Elektronika słuchawkowa

iFi z dumą przedstawia flagową serię ‘Pro’ – Profesjonalną. Pierwszym produktem z tej serii jest Pro iCAN – studyjnej jakości wzmacniacz słuchawkowy ORAZ audiofilski przedwzmacniacz liniowy. Wewnątrz biją dwa serca, ponieważ są tam dwie odrębne sekcje – dyskretna, tranzystorowa i lampowa – przełączalne w biegu. Nie ma na rynku nic podobnego do Pro iCANa, dosłownie.

Flagowy, studyjnej jakości wzmacniacz słuchawkowy…

Pro iCAN będzie dla wielu najwyższej jakości wzmacniaczem słuchawkowym, który napędzi absolutnie wszystko – od pchełek dousznych po najtrudniejsze do napędzenia słuchawki jakie kiedykolwiek wyprodukowano, AKG K-1000.

Dodatkowo można ustawić wzmocnienie (Gain) na 0 dB/9 dB/18 dB. Pro iCAN może osiągnąć napięcie >10 V w trybie Single-Ended i 20 V w trybie zbalansowanym. 20 V w tym trybie jest równoważne 100W przy kolumnach o impedancji 4 omów. Tak więc Pro iCAN jest w stanie napędzić praktycznie każde słuchawki aż do clippingu (zazwyczaj włączają się wcześniej układy zabezpieczające).

… i audiofilski przedwzmacniacz liniowy.

W swoim sercu iCAN ma japoński, zmotoryzowany potencjometr Alpsa. Jest to wersja sześciościeżkowa, gdzie cztery ścieżki są wykorzystane do zbalansowanej regulacji głośności. To jest papierek lakmusowy dla każdego wzmacniacza, czy jest zbalansowany czy też nie. Te, które mają dwuścieżkowe potencjometry na pewno nie są, pomimo iż mogą oferować zbalansowane wejścia i wyjścia, ale działają wewnętrznie w trybie single-ended. Pro iCAN jest zbalansowany od początku do końca.

Jeśli chodzi o elastyczność to mając 3 wejścia single-ended i jedno zbalansowane, jak też 1 wyjście zbalansowane i jedno single-ended, Pro iCAN może działać jako w pełni funkcjonalny, audiofilski przedwzmacniacz, mogący znaleźć swoje miejsce nawet w najdroższych systemach audio. Pozostaje wybór między wzmacniaczem tranzystorowym i lampowym, można też korzystać z 3D Holographic dla kolumn i XBass.

Prawdziwie zbalansowany

Na górnej półce wzmacniaczy słuchawkowych, pomimo najgorętszych zapewnień, nie wszystkie urządzenia ‘zbalansowane’ takimi są. To ciekawy przypadek ‘czy zbalansowane jest zbalansowane ?’

Dla słuchawek ma sens wprowadzenie topologii zbalansowanej (daje to możliwość uzyskania wyższej mocy, wzrostu dynamiki i niższych szumów, itd.) Powinno być zrozumiałem samo przez się, że układ powinien być w całości zbalansowany, od początku do końca.

1. Typowy tak zwany ‘zbalansowany’ wzmacniacz słuchawkowy

Wejście/Wyjście: symetryczne

Układ wewnętrzny: Single-Ended

Większość ‘zbalansowanych’ wzmacniaczy słuchawkowych wysokiej klasy to tak naprawdę wzmacniacze Single-Ended z wejściem i wyjściem symetrycznym. Wewnątrz wzmacniacza dochodzi do konwersji sygnałów wejściowych na niesymetryczne, które ponownie się symetryzuje dopiero przed samym wyjściem.

Diagram blokowy pokazuje symetryczne wejście aż do wzmacniacza (pomarańczowy), gdzie sygnał jest desymetryzowany, przechodzi przez wiele stopni single-ended zanim znowu dochodzi do symetrycznego wyjścia.

