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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 고품질 사운드 재생의 진실과 이야기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
지난 XNUMX ~ XNUMX 년 동안 CIS 국가의 가정용 음향 재생 장비 시장은 다양한 외국 장비로 포화 상태였으며 오늘날 모든 오디오 애호가, 특히 라디오 아마추어가 하이 엔드 클래스에 대해 이야기하더라도 장점에 대한 광고의 "단어"를 받아들이지는 않습니다. 불행히도, 예를 들어 특정 회사의 UMZCH 구매에 상당한 금액을 투자 한 많은 사람들은 그 주요 이점이 단지 아름다운 디자인이지만 결코 음질이 아니라는 것을 알게되었습니다. 구매자의 방향 감각 상실에서 잘 알려진 역할은 최근 몇 년 동안 등장한 오디오 애호가를 위한 다채로운 잡지입니다. 거의 모든 자료는 광고주가 제공하는 데이터를 기반으로 일반적으로 "분홍색"으로 장비의 기능에 대해 이야기합니다. 아시다시피 광고는 거래의 원동력이지만 비판적 사고 방식을 가진 진정한 녹음 애호가는 항상 "좋은" 것과 "나쁜" 것을 파악할 수 있습니다. "Radio"의 독자 중 한 명인 Muscovite Nikolai Klimenko는 [1]에 설명된 UMZCH 고 충실도(이하 UMZCH VV)에 대한 잡지 "AUDIO MAGAZIN"(이하 "AM") 전문가의 추론과 근거 없는 비판을 의심했습니다. 특히 그는 일부 판결에 대해 논평을 요청했습니다 ( "Mail"- "AM", 1996, No. 4, p. 3,4 제목 아래). "AM"의 메모를 검토한 후 V. Zuev 및 S. Kunilovsky 전문가가 회로를 이해하고 있다고 생각합니다. 예를 들어, UMZCH VV 회로를 평가하는 V. Zuev는 "증폭기 입력의 마이크로 회로가 ... 스테레오 파노라마의 가상 깊이를 확실히 훔칠 것입니다. 이는 존재 효과를 만드는 데 매우 필요합니다"(전계 효과 트랜지스터에 입력 단계가있는 고속 K574UD1 연산 증폭기를 의미)를 증명하려고했습니다. 이 연산 증폭기가 정확히 "깊이를 훔치는" 이유와 사운드 신호가 테이프 레코더, CD 플레이어 또는 기타 신호 소스에서 UMZCH로 전달되는 XNUMX개의 연산 증폭기(전문가가 알아야 하는 것처럼 DAC는 "튜브" CD 플레이어에서도 내부에 여러 연산 증폭기가 있는 솔리드 스테이트 IC에서 만들어짐)가 "적절하게" 작동하고 아무것도 "훔치지" 않는 이유를 묻는 것이 적절합니다. 또한 AM 전문가는 "좋은 사운드 재생을 위해서는 값 비싼 "하이파이"컨덕터, 스위치, 복잡한 연결 방법 (무산소 납땜, 특수 납땜)이 필요하기 때문에 "아마추어 조건에서 좋은 사운드를 얻는 것은 사실상 불가능합니다"라고 우리를 설득하려고합니다. 