63

1/2004

HI−FI

HI−FI

HI−FI

HI−FI

HI−FI

− Historia CD

KODOWANIE

Mogłoby się wydawać, że przygoto−

wana z takim trudem i nakładem środ−
ków technologia CD będzie perfekcyjna.
Tak jednak nie było. Żeby jednak rzucić
tło na wydarzenia, które doprowadziły do
tego, że trudno dzisiaj znaleźć odtwa−
rzacz CD bez dumnego napisu “upsamp−
ling”, należy przyjrzeć się sposobowi de−
kodowania sygnału cyfrowego w prze−
tworniku D/A.

Kiedy odtwarzamy sygnał składający

się z pojedynczych sampli (dekodujemy
go do postaci analogowej), otrzymujemy
wówczas zbiór sygnałów, a nie sygnał
muzyczny. Oprócz sygnałów zawierają−
cych się pomiędzy 20Hz i 20kHz otrzy−
mujemy również ich kopie (“images”),
przeniesione w górę skali częstotliwości.
Przy częstotliwości próbkowania 44,1
kHz otrzymamy sygnał zawierający mu−
zykę (20Hz−20kHz), następnie artefakty
cyfrowe pomiędzy 24,1 i 64,1kHz, 68,2

...CD było jednym z najlepiej

sprzedających się produktów, a przecież

nikt zdrowy na umyśle nie zabija kury

znoszącej złote jajka. Rozwiązania

poprawiające jakość dźwięku musiały być

więc kompromisowe i operować w ramach

ograniczeń Red Book. Operację tego typu

można było przeprowadzić dwutorowo: albo

na drodze software'owej − i stąd opraco−

wania takie jak: HDCD, XRCD czy SBM

− lub hardware'owej, czyli polegającej

na obróbce sygnału odczytanego

z płyty CD. Pierwszy ze sposobów

został krótko naświetlony w części II.

Czas więc na ostateczną rozprawę ze

znienawidzonymi parametrami 16/44,1.

Miejmy tylko nadzieję, że nie jest

to walka z wiatrakami...

Jak to było wspomniane w cz. I naszej historii, parametry charakteryzujące płytę CD wcale nie były oczywiste

od samego początku. Dlatego też wkrótce po jej powstaniu pojawiły się i wątpliwości. Badania dowiodły,

że wprawdzie niemal wszystkie instrumenty tony podstawowe mają w zakresie 20Hz−20kHz (najwyżej, bo około

16kHz, sięga fortepian i triangel), jednak ich harmoniczne (czyli wielokrotności tonu podstawowego) sięgają przy

znacznej energii aż do 40kHz. Dźwięki te nie są już przetwarzane przez elementy ucha zewnętrznego, ale płyną

bezpośrednio do ucha wewnętrznego przez kości czaszki. Dodatkowo, energia HF była znacznie większa niż

przypuszczano. W wielu miejscach jednocześnie rozpoczęły się prace nad “ulepszeniem” płyty Compact Disc.

Co ciekawe, nikt właściwie nie myślał o wymianie nośnika na inny (w domyśle lepszy)...

HISTORIA

HISTORIA

HISTORIA

HISTORIA

HISTORIA CD

CD

CD

CD

CD cz. III

SZTUKA

UPSAMPLINGU

W odtwarza−

czu CD Audioneta

ARTv2 zastosowano

upsampler oparty na

algorytmie napisanym

samodzielnie przez

inżynierów tej firmy.

Moduł

z przetwarzaniem

cyfrowym otrzymał

w Audionecie osobną

płytkę i własne

zasilanie.

SZTUKA

UPSAMPLINGU

63

1/2004

64

1/2004

HI−FI

HI−FI

HI−FI

HI−FI

HI−FI

− Historia CD

i 108,2 kHz i tak

ad infinitum. Sygnały te

mogłyby zniszczyć zarówno wzmac−
niacz, jak i głośniki, nie mówiąc już o
tym, że dodawane by były do oryginalne−
go sygnału. Należało więc zastosować
filtry o bardzo stromych zboczach, które
wycięłyby wszystko, co pojawi się powy−
żej 22,05 kHz. W początkowej fazie ba−
dań, czyli na początku lat 80., stosowa−
no filtry analogowe 9., a nawet 11. rzę−
du. Filtr musiał bowiem działać między
20 kHz (górną wartością pasma przeno−
szenia) i 22,05 kHz. Obszar ten nazywa
się “transition band”, w którym sygnał
powinien zostać stłumiony o 100dB.

