Logowanie

Jaki wybrać DI-BOX – aktywny, czy pasywny?

Jaki wybrać DI-BOX – aktywny, czy pasywny?

Gdy zaczyna nas nurtować problem, jaki dobrać optymalny typ DI-BOXa dla różnych źródeł znaczy to, że nasza świadomość w nagłaśnianiu wkroczyła na kolejny, wyższy poziom. Bo nie jest bez znaczenia, czy do gitary akustycznej podłączymy tani pasywny DI-BOX, czy przyzwoity DI-BOX aktywny. Dlaczego więc powinniśmy świadomie dobierać DI-BOXy? I dlaczego – zupełnie obiektywnie - warto rozważyć rozwiązania firmy Radial? :-)

Radek Barczak, Przemysław Scholl

Jakość toru audio determinuje najsłabszy element łańcucha. Niestety, najsłabszym elementem często jest DI-BOX. Trzeba sobie uświadomić, że to urządzenie przetwarza niewzmocniony sygnał. Zwłaszcza w przypadku tanich DI-BOXów, degradują one sygnał zarówno pasmowo, jak fazowo i pod względem dodania zniekształceń oraz pogorszenia precyzji impulsów/transjentów. Ta degradacja bywa wręcz tragiczna w skutkach... Poniżej przykład wcale nie taniego 1-kanałowego DI-BOXa kosztującego w niektórych sklepach sporo ponad 300 zł... Sposób, w jaki przetwarza falę prostokątną o częstotliwości 1 kHz... Przerażeni?

 DI dla Zenka

Czym jest DI-BOX? Direct Input Box – w skrócie DI-BOX, jest urządzeniem mającym trzy główne zadania:

- przetworzyć sygnał niesymetryczny na symetryczny,

- zmniejszyć impedancję sygnałów źródłowych do impedancji wejść mikrofonowych w mikserach i stageboxach,

- odseparować galwanicznie instrument od miksera/stageboxa.

Dodatkowymi funkcjami jest zmniejszenie poziomu sygnału za pomocą tłumika PAD. Niektóre modele mają dodatkowo odwrócenie polaryzacji oraz odcięcie masy.

Co nam daje symetryzacja sygnału? Zabezpiecza sygnał z instrumentu przy przesyłaniu na duże odległości przed ryzykiem pojawienia się zakłóceń elektromagnetycznych. Separacja galwaniczna zabezpiecza przed pojawianiem się brumu sieciowego. Właściwie Direct Box umożliwia instrumentom, takim jak gitara basowa, gitara akustyczna, kontrabas z pick-upem lub urządzeniom jak laptop, połączenie się z odległym systemem PA. Bezstratne przesyłanie sygnałów źródeł o wysokiej impedancji jest ograniczone do kabli o maksymalnej długości 6-8 metrów – powyżej tej długości mogą pojawić się zniekształcenia, szum, a dodatkowo tak długi kabel może zacząć działać jak „antena” zbierając zakłócenia radiowe i elektromagnetyczne. W przypadku źródeł z pasywnymi przystawkami, jak choćby klasyczny Fender Jazz Bass, samo obciążenie sygnału przez długi kabel może wpłynąć negatywnie na brzmienie instrumentu.

 Radial PRO48 PRO DI dibox

Pasywny czy aktywny? Jaki DI-BOX wybrać?

Istnieją dwie kategorie Direct Boxów: pasywny i aktywny. Który jest lepszy? Jaki będzie odpowiedni do syntezatora basowego, a jaki do gitary basowej? Który zabrzmi lepiej?

DI Box pasywny

Sercem pasywnego DI-BOXa jest specjalnie zaprojektowany transformator, który zarówno symetryzuje, jak i zmienia impedancję. Transformator jest zasadniczo mostkiem magnetycznym z wejściem (cewka pierwotna) i wyjściem (wtórnym). Pasywne DI nie wymagają zasilania. Dobrej jakości pasywny DI-BOX może charakteryzować się na tyle niskimi zniekształceniami, że nie degraduje brzmienia instrumentu. Więcej – w pasywnych DI-BOXach przy zastosowaniu wysokiej klasy transformatora, jak na przykład wykorzystywanych w Radialach transformatorów Jensena, dostarczając sygnał o wysokim poziomie bliskim poziomu maksymalnego, możemy uzyskać efekt „nasycenia” i charakterystycznej naturalnej kompresji postrzeganej przez nasz słuch jako polepszenie brzmienia. Przez niektórych ta cecha jest określana jako „brzmienie w stylu vintage”. Warto wspomnieć, że w transformatorach Jensena stosuje się opatentowane techniki zwijania w celu zmniejszenia zniekształceń i zminimalizowania opóźnień grupowych.

