Пока не было цифровых источников, вопрос о цифровых усилителях не стоял. Ведь и выходной сигнал первых CD-проигрывателей всё равно остался аналоговым: цифровой интерфейс SPDIF появился несколькими годами позже. Преимущества, которые даёт обработка сигнала в цифровой форме, профессионалы ощутили сразу, а вот с появлением бытовых цифровых усилительных устройств произошла задержка. Некоторое представление о том, чем должна была отличаться подобная система, даёт схема "цифрового" усилителя, высказанная в идеях в самом начале 80-х годов.
Основными источниками звуковых программ в нём должны были стать, естественно, цифровые устройства: проигрыватель компакт-дисков, цифровой магнитофон и цифровой тюнер для приёма программ цифрового радио. В этом усилителе было два блока, осуществляющих обработку звуковых сигналов в цифровой форме: селектор входов и ЦАП. Всё остальное в нём осуществлялось в аналоговой форме, как и в традиционных усилительных устройствах.
Физически цифровые выходы звукового сигнала (их принято также называть интерфейсами) могут быть реализованы в виде электрического или оптического соединения выходов и входов цифровой аппаратуры с использованием соответствующих типов кабелей. В свою очередь, электрический интерфейс может быть выполнен в виде несимметричного (коаксиального) или симметричного XLR-соединения. В случае оптического интерфейса для передачи электрических сигналов в аппаратуре - источнике звука - производится дополнительная модуляция излучения инфракрасного (ИК) светодиода, которое затем по оптоволоконному кабелю поступает на ИК-фотоприёмник аппарата - получателя информации. Обмен информацией между устройствами как с оптическим, так и с электрическим типами цифрового интерфейса должен производиться по согласованным процедурам (протоколам), которые были стандартизированы в 1985 году. Именно тогда членам Общества звукоинженеров (AES, Audio Engineering Society) и Европейского радиовещательного союза (EBU, European Broadcasting Union) удалось наконец договорится о создании совместного протокола AES/EBU, который вскоре получил всеобщее признание. Положенные в его основу принципы организации пакетов (субкадров) цифровых данных довольно остроумны, а с инженерной точки зрения - даже изящны. Но чтобы по достоинству оценить это, нам пришлось бы глубоко залезть в технические дебри. Мы этого делать не станем, по крайней мере сегодня, и чтобы не "грузить" вас лишними знаниями, отметим только, что 32-разрядные пакеты AES/EBU, несущие информацию о звуке одного из стереоканалов, попарно объединяются в так называемые "кадры". В свою очередь, каждые 192 кадра составляют блок данных, который и является основной расчётной единицей информации в протоколе AES/EBU. Для того, чтобы упростить процедуру передачи по электрической или оптической соединительной линии, цифровой поток данных предварительно модулируют двухфазным канальным кодом. После чего полученная последовательность данных будет обладать свойствами самосинхронизации, что значительно упрощает её декодирование на приёмном конце. Добавим, что хотя "канонический" протокол AES/EBU разрабатывался для передачи 20-разрядных цифровых данных, его можно сравнительно легко адаптировать и для транспортировки 24-разрядного цифрового звука (актуально для SACD и DVD-Audio). Для этого в структуре кадров его разработчиками были предусмотрительно заложены "на вырост" соответствующие резервы. Однако обо всём этом удалось договорится позднее, а в 1982 году инженерам оставалось только надеяться, что цифровые интерфейсы будут созданы в ближайшем будущем. Как видим, они не сильно ошиблись. Но давайте после этого небольшого технического отступления вновь вернёмся в начало 80-х годов и продолжим рассмотрение концепции цифровой стереосистемы образца 1982 года.
