Запись на магнитную ленту и особенно кассету - дело тонкое. А так называемый "подмаг" не от хорошей жизни. Тут компромисс на компромиссе. Даже в системах, работающих на "автомате".
Назначение СДП – выдача на лету оптимального дополнительного тока, добавляемого к току записи, в зависимости от наличия высоких частот в сигнале, который предстоит записать, чтобы подтягивать завал на ВЧ для высокоамплитудных сигналов. Т.е. для дек с их медленной скоростью протяжки ленты и, как следствие, проблемами на ВЧ – то, что доктор прописал.
Благодаря СДП происходит варьируемое расширение рабочего диапазона частот в записываемом сигнале. При этом динамический диапазон на высоких частотах (который снизу ограничен шумами ленты, а сверху - её насыщением) так же меняется, но тут есть ряд ограничений.
При обычном (не адаптивно динамическом) подмагничивании добавляется знакопеременный ток определённой пиковой амплитуды с фиксированной частотой, которая в несколько раз превышает верхнюю рабочую частоту усилителя записи (например, 105 кГц). Выставление амплитуды такого тока (называемого подмагничиванием) может осуществляться исходя из следования одной из 4-х конечных целей:
1) достижении максимального динамического диапазона (в области СЧ)
2) максимального выравнивания АЧХ на ВЧ при уровне сигнала в районе 0 дБ
3) минимизации искажений (в основном на средних частотах)
4) снижении уровня привносимых шумов
Динамическое (оно же адаптивное) подмагничивание по идее должно совместить в себе выполнение всех четырех вышеперечисленных задач. Однако при технической реализации приходится находить некий компромисс. Для СЧ оптимален большой ток подмагичивания, для ВЧ – малый.
В расхожей СДП используется физический эффект, заключающийся в естественном подмагничивании низких частот высокими частотами. Т.е. если в записываемом сигнале ВЧ много, то оные сами подмагничивают низкие частоты. Но тогда возникает риск избыточного подмагничивания СЧ. Поэтому в такие моменты резонно ток подмагничивания уменьшать, что заодно даст прибавку «частотки» на ВЧ и гипотетически расширение динамического диапазона до 10 дБ.
На практике всё гораздо сложнее. Так, подъем АЧХ на ВЧ посредством пресловутой HX Pro в реальности либо зачастую оказывается мизерным, либо того хуже, даётся расплатой искажениями, особенно заметными в случае включения систем шумоподавления Dolby B|C. Лишь отдельные деки (Luxman K6, Pioneer CT-X540WR) могут похвастать путным HX Pro [*]. Увы, СДП предъявляет повышенные требования к элементам и блокам тракта записи и требует выверенного баланса всех составляющих.
Данная животрепещущая тема была мельком затронута ранее:
Но столкнувшись с коварностью HX Pro при сравнении кассет Maxel XLII-S, копнул глубже.
Основной недостаток HX Pro состоит в том, что не учитывается соотношение тока подмагничивания к току записи, которое различно для разных головок, да и лент тоже. Банально взвешивается спектр записываемого сигнала и в зависимости от чего автоматически шустро (чтобы ухо не заметило, ~1 мс) варьируется ток подмагничивания. Но взвешивать "всё" можно по-разному!)
Следует помнить, что и без HX Pro при больших уровнях входного сигнала в записываемом активизируются гармоники: сначала прёт 3-я, вдогонку за ней лезет 2-я. Так, когда в спектре много 4 кГц (что для музыки не редкость), то 2-я гармоника прописывается на 8 кГц, а 3-я – на 12 кГц. Эти появляющиеся в записи гармоники само по себе HX Pro тоже никак не учитывает.
Причем снижение тока подмагничивания даёт рост искажений, в том числе интермодуляционных. Поэтому в типовой СДП уменьшать подмагничивание приходится строго в меру. Благодаря чему в целом звук становится чище. Правда, за счёт ВЧ.