 Radial PRO DI inside1

W przeciwieństwie do DI-BOXów pasywnych, aktywne konstrukcje półprzewodnikowe po przekroczeniu maksymalnego poziomu wejściowego wprowadzają bardzo nieprzyjemne zniekształcenia w postaci przesterowania wynikające z obcinania szczytów. Skąd więc koncepcja, by zrezygnować z pasywnych konstrukcji?

Warto w tym miejscu zwrócić uwagę, że większość cenionych urządzeń audio w historii wykorzystywało wysokiej klasy transformatory zarówno na etapie wejścia, jak i wyjścia, między innymi ze względu na charakterystyczny wpływ na brzmienie. Transformatory wysokiej jakości są jednak trudne w produkcji i kosztowne. Dlatego wielu producentów sprzętu audio nie używa już transformatorów w swoich projektach.

Ze względu na możliwość pracy z sygnałami o wysokim poziomie i „ciepły ton” pasywnych profesjonalnych DI-BOXów z wysokiej klasy transformatorami, często są one preferowane do źródeł dynamicznych, takich jak wysokiej jakości aktywne basy, analogowe syntezatory czy profesjonalne cyfrowe pianina. Instrumenty te często „przeciążają” aktywne DI-BOXy. Trzeba też zwrócić na dopasowanie impedancyjne.

Transformatory są wyjątkowe jeszcze pod jednym względem - pozwalają przepływać prądowi przemiennemu (AC), podczas gdy blokują prąd stały. Jednym z najtrudniejszych problemów w dźwięku jest pozbycie się przydźwięku 50 lub 60 Hz (w zależności od regionu świata), zwanych pętlami masy. Pętle masy są spowodowane wieloma czynnikami, w tym niedoskonałością instalacji elektrycznej, różnym napięciem między podłączonymi urządzeniami z różnych faz prądu, czy rozproszonymi prądami stałymi przemieszczającymi się wzdłuż ścieżki sygnału audio. Ponieważ transformator w środku jest w rzeczywistości mostkiem magnetycznym, wejście i wyjście nie są połączone elektrycznie - źródło wejściowe i docelowe wyjście są całkowicie izolowane. W przypadku pasywnego DI-BOXa, po wykorzystaniu funkcji „ground lift", problemy z przydźwiękiem są skutecznie eliminowane.

Ponieważ pasywne DI-BOXy nie mają żadnej mocy, „napęd” sygnału pochodzi ze źródła dźwięku – z przetwornika instrumentu lub wzmacniacza wewnętrznego. Mimo że pasywne DI-BOXy najwyższej jakości mają impedancję wejściową około 140 000 Ω, brzmienie może się pogorszyć. Tak więc przy korzystaniu ze źródła pasywnego, takiego jak niskopoziomowy J-Bass, często preferowany jest aktywny DI-BOX.

DI Box aktywny

Aktywne DI-BOXy to zasadniczo wzmacniacze, które wykorzystują obwód elektroniczny do przeprowadzenia konwersji i zrównoważenia impedancji. Podobnie jak mikrofon pojemnościowy, aktywne DI wymagają zasilania, albo w postaci baterii albo zasilania Phantom. Aktywne DI-BOXy zyskały popularność dzięki dużej dostępności zasilania Phantom 48V w konsoletach i ich niższym kosztem produkcji w porównaniu do pasywnych DI-BOXów z wysokiej klasy transformatorem w środku. Podobnie jak mikrofon pojemnościowy, aktywne DI Boxy mają zazwyczaj większy „zasięg” w porównaniu z ich pasywnymi odpowiednikami, a ponieważ wzmacniacz buforujący steruje sygnałem, impedancja wejściowa może zostać zwiększona do punktu, w którym dodane obciążenie DI-BOXa i kabla będzie miało niewielki lub zerowy wpływ na instrument. To tłumaczy, dlaczego często są preferowane na instrumentach pasywnych, takich jak klasyczne basówki Fendera (J-Bass i P-Bass) lub gitary akustyczne.

Podobnie jak przedwzmacniacz mikrofonowy lub wzmacniacz mocy, cena i jakość mogą się znacznie różnić. Kiedy sygnał przychodzący przekracza maksymalny poziom wejściowy, jest on „przycinany” i wytwarzane jest zniekształcenie o "fali prostokątnej". Zdolność pracy z wysokimi poziomami sygnału bez zniekształceń – czytaj: z sygnałem o wysokim napięciu – jest wyróżnikiem wyższej klasy DI-BOXów. Na przykład właśnie DI-BOXów Radial, który ma pewne swoje autorskie rozwiązania.

