Как известно, задача USB-конвертера – перевод цифрового сигнала из пакетного в непрерывный, потоковый. Такие конвертеры появились на этапе перехода цифровой аудиотехники от преимущественно потокового способа передачи данных от источника к ЦАПу, реализуемого обычно с помощью протоколов S/PDIF и AES/EBU, к пакетному, асинхронного типа через USB-соединение.

Когда в 2004 году компанией Wavelength Audio (США) был выпущен первый ЦАП Cosecant USB DAC, использующий асинхронный тип передачи данных, не все сразу поняли, что ситуация в сфере цифроаналоговых преобразователей для аудио коренным образом изменилась.

Постепенно асинхронный тип USB-интерфейса для аудио становился всё более востребованным и стал сначала дополнять, а затем и заменять другие типы цифровых соединений, поскольку обеспечивал подключение к преобразователю обычного компьютера без снижения качества цифрового сигнала. Большинство цифроаналоговых преобразователей, выпускаемых в настоящее время, оснащены интерфейсом USB, работающим по такому принципу, причём во многих из них применяется только USB-соединение, и отсутствуют разъёмы S/PDIF или AES/EBU. Более того, в ЦАП через USB стали подавать сигналы не только форматов ИКМ, в том числе сигналы сверхвысокого разрешения DXD, но и формата DSD. Всё это приводит к тому, что музыкальный сервер или даже обычный ноутбук постепенно становятся основным видом цифрового источника.

В ЦАПах, которые выпускались ранее, отсутствовал асинхронный USB-вход. Иногда преобразователи оснащались «обычным», адаптивным USB-интерфейсом, который по качеству уступал традиционным соединениям на разъёмах RCA, BNC, TOSLINK и XLR, и не мог рассматриваться в виде полноценного канала для точного звуковоспроизведения. USB-конвертеры были разработаны, в первую очередь, для того, чтобы восполнить этот недостаток, и дать возможность обладателям «устаревших» ЦАПов воспользоваться преимуществами USB-интерфейса асинхронного типа.

На вход USB такого конвертера с компьютера, например, подаётся пакетный цифровой сигнал, а с коаксиального или оптического выхода снимается потоковый сигнал стандарта S/PDIF. Такое устройство часто называют USB-S/PDIF-конвертером. В дополнение к выходу RCA или TOSLINK  в конвертерах могут устанавливаться другие разъёмы – коаксиальный BNC и балансный XLR стандарта AES/EBU. В этом случае USB-конвертер становится универсальным и подходит к ЦАПу с любым набором входов.

Говоря о USB-конвертере Alpha USB, созданном компанией Berkeley Audio Design, хочу отметить, что он не только даёт возможность обладателям  ЦАПов без входа USB слушать музыку с компьютера в высоком качестве. Оказалось, что этот конвертер позволяет улучшить качество звучания даже тех преобразователей, которые уже оснащены асинхронным USB-входом.

* * *

Приступая к описанию этого уникального устройства, начну, пожалуй, не с сухого изложения его технических характеристик, а с музыки. Вернее, с того, как конвертер Alpha USB помогает её воспроизводить.

С первых же минут прослушивания музыки сразу обращаешь внимание на поразительную полноту звучания и правильный тональный баланс. Низкие – хорошо различимы: слушая джазовую композицию, можно, например, спокойно следить за партией контрабаса, не упуская  из внимания работу ударника педалью на бочке. Высокие воспроизводятся точно, без жёсткости и излишнего звона, в то время как перкуссия может рассыпаться безукоризненным звуком. Средние наполнены энергией и отменной музыкальностью.

Возникает чувство уверенности, что ты слышишь именно то, что действительно содержит цифровая аудиозапись, а не что-то приукрашенное или, наоборот, обеднённое, – и предаёшься удовольствию от прослушивания музыки без ощущения, что чего-то не хватает или что-то не так в звуке. Музыку через Alpha USB можно слушать долго – и это не надоедает, и не устаёшь. Наоборот – хочется слушать ещё и ещё.

Могу сказать, что конвертер обеспечивает один из наилучших вариантов звука посредством USB-интерфейса для файлов высокого разрешения (ВР) с частотами дискретизации от 88, 2 до 192 кГц, которые мне приходилось слышать. Это удивительно, что такая небольшая коробочка может так преобразовывать звук, содержащийся в цифровой записи, что любой, даже средний ЦАП, может звучать великолепно.