Итак, цифровые сигналы от источника звука через цифровой коммутатор напрямую подаются на вход усилителя (естественно, тоже цифрового) по оптическим или коаксиальным кабелям. Так как в начале 80-х даже наиболее смелым экспертам было трудно предсказать стремительный прогресс в развитии микросхем для цифрового аудио, который намного превзошел их самые оптимистичные ожидания, японские инженеры проявили разумную осторожность, ограничившись использованием "цифры" только во входных цепях цифрового усилителя. Поэтому цифровой сигнал после первичной обработки и коммутации, по их мнению, нужно было сразу же преобразовать в "аналог". В этом случае его дальнейшее прохождение по тракту усиления уже принципиально ничем не отличалось от сигналов обычных аналоговых источников звука. Как видим, название "цифровой" к усилителю этого комплекса можно применить с некоторой натяжкой. Но не будем слишком строгими и придирчивыми, ведь даже и в таком сильно "усечённом виде" предложенный 20 лет назад вариант цифровой стереосистемы (условно назовём её первым поколением) был по-настоящему революционен. Так как, напомним, в то время даже формат CD ещё только-только выходил на рынок, а цифровые протоколы и интерфейсы находились на начальной стадии обсуждения. Поэтому саму идею разработки специальных усилителей с цифровым входом для совместной работы с проигрывателями компакт-дисков иначе как дерзкой и не назовёшь. Кстати, мысль о встраивании цифрового входа в различную аналоговую аппаратуру пришлась по вкусу не только конструкторам усилителей, но и разработчикам кассетных дек. Одно время у японских фирм даже стало считаться хорошим тоном оснащение "верхних" моделей своих кассетников цифровым входом CD. В качестве примера подобного "оцифрованного" кассетного магнитофона можно привести топовые модели AIWA конца 80-х - начала 90-х годов XK-S9000 и XK-S7000, считающиеся и сегодня некоторыми знатоками и любителями магнитной записи эталонными кассетными деками. Заслуженная популярность подобных магнитофонов объяснялась тем, что появление аналого-цифровых "гибридов" свидетельствовало не только о техническом лидерстве фирмы-производителя (это - само собой), но было оправдано и с технической точки зрения. Ведь прежде чем попасть на аналоговый вход обычного кассетника, звуковой сигнал подаётся два раза (сначала до усилителя, а потом до магнитофона) по межблочному кабелю и проходит селектор усилителя. При этом по пути от выхода CD-проигрывателя до входа кассетной деки записываемый аналоговый сигнал по всему тракту подвергается воздействию шумов и искажений каскадов усиления плюс к тому собирает помехи на коммутаторах, переключателях входов и других элементах схемы. Что, как вы сами понимаете, не позволяет добиться действительно высокой верности звучания. А вот если подать цифру прямо на соответствующий вход цифровой кассетной деки в обход всех аналоговых засад, то все перечисленные выше проблемы удаётся легко разрешить в комплексе. Ведь внешние наводки и помехи влияют на цифровые кабели гораздо меньше, чем на аналоговые, а сигнал высокого уровня от встроенного в кассетную деку цифроаналогового преобразователя (ЦАП) можно подать на выходные каскады усилителя записи кассетной деки без предварительного усиления и коммутации. Эта идея блестяще себя оправдала, и цифровые деки тех лет, даже по строгим меркам сегодняшнего дня, действительно превосходно пишут с компакт-дисков. Да так, что, пожалуй, могут дать фору по качеству записи иным современным референсным кассетникам. Несмотря даже на то, что за это время появились более совершенные схемы ЦАП для CD-проигрывателей, чем те, что встраивались в условно цифровые кассетные деки начала 90-х годов. Чтобы закрыть тему гибридных аналого-цифровых кассетных магнитофонов, отметим, что эта, казалось, полностью забытая к середине 90-х годов техническая идея неожиданно была вновь возрождена в 1997 году фирмой Pioneer, но уже на более высоком технологическом уровне. Речь идёт о её цифровых кассетных деках CT-W806DR/CT-W606DR и CT-S670D, в которых инженеры компании не только предусмотрели наличие цифрового входа, но и первые в мире использовали цифровые процессоры в трактах записи и воспроизведения на компакт-кассету. Однако к концу 90-х годов "аналоговый" "проезд уже ушел", и поэтому эти, во всех смыслах замечательные и оригинальные аналого-цифровые аппараты не имели сколько-нибудь заметного коммерческого успеха на рынке, который к тому времени был уже почти полностью "приватизирован" цифровой аудиотехникой. Но об этом прекрасном далеко инженеры-восьмидесятники могли только мечтать, так как для разрабатываемых ими 15-20 лет назад цифровых усилителей был только один реальный источник цифрового сигнала - проигрыватель компакт-дисков. После стандартизации 1988 году протокола SPDIF для бытовых устройств многие фирмы выпускали цифровые усилители (далее - ЦУ) по подобной схеме. Один из них, Denon PM890D. К сожалению, из-за жесткой позиции звукозаписывающих компаний, требовавших ограничения числа цифровых копий, наиболее перспективные бытовые цифровые магнитофоны формата R-DAT так и не получили широкого распространения. Подобная же судьба в конце концов постигла и другого реального претендента на роль "цифрового источника №2" (№1, естественно, CD) - цифровую компакт-кассету DCC фирмы Philips, которой по разным причинам тоже не удалось стать массовым бытовым форматом. Ну, а действительно массовые цифровые MD-магнитофоны и пишущие CD-проигрыватели, также как и цифровые тюнеры DAB, получили широкое распространение только во второй половине 90-х годов.