W detalu: zbalansowane, symetryczne wejście jest najpierw konwertowane do niesymetrycznego single-ended dodatkowymi układami znajdującymi się w drodze sygnału. Regulacja głośności i właściwe układy wzmacniacza słuchawkowego są niezbalanasowane. Aby wyjście było znów symetryczne potrzebne są kolejne układy umieszczone w ścieżce sygnału, które dokonają odpowiedniej konwersji.

Najpewniejszym sposobem rozpoznania takiego układu jest użycie dwukanałowego potencjometru głośności (w układzie zbalansowanym będą to zawsze cztery kanały), tak jak i użycie więcej niż czterech bloków wzmacniających/buforów prądowych przy dwóch kanałach.

Na wejściu, ta dodatkowa konwersja powoduje powstawanie większej ilości szumów, niż tylko te z potencjometru głośności.

Na wyjściu, układ inwertera generuje sygnał zbalansowany poprzez proste podwojenie sygnału, łącznie z szumami i zniekształceniami wzmacniacza. Nic nie jest redukowane ani usuwane, odwrotnie, wszystko się dodaje. Dostajemy więc podwójny sygnał, ale też podwójne szumy

To jest przypadek, kiedy więcej znaczy mniej. Jest więcej układów, ale gorsze działanie, zarówno obiektywnie jak i subiektywnie. i zniekształcenia.

2. Prawdziwie zbalansowany – Pro iCAN

Wejscie/Wyjście: symetryczne

Wewnętrzne układy: Zbalansowane

Nasz Pro iCAN jest w pełni zbalansowany, od początku do końca, od wejścia przez wszystkie układy po wyjście. Działa z pełni różnicowym sygnałem, więc sygnał audio jest zawsze podwójny, o tym samym poziomie, ale o przeciwnej polaryzacji. To jest to, co nazywamy Prawdziwie Różnicowo Zbalansowanym układem.

W detalu: Układ Pro iCAN jest w pełni symetryczny, z całkowicie identycznymi sekcjami dla pozytywnej (gorącej) i negatywnej (zimnej) fazy sygnału audio dla każdego kanału. Potencjometr głośności ma 6 ślizgów, dwa zestawy po dwa służą do regulacji głośności w każdym z kanałów, a dwa pozostałe są używane do kontroli wzmocnienia. Ten wyjątkowy potencjometr został wykonany specjalnie dla iFi przez ALPSa w Japonii i nie ma sobie równych wśród produktów innych firm.

Ponieważ dwie połówki regulacji głośności i dwie połówki działają różnicowo, to efektywnie tworzą jeden stopień. Tak więc układ, który jest dość skomplikowany w implementacji jest tak naprawdę bardzo prosty – wzmacniacz słuchawkowy jest utworzony z regulacji głośności, stopnia wzmacniającego i bufora prądowego.

Porównując z układem single-ended i taką samą topologią, układ w pełni symetryczny obniża szum o 3 dB oraz drastycznie obniża THD w całym paśmie. Dodatkowo pozwala na podwojenie poziomu sygnału, więc ma dynamikę większą o 9 dB (lub trzykrotnie).

Uwaga: W profesjonalnym audio ‘wzmacniacz zbalansowany’ oznacza jedynie, że wejścia i wyjścia są zbalansowane a układy wewnętrzne niezbalansowane (jeśli układy wewnętrzne też są zbalansowane to będzie nazwany różnicowym).

Natomiast w świecie Hi Fi większość osób widzi ‘wzmacniacz zbalansowany’ jako całkowicie zbalansowany, od początku do końca, zakładając, niewłaściwie, że układy wewnętrzne też są zbalansowane.

Lampowy/tranzystorowy, przełączalny w locie

W porównaniu do wysokiej klasy wzmacniaczy słuchawkowych, stopień lampowy Pro iCAN jest inny z dwóch względów. Po pierwsze nie korzystamy z dobrych lamp 6922 czy podobnych. Korzystamy z najlepszych dostępnych – General Electric 5670, wariantu premium z innym układem pinów.

