Ювелирное обозрение

Как получить качественный звук? Стоит ли для этого покупать Hi-Fi плеер, ведь современные смартфоны могут столь многое: они поддерживают самые качественные аудиоформаты и даже передают их по Bluetooth. На фоне этого плееры как отдельные и громоздкие устройства кажутся бессмысленными — можно ведь просто вставить хороший ЦАП в смартфон, и он зазвучит точно так же. Или нет? Разбираемся, откуда всё же берётся качественный звук и можно ли его в полной мере ожидать от смартфонов.

Миф 1: смартфоны с выделенным ЦАП звучат не хуже Hi-Fi плееров

Для любителей качественного звука в смартфонах настают тяжёлые времена — производители отказываются от 3,5-мм разъёма для наушников в пользу цифровых аудиовыходов. В связи с этим музыкальные смартфоны с выделенным ЦАП на борту постепенно вымирают. Однако стоит ли грустить по этому поводу, когда есть Hi-Fi плееры? И насколько смартфоны с выделенным ЦАП вообще сопоставимы с ними в плане аудиовозможностей?

Начнём с того, что установка в смартфон полноценного дискретного ЦАП это первый, но не единственный шаг на пути к хорошему звуку. Качественные ЦАП и усилители требуют большого количества электроэнергии. Чтобы это понять, достаточно взглянуть на Hi-Fi плееры, например, FiiO X5-III. Он оснащён двумя ЦАП AK4490EN (по одному на каждый канал) и мощным усилителем, которые разряжают батарею ёмкостью 3400 мАч примерно за 9 часов прослушивания музыки. Для плеера это вполне достойный результат. Однако в смартфоне ресурсы аккумулятора делятся между процессором, экраном и модулями связи. Если установить в него подобный аудиотракт, можно будет забыть даже про день автономной работы.

Некоторые смартфоны также могут похвастаться высококлассными ЦАП (например, аудиотракт ZTE Axon 7 построен на базе того же AK4490EN). Однако питание таких микросхем ограничивается, что выбивает их из комфортного режима работы. От этого страдают все характеристики: отношение сигнал/шум, динамический диапазон и разделение каналов. ЦАП просто не задействует львиную долю своего потенциала. Но и это ещё не всё — в подобных устройствах обычно стоят маломощные усилители, которые не требуют больших объёмов энергии. Нехватка мощности сказывается в первую очередь на проработке нижних частот и общей динамике звука. Так что большинство музыкальных смартфонов звучит хуже, чем Hi-Fi плееры уровня FiiO X3-III.

Миф 2: сейчас даже кодеки в смартфонах приличного качества

Действительно, кодеки прошли долгий эволюционный путь. Ещё несколько лет назад практически каждый смартфон был оснащён пускай простым, зато дискретным ЦАП для вывода звука на наушники. Всё потому что такие производители чипов, как Qualcomm, не предлагали качественных аудиорешений. Теперь же встроенные в SoC кодеки способны удовлетворить потребности большинства пользователей. Однако это не значит, что они лишены проблем.

Для начала разберёмся, что же такое кодек. По сути это микросхема, включающая в себя весь аудиотракт устройства: обработчик цифрового сигнала, ЦАП для наушников, АЦП для микрофонов, усилители и необходимую обвязку. Для экономии места всё это плотно «упаковано» на крошечном куске текстолита. Не нужно быть экспертом в электронике, чтобы понять, какие из этого вытекают проблемы. Во-первых, возникают электромагнитные помехи от близко расположенных компонентов. Во-вторых, плотная компоновка повышает тепловыделение системы.

Чтобы предотвратить сильные искажения сигнала и перегрев кодека, приходится ограничивать электропитание, а вместе с этим заменять качественные ЦАП и усилители более простыми и энергоэффективными аналогами. Вся эта череда компромиссов приводит к тому, что низкие и высокие частоты в смартфонах с кодеками существенно упрощены и не прорабатываются должным образом. Для глубокого и динамичного баса не хватает мощности, для чистых и детальных ВЧ — хорошей элементной базы и обвязки. Это трудно заметить в простых динамических наушниках, которые обычно используются со смартфонами. Однако с хорошей арматурой или полноразмерными мониторами любой Hi-Fi плеер звучит существенно лучше устройств на кодеке, даже бюджетный FiiO X1-II.