이것은 Audio Note($120400)의 17W와 Kegon($247000)의 45W 앰프의 "터무니없는" 가격과 수백 달러짜리 비결정 상호 연결 케이블을 정당화합니다. 모든 금속 간 접촉(적어도 가장 얇은 산화막이 있는 상태에서)은 전기 회로의 비선형 요소로 간주될 수 있다는 것은 물리학 과정에서 알려져 있습니다. 그리고 이러한 비선형성은 하이파이 시스템의 사운드를 저하시킬 수 있습니다. 그러나 예를 들어 V. Zuev가 UM3CH VV의 실제 작동을 들었고 또한이 증폭기를 개발하는 동안 특별한주의를 기울인 연결 와이어, 커넥터 접점 및 릴레이의 비선형성을 정확하게 제거했기 때문에 어떻게 든 회로에 익숙하다고 믿기 어렵습니다. 특히 비선형성뿐만 아니라 연결 와이어의 분산 저항의 활성 및 반응성 구성 요소를 보상하는 특수 캐스케이드가 증폭기에 도입되었으며 공통 OOS 회로는 UMZCH 출력 스위칭 릴레이 및 커넥터의 "콜드"접점의 비선형성을 보상하는 방식으로 설계되었습니다. 즉, V. Zuev가 언급하고 사운드를 악화시킬 수 있는 부정적인 요소는 UMZCH VV에서 가장 효과적인 방법인 회로로 제거됩니다. "음향 공학의 아마추어주의는 음질 면에서 ... 브랜드 장비와 경쟁할 수 없다"는 말에 동의할 수 없습니다. 케이스의 디자인과 실행에 대해 이야기하고 있다면 아마추어가 업계와 경쟁하기가 어렵습니다. 그러나 음질에 대해 이야기하면 오늘날 평균 훈련을 받은 라디오 아마추어조차도 $300...500만 지출하면서 $40-50의 가격 범주에서 UMZCH를 수집할 수 있습니다. 그러나이를 위해서는 라디오 아마추어가되어야하며 V. Zuev의 조언을 따르지 않아야합니다. "기성품을 구입하는 것이 좋습니다." 제 생각에는 AM 전문가의 의견이 다소 가식적이라고 생각합니다. 그런데 왜 "AM"이 10년 전의 디자인을 매개변수 측면에서 가장 인기 있고 여전히 타의 추종을 불허하는 것으로 논의합니까? 전자 기술의 세계에서 이것은 오랜 시간입니다. "AM"의 메모에 대한 내 의견 발표를 마치면서 그러한 저널 자체가 물론 유용하다는 점에 주목하고 싶습니다. 그러나 개별 기사 작성자의 많은 진술은 트랜지스터와 저항을 구별 할 수없는 독자들에게만 논쟁의 여지가없는 것처럼 보일 수 있습니다. 오디오 장비의 회로를 이해하는 사람들에게 "AM"의 일부 기사는 비참한 인상을 줍니다. 나는 당신이 자신이 쓰고있는 내용을 가장 작은 세부 사항까지 철저히 알고있을 때 누군가를 가르 칠 수 있다고 확신합니다. "Radio"에 보낸 편지에서 N. Klimenko는 내가 UM3CH VV를 개발할 때 고수했던 "철학"과 전문가 오디션 수행에 관심이 있었습니다. 따라서 이 앰프는 테스트 연구소 중 한 곳의 지시에 따라 CD 플레이어 사운드를 주관적으로 검사하기 위한 스탠드의 최종 링크로 개발되었습니다. 작업은 국내 요소 기반에서 디자인을 만들고 CD 플레이어보다 100 ~ 8dB 낮은 왜곡 및 잡음 수준으로 10ohms (JBL 스튜디오 모니터)의 부하에서 20W의 출력을 제공하는 것이 었습니다. 