Pioneer DEH-1400UB как источник сигнала Hi-Fi аудиокомплекса?

Часть 1. Поиск концепции.

На самом деле этот вопрос для меня совсем не из ряда праздных розыгрышей. Современная жизнь подтолкнула к поиску источника качественного цифрового сигнала без движущихся деталей. Поиск аппаратов, поддерживающих несжатые форматы аудио файлов, привёл к совсем небольшому списку:

Pioneer MVH-1400UB – бездисковый, точно есть WAV
Mystery MMR-315 – бездисковый, есть видео, может скушает WAV?
JVC KD-X40EE] - эти точно МП3.
JVC KD-X50BTEY - покруче, но с поддержкой WAV.

JVC KD-DV5507 – есть WAV и USB, но старая модель.
Sony DSX-S100 - прячет внутрь флешку, есть AAC
Kenwood KIV-700 - есть WAV, дорогой зараза.

 Производители головных устройств, сговорившись, предлагают поддержку WAV только в процессорных магнитолах топовых линеек. Процессор у меня есть, поэтому я сознательно направился в нижние линейки головных устройств. В итоге выбор пал на модель Pioneer – DEH-1400UB (за 68 долларов!) поддерживает WAV, привод СД для совместимости со старой коллекцией. Может ли эта магнитола стать источником высококачественного цифрового аудиосигнала?

Часть 2. Вскрытие покажет.

Для проверки этой гипотезы я приобрёл модель Pioneer DEH-1420UB с зелёной подсветкой. Проверка воспроизведения различных WAV файлов, подсунутых магнитоле, дополнительных бонусов не принесла. Магнитола воспроизводит только 16 битные WAV файлы с частотой дискретизации 44,1 и 48 кГц. Конечно, хайреза здесь не будет.

Проверка аппарата на звуковые возможности не показала ничего удивительного.

Вот спектр воспроизведения синуса 1 кГц:

 Вот АЧХ на линейном выходе:

 

Для такой ровной АЧХ мне пришлось выставить эквалайзер LOW-1, MID+1, HIGH-0, иначе на АЧХ были видны «улучшения» даже при выключенном эквалайзере.

Уровень шумов -52дБ (в основном за счёт ВЧ гармоник), разделение каналов 65дБ.

P.S. Значительно позже, после углублённого исследования аппарата, я понял, что высокий уровень верхних гармоник обязан включённой функции "Sound Retrive" - восстановления ВЧ составляющих при воспроизведении MP3 файлов. Эта функция активна по умолчанию. Что ей нужно при воспроизведении несжатого WAV потока, я не могу представить.

После вскрытия выяснилось, что места в корпусе не просто много, а очень много:

Основная плата занимает чуть больше половины внутреннего пространства. На остальной площади хоть конём гуляй. Детальки на плате размера 0603 или 0402 – паять будет трудно. На задней панели есть место под два RCA разъёма. Пионер их резервировал под линейные выходы фронта, да сэкономил. USB разъём выведен на переднюю панель. Ничего, я его выведу на шнурок из задней панели для винчестера. Подключение винчестера предусматривался конструкторами – иначе, зачем они поставили стабилизатор USB на 1 ампер? На передней панели есть место под ИК глазок управления – установлю для пульта ДУ на руле. Ещё на основной плате куча неустановленных деталей. От электролитов по питанию до блокировочных керамических емкостей и фильтрующих катушек индуктивности. Да, экономили на этом аппарате по полной программе.

Часть 3. Паяльник вам в помощь.

Анализ сервис – мануала, который открыто лежит в сети, показал, что в цепи аудиотракта стоит дельта-сигма 24 бит 192 кГц ЦАП PCM1753 с динамическим диапазоном 106 дБ. Радио идёт аналоговым способом. Переключает входы, регулирует громкость и тембр фирменная пионеровская микросхема PML022A. Часть структурной схемы магнитолы выкладываю на рисунке ниже:

 

Для полноценной работы источник сигнала должен выполнять регулировку громкости и переключение входов. Поэтому в систему подключения добавлена шина SPI управления регулятором громкости и селектором входов, а также аналоговый выход радиоприёмника.