Radial PRO48 inside1 

Moc zasilania Phantom została pierwotnie opracowana jako sposób napędzania mikrofonów pojemnościowych. Stosunkowo wysokie napięcie (48V) z niskim prądem (5 do 10 miliamperów [mA]) działa dobrze dla takiej aplikacji. Jednak w przypadku wzmacniacza (aktywny DI) ograniczony prąd sprawia, że trudno jest uzyskać wystarczającą ilość headroomu, aby poradzić sobie z dzisiejszymi aktywnymi instrumentami. Aktywna przystawka gitary basowej potrafi wygenerować sygnał o napięciu 5 V! A gitara basowa z aktywną elektroniką zasilaną podwójną baterią 9V nawet 7 – 8V. Stąd pojawia się często konieczność tłumienia sygnału na wejściu za pomocą przełącznika PAD, co może skutkować wyższym szumem. Najnowsze konstrukcje firmy Radial, takie jak J48 i J48 Stereo, mają zwiększony zakres napięciowy dzięki wprowadzeniu buforujących zasilaczy impulsowych do systemu zasilania. To pozwala przenieść wysoki poziom sygnału bez redukcji głośności i tym samym z zachowaniem pełnej dynamiki.

Inną korzyścią, jaką Radial J48 i inne aktywne konstrukcje aktywne tego producenta przynoszą, jest możliwość odłączania masy bez odłączania zasilania fantomowego. W przeszłości odłączanie masy aktywnych DI-BOXów oznaczało przełączanie z zasilania Phantom 48V do wewnętrznej baterii 9V. Baterie zawsze „umierają” - wcześniej, niż później :-P Zwykle w najmniej odpowiednich momentach. A wraz ze spadkiem napięcia podawanego przez baterię, zwiększają się zniekształcenia. Odcinając masę w DI-BOXie w obwodzie zasilania, można wyeliminować pętle mas bez korzystania z baterii. Pogodzenie zasilania przez Phantom z separacją galwaniczną nie jest łatwe, a zrobienie tego porządnie - to znaczy od strony wyjścia - nie jest też tanie. Radial w swoich DI-BOXach aktywnych stosuje najlepszą moim zdaniem metodę separacji galwanicznej, czyli transformatorową separowaną przetwornicę napięcia. Oznacza to, że aktywny DI-BOX beztransformatorowy w środku transformator i tak ma! W odróżnieniu od taniej i popularnej metody stosowania w DI-BOXach symetrycznych wejść z odcięciem masy, stosowanie przetwornicy jest zdecydowanie droższe (elementy zasilacza są droższe niż cała reszta elementów), zapewnia jednak doskonałą separację galwaniczną oraz przede wszystkim możliwość połączenia obudowy urządzenia z masą wejściową, a nie wyjściową. Wprawdzie transformator przetwornicy jest tańszy niż transformator audio o wysokich parametrach, ale jednak jest to dość drogi element, wymagający dodatkowo paru elementów aktywnych. Całość takiego układu pracuje z częstotliwością ponadakustyczną, ale to przecież nie oznacza, że nie jest źródłem zakłóceń... Więc siłą rzeczy, taki aktywny DI-BOX z przetwornicą to musi być bardzo dobrze przemyślana konstrukcja. W dodatku ograniczony prąd dostępny przy zasilaniu fantomowym powoduje, że wraz z przetwornicą o niezbyt dużej sprawności bardzo trudno jest uzyskać odpowiednie napięcie zasilania elektroniki DI-BOXa, a każdy dodatkowy pobór prądu trzeba przemyśleć i wyeliminować. W DI-BOXach Radial jest to zaprojektowane i zrealizowane wzorcowo.

W tanich konstrukcjach aktywnych DI-BOXów stosuje się inne rozwiązanie - kondensatory w układzie wejściowym. Na pewno podnosi to poziom szumów. Przy sygnałach o wysokim poziomie jak instrumenty klawiszowe jest to na względnie akceptowalnym poziomie (powiedzmy sobie wprost... to się nazywa kompromis :-P ). Ale przy podłączaniu do takich DI-BOXów słabszych sygnałów jak gitary elektryczne czy basowe z przystawkami pasywnymi, poziom szumów i zniekształceń może być porażający.

Co jest lepsze? Aktywny DI-BOX, czy pasywny?

To samo pytanie dotyczy mikrofonów: co jest lepsze, mikrofon dynamiczny czy pojemnościowy? Odpowiedź brzmi: to zależy. Z reguły wysokopoziomowe źródła wyjściowe, takie jak syntezatory, cyfrowe pianina i aktywne basy, lepiej pasują do pasywnych DI-BOXów. Wysokiej jakości pasywne DI-BOXy, takie jak Radial JDI Stereo, nie tylko poradzą sobie z wysokowydajnymi instrumentami, ale dodatkowo, kiedy są mocno „dociskane” wysokim poziomem sygnału, transformatory Jensena „wygładzają” te fragmenty wprowadzając przyjemną dla ucha kompresję.

