Как идет звук через USB Type C, или Почему не все наушники и переходники одинаковые
Еще со времен, когда инженеры смогли изобрести что-то, играющее музыку и достаточно компактное (будь то карманный магнитофон или транзисторный радиоприемник), для подключения наушников везде использовался мини-джек 3,5 мм, потеснивший штекер 6,3 мм в нишу профессионального и Hi-Fi оборудования. Производители смартфонов поначалу активно занимались изобретением велосипеда и использовали замысловатые проприетарные разъемы, но в конце таки сошлись на том, что удобнее мини-джека ничего нет.
Хороши были эти несколько лет унификации: любой смартфон гарантировал совместимость с любыми наушниками, не надо было переживать о поиске новой гарнитуры при смене мобильника. Но, как говорится: недолго музыка играла… Точнее, играла долго, да и сейчас играет, но теперь она все чаще делает это через порт USB Type C, вместо старого доброго TRS 3,5 мм.
Если отбросить все побочные плюсы и минусы перехода, то может показаться, что ничего особо не изменилось. Просто теперь подключать наушники надо не прямо в знакомое круглое отверстие смартфона, а через переходник, идущий в комплекте. Но не все так просто: дело в том, что производители сейчас используют параллельно два способа вывода звука через Type C: Direct Audio и CDLA. И далеко не все смартфоны поддерживают параллельно оба из них. Поэтому вовсе не факт, что понравившаяся гарнитура (или переходник с USB Type C на TR(R)S 3,5 мм) будет работать с вашим устройством.
Термин CDLA был введен в обиход компанией LeEco, первой в мире Android-смартфонов перешедшей на вывод звука по USB Type C. Но так как альтернативного обозначения, которое будет столь же емким и кратким одновременно, нет, этот термин использован в тексте применительно к цифровому выводу звука по Type C вне зависимости от производителя.
В чем разница между выводом звука по USB Type C с помощью Direct Audio и CDLA, какой из стандартов лучше и на что обращать внимание при покупке наушников или адаптера – сейчас разберемся.
Содержание
Как дела обстоят сейчас
Как будет с USB
Что плохого в USB-аудио
А как поживает Bluetooth?
В мобильной индустрии и вообще в сфере электроники назревает мнимая революция. Крупные компании хотят отказаться от традиционного порта 3,5 мм для подключения наушников и других аудио-аксессуаров. Компания Cirrus Logic, которая поставляет ЦАПы и кодеки, уже подготовила свою платформу для перехода на USB-аудио. Сами производители наушников пока не спешат переходить на новый разъем. Осенью Apple с большой вероятностью представит iPhone 7 без порта 3,5 мм. А нужно ли оно обычному пользователю?
Как дела обстоят сейчас
Прежде чем говорить о USB-аудио, стоит рассказать об устройстве звуковой подсистеме в нынешних смартфонах, по крайней мере в большинстве из них. Типичное мобильное устройство на своей материнской плате имеет так называемый аудио-кодек. Это маленький чип, в котором находятся цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и усилитель. Все звуковы сигналы обрабатываются в этом кодеке.
Выделено светло-зеленым: аудио-кодек Apple/Cirrus Logic на плате iPhone 6S
Аудио-кодек в основном установлен отдельно от процессора и других компонентов на плате смартфона. ЦАП отвечает за исходящие аудио-сигналы (звуки в наушниках и динамиках), АЦП преобразует аналоговый сигнал с микрофонов в цифровой, передавая его в процессор. Усилитель, как можно понять из названия, усиливает мощность аудио-сигнала, чтобы он нормально звучал в динамиках, наушниках и других аксессуарах. Все это работает таким образом: процессор отправляет цифровой сигнал в кодек; там он преобразуется в аналоговый и усиливается, после чего отправляется напрямую в наушники через 3,5-миллиметровый порт. Наушникам остается только привести в движение драйверы, чтобы создать звук.
Комбинация из ЦАПа ES9018K2M и усилителя OPA1612 в Meizu MX4 Pro
Большинство производителей используют дешевые аудио-кодеки от Qualcomm, но некоторые компании закупают чипы у Cirrus Logic и Wolfson. Последние славятся высоким качеством звучания, которое выдают их кодеки. Причем с каждым годом чипы совершенствуются и становятся лучше, приближаясь к качеству отдельных плееров. Говоря о качестве звука, стоит вспомнить о некоторых смартфонах, которые позиционируются как источники студийного звучания. В них зачастую устанавливают кодеки с поддержкой более высокой частоты дискретизации и отдельный усилитель. Последний не только повышает качество звука, но также прокачивает наушники с высоким импедансом. Среди таких смартфонов: Meizu MX4 Pro, Highscreen Boost 3, аппараты линейки HTC BoomSound.
Чем хорош порт 3,5 мм:
- Коннектор небольшой по габаритам.
- Коннектор универсальный — вставлять можно как угодно и даже вслепую.
- Используется в большинстве современной электроники.
- Совместимость с профессиональным портом 6,2 мм через универсальные переходники.
- Практически все наушники делаются под разъем 3,5 мм.
Ноутбук
В последние годы на выставках аудиотехники высшего качества в составе аудиосистем всё чаще можно увидеть ноутбуки, которые используются в качестве источника звука. С одной стороны – это удобно, с другой – в полной мере отвечает общим тенденциям развития информационных технологий. А как насчёт качества звука?
Некоторые полагают, что использование в ноутбуке автономного аккумуляторного питания позволяет, по аналогии с другими аудиокомпонентами, улучшить качество звука. К сожалению, этого не происходит. Во-первых, независимо от типа питания, электронная схема ноутбука, как и любого ПК, сама является источником необходимых компьютеру импульсных синхронизирующих сигналов различной частоты (для процессора, ОЗУ, интерфейсов USB, Wi-Fi и т. п.) и вредных помех, вызывающих увеличение джиттера (см. главу 1 этой статьи). Кроме этого, миниатюрность ноутбука приводит к тому, что, с одной стороны, возрастают перекрёстные помехи, а с другой – используются не самые оптимальные (для звука) схемные решения и компоненты. Поэтому получить качественный звук со встроенных аналогового или цифрового выходов (S/PDIF и HDMI) не удаётся.
