Влияют ли USB-кабели на звук? Мнение производителей [перевод]

Споры о том, влияет ли качество USB-кабеля на звучание цифровой аудиосистемы, продолжаются годами. Существуют люди, которые скептически относятся к тому, что цифровой сигнал передается без ошибок, но аудиофилы говорят о тонких деталях звука, которые теряются, когда меняется кабель.

Мнения пользователей разнятся, и это заставляет прислушаться к создателям технологий. Производители аудиооборудования находятся в центре этих споров, и их инженерные решения и публичные заявления могут пролить свет на этот сложный вопрос.

В этой статье мы собрали и перевели мнения и разъяснения от различных производителей аудиокомпонентов. Их мнения помогут вам составить более полную картину и понять, на что стоит обращать внимание, когда вы выбираете кабель для своей системы.

Бренды, выпускающие аудиотехнику, подчеркивают, что покупка «аудиофильных» кабелей — это больше вера в чудо, чем реальная необходимость. Они утверждают, что если кабель исправен и соответствует стандартам, он не влияет на качество звука. Звук передается в цифровом виде и пока данные доходят до устройства без ошибок, результат будет одинаковым.

Звук — это потоковая передача данных

Дэвид Салц, Wireworld

На самом деле цифровые сигналы представляют собой прямоугольные импуисы, которые распознаются при достижении определенного уровня напряжения. Любое отклонение от этой прямоугольной формы легко приведет к ошибкам.

Система коррекции ошибок запрашивает пересылку файла при сохрaнении или печати изображения до тех пор, пока она не получит полную копию оригинала.

Звук [асинхронный USB] — это потоковая передача данных, поэтому, когда есть постоянные запросы на повтор, происходит задержка. В результате система коррекции ошибок сигнала работает вместо повторного запроса пакета, но она может поправить его неправильно.

Стандартные потери в кабелях сдвигают и скругляют форму сигнала, что приводит к ошибкам, потерям данных, изменениям в цвете звука и искажениям. Создание кабеля, уменьшающего эти потери и отклонения от оригинальной формы сигнала — единственное, что может уменьшить число ошибок. Это видно при сравнении стандартных USB-кабелей и специальных референсных адаптеров, в которых разъемы припаяны непосредственно друг к другу.

Кабель Wireworld Ultraviolet 7 USB 2.0

Компьютерные блоки питания слишком громкие, что может повлиять на четкость звука. Поскольку силовой провод в большинстве USB-кабелей никак не изолирован от кабеля, который передает данные, наводки от силового провода могут исказить сигнал и попасть в ЦАП через 5-вольтовый вход, поэтому пятивольтовый проводник необходимо изолировать и пустить через фильтр, чтобы уменьшить искажения, или вообще заменить блоком питания, который не производит шум.

Помехи также могут создавать статику в кабеле; эти трибоэлектрические искажения изменяют сигнал и вызывают джиттер. Если эти наводки уменьшаются, можно получить чистый звук, близкий к референсным подключениям.

Аудиофильская ценность кабеля не коррелирует с его максимальной скоростью

Aqvox

В прошлые годы у меня состоялся интересный разговор с инженером очень крупного производителя кабелей, немецкой LEONI Group, которая насчитывает более 70 000 сотрудников и имеет оборот в 4 млрд евро. Мы обсуждали производство USB-кабелей с ним.

С самого начала он, хоть и не аудиофил, согласился с тем, что провода влияют на качество звучания. Он знает, как элементы конструкции влияют на передаваемый сигнал. Они тестируют кабели с помощью логических анализаторов на полноту передаваемой информации и визуально, например, с помощью осциллографов Tektronics DPO7000C с функцией анализа USB-сигналов, которые стоят 30 тысяч долларов, или Lecroy QPHY USB для оценки индикаторной диаграммы и передачи кадров. Это необходимо для сертификации USB.

Кабель Aqvox USB

Такое оборудование можно использовать для тестирования максимальных скоростей, необходимых для стандарта 2.0, но его настройки не позволяют анализировать параметры на значительно меньших скоростях передачи аудиосигнала. Это объясняется тем, что аудиофильская ценность кабеля не коррелирует с его максимальной скоростью.

Воспроизведение музыки идет в реальном времени

Маркин Остапович, JPLAY

Логически электрический сигнал можно интерпретировать с помощью единиц и нулей. Он передается дифференцированно по USB. «Нуль» стандарта 2.0 означает -10–10 мВ, а «единица» — 360–440 мВ. То есть мы имеем дело с очень чувствительным электрическим сигналом, или аналоговым сигналом. Высокая пропускная способность приводит к джиттеру и затуханию сигнала. Это связано с тем, что высокие частоты затухают быстрее, чем низкие, когда они находятся на одинаковых расстояниях. Деградация сигнала может быть обнаружена на пути от передатчика (ПК) к ресиверу через USB-вход в ЦАПе.