Конечно, прогресс не стоит на месте. Например, последние кодеки из линейки Qualcomm Aqstic имеют паспортные данные, не уступающие многим выделенным ЦАП — динамический диапазон, коэффициент нелинейных искажений и прочие характеристики, которые лежат далеко за пределами слышимости человеческого уха. Однако параметры, полученные в лабораторных условиях, всё ещё не отражают реальное положение дел.

Заключение

Сегодня качественный звук требует много электроэнергии и пространства — тех ресурсов, которых в современных смартфонах попросту нет. Производители это понимают, поэтому они и взяли курс на избавление от 3,5-мм аудиоразъёма в новых устройствах. На самом деле, это скорее к лучшему — упор на цифровое аудио даст пользователям возможность решать, какой звук они будут слушать. Большинству вполне хватит работы той начинки, которая встроена в переходник или Type-C/Lightning-наушники. В свою очередь, ценители качественного звука могут подключить к смартфону USB-ЦАП с усилителем. Впрочем, они скорее выберут плеер как более удобное самостоятельное устройство, потому что даже топ-линейки FiiO — модель X7-II с флагманским ЦАП — ёмкой батареей и сменными усилителями компактнее, чем «бутерброд» из смартфона и внешнего «усилка».

Тем не менее возможен и другой сценарий. Допустим, исследования новых материалов, таких как графен, станут основой для технологического рывка и революции в электронике. Будь то сверхъёмкие и компактные батареи, или новый тип транзисторов на порядок меньше и эффективнее тех, что используют сейчас — это позволит избавиться от существующих ограничений и сделать качественный звук доступным для всех. Однако это вопрос будущего, а нынешняя реальность такова: хочешь хороший звук — приобретай Hi-Fi плеер и соответствующие наушники.

Как получить качественный звук? Стоит ли для этого покупать Hi-Fi плеер, ведь современные смартфоны могут столь многое: они поддерживают самые качественные аудиоформаты и даже передают их по Bluetooth. На фоне этого плееры как отдельные и громоздкие устройства кажутся бессмысленными — можно ведь просто вставить хороший ЦАП в смартфон, и он зазвучит точно так же. Или нет? Разбираемся, откуда всё же берётся качественный звук и можно ли его в полной мере ожидать от смартфонов.

Миф 1: смартфоны с выделенным ЦАП звучат не хуже Hi-Fi плееров

Для любителей качественного звука в смартфонах настают тяжёлые времена — производители отказываются от 3,5-мм разъёма для наушников в пользу цифровых аудиовыходов. В связи с этим музыкальные смартфоны с выделенным ЦАП на борту постепенно вымирают. Однако стоит ли грустить по этому поводу, когда есть Hi-Fi плееры? И насколько смартфоны с выделенным ЦАП вообще сопоставимы с ними в плане аудиовозможностей?

Начнём с того, что установка в смартфон полноценного дискретного ЦАП это первый, но не единственный шаг на пути к хорошему звуку. Качественные ЦАП и усилители требуют большого количества электроэнергии. Чтобы это понять, достаточно взглянуть на Hi-Fi плееры, например, FiiO X5-III. Он оснащён двумя ЦАП AK4490EN (по одному на каждый канал) и мощным усилителем, которые разряжают батарею ёмкостью 3400 мАч примерно за 9 часов прослушивания музыки. Для плеера это вполне достойный результат. Однако в смартфоне ресурсы аккумулятора делятся между процессором, экраном и модулями связи. Если установить в него подобный аудиотракт, можно будет забыть даже про день автономной работы.

Некоторые смартфоны также могут похвастаться высококлассными ЦАП (например, аудиотракт ZTE Axon 7 построен на базе того же AK4490EN). Однако питание таких микросхем ограничивается, что выбивает их из комфортного режима работы. От этого страдают все характеристики: отношение сигнал/шум, динамический диапазон и разделение каналов. ЦАП просто не задействует львиную долю своего потенциала. Но и это ещё не всё — в подобных устройствах обычно стоят маломощные усилители, которые не требуют больших объёмов энергии. Нехватка мощности сказывается в первую очередь на проработке нижних частот и общей динамике звука. Так что большинство музыкальных смартфонов звучит хуже, чем Hi-Fi плееры уровня FiiO X3-III.

