В статье о проблемах цифроаналоговых преобразователей (№ 6/2003), было упомянуто неприятное цифровое явление под названием "джиттер". К сожалению, практически все производители CD-устройств, громко заявляя очередное повышение стандартных характеристик (зачастую не подтверждаемое на практике), не удосуживаются привести такой важный параметр, как величина джиттера. В данном материале мы попытаемся обобщить и конкретизировать сведения об этом полузагадочном враге цифровых устройств, и ознакомить читателей с методами борьбы с ним.

Надеемся, что среди наших читателей уже практически не осталось тех, кто размышляет по принципу: "А что цифра? Она и в Африке цифра. Нули, единички… Потерь никаких нет". Если бы это было так, то и CD-R, и пиратские копии играли бы неотличимо от оригинала. Оговоримся, что в этих случаях ухудшение качества не всегда ощутимо заметно, а если и заметно, то не всегда пропорционально разности стоимостей фирменного диска и скопированного. Но это тема другой статьи. И слушатель сам выбирает себе источник фонограммы и его происхождение. Но именно ухудшение "нулей и единичек" может сильно подпортить впечатление от прослушивания любимой композиции.
Не секрет, что цифровая техника свободна от помех только теоретически. Так называемые цифровые сигналы являются таковыми лишь по алгоритму их обработки. Физически же это самые настоящие аналоговые сигналы с конечной крутизной фронтов импульсов, поэтому любая помеха приводит к временному дрожанию фронтов, то есть джиттеру. В видеосистемах его появление может, например, искривить строчную развертку, сделав волнистыми вертикальные линии, а в цифровых звуковых системах - привнести неприятные призвуки. Особенно чувствительными к джиттеру оказались современные устройства с многократной (х4 и выше) передискретизацией.

На рис. 1 изображен теоретический цифровой сигнал. Его значение представляет собой пары единиц и нулей - 101010…., которые передаются через равные промежутки времени. Но в действительности из-за причин, которые будут рассмотрены ниже, он будет иметь форму, представленную на рис. 2. Однако же, возразят скептики, контрольная сумма в этом случае будет такая же - 101010! Но, обратите внимание, переходы через ноль происходят через неравные отрезки времени. Это означает, что каждая новая порция данных прибывает в приемник (ЦАП) не точно в назначенное время, а чуть раньше или позже, чем ожидается.
Что означает "ожидается"? Для поддержания установленной скорости чтения фонограммы на диск записываются синхронизирующие сигналы. В случае роста величины джиттера, увеличивается асинхронность поступления данных, а значит, есть вероятность, что в обработку поступит уже не тот бит, который должен поступить, искажая первоначальную форму сигнала.
Джиттер измеряется в пикосекундах (пс), то есть в 10-12 долях секунды. У хороших CD-устройств суммарный джиттер не должен превышать 200 пс. Уникальное строение человеческого уха таково, что оно способно уловить даже эти микроскопически малые величины. Кстати, звукорежиссеры используют эту особенность человеческого слуха, когда хотят создать искусственное стерео. Для этого правый и левый каналы записываются с небольшой задержкой по времени относительно друг друга. Однако мы несколько отвлеклись…
Приемник ЦАП с системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), например, CS8412, подавляет джиттер только на определенную величину, зависящую от частоты джиттера и постоянной времени петли ФАПЧ. Высокочастотные составляющие подавляются лучше, низкочастотные - хуже или совсем не подавляются. Сильно увеличивать постоянную времени нельзя по причине увеличения времени захвата петли ФАПЧ. Более поздние приемники (например, DIR1701, DIR1703), используют усовершенствованный способ уменьшения времени захвата при большой постоянной времени фильтра петли ФАПЧ. Но даже им не по силам справиться с низкочастотным джиттером. Эффективным способом подавления джиттера в асинхронной системе является ресамплинг (resampling), когда данные пересчитываются в реальном времени и выходной сигнал синхронизируется заново от отдельного генератора.
Генераторы синхроимпульсов насколько это возможно, подавляют джиттер, возникающий при поступлении данных с CD. Но лишь до величин собственного значения джиттера, который также может оказаться весьма приличным. Нестабильность тактовой частоты генератора может быть вызвана конструктивным несовершенством, наводками от каналов передачи информации или помехами по питанию. При использовании способа снижения джиттера путем введения буфера данных (памяти) и цепи контроля записи/чтения ее содержимого, необходима собственная, очень стабильная и точная синхронизация, а такие генераторы - дорогое удовольствие.
Некоторые компании, в частности, Meridian и Sony, предложили использовать отдельную связь для генератора тактовой частоты между транспортом и ЦАП вместо традиционных протоколов AES/EBU и S/PDIF, в которой и данные, и тактовая частота передаются по одному каналу. К сожалению, до car audio, эта инновация пока не дошла…
А теперь хорошая новость. Бывают случаи, когда из компакт-диска с высоким джиттером (а это, как правило, пиратская штамповка) удается получить копию на CD-R, которая звучит лучше. Это происходит из-за того, что в данном случае собственный джиттер компакт-диска не сохраняется на копии, поскольку записывающее устройство регенерирует тактовую частоту при помощи собственного генератора.
Однако не следует слишком уж обольщаться на этот счет, поскольку не все рекордеры осуществляют процедуру считывания/записи бережно и корректно. Отклонения размеров "прожигаемых" питов (секторов, содержащих 0 или 1) от требуемых значений мешают сигналам поступать на приемник точно в нужное время. И опять джиттер! Более того, некоторые CD-ресиверы будут воспроизводить такие "болванки" с призвуками и щелчками или даже вовсе откажутся читать. Поэтому некоторые производители компьютерных рекордеров предлагают нестандартные решения.
Например, питы, которые записывает модель Yamaha CRW3200, длиннее, чем при обычном режиме записи. И хотя абсолютные отклонения их размеров остаются прежними, относительные значения отклонений уменьшаться, а CD-плееру будет легче считывать информацию. Правда, в этом случае придется пожертвовать объемом носителя, который будет составлять 63 или 68 мин. вместо стандартных 74 и 80 мин. соответственно.

Ярослав Годына