Джиттер, вызванный отражением и неточностью тактовой частоты, влияет на индикаторную диаграмму и делает сигнал менее заметным.

Кабель JCAT USB Cable

В этой ситуации тайминги очень важны, потому что воспроизведение музыки происходит в режиме реального времени. Для этого мы уменьшаем индуктивное и емкостное сопротивление, чтобы плавно уменьшить импеданс сигнала; используем очень тонкие проводники, чтобы учитывать поверхностный эффект; и используем тройное экранирование для защиты от электромагнитных помех.

Современные компьютеры имеют процессоры с частотой гигагерц, которые выдают электромагнитное излучение, которое может повлиять на сигнал USB.

Целостность пришедшего файла не проверяется

Джим Од (Jim Aud), Purist Audio Design

Сигнал, передаваемый через USB, вполне логично рассматривать как последовательность нулей и единиц. Однако все не так просто: когда сигнал находится ниже определенного напряжения, он сообщает, что «это — ноль», а когда он выше определенного уровня, он сообщает, что «это — единица». Так как передача данных происходит быстро и часто, перепутать нули и единицы становится не так уж и сложно. Цифровой сигнал — это не просто последовательность кубиков,

Внешнее влияние, такое как электромагнитное излучение, имеет значение в таких условиях. Представьте себе, что мобильный телефон звонит рядом с вашим компьютером, и вы слышите хруст и пищание, которые являются помехами в проводе. Экранирование, использование качественных материалов и даже использование фильтров могут помочь уменьшить влияние посторонних сигналов.

Кроме того, влияет длина. Длина кабеля увеличивает вероятность ухудшения сигнала из-за сопротивления. Таким образом, предприятия переходят на использование более качественных проводников. Например, длина кабеля USB 2.0 ограничивается пятью метрами, а USB 3.0 — тремя. Эти трех- или пятиметровые провода можно использовать полностью, если они сделаны из качественных проводников.

Как насчет проверки ошибок? Цифровой аудиосигнал USB сам по себе проверяет печать документа или изображения на ошибки. При отправке документа или изображения также отправляется код с информацией о размере пакета, которую приемник сравнивает с полученным файлом.

Purist Audio Design Ultimate USB Cable

Эта технология не используется при передаче звука. Поскольку USB — это открытый кабель, целостный файл не проверяется. Данные просто вводятся в него, как в шланг с водой, без битовых проверок, сверки сумм и других функций, таких как HDMI или отправка одной и той же картинки на печать. Пришло ли то, что вы отправили? Это неизвестно.

Вероятность ошибки увеличивается, когда USB-кабели передают сигнал на мегагерцовой частоте, но на сигнал влияют совершенно разные явления, такие как поверхностный эффект и отражения, а также электромагнитное излучение.

Можно купить хороший кабель. Обратить внимание на проводники с низким сопротивлением и хорошие фильтры. Проверьте спецификацию кабеля (2.0 или 3.0?) и посмотрите, укладывается ли он в рекомендуемую длину. Высококачественные кабели гарантируют чистый, четкий сигнал без потерь или изменений. Они могут существенно снизить или вовсе исключить влияние внешних факторов.

Аудиофилам стоит уделять внимание цифровому парку кабелей

Сablon Audio, Марк Колец

С точки зрения передачи данных все точно, но и о SPDIF-кабелях можно сказать то же самое, поскольку их влияние на звук было продемонстрировано многие годы назад. Цифровой парк кабелей (USB и Ethernet) является таким же важным, как аналоговый и силовой.

Если вы разработчик, вам нужно установить сопротивление 90 Ом (а не в широкий диапазон +/- 10%, разрешенный спецификацией), и обратить внимание на контроль помех. Качественные проводники могут значительно улучшить звучание.

Кабель Sablon Audio Panatela

Я считаю, что джиттер и помехи являются одним и тем же неприятным явлением. Стоит учитывать, что USB-приемники и передатчики могут быть созданы для определенной ценовой категории, а не стандартные.

Нет более нецензурных дискуссий, чем обсуждение воздействия USB-кабеля на сетап

Алекс Свентицки (Alex Sventitsky), WyWires

Аудиофилы часто не понимают цифровые интерфейсы, особенно USB, потому что они могут изменить звучание домашней аудиосистемы.

Многие считают, что цифровые кабели не могут отличить друг от друга, потому что они просто передают нули и единички. Аудиолюбители часто считают, что USB-кабели могут изменить звук системы. Обсуждение влияния USB-кабеля на сетап, по моему мнению, является самым нецензурным разговором.

Последовательности, состоящие из нулей и единиц, используются для перевода информации, доступной человеку, на язык, который машина сможет интерпретировать, используя переключатели двух состояний в своей схеме.

