Előfokoról

Van pár kérdés az audiofil elektronikákkal kapcsolatban, amelyek menetrendszerűen fel-fel bukkanak. Ilyen örökzöldek a csöves kontra tranzisztoros (talán majd később erről is), hangfalaknál a sokutas kontra egyutas megoldások, vagy éppen az erősítőknél az erőmű kontra pár wattos megoldás. Nincs természetesen egyedüli üdvözítő, mindenki számára érvényes megoldás. Már csak azért sem, mert az említett kérdések tisztázása is csak egy adott rendszerben lehetséges. Szóval sokkal inkább az a kérdés, hogy hova mi való, illetve mit párosítsunk mivel.

Az én ilyen első kérdésem, ami már az első készélükém tervezésekor foglalkoztatott az az előerősítő kérdése volt. Mármint hogy minek? Vagyis mire jó az manapság? Régebben egyszerű választ kaptunk. Jellemzően két nagyon eltérő jelszintű forrás volt a rendszerekben. A lemezjátszó a maga pár milivoltos kimenetével meg mondjuk egy kazettás magnó 1-2 volt körüli kimenttel. Kellett egy készülék ami képes volt szintre hozni a két jelet a végfok felé. Legyen ez az előfok. Ez azonban nem a teljes igazság, hiszen ezt a feladatot végül is nem az előfokozat végzi, hanem az előfokba épített aktív RIAA korrektor. Annak a kimenete már összemérhető egy magnó (vagy akár egy CD játszó) kimenetével. Pont úgy, ahogy ezt ma is teszik a külső dobozos RIAA korrektorok. Ezért is lemezjátszó előerősítő a nevük és alfajuk. Szóval akkor mit csináljon még az előfok, ha a bemeneti jelszintjeink összemérhető szintűek. Hogy ne a legtriviálisabbal kezdjem, szolgáltatás szinten általános volt sokáig a különféle hangszinszabályzók megléte. Kellhet? Meglepő válasz: esetleg. Jó minőséghez azonban nem az kell, ami egy általános előfokban megtalálható. Ha meg már jobbat használunk, akkor már nem is előfoknak hívják. Szóval ez se. Ballansz? Hát...én sose használtam. Mi maradt? Hangerő. Ez egyértelmű. Meg bemenetválasztás. Aztán még valami. Impedanciaillesztés. Ez egyrészről nem szakértők számára komfortzónán kívüli szó, másrészt műszaki irányultságú emberek is több mindent érthetnek rajta.

A fogalom hifiben nem a klasszikus impedanicaillesztést takarja, ahol a meghajtó és terhelő fokozatok teljesítményillesztésre vannak méretezve  (75 Ohmos antennarendszerek például), hanem úgynevezett feszültséggenerátoros illetsztést. Legyen a meghajtó fokozatom ellenállása kicsi, a fogadóé nagy. Így nem jön létre a kettő között feszültségosztás. A kimeneti jelünk csökkenés nélkül megjelenik a fogadó oldal bemenetén. Máshonnan megközelítve a kimeneti fokozatnak nem kell számottevő mértékben áramot leadni, hiszen a nagy terhelő ellenálláson (impedancián) nem folyik nagy áram. Ohm törvény. Mi történik, ha az illesztés nem közelít a tökéleteshez, azaz a feszültséggenerátoroshoz? Csökkenhet a bementi fokozaton megjelenő jel, máshonnan nézve ugyanazt a kisebb bemeneti ellenállású fokozat jobban terheli az előtte lévőt, azaz több áram kell, hogy fojjon felé. Baj? Silányul méretezett meghajtó fokozat esetén igen. Nehezíti a helyzetet, ha közben még egy összekötő kábel is szerepel a képben, mivel annak összes impedanciás jellege további terhelésként jelentkezik. Ha ez így együtt túl nagy falat a meghajtó fokozatnak, akkor egészen durván torzulhat a jelelak. Vagy még inkább, amit a gyakorlatban többször megélünk, tapasztalunk, csökken a rendszer dinamikája, elvesznek finomságok, döglötebb, unalmasabb a hang. Mit tehetünk?

