Verdades e histórias sobre reprodução de som de alta qualidade. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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 Comentários do artigo

Nos últimos cinco ou seis anos, o mercado de equipamentos domésticos de reprodução de som nos países da CEI ficou claramente saturado com vários equipamentos estrangeiros, e hoje nem todo audiófilo, especialmente um radioamador, aceitará “a palavra” de um anúncio sobre seus méritos, mesmo que estejamos falando da classe High End. Infelizmente, muitas pessoas, tendo investido uma quantia considerável na compra de, por exemplo, um UMZCH de uma determinada empresa, descobrem que sua principal vantagem é apenas um belo design, mas não a qualidade do som.

As revistas coloridas para audiófilos que surgiram nos últimos anos desempenharam um papel significativo na desorientação dos compradores. Quase todas as matérias contidas neles falam sobre as características do equipamento, com base em dados fornecidos pelos anunciantes, geralmente na cor “rosa”. Pois bem, a publicidade, como sabem, é o motor do comércio, mas um verdadeiro amante de discos, que se distingue por uma mente crítica, é sempre capaz de descobrir o que é “bom” e o que é “mau”.

O moscovita Nikolai Klimenko, um dos leitores da "Rádio", recebeu com grande dúvida o raciocínio e as críticas infundadas dos especialistas da revista "AUDIO STORE" (doravante "AM") a respeito do UMZCH de alta fidelidade (doravante - UMZCH BB), descrito em [1]. Em particular, pediu para comentar alguns acórdãos (na coluna “Correio” - “AM”, 1996, n.º 4, pp. 3,4).

Depois de ler as notas em AM, posso notar que os especialistas V. Zuev e S. Kunilovsky, na minha opinião, não entendem muito bem os circuitos, para dizer o mínimo. Assim, por exemplo, V. Zuev, avaliando o circuito do UMZCH VV, tentou provar que (cito) “o microcircuito na entrada do amplificador ... certamente roubará a profundidade virtual do panorama estéreo, que é tão necessário para criar o efeito de presença” (ou seja, o amplificador operacional de alta velocidade K574UD1 com uma cascata de entrada em transistores de efeito de campo). É apropriado perguntar por que este amplificador operacional em particular “rouba profundidade”, e uma dúzia de amplificadores operacionais através dos quais o sinal de áudio passa para o UMZCH em um gravador de fita, CD player ou qualquer outra fonte de sinal (mesmo em CD “valvulado” jogadores o DAC é feito, como deve ser conhecido e um especialista, em um IC de estado sólido, dentro do qual existem vários amplificadores operacionais), eles se comportarão “decentemente” e “não roubarão” nada?

Além disso, o especialista em AM tenta nos convencer de que é “virtualmente impossível obter um bom som em condições amadoras”, uma vez que “uma boa reprodução de som requer condutores de “hi-fi” caros, interruptores feitos com tecnologia especial e métodos complexos de conectá-los. (soldas sem oxigênio, soldas especiais)". Isso justifica o preço "ridículo" dos amplificadores Audio Note (US$ 120400) de 17 W e dos amplificadores Kegon (US$ 247000) de 45 W, bem como, obviamente, dos cabos de interconexão com estruturas condutoras não cristalinas que custam várias centenas de dólares.

É sabido em um curso de física que qualquer contato metal-metal (na presença de pelo menos o filme de óxido mais fino) pode ser considerado como um elemento não linear de um circuito elétrico. E esta não-linearidade pode degradar o som dos sistemas de alta fidelidade. Mas para mim, por exemplo, é difícil acreditar que V. Zuev tenha ouvido o funcionamento real do UM3CH BB e, além disso, esteja familiarizado com seu circuito, já que atenção especial foi dada às questões de eliminação da não linearidade dos fios de conexão , contatos de conector e relés ao desenvolver este amplificador. Em particular, uma cascata especial foi introduzida no amplificador, compensando não apenas a não linearidade, mas também os componentes ativos e reativos da resistência distribuída dos fios de conexão, e o circuito OOS geral é projetado de tal forma que compensa a não linearidade dos contatos “frios” do relé de comutação de saída UMZCH e dos conectores. Ou seja, aqueles fatores negativos mencionados por V. Zuev e que podem piorar o som são eliminados no UMZCH VV da forma mais eficaz - circuitos.