Остаётся выводить цифровой аудиосигнал через выход USB и подавать его на ЦАП, оснащённый высококачественным интерфейсом, работающим в асинхронным режиме.
Но это не единственный способ повысить качество сигнала, извлекаемого из малогабаритных компьютеров. В последние время широкое распространение получили конвертеры USB-S/PDIF, позволяющие переводить цифровой сигнал из пакетной формы в потоковую для последующего преобразования с помощью внешнего ЦАПа. А зачем, спросите вы, нужно такое преобразование, если существуют ЦАПы с USB-входом, в том числе, с асинхронным режимом? Однако не все ЦАПы имеют такие входы и не все «умеют» работать через USB качественно. Кроме того, важен фактор портативности и удобства, особенно в случае использования такого устройства вместе с ноутбуком.
Конвертер USB-S/PDIF не просто переводит одну форму цифрового сигнала в другую. Он имеет и другую важную функцию: работая в асинхронном режиме передачи данных, конвертер использует свой генератор тактовых импульсов, как и в схеме ЦАПа, описанной выше (см. рис 2). Отличие между двумя устройствами заключается в том, что в ЦАПе сигнал после USB-контроллера поступает на цифроаналоговое преобразование, а в конвертере – на интерфейс S/PDIF, а уже затем – на ЦАП.
Необходимо отметить ещё одну особенность конвертеров USB-S/PDIF – большинство из них использует питание 5 Вольт, поступающее от компьютера. А это, к сожалению, приводит к негативным последствиям для качества звука, т. к. через провода питания и заземления передаются помехи. Надо учитывать также, что интерфейс S/PDIF тоже вносит некоторый дополнительный джиттер, который может ещё возрастать по причине некачественного питания.
Нами были опробованы в работе несколько конвертеров USB-S/PDIF. Можно сказать, что все они дают звук лучше, чем в случае использования собственных выходов ноутбука. Однако, и этот звук не может быть признан высококачественным, если оценивать такие его характеристики, как глубина звуковой сцены, микродинамика и детальность.
Отметим, что существуют специальные USB-переходники, которые подключаются на входе конвертера и разделяют питание и сигнал, давая возможность конвертеру получать питание от другого, более качественного источника. Один из примеров такого переходника – BPM (Battery Powered Module – русск.: модуль батарейного питания) австралийской фирмы Elijah Audio (на фото слева). Использование ВМР даёт реальный, слышимый выигрыш в качестве звука, ещё раз подтверждая вывод о том, что помехи, возникающие в конвертерах USB-S/PDIF в результате использования питания от ноутбука, сильно влияют на звук.
С другой стороны, выпускаются также конвертеры, имеющие собственный, высококачественный блок питания, и показывающие прекрасные результаты работы. Однако стоимость таких конвертеров немаленькая, может доходить до 1900 долл. США, и возникает резонный вопрос: а не лучше ли приобрести более качественный ЦАП с асинхронным USB, чем тратиться на дорогой конвертер?
Ещё один способ выведения звука с ноутбука – применение малогабаритного ЦАПа, подключаемого к выходу USB и имеющего выход на наушники. Здесь разработчики достигли удивительных результатов в отношении миниатюрности устройств. Достаточно, в качестве примера, привести ЦАПы AudiioQuest DragonFly и M2Tech HiFace USB DAC, представленные ниже на фотографиях. Причём последний обрабатывает сигналы до 384 кГц/32 бит!
Словом, для вывода звука с ноутбука имеется большой выбор разных устройств, многие из которых, несмотря на миниатюрность, своим звучанием могут доставить много удовольствия ценителям музыки.
Как будет с USB
В случае с использованием USB Type-C или Lightning в качестве портов для передачи аудио-сигнала ситуация сильно меняется. Процессор отправляет цифровой сигнал прямо через USB в наушники, где присутствует тот же самый аудио-кодек с ЦАП, АЦП и усилителем. Наушники или любой другой аксессуар должен преобразовать цифровой сигнал в аналоговый, чтобы воспроизвести его. Таким образом, любые наушники должны иметь аудио-кодек, который располагается зачастую в самом коннекторе USB, либо на проводе — в элементе с кнопками управления воспроизведением.
Система аудио-кодека в наушниках, которую предлагает Cirrus Logic
При этом ЦАП и АЦП все-таки останутся в конструкции устройств, но эти элементы не будут задействованы в передаче звука на наушники.
Для обычного пользователя USB-аудио будет больше минусом, чем плюсом. Компании Intel и Cirrus Logic планируют рекламировать переход на USB и Lightning лучшим качеством звука. В теории это действительно может быть правдой. Усилитель и ЦАП, которые находятся ближе к самим драйверам в наушниках, могут выдать более интересное звучание. В частности, должен снизиться уровень шумов. Это будет достигаться за счет того, что по USB можно передавать энергию аккумулятора, необходимую для полноценного подавления шума.
Большинство плюсов в переходе от 3,5 мм на USB актуальны для самих производителей устройств. Им больше не нужно будет задумываться об аудио-характеристиках своего смартфона или планшета. Теперь обо всем будут заботиться производители наушников. Последние, кстати, получат больше возможностей для продвижения и рекламы своих аксессуаров. Каждый сможет выделиться, установив качественный ЦАП и усилитель в свои наушники.
Мобильные устройства в теории должны стать дешевле, ведь они лишатся аудио-кодеков. Однако вряд ли производители снизят цену в ущерб себе. Также смартфоны станут очень тонкими без порта 3,5 мм. Достаточно только взглянуть на новые Moto Z, которые лишились традиционного порта, а толщина их корпуса составляет всего 5,19 мм.
Чем может быть хорош USB / Lightning для аудио:
- Лучшее качество звука (в теории).
- Возможность тонкой настройки цифрового сигнала с помощью приложений.
- В будущем может также заменить HDMI, то есть USB станет универсальным стандартом для аудио и видео.
- Смартфоны и планшеты могут стать тоньше и дешевле.
- Производители наушников начнут активно конкурировать между собой.
USB или S/PDIF?