- Aktív előfokot használunk. Legalább annyira feladata az impedanciaillesztés mint a hangerőszabályzás.
- Maradunk a passzív előfoknál, de figyelembe vesszük a rendszer korlátait.

Mit jelent pontosan a két megoldás? Milyen előnyök, hátrányok jellemzik őket?

Aktív rendszer

Jól látható, hogy a hangerő potméter mögé a kimenetre kerül egy aktív elem. Ez a legáltalánosabb és első körben legcélravezetőbb elrendezés aktív előfok esetén. Ennek oka az, hogy a hangerőpotméter maga egy feszültségosztó és mint ilyen minden állásában más-más kimeneti ellenállásértékkel rendelkezik. E miatt szélsőségesen rossz illesztés esetén egy potméter, mint passzív eszköz akár hangerőfüggő minőséget is okozhat. Az aktív fokozat gondoskodik róla, hogy mindig megfelelően nagy bemeneti ellenállásal terhelődjön a potméter, így megmaradajon a feszültséggenerátoros illesztés. Mivel az aktív fokozat közvetlen a potméter után van az előfokban, ezért a kettőt összekötő kábelnek (NYÁK vezetésnek) nincs számottevő kihatása a hangra.

Aztán olyat is lehet, hogy a bemenetünket is igyekszünk jobban illesztetté tenni, azaz oda is teszünk egy aktív fokozatot. Ilyenkor nagyobb bementi ellenállást tudunk mutatni az előfokot megelőző készülék(ek)nek (mondjuk CD játszónak), mint amit a potméter bemeneti (többnyire állandó) ellenállásértéke lehetővé tesz. Plussz maga a potméter is alancsony kimeneti elleneállású fokozatról hajtható, azaz itt is biztosítani tudjuk a feszültséggenerátoros megoldást. További előny, hogy a különböző források külömböző kimeneti ellenállásértéke sem fog annyira beleszólni a végeredménybe a tökéletesebb illesztés miatt.

Általában elmondhatjuk az aktív vonali előerősítkőkről, hogy jobb illesztést tesznek lehetővé a megelőző és követő fokozatok közt. Minőségük kevésbé rendszerfüggő. Hátrányuk az aktív elemek alkalmazásából fakad, hiszen ezek minden lehetséges hibaforrást hoznak magukkal, amit csak egy aktív fokozat jelenthet. Azaz tápoldali zavarok bejutása a rendszerbe, félvezetők okozta nemlineáris torzítások, különféle kapcsolástechnikai megoldások kihátásai. A spektrum igen-igen széles. Az aktív előfokozat gyenge pontja tehát a szükségszerűen a rendszerbe kerülő plussz torzítások és zavarok, hiszen tökéletes erősítőfokozat nincs. Magyarán szólva aktív előfokot csak tényleg jót, mert könnyen több problémát okozunk, mint amit megoldunk. Csak másmilyeneket.

Passzív rendszer

Azaz többnyire egy hangerőpoti és egy bementválasztó kapcsoló. Nincs aktív elem a rendszerben, tehát onnan nem is fog semmiféle plussz torzítás a rendszerbe kerülni. Ezt szokás leginkább előnyeként felemlegetni.

