Для чего балансный выход на плеере
Как не запутаться в аудиопортах
В чем разница и чем радуют Hi-End-плееры?
Мечты о том, что когда нибудь инженерная мысль сольется воедино и на мир сойдет единый универсальный порт, который будет лишен недостатков, будет подходить под любые цели в любой отрасли, так и остаются мечтами. Оптический, коаксиальный, джек, S/PDIF… От этого разнообразия голова идет кругом. Сегодня мы разберемся с основными аудио портами, которые используются в портативных гаджетах. Помогут в этом нам три премиальных бренда, выпускающих Hi-End плееры: Astell&Kern, Colorfly и HiFiMan.
Разъем TRS – «джек»
Стандарт TRS является одним из старейших и проверенных временем, поскольку впервые применялся еще на заре проектирования телефонных коммутаторов в XIX веке. Изначально TRS-разъем имел упрощенную TS-конструкцию (отсутствовал дополнительный канал-кольцо). Суть же самой аббревиатуры заключается в следующем:
Конструкция TRS-штекера полностью оправдывает его составные части: остроконечная гильза с пластиковыми перегородками-изоляцией, разделяющими каналы. Общепринятым стандартом TRS-штекера и, соответственно, порта, является традиционный стерео-джек, предусматривающий три контакта: левый и правый каналы + земля.
С появлением смартфонов, TRS претерпел незначительные изменения, получив дополнительное кольцо, отвечающее за микрофонную гарнитуру (формат TRRS). Дальше всех пошла компания Sony, представившая серию смартфонов Xperia Z, гарнитура которых имеет пятиконтактный джек (TRRRS) на два кольца которого запитаны два микрофона: один для записи речи, другой – для шумоподавления.
Существует три типоразмера аудиоразъемов TRS:
Как слушается: Подключение посредством TRS является самым простым: под любой размер порта и штекера несложно подобрать соответствующий переходник, но главным врагом дешевизны остается физика. От TRS не ждите «сверхзвука» и лавр «эталонного винила».
Балансный выход
В сфере профессионального аудио оборудования одним из эталонных вариантов подключения является балансный. Внешне он мало чем отличается от широкопрофильного TRS, а вот алгоритм его работы позволяет добиться заметно лучшего качества звучания.
При небалансном подключении (обычный джек/миниджек, используемый в смартфонах и недорогих плеерах) сигнал поступает по двум проводникам: земле и информационному каналу (левый/правый). Такое решение позволяет существенно снизить конечную стоимость аудио устройства, но имеет один недостаток – высокий уровень помех.
При балансном подключении (симметричном) сигнал проходит по трем проводникам: два информационных канала (прямой и реверсный) и земля. Таким образом, электрический импеданс между проводниками уравновешен, поскольку подается в противофазе. Как результат: значительное увеличение мощности полезного сигнала и минимизация помех.
Как слушается: Экранирование кабеля против противофазы… В победителях однозначно останется балансный вариант исполнения подключения. Забудьте о помехах, шумах и искажениях, но это все еще физика.
Коаксиальный цифровой выход S/PDIF. Разъем RCA и TOSLINK
По мере развития индустрии звукозаписи, перед инженерами по-прежнему стоял вопрос по возможным способам минимизации акустических искажений и помех. Так был найден коаксиальный способ передачи данных S/PDIF. S – компания Sony, P – компания Philips, принявшие участие при разработке данного стандарта; DIF – digital interface (в переводе с англ. «цифровой интерфейс»).
Главная особенность коаксиального цифрового выхода заключается в отсутствии необходимости преобразовывать звук из цифрового в аналоговый, что и позволяет сохранить исходное качество сигнала с минимально возможным уровнем потерь.
Самым популярным цифровым выходом принято считать RCA – «тюльпан», созданный еще в 40-х годах прошлого века. Еще одним вариантом реализации S/PDIF считается оптический кабель и порт формата TOSLINK, преобразующий электрический сигнал в оптический. Затем оптический луч передается по экранированной оболочке кабеля. Особенность оптической передачи сигнала заключается в том, что он не поддается никаким электромагнитным помехам. При поступлении к источнику воспроизведения, оптический сигнал вновь преобразуется в электрический.