Итак, предварительная структурная схема аудиокомплекса с источником Pioneer DEH-1420UB:

 

Часть 4. Схема и проект.

      Работа над проектом продолжается. нарисована электрическая схема адаптера. расширены его возможности. Теперь адаптер имеет аналоговый коммутатор входов, что обеспечивает работу не только радиоприёмника, но и аналогового входа AUX. 

Также маленькая, но важная деталь: встроенный регулятор громкости цифрового выхода. С помощью джампера на плате он может включаться или выключаться. При включенном регуляторе к PIONEER можно подключать просто качественный ЦАП с 24 битной разрядностью. Тогда ЦАП напрямую соединяется с усилителем, образуя очень короткий аудиофильский тракт. При выключенном регуляторе данные на выход передаются в исходном 16-ти битном формате и к PIONEER подключается процессор обработки сигналов.

Схема адаптера представлена ниже на двух листах.

Ссылки на PDF версии схемы: лист 1, лист 2.

        Потом я разработал плату. Благодаря миниатюрным элементам она получилась достаточно небольшой, 58 на 65 мм :

        Плата отдана в производство, а я тем временем занялся проектом микросхемы CPLD - программируемой логической микросхемы, главной части этой платы. Через несколько дней эскизный проект уже готов, без модуля регулятора громкости он занимает всего 25 процентов от ресурсов выбранной микросхемы. С модулем регулятора громкости немного не помещается, нужно оптимизировать проект. Резервы есть, так что всё получится, даже с запасом.

Часть 5. Усовершенствование.

Плата только сегодня должна прийти из производства, а в проекте наметились усовершенствования и дополнения. Дело в том, что после модернизации регулятора громкости в микросхеме программируемой логики оставалось ещё немало неиспользуемых ресурсов. И я придумал внедрить в неё передатчик S/PDIF сигнала. Всего день мозгового штурма - и черновик передатчика готов! На проверку и отладку всего проекта уйдёт не одна неделя, но, если всё получится, то на плате будет кусок пустого места - всё спрячется вовнутрь большого кристалла. Поскольку на известных мне ресурсах проекты S/PDIF передатчиков удалены по коммерческим соображениям, то данный проект имеет большую ценность. 

Часть 6. Изготовление.

Наконец-то платы пришли из производства! Семь штук. Заказывал шесть, но одна пришла запасная. Сразу же приступил к монтажу. На следующий день плата приобрела законченный вид:

Теперь очередь за программным обеспечением: проверка, отладка и тестирование займут некоторое время.

Часть 7. Подключение.

Поскольку места в корпусе аппарата достаточно, установить плату не составило большого труда. Гораздо труднее набраться аккуратности и терпения, чтобы точно припаять все контакты к основной плате CD проигывателя. Из доработок я только добавил пару танталовых конденсаторов 220 мкФ 6,3В на питание процессора и +5 вольт. Также на заднюю панель выведен USB разъём. Нечего флешке делать в передней панели!

 Фото подключения платы приведены ниже:

Подключение USB крупным планом:

 Добавочные конденсаторы и подключение питания:

Выходы S\PDIF и UART также выведены гибкими коаксиальными проводами на заднюю панель. Все провода закреплены термоклеем. Он хоть и размягчается при высокой температуре, но всё равно предохраняет тонкие проводники от вибраций, а значит и от отламывания при эксплуатации. В будущем это будет силиконовый герметик.

Часть 8. Настройка и проверка.

Теперь паяльник в сторону, в руки щупы от осциллографа и логического анализатора, и вперёд, к победе! В таком комплексном проекте настройка и проверка всех режимов работы - самое длительное и кропотливое занятие. Но все блоки проверены и на выходе S/PDIF появился, наконец, долгожданный цифровой сигнал!