Belép viszont a képbe mindaz, amit eddig a feszültségillesztetlen állapotról megállapítottunk. Kábel és készülékfüggő lesz a rendszerünk, hiszen perdöntő lehet milyen kimeneti fokozata van péládul a CD játszónak, hogy a milyen kábelt használunk és hogy illeszkedik mindehhez a végokunk bemenete. Ideális tehát jó minőségű, terhelhető forrásról hajtani és nagyon rövid kábeleket használni mind előtte, mind utána. Bizony, mindkettő pozíció fontos. Műszakilag a passzív előfok utáni rész a kirtikusabb, viszont amit előtte elvesztünk az se jön már vissza. Ezért nem feltétlen jó megoldás egy végfok elé kis műszerdobozban egy potmétert biggyeszteni, bármennyire is Zen megoldásnak tűnik. Nemcsak a végfok bemenetének közvetlen közelében kell lennie a potméternek, de a meghajtó fokozat is jobb esetben csak centiméterekre van tőle. Azért ez így ritkán fordul elő. Az utóbbi feltételnek a hangerőpotival gyárilag felszerelt erősítők sem tesznek eleget. Jó forrással azonban ezek már igazán jó alternatívát nyújthatnak bármilyen aktív előfokkal szemben.

A séf ajánlata

Az én szememben a legideálisabb megoldás a passzív előfokozat messzemenően körültekintő alkalmazása. Ha teljesen a magam esetére szűkítem a kérdést, akkor az én megoldásomban egy készüléken belül megtalálható lenne a forrás, annak közvetlen közelében a hangerőszabályzás, majd rögtön utána a végfok. A három fő komponens között centiméterekben mérhető távolságokkal. Egy számítógép alapú rendszernél a bementválasztót is el lehet hagyni, hiszen egy forrásából minden megkaphatunk. A végeredmény egy nagyon egyszerű és direkt felépítésű, majdhogynem "célrendszer".

Azért erre nem csak én jöttem rá, lásd Naim Unity. Vagy mégsem. Nyílván mert nehezen lenne eladható, de nem láttam még erre az irányzatra kihegyezett kereskedelmi megoldást. Valahogy ez az irányzat mellé mindig jár egy jó adag egyéb képesség is, amelyek nem pont a hangminőséget, inkább a felhasználói komofortot szolgálja.

CD futóművekről

Mint már említettem mérnök végzettségű ember lennék, ebből kifolyólag munkahelyemen is többnyire mérnökök vesznek körül. Két dolog történik, ha kiderül, hogy hobbim a minőségi zenehallgatás. a) igen elmélyült szakmai beszélgetés kerekedik bizonyos műszaki elvek előnyeiről b) igen elmélyült szakmai vita kerekedik ugyanezen műszaki elvek valóságtartalmát illetően.

Én ezúttal is valahol ahhoz a kisebbséghez szeretnék tartozni, aki egyik irányban sem kötelezi el magát. Vannak témakörök, amiket igenis szakmailag is megvédhetőnek tartok (mégha szakmai körökben vitatott is) és vannak amikre én is csak legyintek. Lehet attól persze igaz...akárhogy is, a mai bejegyzés egy ilyen vita nyomán születet a CD futóművek/beolvasók hangra gyakorolt hatását illetően. A felvetés (inkább informatikai irányultságú kollégám oldaláról) az volt, hogy szédítés az egész...

Az, hogy a transzport mechanikai felépítése kihathat a hangminőségre abból a megfigyelésből (is) eredhet, hogy gyári, hibátlan lemezek esetén is megfigyelhető a hibajavító kód használatának szükségessége. Korai CD játszók, mint a Philips CD104 rendelkeztek egy LED-el, amely felvillant, ha hiba történt a kiolvasáskor.

Audio CD játszókban három különféle hibasúlyosságot ismerünk:

- Hiba történik a kiolvasáskor, de az elektronika (a beépített hibajavító algoritmus segítségével) ezt tökéletesen javítja. Az ilyen hibák közvetlenül nem észelhetők. Ez a hibafajta teszi ki a hibák többségét.

- A kiolvasáskor történt hibát az elektronika nem tudja javítani, másfajta algoritmus lép életbe, amely interpolál. Azaz megpróbálja kitalálni mi lehett a kiesett minta. Ezek rövid idejű hibajelenségek. Egyénenként eltérő, hogy ki mennyire hallja ki őket.

