они были), сколько хаотичности мира, вовлеченного в проведение такого теста. Например, ошибка со стороны организаторов теста случайно показала, что приглашенный эксперт по прослушиванию делал выбор, основываясь не на качестве звучания, а скорее на различных потрескиваниях, которые производили реле коммутаторов. Анекдотические истории не заменяют реальные данные, но эта история показывает, с какой легкостью скрытые недостатки могут влиять на слуховые тесты. Некоторые из убеждений меломанов тоже довольно забавны, например кто-то надеется, что многие из современных исследований будут считаться глупыми через 20 лет. Примечания к Части 39. Все знают это чувство, когда перепонки «разжимаются» после выключения громкой музыки. 10. Несколько отличных графиков можно найти на сайте HyperPhysics. 11. 20 мПа обычно принимаются за 0 дБ для удобства измерения. Это приблизительно равно порогу слышимости на частоте 1 кГц. На частотах от 2 до 4 кГц ухо настолько же чувствительно как на 8 дБ. 12. В приведенной ниже статье описано лучшее объяснение сглаживания, что я встречал, хотя она [статья] больше о сглаживании изображений. Но первая половина охватывает теорию и практику сглаживания в аудио, перед тем как перейти к теме изображений. Кэмерон Николас Кристов, статья «Оптимальное сглаживание и ограничение шума на изображениях». 13. Инженеры, занятые в цифровой обработке сигналов, могли заметить, как это сделал мой всезнающий соотечественник, что 16-битное аудио, в теории, может иметь бесконечный динамический диапазон для чистого звука, если вы воспользуетесь бесконечным рядом Фурье, чтобы преобразовать его. Эта концепция очень важна для радиоастрономии. Хотя работа уха не сильно отличается от преобразования Фурье, его разрешение относительно ограничено. Это накладывает ограничение на максимально возможную битовую глубину 16-битных сигналов. 14. В производстве цифровой музыки используют 32-битные числа с плавающей точкой, потому что это очень удобно для современных процессоров, и потому что это полностью устраняет вероятность того, что случайное обрезание останется незамеченным и погубит композицию. 15. Несколько читателей хотели узнать как тест Майера и Морана в 2007 году мог дать нулевой результат, если ультразвук может вызывать интермодуляционные искажения? Должно быть очевидно, что «мог» и «иногда» не то же самое что «смог» и «всегда». Интермодуляционные искажения от ультразвуковых волн могут появиться, а могут и не появиться в любой системе, при любом наборе условий. Нулевой результат Майера и Морана означает, что интермодуляционные искажения были неслышны на системах, которые они использовали во время теста. Вниманию читателей предлагается ознакомиться с простым тестом на определение интермодуляционных искажений, и определить интермодуляционный потенциал их собственного оборудования. 16. Кару и Шого (Karou and Shogo), статья «Определение порога для звука, частотой выше 22кГц» (2001). Материал номер 5401, представленный на 110 собрании 12-15 мая 2001 года в Амстердаме. 17. Дэвид Грезингер, статья «Восприятие средних частот и интермодуляционные искажения высоких частот в динамиках, и их взаимодействие с аудиозаписями высокого разрешения». 18. Со времени публикации несколько комментаторов отправили мне похожие версии одного анекдота (перефразировано): «Я как-то слушал какие-то наушники/ усилители/ записи ожидая результат А, но был очень удивлен, когда пришел к результату Б! Доказано: предвзятость – это чушь!» Я могу сказать две вещи. Во-первых, предвзятость суждения не заменяет все верные результаты на неверные. Она склоняет результаты в труднопредсказуемом направлении на неизвестную величину. Как вы можете утверждать, что верно, а что – нет, наверняка, если тест был сфальсифицирован вашим подсознанием? Скажем, вы ожидали услышать большую разницу, но были удивлены, услышав малую разницу. Что если там не было разницы совсем? Или разница есть, но будучи осведомлённым о возможной предвзятости, ваш благонамеренный скептицизм скомпенсировал ваше мнение? Или, может быть, вы были совершенно правы? Объективное тестирование, например ABX, устраняет все эти неопределенности. Во вторых: «Вы думаете, что вы не судите предвзято? Отлично! Докажите это!» Значимость объективного теста заключается не только в его способности убедить нас, но и в способности убедить в этом других. Заявления требуют доказательств. Чрезвычайные заявления требуют экстраординарных доказательств. 19. Наверно, самые простые инструменты для ABX-тестирования:

Foobar2000 с ABX-плагином
Squishyball, инструмент командной строки Linux, которым пользуемся мы в Xiph

20. На Hydrogen Audio, аббревиатура TOS8 (objective testing requirement) обозначает необходимое условие тестирования, цифра 8 обозначает восьмой пункт условий предоставления услуг. 21. Принято считать, что передискретизация наносит непоправимый вред сигналу. Это совсем не так. По крайней мере, до тех пор, пока кто-то не допустит ошибку, например, обрезав сигнал. Субдискретизированный, а потом дискретизированный снова сигнал будет неотличим от оригинала. Это обычный тест, используемый для установки более высоких параметров дискретизации, что не обязательно. 22. Это, может быть, не связано напрямую со звуком, но… нейтрино что, быстрее скорости света, серьезно? [Заключительная часть]

Эту статью прочитали 48 221 раз
Статья входит в разделы: Интересное о звуке

Поделиться материалом:

krosh.tehnologia.info

Помогите, пожалуйста, разобраться вот с какой дилемой:
при попытке освоить азы звукозаписи столкнулся с новой для меня единицей измерения dbFS. В аналоге децибелы вполне ясны и понятно как какие из них считаются. Но перевод аналога в цифру недопонимаю.
Почитал статейку http://hbfs.wordpress.com/2008/12/09/deriving-the-1-bit-6-db-rule-of-thumb/ — красиво выводятся 6дБ на 1 бит.

Только никак не соображу: ну записал к примеру аналоговый сигнал в формате 2бита (пример для простоты счета). Получаю 4 комбинации:
00, 01, 10, 11. Насколько понял имею 4 относительных уровня громкости — от тишины до максимального.

Теперь арифметика 2(бита)*6(дБ)=12дБ. В первую очередь смущают единицы измерения — по всем правилам умножения должно получиться 12(бит*дБ), ан нет же — пишут в различных источниках, что дБ получаются.

Полученные 3 числа (тишину исключил) должны описывать изменение уровня сигнала на 12дБ. Это, выходит, вопреки способности человека различать изменение 1дБ, дискретизация по громкости идет сразу по 6дБ?

Сам удивляюсь насколько кривые получились вопросы. но вообще никак не складывается картинка.
Помогите, пожалуйста, понятным объяснением аль ссылкой на оное.

Заголовок сообщения:
Добавлено: Пн июн 08, 2009 22:29

Встречный кривой вопрос

В двух битах 11 у Вас соответсвует максимальной амплитуде, а 00 минимальной?

А если в 16 бит записать тот же сигнал, получается 1111111111111111 — максимум, 0000000000000000 — минимум?

Заголовок сообщения:
Добавлено: Пн июн 08, 2009 22:46

Интересующийся

логично.
при том 16*6=96dBFS.
Заголовок сообщения:
Добавлено: Пн июн 08, 2009 23:03

В статье по ссылке все сказано. С математикой все в порядке — размерность коэффициента и есть 6,02 дБ/бит и при умножении получим дБ. Речь идет о динамическом диапазоне сигнала определяемом шумом квантования, при чем тут слуховой порог восприятия?
Если рассматривать вопрос совсем на пальцах, то представьте следующую картину — полезный сигнал полной шкалы 0dBFs, уменьшив его мы сразу имеем скачок на минимальную градацию шкалы. Не важно на сколько мы хотели его уменьшить в пределах этой градации, значит этот сигнал является шумом, поскольку непосредственно не связан с требуемым изменением сигнала. Каждый дополнительный разряд почти вдвое уменьшает величину минимальной градации и следовательно величину такого шумового сигнала. Таким образом шум квантования падает по амплитуде относительно полной шкалы почни на 6дБ с каждым дополнительным разрядом. Наводим формализацию к среднеквадратичным значениям и получаем указаную статью.