Итак, как функционирует HX Pro. Первым делом отслеживает интегральный уровень входного сигнала, записываемого на ленту. Если уровень низкий, то умывает руки от слова совсем. Если же уровень достаточно большой (где-то от -5 дБ относительно 250 нВб), то определяет вклад высоких частот (с помощью фильтра низких частот). Когда ВЧ элементарно перевешивают, HX Pro ток подмагничивания увеличивает, а когда НЧ «перетягивают одеяло», то, наоборот, уменьшает. Причём в неких весьма скромных пределах, т.к. в противном случае искажения не заставят себя долго ждать. А чтобы «подмаг» не дёргался во времени – сглаживается. В итоге суммарное подмагничивание поддерживается постоянным независимо от уровня сигнала и высоких частот (тоже в определённых пределах).
Частоту среза фильтра HX Pro можно прикинуть по обвязке популярного чипа NEC UPC1297, втыкаемого во все хай-файные деки с конца 80-х (ранее делали дискретно рассыпухой):
Похоже, сей чип начинает впахивать примерно с 3 кГц. При этом происходящее выше 15 кГц пока остаётся за кадром:
По ординате в дБ ток подмагничивания (не уровень сигнала!) для разных уровней тока записи от -20 до +3 дБ (итого 9 кривых). Грубо говоря, при уровне записи от 0 дБ и выше ток подмагничивания HX Pro снижает менее чем на 1 дБ (меньше половины диапазона типовой калибровки!).
При попытке измерить АЧХ скользящим тоном (свипом) с пиковым уровнем около 0 дБ у деки с неотключаемой стандартной HX Pro происходит прелюбопытная ситуация. Когда чистый тон находится в области низких и средних частот, подмагничивание фиксировано и максимально (искажения минимальны), а когда тон переходит в область высоких частот – активное подмагничивание постепенно (с задержкой от частоты) опускается до определённого уровня (дабы опять-таки не наплодить искажений). Вследствие чего АЧХ искривляется, заваливаясь на ВЧ !!! Т.е. при одном чистом тоне HX Pro не впахивает на всю катушку в отличие от того же розового шума. Не любит HX Pro и белый шум, т.к. на него просто не рассчитана. На малых уровнях данный эффект, разумеется, нивелируется, ведь HX Pro тут бездействует.
Подзадрать ВЧ в АЧХ ленты на больших уровнях сигнала можно либо ценою искажений, либо переделав HX Pro напрочь. Однако последние упирается в усилитель записи, который должен выдерживать перегруз. Переделка без замены требухи лишь блажь. Менять операционник на ещё более аудиофильский в усилителе воспроизведения – ни о чём. Наяривать азимут головки, добавляя ВЧ – разрушать сфазированность на НЧ и СЧ. А можно ли чего-то выжать, просто покрутив подстроечники, что рядом с чипом (по одному на канал)?
С типовыми заводскими настройками, т.е. в так называемых «стоковых» деках, HX Pro тупа, как сибирский валенок. Судя по всему, рассчитана-заточена на обычные ленты, которые быстро насыщаются на ВЧ, т.е. имеющие низкий SOL, и потенциал крутых-продвинутых лент не реализует.
Кстати, на расхожих лентах «нормал» в районе от 10 кГц с хорошей головой у стоковой HX Pro получается прибавочка 5..8 дБ. Это показал еще товарищ Н.Е.Сухов в своём титаническом труде «Атлас кассет»:
Разработанную Суховым СДП (как и последующую модификацию СДП-2) отличает то, что фильтр низких частот подключается не к входам (как в HX Pro), а к выходам корректирующих каскадов усилителя записи. Таким способом учитываются свойства записывающей головки. Правильно настроенная СДП Сухова (два подстроечных резистора) даёт при уровне записи -10 дБ расширение динамического диапазона в области 16 кГц на 15 дБ для ленты типа нормал, что обеспечивает АЧХ, превосходящую ленты типа метал. Но что творится на уровне 0 дБ, тем паче, +3..5 дБ? – спросит вдумчивый читатель. А что скажет «Товарищ Сухов»?????(С)))
Когда попадется лента с высокой отдачей на ВЧ (SOL), стоковая HX Pro впадает в ступор. По сути, просто минимизируются искажения, в результате вместо подъема на ВЧ получаем завальчик. Т.е. крутая лента на ВЧ даст лишь минимальные искажения. Вот если бы СДП анализировала уже записанный на ленту (!) сигнал и на основе этого "корректировала огонь", тогда бы совсем другой коленкор был.
