Концепції цифрового звукозапису та компроміси між швидкістю й точністю
Сучасні творчі та освітні стратегії
DOI:
https://doi.org/10.34064/khnum1-79.14Ключові слова:
цифрове аудіо, музичні звукозаписи, цифро-аналоговий перетворювач, R2R DAC, сходова структура, сигма-дельта модуляціяАнотація
У статті розглядається важливий технологічний етап процесу програвання високоякісних музичних записів із цифрових носіїв, на якому власне здійснюється перехід від цифрового коду, що міститься у комп’ютерних файлах (WAV або FLAC), які зберігаються на жорстких дисках, оптичних дисках, у накопичувачах мобільних пристроїв, мережевих сховищах даних (NAS), на стримінгових сервісах тощо, до коливань електричної напруги, що створюють звукові хвилі у просторі, де відбувається прослуховування музики. Цей перехід від цифрового аудіо до аналогового сигналу завжди відбувається за допомогою пристрою, що має назву ЦАП – цифро-аналоговий перетворювач. Розглядаються дві базові концепції побудови ЦАПів, а саме – сходова архітектура R2R старої школи проти новітньої сигма-дельта модуляції і передискретизації (Delta-Sigma DAC), що використовується для перетворення цифрових даних із більшою глибиною квантування (16–24 біт) у високошвидкісний одно-бітний потік. Висвітлено переваги кожної концепції в плані достовірності звучання, а також, чому відтворювані записи можуть при програвванні звучати по-різному.Посилання
Beis, U. (2024). An Introduction to Delta Sigma Converters. Beis.de. https://www.beis.de/Elektronik/DeltaSigma/DeltaSigma.html [in English].
Blueprint IoT (2025). R2R DAC explained | How does a digital to analogue converter works? [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=MBonjCM5_tE&t=4s [in English].
Chan, K. L., Rakuljic, N. & Galton, I. (2008). Segmented Dynamic Element Matching for High-Resolution Digital-to-Analog Conversion. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers, 55(11), 3383–3392. https://doi.org/10.1109/TCSI.2008.2001757 [in English].
Ehsan Tavakkol (2020). Vladimir Ptushkin – Concerto for violoncello and orchestra [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=ejgV-M6v5no [in English].
Embedded Staff (2004, June 23). Sigma-delta techniques extend DAC resolution. Embedded.com. [AspenCore Media group]. https://www.embedded.com/sigma-delta-techniques-extend-dac-resolution/ [in English].
Fletcher, D. (2020, April 7). Cheap vs Expensive Digital Analogue Converters (DAC)s – Are they any good?. Daniel Fletcher, Audio product development specialist. https://djfletcher.co.uk/2020/04/07/cheap-vs-expensive-digital-analogue-converters-dacs-are-they-any-good/ [in English].
Fujimori, I., Nogi, A., & Sugimoto, T. (2000). A multibit delta-sigma audio DAC with 120-dB dynamic range. IEEE Journal of Solid-State Circuits, 35(8), 1066–1073. https://doi.org/10.1109/4.859495 [in English].
IMSAI Guy (2024). DAC resistor ladder, #2038 [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=Ron_ES-gPQg [in English].
Jiale He, Xingchen Tian, Hansen Wei, Yingbo Tian, & Bingxun He (2023). An overview of principles and types of ADC and DAC. Journal of Physics: Conference Series, 2649: The 2023 International Conference on Mechatronics and Smart Systems, 24.06.2023, Oxford, UK, 012050. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2649/1/012050 [in English].
Linear Pulse Code Modulated Audio (LPCM) (2024). Sustainability of Digital Formats: Planning for Library of Congress Collections. https://www.loc.gov/preservation/digital/formats/fdd/fdd000011.shtml [in English].
Lipschitz, S., & Vanderkooy, J. (2000). Why Professional 1-Bit Sigma-Delta Conversion is a Bad Idea. AES 109th Convention, September 22–25, Los Angeles, California, USA. http://peufeu.free.fr/audio/extremist_dac/files/1-Bit-Is-Bad.pdf [in English].
NTi Audio (2026). Fast Fourier Transformation FFT. https://www.nti-audio.com/en/support/know-how/fast-fourier-transformation-fft [in English].
Reefman, D., & Nuijten, P. (2001). Why Direct Stream Digital (DSD) is the best choice as a digital audio format. AES 110th Convention, May 12–15, Amsterdam, The Netherlands, 5396. https://aes2.org/publications/elibrary-page/?id=9902 [in English].
SW1X Audio Design (2025). Our Top 5 R2R DACs | AD1865 vs TDA1541 vs PCM56 vs AD1862 vs TDA1540 vs PCM58 Comparison [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=FhJk8XRazgw [in English].
Tuijl, E., van, Homberg, J., van den, Reefman, D., Bastiaansen, C., & Dussen, L., van der (2004). A 128f/sub s/ multi-bit /spl Sigma//spl Delta/ CMOS audio DAC with real-time DEM and 115dB SFDR. In 2004 IEEE International Solid-State Circuits Conference, San Francisco, CA, USA, vol. 1 (pp. 368–369). https://doi.org/10.1109/ISSCC.2004.1332747 [in English].
What is the DSD audio format? (2002–2026). Caravan Smart House. https://hifidom.com.ua/novyny/163-dsdformat [in Ukrainian].