Jest jeszcze jeden parametr, o którym rzadko kiedy się mówi, a który w przypadku zwłaszcza pasywnych DI-BOXów może mieć znaczenie – przetwarzanie impulsów, transjentów. I tutaj zaczynamy mieć do czynienia z parametrami nieujętymi w specyfikacjach... A nie oszukujmy się – tanie DI-BOXy będą „ciąć” dynamikę i szybkość impulsów zniekształcając „punktualność” sygnału i transjenty. 

Stosowanie niedrogich aktywnych DI-BOXów do instrumentów elektronicznych lub komputerów może wiązać się z ryzykiem pojawienia się przydźwięku sieciowego – nie zawsze elektroniczna separacja galwaniczna jest skutecznie zrealizowana. Jedynym absolutnie pewnym sposobem jest transformator.

Radial JDI Stereo 

W przypadku sygnałów o niskim poziomie, takich jak pasywne basy, gitara akustyczna lub klasyczny fortepian Rhodes, aktywny DI-BOX jest lepszym wyborem. Obwód aktywny z łatwością poradzi sobie z transjentami. Ze względu na obwód czynny i wyższą impedancję wejściową, aktywny DI nie obciąży przetwornika instrumentu, co wpłynie na bardziej stabilny dźwięk na scenie. Trzeba jednak zwrócić uwagę na poziom zniekształceń harmonicznych i szumy, jakie ewentualnie mogą wprowadzać tanie DI-BOXy aktywne. Te zniekształcenia potrafią kompletnie zdegradować jakość brzmienia źródłowego instrumentu nadając twardy i chrapliwy sound. Zdecydowanie warto przymierzyć się do DI-BOXów firmy Radial, szczególnie tych z z serii J.

Radial J48 Stereo

Trzeba sobie zdać sprawę na przykład z tego, że oferują one pasmo przenoszenia od 20 Hz do... ponad 40 kHz z tolerancją w dole pasma nie przekraczającą spadku -0.5 dB, przy zniekształceniach THD na poziomie 0.003% dla 20 Hz, 0.004% dla 1 kHz i 0.008% dla 10 kHz. Wartości konkurencyjnego, również riderowego DI-BOXa to odpowiednio 0.3% dla 20 Hz, 0.05% dla 1 kHz i 0.18% dla 10 kHz. W przypadku nie riderowych DI-BOXów, zwłaszcza w dole pasma wartości zniekształceń sięgają nawet 5-7% w przypadku najtańszych – niestety powszechnie występujących – konstrukcji pasywnych... Poniżej widać, co najtańszy OEMowy, dostępny pod różnymi brandami pasywny DI-BOX obchodzi się z falą prostokątną z generatora... Nadal chcecie używać najtańszych DI-BOXów? B-)

najtanszy DI pasywny OEM robiony dla roznych marek

O tym, jak te tanie DI-BOXy niszczą fazowość sygnału lepiej nie mówić. :-/

Podsumowanie

Pamiętajmy, że wybór DI-BOXa ma fundamentalne znaczenie dla brzmienia występu Artysty. To kwestia szacunku dla Artysty i jego Muzyki. Świadomy wybór konstrukcji to klucz do jeszcze lepszego miksu i większego spokoju w pracy :-) I zwykle potwierdza się zasada, że oszczędzanie na sprzęcie nie popłaca. Ceny dobrych markowych DI-BOXów są poparte lepszą jakością podzespołów oraz bardziej dopracowaną konstrukcją. I zasadniczo lepszymi parametrami jakościowymi przetwarzania sygnału oraz jakością brzmienia! Za to warto zapłacić więcej.

Radial PRO DI pasmo przenoszenia

Radial PRO DI - pasmo przenoszenia

Oczywiście, dla firm rentalowych i nagłośnieniowych obsługujących czołowe zespoły i artystów, wybór będzie podyktowany... riderami. A tam Radial jest uznawany jako top topów. Wiadomo, że Radial należy generalnie do najlepszych jakościowo i funkcjonalnie konstrukcji na rynku. I choć zwykle nie są to najtańsze DI-BOXy, to biorąc pod uwagę jakość, trwałość i riderowość, wcale nie porażają ceną. Zwłaszcza przy pojawiających się co jakiś czas atrakcyjnych ofertach dystrybutora.

Dystrybutor: ProAudio-AVT