Как слушается: Оптика требует тонкого подхода и любит дорогие аксессуары. Приготовьтесь повозиться с подбором оригинального качественного кабеля, но результат оправдает себя с лихвой. Вариант с цифровым подключением исключает лишний виток преобразований, что также положительно сказывается на качестве звука.
Плееры Astell&Kern:
Чем старше в классе модель от корейского производителя, тем лучше он звучит. Для Astell&Kern это аксиома. От простенькой модели Astell&Kern AK Jr с единственным джеком, до симбиоза оптики и TRS с дополнительным балансным входом в моделях AK240 и AK380.
Astell&Kern AK Jr: TRS-джек.
Плееры Colorfly:
«Made in China» – это вердикт качеству каким мы привыкли его воспринимать при виде данной надписи. Когда речь заходит о Hi-End, китайские инженеры не могут позволить себе «сделать плохо». Плееры от Colorfly отличаются стильным дизайном и наличием хорошего арсенала портов (особенно в модели Colorfly C4 Pro).
Colorfly C4 Pro: TRS-джек 3,5 и TRS-джек 6,3 мм (работают синхронно); S/PDIF.
Colorfly C10: TRS-джек, балансный выход (3,5 мм джек);
Colorfly C3: TRS-джек.
Плееры HiFiMAN:
Широкий ассортимент моделей от американского производителя HiFiMAN позволяет подобрать плеер по вкусу даже в том случае, если вы руководствуетесь исключительно его внешним видом. Оригинальное решение производителя – наличие переключателя с обычного на балансный порт TRS 3,5 мм.
HiFiMAN HM-901s: TRS-джек, балансный выход (3,5 мм джек);
HiFiMAN HM-901: TRS-джек/балансный выход (4-пиновый порт, комплектуется переходником; предусмотрен переключатель);
HiFiMAN HM-802: TRS-джек/балансный выход (4-пиновый порт, комплектуется переходником; предусмотрен переключатель);
HiFiMAN HM-700: TRS-джек/балансный выход (4-пиновый порт, комплектуется переходником; предусмотрен переключатель);
HiFiMAN HM-650: TRS-джек, балансный выход (3,5 мм джек);
HiFiMAN HM-603: TRS-джек, балансный выход (3,5 мм джек);
HiFiMAN HM-601 Slim: TRS-джек, балансный выход (3,5 мм джек).
О портах, штекерах и типе передачи сигнала можно говорить бесконечно долго. Единственно верным же советчиком могут стать ваши собственные уши. Любая из представленных в рамках этого материала моделей звучит на порядок лучше смартфона и бюджетной флешки с поддержкой MP3. Это и есть Hi-End.
Что такое балансное подключение наушников
Балансным подключением называют метод стыковки акустического оборудования посредством балансной линии. Соединение зачастую применяется на концертных платформах, в звукозаписывающих студиях – там, где необходимы длинные провода, поглощающие входящие помехи. Чем отличается «балансный выход» от небалансного, в чем особенности каждого из них?
Что такое балансный и небалансный вход
Балансный вход представляет собой симметричную трансляцию сигнала по паре кабелей от одного устройства к другому. Один провод транслирует сигнал в противофазе относительно второго кабеля. Также присутствует 2-ий проводник симметричной связующей линии – нейтральный кабель, называемый «землей» сигнальной. Преимущество представленного соединения, относительно несимметричных лучей – сверхвысокая помехоустойчивость.
Стало возможно получать устойчивый сигнал связи без каких-либо помех в случае, если активная звукозаписывающая аппаратура находится на удаленном расстоянии. Так, можно отдалить устройство на несколько десятков метров и качество акустики при этом останется высоким. Балансовые линии незаменимы в профессиональной музыкальной сфере (концертные сцены, звукозаписывающие помещения), когда необходимо обеспечить безупречное качество звучания.
схема балансных и не балансных входов
Следующее преимущество такого входа, как принято считать – стандартизированное определение выходных/входных характеристик устройств, например, уровней электросигналов, сведенных к 0 дБ, сопротивления. Эти параметры имеют большое значение также в профессиональной сфере, например, при замене аппаратуры разных производителей. В обычной ситуации требуется корректировка сигнальных уровней, при балансном входе этого делать не нужно.