Они были первыми
В качестве иллюстрации типичного цифрового усилителя первого поколения со встроенным ЦАП приведём модель двухблочного усилителя фирмы Matsushita конца 80-х годов: усилитель мощности Technics SE-M100 со встроенным ЦАП и предусилитель Technics SU-A40.
Здесь цифровые входы были вынесены в усилитель мощности SE-M100, что позволяло использовать его с цифровыми источниками автономно. Электрическую схему ЦУ можно условно разделить на две принципиально отличающиеся части: цифровой входной блок и секцию аналогового усилителя мощности. Выходные мощные каскады SE-M100 в контексте сегодняшней темы для нас особого интереса представлять не будут. За исключением разве что того познавательного факта, что уже в этой модели была реализована знаменитая топология построения выходных каскадов Class AA, ставшая затем своеобразной визитной карточкой для всех последующих моделей усилителей Technics.
Куда более интересен цифровой блок, который содержал по две пары высококачественных 20-битовых ЦАП на каждый канал, включённых к тому же по дифференциальной схеме. Что ж, очень грамотное решение, сегодня считающееся классикой цифровой схемотехнике для аппаратов высокого класса. Конструкция Technics SE-M100 также была сделана по всем правилам аудиофильской науки: для каждого из звуковых каналов использованы отдельные трансформаторы, которые к тому же наматывались бескислородным медным проводом OFC, плюс двойная моноконструкция корпуса с изолированными отсеками для секций левого и правого канала. Как видим, SE-M100 можно с успехом использовать в качестве наглядного пособия для учебника по конструированию высококачественных ЦУ. Надо признать, что технические характеристики SE-M100 не менее впечатляют, чем его схема и конструкция. Он раскачивал до 180 Вт на канал при искажениях 0,007% и отношении сигнал/шум в 120 дБ! Скажите-ка, чем это не усилитель, готовый к DVD-Audio?
Однако, несмотря на присутствие в ЦУ первого поколения встроенного ЦАП, назвать их цифровыми усилителями в прямом смысле этого слова, конечно же, нельзя. Так как регулировка и усиление звуковых сигналов исполнялась в них по старинке в аналоговой форме. Поэтому их разработку можно считать только прелюдией и первым робким шагом на пути создания более-менее настоящих цифровых усилителей 2-го поколения, у которых вся обработка сигналов звука осуществляется уже полностью в "цифре", но выходные каскады усилителя мощности по-прежнему аналоговые. И такие продвинутые ЦУ появились уже к концу 80-х годов - первого десятилетия цифровой аудиоаппаратуры. Это произошло отнюдь не случайно, так как к этому моменту сложились объективные предпосылки, благоприятствующие созданию подобных моделей. Во-первых, стремительное развитие элементной базы для CD-проигрывателей привело к быстрому совершенствованию микросхем цифроаналоговых преобразователей (ЦАП) - "сердцу" любой цифровой аудиосистемы, и стремительному снижению цен на них. Во-вторых, за это время заметно подешевели и схемы аналого-цифровых преобразователей (АЦП), также являющихся составной частью практически любого ЦУ (их устанавливают на аналоговых входах для преобразования аналога в цифру). Наконец, появились доступные по цене быстродействующие цифровые процессоры, позволяющие манипулировать с сигналами цифрового звука в реальном масштабе времени по любому, даже самому сложному алгоритму. Весь этот технический базис и сделал экономически целесообразным проведение основной обработки сигналов в звуковом тракте целиком в "цифре". Логичным следствием этого и стало появление на рынке "настоящих" цифровых усилителей 2-го поколения со встроенным цифровым сигнальным процессором DSP (Digital Signal Processing).