- A harmadik hiba akkor lép fel, ha bekenjük a lemezt mogyoróvajjal és nem áll rendelkezésre elég adat az interpolációhoz. Ilyenkor a kimenet elnémításra kerül.

Az említett Philips CD játszó az utóbbi két hibát jelölte LED felvillanással. Mivel ez a visszajelzés aggasztotta a fogyasztókat (miért van hiba egy tökéletes digitális rendszerben egy új lemeznél?), a funkció egy-két év alatt minden lejátszóból eltűnt. A megfigyelések azt támasztják alá, hogy mindkét hibatípus előfordul mind gyári, mind írt lemezek olvasásánál, az írtaknál több kettes szintű hibával. Ennek oka az írt lemezek pitjeinek eltérő geometriájában található.

Mivel a vizsgálatok azt mutatták, hogy a kiolvásás nem tökéletes, számos módon probálták javítani egy CD transzport kiolvasási minőségét.

1. Tápegység minőségének javítása stabliabb tápfeszültség biztosításával és a különböző rendszerekből érkező áthallások csökkentésével

2. A transzport által használt referenciafeszültségek minőségének javítása (hőmérséklet- és terhelésváltozásoktól független, pontos érték biztosítása)

3. A transzport órajelgenerátorának feljavítása (nagy pontosságú oszcillátor, dedikált tápegység, hőmérsékletingadozásokból eredő behatások kiküszübölése (termosztát alkalmazása)

4. HR/FR jelek "tisztítása"

5. Mechanikai izoláció, az akusztikus visszacsatolás csökkentése a transzport mechanikai csillapításával.

Most csak az 5-ik pontra koncentrálva megfigyelhetjük, hogy két különböző elképzelés létezik, amelyeket gyakran együtt is alkalmaznak.
 
I. CD lemez pörgés közben jelentkező mechanikai oszcillációjának csökkentése
II. Magának a kiolvasú mechanikának a külső mechanikai visszahatásoktól való elcsatolása

Mindkét elképzelés célja, hogy a kiolvasó fej ideális körülmények között dolgozhasson

I. Megvalósítása általában valamilyen lemezleszorító súly segítségével történik, ami akár az egész lemezt "betakarhatja", mint egy második lemez. A megoldás otthoni kivitelezés esetén sokszor többet árt, mint segít, mivel a CD lemez beolvasása nem állandó szögsebességgel történik. Belső track-ek olvasásakor gyorsabban kell pörgetni a lemezt, mint a lemez szélén lévőknél, hogy biztosítható legyen a konstans adatátviteli sebesség. Ez egy igen precíz PLL szervó rendszer segítségével történik, amelynek nem hogy nem segít, ha növeljül a rendszer innerciáját (azaz tömegét), hanem egyenesen árt. Szélsőséges esetben a motor el sem tudja érni a megfelelő sebességet, mert nem a megnövekedett teherre lett tervezve, de a PLL szervó válaszideje minden esetben csökken, a kefés motorok éllettartama pedig a kommutátorokon történő korai szénképződés miatt csökken jelentősen.

Alternatív megoldás a mágneses leszorítás megvalósítása. Ilyenkor maga a leszorító eszköz súlya csekély, a leszorító hatást a mágneses kölcsönhatás adja (lásd összes Naim lejátszó, magasabb kategóriás Sony CD játszók, stb...)

Például Naim CD5i:

II. Mechanikai elcsatolás. Ez többnyire a készülékház és a transzport mechanikai csillapításával történik. Így például a hangfalak által gerjesztett akusztikai energiák nem hatnak vissza a leolvasásra, a kiolvasó fej az ideálishoz közelebbi körülmények között dolgozik.

