Таблица с 70 портативными ЦАП 2020-2025 годов. Попытки их исследования

В данной статье я познакомлю вас с таблицей портативных ЦАП, объясню как ее правильно читать и сделаю попытки исследовать их звук на предмет взаимосвязей с измерениями. Доказательства достаточности таблицы для описания звука привел в своей прошлой статье (ссылка), единственное отличие — у ЦАП параметры громкости и частоты практически линейны (в отличии от АЧХ наушников) для абсолютного большинства, поэтому их графики АЧХ информации о звучании для большинства не несут (например Ovidius B1 имеет ослабления на АЧХ до 100 гц и после 5000 гц, но все равно контролирует нч и вч хорошо, как и не прячет их).

Гайд по чтению таблицы

Возьмем к примеру Celest CD-20 и привяжем к нему шкалу

Поделим шкалу на три условные (что важно) зоны

Привяжем еще одну шкалу к Celest CD-20

Поделим шкалу на три условные зоны

Обозначим параметры Celest CD-20 на этих 2 шкалах, а затем объединим их в одну

Добавим еще две шкалы справа, где шкала 1 — низкие частоты, шкала 2 — средние, 3 — верхние. На вч вместо обертонального насыщения будет продолжительность затуханий, а обертональное насыщение и разрешение принимаются как прямо пропорциональные параметры и объединяются под термином «разрешение» (высокое разрешение — значит высокое обертональное насыщение). Буквой h будет обозначаться требовательность ЦАП к качеству записи, или наделение вч резким характером. Буквой s будет обозначаться способность ЦАП скрывать огрехи в записях, или наделение вч мягким характером

Таблица с группами

Ссылка на таблицу в гугл таблицах. В ней выделены четыре основных вида ЦАП — плееры, ресиверы и портативные ЦАП. Каждый вид поделен на три группы — универсальные, музыкальные и техничные ЦАП. Группы набраны на основании параметров каждого ЦАП, а также ранжированы по цене, а не по качеству. Таблица составлена в основном с опорой на сравнительный опыт, что важно, потому что позволяет сравнить каждый ЦАП с каждым в пределах видов плееры, ресиверы и портативные ЦАП. В столбцах будут следующие параметры: слева от названия модели ЦАП — выдаваемая мощность на разъем и минимальная цена в USD (бралась на Алиэкспресс); справа от основной таблицы — степень чистоты фона (0 — чистый, 5 — шумный) и акцентирование частот (не по массе или громкости, а по своеобразной «заметности»)

*стационары отличаются от портативных ЦАП своей непортативностью из-за размеров и зачастую отдельного питания, подключаемого напрямую к электрической сети

*плееры отличаются от портативных ЦАП наличием процессора и оперативной памяти

*ресиверы отличаются от портативных ЦАП наличием блютуза

*как видно по таблице, универсалы доминируют над музыкальными и техничными портативными ЦАП, разница между универсалами до 100 usd условная и прежде всего касается акцентов частот, детальности вч и степени натуральности вч, что говорит о пересыщении рынка и достигнутом потолке в сегменте портативных ЦАП. Поэтому существенную разницу в классе можно увидеть в сегменте плееров 300 USD+, ЦАП усилителей (iFi iDSD Diablo, TRI TK-2) и стационаров. И эта разница больше, чем кажется по таблице. Особенно на нч и вч. Также на высокоОмных наушниках эта разница увеличивается

Таблица, сформированная в алфавитном порядке

Примечания к таблице

• лучше всегда проверять уровень громкости до использования наушников
• разъемы 3,5/6,3 — сингл, обычные или несимметричные, разъемы 2,5/4,4 — балансные
• для плееров в графе «ОС» обозначается установленная собственная ОС, для остальных поддержка указанных ОС, при этом не указанные также могут быть совместимы
• если у вас установлена Windows 8 и ниже, то лучше проверить ее совместимость с ЦАП по обзорам. Где гарантированно не совместима, обозначено (10, 11)
• если у вас айфон, то лучше перепроверить его совместимость с данным ЦАП по обзорам из-за возможных проблем по питанию в связке с тугими наушниками. Где наверняка возможны проблемы, обозначено «does not work with iPhones»
• в смартфонах бренда Realme необходимо активировать режим OTG
• некоторые ЦАП определяются источниками только при подключенных к ним наушниках
• плеер HiBy Music поддерживает BitPerfect режим, который можно активировать в настройках — «эксклюзивный доступ к HQ звуку на USB», там же можно активировать «аппаратно ускоренный режим громкости»
• поддержки гарнитуры нет у большинства портативных ЦАП
• кодеки SBS AAC используются в большинстве ЦАП с блютузом, поэтому в таблице не указываются
• если возле названия ЦАП в скобках написано «mode», значит фильтры или режимы усиления заметно влияют на характер звучания ЦАП
• наличие USB контроллера XMOS говорит о гарантированной поддержке протокола ASIO
• потребление около 0,12 А (на 5 V) и выше говорит о быстром потреблении зарядка транспорта (телефона или плеера)
• мощность около 250 mW и выше позволяет раскачать большинство IEM, в том числе планарные
• низкоОмные многодрайверные наушники (<16 Ом) требовательны к чистоте фона источника
• фоновый шум с меньше вероятностью проявляется при подключении тугих (высокоОмных) наушников
• высокий выходной импеданс (>3 Ом) повышает вероятность искажений Ачх и шумов у подключаемых наушников, особенно низкоОмных
• балансный выход (2,5/4,4) отличается от несимметричного (3,5/6,3 ) в большинстве более высоким разрешением и большим акцентом на всч и вч, но есть исключения
• при назначении параметров портативных ЦАП бралось в учет их звучание в десктопном режиме (подключенном к компьютеру через порты USB 3.0 или USB Type-C) через балансный выход (при его наличии), а не портативном (подключенном к телефону или плееру)
• R2R устройства базово менее резкие на всч и вч, и менее детальные на вч, чем дельта сигма устройства
• акцентирование нч и нсч придает характеру звучания ЦАП теплоту и мягкость, всч и вч — прохладность и резкость, сч или отсутствие акцентов — нейтральность и ровность, а также акцентированные нч и вч увеличивают объем виртуальной сцены. Это нужно всегда учитывать
• неизбежно ошибок много. Думаю большинство значений попало в плюс минус 2 пункта от возможных истинных
• обоснованные сравнительным опытом поправки приветствуются
• таблица будет периодически редактироваться и дополняться — возможны расхождения
• если вы верите, что источник не дает ничего, кроме мощности, отсутствия искажений и разрешения, то советую сравнить характеристики SMSL D10 и TempoTec Sonata BHD Pro (чип Cirrus Logic CS43131 x2, цена около 50-60 usd, мощность с 4,4 выхода около 250 mW), а потом посмотреть обзоры на них, а лучше послушать самим

Попытки поиска взаимосвязей между характером звучания ЦАП и его спектром

Сражу скажу — графики не мои, их авторов и ссылки на источники я указал под изображениями. Из моего на них только легко отличимые художества. Также рассматривались именно графики гармонических искажений, как исчерпывающие данные для описания звука отдельно взятого тона, а технические причины формирования их структуры опускались

Первое что пришло мне на ум в начале поисков — рассмотреть гармонические искажения, ведь именно манипуляцией их амплитуды некоторые производители добиваются разного звучания у одного ЦАП

Например xDuoo Link2. График гармонических искажений при выключенных эффектах

Гармонические искажения при включенном эффекте «усиление баса»

Также можно вспомнить Cayin N3 Pro. Гармонические искажения при включенном транзисторном режиме

Гармонические искажения при включенном триодном режиме

В обоих случаях усиливаются по громкости гармоники основного тона 1000 гц, которые начинают входить в зону слышимости, отделенную уровнем — 96 дБ. Единственное, в случае xDuoo Link2 сильнее поднимаются нечетные гармоники, а также амплитуда первых двух значительно ниже, чем у Cayin N3 Pro в триодном режиме

Затем я посчитал среднее арифметическое гармонических искажений универсальных портативных ЦАП — 0,00139 %, музыкальных — 0,00032 %, техничных — 0,00042 %. Также можно посчитать среднее геометрическое, чтобы исключить влияние низких и высоких значений на итоговый результат: универсальные — 0,00026 %, музыкальные — 0,0002 %, техничные — 0,00013 %. Данные брались в обзорах syncertech для исключения вероятности завышения или занижения значений производителями. Стационары я исключил для уменьшения вероятности влияния помех. Как видно по результатам — особых закономерностей нет, все уложилось в 0,0001 — 0,0003 %, что в пределах погрешности

Второе, на что я обратил внимание при изучении спектров гармонических искажений — интересный подъем громкости справа и слева от основного тона 1000 гц (замечу что его не было ранее на шумовой полке), который образует своеобразные лепестки

Я обвел эти лепестки по нижнему краю, а также добавил отрезок, соединяющий вершину и правое основание получившегося «наконечника стрелы»

Затем я обвел все лепестки у ЦАП которых в обзорах Syncaine имелось указание, что измерения проводились на АЦП E1DA Cosmos, дабы исключить влияние записывающей аппаратуры. В расчет брались стационары, плееры, ресиверы и портативные ЦАП. График спектра я брал для выхода 3,5 при его наличии. Также, насколько я понял из обзоров, все измерения проводились в разрешении 32 бит / 96 кГц, при дополнительной нагрузке 32 Ом на максимальной громкости и максимальном режиме усиления. Исключения — 7Hz Artemis39 на громкости ниже 80 %, Shanling UP4 2022 в разрешении 16 бит / 48 кГц.

Получившиеся лепестки ЦАП, ранжированные сверху вниз по ширине их оснований (сверху — широкие, снизу — узкие), а также собранные в группы по похожести формы (которую неплохо описывает наклонный отрезок):

Проверить аккуратность моих художеств вы можете по ссылке. Есть 5 % отличие в высоте шкал с шагом 10 дб и 12 дб при равной ширине, которым я решил пренебречь. Если смотрите с компьютера, то поиск активируется командой Ctrl + F

В теории, чем шире основание лепестков, тем музыкальнее звук. Но строгих взаимосвязей между положением на изображении и характером звучания ЦАП я не нашел. Да, универсальные встречаются реже в 1-13 (3 раза), чем в 14 -26 (6 раз) и в 27 — 39 (5 раз). Музыкальные чаще встречаются в 1 — 13 ( 8 раз), чем в 14 — 26 (3 раза) и в 27 — 39 (4 раза). Техничные реже встречаются в 1 — 13 (2 раза), чем в 14 — 26 (4 раза) и в 27 — 39 (4 раза). Но звучит не убедительно. А если присмотреться к некоторым (MuseHifi M3 под номером 1, SMSL D10 под номером 19 против Truthear Shio под номером 32) — то и вовсе противоречиво.

Можно зайти с другой стороны: музыкальные предпочитают форму строк 2 (2 из 3) и 3 (5 из 7). Универсальные предпочитают форму строки 5 (3 из 4)

Из примечательного — у всех ЦАП форма лепестков совпала на всех их выходах (имеются в виду выходы отдельного ЦАП). Исключение — TempoTec Serenade X:

Что интересно, именно на звук с выхода RCA жаловался Игорь Волков в своей статье «Доработка цифрового USB плеера Serenade-X, улучшаем звук»: «По всем звуковым частотам с выхода RCA слышны искажения… Удивительно, что в отзывах покупателей было что-то положительное». Совпадение занимательное. Причем общие гармонические искажения в порядке: 0,00133% и -95 дБ, что аккуратно умещается в порог слышимости -96 дБ. Эти цифры сопоставимы с 0,00225% и -86,4 дБ у TRI TK-2 (один из самых техничных в своем классе)

Еще один примечательный момент — EPZ TP50 и TRN TE Pro. По спецификации от производителей и их звучанию — они полные клоны друг друга. А теперь обратите внимание на форму их лепестков (строка 6, номера 17 и 18) — они абсолютно одинаковые. То есть совпадает форма лепестков не только у выходов одного ЦАП, но даже двух формально разных моделей. Так еще и измерения совпали с точностью 1-2 процента, кроме неравномерности АЧХ (+0,01 -0,13 против +0,01 -0,11), гармонических искажений (0,00006 против 0,00004) и интермодуляции на 10 кГц (0,00037 против 0,00043)

И еще один примечательный момент. При сравнении спектров гармонических искажений с разных выходов одного ЦАП форма лепестков сохраняется, а картина амплитуд гармоник иногда значительно меняется. Например, спектр TempoTec Sonata BHD Pro:

Форма лепестков также остается почти неизменной при смене цифровых фильтров в iBasso DC04 Pro (и включении эффекта «усиление баса» в xDuoo Link2, если вернуться немного назад). Правда немного вытягивается вершина — что видно по наклонному отрезку

Можно сделать промежуточное предположение, что форма лепестков может оставаться неизменной при смене выходов одного ЦАП, разных фильтрах и эффектах, и даже иногда на двух формально разных ЦАП с идентичной начинкой

Предупреждение: дальше начинаются фантазии и некомпетентные выводы

Насчет непопадания лепестков в зону слышимости -96 дБ. Я нарисовал условный график с несколькими близко расположенными тонами, которые проигрываются в один момент времени

Рассмотрим зону 1. В ней есть кусочек лепестка красного тона, и кусочек лепестка зеленого. А что такое лепестки — это обертона основного тона. То есть в зоне 1 одновременно находится некоторое количество пар обертонов с одинаковой частотой. Разность фаз у них тоже наверняка постоянная. То есть они соблюдают условия для интерференции. Чему равная эта разность фаз — четному количеству длин полуволн или нечетному, я не знаю. В первом случае они друг друга взаимоусиляют, во втором взаимоослабляют. Отдельные же гармоники основного тона (2000, 3000, 4000… Гц) обладают малой шириной и с меньшей вероятностью попадут друг на друга и усилят. Кстати их субъективная (не реальная) плотность ближе к вч поднимается, что может объяснять причину любви гармонических искажений именно к вч

Почти все лепестки ЦАП, нарисованные мной, симметричны относительно вертикальной оси основного тона. Можно предположить, что это общее свойства данной структуры. Рассмотрим несколько примеров спектров мультитоновых сигналов:

У тона +-48 гц левый лепесток стабильно шире, чем правый (60 против 48 у iBasso DC03, 70 против 58 у iBasso DC05, 60 против 51 у iBasso DX160). Как раз левый лепесток тона +-48 гц встречается с правым лепестком тона +-23 гц (случай 1) всегда выше по громкости, чем правый лепесток тона +-48 гц встречается с левым лепестком тона +-100 гц (случай 2). То есть вероятно в случае 1 именно интерференция сильнее поднимает обертона в левом лепестке, чем в случае 2 в правом. Еще что примечательно — ширина лепестков уменьшается с ростом частоты

Исходя из допущений, что я был достаточно аккуратен при обводке лепестков, что форма лепестков симметричная относительно вертикальной оси основного тона, что имеет место интерференция, «подталкивающая» лепестки к поверхности зоны слышимости, можно сделать предположение — их форма может влиять на звук. Опять же, это не утверждение, а предположение. От каких особенностей схемотехники они зависят и на что (не) влияют (при прочих равных — проигрываемой частоте, АЦП, разрешении звука, сопротивлении дополнительной нагрузки, уровне усиления) - буду рад почитать в комментариях

Еще, если интересно, самым музыкальным чипом оказался AKM AK4493SEQ, а самыми техничными ESS ES9039Q2M и ESS ES9038Q2M

Итого, продуктивной аналитики не получилось — убедительных взаимосвязей между спектрами гармонических искажений и характером звучания ЦАП я не нашел. Надеюсь хоть интересно было читать