Drugą, ale tak samo ważną rzeczą, jest sam układ wzmacniacza. Inaczej niż w innych wzmacniaczach słuchawkowych, które mają ten sam układ i mogą jedynie włączyć/wyłączyć sekcję lampową, Pro iCAN jest jedyny w swoim rodzaju i ma dwa niezależne układy wejściowe – jeden lampowy i jeden tranzystorowy. Rezultatem jest najlepsze brzmienie z obu światów, ponieważ ścieżka dźwięku jest jak najkrótsza i nie ma kompromisu z wrzuceniem lampy do już istniejącego układu tranzystorowego.

Po raz pierwszy można się cieszyć dźwiękiem tranzystorowym i lampowym w jednym urządzeniu (inaczej niż mając ‘dodatek’ lampy do konwencjonalnego układu tranzystorowego) i móc przełączać pomiędzy nimi w locie. Z niektórymi nagraniami i słuchawkami/głośnikami, układ tranzystorowy może zabrzmieć żywiej. Z innymi, lampa i lampa + (Tube+) będzie brzmieć bardziej luksusowo. Można wybrać ten, który brzmi lepiej w tym konkretnym momencie, niezależnie czy chodzi o nagranie, nastrój czy pogodę. Przecież słuchanie muzyki to miłe przeżycie a nie badanie naukowe.

Ale nie zatrzymaliśmy się tutaj. Jesteśmy miłośnikami lamp, i doceniamy, że czasem jest potrzeba nawet bardziej lampowego brzmienia, więc są dwa ustawienia lampowe – Tube i Tube+. Ta druga pozycja redukuje ujemne sprzężenie zwrotne do minimum. To ustawia inne proporcje między lampowymi harmonicznymi i transjentami.

Western Electric i ich wersja Premium 6922

Po raz pierwszy została wprowadzona na rynek przez Western Electric w 1946 roku jako WE396A, a od 1950 roku (przez następnych 30 lat) General Electric (i wielu innych producentów lamp próżniowych) poszło ich śladami ze swoimi wersjami premium lampy 6922. Te miały kontrolowane nagrzewanie i bardzo ostre normy prądu siatkowego, szumu i mikrofonii. Rezultatem jest znacząco gładsze i bardziej organiczne brzmienie.

Tranzystorowy, w pełni dyskretny układ w klasie A i J-Fety

Sekcja tranzystorowa Pro iCANa jest tak samo poważnie wykonana jak sekcja lampowa.

Układ wzmacniacza jest rozwinięciem rewolucyjnego układu iFi ‘TubeState’. Jest całkowicie dyskretny, w pełni zbalansowany, przełączalny między lampą i J-Fetem na wejściu, bipolarny drugi stopień i stopień wyjściowy w klasie A na MOSFETach (w klasie AB dla słuchawek o bardzo małej impedancji i bardzo wysokich poziomach). Ten układ można opisać jako „tri-brydowy”, gdzie każdy element jest wykorzystany dla jak najlepszego brzmienia, a jego niedociągnięcia są zminimalizowane. Dodatkowo układ jest w pełni sprzęgnięty bezpośrednio, nie ma kondensatorów sprzęgających, które degradują brzmienie.

3D Holographic, nie jeden, a dwa układy

Są dwa systemy 3D Holographic:

Dla słuchawek (na wyjściu słuchawkowym):

3D Holographic dla słuchawek nie jest standardowym systemem zasilania krzyżowego, jaki można znaleźć w wielu High-Endowych wzmacniaczach słuchawkowych. Wiele tak zwanych systemów 3D to w rzeczywistości efekty bazujące na cyfrowej obróbce dźwięku, dodające pogłos do istniejącego sygnału, symulując bardziej przestrzenny dźwięk.

To prawda, że tradycyjny system krzyżowy produkuje dźwięk ‘poza głową’, ale z bardzo zmniejszonymi proporcjami przestrzennymi, z węższą sceną, czasem dźwięk zbliża się do monofonicznego. Większość opracowań 3D bazujących na DSP produkują nienaturalny dźwięk, podobny do echo, który na początku może być imponujący, ale po chwili staje się męczący.

