SpeedMatrix

Одним из важнейших наших достижений является разработка передовой архитектуры цифро-аналогового преобразователя звука SpeedMatrix. SpeedMatrix представляет собой особую комбинацию архитектур R2R, которая до последнего времени остаётся стандартом де-факто среди ЦАП самого высокого уровня, и взвешивающего ЦАП, который теоретически позволил бы достичь ещё более высокого качества звука, но ввиду технической нереализуемости точных матриц с разрешением более 8 бит не нашёл применения в области высококачественного аудио.


Таким образом, являясь наилучшей комбинацией двух наиболее продвинутых технологий, SpeedMatrix выводит качество звучания цифрового аудио на ещё более высокий уровень.

Технически преимущество SpeedMatrix достигается благодаря следующим факторам:


1. Снижение негативного влияния резисторов.

Особенностью конструкции любого резистора является применение при изготовлении разных металлов - медные ножки, никелевые колпачки, резистивного материала. Мало того, что углеродистая сталь далеко не идеальный проводник с точки зрения передачи звукового сигнала, к тому же, при прохождении через такие стыки разнородных металлов возникает комплекс паразитных явлений, который в ещё большей степени искажает сигнал. Данная картина ещё больше усугубляется при нагреве резистора, происходящего в работающем устройстве.

На рисунке места стыков обозначены красными точками. На схеме замещения показаны паразитные явления термопары и полупроводимости, возникающие в резисторах.

Особенностью построения архитектуры R2R является довольно массивная резистивная матрица, которая имеет, в определённом смысле, последовательную структуру, где для понижения уровня сигнала, соответствующего наиболее тихим составляющим звука, сигнал младших битов, который и содержит звуковую информацию самого низкого уровня, проходит по наиболее длинному маршруту, преодолевая наибольшее количество резисторов на своём пути. Таким образом, возникает парадоксальная ситуация, когда самый слабый сигнал должен преодолевать наибольшее количество препятствий из резисторов, встречая сотни такого рода стыков на своём пути, которые вносят в самые тонкие составляющие звука наибольшие искажения.

При проводимой нами ранее работе в предыдущих решениях ЦАП, являющихся той или иной модификацией R2R, мы заметили, что самые тихие сигналы, соответствующие младшим битам, практически не могут пройти через матрицу, а если и проходят, то результирующий сигнал приобретает значительные искажения.


Если условно представить, что звуковой сигнал - это бегуны, в котором младшему биту, несущему сигнал более низкого уровня, соответствует бегун меньшего роста, а путь прохождения сигнала - это дорожка с препятствиями из резисторов, то вы можете видеть, что в ЦАПе, на основе R2R, "младшим бегунам" приходится преодолевать значительный маршрут, преодолевая множество резисторов на пути, и как не просто преодолевать звуковому сигналу младших битов преграды из резисторов.


В ЦАП на архитектуре SpeedMatrix, путь прохождения сигнала во много раз короче, при этом дистанция, преодолеваемая как младшими битами, так и старшими, примерно одинаковая.


2. Оптимизация резистивной матрицы

Отдельной проблемой "последовательной структуры" R2R матрицы является разная длина маршрута, преодолеваемого сигналом соответствующего разным битам звукового кода. Таким образом, получается, что более тихие сигналы, проходя по более длинному пути, формируют результирующий звуковой сигнал с некоторой задержкой относительно более старших битов. Конечно, кто-то может сказать, что длина маршрута сигнала в матрице ничтожно мала, но при всём при этом маршруты, преодолеваемые разными битами, разнятся в несколько раз. В 24-х битной матрице маршрут сигнала самого младшего уровня, в сравнении с маршрутом прохождения сигнала наивысшего уровня, соответствующего первому биту длиннее в 23 раза!

Конечно, всё это происходит на микроуровне, тем не менее человеческий слух улавливает эти мельчайшие задержки!

На практике, многие слышавшие TRIUMPH DAC, построенный на архитектуре SpeedMatrix, отмечают его впечатляющую динамичность, которая как раз и является результатом параллельности архитектуры SpeedMatrix.


Архитектура SpeedMatrix,  это, в некотором смысле, матрица, в которой архитектура R2R улучшена за счёт принципов построения взвешивающего ЦАП, в которой 24 бита звукового кода разделяются на 6 сегментов по 4 бита, где каждый из сегментов  отрабатывается параллельно, по принципу взвешивающего ЦАП. Таким образом, количество номиналов резисторов находятся в рамках разумных R, 2R, 4R и 8R, при производстве которых, относительно несложно соблюсти необходимую точность. При этом сигнал, соответствующий каждому из уровней, преодолевает не больше двух резисторов на своём пути, а кроме того, матрица имеет существенно более симметричную структуру, и задержка при прохождении сигнала практически отсутствует.


Таким образом, SpeedMatrix можно охарактеризовать, как наиболее оптимальный компромисс между R2R и взвешивающим даком, или иначе можно сказать, что SpeedMatrix это наиболее оптимальное сочетание двух технологий, который позволяет нивелировать недостатки друг друга и вывести звучание цифрового звука на новую, ранее недостижимую вершину, и превзойти самые высшие достижения аналогового звуковоспроизведения, вплотную приблизившись к звучанию живого оригинала!


3. Применение идеальных резисторов

Как было указано выше, основным источником искажений звука в резистивной матрице мультибитного ЦАП являются резисторы. Здесь хотелось бы уточнить, что основным источником искажений являются конструктивно не совершенные резисторы. Повторимся, применяемые в аудиотехнике серийно изготавливаемые резисторы, даже их самые аудиофильские представители, конструктивно представляют из себя цепочку различных металлов, соединёных последовательно, что ведёт к возникновению паразитных явлений в местах соединения разных металлов. Кроме того, достойна отдельного обсуждения "звуковая прозрачность" резистивного материала резисторов, применяемых в аудиоаппаратуре.

Здесь команда проекта ТРИУМФ пошла по пути максимального исключения всех негативных факторов резистора. Таким образом, при изготовлении матрицы SpeedMatrix, являющейся основой ЦАП TRIUMPH, используются резисторы SpeedMatrix, состоящие из цельного куска проволоки из константана, известного своими исключительными свойствами, с точки зрения сохранения своих параметров при изменениии температуры.

Константан вручную наматывается на катушки бифилярно. Именно таким образом мы изготавливаем идеальные резисторы SpeedMatrix. Конечно, вы можете сказать, что это дорого и не технологично в производстве, и будете абсолютно правы, это действительно так, но когда речь идёт о звуке, мы не готовы идти на компромиссы!

Патент на архитектуру ЦАП SpeedMatrix

Архитектура SpeedMAtrix ЦАП была разработана в конце 2017 года. В 2018 году на нее был зарегистрирован патент. Подробно описание патента можно почитать на сайте Федеральной службы по интеллектуальной собственности по этой ссылке.