Também não posso concordar com a afirmação de que “a engenharia de áudio amadora não pode agora competir com equipamentos de marca... em qualidade de som”. Se falamos de design e execução do case, sim, é difícil para um amador competir com a indústria. Mas se falamos de qualidade de som, hoje mesmo um radioamador com treinamento médio é perfeitamente capaz de montar um UMZCH na categoria de preço de US$ 300-500, gastando apenas US$ 40...50. Mas para isso você precisa ser um radioamador e não seguir o conselho de V. Zuev “é melhor comprar um aparelho pronto”.

Um tanto pretensiosa, creio eu, é a crítica do especialista AM de que "o Sr. Sukhov, com grande atraso, chamou a atenção para os circuitos exóticos de algumas empresas estrangeiras que não diferem na qualidade de som de seus produtos (ou seja, Kenwood e Akai. - Nota do autor.) e... estava cerca de 10 anos atrasado." Mas por que então “AM” discute um design de sete anos como o mais popular e ainda insuperável em termos de parâmetros? Este é um longo período de tempo para o mundo da tecnologia eletrônica.

Concluindo minha declaração de opinião sobre as notas do AM, gostaria de observar que essas próprias revistas, é claro, são úteis. Mas muitas das declarações de autores individuais de artigos podem parecer indiscutíveis apenas para aqueles leitores que, desculpe-me, não são capazes de distinguir um transistor de um resistor. Para quem entende de circuitos de equipamentos de áudio, alguns artigos em AM causam uma impressão lamentável. Estou convencido de que você pode ensinar alguém quando você mesmo conhece profundamente, nos mínimos detalhes, sobre o que está escrevendo.

Em sua carta à Rádio, N. Klimenko também se interessou pela “filosofia” que aderi ao desenvolver o UM3CH BB e pela condução de sessões de escuta especializada. Assim, este amplificador foi desenvolvido como elo final de um estande para exame subjetivo do som de CD players seguindo as instruções de um dos laboratórios de testes. A tarefa era realizar o projeto em uma base de elemento doméstico e fornecer uma potência de saída de 100 W a uma carga de 8 Ohms (monitores de estúdio JBL) com um nível de distorção e ruído 10...20 dB inferior ao dos CD players. . Tendo repetido até uma dúzia de variantes de UMZCH das principais empresas ocidentais em elementos nacionais, fiquei convencido de que usando transistores complementares das séries KT818, KT819 com baixa frequência de corte não seria possível obter um aceitável (de acordo com as especificações técnicas - não mais que 0,001%) de nível de distorção não linear na frequência mais alta da faixa de áudio. A mudança de fase criada por esses transistores já em frequências de áudio (ou seja, uma ou duas ordens de grandeza inferiores às dos estrangeiros) forçou a introdução de uma correção frequência-fase mais profunda para garantir a estabilidade, o que, por sua vez, limitou a profundidade de o feedback em frequências mais altas e linearidade deteriorada.

O problema foi resolvido abandonando completamente a inclusão de transistores de acordo com o circuito OE. Foi introduzida uma correção antecipada, compensando o pólo formado pelos transistores do estágio de saída na resposta de frequência do amplificador com uma malha de realimentação aberta. Como resultado, os requisitos de linearidade do cliente foram atendidos com uma grande margem em toda a faixa de áudio e o amplificador foi colocado em operação.

Mas então descobriu-se (participei como “ouvinte” na maioria dos testes subjetivos) que o CD tocado soa diferente através de monitores (alto-falantes de estúdio) conectados ao UMZCH com cabos diferentes! Então, tendo estudado cuidadosamente o fenômeno, percebemos que aqueles milésimos de porcentagem de distorção que o UMZCH dava não eram nada comparados à distorção criada pela conexão de cabos com conectores. A substituição dos conectores por outros banhados a ouro e os fios de conexão usuais por outros especiais de estrutura “não cristalina” (US$ 250 por um par trançado de 4 m de comprimento) resolveu apenas parcialmente o problema - a distorção diminuiu várias vezes, mas diminuiu não desaparecer. Então, após uma série de experimentos com amplificadores de estúdio Kenwood com sistema “Sigma Drive”, tentei introduzir estágios para compensar a impedância total dos fios e a não linearidade dos contatos “frios” no UMZCH. O resultado superou todas as expectativas - a distorção desapareceu, independentemente da qualidade (e preço!) dos fios e conectores de conexão. Assim nasceu o projeto descrito na Rádio nº 6, 7, 1989.