Я пробовал конвертер со своим ЦАПом Audio Research DAC7 и преобразователем из другой ценовой категории – Cambridge Audio DacMagic Plus. С обоими аппаратами Alpha USB проявил себя превосходно. DAC7 не имеет асинхронного USB-входа и поэтому конвертер прекрасно его дополнял для получения полноценной пары высокого класса. Я проверил это при соединении через разъём BNC (S/PDIF) и XLR (AES/EBU). Оба варианта работали отлично, хотя мне больше понравился второй. Кстати, использовать балансное цифровое соединение рекомендуют и разработчики конвертера. Причина – более высокая амплитуда передаваемого сигнала через балансное соединение, по сравнению с сигналом по соединению S/PDIF, снижает отрицательное воздействие посторонних помех и, следовательно, уменьшает джиттер.

С ЦАПом Cambridge Audio DacMagic Plus, у которого есть асинхронный USB-интерфейс, было проведено сравнение двух вариантов USB-соединения: (1) через конвертер Alpha USB, сигнал с выхода BNC которого подавался на вход RCA преобразователя с помощью универсального кабеля StereoLab Reference XV-Ultra, и (2) через собственный USB-вход ЦАПа. Разница была существенной: звучание ЦАПа DacMagic Plus с конвертером стало более качественным по многим характеристикам ­– воображаемая сцена расширилась и углубилась, звуковая картина стала более прозрачной, звучание инструментов и голоса ещё более приблизилось к реальному. Отсюда можно сделать два вывода. Во-первых, ЦАП DacMagic Plus имеет хороший потенциал для улучшения качества звучания, который не полностью раскрывается собственным USB-интерфейсом. И, во-вторых, с помощью конвертера Alpha USB преобразователь средней ценовой категории может превратиться в отличный ЦАП для работы с ПК.

Чтобы не злоупотреблять вниманием читателя, более подробно описание результатов прослушивания конвертера Alpha USB помещено в приложении к этой статье. А теперь переходим к техническим вопросам.

* * *

Компания Berkeley Audio Design была создана высококлассными специалистами в области цифровой аудиотехники, бывшими сотрудниками фирмы Pacific Microsonics Майклом Пфлаумером (Michael Pflaumer), Майклом Риттером (Michael Ritter) и Рене Ягером (René Jaeger). В своё время фирма Pacific Microsonics стала известна благодаря разработке высококачественного формата HDCD для компакт-диска и соответствующих микросхем для декодирования, а также студийных аппаратов АЦП/ЦАП Model One и Model Two, заслуживших признание в качестве референсных преобразователей.

Целью компании Berkeley Audio Design стало достижение такого же высокого уровня качества звучания для аппаратов бытового применения, который ранее уже был реализован теми же разработчиками в студийных устройствах. Понятно, что такое отношение к работе не терпит суеты и спешки, поэтому компания не стала гоняться за количеством моделей и сосредоточилась на разработке и выпуске действительно первоклассных аппаратов. В настоящее время это всего три устройства – уже завоевавшие известность ЦАП Alpha DAC и конвертер Alpha USB, а также новый ЦАП Alpha DAC Reference Series, появившийся в прошлом году и основанный на новых технических находках и успешных решениях, появившихся в предыдущих моделях. Следует добавить, что все аппараты компании Berkeley Audio Design разрабатываются и производятся в США.

Компания выпускает аппараты действительно высшего уровня, которые во многом отличаются от аналогичных устройств других производителей. Среди принципиальных подходов, на которых основывается конструирование техники Berkeley Audio Design, я хотел бы остановиться на двух, которые имеют непосредственное отношение к описываемому конвертеру Alpha USB.

Первое. В двух ЦАПах Berkeley Audio Design – первом Alpha DAC и последнем Alpha DAC Reference Series – вы не найдёте входа USB. Это сделано намеренно, с целью изолировать схемы устройств от шума и помех, которые могут прийти с компьютера, производящего их в большом количестве и ассортименте. В компании считают, что наилучший способ передачи USB-сигнала на ЦАП – это сначала преобразовать его в цифровой балансный сигнал стандарта AES/EBU, используя внешний USB-конвертер, а затем этот, уже полностью изолированный от компьютера сигнал, подавать на вход ЦАПа.