Заголовок сообщения:
Добавлено: Пн июн 08, 2009 23:03
Wizbourne писал(а):
логично.
при том 16*6=96dBFS.

а что по Вашему 96 обозначает, динамический диапазон, отношение сигнал-шум или?

Кстати, сколько чисел можно выразить 16-ти битами? 65536?

И что в таком случае 0,00146484375?

Заголовок сообщения:
Добавлено: Пн июн 08, 2009 23:17
TRANCEDLY писал(а):
Wizbourne писал(а):
логично.
при том 16*6=96dBFS.

а что по Вашему 96 обозначает, динамический диапазон, отношение сигнал-шум или?

Кстати, сколько чисел можно выразить 16-ти битами? 65536?

И что в таком случае 0,00146484375?

Только то, что шум квантования составляет -96дБ от сигнала полной шкалы. Т.е. -96dBFs.
Заголовок сообщения:
Добавлено: Пн июн 08, 2009 23:17

Интересующийся

тааак. информацию к размышлению принял. пойду ещё немного подумаю. на этот раз головой. как начну втыкать — проявлюсь.
Спасибо!

Заголовок сообщения:
Добавлено: Вт июн 09, 2009 21:24

Интересующийся

Уважаемые Digitizer и TRANCEDLY! Вчера почти ничего не понял из того что вы мне написали. Уловил только направление для дальнейших поисков. Читал интернет и книги. Практически разобрался. А на те вопросы которые хотел задать для уточнения нашел ответ перечитав сегодня ваши посты. Ещё раз спасибо!
По этой теме один вопрос остался висеть:
При выводе этих самых 6Дб, автор вышеуказанной статьи принимает допущение, мол «1 бит поврежденный, причем последний».
Это допущение непонятно. Что значит поврежденный (corrupted в оригинале) — этот бит гипотетически отводится на шум квантования?

Заголовок сообщения: Re: 6дБ и 1бит
Добавлено: Вт июн 09, 2009 21:39
Wizbourne писал(а):
при попытке освоить азы звукозаписи столкнулся с новой для меня единицей измерения dbFS.

В dBFS измеряется мгновенный уровень сигнала относительно максимального мгновенного уровня, представимого цифровым форматом. В остальном — это обычные децибелы.

Wizbourne писал(а):

Понятия «тишина» и «громкость» здесь не применимы. Звук — это вообще переменное напряжение.

Wizbourne писал(а):

Децибел — это величина безразмерная, слово «децибел» ни с чем перемножать не надо.

Wizbourne писал(а):

Понятие громкости тут неприменимо, см. выше. Что же касается уровня представимых сигналов, то 2-битная запись позволяет представлять сигналы любого уровня при наличии дитеринга.

Wizbourne писал(а):

При выводе этих самых 6Дб, автор вышеуказанной статьи принимает допущение, мол «1 бит поврежденный, причем последний».
Это допущение непонятно. Что значит поврежденный (corrupted в оригинале) — этот бит гипотетически отводится на шум квантования?

Заголовок сообщения:
Добавлено: Вт июн 09, 2009 21:45
Заголовок сообщения:
Добавлено: Вт июн 09, 2009 22:09

Интересующийся

Alexey Lukin
тупил. сильно и самоотверженно . желаю загладить, искупить.
Цитата:
2-битная запись позволяет представлять сигналы любого уровня при наличии дитеринга

угу. пойду читать дальше

а пока читаю, в продолжение темы вот ещё какой момент связанный с dBFS: рекомендация AES гласит — оптимально писать в цифру с уровнем RMS -18dBFS. С одной стороны понятно — в зависимости от сложности сигнала такой уровень RMS предупреждает клип на пиках, но с другой стороны, например гитара с перегрузом настолько скомпрессована, что и при -6dBFS в пиках за ноль не вылезет. При разборе полетов, указанных в верхних постах, наткнулся на требования по записи на ADAT. Те самые -18dBFS. (По Ньюэллу вообще -15) Выходит рекомендация на компы не распространяется, и была дана для ADAT?