А теперь, переходя к вопросам уважаемых посетителей нашего сайта относительно того, может ли подключение по USB конкурировать с традиционными вариантами по качеству звука, ответим на него положительно. Да, высококачественный ЦАП с асинхронным USB в принципе может обеспечить низкий уровень джиттера цифрового сигнала и высокую точность воспроизведения звука. Вопрос перемещается в практическую плоскость, а именно: что выгоднее для любителя хорошего звука – использовать обычный ПК в паре с асинхронным USB-ЦАПом или собрать, например, музыкальный сервер и подключить его к (быть может более доступному по цене) преобразователю через S/PDIF или AES/EBU?
Ответ на этот вопрос требует знания конкретной ситуации, т.е. какие устройства и для прослушивания каких типов файлов (ВР или уровня качества компакт-диска) будут применяться, и выбор может быть в пользу как одного, так и другого варианта.
Для примера мы сравнили два варианта звучания музыкального сервера «ПК Аудиофил II» – при подключении через S/PDIF и асинхронный USB – в паре с ЦАПом Cambridge Audio DacMagic Plus.
Подключение осуществляется с помощью USB-кабеля, на одном конце которого обычный разъём типа А (подключается к источнику), а на другом – типа В (подключается к ЦАПу). Сначала мы попробовали, как работает эта пара устройств в конфигурации USB Audio Class 1.0, не требующей драйверов и поддерживающей сигналы до 96 кГц/24 бит. Предварительно надо было провести новую настройку программного проигрывателя foobar2000. Для этого после включения сервера и преобразователя в окне проигрывателя нажали на File > Preferences > Playback\Output и в окошке Device выбрали строку, соответствующую подключению через USB. Несложная настройка, после которой можно сразу слушать музыку.
Услышанное нас не вдохновило, потому что звучание сервера и преобразователя никак нельзя было причислить к звуковоспроизведению высокой точности.
Переходим теперь к более совершенному, асинхронному типу работы ЦАПа DacMagic Plus с использованием протокола ASIO или WASAPI. Для этого необходимо переключить цифроаналоговый преобразователь в режим USB Audio 2.0 для приема аудиосигналов до 192 кГц/24 бит и загрузить соответствующий аудиодрайвер, который можно скачать в «Центре поддержки» на сайте Cambridge Audio. Там же можно найти подробное описание того, как в этом режиме воспользоваться ASIO или WASAPI. Хотя это описание на английском языке, оно подробно иллюстрировано, в том числе, для подключения с использованием проигрывателя foobar2000.
Выполнив загрузку драйвера и настройку программного проигрывателя для ASIO, как указано в описании, включаем сервер на воспроизведение. Сразу стало ясно, что звучание значительно лучше, чем при использовании режима USB Audio Class 1.0. Прослушав цифровые записи различных жанров и форматов (FLAC, WAV; от 88/24 до 192/24), переходим ещё раз к оценке работы двух устройств через коаксиальный S/PDIF с использованием того же музыкального материала, как и в случае работы через USB. Проводим несколько сеансов сравнения с перерывами.
В результате: у нас сложилось однозначное мнение, что несмотря на то, что в режиме асинхронного USB с ASIO два аппарата проявили себя очень достойно, та же пара «ПК Аудиофил II» и Cambridge Audio DacMagic Plus, с использованием того же протокола ASIO, но через выход S/PDIF (с карты Infrasonic Quartet), звучала лучше. Это выражалось, в частности, в более широкой и глубокой музыкальной сцене, где каждый из воображаемых инструментов имел точно определяемый размер и был как бы окружён воздухом, отделявшим его от других инструментов. Звучание многих инструментов, например, фортепиано, виолончели, саксофона, имело более точный, как нам кажется, тональный баланс и больше напоминало звук живого исполнения. Не лишним будет отметить также отличное звучание контрабаса – полное и хорошо артикулированное. В случае работы устройств через USB-соединение пропадала упругость и точность звучания низких частот.
Источник: музыкальный сервер «ПК Аудиофил II» (выходы: коаксиальный S/PDIF и USB)
ЦАП: Cambridge Audio DacMagic Plus (входы: коаксиальный S/PDIF и USB)
Универсальный усилитель: Maranz PM8000 (в классе А)
Акустические системы: DALI Suite 2.5
Кабели: цифровой S/PDIF – QED Reference Digital Audio, цифровой USB – типичный для подключения компьютера к периферийным устройствам; межкомпонентные Ecosse Maestro MA2; акустический Acrotec 6N-S1200, сетевой Audusa-Eupen
Сетевой фильтр: Belkin Pureav PF40
Какие выводы можно сделать из описанного сравнения? Во-первых, несмотря на использование современной технологии асинхронного USB, звучание конкретного ЦАПа может быть более качественным при подключении через коаксиальный вход S/PDIF, а не USB. И, во-вторых, грамотно собранный и настроенный компьютер на базе полупрофессиональной звуковой карты (платы цифрового вывода) может выдавать такой цифровой сигнал, который при высококачественном цифроаналоговом преобразовании позволит получить отличный звук.
Многих, возможно, интересует более общий вопрос – что лучше для цифрового звука: непрерывный поток данных через соединение типа S/PDIF (или, например, AES/EBU) или пакетная передача через асинхронный USB? Мы придерживаемся такого мнения, что, по крайней мере, в настоящее время оба варианта позволяют достичь высококачественного звучания. Всё зависит от того, какой музыкальный сервер и какой ЦАП используется. С одной стороны, различными производителями выпускается множество музыкальных серверов, в том числе класса high-end, которые через выход S/PDIF или AES/EBU выдают точный сигнал с минимальным джиттером. С другой стороны, существуют ЦАПы, асинхронный USB-интерфейс которых выдаёт такой низкий уровень джиттера, который даже трудно измерить. Звучание (к сожалению, и цена) таких цифроаналоговых преобразователей – также на высоком уровне.
Развитие технологии покажет, какой из вариантов станет в будущем более предпочтительным. А может быть, станет использоваться какой-либо другой тип подключения, пока находящийся в стадии разработки. Поживём – увидим.
Что плохого в USB-аудио
Первый недостаток, который приходит пользователю в голову,— это невозможность одновременно слушать музыку и заряжать устройство. Конечно, в теории китайцы могут придумать какой-нибудь «двойник» для прослушивания музыки и зарядки одновременно, но это будет неудобно и вряд ли вообще до такого дойдет.