Второе. Все аппараты, выпускаемые компанией Berkeley Audio Design, в том числе,  Alpha USB, не рассчитаны на поддержку сигналов формата DSD, который становится всё более популярным среди любителей цифрового звука. Причина – в следующем.  Многолетние исследования, проведённые компанией, говорят о том, что записи ИКМ в высоком разрешении (176,4 кГц/24 бит и 192 кГц/24 бит) могут звучать лучше DSD-записей, хотя и последние могут воспроизводиться неплохо, если DSD-запись не редактировалась и не конвертировалась из ИКМ, что бывает крайне редко. Кроме этого, серьёзную проблему представляет высокий уровень ультразвукового шума на частотах выше 20 кГц, производимый DSD-преобразователем. Единственный способ избавления от этого шума – применение фильтра низких частот для выходного аналогового сигнала, что приводит к ухудшению точности воспроизведения. Более подходящее решение, как считают в компании, – конвертировать DSD в ИКМ на ПК ещё до цифроаналогового преобразования.

* * *

USB-конвертер Alpha USB выпускается с 2011 года и за это время успел приобрести большую известность.

На вид – это скромный аппарат небольшого размера, в металлической коробке чёрного цвета. Спереди у него нет никаких средств управления, а только небольшой индикаторный светодиод. Покрутив конвертер в руках, я нигде не обнаружил выключателя питания – аппарат предназначен для постоянного подключения к сети, тем более что потребляет он всего 3 Вт. После включения сетевого шнура в розетку светодиод на передней панели загорается жёлтым цветом. А когда конвертер в работе, то есть когда на его вход подаётся питание с USB-выхода источника (компьютера, музыкального сервера и т. п.),  – светится зелёным цветом.

Кстати, постоянное подключение конвертера к сети – это не желание избавиться от лишнего выключателя, а осознанное техническое решение. По мнению одного из разработчиков, Майкла Риттера, все аппараты Berkeley Audio Design предназначены для работы в непрерывном режиме с целью достижения высокой точности воспроизведения и увеличения их срока службы. Во-первых, при таком режиме влияние перепадов температуры на печатные платы снижается, и схемы могут работать с необходимой постоянностью для достижения требуемых качественных показателей. Во-вторых, всплески тока во время включения устройств и циклическое воздействие тепловых нагрузок на компоненты значительно уменьшают срок их эксплуатации.

На задней панели конвертера Alpha USB расположены цифровые выходы BNC и XLR, вход USB типа B, переключатель выходов и разъём питания. Отсутствуют широко распространённые разъёмы RCA и TOSLINK для передачи сигналов стандарта S/PDIF. И это оправдано, поскольку, как известно, разъём BNC обеспечивает наилучшее качество соединения для этого стандарта.

Использование переключателя выходов позволяет включать только один из двух, то есть используемый выходной интерфейс, одновременно отключая второй, неиспользуемый. Таким образом полностью исключается нежелательное воздействие с его стороны на работающий цифровой канал.

Оригинально выполнено крепление входного разъёма USB. Вместо обычной в таких случаях установки на металлическую заднюю панель аппарата, разъём USB крепится на пластиковую пластину достаточно большого размера, которая, в свою очередь, закреплена в отверстии на задней панели. Это позволяет уменьшить нежелательную емкостную связь между входным и выходными интерфейсами.

Было также любопытно заглянуть внутрь аппарата. Слева расположена плата входного USB-интерфейса, справа – блок питания, а посередине – плата цифровых выходов.

В качестве USB-контроллера в конвертере используется высококачественная микросхема XMOS, сигнал на которую поступает с приёмопередатчика USB3315 фирмы SMSC. Питание входного интерфейса осуществляется от USB-выхода цифрового источника звука, например, компьютера или музыкального сервера.

Работу USB-контроллера в асинхронном режиме c компьютерами на ОС Windows обеспечивает надёжно работающий драйвер Streamlength от хорошо зарекомендовавшей себя немецкой фирмы Thesycon, которая на партнёрских основаниях с компанией XMOS разрабатывает драйверы, предназначенные специально для её продукции. Драйверы Thesycon используются в работе USB-контроллеров, установленных в аппаратуре таких известных марок, как Ayre Audio, Cary Audio, MBL, Simaudio, Wavelength Audio и других. Для современных версий ОС Apple Macintosh (начиная со Snow Leopard) и ОС Linux (начиная с ALSA 1.0.23) установки драйвера не требуется.