Миф 2: сейчас даже кодеки в смартфонах приличного качества

Действительно, кодеки прошли долгий эволюционный путь. Ещё несколько лет назад практически каждый смартфон был оснащён пускай простым, зато дискретным ЦАП для вывода звука на наушники. Всё потому что такие производители чипов, как Qualcomm, не предлагали качественных аудиорешений. Теперь же встроенные в SoC кодеки способны удовлетворить потребности большинства пользователей. Однако это не значит, что они лишены проблем.

Для начала разберёмся, что же такое кодек. По сути это микросхема, включающая в себя весь аудиотракт устройства: обработчик цифрового сигнала, ЦАП для наушников, АЦП для микрофонов, усилители и необходимую обвязку. Для экономии места всё это плотно «упаковано» на крошечном куске текстолита. Не нужно быть экспертом в электронике, чтобы понять, какие из этого вытекают проблемы. Во-первых, возникают электромагнитные помехи от близко расположенных компонентов. Во-вторых, плотная компоновка повышает тепловыделение системы.

Чтобы предотвратить сильные искажения сигнала и перегрев кодека, приходится ограничивать электропитание, а вместе с этим заменять качественные ЦАП и усилители более простыми и энергоэффективными аналогами. Вся эта череда компромиссов приводит к тому, что низкие и высокие частоты в смартфонах с кодеками существенно упрощены и не прорабатываются должным образом. Для глубокого и динамичного баса не хватает мощности, для чистых и детальных ВЧ — хорошей элементной базы и обвязки. Это трудно заметить в простых динамических наушниках, которые обычно используются со смартфонами. Однако с хорошей арматурой или полноразмерными мониторами любой Hi-Fi плеер звучит существенно лучше устройств на кодеке, даже бюджетный FiiO X1-II.

Конечно, прогресс не стоит на месте. Например, последние кодеки из линейки Qualcomm Aqstic имеют паспортные данные, не уступающие многим выделенным ЦАП — динамический диапазон, коэффициент нелинейных искажений и прочие характеристики, которые лежат далеко за пределами слышимости человеческого уха. Однако параметры, полученные в лабораторных условиях, всё ещё не отражают реальное положение дел.

Заключение

Сегодня качественный звук требует много электроэнергии и пространства — тех ресурсов, которых в современных смартфонах попросту нет. Производители это понимают, поэтому они и взяли курс на избавление от 3,5-мм аудиоразъёма в новых устройствах. На самом деле, это скорее к лучшему — упор на цифровое аудио даст пользователям возможность решать, какой звук они будут слушать. Большинству вполне хватит работы той начинки, которая встроена в переходник или Type-C/Lightning-наушники. В свою очередь, ценители качественного звука могут подключить к смартфону USB-ЦАП с усилителем. Впрочем, они скорее выберут плеер как более удобное самостоятельное устройство, потому что даже топ-линейки FiiO — модель X7-II с флагманским ЦАП — ёмкой батареей и сменными усилителями компактнее, чем «бутерброд» из смартфона и внешнего «усилка».

Тем не менее возможен и другой сценарий. Допустим, исследования новых материалов, таких как графен, станут основой для технологического рывка и революции в электронике. Будь то сверхъёмкие и компактные батареи, или новый тип транзисторов на порядок меньше и эффективнее тех, что используют сейчас — это позволит избавиться от существующих ограничений и сделать качественный звук доступным для всех. Однако это вопрос будущего, а нынешняя реальность такова: хочешь хороший звук — приобретай Hi-Fi плеер и соответствующие наушники.

Что значит «музыкальный» смартфон? Что такое выделенный ЦАП и аппаратный кодек? У каких девайсов хорошие внешние динамики? И почему одни гаджеты выдают ужасный звук даже в сочетании с первоклассными наушниками, а другие звучат не хуже плееров Hi-Fi? Эти и другие музыкальные вопросы затронем в сегодняшнем разборе.

ЦАП или кодек?

Каким образом мы слышим воспроизводимую смартфоном музыку? Всё просто: излучатели в наушниках или во внешних динамиках создают колебания воздуха, которые улавливаются нашим слуховым аппаратом.