Наушники определенно станут дороже, так как крупным компаниям нужно будет создать новую конструкцию, закупить аудио-кодеки и собрать это все на заводе. Именно из-за сложности конструкции Bluetooth-гарнитуры всегда такие дорогие. То же самое произойдет с обычными наушниками. В то же время смартфоны вряд ли подешевеют.
Переход на USB если и состоится, то он будет проходить очень медленно. Консервативные производители устройств класса Hi-Fi вряд ли оценят идею и мелкие производители устройств тоже. Таким образом, большинство техники будут несовместимо с USB-аудио.
Такие переходники уже продаются
Те, кто не захотят менять свои наушники на свежие с коннектором USB или Lightning, все равно будут вынуждены потратиться на переходник, если они хотят использовать аксессуар с новым смартфоном.
Примечательно, что устройства с iOS уже давно могут передавать аудио через Lightning. То же самое умеют смартфоны и планшеты под управлением Android 5.0 Lollipop и новее. Но кто этим пользуется? Если такие люди есть, то их единицы. Однако компании все равно хотят протолкнуть эту идею.
Примечательно, что спецификации передачи аудио по USB в операционной системе Android предполагают отправку сигнала адаптивном или асинхронном PCM-формате. Это значит, что файлы MP3 и FLAC нужно перекодировать на стороне устройства, а уже потом отправить через USB в наушники. Именно поэтому китайская компания LeEco вместе со своими смартфонами без порта 3,5 мм вообще представила собственный аудио-формат CDLA. Вполне возможно, что другие производители, в том числе и Apple, придумают свои форматы для музыки. Но кому они нужны, когда уже сейчас полно музыки в FLAC, DSD и других форматах высокого разрешения?
Использование интерфейса USB для вывода звука
В последние годы всё большее распространение получает использование интерфейса USB для вывода звука с компьютера. Неоспоримое удобство такого способа подключения компьютера к звуковой системе через внешний ЦАП подкрепляется расширяющимся выпуском цифроаналоговых преобразователей, оснащённых так называемым «асинхронным USB».
И это не просто модное увлечение любителей цифрового звука, а действительно серьёзный способ получения достойного цифрового источника (даже и высококачественного, при определённых условиях) в виде связки компьютер+ЦАП.
Правда, некоторую неопределённость вносит вопрос: почему же производители музыкальных серверов/цифровых проигрывателей класса high-end устанавливают на свои изделия цифровые выходы S/PDIF (RCA, BNC, оптический) и AES/EBU (XLR), а не используют возможности популярного интерфейса USB? Постараемся прояснить ответ на этот вопрос.
Основное различие между стандартами соединения компьютера и ЦАПа, S/PDIF и AES/EBU, с одной стороны, и USB – с другой, лежит в способе передачи данных. В первом случае данные от компьютера, с помощью соответствующего интерфейса, передаются на ЦАП в виде непрерывного потока, то есть в том виде, который они приобретают после программного проигрывателя. Во втором случае, в соответствии с протоколом передачи данных через USB, поток данных вначале разбивается на пакеты, а затем уже передаётся на вход USB ЦАПа, в котором он должен снова приобрести вид непрерывного потока перед цифроаналоговым преобразованием.
В передаваемых через USB-соединение пакетах данных, кроме данных, соответствующих звуковой информации, присутствует также информация конфигурирования, управления и состояния.
Спецификацией универсальной последовательной шины USB определены различные типы синхронизации при передаче информации от хоста (компьютера) к периферийному устройству (в данном случае – к ЦАПу). На начальном этапе использования USB для вывода звука с ПК широкое распространение получил так называемый адаптивный тип, технически связанный с микросхемами серии PCM270x компании Burr-Brown (Texas Instruments) из США.
Однако этот тип USB-соединения не мог обеспечить высокое качество звука, так как вызывал повышенный уровень джиттера. Кроме этого, преобразователи с USB-входом на базе микросхемы PCM270x, действующие в адаптивном режиме, могли работать с частотами дискретизации не выше 48 кГц и разрядностью до 16 бит, то есть могли обеспечить качество уровня компакт-диска, но не высокого разрешения.
После нескольких этапов развития технологии передачи цифрового звука через USB в 2004 году компанией Wavelength Audio (США) был выпущен первый ЦАП, использующий асинхронный тип передачи данных. Преобразователь и необходимое для его работы ПО под названием Streamlength были разработаны Гордоном Ранкиным (Gordon Rankin). С тех пор асинхронный тип работы USB-интерфейса утвердился как основной для передачи музыкального сигнала от компьютера к ЦАПу, а ПО Streamlength для асинхронного USB используется во многих высококачественных ЦАПах, в том числе таких компаний, как Ayre, Aesthetix, Grace Design, Berkeley Audio Design и др. В настоящее время большинство выпускаемых цифроаналоговых преобразователей, которые оснащены интерфейсом USB для соединения с компьютером, работают по такому принципу.
В отличие от адаптивного, асинхронный тип работы USB-интерфейса для передачи звука является технически более совершенным, т.к. при его реализации происходит не только передача пакетов данных от компьютера к ЦАПу, но и осуществляется обратная связь с компьютером таким образом, чтобы управлять процессом этой передачи данных. Компьютер и ЦАП работают в этом случае согласованно, как связанные устройства.
Интересно, что асинхронный USB был выполнен на основе микросхемы TAS1020B, которая выпускалась одновременно с упомянутой PCM270x. USB-контроллер TAS1020B представляет собой интегральную схему с USB-трансивером, микропроцессором, буфером памяти и интерфейсом I2S для подключения к микросхеме цифроаналогового конвертера. В качестве примера на рис. 2 представлена блок-схема ЦАПа на базе USB-контроллера TAS1020B.
В этой схеме ЦАПа с асинхронным USB тактовый генератор частоты дискретизации расположен в оптимальном месте – непосредственно рядом с микросхемой цифроаналогового конвертера. Это позволяет обеспечивать работу конвертера от потенциально более точного генератора, не полагаясь на использование нестабильного тактового сигнала из компьютера. И действительно, такая схема расположения высокоточного генератора, наряду с другими особенностями асинхронного типа USB-соединения, обеспечивает наименьший уровень джиттера и, соответственно, наилучшее качество звука. По сравнению с адаптивным типом, в асинхронном USB джиттер снижается на два порядка (в 100 раз!).