Если на распределительном оборудовании находятся XLR-разъемы, это указывает на симметричное соединение. А вот «сквозная» это симметрия или она образуется посредством специальных схемных разрешений, точно определить нельзя. «Сквозной» подход (от источника сигнала до выходного каскада аудиоусилителя симметрия элементов подключенного оборудования сохранена) встречается редко. Как правило, он присущ дорогой аппаратуре известных брендов.
При небалансовом входе используется 2 проводника – по одному сигнал передается, по другому кабелю ток возвращается в обратном направлении. Необходимо помнить, что ток может циркулировать только по замкнутому кругу, значит, требуется создать своеобразный виток (источник-приемник), однако при этом не исключены помехи. В одной ситуации, когда, например, к усилителю подключаются колонки, сопротивление и приемника, и источника сравнительно небольшое. Здесь будет слышна только очень сильная, мощная помеха.
Если кабель коротковат (межблочник), к тому же он экранирован («земля» проходит по кабельной оплетке), лишние шумы также обычно отсутствуют. А вот при наличии очень длинного микрофонного провода, в котором амплитуда сигнала измеряется в милливольтах, уровень наводки равен уровню сигнала, искаженного звучания не избежать.
Особенности балансной схемы
Для понимания сути балансной схемы можно взять усилитель, имеющий дополнительные модули фонокорректора, ЦАПа. То есть, такой, где представлен полный тракт. Заглянув вовнутрь устройства, можно понять, что стыковка с усилителем осуществляется за счет 3-х контактных аудиовходов/аудиовыходов в разъемах XLR. В схеме присутствуют 3 импульсных проводника:
Сигнал в небалансовой схеме пропускают через себя только «плюс» с «землей», а в балансной присутствует еще луч – своеобразный отклик «плюсового» импульса. Амплитуда сигнала повышается вдвое, полезный эффект получается в результате того, что врывающиеся в звуковой тракт шумовые искажения однополярны. Когда наводка попадает на «плюсовое» плечо в фазе, то в противофазе она объявляется в «минусовом» плече. Происходит взаимное гашение постороннего шума, и звук остается чистым.
В усилителе балансового типа, если верить схемотехнике, единый канал идентичен двум каналам противоположного типа. Вместо единственного операционного транзистора, функционирующих промеж «земли» и «плюса», применяются симметричные пары таких устройств. Один из них функционирует в «плюсовом» плече, другой преобладает в «минусовом», а «земля» – срединная точка среди них.
Говоря простым языком, можно превратить один усилитель стереофонический в монофонический посредством усиления «минусового» плеча положительным правым либо левым каналом. Таким образом, внутри устройства находится пара звуковых трактов с симметрично рассредоточенными компонентами.
Важная особенность: в схеме каждый канал обладает собственной «землей», не стянутой с заземлением чужого канала. Напротив, в небалансовой схеме «земля» является всеобщей и усиление всех каналов осуществляется в одной микросхеме/лампе.
Преимущества и недостатки подключения
Балансное подключение вследствие технических особенностей имеет пару преимуществ.
Недостаток балансового подключения – наличие вспомогательного передатчика и более сложного воспроизведения передающего и принимающего оборудования.
В чем отличие балансного и небалансного подключения
Между балансным и небалансовым подключениями существует несколько значимых различий. Так, первое имеет следующие плюсы:
Небалансовое подключение имеет более простую реализацию передающего и принимающего устройств, не работает на больших расстояниях (не более 6 м). Оно чаще используется при подключении гитарного усилителя, гитары.
Оба метода подключения разделяются по способу использования:
Как сделать балансные наушники из обычных
Существует 2 факта о балансных наушниках:
Плеер с балансным выходом требует подключения наушников аналогичного типа, с которыми в комплекте обычно идут 2 кабеля. При подключении к нему простейших наушников звук может обернуться монофоническим, однако если некачественно сделана распайка. Производители пока не нашли универсальный вариант распиновки балансового выхода, поэтому, например, к плееру могут не подойти балансные наушники. Кроме этого, выход плеера может рассчитываться на «джек» в 2,5 мм, а наушники могут иметь «jack» в 3,5 мм.
При подключении Hi-Fi-оборудования и студийной аппаратуры используется симметричная передача аудиосигнала и интерфейс, защищенный от помех. Такое подключение требует использования кабелей trs или xlr, оснащенными по 3 токопроводящих кабеля для каждого канала. Для балансного подключения применяется по 2 провода на каждый канал.