I może, wraz z potanianiem kompo−

nentów, jakoś poradzono by sobie i z
tym problemem. Jednak, jak z kapelusza
wyskoczył kolejny: filtry analogowe po−

wodowały znaczne przesunięcia fazowe
− głównie dla wysokich częstotliwości −
co z kolei owocowało rozmyciem sygna−
łu i jego charakterystyczną metaliczną
barwą. To właśnie filtrom wysokiego rzę−
du stosowanym u początków CD me−
dium to zawdzięcza złą prasę. A prze−
cież rozwiązanie było już gotowe. W ini−
cjalnej postaci zaprezentował je Philips
w czasie ustalania założeń formatu. Wy−
starczyło dodać do każdej próbki trzy do−
datkowe, o takiej samej wartości. Otrzy−
mano wówczas sygnał o częstotliwości
próbkowania 176,4 kHz. W sygnale nie
pojawiła się ani jedna nowa jota, jednak
wspomniane odbicie sygnału pojawiało
się dopiero na 156,4 kHz, a przy tak
wysoko położonej częstotliwości, transi−
tion band może być znacznie szersze.
Oznacza to uproszczenie filtrów i zmniej−
szenie zniekształceń. Dość szybko tech−

nikę tę nazwano oversamplingiem i od
około 1984 roku wszystkie odtwarzacze
CD posiadały jakąś jego formę − od dwu−
krotnego oversamplingu (“2x oversamp−
ling”) w przetwornikach Japan Inc, po−
przez 4x Philipsa, aż do niesamowitego,
jak na owe czasy, odtwarzacza Audio
Discovery, w którym zastosowano osiem
przetworników Philipsa TDA 1541. Po−
nieważ do generowania nowych próbek
używano filtrów typu FIR, w układach 16−
bitowych możliwe było osiągnięcie over−
samplingu o wartości osiem (8x). W nie−
długim czasie stosowne logo pojawiło
się na każdym lepszym odtwarzaczu.

Wraz z rozwojem techniki DSP poja−

wiła się możliwość realizowania filtrów w

domenie cyfrowej. Korzyści były oczy−
wiste − można było zastosować filtry o
niebotycznie stromych zboczach oraz w
znacznym stopniu eliminowane były
przesunięcia fazowe, kompensowane w
tym samym układzie. Nie wszystko, nie−
stety, było idealne. Pojawiły się zafalo−
wania charakterystyki, zarówno w pas−
mie przenoszenia, jak i zaporowym. Dla−
tego też niektóre firmy pisały własne al−
gorytmy. Specjalistami w tej dziedzinie
są Wadia, Meridian, Audionet i... Pacific
Microsonic. Ta ostatnia firma znana jest
głównie z HDCD, kodowaniu słów 20−
bitowych tak, że można je zapisać na
zwykłej, zrozumiałej dla wszystkich od−
twarzaczy CD, płycie. Kości PMD100
stosowane były jednak głównie ze
względu na fantastycznie zaprojektowa−
ny filtr cyfrowy.

Jeden z lepszych

przetworników DAC dostępnych w tej chwili na rynku,

w którym również znajdziemy kość upsamplera – Nagra DAC

OVERSAMPLING

Jak mówi fizyka, każdej akcji to−

warzyszy reakcja. Dlatego też obok
dążenia do jak największych wartości
oversamplingu pojawiły się urządze−
nia, w których oversampling wynosi...
jeden (jeżeli zaakceptujemy ten oksy−
moron). Promotorami tego rozwiąza−
nia są przede wszystkim dwie firmy:
Audio Note oraz 47 Laboratories.
Właścicielem i konstruktorem drugiej
z nich jest Ryohei Kusunoki, który go−
towy pomysł na przetwornik bez over−
samplingu miał już pod koniec 1986
roku. Jego rozumowanie było proste i
bardzo dobrze oddaje ducha minima−
lizmu: tylko to, co najmniej skompli−
kowane, może oddać to, co jest
skomplikowane najbardziej. Dlatego
też przetwornik Progression łamie
większość uznanych zasad: nie po−
siada żadnej formy oversamplingu,
nie posiada żadnych filtrów cyfro−
wych, konwersja I/U dokonywana jest
na drodze pasywnej, długość drogi
przez którą musi przejść sygnał wy−
nosi 35 mm. Brak oversamplingu nie
jest jednakże głównym celem, a tylko
pochodną wiary w to, że każdy rodzaj
filtru cyfrowego jest z gruntu zły i wy−
wołuje rozmycia w dziedzinie czasu.