Добавим, что для работы преобразователя с асинхронным USB с сигналами выше 96 кГц/24 бит от ПК, оснащенного ОС Windows, потребуется специальный драйвер. Для компьютеров Apple, поддерживающих спецификацию USB Audio Class 2.0, такой драйвер не нужен.
Первые ЦАПы Wavelength Audio с асинхронным USB могли преобразовывать сигналы ВР с частотой дискретизации до 96 кГц и разрядностью до 24 бит. В настоящее время выпускаются цифроаналоговые преобразователи, в том числе и для бытового использования, которые поддерживают частоты до 384 кГц и разрядность до 32 бит, что соответствует самому высокому формату профессиональной цифровой звукозаписи. Кроме этого, в последнее время всё более широкое распространение получают музыкальные цифровые записи формата DSD, сигналы которых могут подаваться на ЦАП также через порт USB. Не так давно, в 2012 году, специально для этой цели был разработан открытый стандарт DoP (DSD over PCM) – метод для передачи DSD-аудио с помощью ИКМ фреймов. Описание последней версии 1.1 этого стандарта на англ. яз. можно найти здесь.
Производители ЦАПов предлагают широкий выбор устройств с асинхронным USB стоимостью от 3 тыс. руб. до астрономических цен с семизначными числами. Чтобы как-то сориентироваться в этом разнообразии преобразователей различного технического и ценового уровня, попробуем определить, каким требованиям должен отвечать ЦАП, чтобы можно было сказать, что он выдаёт звук действительно высокой точности. Отметим некоторые из таких характеристик, связанных с входным интерфейсом USB:
- Высококачественная микросхема USB-контроллера.
- Использование гальванической развязки.
- Соответствие спецификации USB Audio Class 2.0.
- Высокоточный тактовый генератор с низким уровнем джиттера.
- Использование качественно выполненных драйверов.
- Совершенная схема питания. Раздельные стабилизированные линии питания для USB-контроллера, конвертера и аналоговых цепей, а лучше – с отдельным трансформатором для каждой из них.
- Высококачественная микросхема цифроаналогового конвертера.
Конечно, все вместе перечисленные характеристики встречаются только в самых совершенных (и часто – дорогих!) ЦАПах. Однако можно сказать, что если преобразователь не обладает ни одной из таких характеристик, то вряд ли он сможет выдать высококачественный звук, если иметь в виду обработку сигналов ВР, поступающих с обычного компьютера через USB-соединение. К этому можно добавить, что качественно выполненная схема, работающая по адаптивному типу может «переиграть» некачественный ЦАП с асинхронным USB. Кстати, некоторые производители продолжают выпускать преобразователи с адаптивным USB.
А как поживает Bluetooth?
Если эра раздора в сфере портативного аудио все-таки наступит, то на помощь могут придти Bluetooth-наушники. В течение долгого времени эти аксессуары были неприемлемы для прослушивания музыки — их разве что использовали для звонков и подкастов. Однако за последние несколько лет появились технологии LDAC и aptX, которые позволяют передавать аудио-сигнал по Bluetooth без потерь. Да, беспроводные наушники и гарнитуры все еще не ровня обычным проводным, но их можно рассматривать как альтернативу, ведь они совместимы практически со всеми устройствами.
Однако у них есть один большой недостаток — их тоже нужно заряжать, ведь у них есть свой аккумулятор. У многих людей есть несколько смартфонов и еще планшет, поэтому дополнительное устройство для зарядки может стать обузой.
Что в итоге?
Можно сказать точно, что очередная революция от Apple не пройдет так гладко, как отказ от CD / DVD-привода в Mac или уменьшение размера SIM-карт. Большинство людей уже привыкли, что говорим наушники — значит имеем ввиду порт 3,5 мм. Переход будет болезненным, медленным и нежеланным. Нужно ли это? Обычному пользователю определенно нет, а большим компаниям — да.
Те люди, которые устанут от проводов, наверняка сделают выбор в пользу Bluetooth. Это определенно будет верным решением.
В индустрии электроники наверняка образуется раскол, ведь некоторые производители аппаратуры класса Hi-Fi не захотят переходить на USB, в то время как компании вроде Apple будут активно продвигать эту идею.
Хочу ли я лично перехода на USB? Определенно нет и вряд ли я куплю устройство без порта 3,5 мм. А что об этом думаете вы? Мы открыли отдельное голосование по этому поводу.
Распайка гарнитуры под USB Type-C
Подключение аналоговой гарнитуры к цифровому порту.
Иногда это возможно.
В современных смартфонах всё реже и реже встречается гнездо TRRS для подключения аналоговой гарнитуры со старым добрым «джеком» 3,5 мм. Зато есть разъём Type-C.
Type-C разработан для порта USB 3.1, а так как это цифровой порт, подразумевается использование цифровой гарнитуры. В такую гарнитуру встроен ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь.
Texas Instruments придумали передавать через разъём Type-C аналоговый звуковой сигнал. При такой уловке смартфоны работают с относительно недорогими аналоговыми гарнитурами распаянными по Type-C. А через простой переходник к девайсу можно подключить даже обычную гарнитуру с «джеком» (TRRS).
⚠ Этот режим может не поддерживаться вашим устройством.
★ Передача аналогового аудио через Type-C реализована в смартфонах HTC серии U, HTC 10 Evo, XIAOMI Mi, LeTV. Список не полон.
★ Чтобы подключить к смартфону обычную гарнитуру и зарядное устройство одновременно, нужен разветвитель типа «Type-C splitter to 3.5mm and Charger».
Режим передачи аналогового звука через type-C называется «Audio Adapter Accessory Mode».
Смартфон переходит в этот режим, если в вилке ▼ гарнитуры или переходника контакт 05 (CC) соединён с «Землёй» (контакты 01 и 12 GND). В большинстве случаев контакты замкнуты перемычкой. 
Контакты для передачи аналогового аудио:
Левый канал → Data− (A07 и B07)
Правый канал → Data+ (A06 и B06)
Общий → SBU1 (A08)
Микрофон → SBU2 (B08)
Общие схемы. Цвета проводов даны условно.
