Обзор Holo Audio May KTE - Один из самых впечатляющих R2R ЦАП

На протяжении многих лет ЦАП R2R имели репутацию высоко музыкальных, почти «аналоговых» устройств. Но они никогда не могли конкурировать с дельта-сигма преобразователями по точности - и здесь на помощь приходит Holo Audio May - это первый серийный дискретный лестничный ЦАП, который обеспечивает разрешение более 22 бит и гармоники на уровне -120 дБ. Ниже представлен подробный обзор того, как компания этого добилась.

Несколько слов...

От Holo Audio Spring до Holo Audio May

Сегодня Holo Audio May занимает верхнюю позицию в линейке, выше Cyan 2 и Spring 3 ЦАП. Архитектурная эволюция проста: Spring 3 использует одну лестницу, в то время как May использует два модуля одного класса - по одному на канал. И только May предлагает режимы оверсэмплинга; младшие модели работают исключительно в NOS.

KTE означает Kitsune Tuned Edition. Это улучшенная версия, разработанная американским дистрибьютором Kitsune HiFi (который также работает как Holo Audio USA). Позже Holo Audio лицензировала ее как единственную официально одобренную модифицированную версию May, поэтому KTE продается через авторизованных дилеров по всему миру, а не только в США. Kitsune по-японски означает «лисица» - отсюда медная эмблема лисицы на верхней панели.

Что такое R2R?

Сетевой лестничный преобразователь напрямую преобразует сигнал. Каждый бит цифрового «слова» управляет переключателем, который добавляет определенную долю опорного напряжения к выходу (старший бит добавляет половину, следующий - четверть и так далее). Чтобы вклад старшего бита не затмевал вклад младшего, его значение должно быть удержано на уровне лучше, чем 1/2^N, где N - глубина бита.

Лучшие прецизионные резисторы имеют допуск около 0.01–0.005%. Это соответствует примерно тринадцати или четырнадцати «истинным» битам - отсюда историческая репутация R2R - приятный звуковой характер в сочетании с характеристиками, которые отстают от современных дельта-сигма чипов. Мы уже подробно рассмотрели принцип лестницы и то, как он отличается от дельта-сигма модуляции в нашей статье R2R против Delta-Sigma. 

Резисторы не являются единственным источником ошибок. Например, одно отверстие на печатной плате имеет сопротивление около 50 мΩ - 1/20,000 килограмма - в то время как сами переключатели имеют сопротивление включения от нескольких ом до 30 Ω. На уровне старшего бита 16-битного слова (32,768 единиц) эти значения значительны, поэтому каждое отверстие и каждая дорожка должны быть учтены в компоновке платы.

Три способа обойти ограничение

·       Сегментированная архитектура. Несколько старших битов преобразуются отдельной сегментированной (термометрической) схемой, остальные - лестницей. Например, конструкции Rockna используют этот подход.

·       Тримминг. Физическое значение резистора корректируется - лазером или ручным отбором - один раз на заводе.

·       Компенсация. Значения резисторов остаются неизменными, но вводится дополнительная матрица, которая добавляет недостающее количество к результату. Это подход, используемый в Holo Audio May.

Матрица компенсации - как она работает?

В дополнение к основной лестнице R2R модуль Holo Audio May содержит вторую, контролируемую сеть резисторов. Она действует как корректор: старший бит 16-битного слова должен производить 32,768 единиц, но из-за допуска резистора фактически производит 32,700 - поэтому матрица компенсации добавляет недостающие 68 единиц, и итог снова составляет 32,768.

Заявленная эквивалентная ошибка после компенсации составляет впечатляющие 0.00005%. Преобразованная с использованием формулы из таблицы выше, это примерно 21 бит. Технология запатентована Holo Audio, и некоторые ее аспекты остаются строго конфиденциальными.

Как компенсация отличается от тримминга? Тримминг изменяет физическое значение резистора; компенсация корректирует результат в цифровой области. Оба метода преследуют одну и ту же цель - сделать эффективное сопротивление более точным, чтобы уменьшить ошибку линейности и искажения. Но хорошая линейность сама по себе не гарантирует низкие гармонические искажения: линейность - это статический параметр, тогда как THD - динамический и более критичный.

Что насчет дрейфа со временем?

Это ключевой вопрос для любой откалиброванной лестницы. Значения сопротивления изменяются с температурой и временем, и заводская калибровка перестает быть точной. Ответ прост: для сетевой лестницы важен не абсолютный, а относительный дрейф. Если все резисторы смещаются в одном направлении с одинаковой скоростью, линейность не затрагивается. Именно поэтому каждая плата заполняется компонентами из одной производственной партии - это минимизирует расхождение в процессе длительного старения. Holo Audio May KTE не имеет отдельной системы самокалибровки или термостабилизации опорного напряжения.

Что вам нужно знать

Измерения подтверждают опубликованные характеристики Holo Audio May KTE: переход от 16-битных к 24-битным данным снижает уровень шума примерно на 38 дБ, что соответствует разрешению более 21-22 бит. Ошибка линейности не обнаруживается на уровнях ниже -120 дБFS.