Oczywiście brak ostrych filtrów w

powiązaniu z brakiem oversamplingu
skutkuje bardzo silnym szumem leżą−
cym powyżej 20kHz. Dlatego też w
Progression, jak i w przetwornikach
Audio Note, stosuje się łagodne filtry
analogowe, które przy 20kHz powo−
dują spadek o 2dB, by dojść do wy−
maganych 100dB dopiero przy szo−
kującym 1MHz (dane dla kitu Audio
Note

DAC 1.1, za który osobiście od−

powiedzialny jest Peter Qvortrup).
Tak dużo energii przekazywanej po−
wyżej pasma słyszalnego dla niektó−
rych urządzeń współpracujących mu−
si się skończyć źle szczególnie, jeżeli
np. wzmacniacz nie jest zbyt stabilny
w tym przedziale. Należy też uważać
na wszelkie głośniki superwysokoto−
nowe, piezoelektryczne i elektrosta−
tyczne.

Jak każde ekstremalne podejście,

tak i to znajduje się raczej na margi−
nesie głównego nurtu CD. Jak jednak
często bywa, na zasadzie symetrii
prawdziwą furorę zrobiło inne, można
by powiedzieć − maksymalistyczne roz−
wiązanie, nazwane upsamplingiem.

Purcell firmy dCS

był jednym z pierw−

szych i jak dotąd −

jednym z najlepszych

przetworników

digital−digital

Do Purcella

specjalnie opracowano

dekoder − na zdjęciu

Elgar Plus

65

1/2004

LSB (Less Significant Bit), zostają w pe−
wien sposób “wypchnięte” ponad szum
i są one przetwarzane przez przetwornik
poprawniej. Innym sposobem na zwięk−
szenie rozdzielczości sygnału, o którym
bardzo pochlebnie wypowiadał się Bob
Stuart z Meridiana, jest noise shaping.
Jest to technika, w której kształtuje się
szum w taki sposób, aby wyrzucić go
poza pasmo słyszalne. Przy odpowied−
nio zaawansowanych algorytmach moż−
liwe jest zwiększenie rozdzielczości na−
wet do 19 bitów − wciąż przy użyciu płyty
CD. Można w końcu połączyć te dwie
techniki.

Wkrótce potem na audiofilskim firma−

mencie pojawiła się druga gwiazda −
Perpetual Technologies. Chociaż firma
była nowa, to człowiek, który za nią stał,
dał się już poznać z jak najlepszej stro−
ny. Mark Schifter − o którym mowa − był
wcześniej szefem Audio Alchemy, firmy
produkującej zewnętrzne przetworniki D/
A, przeznaczone dla szerokiego grona
słuchaczy. Po raz pierwszy upsampler
P−1 wraz z przetwornikiem P−3

P−3

P−3

P−3

P−3 pokaza−

no w roku 1999 na wystawie Consumer

PIONEER I INNI PIONIERZY

Ale aby móc zdekodować sygnał o

częstotliwości próbkowania 96, czy na−
wet 192 kHz, potrzebny jest przetwornik,
który będzie w stanie tego typu sygnał
przyjąć. Możliwości otworzyły się wraz z
sukcesem techniki DVD. Przetworniki D/
A o parametrach 24/96 i 24/192 szybko
stały się na tyle tanie, że zaczęto je sto−
sować w niemal wszystkich urządze−
niach. Pionierem w tej dziedzinie była
ulokowana w Cambridge firma dCS. I jak
to zwykle z wynalazkami w dziedzinie
audio bywa, jej początki absolutnie nic z
audio nie miały wspólnego. Jej specjali−
zacja wiązała się z układami cyfrowymi
w zastosowaniach przemysłowych i woj−
skowych. Pierwszym wynalazkiem, który
od razu uczynił ją w kręgach audiofils−
kich sławną, był przetwornik D/A o na−
zwie

Ring−DAC. Miał on architekturę 5−

bitową, z 64 x oversamplingiem i łączył
w sobie zalety przetworników jednobito−
wych oraz wielobitowych. Oprócz dCS
stosował je w swoich topowych odtwa−
rzaczach Arcam. Pomysł zrodził się pod−
czas prac nad radarem dla wojska. W
tych sprawach nie ma miejsca na przy−
padek i wymagana jest absolutna pre−
cyzja. Okazało się jednak, że zastoso−
wania tego opracowania są szersze i tak
Ring−DAC trafił pod strzechy. Z projek−
tem SRC było podobnie, z tym że pierw−
szymi odbiorcami (po wojsku) były
studia nagraniowe. Po sukcesie
972 dość szybko opracowano je−
go uproszczoną wersję o nazwie
Purcell. Jest to (obecnie pro−
dukowany w wersji