разъёмы «джек» (TRS, TRRS)
Балансовые кабели для наушников оснащены 4-мя контактами каждый. Это позволяет присоединять один наушник к выходу балансного усилителя независимо от другого наушника. При индивидуальном подключении наушников правого и левого каналов оборудование становится балансным, однако необходимо использовать специальный кабель. На вход усилителя можно подавать балансный и несимметричный сигнал.
Для балансового подключения наушников необходимы:
Во время аудиозаписи через микрофон не обойтись без наушников – они позволяют контролировать весь процесс. Подавляющее большинство звуковых карт оснащено специальным разъемом или несколькими разъемами для наушников. Подключение к аудиоинтерфейсу не составляет труда – следует состыковать наушники с оборудованием через гнездо формата jack 6,3. Если в наушниках нет такого штекера, можно использовать переходник.
Вывод
Балансное подключение – это масса преимуществ перед другими типами соединения аудиоустройств. Благодаря ему достигается высокое качество звучания. Даже если наушники низкочувствительны, через них получается хороший звук благодаря балансовому подключению.
Радиоинженер (по первому высшему образованию). С раннего детства слушаю разнообразную музыку. Всегда интересовался звуковоспроизводящей аппаратурой, которую обновлял множество раз. Я увлеченный любитель и музыка по жизни всегда со мной. Увлекаюсь HI-Fi уже более 20 лет.
Есть ли преимущества у балансных усилителей для наушников?
Последнее время в дорогих плеерах и усилителях все чаще можно наблюдать специализированный выход для наушников под названием «балансный», предназначенный для «балансных» наушников. Зачем это нужно и с чем это едят?
Балансным или симметричным принято называть такую схемотехнику (или принцип передачи), при которой один канал передается сразу двумя потоками, где второй поток относительно первого передается в противофазе.
Работники музыкальной индустрии постоянно сталкиваются с коммутацией компонентов балансными кабелями, позволяющей эффективно бороться с помехами и наводками на кабель.
Работает это достаточно просто. Сигнал раздваивают и один из них инвертируют. Наводки и помехи одинаково копятся. В приемнике один из сигналов обратно инвертируют и после складывают. Полезный сигнал складывается и просто увеличивает свою амплитуду вдвое, а помехи взаимовычитаются. Польза при такой передачи данных очевидна — можно использовать кабели большой длины и при даже низком уровне сигнале мы не получаем заметных помех. Балансные кабели широко используются на расстояниях выше 2-5-х метров.
В домашних условиях балансные кабели редко нужны, т.к. на малых расстояниях наводок практически нет, а вот операция разделения, двойного инвертирования и сложения может дать больше искажений от увеличения активных элементов на пути сигнала.
Балансный кабель – это всегда минимум 3 проводника для одного канала (при трех контактах один провод общий).
Название «балансный усилитель» зародилось в мире персонального аудио как попытка продать усилитель в мостовом включении без ассоциации с концертным усилителем (в большинстве своем посредственного качества).
Формально схема усилителя выглядит так:
Визуально видна симметрия сигнала. Отсюда первое красивое «продажное» название «симметричный», а далее подхваченный термин из Про Аудио – балансный. Для технически подкованных людей, это как было, так и осталось – мостовое включение усилителя, когда два усилителя работают на один канал, удваивая напряжение.
Потребность в мостовом включении уходит корнями в особенности работы транзисторов и интегральных микросхем. В старые добрые «ламповые» времена основной проблемой получения высокой мощности был выходной ток – лампа могла выдавать высокое напряжение, но на выходе был сравнительно небольшой ток. Соответственно и сопротивление первых излучателей было высоким для наилучшего согласования. Для низкоомных динамиков требовалось ставить понижающие трансформаторы, преобразуя соотношение напряжения и тока при той же выходной мощности. Для подъема мощности при увеличении выходного тока активно практиковалось и включение нескольких усилителей параллельно. Уровень напряжения оставался прежним, а запас по току был выше.
У транзистора свойства оказались противоположны, уровень тока можно было получить большой, а вот диапазон напряжений (в котором схема работает линейно) ограниченным. Если поднять даташиты на большинство интегральных схем, то можно увидеть, что максимальные уровни напряжения ограничены на 12 или 25 В. Подставляя распространенные сопротивления в виде 4 и 8 Ом автоматически получаются предельные значения мощности усилителя с учетом мощности питания усилителя.