Például a Mark Levinson ML 31-es lejátszójában alkalmazott transzport:

Alternatív megoldások:

1. Pioneer "Stable Platter Mechanism".

Ebben az esetben a lemezt fordítva (fejjel lefele) kell behelyezni a lejátszóba, az olvasás fentről történik, mivel a lemez alatt egy tömör, csapágyazott, gumifelülető tálca található. A drágább modellekben a forgatómotor kefe nélküli és javítják a csapágyazás minőségét. A technológiát átveszi a Wadia is.

Példa: Pionner PD-S901 mechanika

Sajnos a Pioneer manapság a házimozira helyezi a hangsúlyt, ezért a megoldást már nem gyártják.

2. TEAC VRDS. Egy kép száz szóval is felér. A lemezre egy "kiegyensúlyozó" és leszorító másdik lemez kerül rá, amelyet egy hidszerkezet tart. A Wadia ezt is alkalmazta egyes készlékeiben és ma is gyártásban van mind a TEAC, mind a Wadia részéről.

Példa a TEAC VRDS-NEO futóműve:

3. SONY "Fixed pick up" mechanika. Az elgondolás lényege, hogy a transzportban a legkisebb tehetetlenséggel a maga a leolvasó fej rendelkezik, ezért valójában magának a leolvasó fejnek az rezgésektől mentes mozgatása nehezebb feladat, mint a jóval nagyobb tömeggel rendelkező lemeznek. Ezért itt a leolvasó fej fixen rögzítésre kerül és a lemez csúszik felette egy szánszerkezeten. A Sony ezt a megoldást párban használt a mágneses leszorítással együtt.

Kérdés: Nekem egy sz*r, 3999 Ft-os CD-Rom leolvasó van a gépemben. 20x beolvastam ugyanazt a lemezt, összehasonlítottam bitről bitre, ugyan az. Most akkor hogy van ez? Az egy sz*r műanyag, mégis 20x tökéletesen olvas. Át akartok engem vágni, ebben biztos vagyok már.

Válasz: A CD-ROM-al való beolvasás számítógépes környezetben történik, ahol jóval erősebb szoftveres támogatás áll rendelkezésre a hibák felismerésére, ami legtöbb esetben (a számítástechnikában elfogadott hibajavítás hiánya okán) újraolvasással korrigálható. Ebből a szempontból az is mindegy, hogy a CD-ROM hányszoros sebességgel pörög, a lényeg, hogy egy bit többször is beolvasásra kerülhet. Egyes szoftverek kifejezetten az audio CD-k pontos beolvasására lettek kihegyezve, mint az EAC a Windows környezetben, vagy a CDparanoia a Linux rendszereken. Ezek a szoftverek statisztikával is szolgálnak a beolvasás minőséségét tekintve.

Ezzel természetesen más is tisztában van, lásd például Meridian, aki hagyományos DVD-ROM olvasót alkalmaz méregdrága lejátszóiban. A kiolvasott adat pedig átmeneti memóriába kerül, amely biztosít elég kapacítást az esetlegesen szükséges újraolvasáshoz. Érdekes tény, hogy egészen a közelmúltig jitter mentesebb jelet lehetett előállítani a CD lemez kiolvasásakor a PLL szervóval, mint ha memóriából olvasnánk ki a jelet. Ez a jelenség ma is fent áll, csak már léteznek használható méretű memóriák, ami alkalmasak a feladatra (nx100kB). Amennyiben a számítástechnikában használatos memóriába beolvasnánk mondjuk az egész lemezt (mit nekem 1GB RAM?), akkor jóval nagyobb jitter-el tudnánk csak kivenni a jelet. A PC-ről történő visszajátszás például e-miatt is megköveteli az olyan külső D/A átalakítók alkalmazását, melyek újra "clock"-olják a bejövő jelet. Vagy mondjuk újabban USB interfész használatával és közvetlen I2C busszal kerülhető meg a jitter probléma (a meglehetősen ritka asszinkron kapcsolat esetén).