주요 서양 기업의 국내 요소에서 최대 818개의 UMZCH 옵션을 반복한 결과 컷오프 주파수가 낮은 KT819, KT0,001 시리즈의 보완 트랜지스터에서는 허용 가능한(TK에 따르면 - XNUMX% 이하) 오디오 범위의 최고 주파수에서 비선형 왜곡 수준을 얻을 수 없을 것이라고 확신했습니다. 이미 오디오 주파수에서 이러한 트랜지스터에 의해 생성된 위상 변이(즉, 외국 트랜지스터보다 XNUMX~XNUMX배 더 낮음)는 안정성을 보장하기 위해 더 깊은 주파수 위상 보정을 도입해야 했으며, 이는 차례로 더 높은 주파수에서 OOS의 깊이를 제한하고 선형성을 악화시켰습니다. OE 방식에 따라 트랜지스터 포함을 완전히 포기함으로써 문제가 해결되었습니다. 열린 OOS가 있는 증폭기의 주파수 응답에서 출력단의 트랜지스터에 의해 형성된 극점을 보상하는 리드 보정이 도입되었습니다. 결과적으로 선형성에 대한 고객의 요구 사항은 전체 오디오 범위에 걸쳐 큰 마진으로 충족되었으며 앰프가 작동되었습니다. 하지만 (대부분의 주관적인 테스트에서 "청취자"로 참여했습니다) 다른 케이블로 UMZCH에 연결된 모니터(스튜디오 스피커)를 통해 재생되는 CD가 다르게 들린다는 것이 밝혀졌습니다! 그런 다음 현상을 면밀히 조사한 결과 UMZCH가 제공하는 왜곡의 천분의 일이 커넥터로 케이블을 연결하여 생성되는 왜곡에 비하면 아무것도 아니라는 것을 깨달았습니다. 커넥터를 금도금 커넥터로 교체하고 일반 연결 와이어를 "비정질" 구조(250m 길이의 트위스트 페어의 경우 $4)가 있는 특수 커넥터로 교체하면 문제가 부분적으로만 해결되었습니다. 왜곡이 여러 번 감소했지만 사라지지는 않았습니다. 그런 다음 "Sigma Drive" 시스템이 있는 Kenwood 스튜디오 앰프로 일련의 실험을 한 후 와이어의 전체 임피던스와 "콜드" 접점의 비선형성을 보상하기 위해 UMZCH 캐스케이드를 도입하려고 했습니다. 결과는 모든 기대치를 초과했습니다. 연결 와이어 및 커넥터의 품질 (및 가격!)에 관계없이 왜곡이 사라졌습니다. 이것이 6년 Radio No. 7, 1989에 설명된 구성이 탄생한 방식입니다. 그건 그렇고, 고품질 사운드를 좋아하는 모든 사람들은 언급 된 보상 체계를 UMZCH에 설치하는 것이 좋습니다. 이것은 하기 쉽습니다: 140개의 정밀(또는 정확히 일치하는) 저항과 하나의 연산 증폭기만 있으면 됩니다. 유형은 크게 중요하지 않으며 K6UD157, IK2UDXNUMX가 될 수 있습니다. 무화과에. 1은 일반적인 UMZCH의 기능 다이어그램을 보여줍니다. 1, a - 이산 요소에 입력 단계가 있음, 무화과. 1, b - 연산 증폭기의 입력 단계에서 나머지 단계는 블록 A2에서 "숨겨져"있습니다. 보상 회로의 입력은 확성기 단자에서 직접 공통 출력에 연결되고 저항 Rdop을 통한 출력은 저항이 UMZCH 공통 OOS 회로의 저항 R2의 저항과 정확히 같아야 하며 입력 단계의 반전 입력에 연결됩니다. 보정기의 저항은 정밀하게 사용해야 합니다(오차는 1% 이하).