Передатчик USB, будь то компьютер или музыкальный сервер, передает последовательности нулей и единиц в определенном формате на ЦАП. ЦАП преобразует эти последовательности в аналоговый сигнал, который может быть воспринят ухом человека.

Стандарт USB содержит 650 страниц текста. Я постараюсь выделить наиболее важные аспекты, которые объясняют влияние кабеля.

Не существует никакого сигнала, который полностью цифровой. При определенных условиях цифровые данные могут быть представлены в виде электрических сигналов. В нашем случае стандарт описывает эти условия. Для передачи данных используются два проводника, D+ и D-. USB распознает нули и единицы как различия между электрическими сигналами, которые передаются по этим проводникам. Сигнал D+ на 200 мВ выше, чем D-, или D+ на 200 мВ меньше, чем D-, считается единицей.

Пакет — это последовательность разностей потенциалов (или нyлей) и единиц. Он асинхронный, то есть передатчик ждет подтверждения получения пакета, прежде чем отправлять следующий.

С помощью кабеля на ЦАП USB-передатчик компьютера посылает определенные напряжения на проводники D+ и D- в диапазоне от 1,5 до 480 МБит/сек. Это очень простой способ выполнения процесса. Прошу прощения, инженеры, но я не писал это для вас. Поэтому давайте воздержимся от язвительных замечаний.

Кабель WyWires USB Silver

USB-кабели передают электрический сигнал на более высокой частоте, чем аналоговые кабели, примерно 480 МГц. Целостность сигнала зависит от основных параметров схемы, таких как индуктивность (L), емкость (C), сопротивление (R) и перекрестные наводки (Crosstalk), как и во всех электронных проводниках.

Работа проектировщика заключается в уменьшении потенциального вреда, который может быть нанесен электрическому сигналу L, C, R и наводками. Индуктивность — это явление, при котором сигнал, проходя через проводник, формирует вихревой поток, который пытается изменить направление движения тока на противоположное. Емкость говорит о том, что при прохождении сигнала по проводнику какая-то часть энергии уходит из него и хранится в материале, расположенном рядом с проводником, а после вновь вливается в проводник. Сопротивление (или импеданс) показывает, каким образом упадет напряжение на определенном участке длины проводника в силу недостаточного его сечения в определенных обстоятельствах. Наводки — перенос энергии из одного проводника в другой, расположенный неподалеку. Все эти явления приводят к джиттеру — дефекту, который проявляется в конкретный момент времени, необходимый для обеспечения целостности информации, передаваемой на ЦАП. И виновны в нем, как мне кажется, больше всего емкость и наводки.

650 страниц стандарта USB описывают методы борьбы с сопротивлением и наводками, но игнорируют индуктивность и емкость. К сожалению, совет по разработке стандартов сосредоточен на технологиях USB только как на технологиях передачи файлов, игнорируя возможности потоковой передачи аудио- и видеоданных в режиме реального времени.

Одной из функций USB-кабелей является передача энергии от передатчика до приемников, которые не имеют питания. В случае отсутствия качественной изоляции пятивольтовая шина питания также может повлиять на целостность передаваемых D+ и D- сигналов.

В конце концов, такие вещи, как радиопомехи и электромагнитные помехи, также должны быть обсуждены. Эти факторы могут повлиять на передаваемый по USB сигнал. Спецификация 1.1 и далее описывают, как подключить экранировку RFI/EMI к разъемам на любом из концов кабеля. В процессе опознавания устройств друг друга программа USB 2.0 проверит наличие непрерывного соединения между точками A и B.

Вся разница во времени, не в данных

Кардас-аудио, Джордж Кардац

Недостаточная изоляция между проводами передачи данных и силовыми жилами ужасна, и это одна из причин, по которой дешевые кабели звучат хуже USB-кабелей.

В цифровой части все не так просто, когда речь идет о цифровых единицах, единицах и тайминге. Однако, поскольку у кабелей больше единиц и не такая уж и постоянная диэлектрическая постоянная, они не являются просто передатчиками информации. Это приводит к нелинейности скорости распространения сигнала, поскольку диэлектрическая проницаемость пропорциональна числу единиц в последовательности. Следовательно, если вы не можете добиться той же скорости распространения

Кабель Cardas Audio Clear Serial Buss

Отправка файла фактически ничем не отличается от передачи фотографии; единственная разница заключается в том, что информация не передается в данных, а не в реальном времени, в отличие от звука.

Материалы должны быть чистыми и надежными; диэлектрики имеют решающее значение, особенно их диэлектрическая постоянная, которая должна соответствовать диэлектрической постоянной проводника. Я предпочитаю PFA, потому что он имеет хороший коэффициент рассеяния. Металлы должны быть мягкими и чистыми; медь и серебро имеют почти одинаковые параметры, кроме геометрии скручивания.

Цифровые кабели — это аналоговые кабели

Джо Коэн (Joe Cohen), Lotus Design Group

Ответ прост: цифровые кабели и фонокабели подвержены тем же проблемам, что и межблочные провода и фонокабели. Это связано с материалами и технологиями изготовления, а также с внешним шумом.

Кабель Lotus Design Group Photon USB

Идеальный цифровой провод вообще не будет подвержен этим искажениям, поскольку высокие частоты, созданные в цифровой среде, не могут быть подавлены ни одним из существующих вариантов защиты, которые используются в настоящее время.

Цифровой сигнал должен добраться до ЦАПа квадратным

Джо Рейнольдс, Нордосто

При разработке высококачественных USB-кабелей следует учитывать множество факторов. Для достижения оптимальной производительности необходимо уменьшить помехи, наводки и джиттер в кабеле. Опять же, ошибки тайминга, которые можно измерить, выдают артефакты, заметные при прослушивании. Цифровой сигнал, который является прямоугольным импульсом, должен добраться от источника к ЦАПу максимально квадратным.

Кабель Nordost Blue Heaven USB

Когда дело доходит до разработки кабеля, самым важным фактором является высокая геометрическая точность структуры проводника. Материал, из которого сделан проводник, влияет на потерю сигнала на длинных расстояниях; дешевые кабели, сделанные из пластика с высокой емкостью, достаточно быстро «съедают» сигнал на коротком расстоянии.

Хорошее экранирование защищает кабель от внешних помех и отделяет силовые линии от передающих сигналов. В нашей компании мы используем двойное экранирование, состоящее из серебряной плетеной изоляции и дополнительного слоя фольги.

Мы, аудиофилы, натренированы слышать разницу в звучании разных проводов

Рыб Вудлэнд, Curios Cables

Я не инженер, но аудиофил с опытом разработки и производства высококачественных коннекторов, поэтому я пришел к проектированию USB-кабелей с несколько отличным от большинства проектировщиков видением.

Исследуя USB-кабели, я выбрал лучшие продукты от разных производителей. Я также пришел к выводу, что хотя спецификация USB может использоваться для создания кабелей с высокой скоростью передачи, качество звука не пострадает.

Чарли Хансен из Ayre Acoustics предложил наиболее разумное объяснение. Он описал цифровой сигнал как аналоговый сигнал, то есть пульсацию напряжения с нулями и единицами.

Поэтому сначала нужно понять, как смотреть на USB-кабель как на аналоговый. В этом случае балансный межблочный кабель лучше, потому что оба поддерживают дифференциальную передачу данных.

Что отличает передачу музыки от пересылки изображения? На самом деле, это не имеет значения, потому что мы, аудиофилы, обучены различать звучание разных проводов.

Компьютерный звук может пострадать от всего, начиная с неприятных компьютеров и серверов и заканчивая радио- и электромагнитными помехами в процессе передачи данных.

Кабель Curious USB

Кабель помехи содержит провод заземления и пятивольтовую жила питания. Многие подходы к проектированию различаются в том, как с этим справляться. Материалы оплетки могут в себе накапливать заряд и высвобождать его, и влиять на скорость распространения сигнала. Кроме того, не забывайте о самом коннекторе.

В ответ на помехи от пятивольтовой жилы разумно разделить питание и данные. Экранируйте его хорошо, держа его подальше от проводников передачи данных. В Curious используется мини-коаксиальный провод с экраном. хорошо работает. Если вы хотите получить идеальный звук, вам нужно учитывать каждый компонент конструкции.

Начните с того, чтобы выбрать материал для проводящих сигнал жил. Кроме того, каждый проводник звучит по-своему. Серебро или медь? Витой, Литз или все? Что такое сечение? Слушайте внимательно. Оплетка и диэлектрик также должны быть выбраны правильно. Кроме того, необходимо учитывать заземление и питание. а также реализацией

Что же говорят производители оборудования? Мнения разделяются, и нет единого мнения. Некоторые производители уверяют, что хороший сертифицированный кабель передаст данные без ошибок, и звук не пострадает от этого. Другие настаивают на том, что улучшенная экранировка и материалы могут повлиять на конечное качество звучания, особенно в высококлассных системах.

На самом деле это означает, что истина, скорее всего, средняя: обычный рабочий USB-кабель будет достаточно для большинства пользователей. Если у вас дорогая и чувствительная аудиосистема, вы, возможно, почувствуете разницу с более продвинутыми кабелями, но это может быть субъективно.

В конце концов, все зависит от вашего бюджета и возможностей. Если вы хотите попробовать что-то новое, почему бы не попробовать? Однако, пожалуй, не стоит гнаться за самыми дорогими кабелями в надежде на чудо. Лучше сначала заплатить за более важные части системы, такие как ЦАП, колонки и наушники.