Распайка вилки USB-C аналоговой гарнитуры ▼ 
Схема для подключения наушников ещё проще ▼ 
Для подключения обычной гарнитуры со штекером TRRS к порту USB Type-C служит переходник «Type-C to TRRS».
Общая схема переходника ▼
Назначение контактов G (общий) и M (микрофон) не задано жёстко. Порт USB-C способен самостоятельно определить и тип подключенной гарнитуры (CTIA или OMTP) и ориентацию вилки переходника.
Существование в природе обратного переходника пока не доказано. Но схему адаптера для подключения аналоговой гарнитуры USB-C к обычному смартфону с гнездом TRRS представить несложно ▼
Неустранимый недостаток этой ▲ схемы — необходимость точной ориентации разъёма USB-C. При одном положении разъёма мы получаем гарнитуру CTIA, при другом — OMTP. Зато с таким переходником можно пристроится к любому смартфону, вне зависимости от распайки его гнезда.
Особенности детектирования аналоговых гарнитур в Type-C
• В переходниках для Xiaomi Mi и LeTV между CC и GND просто установлена перемычка.
Схема переходника TRRS→Type-С ▼
• В гарнитурах HTC ▼ контакты CC и GND соединяются через резистор 1 кОм. 
• В переходнике с TRRS на Type-C ▼ для Xiaomi Mi MIX2 соединение CC с Gnd появляется лишь при подключении к гнезду гарнитуры с «джеком». За это отвечают отдельные контакты Detect в гнезде TRRS.
Наушники с USB Type-C: особенности, обзор лучших моделей, совместимость с устройствами
Многие пользователи, имеющие смартфоны с привычным mini-jack разъемом на 3.5 мм не знают, что в современном мире гаджетов существует более продвинутый вариант: гарнитуры с разъемом Type-C. В последнее время наушники, оснащенные данным типом USB-разъема, встречаются все чаще. У таких моделей есть ряд существенных преимуществ перед устройствами с традиционным аудиовыходом, однако, наушники с USB Type-C по ряду причин не всегда вызывают одни положительные эмоции. Разобраться в особенностях таких приборов и понять причины их несовместимости с некоторыми устройствами поможет эта статья.
Что это такое?
Основным плюсом традиционных устройств с аналоговым выходом остается тот факт, что при подключении к смартфону вам не придется приобретать дополнительные переходники. В случае наушников с разъемом USB Type-C, к привычному джеку придется подсоединяться через адаптер, поскольку форма штекера у устройств с цифровым выводом изменилась. Однако следует иметь в виду, что в продаже можно увидеть разные виды устройств, отличающиеся режимом вывода звукового сингала через цифровой разъем USB Type-C.
Телефоны, работающие с помощью формата Direct Audio, обрабатывают звук и на выходе выдают аналоговое звучание, таким образом, этот девайс, даже обладая разъемом USB Type-C, не будет отличаться от приборов с привычным mini-jack 3.5 мм. Единственное их отличие – форма порта.
Никаких улучшенных характеристик звучания такие устройства не предполагают, поскольку их воспроизведение остается прежним.
Качество звука зависит от качества самого смартфона. Плюсом моделей, оснащенных интерфейсом Direct Audio, является их большая ценовая доступность и простота конструкции. Среди минусов – вопрос, поддерживает ли ваша модель смартфона данный режим воспроизведения звука, зависимость качества звучания от качества гаджета, а также невозможность одновременно прослушивать музыку и подзаряжать свой телефон.
Режим воспроизведения звука в цифровом формате CDLA, при котором качество звучания зависит только от наушников или адаптера, является более интересным и прогрессивным. Аксессуары с разъемом USB Type-C, работающие в этом режиме, обладают большими возможностями по сравнению с форматом Direct Audio; качественные дорогостоящие наушники будут воспроизводить хороший звук и с дешевого, и с дорогого устройства. Таким образом, к плюсам режима CDLA на устройствах Type-C относятся:
- качественное звучание при выборе качественной гарнитуры;
- качество смартфона не влияет на качество воспроизводимого звука;
- отличная шумоизоляция, позволяющая наслаждаться звучанием на улице;
- сбалансированный диапазон частот, обеспечивающий чистоту звука.
Среди минусов следует упомянуть достаточно высокую цену таких устройств, а также их высокую энергоемкость.
Обзор моделей
Для того, чтобы сориентироваться в предложенных на современном рынке наушниках со входом USB-C, давайте произведем обзор их лучших моделей.
Libratone Q-Adapt
Это внутриканальный вид наушников с неплохой звукоизоляцией, не требующих дополнительного источника питания, кроме телефона. Конструкция модели отличается достаточной комфортностью: у нее весьма удобный пульт управления, регулирующий режим активного шумоподавления и работу микрофона. Звучание качественное и мощное, с насыщенными низкими частотами.
Это одна из лучших моделей с данным типом разъема.
Xiaomi Noise Cancellation In-ear Earphones Type-C Version
Надежная и красивая модель внутриканальных наушников с алюминиевым корпусом, отличающаяся достаточной бюджетностью в сочетании с хорошим качеством звучания. Акцент в данном случае сделан на средние и высокие частоты, исправить звук можно с помощью эквалайзера. В конечном итоге вы получаете приятный звук, активное шумоподавление и стильный дизайн устройства. Таким образом, эту модель можно считать вполне подходящей для тех, кто не готов платить большие деньги за более качественные аксессуары.
JBL Reflect Aware C
Спортивная модель наушников, в то же время подходящая и для повседневного использования. Отличается удобством в использовании и хорошим качеством звучания с возможностью настройки.
Встроенная система активного шумоподавления достаточно эффективно устраняет внешние звуки.
Razer Hammerhead USB-C
Эта внутриканальная модель наушников обладает ярким дизайном, можно много часов подряд наслаждаться прослушиванием любимой музыки без появления какого-либо дискомфорта в ушах. Без системы шумоподавления. Аксессуар отличается надежностью благодаря алюминиевому корпусу и прочному кабелю. Наушники спроектированы специально для прослушивания басов, таким образом, любителям рэпа эта модель без сомнения подойдет.