이러한 보상기의 작동 원리는 연결 와이어 중 하나에서 전압 강하를 측정하여 두 배로 늘리고 UMZCH 출력의 정상 신호에 "추가"하는 것입니다. 이는 앰프와 라우드 스피커 사이의 와이어를 제거하는 것과 같습니다. 이러한 회로 설계는 연결 케이블이나 스피커를 교체할 때 조정이 필요하지 않습니다. 시도해 보면 효과가 모든 기대치를 뛰어넘는다는 것을 알게 될 것입니다(물론 앰프, 신호 소스 및 특히 스피커의 품질이 충분히 높은 경우). UMZCH VV 사운드의 주관적인 비교에 대한 질문에 답하면서 소위 A-B-X 검사 시스템에 따라 수행되는 "익명"테스트 만 인식한다는 점에 유의하고 싶습니다. 그 동안 비교 장치 A와 B는 전문가에게 보이지 않고 무작위로 전환됩니다 (예 : "A", "B"및 후속 전환 "X"는 발표되지 않음). 따라서 A-B-X 비교 검사 과정에서 UMZCH VV는 Kenwood KA-500, Quad 405, Yamaha A-1 비용 범주 $ 400-1000보다 낫거나 나쁘지 않았습니다. 테스트 실험실에서 처분 할 수 있으며 "Brig", "Odyssey-010"또는 튜브 "Surf"보다 훨씬 낫습니다. 그건 그렇고, 무한하지만 "맹인"사랑의 대상이 검은 칸막이 뒤에서 사라지 자마자 얼마나 많은 하이 엔드 감정가가 Hi-Fi 및 하이 엔드 클래스의 구성 요소를 구별하는 능력을 잃었는지 직접 확인할 수 있었던 것은 A-B-X 검사였습니다. 물론 나는 음악에 대한 완벽한 귀가 없지만, 내 생각에는 지금 "High End"라는 단어를 중심으로 "회전"하는 것의 많은 부분이 종교적 논쟁 ( "믿거나 말거나")처럼 보이며 흥분은 판매 촉진이라는 유일한 목적으로 인위적으로 부풀려집니다. 이와 관련하여 Nakamichi의 인기 테이프 레코더 "Nakamichi 1000 ZXL"의 "특수 변형"출시 사례를 기억합니다. 전원 공급 장치 라디에이터까지 모든 세부 사항이 도금되었습니다! 이것이 사운드에 품질을 더했는지 여부는 독자들이 스스로 추측하겠지만 표준 모델에 비해 가격이 약 XNUMX배 증가했습니다. 현대적인 고품질 사운드 재생에 대해 말하자면 "분홍색" 음영에 해당하지 않는 몇 가지 관찰 사항을 공유하지 않을 수 없습니다. 튜브 증폭기. 실제로 대부분의 경우 트랜지스터보다 소리가 더 좋습니다. 그러나 "더 유쾌하다"는 것이 더 정확하다는 의미는 아닙니다. 출력 변압기는 선형 모드의 트랜지스터보다 비선형, 주파수 및 위상 왜곡이 훨씬 더 큰 장치입니다(히스테리시스 루프 및 자기 회로의 유한 포화 유도로 인해). 문제를 이해하는 "Pure lampoviks"는 6C3ZS에서 변압기 없는 UMZCH를 만들었지만 이것은 규칙의 예외입니다. 튜브 UMZCH가 깊은 OOS로 덮기 어려운 큰 위상 왜곡으로 인해, 궁극적으로 비교적 큰 출력 저항(트랜지스터 2의 경우 몇 옴, 일반적으로 1분의 2옴)과 과부하 시 상대적으로 부드러운 제한이 나타납니다(그림 XNUMX에서 곡선 XNUMX과 XNUMX는 각각 튜브 및 트랜지스터 증폭기의 일반적인 진폭 특성을 나타냅니다).