Kérdés: Miért szól jobban a zeném merevlemezről, mint eredeti CD-ről? Újabb bizonyíték, hogy a hi-fi, csak hülyeség, hisz a számítógép olcsóbb mint egy középkategóriás CD játszó és még egy csomó mást is lehet vele csinálni. Mert hülye azért nem vagyok.

Válasz: Valóban, a merevlemezen tárolt adatokat a számítástechnikában alkalmazott adatvédelem védi, ahol interpoláció nem megengedett. Törekedni kell tehát az eredeti lemez minél pontosabb rögzítésére, utána már bithelyesen u.a. kapjuk garantáltan vissza. Ezen okból kifolyólag egyre több hi-fi elkötelezett használja a számítógépét, mint transzportot. Természetesen ez még nem jelent automatikusan jó hangot, hiszen a PC csak transzport. A jelet jitter mentesen el kell jutattni a D/A átalakítóhoz. Ha mindez egy hangkártya képében valósul meg, akkor könnyen lehet, hogy egy asztali buta CD játékos mégiscsak jobban szól.

Ezotéria

- Elsőként a francia YBA CD 1 készülékében helyezett el Yves-Bernard André kék LED-et, amellyel megvilágította a lemez beolvasott oldalát. Véleménye szerint ezzel egy optimális zajt állított elő, amellyel ki tudja emelni az LSB biteket az amúgy véletlen zavarokból.

- CD lemez széleinek leköszörülése. Ennek az eljárásnak a hátterében az a feltételezett hatás áll, hogy a lemez felületére nem teljesen merőlegesen érkező lézerfény a lakkrétegben "elpattog" a lemez széléig, majd rossz esetben onnan visszaverődik (a lemez széle merőleges) és a visszafele "pattogó" fény interferálhat a kiolvasó lézerfénnyel, ezzel elmaszkolva a jelet. Ha 30 fok körül köszörüljük a lemez szélét, akkor az odáig eljutó lézersugarak ott mindenképpen kilépnek a lemezből és nem lesz interferencia. A durva az, hogy ezt hallottam is :|

- A CD lemez demagnetizálása. Az elmélet szerint bár a CD lemez anyaga műanyag, a gyakorlatban minden esetben található benne valamilyen mágnesezhető szennyeződés. Amennyiben ez ténylegsen mágneseződik (pl. utazunk a villamoson) a lemez forgatása (lejátszás) egy forgó mágneses mező létrehozását eredményezi, ami zavarokhoz vezet. Ezzel ellentmondásban van a mágneses leszorító sapkák széles körű elterjedettsége.

- A CD lemezek visszajátszása javul, ha alaposan lehűtjük lejátszás előtt őket. Azaz mélyhűtőben tároljuk a lemezeket. Mögöttes teória: a hideg következtében fellépű kikrisztályosodás következtében élesebbek lesznek a pit-ek jelző mechanikai határok a lemezen (maguk a lenyomatok) így nagyobb biztonsággal olvas ki a CD játszó.

Present perfect?

Ezzel elértünk  jelenbe...azaz a jelenlegi rendszer egy ősrégi, kissé megpiszkált Marantz CD53, a K.U.K.A. erősítő és a DIY Dynaudio hangfal. Plussz még a Galgahang állvány. Kábelezés teljesen általános, mondhatni semmi különös.

Ha most visszatekintek a készülékekre amik a birtokomban voltak, azt hiszem elmondhatom, hogy voltak ennél jóval nívósabb darabok. Persze a jelen is csak egy lépés a jövő felé...igaz a legnagyobb baj a jelenlegi rendszerrel, hogy túl visszhangos szobában van helye, lévén kevés a bútor. E végett egyelőre nem is tudom igazán kritikusan megítélni a rendszer hangját.

Elért viszont a blog is egy fordulóponthoz, hiszen vége a múltbatekintő készülékfelsorolásnak. Jön viszont két új címke, a speaker's corner mintjárára az "Így gondolom" valamint a technika iránt érdeklődőknek a "Műhely".