Plus) płaskie,

niepozorne, czarne pudełko z zie−
lonkawym wyświetlaczem z przodu. Ak−
ceptuje każdy znany w urządzeniach ko−
mercyjnych format sygnału cyfrowego −
od SPDIF, poprzez TOSLINK, ST, aż do
AES/EBU. Przyjmuje sygnały od 32 kHz,
aż do 96 kHz, a w najnowszej wersji rów−
nież 192 kHz oraz DSD. Każdy z tych
sygnałów można zamienić na dowolną
wartość aż do 192 kHz (w wersj

i Plus

również na sygnał DSD). Na tym jednak
rola upsamplera − w dzisiejszym rozu−
mieniu tego słowa − się nie kończy.
Oprócz zwiększenia częstotliwości prób−
kowania przeprowadza on również ope−
rację zwiększania długości słowa z 16 na
24 bity, operację o nazwie dithering. Do−
konywane to jest poprzez dodanie oś−
miu “pustych” bitów szumu. Wprawdzie
zwiększa się w ten sposób nieznacznie
jego poziom w nagraniu, ale dzięki temu
najsłabsze sygnały, opisywane przez

Francuska firma Audio Aero w

swoich droższych odtwarzaczach

stosuje moduł upsamplera

opracowany przez firmę

Anagram

Tak wygląda

z zewnątrz moduł

Anagramu

Electronics w Las Vegas. Urządzenie
bazowało na kości Crystal CS8420, w
której przeprowadzano jednak tylko
zwiększenie częstotliwości próbkowania.
Do zmiany długości słów zaprzęgnięto
osobny układ DSP − Analog Devices
SHARC 21065L − dla którego algorytm
napisali Peter Madnick i Keith Allsop. Je−
go poprzednia wersja była używana już
wcześniej w urządzeniach Audio Alche−
my

DTI−Pro i DTI−Pro32. Nazwana Reso−

lution Enhancement, polegała na tym, że
całe spektrum częstotliwości było dzielo−
ne na wiele pasm, zaś energia każdego
z nich była monitorowana. Algorytm szu−
kał następnie wybranych psychoakus−
tycznych zależności, które wskazywały
na to, jak mógł wyglądać sygnał zanim
obcięto go do 16 bitów. Największą efek−
tywność proces ten wykazywał przy
sygnałach o niskim poziomie. Zastoso−
wanie osobnego układu DSP było w
owym czasie cechą wyróżniającą Perpe−
tual Technology spośród innych firm.
Układ CS8420 natomiast dość szybko
stał się jednym z najbardziej popular−
nych i znaleźć go można np. w urządze−
niach Musical Fidelity i MBL, jednak za−
wsze wykorzystywane są obydwie jego
części − zarówno upsampling, jak i dithe−
ring. Jakkolwiek by było, PT stało się na
długi czas urządzeniem, w swojej klasie
cenowej, wzorcowym.

Upsampling stracił swoje pierwotne

znaczenie, odnoszące go jedynie do
częstotliwości próbkowania i znaczy te−
raz nieco więcej. Pod nazwą “upsamp−
ler” występuje bowiem urządzenie, które

UPSAMPLING

W odróżnieniu do oversamplingu,

upsampling jest stosunkowo nowym
pomysłem. Po raz pierwszy pojęcie to
wprowadziła w roku 1997 firma dCS
w dokumencie zwanym White Paper
(jest to rodzaj “deklaracji” ideowej).
Praktyczne zastosowanie tego po−
mysłu można było podziwiać rok póź−
niej, wraz z pojawieniem się przezna−
czonego do zastosowań profesjonal−
nych (studia nagraniowe i postproduk−
cyjne) urządzenia o symbolu

