NOS R2R simulator

Сегодня существуют два основных вида архитектур цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) для аудио: дельта-сигма и R2R. Изначально микросхемы ЦАП обладали архитектурой R2R, которые позже были улучшены добавлением ресемплера перед ЦАП в более высокую частоту, а еще позже появилась более дешевая и перспективная архитектура в виде дельта-сигма. Сегодня мы наблюдаем рост популярности ЦАП-ов с изначальной архитектурой, причем в режимах NOS (без оверсемплинга).

Некоторые современные дельта-сигма ЦАП предлагают эмуляцию NOS в своих цифровых фильтрах, но качество реализации не всегда высокое.

Плагин для foobar2000 был разработан в виде максимально полной симуляции R2R ЦАП, с возможностью прослушивания через обычный дельта-сигма ЦАП.

Основные настройки

Target sampling rate

Это настройка ресемплера, симулирующая режим NOS. При повышении частоты промежуточные координаты просто повторяют значение предыдущей исходной координаты. Если будет воспроизведение через настоящий NOS R2R ЦАП, то переключение частот не повлияет на форму сигнала, хотя ЦАП и будет работать в другой сетке частот.

Значение устанавливает максимальную частоту с которой будет работать ресемплер.

Т.е. если выбрана частота 705600 Гц, то исходный контент из 44100, 88200, 176400 или 352800 Гц будут пересчитываться в 705600 Гц.

Если выбрать 88200 Гц, то исходники с 44100 Гц будут ресемплироваться, а все, что начинается с 88200 Гц будет воспроизводится без ресемплера с исходной частотой.

Если выбрать первое значение, эквивалентное 44100 Гц, то передискретизация будет выключена.

Для разных микросхем ЦАП в RAA проводятся тесты на работу в симуляции NOS. На данный момент готовы:

• CS43131/43198
• AK4493EQ - EVGA Nu Audio
• AK4493EQ - xDuoo XD-05 Plus
• AK4493EQ - Topping E30
• ES9039 - Topping D90 III

Resistor tolerance

Этот параметр устанавливает погрешность резисторов в матрице R2R ЦАП. Можно послушать, как меняется звучание для разного уровня отклонений. Настройка Perfect не вносит искажений.

Deviation growth

Этот параметр устанавливает характер отклонения погрешности резисторов в матрице R2R ЦАП. При настройке 1 предполагается, что погрешность одинакова по всем разрядам. При увеличении настройки предполагается, что с увеличением разрядов погрешность увеличивается. Эта настройка эмулирует возможную погрешность ключей или других элементов, из-за которых искажения остаются в области малых амплитуд.

Serial number

Это переменная-ключ, которая формирует погрешность для резисторов. В качестве переменной может быть любое число или слово. Если запустить плагин в разных плеерах, но с одинаковой переменной, то распределение погрешности будет одинаково. В примерах отчетов используется переменная "11". А какой вариант показался наиболее звучащим или похожим на конкретных R2R ЦАП - пишите в комментариях или телеграм.

Harmony

Отвечает за алгоритм распределения погрешностей между номиналами резисторов в рамках серии имитируемых устройств.

Random предполагает, что резисторы размещаются в матрице случайно без отдельной сортировки. Это отвечает условиям микросхемным ЦАП или бюджетным сборкам на отдельных резисторах.

При сборке из отдельных резисторов производитель может делать дополнительное распределение резисторов и тем самым придать устройству свой характер звучания. Для эмуляции этого есть два дополнительных режима: Even - доминирование четных гармоник в спектре и Odd - доминирование нечетных гармоник.

На распределение гармоник еще может оказать влияние погрешность ключей-транзисторов и других элементов.

На отдельной странице дается сводная информация по всем протестированным R2R ЦАП с переключаемым режимом цветовой схемы: с по порядку гармоник и с разделением на четные и нечетные гармоники.

Bit depth

Эмулирует отключение младших разрядов. Например, когда матрица ЦАП является 20-ти разрядной, а звуковой поток 24-х разрядный и при подаче на матрицу нет корректного округления с дитером до 20 бит.

Так как аудиоволна передается симметрично относительно центра, то количество уровней равно не четному числу, как 2^N, а нечетному как 2^N-1, где самый первый уровень не используется. Таким образом, для сигнала с разрядностью в 2 бита доступно не четыре, а только три уровня, как по 1 биту относительно центра волны. Если сигнал понизить до 1 бита, то в формате PCM не будет звука.

Для 16 бит соответственно доступно не 65536, а 65535 уровней.

В настройках глубины разрядности 2 бита обозначаются как 1 bit + sign, а 16 бит как 15 bit + sign.

Add deviation jitter

Добавляет небольшую случайность к каждому включению резистора.

Add second and third harmonics

В режиме Even имитируется звучание выходного каскада (или усилителя) в классе A.

Random и Odd имитируют транзисторный тракт. При включенной гармонизации - лампового тракта.

Дополнительные гармоники не означают, что именно так обязан звучать тот или иной класс усилителя. Скорее, это усиленный окрас такого типа для выходного уровня мощности, где усилитель по току или напряжению выходит из линейного режима в своей передаточной харакетистике.

Invert distortion phase

Инвертирует фазу искажений, может дать другое звучание в нелинейных трактах.

Bypass

Отключает плагин.

Как послушать звук не в foobar2000?

В foobar2000 можно сделать конвертацию исходных файлов в удобный формат.




В списке треков надо правой кнопкой вызвать меню и перейти в пункт Convert > …




В настройках конвертации выбрать формат (лучше всего 24 или 32 бит в зависимости от ЦАП, через который будет прослушивание) и далее настроить плагин через Processing.

Установите необходимые настройки.

Если устройство не поддерживает частоты, кратные 44.1 кГц

Что лучше, сперва 44.1 кГц перевести в 48 кГц а уже после плагином до 384 кГц или наоборот, сперва плагином в 352 кГц и после в 384 кГц отдельным ресемплером?

Лучше всего сперва повысить плагином до максимально возможной частоты и только потом отдельным ресемплером в поддерживаемую устройством частоту. В этом случае к полноценной эмуляции NOS результат будет ближе.

Субъективная разница звучания

После ресемплирования в эмуляции NOS самые высокие частоты снижаются и делают звучание более мягким и не таким звонким. Если эту разницу не слышно, то стоит проверить свой слух или тракт.

Дополнительно эмуляция NOS дает больше интермодуляционных искажений и здесь дискуссионный вопрос, если эти искажения слышно, то это признак высокого качества тракта, или наоборот плохого.

Основной характер искажений должна давать настройка точности резистивной матрицы. Если вдруг нет явной слышимости и при 1%, то можно загрузить несколько плагинов подряд до абсурдной деградации звука, и потом, уже поняв, как именно проявляют себя субъективно искажения, стараться их услышать при меньших значениях.

По аналогии с эмуляторами лампового звучания через транзисторный усилитель, эмулятор может добавить характерные искажения лампы, но не может удалить особенности “транзисторного” звука. Так и здесь, при воспроизведении через дельта-сигма ЦАП будут добавлены особенности звучания NOS R2R, но какие-то особенности от дельта-сигма неизбежно останутся.

В комментариях или в телеграм можно поделится своими впечатлениями.