A propósito, recomendo fortemente que todos os amantes de som de alta qualidade instalem o circuito de compensação mencionado em seus UMZCHs. Isso não é difícil de fazer: você só precisa de três resistores de precisão (ou selecionados com precisão) e um amplificador operacional. Seu tipo não é particularmente importante; poderia ser K140UD6, IK157UD2.

Na Fig. 1 mostra os diagramas funcionais de um UMZCH típico: Fig. 1, a - com um estágio de entrada baseado em elementos discretos, Fig. 1, b - com um estágio de entrada de amplificador operacional, os estágios restantes ficam “ocultos” no bloco A2. A entrada do circuito de compensação é conectada ao terminal comum diretamente no terminal do alto-falante, e a saída através do resistor Radd, cuja resistência deve ser exatamente igual à resistência do resistor R2 no circuito OOS geral do UMZCH, ao invertendo a entrada do estágio de entrada. Devem ser utilizados resistores de precisão no compensador (com erro não superior a 1%).

O princípio de funcionamento de tal compensador é medir a queda de tensão em um dos fios de conexão, dobrá-la e “adicioná-la” ao sinal normal na saída do UMZCH, o que equivale a eliminar os fios entre o amplificador e os auto falantes. Esta solução de circuito não requer nenhum ajuste ao substituir cabos de conexão ou sistemas de alto-falantes. Experimente e você verá que o efeito superará todas as suas expectativas (claro, se o seu amplificador, fonte de sinal e principalmente sistemas de alto-falantes forem de qualidade suficientemente alta).

Respondendo à pergunta sobre a comparação subjetiva do som do UMZCH VV, quero observar que reconheço apenas testes “anônimos” realizados de acordo com o chamado sistema de exame A-B-X, durante os quais os dispositivos A e B comparados são invisíveis para especialistas e são trocadas aleatoriamente (diga "A", depois "B" e as trocas "X" subsequentes não são anunciadas).

Portanto, durante o exame A-B-X da comparação, o UMZCH BB foi melhor ou não pior do que o Kenwood KA-500, Quad 405, Yamaha A-1 disponível no laboratório de testes na categoria de custo de $ 400 - 1000 e muito melhor do que o Brig , Odyssey -010" ou tubo "Priboy". Aliás, foi o exame A-B-X que permitiu ver em primeira mão quantos conhecedores de High End perderam a capacidade de distinguir entre componentes de classe Hi-Fi e High End assim que o objeto de seu amor sem limites, mas “cego” desapareceu para trás a divisória preta.

É claro que não tenho um ouvido perfeito para música, mas, na minha opinião, muito do que agora “gira” em torno da palavra “High End” parece um debate religioso (“Eu acredito - eu não acredito ”), e a excitação é artificialmente estimulada com O único propósito é estimular as vendas.

A esse respeito, lembro-me do caso da empresa Nakamichi que lançou uma vez uma “versão especial” do popular gravador “Nakamichi 1000 ZXL”, em que todas as peças, até os radiadores da fonte de alimentação, eram de ouro -banhado! Se isso adicionou qualidade ao som - os leitores adivinharão por si próprios, mas o preço quase triplicou em comparação com o modelo padrão.

Falando em reprodução de som moderna de alta qualidade, não posso deixar de compartilhar algumas observações que também não correspondem aos tons “rosa”.

Amplificadores valvulados. Na verdade, na maioria dos casos eles soam mais agradáveis ​​do que os transistorizados. Mas “melhor” não significa mais preciso. O transformador de saída é um dispositivo com muito maior (devido ao loop de histerese e à indução de saturação final do circuito magnético) não-linearidade, distorções de frequência e fase do que um transistor em modo linear. “Fabricantes de lâmpadas puras” que entendem o problema criaram UMZCHs sem transformador baseados em 6S3ZS, mas esta é uma exceção à regra. É precisamente por causa das grandes distorções de fase que é difícil para um UMZCH valvulado cobrir OOS profundo, que em última análise se manifesta em uma resistência de saída relativamente grande (unidades de ohm, para transistores - geralmente centésimos de ohm), também como uma limitação relativamente suave durante a sobrecarga (na Fig. 2, as curvas 1 e 2 representam características de amplitude típicas de amplificadores valvulados e transistorizados, respectivamente).