972. Był

to jeden z pierwszych dostępnych ko−
mercyjnie procesorów digital−digital o
nazwie “upsampler”. Jak można dość
łatwo z nazwy wywnioskować, chodzi
o zwiększenie próbkowania sygnału.
972 potrafił jednak dużo więcej. Op−
rócz zwiększania częstotliwości pró−
bkowania w zakresie od 11 kHz do
192 kHz (po załadowaniu drugiej wer−
sji software'u) umożliwiał również tzw.
downsampling oraz pozwalał na
zwiększenie długości słów. Zacznij−
my od... downsamplingu. Od momen−
tu pojawienia się w studiach urzą−
dzeń nagrywających DAT, wraz z ni−
mi pojawił się również i problem. Pa−
ranoja antypiracka, której zarodniki
płynęły już wówczas w żyłach preze−
sów dużych koncernów płytowych,
spowodowała, że częstotliwość prób−
kowania DAT−a wynosiła wówczas 48
kHz, a więc nie można było bezpo−
średnio przenieść na taśmę sygnału
z płyty CD. Ponieważ jednak w dość
krótkim czasie DAT stał się powszech−
nym urządzeniem służącym do spo−
rządzania taśm−matek, trzeba było
poddać sygnał o częstotliwości prób−
kowania 48 kHz downsamplingowi do
44,1 kHz. Do tego celu zaprzęgnięto
układy o potężnej, jak na owe czasy,
mocy obliczeniowej. Ich nazwa jest
znajoma i brzmi: DSP. Samo narzę−
dzie niczego jednak nie zrobi samo
i dlatego też potrzebny jest specjalny
program, aby tego dokonać. Tak więc
DSP wraz z algorytmem w rezultacie
dał Sample Rate Converter (SRC).

W największym skrócie można

podzielić układy tego typu na syn−
chroniczne i asynchroniczne. Pierw−
sze z nich działają w dość komforto−
wych warunkach i można powiedzieć,
że nieco się lenią, ponieważ zwięk−
szają one (lub zmniejszają) częstotli−
wość próbkowania o liczbę całkowitą.
Mogą zamienić sygnał 44,1 kHz na
88,2 kHz i 176,4 kHz. Najprostsze ro−
bią to podobnie, jak w przypadku
oversamplingu, poprzez dodanie do
sampli dodatkowych identycznych
próbek. Zaletą tego rodzaju konwer−
terów jest ich prostota oraz brak
większej ingerencji w obrabiany syg−
nał. Zadziwiający jest jednak fakt, iż
to nie one znalazły się na liście “po−
szukiwanych”, a układy asynchro−
niczne. Jeżeli bowiem chcemy za−
mienić sygnał 44,1 kHz na 96 kHz
czy 192 kHz (jak również 48 kHz na
44,1 kHz), wówczas proste obliczenia
nie wystarczają, ponieważ częstotli−
wości nie są mnożone przez liczby
całkowite. W takim przypadku kon−
werter pracuje w dwóch “turach”: up−
samplując np. do wartości 96 kHz,
najpierw traktuje sygnał jak układ
synchroniczny i przetwarza go do
88,2 kHz, a następnie jako asynchro−
niczny z 88,2 kHz do 96 kHz. Po−
trzebne są więc dwa zegary − dla każ−
dego kroku osobny.

Jedną z pierwszych firm,

której udało się zaproponować

dojrzałe rozwiązanie upsamplingu

za niewielkie pieniądze, była

Perpetual Technology

66

1/2004

Do kompletu należało jeszcze

dodać dopasowany stylistycznie

przetwornik P3A.

mencie, kiedy

P−1 dostępny był w wersji

24/96, firma proponowała, aby w nim
skonwertować długość słowa, a w

P−3

dokonać upsamplingu. Jednak, kiedy
udostępniono software dla 192 kHz, roz−
wiązanie narzuciło się samo. W najwięk−
szym skrócie można powiedzieć, że
komplet

Perpetual pracuje tak, jakby był

mniejszym bratem dCS. W stosunku
do sygnału 16/44,1 poprawie ulegają
przede wszystkim przestrzenność oraz
oddanie niuansów, dzięki którym dźwięk
nabiera plastyczności. Niespodziewanie
dla wielu słuchaczy, lepszy jest również
bas. Chociaż nie powinno to być zasko−
czeniem, ponieważ jego jakość zależy w
dużej mierze od harmonicznych tonów
podstawowych − harmonicznych leżących
w zakresie tonów średnich i wysokich.

P−1 może współpracować z dowol−

nym przetwornikiem, jednak do trans−
misji sygnału 24/192 potrzebne jest łą−
cze I²S. Należy więc albo poddać nasz
przetwornik przeróbce, albo skorzystać
z...

P−3. Potwierdza się w tym przypadku

reguła, która mówi, iż urządzenia projek−
towane specjalnie do współpracy ze so−
bą mają szansę zabrzmieć najlepiej. Po
podłączeniu

P−1 do znacznie lepszego

przetwornika Apogee lepszy był wgląd w
nagranie i ogólna kultura brzmienia.
Zniknęła jednak niesamowita mikrodyna−
mika i “oddech” basu − rzeczy, dzięki któ−
rym combo

Perpetual zdobyło popular−

ność. Nie słuchałem niestety wersji SE,
wykonywanej przez zewnętrzną firmę,
ale aprobowaną oficjalnie przez PT, w
której wymieniono większość elementów
pasywnych oraz dodano zewnętrzny, po−
rządny zasilacz, jednak doniesienia mó−
wią o jeszcze lepiej kontrolowanym
dźwięku.