Также эта модель идеальна для игр и просмотра фильмов, а вот для классической музыки придется подобрать другой вариант.
USB Type C 3,5 мм адаптер
И последняя модель, являющаяся универсальным решением для всех типов устройств: адаптер, который одним концом подключается к USB-C разъему на телефоне, а на другом конце имеет обычный mini-jack на 3.5 мм. С этим переходником вы сможете подключить к вашему USB-C устройству любые наушники и наслаждаться высококачественным звучанием.
К тому же это, пожалуй, наиболее бюджетный вариант.
Совместимость с устройствами и возможные проблемы
При покупке смартфона следует обращать внимание на тот факт, что не все телефоны поддерживают оба режима воспроизведения звука, о которых говорилось выше. Поэтому, даже купив дорогие наушники с разъемом Type-C, вы можете не получить звук того качества, на которое вы рассчитывали.
Проблема в том, что каждый отдельный производитель смартфонов адаптирует ту или иную технологию под свою технику, таким образом, многие модели оказываются несовместимыми с наушниками USB Type C. Некоторые компании гарантируют работу телефонов только с производимыми этой же компанией наушниками, особенно это касается устройств без 3.5 мм разъема.
Если вы хотите приобрести наушники USB Type C для своего смартфона, прежде всего следует навести справки, какие модели совместимы именно с вашим гаджетом. В противном случае вы рискуете впустую потратить не только время, но также и немалые средства, особенно если речь идет о качественных брендовых аудиоустройствах.
Видеообзор наушников Xiaomi с шумодавом и USB Type-C вы можете посмотреть ниже.
Как подключить наушники с микрофоном к компьютеру или ноутбуку
Достаточно много вопросов всегда возникает со звуком: то его нет, то плохо слышно, то разъемы не те, чтобы подключить штекер, то еще что-нибудь.
В этой статье хотел бы остановиться на вопросе подключения и настройки компьютерных наушников с микрофоном (примерно таких, как на рис. 1).
Ведь без них довольно сложно представить себе нормальную работу за ПК: не поговоришь с друзьями и родственниками по интернету, не послушаешь музыку или не посмотришь фильм вечером (чтобы никому не мешать) и т.д.
- подключение TWS-гарнитуры (беспроводных наушников) к телефону, ноутбуку;
- если у вас слишком тихий звук и вы хотите его усилить ;
- если у вас совсем нет звука на компьютере .
Рис.1. Наушники с микрофоном // в качестве примера (не реклама!)
Подключение наушников: основные моменты
Виды разъемов и штекеров / переходники
Самые распространенные классические компьютерные наушники с микрофоном имеют два штекера: зеленый и розовый (см. рис. 2). Зеленый — это для передачи сигнала на наушники, а розовый — для микрофона.
Рис. 2. 2 штекера на классических компьютерных наушниках (их еще называют мини-джек (Mini Jack))
Собственно, если посмотрите на заднюю стенку системного блока компьютера — то увидите 3 разъема (рис. 3). Цвета у них обычно всегда стандартные: розовый (для микрофона), синий (линейный вход для подключения аудио-устройств), и зеленый (линейный выход для наушников, колонок и пр.).
👉 Кстати, таких разъемов (как на рис. 3) может и не быть, если у вас на ПК не установлена аудио-карта. Как узнать ее модель и определить установлена ли она, можете из этой статьи.
Рис. 3. Выходы на задней стенке компьютера
Собственно, если все так и есть — вам нужно всего лишь не перепутать цвета и подключить штекеры в нужные разъемы. Все просто.
Что касается ноутбуков — то у них разъем не всегда помечается цветом: часто просто нарисован значок наушников или микрофона.
Кстати, обратите внимание, что у более новых ноутбуков — встречается гарнитурный разъем (см. рис. 4). Т.е. если классических аудио-выходов 2, то, когда имеешь дело с гарнитурным разъемом — он 1 (на нем характерный значок, см. разницу на рис. 4)!
Рис.4. Разъемы на ноутбуках
Если у вас классические компьютерные наушники, а на ноутбуке установлен как раз-таки такой гарнитурный разъем, у вас несколько выходов:
- купить специальный переходник (см. рис. 6). Стоит он не дорого, продается во многих компьютерных магазинах;
- купить небольшую аудио-карту, подключаемую к USB-порту (также есть дешевые варианты);
- можно купить новые гарнитурные наушники (или поменяться с кем-нибудь 👌);
- если вам не нужен микрофон — можно попытаться подключить зеленый штекер от наушников к гарнитурному разъему. В большинстве случаев наушники у вас будут работать (хотя так делать не рекомендуется!).
Рис. 5. Разные штекеры на наушниках
Кстати, обратите внимание, что штекер на гарнитурных наушниках имеет 4 контакта (штекер на классических наушниках — имеет 3 контакта). Даже по этому признаку можно легко определить, что за наушники покупаете.
Рис. 6. Переходник для подключения классических компьютерных наушников к гарнитурному разъему (кстати, есть и обратные переходники, чтобы подключать гарнитурные наушники к классическим аудио-выходам)
👉 Еще одна статья вам в помощь!
Один вход для наушников и микрофона в ноутбуке — как их подключить
👉 Еще один момент!
На дорогих (чаще всего студийных) наушниках устанавливается штекер Jack (на классических наушниках Mini Jack). Если у вас на компьютере/ноутбуке нет Jack-разъема, можно купить небольшой переходник с Jack на Mini Jack (см. рис. 7) и спокойно пользоваться этими «ушами».
Рис. 7. Штекеры (Джек и Мини-джек). Переходник
Если у вас один линейный выход для наушников и колонок
Иногда меня спрашивают, как быть, если нужно подключить и наушники, и колонки к компьютеру, а у него же ведь один линейный выход (т.е. один аудио-разъем) на задней стенке системного блока. Попробую дать пару рекомендаций на этот счет.
1. Использовать аудио-выход на колонках
На многих колонках есть специальные аудио-разъемы для подключения наушников. Когда вы подключите к ним наушники — звук в колонках пропадет. Не очень удобно может получиться, если вдруг штекер случайно отойдет из гнезда (особенно, если это будет вечером, когда все спят ✌). Поэтому см. второй вариант.