TRANCEDLY
Про шум — читал, но пока не достаточно плотно. Про АЦП, думал что знаю достаточно для своих целей, теперь очень сомневаюсь.
С АЦП осознанно впервые столкнулся во времена аспирантуры. Правда использовал для преобразования другого рода величин — (давление, температура и тп) через датчик в ток, а дальше в цифру на комп. Тогда не надо было задумываться о таких тонких материях (оттарировал датчик, подключил, накидал в программке окошек — присвоил каждому канал и пиши себе в файл — делов то). Тут все значительно сложнее. И даже вот почему — у нас есть умелец, который древние звуковушки использует под АПЦ измерительных систем (денюжки экономит — 100р за АПЦ неплохо). Там для многих задач достаточно точно — тут уже нет. [/b]

Заголовок сообщения: Re: 6дБ и 1бит
Добавлено: Вт июн 09, 2009 23:14

Site Admin

Alexey Lukin писал(а):
Звук — это вообще переменное напряжение.

_________________
Если беспорядок на столе означает беспорядок в голове, то что же тогда означает пустой стол?

Тема: Еще один ЦАП на AD1955

ViktKors вне форума

Еще один ЦАП на AD1955

В этом разделе сложилась замечательная традиция представлять законченные конструкции. На тот случай, если кому это покажется занятным, выкладываю свой «стандартный» USB-ЦАП «быстрого приготовления».

Я уже выкладывал схемку/плату и ссылался на основные принципы. Но вероятнее, все-же лучше будет собрать все в одном, правильном месте.

Скрытый текст

Цифровая часть – упоминавшийся тут неоднократно модуль «Edel». Он выдает I2S поток, что и послужило основанием выбора преобразователем AD1955 (AD1853 – проблемный с I2S, AK – непонятно где купить без мороки, про PCM179x и Wolfson как-то не вспомнил). Системная информация от «Edel» (Mute, Sample Rate) передается в AD1955 по SPI через конфигуратор.

На основной плате ЦАП цифровая часть сводится к кварцевым резонаторам и буферу для выдачи клока на «Edel». Резонаторы (Crystek CCHD957) – единственные «честные» кварцы из серий имеющих 22.579 МГц и которые можно купить на Mouser/Digikey/ит.п. Из плюсов, помимо отличных характеристик, можно отметить чуть меньший размер (с сравнении с привычными DIL8/14) и полное выключение при переводе в «Standby».
Питание «цифры» построено без изысков: для резонаторов – опора+ОУ, на цифровую часть AD1955 стоит одиночная LM317.

Токовые выводы AD1955 посажены на землю через конденсаторы в 2.2 нФ. Соединение с I-V-преобразователем производится через индуктивности в 100 нГн. В принципе, индуктивность хотелось-бы применить в несколько раз большую, но в опытах витые СМД-катушки показали себя слишком уж хорошей антенной, а экранированные multilayer-индуктивности типично имеют большое активное сопротивление. Примененные чипы (MLF2012DR10J от TDK) ловят помехи вполне сравнимо с куском провода и имеют активное сопротивление ~0.1 Ом.
Данная катушка индуктивности представляет собой только часть индуктивного входного сопротивления I-V-преобразователя, потому говорить о чистой реализации LC-диплексера тут не приходится. Частота, выше которой помехи «предпочитают» уходить не в I-V-преобразователь, а «землю» – порядка пары МГц, что вполне безопасно для относительно быстрого ОУ.
Дополнительно, с частот в десяток МГц сигнал на входе I-V-преобразователя отсекается еще и конденсатором в 680 пФ. Отчасти с целью снизить влияние помех на входе ОУ на частотах выше нескольких МГц, он охвачен местной ОС через Т-цепь (33 пФ — 2 кОм — 33 пФ).

