Машина времени для Nakamichi DAC-41

Регулярно выпускается множество новых цифровых аудио процессоров. Имя им – легион. Дело нужное и благодарное. Именно благодаря аудио процессорам стало возможно получить согласованное звучание нескольких динамиков в многополосной автомобильной аудиосистеме. Однако на фоне всеобщей эйфории мэйнстрима всегда существуют люди со своим, отдельно стоящим мнением. Например такие, которые не хотят слушать звук, прошедший через аудио процессор. Прозрачное и ясное звучание безпроцессорной системы, легко передающее эмоции, некоторым нравится гораздо больше, чем чётко выстроенная сцена в мёртво звучащей безэмоциональной процессорной системе. Я сознательно сгустил краски в предыдущем противопоставлении, чтобы показать разницу в подходах к построению автомобильной аудиосистемы. Истина, как вы знаете, всегда рядом. То есть посередине между крайними точками зрения. Если хорошо захотеть, то можно найти решение, сочетающее лучшие стороны обоих подходов. Но как построить процессорную систему без процессора? Как услышать эмоциональный звук без цифровой обработки?
Именно такие вопросы задал мне в переписке один человек. Вариант решения оказался на поверхности – взять несколько мультибитных ЦАП типа Nakamichi DAC-41 и добавить к ним линии задержки! Тем более что такое решение давно существует – это MM2 (машина времени с S/PDIF входом и выходом). Отличное, на первый взгляд, решение ощетинилось острой грядой подводных проблем. Первое – двойное преобразование сигнала S/PDIF. Один раз в блоке MM2, второй раз – в самом DAC-41. Второе – значительная задержка сигнала на обработку в двух блоках. Третье – проблемы с переходными процессами при включении и выключении нескольких блоков. Для того чтобы обойти эти проблемы, мне пришлось встроить машину времени в Nakamichi DAC-41.
Вначале озвучу идею той аудиосистемы, для которой всё это строилось. Источником сигнала служит медиа проигрыватель DUNE HD Smaart B1 с оптическим цифровым выходом звука. С него сигнал подаётся на активный разветвитель / преобразователь TOSLINK -> 5шт. S/PDIF. Выходы преобразователя подключены ко входам 4 шт. ЦАП Nakamichi DAC-41 (один выход запасной). Один ЦАП без задержек – для сабвуферного канала. Три другие с задержками – для поканального фронта. Фильтрация сигналов в активных фильтрах усилителей.
Из этой схемы выходят требования к машине времени:
1)    Лёгкое подключение машины времени к DAC-41 с возможностью безболезненной обратной трансформации.
2)    Максимальная корректность передачи данных, не оказывающая влияния на звук ЦАП.
3)    Диапазон задержек 0 – 20 мс, которого достаточно для настройки любой автомобильной аудиосистемы.
4)    Возможность независимой задержки обоих каналов.
5)    Минимальный шаг изменения задержки – 22мкс. (0.8 см), что равно одному периоду тактовой частоты 44,1 кГц.
6)    Минимальное и однозначно определённое время внутренней обработки сигнала для работы нескольких устройств параллельно, а также для параллельной работы с DAC-41 без линии задержки.
В итоге получилась вот такая конструкция:

В процессе разработки проверялось несколько вариантов подключения и внутренней схемотехники, был выбран лучший по звуку и по надёжности.
Процесс подключения машины времени подробно описан в инструкции по установке. Здесь приведу общую фотографию точек подключения.

Блок задержек потребляет немного, 20-40мА. Однако понадобилось установить в блоке питания  более мощный транзистор, родной перегревался.

Искажения сигнала 1 кГц после переделки:

Уровень гармоник не превышает -89 … -92дБ. Нужно учитывать, что уровень гармоник от самого 16-ти битного квантования -96дБ. Для сравнения качества звучания в машине времени предусмотрен режим обхода. Если установить все задержки в ноль, то машина времени перестаёт обрабатывать сигнал, он проходит напрямую в обход машины времени.
Величина задержек устанавливается от минимально возможной:

В данном случае задержан опорный сигнал (левый), поэтому задержка получилась отрицательной.

Для примера – задержка в 1 мс:

И максимальная задержка в 21 мс:

Контрольное прослушивание на моей домашней системе показало, что включение линии задержки с одинаковыми задержками в обоих каналах на качество звука совершенно не повлияло. То есть, работа машины времени никак не ухудшает звучание аудиосистемы. В тесте с несимметричным расположением слушателя относительно акустики (как в автомобиле) с помощью задержек и баланса возможно выровнять звуковую сцену относительно слушателя.
Управление машиной времени просто: на верхней крышке есть ДИП – переключатели. Они управляют задержками.
Величина задержек определяется по сумме задержек включённых переключателей. Схема расположения на рисунке:

Для удобства задержка пересчитана в расстояние до динамика в сантиметрах.
Например, правый динамик дальше чем левый, на 46 см. Тогда для того, чтобы скомпенсировать разницу в расстоянии, нужно переключить в положение ON переключатели левого канала номер 6, 5, 4, и 1. Получим задержку левого канала в 25,6 + 12,8 + 6,4 + 0,8 = 45,6 см. Это скомпенсирует разницу расстояний до динамиков. Для более точной настройки я рекомендую использовать фазовый метод настройки аудиосистемы, описанный на этом форуме и активно использующийся на этом форуме.