Оптимальный ток подмагничивания для конкретной ленты может отличаться от стандартного тока, установленного на заводе; это отклонение может быть несущественным в простых системах, но совершенно неприемлемо при использовании компандерных систем шумоподавления (Dolby NR и аналоги). Превышение тока подмагничивания сверх оптимального «заваливает» верхние частоты и сужает динамический диапазон, и наоборот; компандер Dolby нелинейно усиливает эти огрехи, порождая «модуляцию» АЧХ воспроизведения уровнем сигнала.
Умельцы перефигачивают настройки HX Pro из соображений, чтобы высокочастотных составляющих в записываемом сигнале было побольше. Типа, запас карман не тянет. Если же оптимизировать по уму, то возможны варианты функционирования HX Pro, от на тоненького до во всю ивановскую. Заточка же диапазона подстройки BIAS вручную при калибровке зачастую определяется в зависимости от того, что оптимизатор сочтёт за много-мало ВЧ. Хорошо, если учтёт характеристики головки, не прячась за уходом гармоник (определяющими искажения) за неслышимые 20 кГц, ещё и задавливаемые усилителем записи. Увы, из … конфетку не сделать. Из HX Pro без глобальной переделки Суховскую СДП не заполучить.
Существуют решения усовершенствования HX Pro, например, описанное в журнале Радио №10 за 1998 год. К чипу NEC1297 в канал управления добавляется каскад с регулируемым усилением, выполненный на операционнике КР574УД1А. К огромному сожалению, результаты сего улучшения в виде измерений не приведены.
... с выключенной Dolby HX PRO Victor, по сути, приближается к RS-B85, у которой нет HX PRO, а с включенной – к RS-B905 у которого она не отключаемая. При этом, Technics RS-B100 «кладёт на лопатки» всех, даже не имея Dolby HX PRO на борту! Не зря он сейчас ценится примерно в 3 раза дороже других аппаратов, участвовавших в тесте! [https://www.drive2.ru/c/558947732169951094/]
Но почему бы просто не увеличить частоту обычного подмагничивания? Чип то позволяет!
Действительно, повышение частоты тока подмагничивания снижает интермодуляционные искажения и её проникновение в звуковой тракт. Но чревато другими проблемами и подходит не всем головкам. Кстати, головки с малым импедансом хорошо научились делать лишь в Nakamichi, благодаря чему обеспечивать равномерность АЧХ и комфортные условия для усилителя воспроизведения, прекрасно обходясь без всяких СДП.
[В деке SONY 555ESL] … СДП (Dolby HX Pro), этот ГСП вообще не знает про фильтр-пробку. Подмагничивание "создается" отдельной МС и раздельными повышающими трансформаторами на каждый канал, а с ГСП только снимается опорный синус 210 кГц (образец формы, так сказать) с "повторителя-удвоителя" (сигнал 105 кГц с доп-обмоточки основного трансформатора ГСП подается на 2 транзистора, нагруженных на трансформатор, выходная обмотка его входит в состав LC-контура, настроенного на 210 кГц). [https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=2542709]
Единственный эффективный способ выжать из ленты максимум – увеличивать ток записи, не заигрывая с подмагничиванием. Но это дорого. Тут и весь ГСП перелопачивать, и головку неслабую ставить, да и настраивать при технологическом разбросе та ещё песня.
Короче, вместо того, чтобы производить продвинутые головки с высокими (и технологически кучными!) параметрами, фирмачи повадились лепить копеечную микросхему Dolby HX Pro, вбив лицензионные отчисления в отпускную стоимость. А чтобы покупатель не имел возможности заценить эффективность сей залепухи, сделали неотключаемой. На каких-то деках и типовых лентах скромный эффект был, на каких–то отсутствовал. Но кого это волновало? Шильдик Dolby HX Pro звучит смотрится … солидно! А внушение – мать звучания)))
======================================================
Сухов, Н.Е. Атлас аудиокассет от AGFA до YASHIMI Издательство: РадiоАматор Переплет: мягкий; 256 страниц; 1994 г.ISBN: 5-7707-6214-4.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Dolby_HX_Pro
https://analogaudio.narod.ru/history-ru.pdf