Сам I-V-преобразователь построен на связке ОУ+эммитерный повторитель. Одиночным ОУ во-первых весьма проблематично «прокачать» емкость на входе каскада и нагрузку ~600 Ом, во-вторых на одиночном ОУ не получится удобно разделить малосигнальные и «силовые» токовые цепи. ЭП запитаны от источников тока, то есть ток, потребляемый от источников питания стабилизирован. Сам ОУ работает в малосигнальном режиме и фактически потребляет только разность токов в базовых цепях ЭП, то есть, по сути, тоже потребляет стабильный ток. В итоге, питание оказывается организовано как-бы по принципу «последовательный стабилизатор нагруженный на параллельный». При однополярном питании предпочтение pnp-транзисторам (помимо их несколько более гладких выходных характеристик в области малых напряжений) тоже продиктовано желанием возвращать токи из нагрузок ЭП в «землю» напрямую (а не через блокировочные емкости и БП. При этом контур протекания сигнальных токов оказывается минимальным.
Чтоб обеспечить необходимую амплитуду сигнального тока, ток покоя ЭП выбран сравнительно большим (~15-16 мА). Режим по напряжению, в основном, задается падением постоянного тока смещения модуляторов ЦАП на резисторе обратной связи. ЭП охвачен ОС полосой в несколько МГц (причем в звуковом диапазоне GBWP составляет несколько десятков МГц), что с одной стороны вполне достаточно для его линеаризации, а с другой, еще не создает проблем с фазой на реактивной нагрузке.

I-V-преобразователь нагружен на классический фильтр-сумматор. Как и в I-V-преобразователе (из соображений умощнения выхода и реализации постоянного тока потребления) ОУ также дополнен повторителями. Из отличий – во-первых, применение двуполярного питания потребовало еще один транзистор для возврата колебаний тока питания в «землю» и, во-вторых, отсутствие цепи местной ОС — для более узкополосного ОУ и «легкой» нагрузки она оказывается излишней.
Стоит отметить, что вторая гармоника ЭП в I-V-преобразователе (в данным случае) вряд-ли будет лучше 110 дБ (на верхнем краю частотного диапазона), поэтому очевидна необходимость точной компенсации четной нелинейности плечей ЭП сложением в фильтре-сумматоре. В этой связи оказывается важным разное входное сопротивление половинок фильтра-сумматора. Разная нагрузка в плечах ЭП в I-V-преобразователе означает разные уровни второй гармоники и принципиальную невозможность точной взаимокомпенсации. С целью уравнять входное сопротивление плечей фильтра-сумматора на его входах стоят резистор и RC-цепь. Поскольку вход фильтра «скомпенсированый» резистором потребляет от I-V-преобразователя больший постоянный ток, чем с вход фильтра «скомпенсированый» RC-цепью, больший ток задан и в одном из источников тока для ЭП в I-V-преобразователе (дополнительный резистор на 1 кОм). В итоге оба транзистора ЭП в I-V-преобразователе работают при одинаковым токе покоя и с одинаковой амплитудой переменной составляющей.

Чтоб локализовать контуры протекания переменного тока все каскады зашунтированы на земляной полигон конденсаторами относительно большого номинала и развязаны от источников питания резисторами. Как следствие, «предпочтительный» путь протекания переменного тока оказывается максимально коротким.
С целью минимизации паразитных петель тока питание каскадов ЦАП осуществляется от отдельных источников. Синфазные дроссели (последовательно с резисторами понижения добротности) установлены как на каждой из линий питания на плате, так и в цепи первичных обмоток трансформаторов.
Помимо этого, резисторы на входе каждого из питаний совместно со 100мкФ-конденсаторами на входе стабилизаторов образуют ФНЧ, после них питающее напряжение имеет вид синусоиды амплитудой в десяток мВ. Учитывая, что петлевое усиление в цепи обратной связи стабилизаторов питания уменьшается с частотой, весьма оправдано спадание спектра на входе как минимум с той-же скоростью. С этой точки зрения применение дополнительного ФНЧ на входе стабилизатора не является излишеством. Аналогичную роль играют «развязывающие» RC цепи в цепях питания ОУ. Если принять во внимание, что у ОУ подавление помех по шинам питания тоже ухудшается с частотой, ФНЧ желательны и в цепях питания после стабилизаторов.