Obydwa powyższe upsamplery −

Pur−

cell i P−1 są urządzeniami wolnostojący−
mi. Prawdziwą karierę technika ta zrobiła
w urządzeniach zintegrowanych. Wśród
nich na uwagę zasługują przede wszyst−
kim rozwiązania Audioneta (ART v2), fir−
my Anagram Technology oraz imple−
mentacje w amplitunerach kina domowe−
go −

TX−DS989 (oraz TX−DS900) Onkyo i

R−963 Sherwooda. Audionet zapropono−
wał własną wersję przeprowadzania up−
samplingu. Upsampling do postaci 96
kHz dokonywany jest zawsze w dwóch
krokach, jednak zwykle w tej samej koś−
ci. Powoduje to niekorzystne interferen−
cje pomiędzy obydwoma częściami, tak−
towanymi osobnymi zegarami. Audionet
przeprowadził rzecz inaczej − napisał
własny algorytm dla układu DSP firmy
Motorola, pracującego jako synchronicz−

ny SRC (do 88,2kHz) i dopiero tak

przygotowany sygnał trafia

do kości Crystal Semicon−
ductor CS8420, która pra−

cuje jako asynchroniczny

SRC (do 96kHz). Część ta

nazwana została Intelligent Sampling.
Dźwięk Audioneta jest wyjątkowy, nawet
na tle innych upsamplerów. Ma głębię,
jest jednocześnie jedwabiście gładki i
szczegółowy. Przy pierwszym kontakcie
może się wydawać, że góra jest nieco
zbyt zgaszona, ale jest to mylne wraże−
nie, pozostałe po przejściu z jasnych
urządzeń. Po akomodacji słuchu wszyst−
ko wraca do normy i słuchając innych
odtwarzaczy, zadajemy sobie pytanie,
czy to nie one brzmią zbyt agresywnie.
Nieco inaczej brzmi układ upsamplingu
zaproponowany przez szwajcarską firmę
Anagram Technologies, który dokonuje
asynchronicznego upsamplingu do po−
staci 24/192 w układzie 32 bit /192kHz

sujący, jego implementacje nie były do
końca satysfakcjonujące. Obydwa ukła−
dy wprowadzają bowiem dość duże znie−
kształcenia harmoniczne i zwiększają
szum.

PRAKTYKA

O ile pierwsze upsamplery wykony−

wane były wyłącznie na uniwersalnych
kościach DSP, o tyle w tej chwili dostęp−
ne są specjalizowane układy takich firm,
jak Crystal, NPC czy Analog Devices.
Najlepsze urządzenia wciąż jednak po−
siłkują się układami DSP. Przesłuchałem
kilkanaście tego typu rozwiązań i każde
z nich − pomimo że teoretycznie oparte
o podobną zasadę działania − brzmiało
inaczej.

Największe wrażenie robi oczywiście

upsampler dCS

Purcell. Niezależnie od

tego, czy pracuje z firmowymi przetwor−
nikami, czy z przetwornikami takich firm,
jak Apogee i Nagra (DAC), dźwięk za−
wsze jest ultraprecyzyjny i dokładny. Nie
ma mowy o jakimkolwiek ociepleniu czy
zmiękczeniu. Najlepiej urządzenie spisu−
je się w trybie 24/192, wraz z firmowym
Deliusem (wówczas sygnał wysyłany
jest dwoma zbalansowanymi przewoda−
mi zgodnie z protokołem AES). Słucha−
czowi wydaje się, że wreszcie ktoś zdarł
kurtynę sprzed jego oczu i może “wi−
dzieć” instrumentalistów. Przy sprzęcie
towarzyszącym równie wysokiej jakości
można wręcz określić wysokość instru−
mentu i jego położenie w pionie. Nie każ−
demu jednak taki rodzaj prezentacji
przypadnie do gustu. Nie polubią go
“analogowcy”, dla których szczytem ma−
rzeń jest pełna i bogata średnica propo−
nowana przez wzmacniacze lampowe.
Należy jednak dCS−a traktować jak na−
rzędzie ostateczne, które niczego do
sygnału nie dodaje, a tylko pozwala na
usłyszenie go takim, jaki jest w istocie.
Ciekawą opcją zaaplikowaną w najnow−
szej wersji