При широко распространенных динамиках в 4 и 8 Ом мощности транзисторных усилителей оказалось достаточно для большинства задач. Особняком выделяется концертная акустика, где требуется повышенная мощность, получить которую можно лишь увеличив напряжение. Чтобы уйти от ограничения в 12/25 В, используется мостовое включение. Знакомые с концертной техникой знают, что обычно доступно два режима у усилителя – стерео и более мощный моно «Brige».
В мостовом режиме усилителя есть свои особенности подключения наушников. При подключении наушников нельзя использовать общий провод от правого и левого каналов и минимальное количество контактов должно быть не менее четырех. Это очень важно, т.к. при подключении к усилителю нельзя использовать обычный кабель с трехконтактным штекером (включая и переходник).
Гнездо балансного усилителя Oppo HA-1
Так как наушники не используют кабели в палец толщиной, то вместо винтовых клемм обычно используют XLR разъемы: четырех контактный (самый распространенный на сегодня) или два трехконтактных. В портативных плеерах Hi-FiMan и Astel&Kern используется четырех контактный штекер (и у каждого производителя своя распайка).
Два трехконтактных балансных разъема у Abyss AB-1266
Так как разъемы провода с разъемами XLR называются «балансными» в Про Аудио, то и неудивительно, что название «балансный усилитель» накрепко утвердилось и в персональном аудио.
Вернемся к усилителям для наушников – зачем же такой режим повышенной мощности нужен?
Громкость
Есть ряд моделей наушников, которым нужен усилитель с высоким выходным напряжением, как у усилителей для колонок. Но усилители для колонок далеко не всегда можно использовать для наушников – с эстетической точки зрения нет гнезда для наушников с прямым выходом и уровень фоновых шумов, не уловимый из колонок, хорошо слышно в наушниках.
Качество
С позиции качества выигрыш так же есть, хотя по отношению к стоимости не всегда адекватен. Если взять два усилителя, к примеру в классе А, где искажения на низких амплитудах минимальны, то в балансном подключении мы можем получить аналогичное качество на высоком уровне громкости, нежели с того же усилителя, но в обычном режиме. Или на той же громкости в балансном режиме у усилителя будут ниже искажения, чем в обычном (ведь никто не требует слушать усилитель в режиме максимальной мощности?).
Дополнительно в балансном подключении происходит усреднение сигнала и это позволяет немного снизить расхождения характеристик между правым и левым каналом.
Здесь можно много спорить на тему, что лучше, использовать два усилителя в мостовом режиме, или при той же стоимости выбрать другое схемотехническое решение в «обычном» режиме (например на более дорогих компонентах или с большем количеством деталей).
Там, где речь идет исключительно о бюджетных устройствах, мостовые усилители активно применяются лишь концертной технике (приоритет громкости без оглядки на качество). В усилителях для наушников отдельные бюджетные мостовые усилители лишь ради высокой громкости в большинстве случаев лишены смысла.
В среднем классе балансные усилители представляют собой спорное решение, т.к. сильна конкуренция с обычными усилителями. Например, что лучше, Violectric V200 или V181? С разными моделями наушников вперед будет вырываться то одна, то другая модель.
Схема Violectric V181 (два стереоусилителя, один работает в противофазе)
А вот в дорогостоящих решениях мостовые усилители оправданы, где разработчик приходит к выводу, что усилитель в обычной схеме уже исчерпал свой запас по увеличению качества и дальше продвинутся можно лишь сделав «двойной» (мостовой) усилитель для использования в облегченном режиме. И конечно же в дорогостоящих решениях не подсчитывается скрупулезно каждая копейка за компонент и разработчик может сосредоточится исключительно на качестве звука, а не экономии производства.
Балансный усилитель Violectric V281
Не стоит недооценивать и предприимчивых маркетологов, которые могут сыграть на устоявшемся мнении «балансный усилитель – это вершина качества» и выкатить на рынок бюджетные модели, где каждый усилитель надо оценивать максимально критично.
Выводы
Балансный усилитель Violectric V181 и Audeze LCD-X
Преимущества у балансных усилителей есть.