Кроме этого на плате есть «факультативный» интегратор и реле, закорачивающее выход при включении устройства и при проседании питания после выключения.

ЦАП собран на двух платах 160 х 100 мм. Плата БП – односторонняя, плата ЦАП – трехслойная. Поскольку устройство делалось в одном экземпляре, плату после сборки «никто никогда» не увидит, и поскольку мне безразличны «красивости», но не безразлична возможность получить плату через пару часов, платы – домашнего изготовления. Плата БП вообще сделана ЛУТом.
Трехслойка вначале делалась тоже под ЛУТ (потому широкие дорожки), но в конце, чтоб не рисковать, все-же была реализована через фоторезист. Эта плата собрана из двусторонней и односторонней. Отверстия в двусторонней (переходы на средний, «земляной» слой) «металлизировались» заклепками, односторонняя плата притягивалась перемычками. Получается так вполне нормально, мнения профессионалов и эстетов на этот счет мне не очень интересны.
Свободные участки на верхнем и нижнем слое залиты «землей». На верхнем слое сделаны островки «силовой земли», соединяющиеся со средним земляным слоем в одной точке, на этих «островках» собраны сильноточные цепи (ЭП, например).
Разделения на «цифровую» и «аналоговую» земли в зоне микросхемы ЦАП нет. Каскады вытянуты «в линеечку», основные узлы разнесены, пространство между ними залито «землей». Силовые цепи, по возможности, перпендикулярны сигнальным путям.
Расстояние от кварцевых резонаторов до входа микросхемы ЦАП порядка 1 см, земляной слой между кварцами и микросхемой ЦАП — сплошной, это дает весьма «короткую» линию и нивелирует проблемы отражений и «подскоков земли», а так-же способствует уменьшению паразитных излучений.
Цепи вывода клока сделаны максимально плотно, фактически прямо на цифровом разъеме. Применяемый плоский шлейф с мелким шагом в 0.5 мм удобен своей компактностью и надеждой на меньший уровень помех (в сравнении с привычными 1.27 мм — шлейфами).

Критичные мелкие конденсаторы – np0, в интеграторе — полипропилен, электролиты – низкоимпедансники, оставшиеся от других конструкций (Panasonic FC, FK).
Резисторы в звуковых цепях – вишаевская тонкопленка melf0204, в особо критичных местах – 0.1%-ная.
Трансформаторы – такие, которых «у меня их много». Из плюсов – удобство в применении, малая межобмоточная емкость. Минусы (никакой холостой ток и помехи) не так критичны с резисторами в первичке 2 кОм (хоть резисторы там и не для этого) и при противофазным включении обмоток.

Пдф со схемой и эскизом платы
DAC1955.pdf

Схемка в графическом формате отдельно:

Для иллюстрации «объективных» параметров чуть дальше по ветке есть несколько картинок со спектрами. Еще дальше — картинки чуть получше.
Вот пара графиков оттуда, формат CD — 44 кГц 16 бит (вставка — уровень -6 дБ) и 192 кГц 24 бит:

Еще есть немного информации по работе на малых сигналах и по зависимости искажений от уровня сигнала:

Еще есть пара замеров на завдоских платы, там есть и IMD.
В графиках искажений нет ничего, что существенно отличалось-бы от датащитовских данных (увы,чуда в очередной раз не случилось ), так что довольно красивые картинки — целиком заслуга инженеров фирмы AD, их эстетических предпочтений и способностей воплотить это в «железо» .

Сколько децибел в одном бите информации