Tente aumentar artificialmente a resistência de saída de qualquer transistor UMZCH “médio” para 2...4 Ohms (para fazer isso, basta conectar um resistor de 10-20 watts com tal resistência em série com o sistema de alto-falantes) e não exceda um quarto de sua potência nominal para que os picos de sinal de curto prazo não sejam circuncidados. Você ficará convencido de que o som em 95% dos casos adquirirá “suavidade valvulada”. A razão reside no fato de que muitos (mas não todos!) alto-falantes fornecem um mínimo de distorção de intermodulação (em termos de pressão sonora) não quando a impedância de saída do UMZCH está próxima de zero, mas quando seu valor é de pelo menos 3. ..5 Ohm*. Porém, tal resistência viola a linearidade da resposta de frequência e resposta de fase dos filtros de isolamento passivo de sistemas acústicos, que geralmente são projetados com base no valor zero da impedância de saída do UMZCH.

Mas estes não são problemas de amplificadores, mas sim de sistemas de alto-falantes! São os acústicos que devem tomar cuidado ao desenvolver sistemas não apenas com a linearidade da resposta de frequência e resposta de fase em termos de pressão sonora em um sinal senoidal, mas também com a minimização das distorções de intermodulação acústica em Rout = 0 ou, pior, normalizando Rout , digamos, para um valor de 3 Ohms e calculando os filtros de cruzamento para a resistência da fonte.

Outro equívoco comum entre os audiófilos é que os discos compactos (CDs) oferecem maior faixa dinâmica do que os cassetes compactos (CDs) analógicos. Neste caso, o principal argumento é a fórmula de cálculo do ruído de quantização: Nqv=6N+1,8 [dB], onde N é a profundidade de bits de quantização por nível.

Para CD aceita-se N = 16, portanto, o nível teórico de ruído de quantização NKBKd = 6X16 + 1,8 = 97,8 dB. Com a mão leve de alguém, esse valor é considerado a faixa dinâmica do CD. Considerando que os melhores CCs têm uma relação sinal-ruído (sem sistemas de redução de ruído) de cerca de 55 dB, concluem que o ganho do CD é superior a 40 dB.

Mas não devemos esquecer que os princípios do CQ analógico e do CD digital são fundamentalmente diferentes, portanto, é incorreto usar métodos de medição de CQ para avaliar a faixa dinâmica do CD. No CC, a faixa dinâmica abaixo é de fato determinada pelo nível de ruído, mas isso não significa que o mesmo seja verdade para o CD! Olhando para a Fig. 3, que mostra dependências típicas do coeficiente de distorção não linear Kni KK e CD em função do nível do sinal, pode-se facilmente notar que na gravação analógica com nível decrescente, Kni diminui monotonicamente, enquanto na gravação digital aumenta, tendendo a 40% (uma vez que aumenta o tamanho relativo da etapa de quantização).

Se em uma gravação analógica o espectro de distorção é dominado pelo terceiro e quinto harmônicos não muito ásperos, então em uma gravação digital a situação é muito pior - muitos componentes combinacionais não formam uma série harmônica familiar ao ouvido, e seu efeito torna-se perceptível já em níveis de cerca de 1%. É fácil verificar que em níveis de sinal da ordem de -50 dB e inferiores, a distorção dos sinais de CD excede o limite permitido de 1%. Visto de baixo, sua faixa dinâmica acaba sendo limitada não pelo ruído de quantização, mas por distorções não lineares. E dos 97,8 dB teóricos, restam apenas 50.

Mas isso não é tudo! Quando o CC está sobrecarregado, as distorções não lineares são proporcionais ao quadrado do nível de gravação (quando o nível dobra, o coeficiente harmônico aumenta apenas quatro vezes), de modo que seu aparecimento de curto prazo nos picos do sinal é imperceptível ao ouvido. Num CD, quando o nível nominal de entrada do conversor analógico-digital (ADC) é excedido em apenas 2...3 dB, as distorções não lineares aumentam milhares de vezes, portanto, em equipamento de gravação digital real, um nível de 12 ...15 dB é considerado como o nível nominal (ou seja, pelo fator de pico de um sinal de música real) é menor que a entrada máxima para o ADC. Como resultado, dos 97,8 dB originais, restam apenas 35...37 dB de real, o que é 20 dB a menos que o do CC.

