.jpg)
Недавно где-то на форумах прочитал такую фразу:
..... А по оптике звук хуже. Субъективно 100-баксовый оптический кабель соответствует 5-баксовому коаксиалу (не всякому).
Вот и у меня иногда точно такой-же вывод напрашивался, но оставалось много вопросов - почему?
Было немного свободного времени и решил немного копнуть в сторону оптической системы передачи цифровой информации ....
Для
проигрывателей и ресиверов, как правило, оптимально цифровое
подключение. И здесь мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда одна и та
же аудиотехника, соединенная различными цифровыми кабелями, звучит при их
подключении немного по-разному (коаксиальными – меньше нареканий,
оптическими - больше), что как-бы противоречит здравому смыслу, и вот здесь
начинаются разговоры про джиттер.
Не
знаю, что такое джиттер, сам не видел, говорят он просто неизлечим в
цифровых устройствах, и от этого происходит деградация аудио сигнала.
Здесь как про суслика…его не видно, но он есть. Позже все таки попробую увидеть джиттер в оптической линии передачи.
Но знаю, что в любом тактируемом интерфейсе, линии передачи (особено где меняется среда распространения сигнала) исходя из физики, действительно есть джиттер...
Чем больше уровень джиттера - акустически это проявляется в замыленном звучании, смазывании четкости и ясности звука (особенно сигналов малого уровня), уменьшается глубина и ширина сцены на дальних эшелонах, что в целом снижает точность локализации КИЗ.
Если перед ЦАПом делается апсемплинг, реклокинг (пересинхронизации входных сигналов другой тактовой частотой) и тд. и т.п., то джиттер в оптической линии передачи не имеет решающего влияния на звук.. но, к сожалению, возможности реклока не беспредельны.
Но
что больше портит звук и от чего он больше зависит - от чистоты питания, от качества линии передачи цифрового потока, от ЦАП, от джиттера, от усилителей, от
динамиков, от акустики помещения…от помехозащищённости ….. - ясно, что
влияет всё!
Про передачу цифры SPDIF по коаксиалу и по оптике
написано много.
Считается, что по сравнению с коаксиалом оптика
рассчитана на передачу 96 кГц максимум, а 192 кГц могут себе позволить только избранные.
Как
интересно!
То есть компьютерщикам передать по оптическому кабелю 200,
500 Мбит/сек, да сейчас 10 Гбит не проблема, а 3-4-6-12 Мбит -
большие проблемы???
Связисты могут передавать по оптоволоконной связи сигнал на расстояния до 120 километров, а здесь 2-5 метров уже проблема? Странная ситуация, не правда ли?
Оптические патч-корды (пигтейлы) на скорость передачи 10 Гбит/сек метровой длины стоят 1-3 бакса, а оптический однометровый кабель "супер-пупер", который передает SPDIF всего 96
кГц стоит 1000 баксов,.... да еще с позолоченными наконечниками (вот зачем вообще здесь позолота???) !!!!! Полный капец!
Приходим
к пониманию того, что что-то сделано специально так, что тормозит и конкретно гадит при передаче
сигнала SPDIF по оптике. Сам кабель, особенно на
расстояниях 1-2 метра, на первый взгляд тут как бы ни при чём (если только не предположить, что в дешевых
оптических кабелях заведомо используется особым образом «испорченное»
оптоволокно (например мутный POF), а в супер-пупер кабелях применяют просто нормальное полимерное или даже иногда стекловолокно)..... - к разговору по оптокабелям я еще ниже вернусь.
Глубоко рыть теорию не буду, просто посмотрим на технические параметры современных приемопередатчиков Toshlink (последние три: TODX2402/2404 и TODX283 - это уже профессиональные приемопередатчики для передачи служебной цифровой информации между различными системами и блоками в автомобиле).
Я сбил в табличку основные параметры выборочно разных оптопередатчиков
.. думаю тут все видно и объяснять нечего…, видно что они бывают
разные.. и скорости разные и дальности передачи разные и импульс искажают по
разному...
Что иной раз ставит производитель в свои устройства -
неизвестно, что собственно уже и обнаруживалось не раз - производитель
заявляет, что у этой звуковой карточки (очень всем известная карточка) оптика работает до 192 кГц, а на
самом деле там стоит оптопередатчик, у которого по даташиту заявлена работа только до 96 кГц.
Даташиты некоторых передатчиков/приемников так и не удалось отыскать…
Сам
не раз встречал стоящие в аппаратуре криво светящие (сборка светодиода с драйвером просто не закреплена в корпусе передатчика и поэтому всё шевелится) ноунеймовские
оптопередатчики, параметры которых вообще неизвестны.... особенно это касается китайских спутниковых ресиверов и ДВД плееров. Также не раз встречались оптоприемники, которые вроде и работают, но со звуком что-то не так, вплоть до потрескивания на ВЧ: при внимательном рассмотрении, что творится на выходе, обнаруживалась такая картина: например, у исправного оптоприемника при питании от 3,3 вольта на выходе 1,6-1,64 вольта DC, амплитуда импульсов 3,3 вольта, а у бракованных/испорченных оптоприемников напряжение на выходе всего 1,2-1,3 вольта DC, амплитуда импульсов не больше 2,0-2,5 вольта и сильно дрожит передний/задний фронт. Если далее стоит какой-то формирователь, то амплитуда еще вытягивается, но от дрожания переднего/заднего фронта можно избавиться только апсемплингом, реклокингом и т.п..
Таким
образом, нам сплошь и рядом подпихивают аудиоустройства с фигнёвыми
оптоприемниками/передатчиками (ясно пень, что разница есть - или 0,6
доллара за GQ-01A или 8 долларов за TOTX142), а чтобы типа исправить
ситуацию предлагают применить «хорошие» оптокабеля… но это уже, как мертвому
припарки. Получается все таки лучше проапгрейдить устройства хотя-бы на
TOTX142… вот пробовал их найти.. но пока ничего не получается, да и жалко, что они 3 вольтовые.
Теперь немного о оптокабелях.
Оптический кабель, который в основном применяется как оптический кабель SPDIF (а также в компьютерной, медицинской, промышленной, автомобильной и др. подобных локальных системах небольшой протяжённости) - это в основном пластиковое оптическое волокно или полимерное оптическое волокно (POF (Plastic Optical Fiber)), который может (при самом мощном оптопередатчике Toslink) спокойно пробить метров 10 (а больше, собственно, в автомобиле и не требуется) и даже 50 метров.
Пытаемся отыскать технические характеристики на такие кабеля и в большинстве случаев мы видим, что такой параметр как Затухание колеблется в пределах 0,15-0,22 дБ/м.
Запомним эту цифру и еще раз словами: 0,15-0,22 децибел на метр.
То есть у кабеля длиной 5 метров затухание будет примерно 1 дБ.
Если привести к километру, то получается затухание в среднем 200 дБ/км.
Запомним и эту цифру (200 дБ/км).
Также не забываем про вносимые потери в разъеме Toslink. Может я плохо искал, но ничего подобного про Toslink я не нашел (а по идее должно быть - ищем). В промышленных оптоволоконных связях считается, что в среднем потери в разъеме составляют 0,5 дБ.... я так думаю, что у среднего качества разъема Toslink потери составляет, как минимум 1 дБ.
При проектировании длинных промышленных оптоволоконных линий связи (десятки километров) считается, что запас системы по затуханию должен составлять 3-6 дБ...
В качестве основной единицы измерения оптической мощности используют логарифмическую единицу дБм. Буква «м» в дБм относится к эталонной мощности, которая составляет 1 милливатт. Таким образом, источник с уровнем мощности 0 дБм имеет мощность 1 мВт, -14 дБм соответствует 0,04 мВт, а чувствительность -24 дБм соответствует 3,981 мкВт.
В среднем мощность оптопередатчиков SPDIF по даташитам составляет от -15 до -21 dBm, чувствительность оптоприемников составляет от -14 до -27 dBm.
Ух ты как здорово! 
То есть при таком разбросе параметров может получиться так, что у передатчика -15 dBm, а у приемника тоже -15 dBm!!!! А тут еще будут и разъемы и кабель!
Для приличия возьмем средние типовые значения: у передатчика -18 dBm, а у приемника -22 dBm.
Считаем: 22 dBm -18 dBm=4 dB-1-1-1=1 dB.
То есть при 5 метровом кабеле, плоховатых разъемах и не отполированных концах оптики, у нас остается запас всего 1 дБ.
А еще надо учесть, что с ростом температуры (от -20 до +60) мощность оптопередатчика падает на 2-3 dBm, и чувствительность приемника уменьшается на 3-4 dBm.. - вообще грустно становится.
Так вот какой-ты, северный олень!
Вот откуда растут ноги о том, что можно услышать разницу в звучании оптики.. по жизни-то возможны самые разные варианты сочетаний мощности оптопередатчика, чувствительности оптоприемника и затухания в оптокабеле!
Тем, кому повезло и запас по затуханию оптоприемника/передатчика составляет 10 дБ - на кабеля не жалуются и услышать разницу в принципе не могут.
А вот тем, кому не повезло и запас по затуханию составляет менее 1 дБ - ясно, что будут слышать разницу в звучании, вплоть до треска и полного выпадения звука.
Так-же неясна информация по полосе пропускания кабелей POF... настораживает одна фраза: у них (кабели POF) также очень ограничена рабочая полоса пропускания с максимальными
скоростями передачи данных до примерно 10 Мбит/с на расстоянии максимум
50 м.
То есть вполне возможно, что не только затухание является проблемой для передачи SPDIF, но и меньшая полоса пропускания, чем это надо. Хотя для расстояний 1-5 метров, скорее всего, полоса пропускания для SPDIF вполне достаточна и производителю пластикового оптоволокна надо очень "постараться", чтобы из-за этого были проблемы.
Будет время, я зафоткаю осциллограммы, и вообще что происходит с импульсами после приемника при совсем маленьком запасе затухания.
Ссылка на мои Небольшие исследования стандарта Toshiba Link. А теперь посмотрим на оптоволоконные кабеля, которые применяются в профессиональных оптико-волоконных линиях связи, как магистральных, так и внутреннего применения.
Вот здесь уже однозначно используется стекловолокно из чистого высококачественного кварцевого стекла (GOF) и реже - кварцевое стекло с защитным полимерным покрытием (PCF).
Глубоко в классификацию, виды кабелей, предназначения и т.п. не влазим, просто для примера возьмем и посмотрим технические параметры самых простых одномодовых кабелей, и в частности их затухание в первом окне прозрачности (ну почти в первом окне, то есть здесь нас интересует длина волны 640-700 нм).
Так вот: в среднем Затухание этих кабелей составляет 2-3 дБ/км!!!!!!
Еще раз словами; два-три децибела на КИЛОМЕТР!
То есть такой 5 метровый кабель будет иметь затухание всего 0,015 дБ!
Классно, да? 
Где 200 дБ на километр, и где 2 дБ на километр! Примерно в сто раз разница!
Но страшного тут ничего нет, затухание кабеля и определяет его назначение.
Также производители не стоят на месте и все время совершенствуют качество оптокабелей - если первые оптокабели с POF в диапазоне 650-700 nm имели затухание 330-1000 дБ/км, то сейчас затухание у оптоволокна POF со ступенчатым показателем преломления составляет 100-160 дБ/км, а у оптоволокон POF с градиентным показателем преломления затухание всего 10-40 дБ/км.
За цену тех и других кабелей я уже примерно писал выше, да и каждый может посмотреть это в инете и сделать собственные выводы.
И к чему я это всё веду.
Выглядит все как-бы просто - сейчас не проблема где-то выпросить, в конце концов купить нужной длины и диаметра оптический кабель для патчкордов и внутренних соединений.
Далее покупаем разборные Toslink Connectors (например, типа TOSCON1, Hicon POF-TOS, TL1, TL2 и т.п.), хотя и среди среднего качества оптокабелей Тoslink можно найти кабеля с разборными наконечниками...
Заполировать кончики оптоволокна сейчас тоже не проблема.
И опа, оптический кабель за "тысячу" баксов готов. 
Но фиг-вам - не так все просто, как кажется с первого взгляда.
Мы забываем про диаметры оптоволокон внутри оптокабеля.
Ссылки:
Interfacing AES3 & S/PDIF
Halin Mazda
Но фиг-вам - не так все просто, как кажется с первого взгляда.
Мы забываем про диаметры оптоволокон внутри оптокабеля.
Диаметр центральной части светопроводящего волокна у POF гораздо больше, чем у кварцевого волокна, вот поэтому коннекторы для POF не требуют точной центровки (допуск составляет около 100 микрон).
Наглядное соотношение диаметров оптоволокон POF и GOF:
Вот почему у оптокабелей Toslink со стеклянными оптоволокнами в технических характеристиках можно прочитать, что они состоят из сотен стеклянных нитей.
Чтобы быть точным - в настоящее время производятся POF волокна диаметром 50, 62,5, 120 и 980 мкм и оболочкой диаметром 490 и 1000 мкм. Как уже становится понятным - в кабелях Toslink в основном применяется оптоволокно POF диаметром 1,0 мм.
Будет-ли хорошо работать в передатчике/приемнике Toslink только одна нить GOF - вопрос открытый и ясный .... - светодиоды в приемопередатчиках для POF имеют крупные кристаллы и все рассчитано на то, что миллиметровым оптоволокном в основном захватится всё свечение, передатчики GOF мощнее и т.д. и т.п.
К месту будет сказано, что разница по эксплуатации между кабелям с GOF и с POF, не в пользу первого.
Чуть больше радиус изгиба, чуть пережал, чуть рванул - и всё. Кабелю с GOF кирдык.
Кабеля с пластиковым оптоволокном в этом смысле гораздо более живучие - и даже если и оптоволокно уползло из наконечника во внутрь (сорвав "шляпку") - его можно обратно вернуть, массажируя кабель по длине на сжатие и далее, не дотрагиваясь паяльником сформировать шляпку, зачистить шкуркой 2000 и отполировать ГОИ или чем-то подобным.
Чтобы коаксиальщики не радовались, немного добавлю и им дегтя.
Во многих устройствах, где сделан коаксиальный выход SPDIF применяются разделительные трансформаторы. Возьмем и посмотрим на параметры широко применяемых трансформаторов фирмы Pulse PE-65612NL.
Реально их назначение звучит именно как: TRANSFORMERS FOR DIGITAL AUDIO.
Так вот их пропускная способность всего до 7 Mb/s... то есть с трудом только до fs 96 кГц (Be care
the very common China made Pulse transformer in many 192khz SPDIF
equipment is only capable of maximum 7Mbps(i.e. 96khz) according to the official datasheet.)...... а дальше как получится. Да, на самом деле пропускная способность трансформаторов по реальным измерениям достигает 10 МГц (хотя далее там есть характерный выброс) и оно работает и на 192... но осадок остался.
И тут простор по подбору кабелей.....
Придется кому-то искать трансформаторы Murata DA101C, которые заточены под 192 кГц.
Ну и вдогонку еще информация про трансформаторы:
Не забываем про распространенную ситуацию, когда вывод коаксиального сигнала делается через разъем RCA, который непонятно какого волнового сопротивления. Что делать? Читаем ссылку ниже и используем разъемы BNC:
Также есть проблема для передачи хай-резов с тактовой частотой 96 кГц и выше, если в устройстве на входе или выходе SPDIF стоит HEX inverter на микросхеме 74HCU04 (смотри Fig. 13).