Plus jest możliwość przejścia

z sygnałów PCM na DSD. Trybu tego nie
słuchałem wystarczająco długo i jedno,
co mogę z pewnością powiedzieć, to to,
że brzmi on... inaczej. Czy lepiej? Nie−
którzy twierdzą, że tak, ja jednak nie do
końca jestem przekonany o tym, że zale−
ty kodowania DSD przeważają nad jego
słabościami. Wydaje się, że poprawnie

wykonane nagranie 24/192 jest znacznie
lepszym rozwiązaniem.

dCS to jednak stratosfera, a upsamp−

lery stały się na tyle popularne, że moż−
na je znaleźć w znacznie przystępniej−
szych cenowo urządzeniach. Na tym tle
nieprawdopodobną wręcz propozycją
wydaje się zestaw

Perpetual Technolo−

gy. Ponieważ obydwa urządzenia − zaró−
wno upsampler, jak i przetwornik − potra−
fią poddać sygnał konwersji, można więc
wybrać, gdzie ją przeprowadzimy. W mo−

nałów cyfrowych było na tyle duże, że
już w roku 1972, jako pierwszy na świe−
cie, zbudował gotowy do sprzedaży re−
korder PCM. Inżynierowie Denona za
największą bolączkę formatu CD uznali
szum kwantyzacyjny. Jest to rodzaj znie−
kształceń spowodowany niedoskonałoś−
cią formatu 16−bitowego. Liczba dostęp−
nych poziomów, do których można przy−
porządkować wartość przetwarzanego
sygnału, jest ograniczona. Dlatego też
wszystko, co znajduje się poniżej LSB,
zostaje bezpowrotnie utracone, a sinu−
soida − szczególnie przy niskich pozio−
mach − ma kształt schodków. Właśnie
różnica pomiędzy oryginalnym jej kształ−
tem a nowym, uzyskanym po przetworni−
ku D/A powoduje szum kwantyzacyjny.
Jednym ze sposobów na przeciwdziała−
nie takim zniekształceniom jest aplikacja
odpowiednich filtrów cyfrowych. W De−
nonie stwierdzono jednak, że nie jest to
rozwiązanie satysfakcjonujące. Zaapli−
kowano do układu DSP odpowiedni al−
gorytm, który generował dodatkowe
cztery bity − od 17 do 20. Taki sygnał
trafiał następnie do 20−bitowego prze−
twornika. Zalety tej techniki, nazwanej
ALPHA Process (potem ALPHA Proces−
sing), były znaczne, ponieważ skorzys−
tały na nim ciche pasaże, w których sły−
chać było więcej, niż się wydawało, że
było na płycie zapisane oraz momenty
forte, gdzie obraz muzyczny miał znacz−
nie lepszą klarowność. Były jednak i wa−
dy, które wytknęli przede wszystkim re−
daktorzy angielskich pism “HiFi News”
i HiFi Choice”, polegające na zwiększe−
niu poziomu zniekształceń.

Równie znanym rozwiązaniem był

patent Pioneera, znany pod nazwą Hi−
Bit, skojarzony z pierwszym rodzajem
“upsamplingu”, nazwanym

Legato Link

(w wersji 192 kHz − Legato

Link Plus).

Hi−Bit w swoim działaniu przypominał
rozwiązanie Denona. Legato Link doda−
wało natomiast do sygnału informacje,
które według układu zostały stracone
przy filtrowaniu sygnałów powyżej 20
kHz. I chociaż pomysł był bardzo intere−

HI−FI

HI−FI

HI−FI

HI−FI

HI−FI

− Historia CD

Pierwsza część

zestawu Perpetual − upsampler

P1A

zwiększa częstotliwość próbkowania
oraz długość słowa. Takie rozszerzenie
zakresu “znaczonego” jest rzeczą dość
powszechną, jednak mówiąc o upsamp−
lingu, należy dodawać o jaką część jego
znaczenia chodzi. A przecież boom koń−
ca lat 90. w zakresie obróbki sygnału nie
był pierwszymi działaniami tego typu. W
latach 80. ze swoją propozycją wystąpił
japoński specjalista − Denon. Nie był on
nowicjuszem, ponieważ jego doświad−
czenie w dziedzinie przetwarzania syg−

67

1/2004

S.T.A.R.S (obecnie proponowana jest
jego nowsza wersja

Anagram II). W ma−

teriałach firmowych mówi się o resamp−
lingu, jednak chodzi o upsampling. Układ
został przygotowany dla francuskiej fir−
my Audio Aero, a najbardziej znana im−
plementacja pochodzi z odtwarzacza
Capitol. Dźwięk Anagramu bliższy jest
temu, co można określić lampowym cha−
rakterem − dobra mikrodynamika, brak
agresji oraz bardzo dobra scena dźwię−
kowa. Pewne kłopoty sprawia góra,
która czasem jest zbyt mało szczegóło−
wa.