Самое интересное я приберёг напоследок. Мне удалось внутри логической микросхемы реализовать цифровой регулятор громкости. При установленной перемычке на плате цифровой поток проходит через регулятор громкости. Уровень громкости согласован с положением собственного регулятора CD ресивера Pioneer. Для проверки качества регулирования я включил на воспроизведение сигнал 1 кГц в WAV файле с частотой дискретизации 44 кГц. Подключил цифровой выход Пионера к машине времени-2, работающей в режиме приёмника S/PDIF и передающей сигнал на мой тестовый ЦАП. Измерения проводил внешней звуковой картой EMU-0202. Выставил максимальный уровень -1 дБ в обоих каналах и принялся наблюдать за качеством сигнала при уменьшении громкости. Скриншоты спектров сигнала при различных уровнях громкости прилагаю.

Максимальный уровень громкости:

Далее указываю измеренный уровень громкости:

Уровень громкости -6 дБ:

Уровень громкости -20 дБ:

Уровень громкости -60 дБ:

И, наконец, уровень громкости -96дБ:

Боевое прослушивание намечено на новогодние праздники. ИМХО, всё получилось на отлично!

Часть 9. Прослушивание.

Выспавшись, отдохнув, дав прогреться аппаратуре в течение суток, я внимательно отслушал получившуюся систему. 

Предмет изучения: источник звукового сигнала (Pioneer DEH-1400UB, адаптер цифрового выхода (описанный выше), приёмник сигнала S/PDIF на микросхеме WM8804, ЦАП на микросхеме AK4358).

Альтернативные источники: 1) собственный линейный выход того же самого Pioneer DEH-1400; 2) Проигрыватель DVD MARANTZ DV-4360 с доработанным аудиовыходом, имеющий очень хороший потенциал звука, намного выше среднего. К тому же, его звук мне хорошо знаком, я сравнивал его звучание со многими высококлассными аппаратами.

Аппаратура прослушивания: Усилитель без общей ОООС "ФИЛИН", акустические системы собственного производства на динамиках Focal Polyglass V2.

Материал для прослушивания: Оригинальные диски "АудиоМагазин ТЕСТ-CD 1", FOCAL N 4, 5, "Canzoni ...and more", и их копии в виде WAV файлов на USB флешке.

Прослушивание производилось по слепому методу моей супругой (в технике не разбирается, но в музыке слышит очень многое, что мне недоступно), а также собственно мной, в прямом режиме.

Сравнение источников цифрового сигнала: Аудио диск vs Флешка.

Слушали одну и ту же композицию то из компакт - диска, то из флешки. Результат - некоторые композиции звучат ярче при воспроизведении с СД, некоторые при воспроизведении с флешки. Общий результат 50/50. То есть нет преобладания звука от компакт -диска перед  воспроизведением WAV файла, записанного с этого же диска. Отлично, можно смело переностить музыкальную коллекцию на твердотельные носители.

Сравнение собственного аудиовыхода Pioneer DEH-1400 vs новый комплекс.

Выставил одинаковый уровень громкости при воспроизведении с обоих источников. Прослушивание показало, что собственный аудиовыход Пионера уступает по всем параметрам новой системе. Сцена становится плоская, послезвучия теряются, высокие частоты приобретают синтетический оттенок. Звук теряет динамику. Новая система хотя и работает в тестовом режиме, но передаёт очень много деталей как в звуковой сцене, так и в частотной области.

Сравнение новой системы с референсным источником MARANTZ DV-4360.

При сравнении воспроизведения компакт-дисков на MARANTZ и воспроизведения WAV файлов на новой системе выявилось преимущество звучания новой системы. Это выражается в более ровной тембральной подаче, когда высокочастотные призвуки не режут уши и не выделяются над среднечастотными звуками. MARANTZ тут проявил свой почерк - некоторая приукрашенность высокочастотного диапазона. Новая система, наборот, проявила максимальную деликатность при воспроизведении сложных композиций - скрипка не "скрипит", а поёт, голос Шаляпина не маскируется шумами шеллачной пластинки, а живёт в другой плоскости. С течением времени уши совершенно не устают от прослушивания и нет желания сделать звук погромче - нюансы музыкального произведения передаются очень аккуратно, точно, без отсебятины. Звук новой системы мне очень понравился, это тот звук, который я хочу слушать у себя в автомобиле.