Чем больше длина волны, тем ниже частота звука, и мы воспринимаем её как бас. Звуки от средних частот к высоким соответственно представляют собой волны с меньшей длиной. Среднестатистический человек с идеальным слухом воспринимает звуки (или, как мы уже выяснили, колебания воздуха) с частотой от 20 Гц (нижний бас) до 20 кГц (высокие).

Важно, чтобы «железо» смартфона могло точно «переводить» данные из MP3- или FLAC-файлов с «языка» нулей и единиц на «язык» аналоговый, или, другими словами, конвертировать «на лету» двоичный код в напряжение, которое управляет излучателями в наушниках и порождает звук. Собственно, для описанного процесса преобразования и нужен ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь.

ЦАП в смартфоне может быть выделенным, то есть реализованным в виде отдельного высококачественного чипа, либо составной частью аппаратного кодека. Под кодеком в смартфоне подразумевается решение «всё в одном» — универсальный компонент на плате с ЦАП, АЦП, усилителем и другими элементами, отвечающими за координацию всего, что связано со звуком в устройстве.

Если же в девайсе помимо кодека есть отдельный ЦАП специально для прослушивания музыки в наушниках, то это говорит о том, что производитель не искал дешёвых решений — от такого аппарата можно ожидать более высокого качества звука. Правда, справедливости ради следует отметить, что бывают и исключения из правил, когда, например, хорошо реализованные аппаратные кодеки в дорогих смартфонах тоже обеспечивают весьма неплохое звучание со многими наушниками.

ES9018K2M — один из мощнейших ЦАП, устанавливаемых в смартфоны. Технически аудиочип не сильно уступает «полноразмерным» версиям ES9018, применяемым в серьёзной аппаратуре, но при этом может быть размещён в компактных девайсах.

Усилители

Говоря о звуке в наушниках, всегда уделяют очень много внимания маркировке ЦАП и его характеристикам, но часто забывают про не менее важный компонент — усилитель. Дело в том, что недостаточно преобразовать код в напряжение — сигнал ещё нужно правильно усилить. Поэтому от установленного в смартфоне усилителя сильно зависит в целом качество звука, запас по громкости и совместимость с наушниками. Если он слабый (выдаёт недостаточный уровень напряжения и тока), то про высокоомные наушники можно забыть — смартфон их не «раскачает», да и звук будет тихим даже при выставлении максимальной громкости.

Бывают и исключения из правил — Highscreen Boost 3 SE Pro имеет первоклассный ЦАП ESS9018K2M и достаточно мощный для высокоомных наушников усилитель Analog Devices ADA4897-2.

К сожалению, подробную информацию об усилителях в смартфонах не всегда легко найти в открытом доступе. Но, как правило, если в гаджете стоит выделенный ЦАП, а модель позиционируется как «музыкальная», то и проблем с громкостью не возникает.

Audioquest DragonFly — один из самых компактных USB-усилителей с собственным ЦАП, с помощью которого можно «прокачать» звук почти в любом смартфоне.

Разная «обвязка» с оригинальным усилителем бывает также и у смартфонов без выделенного ЦАП. Этим, например, объясняется то, что даже «встроенный» звук на девайсах с одинаковым SoC иногда сильно отличается по качеству и запасу громкости при подключении наушников. Кроме того, к аппаратам без выделенного ЦАП всегда можно при необходимости подсоединить внешний USB-усилитель с собственным ЦАП на борту — это и качество звучания улучшит, и даст возможность пользоваться высокоомными наушниками с хорошим запасом по громкости. Подобных внешних модулей в продаже довольно много, они существенно отличаются между собой качеством и особенно — ценой. Топовые варианты очень дорогие. А среди популярных моделей таких внешних «усилков» стоит отметить девайсы Fiio E7, Meridian Explorer и, например, Audioquest DragonFly.

В iPhone 7 и iPhone 7 Plus звук обрабатывается через ЦАП, встроенный в переходник для наушников, либо через чип внутри корпуса фирменных наушников, подключаемых через Lightning разъём.

Базовые характеристики

Хотя оценивать звук по цифрам — дело неблагодарное, знать основные характеристики полезно для «ориентировки на местности» в мире музыкальных девайсов.

Так, в специализированных тестах можно найти сравнительные таблицы для различных смартфонов, где указывают результаты тестирования выходного аудиотракта. Как правило, в них учитываются следующие, самые главные параметры.

Соотношение сигнал/шум — упрощённо говоря, отвечает за «чистоту» сигнала.