Аудио-разъем на колонках для подключения наушников
2. Купить раздвоитель (спец. переходник)
Можно подключить колонки и наушники параллельно к аудио-разъему (раздвоителю, см. скриншот ниже). Использование раздвоителя, на мой взгляд, имеет свои преимущества:
- звук одновременно идет и в колонки, и в наушники;
- если вам не нужны колонки — просто выключите их (таким образом, если даже штекер наушников вылетит из гнезда — никакого шума из колонок не будет!);
- цена вопроса — копеечная.
3. Использовать переднюю панельку на системном блоке
На некоторых системных блоках, на передней панельке, есть дополнительные мультимедийные разъемы (если такой панельки нет — ей можно также обзавестись, многие сервис-центры легко подключают ее). Собственно, к такой панельке можно легко подключить и наушники, и микрофон (и еще много чего полезного 👌).
Проверка драйверов на аудио-карту
Будем считать, что непосредственно со штекерами и разъемами разобрались, «провода» теперь подключены 👌. Следующий шаг — это проверка и настройка драйверов.
И должен сказать, что драйвера вызывают, порой, достаточно много проблем со звуком. Драйверов, чаще всего, попросту нет, либо установлена не актуальная версия, вызывающая конфликты.
Чтобы посмотреть, есть ли драйвер в системе на вашу аудио-карту — откройте диспетчер устройств (для этого нужно нажать сочетание кнопок WIN+R , и ввести команду devmgmt.msc ).
Рис. 8. Как открыть диспетчер устройств // WIN+R (Окно «Выполнить»).
Далее раскройте вкладку «Звуковые, игровые и видеоустройства» — там должно быть название вашей аудио-карты (в моем случае «Conexant SmartAudio HD»).
Рис. 9. Звуковые, игровые и видеоустройства
Если напротив вашего устройства горит желтый восклицательный знак — значит драйвера в системе нет. Кстати, обычно те устройства, к которым отсутствуют драйвера, находятся во вкладке «Другие устройства» .
Рис. 10. Драйвера на аудиоустройство нет! Необходимо обновить!
Что касается обновления драйверов, рекомендую ознакомиться со статьями ниже. У меня на блоге уже были такие тематические статьи, повторяться не буду.
👉 В помощь!
1) Как установить драйвер на звук. Поиск аудио-драйверов (на примере Realtek).
2) Программы для обновления драйверов — моя подборка софта.
3) Как установить драйвера на компьютер, ноутбук.
Настройка Windows и аудио-драйвера. Нет звука в наушниках
Если штекер от наушников правильно подключен (к нужному разъему), драйвера установлены — у вас уже должен быть звук (пусть пока и не очень качественен). Если у вас совсем нет звука, рекомендую также 👉 ознакомиться с материалами этой статьи.
Первое, что нужно сделать — это проверить регулятор громкости на самих наушниках. Такой регулятор есть на большинстве компьютерных «ушей» (см. рис. 11).
Рис. 11. Включить/выключить микрофон; прибавить/убавить громкость
Затем обратите внимание на уровень громкости: щелкните по значку звука в трее. Часто вот такая банальная вещь является причиной в отсутствии звука.
Рис. 12. Прибавляем громкость
После этого, рекомендую проверить также микшер громкости (вполне возможно, что у вас убавлен звук в конкретном приложении). Чтобы его открыть — просто щелкните правой кнопкой мышки по значку звука в трее, в появившемся меню выберите «Микшер громкости» , как на рис. 13.
Рис. 13. Открыть микшер громкости
На скриншоте микшера громкости на рис. 14, например, убавлены системные звуки (точнее даже отключены). Для первоначальной проверки и настройки — рекомендую все ползунки сдвинуть выше.
Рис. 14. Микшер громкости — прибавляем всё!
После чего, откройте 👉 панель управления Windows раздел «Оборудование и звук» (актуально для Windows 7/8/10). В этом разделе откройте вкладку «Звук» , см. рис. 15.
Рис. 15. Открываем вкладку ЗВУК
В нем обязательно проверьте, чтобы напротив вашего устройства воспроизведения стояла зеленая галочка — т.е. оно было выбрано по умолчанию!
Примечание: устройство по умолчанию для воспроизведения звука может быть выбрано Windows то, которое вообще отключено! И тогда, звука не будет!
Если вы не знаете какое устройство сделать по умолчанию для воспроизведения звука — попробуйте каждое, поочередно, предварительно включив какую-нибудь песенку/фильм.
Для проверки качества звучания — выберите нужное устройство: щелкните по нему правой кнопкой мышки, и в меню выберите «Проверка» . Должна прозвучать короткая мелодия сначала из одного динамика, потом из второго.
Рис. 16. Проверка динамиков, наушников
👉 И еще одно!
Не забудьте проверить и задать настройки звука в ваших аудио-драйверах. Открыть их настройки можно с помощью значка в трее (рядом с часами, если там есть их значок), либо в панели управления в разделе «Оборудование и звук» , как на рис. 17.
Рис. 17. Настройка аудио-драйверов
Собственно, сама настройка драйверов будет зависеть от конкретного производителя. Дать здесь какие-либо конкретные рекомендации достаточно сложно.
Пример такой тонкой настройки наушников представлен на рис. 18: можно убавить громкость левого или правого «уха», задать громкость наушников и микрофона, проверить работу аудио-разъемов, задать нужный эффект звучания и многое другое.
Рис. 18. Smart Audio — тонкая настройка звука
Проверка микрофона
Вас плохо слышит ваш собеседник (или не слышит вовсе), есть посторонние шумы, шипение и пр. «прелести» — и другие проблемы могут быть из-за того, что не произведена тонкая настройка микрофона в Windows и приложении для разговоров, которое вы используете (Skype, Viber и др.).
В Windows настроить микрофон можно во вкладке «Звук» (открыть ее можно в панели управления, в разделе «Оборудование и звук» ) . Для задания основных параметров — откройте свойства микрофона, см. рис. 19.
Рис. 19. Свойства микрофона
Вообще, у меня на блоге относительно недавно была статья по проверке и настройке микрофона в Windows, поэтому здесь не повторяюсь (ссылка на статью ниже).