Inaczej jest z 3D Holographic dla słuchawek, który nie tylko przenosi dźwięk ‘poza głowę’, ale ukazuje całe wydarzenie dźwiękowe w sposób bardzo podobny do głośników w normalnym pomieszczeniu, a to wszystko bez dodawania pogłosu. To pierwszy komercyjny produkt, w którym udało się to osiągnąć.

Dźwięk 3D Holographic dla słuchawek

Kiedy nagrywanie i odtwarzanie stereo zostało szeroko zastosowane, w latach 50-tych ubiegłego wieku, odkryto pewien problem z odtwarzaniem takiego dźwięku przez słuchawki.

Po raz pierwszy formalnie opisany przez Benjamina B. Bauera z CBS, a wcześniej przez braci Shure w zgłoszeniu patentowym US Patent # 3088997A jako „grube zniekształcenie perspektywy przestrzennej”, które później dostało nazwę „lokalizacja wewnątrz głowy”. BB Bauer zaproponował układ korekcyjny, dość podobny do układu EMI Stereosonic Circuit opracowanego przez Blumleina, ale z funkcją bliskiego przeniesienia.

Podobnie jak korektor Blumleina / EMI Stereosonic, tak i korektor Bauera / CBS został w końcu zapomniany i nigdy nie zyskał wielkiego zainteresowania. Wraz z wzrostem słuchania na słuchawkach w latach 80-tych ubiegłego wieku, przez przenośne radia i „Walkmana” Sony, innowacyjnego odtwarzacza kasetowego, korektor Bauera/CBS został odkryty na nowo i jest ogólnie znany jako filtr Crossfeed.

Jednakże, choć tradycyjny crossfeed Bauera i jego różne wcielenia pomagają zdecydowanie na problem „lokalizacji wewnątrz głowy”, rezultatem jest scena dźwiękowa, które jest najlepiej opisywana jako „szerokie mono”, wiele naturalnej przestrzeni nagrania jest tracone.

iFi Audio Pro iCAN

Tak więc crossfeed Bauera/CBS nadal pozostaje kazuistyką. Częściej niż rzadziej zniekształcające dźwięk algorytmy DSP są promowane jako poszerzenie słuchania na słuchawkach, choć tylko przyczyniają się do jeszcze większego zniekształcenia nagrania, a nie korygują problemu.

W iFi zaczęliśmy nasze poszukiwania na bazie badań sięgających aż do lat 80-tych ubiegłego wieku, prowadzonych przez RFZ w Berlinie, które sugerowały, że jest potrzebna zupełnie inna matryca niż przyjęta w założeniach Bauera/CBS oraz że są potrzebne dodatkowe współczynniki aby prawidłowo oddać normalną przestrzeń dźwiękową, podobną do tej kreowanej przez stereofoniczne kolumny.

Rozpoczynając od tych podstaw, przeprowadziliśmy dodatkowe badania i testy odsłuchowe na szeroką skalę, aby uzyskać czysto analogową matrycę, która przetworzy przestrzenne nagranie stereofoniczne z dobrym pozycjonowaniem źródeł w odpowiednik brzmienia z kolumn, kiedy słuchamy na słuchawkach. I to jest właśnie brzmienie 3D Holographic dla słuchawek, to nie jest crossfeed, ani crossfeed z dodatkami, ale od podstaw nowy sposób na korektę nagrań zrobionych dla kolumn, aby właściwie były odtwarzane przez słuchawki.

Dla kolumn (na wyjściu liniowym):

3D Holographic dla kolumn to analogowy układ matrycowy, który ma dwie funkcje:

Koryguje podstawowe zniekształcenia przestrzenne w nagraniach stereo

Poszerza szerokość sceny dźwiękowej poza szerokość dyktowaną ustawieniem kolumn.