Динамический диапазон — это соотношение между самым громким неискажённым сигналом на выходе и уровнем на выходе при отсутствии воспроизведения для конкретной модели ЦАП.

Stereo crosstalk (перекрёстные помехи) показывает паразитную «утечку» части сигнала из левого канала в правый и наоборот.

Чем лучше показатель сигнал/шум, больше динамический диапазон и меньше stereo crosstalk, тем лучше.

Помимо вышеупомянутого на качество звука также сильно влияют такие параметры аудиочипов, как поддерживаемая частота дискретизации и разрядность. Стандартные минимальные значения, эквивалентные CD-качеству — 44,1 кГц и 16 бит. Этого достаточно, чтобы комфортно слушать MP3.

Чем выше разрядность и больше частота дискретизации, тем теоретически больше звуковых «нюансов» можно передать.

Однако при прослушивании высококачественных lossless-файлов, даже при возможности их воспроизведения, смартфон будет вынужден для многих треков выполнять даунсэмплинг и передискретизацию, что способно негативно сказываться на качестве звучания. А прослушивание музыки в форматах высокого разрешения (Hi-Res) вообще зачастую невозможно на многих гаджетах, кроме «музыкальных». Таким образом, для прослушивания музыки в «тяжёлых» форматах с максимальным качеством стоит обращать внимание на частоту дискретизации и разрядность: например, некоторые смартфоны LG имеют 32-битный ЦАП с частотой дискретизации 384 кГц,что позволяет на таких аппаратах воспроизводить музыку в одном из самых «тяжёлых» форматов — DSD512.

Samsung Galaxy S7 построен на базе небезызвестного 24-битного чипа Cirrus Logic CS47L91 с поддержкой частот дискретизации до 192 кГц.

Стерео- или монодинамики?

Если в наушниках от смартфона можно добиться весьма качественного звука с почти полным спектром слышимых человеком частот, то с внешними динамиками ситуация обстоит иначе. Малые габариты корпуса не позволяют устанавливать большие по диаметру излучатели, а это означает, что низкие частоты (очень большие по длине волны) такая АС просто физически не способна создать по объективным причинам. Следовательно, любой внешний динамик в смартфоне страдает от полного отсутствия самых низких частот, но в зависимости от качества и способа реализации может неплохо справляться со спектром на стыке низких и средних частот, а также без труда воспроизводить верхние частоты.

Кроме того, многие производители пытаются улучшить качество звучания внешних динамиков за счёт особой конструкции резонансной камеры, которая усиливает звук по принципу, схожему с тем, какой действует в корпусе акустической гитары.

Производители идут на всевозможные ухищрения, чтобы сделать резонаторную камеру динамиков как можно больше. На картинке – система HTC BoomSound

Некоторые модели щеголяют стереодинамиками, расположенными на фронтальной стороне корпуса. При грамотной реализации они способны дать некоторое ощущение стереозвука, которое, впрочем, всё равно будет упираться в чрезмерно близкое расположение излучателей друг к другу.

HTC BoomSound — пример одной из самых громких систем со стереодинамиками.

Hi-Res Audio по воздуху

При использовании беспроводных наушников добиться первозданного качества звучания непросто, особенно при прослушивании музыки в форматах Hi-Res. Чтобы слушать музыку в столь высоком качестве без потерь, следует убедиться, что смартфон и наушники поддерживают специальные кодеки, например, aptX, aptX HD или LDAC (фирменный кодек Sony). Данные стандарты обеспечивают скорость передачи данных от 96 кГц/24 бит и выше, которая требуется для отличного воспроизведения DSD-файлов.

HTC 10 имеет на борту высококачественный кодек Qualcomm Aqstic Codec, выделенный 24-битный ЦАП и предлагает сертифицированную поддержку формата Hi-Res Audio.

Итоги

Современные «музыкальные» смартфоны, оборудованные выделенным ЦАП, уверенно наступают на пятки многим плеерам Hi-Fi и способны удовлетворять запросы даже требовательных к звуку пользователей. Правда, чтобы насладиться поистине хорошим звуком, лучше отдать предпочтение девайсам с качественными кодеками, ЦАП с поддержкой высокой разрядности и высокими частотами дискретизации, а также ответственно подойти к подбору наушников.