Двухшассиный двухмоно дизайн

Holo Audio May помещен в два одинаковых по размеру шасси - 430 x 300 x 55 мм, плюс 12 мм обработанные ножки. Общий вес составляет около 18 кг, а потребляемая мощность - 60 Вт. Нижнее шасси содержит блок питания, верхнее - преобразователь; два соединены 1 м кабелем. Шасси предназначены для укладки друг на друга.

Основной блок использует двухмоно компоновку: левый и правый каналы имеют свои собственные модули ЦАП и свои собственные трансформаторы питания в блоке питания. Внутри шасси преобразователя модули расположены по обе стороны от центральной входной платы, и все секции разделены толстыми металлическими перегородками. Балансный выход использует обе «половины» схемы, а несимметричный RCA выход - только одну. Поэтому с Holo Audio May KTE настоятельно рекомендуется балансное соединение - помимо более высокого уровня сигнала, вы также получаете дополнительное подавление помех от сети и радиочастотного шума.

Блок питания

Трансформаторы питания изготовлены на заказ и намотаны вручную, с сердечниками типа O (не тороидальными) и обмотками из плоской меди с чистотой 6N провода. Производитель указывает номинал 100 VA для пары трансформаторов. Трансформаторы этого типа установлены на всех трех версиях Holo Audio May, а не только на топовой KTE.

После трансформаторов находится многоступенчатая схема регулирования, построенная из дискретных регуляторов, с заявленным выходным шумом менее 0.2 µV. Блок питания использует конденсаторы Rubycon ZLH, Panasonic FC и Vishay или, в версиях L2 и KTE, собственные запатентованные конденсаторы Holo Audio. Блок питания также имеет схему мягкого запуска - при включении с кнопки на передней панели устройство занимает несколько секунд для зарядки своих конденсаторов без пускового тока или щелчков в сигнале.

Выходной этап

Выходной этап использует гибридную топологию. Входной раздел - это операционный усилитель (транзисторы на одном кристалле по своей природе совпадают, тогда как получение низкошумных совпадающих дискретных пар сегодня сложно). Выходной раздел состоит из дискретных биполярных транзисторов, работающих в чистом классе A, напрямую соединенных, без связующих конденсаторов. Имейте в виду, что основной блок Holo Audio May KTE работает заметно тепло и требует зазора над ним на полке для вентиляции.

Тактовая частота и цифровые входы

Чтобы подавить джиттер, May использует запатентованный фазозамкнутый контур (PLL) с буфером FIFO. Источник тактовой частоты - это контролируемый напряжением кристаллический осциллятор Crystek CVHD-957 (VCXO). Частота среза контура установлена на уровне 0.05–0.1 Гц с фильтром третьего порядка. Согласно расчетам производителя, это снижает долгосрочный джиттер с периодом 10 с на 90%, с периодом 1 с на 99% и с периодом 0.1 с на 99.9%.

Осциллятор Holo Audio May работает на точной частоте, в то время как источник «блуждает». Вместо того чтобы перерасчитывать данные с помощью асинхронного преобразователя частоты дискретизации (ASRC), May «паркует» избыточные образцы в FIFO и выводит их позже. В результате схема поддерживает блокировку даже при 1.5–2 µs джиттера на 1 кГц, в то время как типичный приемник S/PDIF просто потеряет стабильность в таких условиях.

Все цифровые входы принимают DSD в формате DoP. Ограничения 1.536 МГц и DSD1024 официально подтверждены - теоретически устройство также способно на 3.072 МГц PCM и DSD2048, но эти форматы просто не были протестированы.

Четыре режима преобразования

Самое необычное в Holo Audio May заключается в том, что наряду с его лестницей R2R, он также содержит чип, который обрабатывает оверсэмплинг. Это AKM AK4137 - двухканальный 32-битный асинхронный преобразователь частоты дискретизации с двунаправленным преобразованием PCM/DSD. Сам ЦАП остается дискретным в каждом режиме; единственное, что меняется - это данные, подаваемые на модули. Режимы выбираются с пульта дистанционного управления.

NOS режим

Без цифрового фильтра импульс воспроизводится без каких-либо рингингов, ни до, ни после. Но у каждой монеты есть две стороны: без фильтра реконструкции выход сохраняет ступенчатую форму волны, а спектр аудиобанды зеркалится вокруг каждого кратного частоты дискретизации. В результате, в тесте интермодуляции на 44.1 кГц изображения тонов 19 и 20 кГц (на 24.1 и 25.1 кГц) оказались почти на одном уровне с самими тонами. Увеличение частоты дискретизации до высоких значений в программном плеере (например, HQPlayer) и подача результата на устройство в режиме NOS решает эту проблему, но требует дополнительных усилий.