"중간"트랜지스터 UMZCH의 출력 임피던스를 2 ... 4 옴으로 인위적으로 늘리십시오 (이렇게하려면 10-20 와트 저항을 스피커 시스템과 직렬로 연결하는 것으로 충분합니다) 단기 신호 피크가 차단되지 않도록 정격 전력의 95/3을 초과하지 마십시오. 5%의 경우 소리가 "튜브 부드러움"을 얻을 것이라고 확신할 것입니다. 그 이유는 많은(전부가 아님!) 라우드스피커가 XNUMX에 가까운 UMZCH의 출력 임피던스가 아니라 최소 XNUMX ... XNUMX 옴 *의 값으로 최소 상호변조 왜곡(음압 측면에서)을 제공한다는 사실에 있습니다. 그러나 이러한 저항은 일반적으로 UMZCH의 출력 임피던스의 제로 값을 기준으로 설계되는 음향 시스템의 패시브 크로스오버 필터의 주파수 응답 및 위상 응답의 선형성을 위반합니다. 그러나 이것은 증폭기의 문제가 아니라 음향 시스템의 문제입니다! 시스템을 개발할 때 정현파 신호에 대한 음압 측면에서 주파수 응답 및 위상 응답의 선형성뿐만 아니라 Rout = 0에서 음향 상호 변조 왜곡을 최소화하거나 Rout을 3옴으로 정규화하고 이러한 소스 임피던스에 대한 크로스오버 필터를 계산하는 데 주의를 기울여야 하는 것은 음향학자입니다. 오디오 애호가들 사이에서 흔히 발생하는 또 다른 오해는 컴팩트 디스크(CD)가 아날로그 컴팩트 카세트(CC)보다 더 많은 다이내믹 레인지를 제공한다는 것입니다. 이 경우 양자화 노이즈를 계산하는 공식은 주요 인수로 제공됩니다. Nkv=6N+1,8[dB], 여기서 N은 레벨별 양자화 비트 심도입니다. CD의 경우 N=16이 허용되므로 이론적인 양자화 잡음 수준 NKBKd =6X16+1,8=97,8dB입니다. 누군가의 가벼운 손으로 이 값을 CD의 동적 범위로 간주합니다. 최상의 QC가 55dB 정도의 신호 대 잡음비(노이즈 감소 시스템 없음)를 갖는다는 점을 고려하면 CD 게인이 40dB 이상이라는 결론을 내립니다. 그러나 아날로그 QC와 디지털 QD의 원리는 근본적으로 다르므로 QC 측정 방법을 사용하여 QD의 동적 범위를 평가하는 것은 올바르지 않습니다. QC에서 아래로부터의 다이내믹 레인지는 실제로 노이즈 레벨에 의해 결정되지만 이것이 CD의 경우에도 마찬가지라는 의미는 아닙니다! 무화과를보고. 신호 레벨의 함수로서 비선형 왜곡 계수 Kni KK 및 KD의 일반적인 의존성을 보여주는 그림 3은 아날로그 녹음에서 레벨이 감소함에 따라 KNI가 단조롭게 감소하는 반면 디지털 녹음에서는 40%로 증가하는 경향이 있음을 쉽게 알 수 있습니다(양자화 단계의 상대적 크기가 증가하기 때문에).
왜곡 스펙트럼의 아날로그 녹음이 그다지 선명하지 않은 세 번째 및 다섯 번째 고조파에 의해 지배되는 경우 디지털 녹음에서 상황은 훨씬 더 나쁩니다. 많은 조합 구성 요소가 귀에 친숙한 고조파 시리즈를 형성하지 않으며 그 효과는 이미 약 1% 수준에서 눈에 띄게 됩니다. -50dB 이하 정도의 신호 레벨에서 CD 신호의 왜곡이 허용 가능한 1%의 임계값을 넘는다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 아래에서 동적 범위는 양자화 노이즈가 아니라 비선형 왜곡에 의해 제한됩니다. 그리고 이론적인 97,8dB 중 50dB만 남습니다. 하지만 그게 전부가 아닙니다! QC가 과부하되면 비선형 왜곡은 녹음 레벨의 제곱에 비례하므로(레벨이 두 배가 되면 고조파 계수는 2배만 증가합니다) 신호 피크에서의 단기적인 모습은 귀로 감지할 수 없습니다. CD의 경우 ADC(Analog-to-Digital Converter)의 공칭 입력 레벨을 3~12dB만 초과하면 비선형 왜곡이 수천 배 증가하므로 실제 디지털 녹음 장비에서는 공칭 레벨이 15~97,8dB로 간주됩니다. 