А вместо сердца - процессор DSP
В качестве примера ЦУ второго поколения рассмотрим модель цифрового предусилителя Sony Digital Processing Control Amplifier TA-E1000ESD, анонсированного в 1989 году, имевшего и театральные возможности.
Главной схемотехнической изюминкой этого ЦУ является использование специального DSP-процессора, собранного на двух микросхемах, с помощью которого регулировалась громкость, изменялись настройки эквалайзера, а также производилось декодирование многоканального звука по системе Dolby Pro Logic. Причём все эти операции осуществлялись исключительно в цифре, в том числе и для аналоговых входных сигналов. Применение столь прогрессивной для 80-х годов технологии позволило значительно повысить качество звука предусилителя, особенно при его работе от цифровых источников. Очевидно ведь, что исключение на передающем конце (в источнике) цифроаналогового преобразования, а на приёмном (в усилителе) - обратного аналого-цифрового преобразования сокращает путь прохождения звукового сигнала. Это позволяет избежать ошибок и погрешностей его преобразования из цифры в аналог и обратно. Ну, а грамотные манипуляции с цифровым звуком, как правило, не приводят к ухудшению качества звучания. А теперь - небольшие интимные технические подробности о внутреннем мире цифрового предусилителя.
Сердцем TA-E1000ESD является быстродействующий цифровой DSP-процессор (по существу - маленькая микро-ЭВМ), состоящий из двух микросхем CXD1160 и CXD1355Q. Первая из них отвечает за регулировки громкости и многополосного эквалайзера, а также изменяет динамический диапазон звука, вторая же производит декодирование Dolby Pro Logic. Для чего использовался встроенный цифровой ревербератор на основе цифрового фильтра с 8-кратной передискретизацией. Ну что же, с устройством усилителя всё более-менее понятно. Попытаемся теперь на пальцах объяснить нашим читателям, как он работает. Для начала давайте рассмотрим самый простой случай, когда на вход предусилителя подаётся 16-разрядный цифровой сигнал звука от CD, и нужно изменить громкость звучания. С цифрового входа через коммутатор цифровой поток данных поступает в буферную память (ОЗУ) DSP-процессора, который по "зашитым" в его ПЗУ алгоритмам выполняет желаемые регулировки. Изменение громкости в "цифре" производится, например, путём пересчёта значений разрядов цифрового сигнала: при её увеличении "младшие" биты становятся более старшими по званию, ну а при уменьшении процесс идёт в обратную сторону. Для того чтобы при уменьшении громкости не происходило потерь информации за счёт обнуления младших битов звукового сигнала, на входе DSP исходные 16-разрядные звукоданные пересчитывались в 20-битовые последовательности (большего разрешения на элементной базе тех лет достичь было проблематично). Аналогично производилась и регулировка тембра в цифровом диапазоне 18-20 000 Гц изменял усиление на плюс минус 12дБ в пределах 1/9 октавы. Эта операция осуществлялась схемой, в принципе, аналогичной схеме полосового цифрового фильтра с регулируемым коэффициентом передачи. Как видим, в случае усиления сигнала от цифрового источника звука в работе ЦУ ничего особого сложного нет.
Ну, а как быть с источниками аналоговых сигналов, к примеру, проигрывателем виниловых грампластинок? Да проще простого. Для их подключения в TA-E1000ESD использовались соответствующие входы, с которых аналоговый сигнал поступал сначала на аналого-цифровой преобразователь, а затем (после преобразования в цифру) подавался обычным для всех цифровых сигналов порядком - на вход DSP-процессора/усилителя. Но это далеко не всё, что умел делать Sony TA-E1000ESD. Его цифровой процессор позволял в цифровом виде сжимать (компрессирование) или расширять (экспандирование) динамический диапазон звука. Кроме того, этот же DSP мог декодировать, опять же в цифровой форме, сигналы многоканального звука матричной системы Dolby Pro Logic. Наконец, Sony обеспечивала целых 9 режимов пространственного звука. Поэтому этот древний аппарат, пожалуй, сможет и сегодня на равных потягаться с современными бюджетными AV-ресиверами как по качеству звучания, так и по числу режимов обработки звука DSP-процессором.