OS режимы

Приводит ли оверсэмплинг неизбежно к предвременному рингингу? Не в случае Holo Audio May. Все три режима OS используют один и тот же фильтр минимальной фазы - весь рингинг происходит после импульса, без предвременного рингинга. На 44.1 кГц частотная характеристика снижается всего на 0.65 дБ на 20 кГц, за которым следует резкое снижение: изображение 25 кГц тона 19.1 кГц полностью подавлено, а гармоники этого тона находятся ниже -104 дБ. Пострингинг присутствует, но он скромный.

Режим DSD Native

Holo Audio - первый производитель, который реализовал нативное преобразование DSD на резистивной лестнице, используя отдельную сеть резисторов, оптимизированную специально для однобитного потока. Метка «нативный» в характеристиках часто относится только к методу USB-транспорта: DoP упаковывает DSD в контейнер PCM и тратит половину пропускной способности на упаковку, но не изменяет ни одного бита. Таким образом, как DoP, так и нативный транспорт являются бит-перфектными. Где и как само преобразование происходит - это отдельный вопрос - и именно здесь Holo Audio May принимает оригинальный подход: его дискретное преобразование DSD использует те же переключатели и прецизионные резисторы, что и лестничный ЦАП, только в другой архитектуре.

Опубликованные характеристики DSD более скромные, чем для PCM. Для DSD128 производитель указывает THD+N 0.00025% (-112 дБ) и динамический диапазон 115 дБ при половинном уровне выхода. Для 48 кГц PCM в режиме NOS цифры составляют THD+N 0.00017% (-115 дБ) и динамический диапазон 130 дБ.

Флагманский KTE и две другие версии

Holo Audio May доступен в трех версиях.

Тестовая система

Holo Audio May KTE оценивался в следующей системе.

Качество звука

Первое, что бросается в глаза при прослушивании Holo Audio May KTE (это версия, которую мы протестировали) - это его микродинамика и разрешение на низком уровне. Ясность затухающих нот и хвостов реверберации превосходна, а богатство звучания пианино сопоставимо с преобразователями, стоимость которых в десять раз выше. Это напрямую коррелирует с измеренной линейностью ниже -120 дБFS.

Точно так же Holo Audio May превосходит в создании «черного фона» - фон безупречен, и такая подача делает текстуры почти скульптурными и осязаемыми. Включите финал Девятой симфонии Дворжака, и все становится на свои места: звуковая сцена трехмерная и надежная, как глубина, так и высота инструментов легко читаются, а тембровая картина не вызывает нареканий. 

Равномерный тональный баланс и плавная, текучая подача (особенно в режиме NOS - мы не использовали HQPlayer) позволили нам часами наслаждаться альбомами Dire Straits и Deep Purple.

И даже когда мы переключались на агрессивные треки Infected Mushroom, Holo Audio May сохранял свою характерную шелковистость и текучесть - одновременно обеспечивая взрывную динамику на пиках.

Интеграция в систему

5.8 В с балансного выхода на 9.3 дБ выше стандартных 2 В для потребительского оборудования, а даже 2.9 В с RCA выхода превышает этот ориентир на 3.2 дБ. Поэтому, если у вашего предусилителя есть регулировка усиления, начните с минимальной настройки. Также имейте в виду, что форматы с самым высоким разрешением доступны только через USB и I2S. 

Вердикт

Holo Audio May - уникальный R2R ЦАП, который переворачивает устоявшиеся представления о самой архитектуре. Его матрица компенсации устраняет основное историческое ограничение лестничных конструкций - и его звук не вызывает нареканий, полностью соответствуя стандартам истинного высококачественного аудио.

Часто задаваемые вопросы

Чем версия KTE отличается от уровня 2?

KTE получает отобранные по измерениям модули ЦАП с медными экранами, проводку из 1.5 мм OCC серебра, запатентованные конденсаторы KTE, терминалы сетевого входа с родиевым покрытием и предохранитель Red Nano. Улучшенный USB с Titanis 2.0 и трансформаторы с плоским проводом O-core также присутствуют в уровне 2.

Есть ли у Holo Audio May регулировка громкости?

Нет. Выходы фиксированного уровня, и для May нет дополнительного предусилителя. Вам понадобится аналоговый предусилитель или цифровая регулировка громкости в вашем плеере.

Какой уровень выхода у May?

5.8 В с балансных XLR выходов и 2.9 В с несимметричных RCA выходов в режимах NOS, OS и OS PCM; в режиме OS DSD уровень снижается вдвое. Эти цифры были подтверждены независимыми измерениями.

Какой чип обрабатывает оверсэмплинг?

AKM AK4137 - асинхронный преобразователь частоты дискретизации с преобразованием PCM и DSD. Цифровое-аналоговое преобразование само по себе выполняется в каждом режиме дискретными резистивными модулями.

Есть ли предвременный рингинг в режиме оверсэмплинга?

Нет. Все три режима OS используют фильтр минимальной фазы, поэтому рингинг происходит только после импульса. В режиме NOS рингинга вообще нет.

Поддерживает ли May DSD1024 на Mac?

Нет. Нативный DSD по USB работает на Windows через запатентованный драйвер; на macOS и Linux DSD передается через DoP и ограничивается DSD512.