Na osobną uwagę zasługują upsam−

plery w urządzeniach kina domowego.
Wydaje się, że jest to znakomity pomysł,
ponieważ właśnie tam dostępna jest wy−
magana moc obliczeniowa. Upsampling
realizowany jest w układach DSP, które
zaczynają mieć tę opcję aplikowaną
standardowo. W obydwu przypadkach −
i Onkyo, i Sherwoodzie − poprawa nie
jest subtelna, a raczej dramatyczna.
Dźwięk zaczyna przypominać to, co
można usłyszeć z niezłego przetwornika
D/A: staje się głębszy, trójwymiarowy i
bardziej namacalny. Te cechy są zresztą
upsamplerom przypisywane najczęściej.

Wnętrze P1A przynosi widok,

jaki znamy raczej z komputerów

− układy DSP upakowane

pod sam sufit.

Obydwa elementy

Perpetual wymagały zewnętrznego

zasilacza, który dostarczany był

w komplecie w gustownym

opakowaniu.

ZA, A NAWET PRZECIW

Upsampling spolaryzował opinię śro−

dowiska. Ludzie z ośrodka badawczego
Madrigala twierdzą, że upsampling
i oversampling to dwie identyczne rzeczy
i cała akcja ma charakter marketingowy.
Charles Hansen − szef Ayre Research,
również nie widzi różnicy pomiędzy oby−
dwoma technikami. Interesujące jest jed−
nak to, co zaraz dodaje − twierdzi miano−
wicie, że dodanie modułu upsamplera
działa jak dodanie do przetwornika kolej−
nego stopnia filtracji (są zwykle dwa), co
oczywiście zmienia dźwięk, ale nie za−
wsze korzystnie. W tym samym obozie
są ludzie z Wadii i Meridiana, gdzie od
samego początku stosowano oversamp−
ling x2 z filtrem cyfrowym ich własnego
pomysłu. Być może, że tajemnica tkwi
właśnie w filtrze, który został tak pomyś−
lany, aby zminimalizować “transition

band” i zmaksymalizować tłumienie po−
wyżej − w “stop band” (podobnie postąpił
Audionet). Dennis Mad z Cary Audio
uważa, że upsampling może wręcz po−
gorszyć brzmienie, szczególnie w przy−
padku starych nagrań cyfrowych, gdzie
filtry antyaliasingowe nie wyeliminowały
dostatecznie szumu RF, a który przez
upsampling jest odkrywany. Opinie prze−
ciwników można by mnożyć dość długo.
Jednak liczba zwolenników tej techniki
jest równie długa. Wystarczy przyjrzeć
się najnowszym odtwarzaczom Grypho−

na, Talk Electronic, MBL, Musical Fi−

delity, a nawet chińskim urządze−
niom Cayina − wszyscy się nią

chwalą. Zresztą można przecież
samodzielnie posłuchać urządze−

nia, w którym jest możliwość wy−

łączenia modułu, a stanie się jas−
ne, o co w tym wszystkim chodzi.

Nawet taki pragmatyk, jak Paul

Miller z “HiFi Choice” pisze, że

właściwie nie powinno być różnicy

pomiędzy działaniem oversamplingu

i upsamplingu, ale zaraz dodaje,

że nie do końca da się te dwie tech−

niki utożsamić ze sobą. Podnosi również
kwestię nagminnego stosowania upsam−
plingu asynchronicznego zamiast syn−
chronicznego, który − przynajmniej teore−
tycznie − powinien przynieść lepsze efek−
ty. Najlepszym zakończeniem będzie
jednak opinia Johna Atkinsona ze “Ste−
reophile`a”, który po przeprowadzeniu
pomiarów

Purcella dCS stwierdził, co

następuje: “Żaden z powyższych po−
miarów nie wskazuje jasno powodu, dla
którego Jonathan, ja i inni redaktorzy
odebrali sygnał 24/96 brzmiący lepiej niż
standardowe dla CD 16/44,1 kHz. [...]
Ale przynajmniej nic w ten sposób nie
zepsujemy.” Po czym umieścił

Purcella

w klasie A, czyli szczególnie rekomendo−
wanych urządzeń należących do klasy
referencyjnej.

Wojciech Pacuła

O tym, że moda na upsampling

trawa, przekonują najnowsze

odtwarzacze Talk Thunder,

w których również zastosowano

tego typu przetwarzanie dźwięku

− na zdjęciu model 3.1B.