Создание Sony TA-E1000ESD и его ещё более популярной модификации TA-E2000ES, а также им подобных аппаратов других фирм-изготовителей можно считать важнейшей столбовой вехой на пути к полностью цифровой Hi-Fi-стереосистеме. Однако для того, чтобы не поступиться принципами, их мы тоже не станем считать настоящими ЦУ, ведь раскачка акустических систем по-прежнему производится ими при помощи обычного аналогового усилителя мощности. С этой точки зрения даже цифровые аудиовидеокомплексы английской компании Meridian, несмотря на использование в них активных цифровых акустических систем, также не могут считаться настоящими цифровыми аудиокомплексами. Впрочем, техническая концепция англичан настолько оригинальна, что мы не сможем в контексте сегодняшней темы месяца не сказать о ней хотя бы пару слов.
Компания Meridian, которая была создана в 1977 году, считает, что преобразование цифрового сигнала звука в аналоговый следует выполнять непосредственно в акустических системах, а вся остальная обработка и передача сигналов между компонентами системы должна осуществляться исключительно в цифре и только в цифре. Поэтому компоненты компании (в том числе и активные акустические системы) имеют входы/выходы фирменной коммутационной цифровой шины Meridian для передачи данных звука. Для реализации этой идеи в железе фирме пришлось изрядно поработать, так что первые цифровые акустические системы Meridian D600 Digital Loudspeaker со встроенным DSP-процессором она выпустила только в 1991 году. Преимуществом данного построения системы является предельно короткий аналоговый тракт прохождения звукового сигнала (при этом вдобавок ко всему исключаются межблочные и акустические кабели), в котором могут возникнуть его искажения. Преобразование цифрового сигнала осуществляется схемами ЦАП, установленными непосредственно в активных акустических системах. Затем этот сигнал подаётся на аналоговые усилители мощности. В D600 для каждой полосы частот используется отдельный ЦАП и собственный усилитель мощности. Это позволяет получить максимальную крутизну разделения между полосами и использовать только линейные части диапазона каждого громкоговорителя.
Аналогичная концепция использована и в Hi-Fi-стереокомплексе с активными цифровыми колонками, который в 1991 году выпускал голландский концерн Philips. Правда, не очень долго. Затем эстафету подхватили немцы: в 1996 году фирма Т+А выпустила первые цифровые акустические системы серии Solitaire. Также как и Meridian, эти активные колонки позволяют провести адаптацию их параметров под акустические характеристики конкретного помещения путём сложной обработки цифрового потока звука в быстродействующем DSP-процессоре. Сегодня компания Т+А выпускает три модели активных трёхполосных цифровых колонок Solitaire, каждая из которых, помимо высококачественных громкоговорителей, содержит ещё и очень солидную электронную начинку. Электронная часть, в свою очередь, состоит из двух секций: цифровой платы DSP и аналоговой схемы, включающей фильтры и усилители мощности для каждой из трёх полос звукового диапазона частот. Изюминкой колонок Т+А, помимо цифровой коррекции частот и фазовой характеристик, является использование на выходе DSP цифровых фильтров, разделяющих звуковой сигнал на три полосы. В аналоговую форму эти сигналы затем переводятся с помощью отдельных высококачественных ЦАП фирмы Burr-Brown. Интересно отметить, что в низкочастотном звене колонок для уменьшения нелинейных искажений использована электромеханическая обратная связь (ЭМОС) в которой корректирующий сигнал обратной связи снимается с датчика ускорения, укреплённого на диффузоре басовика. Для совместной работы с колонками Solitaire фирма Т+А выпускает также цифровой предусилитель PD 1200 R, к которому можно подключать любые цифровые аналоговые источники звуковых программ. В том числе пригрыватель виниловых грампластинок.
Цифровые сигналы после коммутатора попадают на преобразователь частоты дискретизации со схемой уменьшения джиттера, и затем - на вход DSP. Аналоговые сигналы также поступают на вход процессора DSP, но до этого они предварительно конвертируются в цифру при помощи высококачественного АЦП. Как видим, цифровым звуковым комплексам Meridian и Т+А с цифровыми акустическими системами осталось сделать только один шаг (скорее всего - даже полшага) к настоящей цифровой Hi-Fi-стереосистеме. И хотя по всему тракту передачи и обработки сигналов в системах Meridian и Т+А звук живёт исключительно в цифровой форме, но вот на финише, то есть в цифровых колонках, для усиления мощности звукового сигнала всё же используются обычные аналоговые усилители мощности. Вот если бы и оконечные каскады ЦУ были цифровыми - тогда совсем другое дело. Тут уже можно смело говорить о цифровом усилителе на все 100%.