그 결과 원래의 35dB 중 실제는 37...20dB만 남아 QC보다 XNUMXdB 적은 수치입니다. 그렇기 때문에 "가시"가 주관적으로 없음에도 불구하고 CD에서 재생되는 많은 음반은 빠른 피로로 이어지고 아날로그 비닐 레코드 또는 고품질 CD에서 재생되는 동일한 음반보다 "스테레오 파노라마 깊이"가 눈에 띄게 더 나쁩니다. 그건 그렇고, Direct Metal Mastering 기술을 사용하여 만든 현대 레코드는 60...65dB의 다이내믹 레인지를 제공하며 오디오 애호가들에게 높은 평가를 받고 있습니다. DCC 디지털 컴팩트 카세트 개발자와 MD 미니 디스크 개발자에 의한 KK에 대한 두 가지 "공격"을 더 언급하지 않는 것은 불가능합니다. DCC(1989년)와 MD(1993년)의 등장 이후 DCC의 개발사인 필립스는 오디오 애호가들에게 1~2년 안에 CC를 완전히 대체할 것이 DCC라는 점을 확신시키기 위해 노력해왔다. MD를 개발한 소니도 비슷한 발언을 했지만 MD와 관련해서다. 하지만 ... 시간이 지났고 KK는 여전히 녹음 기능이있는 오디오 프로그램의 주요 가정용 통신사입니다. 또한 처음에 DCC 형식이 세계 거인 Matsushita 및 기타 여러 유명 회사에서 지원했다면 오늘날 DCC는 Philips 만 생산하고 심지어 수십 개의 KK 모델 배경에 비해 몇 가지 모델 만 생산합니다. 소니도 CD플레이어(45점)와 카세트레코더(100점)가 공동 1-2위, 턴테이블(85점)과 DCC레코더(85점)가 3-4위를 차지한 데 이어 MD가 80점 만점에 80점으로 꼴찌인 독일 잡지 '오디오'의 주관적 음질 점수에 실망해 디지털 오디오 데이터 압축 시스템 개선에 열을 올렸다. ATRAC 4 - ATRAC 1 압축 알고리즘은 4년 만에 탄생했으며 이전 압축 알고리즘은 모든 후속 압축 알고리즘과 호환되지 않습니다(예: "오래된" MD 플레이어는 "새" 레코드를 재생할 수 없음)... DCC와 MD에서도 CD와 마찬가지로 레벨별 16비트 양자화를 사용하지만 저장매체에 기록되는 데이터의 흐름을 줄이기 위해 각각 PASC(Precision Adaptive Subband Coding) 알고리즘과 ATRAC(Adaptive TRansform Acoustic Coding) 알고리즘에 따라 디지털 압축을 사용하여 디지털 데이터 흐름을 2Mbps에서 384kbps, 300kbps, 즉 D CC와 MD로 줄여준다는 사실을 기억해야 한다. 기본적으로 CD보다 정확하지 않습니다. 예측은 고맙지 않은 작업이지만 공정하게 말하면 1987 년 등장 당시 KK의 상속인이 될 것으로 예상되었던 또 다른 (이론적으로 CD보다 품질이 우수한) R-DAT 형식의 운명을 기억합시다. 이러한 의미에서 시사하는 바는 [2]에 게시된 이러한 라인의 저자에 대한 상당히 정확한 예측입니다. 거의 모든 외국 및 국내 언론은 1991년까지 R-DAT가 KK를 완전히 대체할 것이라고 썼지만, 이것은 아마도 준전문 녹음 스튜디오를 제외하고 R-DAT가 겸손한 위치를 차지한 유일한 간행물이었을 것입니다. 결론적으로, 저는 이 기회를 빌어 제 많은 디자인을 개발할 수 있도록 도덕적, 정보적, 물질적 지원을 해주신 모든 특파원과 추종자들에게 깊은 감사를 표합니다. 주의 * "UMZCH의 출력 임피던스가 낮아야 합니까?" "Radio", 1997, No. 4, p. 14-16. 문학
저자: N.Sukhov, 키예프, 우크라이나
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