Цифровой аудио-процессор Leicozic K-5210 для домашних би-(три-)ампинговых систем или любителей караоке.

Ранее я сообщал, что планирую приобрести для своей би-ампинговой акустической системы цифровой кроссовер.
На AliExpress подобного оборудования представлено не слишком много, и, как правило, это клоны процессоров DBX DriveRack или ASHLY Protea, но по более гуманным ценам, чем оригиналы.

И тут обнаружил, что одна из фирм-клонировщиков, под странноватым названием Leicozic, предлагает процессор собственной разработки K-5200/K-5210 (модели отличаются только разными способами монтажа в стойку 19") с TFT-тач-скрином и, главное, с коаксиальным и оптическим цифровыми входами в дополнение к стандартным аналоговым.

Как раз подоспела очередная неделя распродаж на Али и покупка обошлась мне в 15400 рублей, включая доставку.

Небольшое отступление: за последнее десятилетие практически все цифровые аудио-процессоры имеют в своей основе чипы ADSP-21489 SHARC (Super Harvard Architecture) от Analog Devices или его «младших братьях» семейства ADSP-2148x.
В процессоры начального уровня устанавливают один чип (DBX DriveRack PA2), а там, где требуется более качественная обработка звука с двойной точностью 64-бит, ставят по два (DBX DriveRack 260) или три чипа (DBX DriveRack Venu360), работающих параллельно.
Есть, конечно, нюансы в «обвязке» балансных входов/выходов, но во всех моделях стоят одни и те-же операционные усилители JRC4580, как вполне себе годные для профессионального применения.

Ждать каких-либо приятных сюрпризов от китайской модели аудио-процессора было-бы глупо, но производитель таки смог меня удивить, правда, в отрицательном смысле, хотя и облегчил мне работу по дальнейшему построению усилительного тракта… Но, не будем забегать далеко вперёд.

Итак, внешний вид процессора — неповторимый сплав европейской лаконичности (взятой за основу) и сияющей аляповатости (добавленной от широты китайской души). Крутилок должно быть как можно больше и они обязательно должны гореть синим красным пламенем!


Извлекаем процессор из коробки, отключаем микрофонные входы и все эффекты реверберации и эха: караоке — для девчонок!
Подключаем ко всем четырём музыкальным аудио-входам источник звука — ЦАП Topping D10. Это один из немногих ЦАП, у которых не только аналоговый выход аудио-сигнала, но и два цифровых выхода: коаксиальный S/P-DIF и оптический TOSLINK.
Аналоговые входы — четырьмя проводами через RCA-разветвители, цифровые — коаксиальным и оптическим кабелями.
Включаем музыку — и вот первый «сюрприз» — не работает цифровой коаксиальный вход.
Утираю скупую мужскую слезу и тестирую дальше… «Сюрприз номер два» не заставил себя долго ждать: по оптическому входу воспроизводятся файлы лишь до 96кГц/24бит максимум. При подаче файла 192кГц/24бит фонограмма постоянно прерывается сильным треском. Так обычно бывает при срыве синхронизации цифрового потока в чипе DSP.

Ну что-ж, пациент таки напрашивается на вскрытие:

Снимаем крышку — и вот она — «вишенка на торте сюрпризов»!!!

Чем больше на корпусе аппарата и в руководстве пользователя будет написано слово «Professional», тем больше вероятность, что производитель пытается втюхать вам коробку с разъёмами вход-выход, соединёнными друг с другом куском провода и светодиодиком на батарейке, которая сядет через пару часов работы.

В моём случае такой крайности не произошло, но глаз сразу резануло несоответствие количества балансных выходов и сдвоенных операционных усилителей, с которых звук попадает на эти выходы.
В самых простецких схемах на один балансный выход нужен хотя-бы один сдвоенный ОУ, а в более сложных — по два и, даже, по три.
А тут на восемь выходов приходится аж четыре ОУ! И к каждому XLR-выходу от ОУ идёт всего по одной дорожке печатной платы.
Прозвонка тестером подтвердила — «холодный» контакт балансного выхода припаян на «землю».
И по-факту, мы имеем восемь стандартных небалансных выходов, по прихоти «профессионалов» ряженые в XLR-гнёзда вместо родных RCA-гнёзд.

