Audio Converters95 Produkt

Konwertery audio (AD/DA) to kluczowe ogniwo każdej ścieżki nagraniowej: zamieniają sygnały analogowe na dane cyfrowe — i odwrotnie. Sprawdź, czym różnią się konwertery, interfejs audio i przedwzmacniacze oraz które parametry naprawdę mają znaczenie w praktyce.

Konwerter AD/DA, interfejs audio i przedwzmacniacze

Te trzy typy urządzeń to elementy toru sygnałowego w nagrywaniu i w większości przypadków są zintegrowane w jednym sprzęcie — w interfejsie audio. W interfejsach audio klasy premium marek takich jak RME, Apogee, Lynx, Antelope czy Universal Audio, konwersja AD/DA i przedwzmacniacze spełniają profesjonalne wymagania studia. Co ważne, nawet w modelach bardziej budżetowych jakość bywa dziś lepsza niż w wielu urządzeniach sprzed 15 lat.

W rozbudowanych lub bardzo wymagających („audiofilskich”) konfiguracjach warto czasem rozdzielić urządzenia. Wtedy interfejs audio zapewnia połączenie z komputerem, konwerter przenosi sygnał między analogiem a cyfrowym światem, a przedwzmacniacz wzmacnia ciche źródła (np. mikrofony). Najczęstszym powodem wyboru osobnych konwerterów AD/DA jest liczba kanałów: interfejsy oferujące 32 (lub więcej) wejść/wyjść „w standardzie” nadal są rzadkością, a ponad 8 wejść w urządzeniach typu „wszystko w jednym” nie jest normą — często za mało do nagrania perkusji. Rozbudowa przez cyfrowe łącza, np. ADAT, jest możliwa, ale wyjście znacząco poza 16 kanałów nie zawsze bywa proste.

W praktyce, gdy potrzebujesz wielu kanałów, często dodajesz kolejne urządzenia do swojego interfejsu audio. Dodatkowa zaleta osobnych konwerterów to możliwość ustawienia ich w pomieszczeniu nagraniowym i skrócenia do minimum odcinka analogowego — bardziej podatnego na zakłócenia i błędy.

Do czego służy konwerter audio?

Aby zdigitalizować sygnał analogowy, potrzebujesz konwertera. Najczęściej jest on zintegrowany z interfejsem audio i nie zwraca na siebie uwagi — a przecież konwersja to etap kluczowy w całym torze. Dziś konwertery AD/DA nawet w interfejsach ze średniej i niższej półki znanych marek zwykle prezentują bardzo dobry poziom. W produkcjach high-end starsze lub bardzo tanie rozwiązania mogą jednak nadal stanowić wąskie gardło.

Z analogowego na cyfrowe

Zanim sygnał analogowy da się przetłumaczyć na cyfrową sekwencję zer i jedynek, musi spełnić określone warunki. Najpierw trzeba uzyskać odpowiedni poziom dla układu konwersji — robią to stopnie wzmocnienia. Następnie odfiltrowuje się wszystko poza zakresem częstotliwości, który przetwarza przetwornik, aby uniknąć artefaktów nieobecnych w sygnale źródłowym (anti-aliasing). Te analogowe układy mają duży wpływ na brzmienie i u renomowanych producentów projektuje się je ze szczególną starannością.

Sam konwerter można traktować jak układ scalony. Produkuje je tylko kilka firm na świecie (np. Burr Brown, ESS, AKM, Cirrus Logic), a podobne rodziny chipów trafiają do urządzeń o bardzo różnych cenach. Różnice wynikają zwykle z tego, co jest „dookoła”: układ jest wrażliwy i wymaga precyzyjnych warunków. Czyste zasilanie, poprawne prowadzenie sygnału i przede wszystkim stabilny zegar (clock) są kluczowe dla dokładnej konwersji. Liczy się też jakość toru analogowego, bo to on decyduje, jak wierny obraz trafi do domeny cyfrowej. To jak w fotografii: najlepszy aparat nie pomoże, jeśli światło miga.

Częstotliwość próbkowania (kHz)

Podczas konwersji częstotliwość próbkowania (kHz) określa, ile razy na sekundę mierzony jest sygnał. Każdy pomiar to „migawka” (sample) wykonywana w regularnych odstępach. Przy powrocie do analogu proces zachodzi odwrotnie: powstaje krzywa, która jest wygładzana filtracją. Prosta zasada: połowa częstotliwości próbkowania to maksymalna częstotliwość możliwa do odwzorowania (Nyquist). Przy 48 kHz mamy 24 kHz, czyli już powyżej słyszalnego zakresu. Mimo że istnieją urządzenia z ekstremalnymi wartościami, w praktyce większość produkcji pracuje w 44,1 lub 48 kHz — to kompromis między jakością a ilością danych. 88,2 lub 96 kHz bywają przydatne w określonych sytuacjach przy odpowiednim torze, ale sama wyższa liczba nie oznacza automatycznie lepszego brzmienia.

Głębia bitowa

Każda próbka zapisuje sygnał z określoną rozdzielczością dynamiki. Im większa głębia bitowa, tym więcej kroków głośności można zapisać. Przy niewielkiej głębi i bardzo cichym nagraniu pojawia się słyszalny szum cyfrowy. W czasach 16 bit trzeba było nagrywać „na gorąco”, by go ograniczyć. Dziś, przy standardzie 24 bit, problem w dużej mierze znika i pracuje się z wygodnym zapasem (headroom). W DAW często ustawia się poziomy około -18 dBFS. Niektóre konwertery oferują 32 bit, a wiele stacji roboczych liczy wewnętrznie w 32-bit float lub nawet 64-bit float.

Przypadek szczególny: DSD

Alternatywą dla standardowego PCM (np. 48 kHz/24 bit) jest w segmencie high-end DSD (Direct Stream Digital). DSD działa na bardzo wysokich częstotliwościach w MHz (64x do 512x 44,1 kHz), ale z rozdzielczością tylko 1 bit. Informacja jest kodowana jako cyfrowa forma fali o zmiennej szerokości impulsu. W praktyce stosuje się noise shaping i filtr dolnoprzepustowy, by ograniczyć szum kwantyzacji i ultradźwiękową energię. DSD spotyka się m.in. na SACD oraz w niektórych produkcjach audiofilskich.