3D Holographic dla kolumn

Układ 3D Holographic dla kolumn koryguje zniekształcenie przestrzeni dźwiękowej spowodowane nagrywaniem mikrofonami i odtwarzaniem przez kolumny. To zniekształcenie zostało po raz pierwszy opisane przez Alana Douwera Blumleina (wynalazcę dźwięku stereo) i skorygowane przez EMI we wczesnych nagraniach ‘Stereosonic’.

Ale oryginalny układ Stereosonic miał tendencję do reprodukowanie węższej sceny, niż kiedy nagrywano bez jego użycia, a także często nadmiernie kompensował zniekształcenie perspektywy sceny. Układ 3D Holographic opracowany przez iFi nie powiela tego błędu, przeciwnie, pozwala na poszerzenie szerokości sceny. Można skorzystać z możliwości tego układu aby poprawić reprodukcję przestrzeni nagrań, które same mają bardzo skromnie oddaną przestrzeń.

System korekcji

Różne nagrania i różne słuchawki mają różne pasmo przenoszenia. XBass to układ analogowy, który sonicznie jest o wiele lepszy niż systemy cyfrowej obróbki dźwięku (DSP). XBass został opracowany aby zniwelować brak basu w słuchawkach/kolumnach wzmacniając go do odpowiedniego poziomu. To nie jest tradycyjny układ loudness (kontur) czy regulacja wysokich/niskich tonów. Jego aktywacja wzmacnia bas o co najmniej 12 dB przy 10/20/40 Hz

Referencyjna jakość części

Pro iCAN ma kondensatory produkcji japońskiej, TDK C0G, oraz rezystory metalizowane Vishay MELF. Dodatkowo znajdziemy wewnątrz japońskie kondensatory Panasonic ECPU, specjalnie opracowane do zastosowań audio dzięki wyjątkowo niskim zniekształceniom (< 0,00001% przy 1 V/10 kHz).

W zasilaczach skorzystaliśmy z japońskich kondensatorów Elna Silmic II. Te kondensatory korzystają z izolatorów zrobionych z papieru z włókna jedwabnego, które redukują zniekształcenia parzystych harmonicznych i mają zredukowane mikrofonowanie i rezonanse mechaniczne.

Pro iCAN, pomimo niewielkich rozmiarów, jest zrobiony z elementów najwyższej klasy, ma czterowarstwową płytkę drukowaną i wyjątkową topologię układów sygnałowych i uziemienia.

Tu już nie ma czego dodawać. To prawdziwy flagowiec iFi.

Specyfikacja:

- Zbalansowany wzmacniacz słuchawkowy

- Źródło prądu: Zewnętrzne DC 15V / 4A

- Wejścia (z tyłu):

- 1 x XLR Balanced Stereo,

- 3 x RCA Stereo

- Wyjście (przednie):

- 4 -Pin XLR Balanced słuchawkowe

- Podwójny 3 -Pin XLR Balanced słuchawkowe

- 6.3mm słuchawkowe x2 , single ended lub zbalansowane

- 6.3mm do 3.5mm adapter

- Wyjścia (tył):

- XLR lub HP

- RCA lub HP

- Kontrola głośności: Zmotoryzowany ALPS 6-Way potencjometr w unikalnej serii

- Przetwarzanie Analogowe: X- Bass, + 3dB przy 80Hz , 160Hz , 320Hz

- 3D Sound . 30/45/60 Kąt wirtualnych głośników

- Gain: 0dB , 12dB i 24dB wybierane przez użytkownika

- Stosunek sygnału do szumu: > 117dB (A)

- Całkowite zniekształcenia harmoniczne (THD ): < 0,003 %

- Pasmo przenoszenia: 0,5 Hz do 500 kHz ( -3 dB )

- Moc wyjściowa ( 16R cd ): > 6,000mW

- Napięcie wyjściowe ( 600R ): > 20V ( Balanced ) ; > 10V (single ended )

- Wymiary: 220mm x 62mm x 190mm (SxWxG)