Но, как ни странно, это китайское ноу-хау в балансной схемотехнике сразу облегчила мне жизнь: всё откладывал переделку небалансных входов в моих усилителях AIYIMA A-07 (TPA3255) на балансные, чтобы сделать максимально качественную коммутацию между процессором и усилителем.
А тут, по причине «неодолимой силы», эта необходимость отпала сама собой.

Кстати, все операционные усилители в звуковом тракте — SGM5532 от SG Micro Corp.
Это аналог NE5532, но с улучшенными характеристиками:
● Common Mode Rejection Ratio: 140dB (TYP) против 100dB
● High DC Voltage Gain: 140dB (TYP) против 100dB
● High Slew Rate: 18V/μs (TYP) против 9V/μs

Ну да ладно, но беда с цифровым коаксиальным выходом осталась, и, вооружившись осциллографом, начал проверять микросхемы, а их оказалось целых две штуки.
Причём, одна просто переключала сигналы с коаксиального и оптического входов на единственный вход чипа DSP. И она оказалась вполне себе рабочей.
А вот Hex inverter 74HC04D беспардонно глючил: то выдавал серию каких-то импульсов, то просаживал питание 3,3В до 1,4В, то вообще уходил в полный аут.

Вот входные импульсы коаксиала с ЦАП Topping D10 (синусоидальный сигнал 1кГц, PCM 44,1kHz/24bit):

Это — серии импульсов, иногда появляющиеся на выходе микросхемы 74HC04D:

Это — входные импульсы оптики с ЦАП Topping D10:

А из-за просадки питания после микросхемы-переключателя импульсы оптики имели такой «бледный» вид:


Оригинальная схема цифровых входов проста до невозможности, и даже здесь производитель не стал впаивать резистор на 75 Ом:

Из-за неудобного расположения на плате, пришлось удалить глючную микросхему самым варварским способом.
А чтобы цифровые входы заработали максимально качественно, на отдельной макетной плате была заново разведена схема с синфазным трансформатором от Ethernet-карты для коаксиала и, дополнительно, сигнал от оптики также заведён на микросхему-инвертер для воссоздания правильной формы импульсов:

Полученная плата установлена поверх основной платы и запаяны сигнальные провода:


Проверяем осциллографом — вход импульсов с коаксиала ЦАП Topping D10:

Выход коаксиального сигнала с инвертора 74HC04:


Теперь сигнал с оптики ЦАП Topping D10:

Выход оптического сигнала с инвертора 74HC04:


Прекрасно видно, что фронты импульсов после инвертора 74HC04 стали правильной прямоугольной формы и с коаксиального и с оптического входов.

Включаем плеер: музыкальный сигнал проходит и по коаксиальному и по оптическому входам и, о чудо, теперь по всем цифровым входам свободно и чисто воспроизводятся файлы 192кГц/24бит!!!

По традиции, сделал лёгкий мод — зашунтировал все электролитические конденсаторы, через которые звуковой сигнал проходит на XLR-выходы, «плёнкой» по 0,22мкФ:


Во время «допиливания» схемы обнаружил пару мелких недостатков, сделанных производителем:
1. RCA-гнёзда «REC Output» физически совмещены с двумя крайними XLR-выходами ( «Left» c «Out.7», a «Right» c «Out.8»).
В руководстве пользователя об этом не сказано ни слова, типа, очередной «сюрпрайз». Такая вот ноу-хау плюс экономия.
2. Есть глюк в прошивке процессора — в цифровом входе левый и правый каналы перепутаны местами.
Ошибка, которая исправляется в редакторе Sigma Studio за одну минуту + пару минут на перекомпиляцию файла прошивки.
Но инженеры Leicozic после моего письма в службу техподдержки «бьются» над этой «проблемой» уже четвёртую неделю!
И, похоже, хрен чего добьются, потому-что на самом деле они просто на своих мощностях выполняют OEM-заказ другой китайской фирмы, реального разработчика данного девайса, с не менее интересным названием Lannge. Расстояние по карте между этими двумя фирмами — около 200 километров, и боюсь «лейкоциты» до «лангета» никогда не доедут.

Благо, проблема решается просто: в настройках выходов меняем каналы местами и сохраняем все настройки в одном из десяти профилей, между которыми можно переключиться в течении двух секунд. Один профиль будет для AUX-входа с нормальным расположением каналов, а другой профиль — для COAX-входа (или OPTI-входа), где расположение каналов будет «зеркальным»:


Теперь давайте измерим цифро-аналоговый тракт процессора K-5210 на предмет шумов и пр.