Не забываем про спецификацию SPDIF, где описано какие должны быть уровни сигналов, про согласование кабелей и т.д. и т.п.
Для начала подойдет прочитать хотя-бы это:
И чтобы все подытожить, приведу цитату Lynx: Оптический интерфейс (по крайней мере в его реализации в звуковых устройствах) ПРИНЦИПИАЛЬНО хуже электрического, и к этому есть совершенно очевидные и общеизвестные причины без всякой мистики и прочей хренотени, которую начинают выдумывать, когда недостаточно базового набора знаний.
Нам остается только один выход - хотя-бы попробовать максимально избавится от плохого влияния оптической линии на звук. Поэтому:
Если цифровой кабель (оптический или коаксиальный) влияет на звук, это одно из следующего:
1) сам кабель нехороший. Если кабель хороший, то:
2) SPDIF передатчик нехороший.
3) SPDIF приемник нехороший.
(как определить хороший/нехороший? - теперь есть возможность: Небольшие исследования характеристик оптических передатчиков и приемников, кабелей стандарта Toslink.)
4) не помешает заглянуть в даташиты используемых оптопримников/передатчиков - в основном пиковая длина волны приходится на 650-660 nm, но есть оптоприемники/передатчики с пиком длины волны на 700 nm (например DLR1140, DLR11B0 и т.д.). Это не критически, но все таки лучше, чтобы передатчик и приемник работали на одной пиковой длине волны.
4) не помешает заглянуть в даташиты используемых оптопримников/передатчиков - в основном пиковая длина волны приходится на 650-660 nm, но есть оптоприемники/передатчики с пиком длины волны на 700 nm (например DLR1140, DLR11B0 и т.д.). Это не критически, но все таки лучше, чтобы передатчик и приемник работали на одной пиковой длине волны.
5) SPDIF разделительный трансформатор нехороший.
6) неправильно согласована коаксиальная цифровая линия на выходе или на входе.
7) внутри устройства стоит HEX inverter на микросхеме 74HCU04, поэтому есть проблемы при воспроизведении на 192 кГц, да и на 96 кГц тоже.
8) не забываем о земляных петлях при отсутствии разделительных трансформаторах SPDIF в коаксиальном подключении.
9) сильные ЭМ помехи (это для коаксиала, оптика здесь впереди планеты).
10) Ну как всегда самое простое, но которое мало кем делается, а именно - перед эксплуатацией протереть, промыть, как сами разъемы RCA, так и торцы оптических кабелей и продуть передатчики и приемники SPDIF.
11) Toslink прошел долгий путь с семидесятых годов, когда впервые осуществили передачу цифровых аудиоданных на луче света. Современные производственные процессы и возможности управления материалами сейчас позволяют достичь такого уровня точности и производительности, которые были недостижимы всего несколько лет назад. Уже не секрет даже самый-самый бюджетный оптический кабель предназначенный для передачи цифрового сигнала по интерфейсам ADAT™ гораздо лучше, чем среднего качества кабель, в котором указано, что он только для передачи по интерфейсу S/PDIF. По крайней мере в технических характеристиках оптических кабелей ADAT™ четко указывается, что коэффициент потери сигнала гарантированно меньше 0,2 дБ/м. Тут как-бы всё ясно, тем более что современная версия ADAT, может обеспечивать передачу 4 каналов с частотой 96 кГц или 2 каналов с частотой 192 кГц.
Как только будут применены хорошие оптические приемник и передатчик (хорошие трансформаторы и правильное согласование для коаксиала), то разница в звучании при разных цифровых кабелях тут же исчезает. Остается только разница в звучании при подключении через коаксиал или оптику (коаксиал всегда будет лучше).
Ссылки:
Interfacing AES3 & S/PDIF
Halin Mazda
