Цифровая и аналоговая громкость: теряется ли качество при регулировке? Проверка на KEYSION 02 Pro

Цифровая и аналоговая громкость — два совершенно разных способа сделать одно и то же, но вывод обычно проще, чем кажется из мифов. В современных ЦАП-усилителях риск потери разрядности при цифровой регулировке заметно размывается на высоких частотах дискретизации, а вот дешёвый потенциометр в аналоговой схеме может, наоборот, привнести шум и разбаланс каналов. На примере KEYSION 02 Pro, 02 и 01 разбираем, как работает каждый вариант и когда стоит действительно переживать.

Сразу коротко: при повседневном прослушивании регулировка громкости в нормальном диапазоне почти никогда не даёт слышимых потерь. Следить стоит за чистотой источника (фоновый шум) или слишком высоким усилением — это мало связано с тем, как именно регулируется громкость.

Цифровая регулировка, если просто, умножает каждое значение сэмпла на коэффициент меньше единицы ещё до того, как вы это услышите. Звучит чисто, но как только значения уменьшаются, падает и реально используемая разрядность. Убавьте громкость 16-битной записи вдвое — и эффективная точность окажется ниже 16 бит. Отсюда и пошла идея, что «цифровое убавление теряет качество». Механизм наиболее типичен для PCM-тракта; у DSD ситуация чуть иная из-за особенностей обработки плотности.

К счастью, современная техника обычно обладает запасом по разрешению. Возьмём ЦАП-усилитель с высокой частотой дискретизации, например KEYSION 02 Pro: у сигнала уже есть запас по разрядности, и даже при повседневном убавлении на 20–40% эффективная точность остаётся далеко за пределами того, что способно разобрать ухо. Иными словами, в большинстве портативных сценариев в эту теоретическую яму почти невозможно реально провалиться.

Аналоговая громкость использует физический потенциометр, меняющий фактическое напряжение, которое доходит до наушников. Звучит более «физично», без потерь, но потенциометр — не идеальный элемент: дорогие ещё ничего, а у дешёвых в средне-низком диапазоне нередко бывает разбаланс каналов, да и со временем они изнашиваются и дают «шуршащий» шум. Остаточное сопротивление контактов и пыль — два самых частых неприятных момента, и оба решаются недорогой чисткой или заменой.

Значит, аналоговая громкость — не универсальный ответ. Ей не страшны цифровые проблемы вроде разрядности, но приходится мириться с физическими неидеальностями деталей. По-настоящему премиальные аналоговые схемы заменяют потенциометр на дискретные резисторы и реле, разбивая регулировку на много ступеней. В маленьких портативных устройствах такое встречается редко и стоит недешево. Чем больше ступеней — тем мельче шаги, но растут и цена, и размер.

Ключевая переменная — «запас» в самом сигнале. Убавьте громкость вдвое — и у старого 16-битного файла и у высокоразрешающего останется совершенно разный уровень эффективной точности. Чем богаче частота дискретизации и разрядность, тем ближе к нулю та крупица, которую съедает цифровое ослабление. Если перенести эту мысль на весь тракт — здесь важны и голова, и хвост цепочки.

Именно поэтому в статье о частоте дискретизации я настаиваю: прежде чем спорить о том, как менять громкость, разберитесь со спецификациями исходного сигнала — правда о частоте дискретизации. Если источник изначально беден, ни одна последующая регулировка его уже не спасёт.

Скажу прямо: большинство, жалуясь, что «стало хуже после убавления громкости», винит не то. Слишком высокое усиление усиливает и фоновый шум — особенно заметно это на высокочувствительных «затычках». Сама громкость — лишь видимое следствие. Сначала проверить, подходит ли уровень усиления, а уже потом подозревать способ регулировки — порядок обычно верный. На том же источнике смена на более чувствительные наушники может перевести шум из разряда «слышно» в «дереза».

Отношение усиления и громкости я подробно разобрал в этой статье: усиление — это «коэффициент усиления», громкость — «контроль громкости». Первое увеличивает полезный сигнал, но заодно и уровень шума. Высокочувствительные вкладыши — на низкое усиление, а большее усиление нужно только низкочувствительным наушникам, — совет, который я повторяю снова и снова.

Три быстрых практических правила. Первое: по возможности используйте физическую громкость на устройстве, а программную держите относительно высокой. Второе: перед тем как отключить наушники, убавьте громкость, чтобы не вздрогнуть при следующем включении. Третье: если звук кажется не таким, сначала исключите шум и усиление, а уже потом вините громкость. На каждое уходит несколько минут, и не нужно дополнительных инструментов.

Чувствительность уха к громкости тоже нелинейна — на малой громкости чувствительность к басу снижается, это одна из причин, почему многие вечером ощущают нехватку баса. Основы компенсации громкости здесь. Итог одной фразой: на устройствах начального уровня, таких как KEYSION 02 или 01, любой способ регулировки в нормальном диапазоне звучит практически одинаково — куда выгоднее вложить это внимание в выбор наушников, чем в разглядывание механизма громкости.

Статья написана лабораторией акустики KEYSION, которая давно измеряет цепи громкости и слуховое впечатление таких ЦАП-усилителей, как 02 Pro, 02 и 01. Мы привыкли разделять «теоретически что-то теряется» и «на практике не слышно», и не призываем отрицать всю цепочку ради теоретической потери разрядности.

Чтобы разобраться в частоте дискретизации — факторе, стоящем выше разрядности, — читайте правду о частоте дискретизации; чтобы понять влияние усиления на уровень шума, — как переключать высокое и низкое усиление. Инструменты мы дали, вывод делайте своим ушам.