Тональный баланс (Chord Mojo2)
В звукотехнике, есть такое понятие как тональный баланс, это когда АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) линейная, а звучание окрашивается в сторону темного, плотного, низкочастотного звука или светлого, высокочастотного. Что с точки зрения физики получается парадокс, когда измерения расходятся с наблюдаемым. И В этом легко убедиться самому на практике. Притом разница такая, что в этом не возможно ошибаться, просто по разному передаются звуки, голоса, сцена и пр.
Как раз в руки попал известный ЦАП Chord Mojo2, лучший из лучших считается в своем бюджете и была возможность сравнить с моей USB- присоской от Shanling UA3, который имеет тоже отличные параметры (кроме мощности усилителя для наушников), соизмеримые с Mojo2, но звучание, тональный баланс совершенно разный. Shanling UA3 дает более плотный звук, бумкающий или даже глуховатый, а Mojo2 очень детальный и подробный на ВЧ, с ярко прорисованной сценой, но ритмика страдает, имеем выделение деталей.
И поэтому для изучения этого различия в звучании снял графики, ниже показаны графики для Shanling UA3 (использовалась передискретизация в 176,4 кГц, 32 бит в плеере Roon).
Все три сигнала: 1 кГц синус, меандр 1 кГц и единичный импульс записаны с одним уровнем 0 дБ, т.е. уровень максимальный. И по форме сигнала мы можем оценить косвенно АЧХ, как видим меандр (рис.2) имеет горизонтальный участок на том же уровне, что и синус в максимуме (рис.1) и линейный, это значит средние частоты- линейны. Спад горизонтальной части меандра говорит об уровне НЧ. Видим не большой наклон вниз, это значит, что НЧ не значительно ослаблены. А по высоте импульса (рис.3) мы видим АЧХ на 22,05 кГц, как и должно быть она снижена выходным фильтром, не более, чем в 2 раза, т.е. спад на 22,05 кГц получается менее 3 дБ, а на частоте 20 кГц будет еще меньше, что для слуха трудноразличимо, тем более многие выше 16 кГц не слышат вообще, особенно с возрастом.
Ниже те же графики полученные для Mojo2, так же использовался плеер Roon, но без передискретизации, т.е. использовалась частота на входе ЦАП равная 44.1 кГц, чтобы оценить импульсные характеристики ЦАП.
Как видим, характеристики схоже, не считая импульсную, которая у Mojo2 классическая, у Shanling UA3 кстати есть выбор из нескольких вариантов! Поэтому привел импульсные (ВЧ) параметры обоих ЦАП к одному виду с помощью плеера Roon используя передискретизацию и выбирая одну фильтрацию. На рис.7 показана отдельно импульсная характеристика Mojo2, а на рис.8 итог после передискретизации.
Использовал фильтр Roon «Гладкий. Линейно-фазовый», как имеющий меньше звон.
И сразу оценю выходную мощность Mojo2, ниже на рис.9 показано максимальное напряжение на синусе 1 кГц, когда ещё нет искажения (ограничения). Сопротивление нагрузки использовал 30 Ом (как и во всех других графиках).
Как видим, пик достигает около 5В, действующее значение получается делением на корень из двух или умножить на 0,707, в итоге получаем действующее значение 3,54 В. Отсюда выходная мощность Mojo без искажений составила целых 416 мВт, что достаточно для большинства наушников, даже с запасом. Ниже на рис.10 показан уровень, когда появляются искажения (клипинг) на записи синуса 1 кГц.
Ещё заметил интересную особенность Mojo2, не разу такого не встречал, при включении записи импульса 0 дБ, первые пол секунды (примерно) импульс получается как показано на рис.11.
Ниже показано как импульс выглядит после этого.
На звук это влиять не может, т.к. эффект наблюдается в начале проигрывания и то, возможно, только при записи импульса 0 дБ, при включении передискретизации эффекта не наблюдается, это просто особенность ЦАП. Странно только, что не сделали импульсную характеристику как на рис.11 как более чистую или как дополнительный фильтр можно было добавить, как это сделали у Shanling UA3.
Сравню уровень пульсации на выходе, на низком уровне громкости (175 мВ в пике). Сначала полученный график для Shanling UA3.
А ниже для Mojo2, для входа USB-C.
И ниже для входа micro-USB.
Если сравнивать графики, то особенно на живом графике осциллографа отчетливо видно, что Mojo2 на данной громкости имеет больше ВЧ шумы (зрительно в два раза), хотя это больше похоже на модуляцию, т.е. видны вертикальные линии!
Вот этим и объясняю разницу в звучании (тональном балансе) двух ЦАП-ов, имеющих одинаковые параметры, но на ВЧ есть отчетливая разница. Нужно понимать, что при измерении параметров на активном сопротивлении ВЧ шумы программой отбрасываются, отфильтровываются, но на реальной нагрузке, на катушке индуктивности (динамик) все меняется, ВЧ импульсы накладываются и складываются с НЧ энергией катушки, где проявляется волновой эффект, что есть электронно-позитронная форма энергии и при сложении с накопленной нагрузкой энергия складывается и преумножается. Поэтому звучание меняется, именно поэтому Mojo2 играет ярко, детально, но при долгом прослушивании становится заметно выделение ВЧ и СЧ информации, НЧ как бы ослаблены, не хватает ритма, драйва, поэтому такой звук кажется более светлым. Shanling UA3 же фильтрует выход лучше, плюс меньшая мощность, что в данном случае скорее плюс, меньше ВЧ шумов, поэтому сначала звук кажется более глухим, даже зажатым, но при долгом прослушивании это не вызывает утомление, скорее обратное…
Вот так просто объясняется феномен тонального баланса, где реально меняются параметры сигнала, но только при излучении в динамиках, а при измерении параметров на омическое сопротивление или на холостую этого программа не фиксирует. По сути эффект изменения тонального баланса обеспечивается за счет инерционного накопителя, т.е. катушки динамика, линии и пр. индуктивности. Нет в этом никакой магии и думаю, серьезные производители это знают и используют, чтобы подкрасить звук. Как говорится бизнес, ничего личного. И именно этим феноменом объясняется транзисторный характер звука, когда ВЧ шумы транзистора подкрашивают звук, как и неуловимый джиттер, генерирующий на самом деле волновую энергию в общую точку схемы, как и конденсаторы в схеме, где проявляется индуктивность на ВЧ, как и кабели.
И как следствие можно сделать ещё один вывод, что не всегда мощный усилитель хорошо, т.к. это повышает ВЧ фон при прослушивании, реальная мощность на нагрузке 30 Ом при прослушивании на обычные динамические наушники достигает в пике на синусе 400-500 мВ максимум, у Mojo2 на выходе почти в 10 раз больше.
Но многим нравится, когда усилитель используется более мощный, что думаю, связано с ростом ВЧ шумов при воспроизведении, это подкрашивает звук, он кажется более насыщенным, но всё же это окраска и поэтому возникает необходимость обновлять технику, что только на руку звуковой индустрии.