Интересно выполнена развязка плат USB-интерфейса и цифровых выходов. Это – трёхуровневая защита, задача которой – обеспечить полную изоляцию выходов от шумов и помех, которые попадают в конвертер от компьютера, и которые генерируются схемой самогó входного интерфейса. Для этого используется высокоскоростной цифровой электромагнитный изолятор, по всей видимости, компании Analog Devices серии ADUM. Точно сказать нельзя, поскольку наименование чипа снято с его поверхности.

Дополнительно микросхема электромагнитного изолятора окружена ферритовым фильтром прямоугольной формы, охватывающим её с двух сторон печатной платы. Это также снижает возможность проникновения высокочастотных помех на плату цифровых выходов. (Вспомните, например, как ферритовые фильтры используется с сетевыми и другими кабелями, чтобы уменьшить помехи.)

Однако конструкторам аппарата и этого показалось недостаточно. Чтобы совсем перекрыть доступ помех в выходные цепи, используется дополнительный металлический экран – переборка, которая перекрывает пространство внутри корпуса, отделяя входную плату USB-интерфейса от остальной части аппарата.

На снимке видно, что верхняя часть этой переборки прикреплена к крышке аппарата. Таким образом, этот критический участок схемы, от работы которого в значительной мере зависит качество сигнала и, соответственно, звука, реализован на высоком инженерно-техническом уровне.

Другая часть схемы, работа которой также существенно влияет на качество звуковоспроизведения, и на которую было обращено не менее пристальное внимание разработчиков, связана с тактовыми генераторами. На плате цифровых выходов можно увидеть высокоточные кварцевые генераторы фирмы Crystek Corporation для двух наборов частот, кратных 44,1 и 48 кГц. В своё время эти генераторы, обладающие низким уровнем фазового шума и джиттера,  были разработаны специально для Berkeley Alpha USB и остаются одними из лучших до настоящего времени. С помощью прецизионных приборов перед установкой на плату отбираются самые качественные образцы генераторов. Добавлю, что при работе конвертера всегда функционирует только один из генераторов, соответствующий используемой частоте, а второй отключён. Всё это сделано для уменьшения помех.

Выходные цифровые интерфейсы тоже имеют развязку – через  два высокочастотных трансформатора, отдельно – для выхода BNC и выхода XLR.

В конвертере используется линейный блок питания. Сетевое напряжение, прежде чем попасть на силовой трансформатор Tamura, предварительно поступает на сетевой фильтр Schurter, в металлическом корпусе которого установлен разъём сетевого кабеля.

Кроме конструктивных особенностей, хотелось бы ещё немного остановиться на электронных компонентах, которые используются в аппарате. А их качество, как известно, играет не последнюю роль в успешной реализации задумок конструкторов.  Я не ошибусь, если скажу, что в конвертере Alpha USB, как и в других аппаратах компании Berkeley Audio Design, нет ни одной детали, которая не относилась бы к разряду самого высокого класса, причём некоторые из них редко или совсем не встречаются в других бытовых аудиоустройствах. Например, выходной разъём BNC американской компании Bomar Interconnect Products, которая почти 25 лет производит компоненты для высокочастотной техники; высококачественный силовой трансформатор Tamura (Япония/США); встроенный сетевой фильтр Schurter (Швейцария). И даже обычный переключатель выходов – прецизионный, от фирмы NKK Switches (Япония/США). Такие компоненты обычно используются в научной, измерительной и медицинской аппаратуре. А упомянутые ранее высокоточные кварцевые генераторы фирмы Crystek Corporation были разработаны специально для Berkeley Alpha USB, и их стоимость в 15 раз выше, чем у других кварцевых генераторов.

* * *

Конечно, Berkeley Alpha USB – дорогой аппарат. Можно сказать, что он один из самых дорогостоящих USB-конвертеров. Однако, по моему мнению, тщательная проработка элементов конструкции, повышенное внимание к мелочам, использование высококачественных деталей и общий бескомпромиссный подход компании к качеству техники и звука делают Alpha USB уникальным среди других конвертеров, вполне оправдывая и цену, и звание референсного.

Что ещё можно добавить? Я очень доволен, что мне удалось познакомиться с этим замечательным устройством. И, несмотря на то, что конвертер выпущен несколько лет назад, он до сих пор продолжает радовать и, я бы даже сказал, удивлять качеством своего звучания, и остаётся одним из лучших, если не лучшим, среди аппаратов аналогичного типа. По-видимому, с конвертером Alpha USB разработчики Berkeley Audio Design опередили своё время.

Ю. Кузьмин
Июнь 2015