Часть 10. Заключение

Итак, проделана определённая работа. Теперь у меня есть источник качественного цифрового аудиосигнала. Выглядит он так:

Назову его Pioneer DEH-1420UB Digital. 

Что он может?

Первое. Воспроизводить звук по цифре из всех источников (CD, USB, радио, AUX).

Второе. Регулировать громкость и баланс на цифровом выходе.

Сделаю акцент. На сегодня ни один автомобильный ресивер не обладает такими возможностями. Я могу слушать аудио диски и WAV файлы без потери качества с регулировкой громкости в цифре.

Для чего всё это?

Для построения качественной музыкальной системы в автомобиле (можно и дома).

Как его подключать?

Вариант 1: Цифровой выход подключаем к внешнему блоку ЦАП, а ЦАП напрямую к усилителю. Отличный короткий аудиофильский тракт.

Вариант 2: Цифровой выход подключить к аудио процессору с цифровым входом. Это может быть Audison Bit One, Helix C-DSP, Alpine PXA-800, или любой другой процессор. При этом регулировать процессор будет необходимо только на этапе настройки аудиосистемы. При повседневной эксплуатации дополнительный регулятор не нужен.

Вариант 3: Использовать мой собственный аналого - цифровой процессор. Лично я так и сделаю.

Могу ли я себе получить такой аппарат?

Да, при наличии доноров в продаже. Платы у меня есть, о стоимости можете узнать, написав мне на почту: ilya.petrukhin@gmail.com

Часть 11. Инструкция по подключению.

Плата цифрового выхода S/PDIF предназначена для формирования качественного цифрового аудио потока со всех источников СД ресивера Pioneer DEH-1400: воспроизведения CD, USB, радио и внешнего входа AUX.

Для подключения платы нужно разобрать аппарат.

1)      Открутить три винта на задней панели, удерживающие крышку с приводом CD.

2)      Тонкой плоской отвёрткой отогнуть защёлки, удерживающие переднюю пластиковую рамку и вынуть рамку из посадочного места.

3)      Подцепить две защёлки по углам, удерживающие крышку с приводом СД, сдвинуть крышку на себя, аккуратно отсоединить шлейф привода СД от главной платы.

Затем приклеиваем плату цифрового выхода двухсторонним скотчем на свободное место основного шасси.
Подключение выводов производится согласно следующему документу:

Точки подключения на плате показаны на следующих фотографиях:

   

Резонатор X601 на основной плате нужно удалить. На его посадочное место припаиваются провода от платы цифрового выхода.

Также нужно удалить резистор R617 (возле точки подключения провода №8), заменив его перемычкой. На плату установить два танталовых конденсатора 220 мкф 10В. На фото – жёлтого цвета.

Плату привода СД также нужно открутить от основания привода, перевернуть на другую сторону. Удалить керамический резонатор, припаяв вместо него провода, идущие от платы цифрового выхода.

Длину проводов необходимо выбирать минимально необходимой. После пайки отмыть плату от остатков флюса специальной смывкой. Провода закрепить от вибраций термоклеем или силиконом.

Если необходимо вывести USB разъём на заднюю панель, то провода USB подключают к разъёму передней панели, как показано на рисунке:

Экранирующую оплётку кабеля USB соединить с чёрным проводом самого кабеля. 

Выходы S/PDIF OUT и CONTROL OUT выполнить гибким экранированным проводом. Для того, чтобы провода вышли наружу корпуса, просверлить отверстие в задней крышке. В это же отверстие пропустить провод USB. После пайки дополнительно зафиксировать место выхода проводов.

Вид готовой платы:

На плате установлен джампер, определяющий режим работы платы.

Замкнутое состояние – на цифровом выходе сигнал передаётся в формате 24 бит 44100 Гц, громкость регулируется внутренним цифровым регулятором громкости.

Разомкнутое состояние – на цифровом выходе сигнал передаётся в формате 16 бит 44100Гц, данные аудио сигнала не изменяются, передаются «как есть».

Провод, идущий к приводу СД, уложить при сборке так, чтобы он не мешал движущимся деталям. Собрать СД ресивер.