Что же, современный уровень развития электроники позволил создать и такие модели, которые мы условно отнесём к 3-му поколению цифровых усилителей.
"Цифра" решает всё
На сегодня известны две практические реализации полностью цифровых усилителей, предложенные японской фирмой Sharp и датской компанией Tact Audio. И та, и другая фирма совершили настоящий технологический прорыв в разработке цифровой аудиотехники и по праву считаются отцами цифровых усилителей. А дело было так. Около трёх лет назад обе компании показали в железе первые образцы ЦУ, которые стали настоящей сенсацией и для профессионалов-звукотехников, и для журналистов. Сначала TACT Audio продемонстрировала на летнем Hi-Fi Show-98 в Лос-Анджелесе знаменитый Tact Millennium, а затем японской Sharp показала на выставке IFA-99 свой однобитовый усилитель SM-SX100. Оба усилителя столь разлительно отличались от привычных технологий звукоусиления что сразу же привлекли
к себе пристальное внимание. Ещё бы, их создателям удалось решить множество сложнейших технологических проблем и создать не просто приборы для усиления мощности цифрового кода, состоящего из 0 и 1, но и сделать гораздо большее: прекрасно звучащие и исключительно музыкальные усилители. Напомним, что попытки разработать импульсные усилители низкой частоты с использованием специального ключевого режима транзисторов выходного каскада (так называемых усилителей класса D) предпринимались ещё в начале 80-х. Целью их разработки желание повысить КПД усилителей низкой частоты, мощность которых в те годы нередко превышала 200 Вт на канал. Для того чтобы столь мощный усилитель не грелся при работе, как утюг (а это неизбежно, так как даже в режиме покоя через выходные транзисторы протекает ток смещения), предлагалось преобразовать входной звуковой сигнал в последовательность модулированных по ширине импульсов (то есть осуществлять ШИМ - широтно-импульсную модуляцию). Это последовательность импульсов подавалась на мощные ключевые транзисторы, подключавшие нагрузку к источнику постоянного напряжения только на время прохождения импульсов. Для того чтобы прослушать через колонки усиливаемую цифровую программу, достаточно включить между выходом усилителя и колонкой фильтр низких частот, который пропустит в нагрузку только низкочастотную составляющую спектра ШИМ.
Она как раз и является преобразованной в аналоговую форму звуковой программы. Легко увидеть что усилитель класса D, по сути, является мощным ЦАП, работающим непосредственно на подключённую к ниму нагрузку. Принципиальная простота данного технического решения плюс к тому возможность подключения КПД свыше 90% были очень заманчивы, и подобные усилители более менее успешно разрабатывались многими зарубежными компаниями в 70-е и 80-е годы. А некоторые, к примеру, фирма Power даже серийно выпустила в 1981 году две таких модели MACH-1 и MACH-2, обеспечивающие на нагрузке 8 Ом выходную мощность 200 Вт на канал при коэффициенте гармоник менее 0,3%, интересно, но вес усилителя при этом не превышал 4 кг. Однако на элементной базе тех лет изготовление массовых усилителей класса D было сложной задачей. Дело в том что для них требовались очень мощные транзисторы, способные надёжно работать при высокой частоте коммутации импульсов ШИМ, которых в то время как раз и не было. Кроме того, для звуковых сигналов низкого уровня при реализации схемы усилителя класса D в лоб следствии очень большой скважности импульсов ШИМ получался недопустимо высокий уровень искажений (это проблема решается сегодня путём специальной предварительной обработки звукового сигнала в DSP-процессоре). Поэтому усилители класса D 80-х годов оказались не конкурентно способными обычным аналоговым усилителям, и об их существовании забыли почти на 20 лет. Но к концу века ситуация кардинально изменилась. С быстродействием и мощностью транзисторов проблем теперь никаких нет, зато потребность в цифровых усилителях стала актуальной как никогда. Ведь появилась такие высококачественные форматы цифрового аудио как SACD и DVD-Audio реализация потанцеала звучание которых требует применения исключительно высококачественного усилителя, который максимально точно и с минимальными искажениями преобразует поступающий не его вход цифровой сигнал в аналоговый сигнал большой мощности, подаваемый на акустические системы.
Рассматриваемые цифровые усилители Sharp и Tact Audio являются первой успешной коммерческой попыткой реализации этой нетривиальной задачи. При этом подчеркнём, что однобитовый усилитель Sharp SM-SX100 изначально разрабатывался для совместной работы с SACD-проигрывателями и максимально адаптирован для работы со звукоданными этого формата. Tact Millennium создавался датчанами для работы с CD-проигрывателями, однако уже следующая его версия будет поддерживать работу с проигрывателями DVD-Audio, а в дальнейшем, по-видимому, и с SACD тоже. Так что появление новых форматов не застанет их врасплох.
Теперь немного об особенностях их схемотехники. У обоих усилителей - и SM-SX100 и TACT Millennium - много общего, так как поступающий на их вход звуковой сигнал обрабатывается цифровым процессором DSP, который преобразует его в сигналы управления выходными каскадами цифрового усилителя. А вот дальше начинаются отличия, так как принцип работы выходных цифровых каскадов у них совершенно разный. В Tact входные звукоданные 16 бит/44,1 кГц преобразуются в 8-битовые последовательности, при этом скорость цифрового потока увеличивается до 352,8 кГц. Полученный сигнал осуществляет широтно-импульсную модуляцию (PWD) напряжения источника питания. Таким образом, величина тока (и, следовательно, электрическая мощность) отдаваемого усилителем в акустические системы, в каждый момент времени оказывается пропорциональной ширине импульсов, которая, в свою очередь, полностью определяется цифровым сигналом на его входе.
Японские инженеры в SM-SX100 решили эту же задачу совершенно иным образом. Они исходный цифровой поток 16 бит/44,1 кГц при помощи DSP преобразовывают в последовательный 1-битовый сигнал, в котором импульсы следуют уже с частотой 2,8224 МГц, и этим сигналом модулируют напряжение блока питания, подаваемого на акустические системы. В этом случае уровень выходного сигнала (тока через колонку) будет определяться количеством поступающих на модулятор цифровых импульсов, поэтому выбранный Sharp способ модуляции называется импульсно-кодовой модуляцией PCM (Pulse Code Modlation).
Преобразование PWD и PCM в аналоговый сигнал осуществляется при помощи выходного аналогового фильтра, установленного между выходом усилителя и громкоговорителями акустической системы, и поэтому, строго говоря только эти ЦУ и можно называть истинно "цифровыми". Во всех же предыдущих случаях цифровые усилители корректнее было бы называть "усилителями со встроенными цифровыми процессорами звука".
Итак, "цифровой джин" окончательно выпущен из бутылки, и цифровые усилители стали объективной реальностью. Правда, они пока ещё достаточно долго стоят и, очевидно, поэтому не получили широкого распространения. Но даже самые первые модели ЦУ нового поколения звучат прекрасно, и они сумели вполне убедительно продемонстрировать свой выдающийся потанцеал.
Но ещё более отдалён тот факт, что стоимость ЦУ третьего поколения начала снижаться, и сегодня их можно встретить уже в относительно недорогой аппаратуре. Наглядной иллюстрацией начавшегося процесса оцифровывания бюджетных усилителей может служить хотя бы мини-система Sharp SD-NX10, в которой использованы два фирменных 1-битных цифровых усилителя мощностью по 50 Вт. При этом необходимо отметить, что несмотря на применение этой новейшей технологии, стоимость системы составила всего $1000. Всего, потому что до этого момента цена ЦУ была намного больше. К примеру Tact Millennium тянет на $6500. Как видим, пример цифровой мини-системы Sharp показывает, что цифра уже шагнула в народ, и есть все основания ожидать её скорого появления в массовой аудиотехнике.
А учитывая бесспорный факт, что мировая аудиоиндустрия окончательно и бесповоротно повернулась лицом к цифре, в светлом будущем цифровых усилителей уже никто, пожалуй, и не сомневается. Выход на массовый рынок новых форматов суперкомпактдиска SACD и DVD-Audio, безусловно, только ускорит этот процесс. Поэтому идеи 80-х годов о цифровом усилителе на современном этапе развития техники оказались наконец-таки востребованы рынком и были мгновенно и вполне успешно реализованы в железе. Ну, а нам остаётся только порадоваться этому очередному чуду инженерной мысли и насладиться звуком ЦУ, которые будут становиться всё лучше и лучше.