É por isso que, apesar da ausência subjetiva de um “pico”, muitos fonogramas reproduzidos em um CD levam à fadiga rápida e têm uma “profundidade de panorama estéreo” visivelmente pior do que o mesmo fonograma reproduzido em um disco de vinil analógico ou CD de alta qualidade. A propósito, os discos de gramofone modernos feitos com a tecnologia Direct Metal Mastering fornecem uma faixa dinâmica de 60...65 dB e são altamente valorizados pelos audiófilos.

É impossível não mencionar mais dois “ataques” ao CC - dos desenvolvedores do cassete compacto digital DCC e do minidisco MD. Desde o advento do DCC (1989) e do MD (1993), a Philips, desenvolvedora do DCC, tem tentado convencer os audiófilos de que o DCC substituirá completamente o CC em 1-2 anos. A Sony, desenvolvedora do MD, fez uma declaração semelhante, mas desta vez em relação ao MD. Mas... o tempo passou e o CC ainda é o principal portador doméstico de programas de áudio com capacidade de gravação. Além disso, se no início o formato DCC era apoiado pela gigante global Matsushita e por uma série de outras empresas conhecidas, hoje o DCC é produzido apenas pela Philips, e mesmo assim apenas por alguns modelos (no contexto de dezenas de modelos KK) .

A Sony, também deprimida com a avaliação subjetiva da qualidade do som realizada pela revista alemã "Audio", fez com que o MD ficasse em último lugar com 45 pontos em 100, depois do CD player (1 pontos) e do gravador de cassetes ( 2 pontos) dividiram 85-85 lugares. 3 pontos) e o toca-discos de vinil (4 pontos) e o gravador DCC (80 pontos) que ocuparam o 80-4º lugar, começaram a melhorar febrilmente o sistema de compressão de dados de áudio digital, como resultado de quais quatro (!) versões do algoritmo de compressão nasceram em 1 anos ATRAC 4 - ATRAC XNUMX, e as anteriores não são compatíveis com todas as versões subsequentes (ou seja, reprodutores de MD “antigos” não são capazes de reproduzir gravações “novas”). ..

Agora é a hora de lembrar que em DCC e MD, assim como em CD, é usada quantização em nível de 16 bits, mas para reduzir o fluxo de dados gravados na mídia, é usada compressão digital de acordo com o PASC (Precision Adaptive Subband Coding). e algoritmos ATRAC (Adaptive TRansform), respectivamente Acoustic Coding), que reduz o fluxo de dados digitais de 2 Mbit/s para 384 kbit/s e 300 kbit/s, ou seja, tanto o DCC quanto o MD reproduzem o som com fundamentalmente menos precisão do que o CD.

A previsão é uma tarefa ingrata, mas para ser justo, vamos lembrar o destino de outro formato R-DAT (teoricamente superior em qualidade ao CD), que na época de seu surgimento em 1987 também foi previsto como o sucessor do CD. Indicativa neste sentido é a previsão bastante precisa do autor destas linhas, publicada em [2]. Embora quase toda a imprensa estrangeira e nacional tenha escrito que em 1991 o R-DAT substituiria completamente o CC, esta foi talvez a única publicação em que o R-DAT recebeu um lugar modesto, exceto em estúdios de gravação semiprofissionais.

Concluindo, aproveito para expressar minha profunda gratidão a todos os correspondentes e admiradores, cujo apoio moral, informativo e material tornou possível o desenvolvimento de muitos de meus projetos.

Nota

*"O UMZCH deveria ter uma impedância de saída baixa?" em "Rádio", 1997, nº 4, p. 14-16.

Literatura

1. Sukhov N. UMZCH de alta fidelidade. - Rádio, 1989, nº 6, p. 55-57; Nº 7, pág. 57-61.
2. Sukhov N. O que é R-DAT Radio Yearbook. - M.: DOSAAF, 1989, p. 165-176.

Autor: N.Sukhov, Kiev, Ucrânia

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