Свип 20Гц-20кГц:

Синус 1кГц:

Измерение интермодуляций по стандарту №1 (250Гц + 8кГц):

Измерение интермодуляций по стандарту №2 (60Гц + 7кГц):

Мультитон от 100Гц до 15кГц:

График зависимости искажений+шум от частоты:

В итоге по всему комплексу измерений мы имеем добротного «хорошиста» Hi-Fi стандарта IEC 60581 (DIN 45500).

Как выяснилось, даже по цифровому входу можно перегрузить чип DSP и получить вот такие искажения:

Путём проб и ошибок найдены оптимальные настройки уровня громкости на ЦАП Topping D10 = -14dB (устанавливается программным плеером) и уровень усиления входа MUSIC = -6dB.
Тогда искажения становятся минимальными:


Всё работает!
Самое время, наконец-то применить процессор на практике!

Пока би-ампинговые колонки дорабатываются напильником, наждачкой и другими слесарными инструментами, их место временно заняли АС Yamaha NS-BP300 от музыкального центра.
Эти небольшие двухполосные колонки имеют неприятный бубнящий звук и невнятные СЧ-ВЧ, поэтому попытаемся заставить их заиграть «новыми красками» при помощи цифрового процессора.

При помощи микрофона и бесплатной программы Room EQ Wizard (REW) измеряем АЧХ колонок Yamaha NS-BP300:

Профессиональные инсталляторы акустики в закрытых помещениях настраивают аппаратуру так, чтобы АЧХ соответствовала стандартным кривым равной громкости:

Будем ориентироваться на кривую 90 фон и программой REW сгенерируем файл с данными на 20 полос параметрического эквалайзера для «идеальной» АЧХ:

Сам файл содержит такие данные:

Filter Settings file

Room EQ V5.19
Dated: 21.07.2020 12:18:09

Notes:HF Fall Slope = 3,0

Equaliser: Generic
Yamaha_NS-BP300_(cl
Filter  1:  51.4 Hz  Q 7.460   Gain  -7.2 dB  
Filter  2:   108 Hz  Q 10.427  Gain  -6.5 dB  
Filter  3:   120 Hz  Q 19.252  Gain   6.1 dB  
Filter  4:   163 Hz  Q 4.890   Gain  -7.5 dB  
Filter  5:   182 Hz  Q 7.510   Gain   9.0 dB  
Filter  6:   213 Hz  Q 2.217   Gain  -4.7 dB  
Filter  7:   215 Hz  Q 5.000   Gain  12.0 dB  
Filter  8:   351 Hz  Q 1.379   Gain  -5.1 dB  
Filter  9:   475 Hz  Q 5.000   Gain  11.2 dB  
Filter 10:   528 Hz  Q 2.080   Gain  -6.4 dB  
Filter 11:   860 Hz  Q 5.000   Gain  -7.8 dB  
Filter 12:  1318 Hz  Q 2.222   Gain -10.5 dB  
Filter 13:  1426 Hz  Q 1.000   Gain  12.0 dB  
Filter 14:  2468 Hz  Q 1.675   Gain -13.3 dB  
Filter 15:  3361 Hz  Q 4.961   Gain   5.2 dB  
Filter 16:  4562 Hz  Q 4.912   Gain  -2.9 dB  
Filter 17:  7372 Hz  Q 2.676   Gain  -4.1 dB  
Filter 18:  9294 Hz  Q 5.000   Gain   9.8 dB  
Filter 19: 12893 Hz  Q 5.000   Gain   6.3 dB  
Filter 20: None   

Программой для Leicozic K-5210 введём данные для эквалайзера (12 полос общих + по 9 полос для каждого из восьми выходных каналов):

Затем снова измерим микрофоном + программой REW скорректированную процессором АЧХ:


Учитывая изначально кошмарную АЧХ, мы получили практически идеальные характеристики, и, как следствие, комфортный сбалансированный звук от колонок Yamaha NS-BP300.

С чем хочу поздравить себя и всех, кто смог до конца дочитать эту занудную статью «из жизни марсиан»!

P.S. Особое СПАСИБО моей любимой супруге за терпение и понимание!
;)

P.P.S. Ещё несколько «фото в интерьере» для создания тёплой-лампочковой атмосферы: