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ALIMENTAZIONE & FILTRI
Condizionatori di rete: quali vantaggi?
O
spitiamo un intervento di Garth Powell, ingegnere e
progettista di Furman con l’obiettivo di valutare i vantaggi
che portano i condizionatori di rete negli impianti A/V. Quanto
serve davvero disporre di una buona linea di alimentazione?
È risaputo che la corrente di rete, quella
che quotidianamente preleviamo da una
normale presa a 220 Va.c. porta con sè alcune
caratteristiche negative, come l’instabilità e
la presenza di disturbi di varia natura, tutti
elementi che concorrono a ridurre, a volte
sensibilmente, le prestazioni di un impianto A/V
nel suo complesso. La riduzione della qualità
è tanto maggiore quanto è più sofisticato il
sistema da alimentare. Sovente, l’analisi che
porta a definire quali componenti scegliere
per realizzare un impianto AV tralascia di
considerare anche soltanto i filtri di rete e,
quindi, a maggior ragione di condizionatori di
rete. E’ anche vero che il condizionatore deve
essere utilizzato a ragion veduta, in presenza
di importanti problematiche, ma se la qualità e
le prestazioni del condizionatore di rete è tale
da non incidere nella riduzione della dinamica
complessiva dell’impianto, allora un suo utilizzo
dovrebbe essere considerato con maggior
frequenza. Quindi il problema si sposta dallo
scegliere o meno un condizionatore di rete al
fatto che conviene sceglierlo a patto che non
provochi una diminuzione della dinamica.
L’autore di questo articolo, Garth Powell,
è impegnato quotidianamente nella
progettazione di prodotti e tecnologie dedicati
alla gestione della potenza elettrica e del
condizionamento. Ha trascorso molti anni a
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Sistemi Integrati - Audio/Video Volume 3 - 2010
confrontare filtri passivi e attivi progettati
per ridurre il rumore di rete, regolatori
di potenza, trasformatori d’isolamento,
circuiti ferro-risonanti oltre a componenti
e materiali esoterici che promettevano di
ottenere “prestazioni superiori” dai sistemi
AV di classe elevata. L’efficacia delle soluzioni
tecnologiche a cui ha lavorato Garth possono
essere facilmente misurate in un laboratorio
osservando ad esempio, con un oscilloscopio, la
riduzione del rumore di rete, oppure valutando
la riduzione del rumore ottenuta dal filtro
rispetto a un’ampiezza di banda predeterminata
con le impedenze di carico che imitano una
tipica linea di rete; però tutto ciò, ancora,
non si traduce in un vantaggio prevedibile
per i componenti AV di classe elevata che
costituiscono un impianto. In effetti, ingegneri
e progettisti di sistemi AV potrebbero affermare
che la raffinatezza dei loro alimentatori rende
irrilevante qualunque prodotto ausiliario di
condizionamento della potenza di rete. Dopo
tutto, se un alimentatore fosse perfetto,
per definizione non lascerebbe passare
alcun rumore. Garth ha progettato circuiti
elettronici per oltre 30 anni e ammette che un
alimentatore perfetto esiste solo in teoria.
Il rumore e le distorsioni di rete si diffondono
in vari modi, variando le prestazioni dei circuiti
e questo argomento meriterebbe da solo un
articolo a parte. Ci limiteremo così ad affermare
che anche gli alimentatori lineari e switching
più elaborati non possono ‘curare’ il rumore
presente nel cavo di rete. Pertanto osserviamo il
rumore corrente (i moderni alimentatori sono di
tipo fast switch e il rumore corrente è presente
durante i cicli e tra un ciclo e l’altro).
L’impatto dei Condizionatori
di rete nell’era dell’alta
definizione
Perché il rumore di rete ha effetto sui
componenti ad alta risoluzione? In quale
modo si manifesta? Per comprendere meglio il
fenomeno, è importante conoscere i progressi
registrati dal settore audio-video e confrontare
passato e presente. Nell’odierna era digitale ‘ad
alta definizione’ non possiamo più accettare
supporti compressi e sottoposti a compromessi
con una gamma dinamica compresa tra
20 e 50 dB, nonostante utilizziamo ancora
abbondantemente la compressione per quegli
ambienti rumorosi che traggono maggiore
vantaggio da supporti dinamicamente limitati
come, ad esempio, locali pubblici e automobili.
Tuttavia, file WAV a 24 e 32 bit, SACD, DVDAudio, Blu-ray disk, TV ad alta definizione e
radio possono richiedere rapporti segnale/
rumore pari o superiori a 90 dB e tale rapporto
determina maggiormente la potenziale gamma
dinamica di un sistema. Un rapporto segnale/
rumore compreso tra 80 e 100 dB si avvicina
al limite di molti circuiti elettronici. Anche
se gli alimentatori dei componenti riducono
notevolmente il rumore senza eliminarlo
del tutto, non si può avere la pretesa di
raggiungere livelli elevati di purezza, perché
il rumore stesso si accoppia inevitabilmente
ai nostri segnali Audio/Video. In un’era in cui
parte del segnale ad alta risoluzione risiede
nella gamma dei microvolt, qualunque rumore
in eccesso può letteralmente distorcere o
annullare una parte significativa del segnale ad
alta risoluzione.
L’effetto di mascheramento
Questo effetto si verifica quando un suono di
una certa intensità e frequenza nasconde, ossia
maschera, suoni di frequenze vicine e di intensità
inferiori. L’effetto mascheramento è proprio della
conformazione e del funzionamento dell’orecchio
umano, non del maggiore o minore esercizio della
facoltà uditiva. Non esistono quindi persone che
non subiscano tale effetto percettivo. Quando
il rumore di rete si mischia al segnale Audio/
Video e possiede un livello significativamente
superiore alla maggior parte del segnale Audio/
Video stesso, una parte del segnale viene perso
o, per meglio dire, mascherato/nascosto, cioè
non rilevabile dall’orecchio umano. L’effetto di
mascheramento può essere descritto come una
distorsione che altera le prestazioni. Per rendere
percettibile l’idea, è un po’ come posizionare un
lenzuolo o un velo sopra un altoparlante, oppure
come avere uno schermo video sporco di grasso
o polvere. Per affrontare questo problema, i
circuiti del filtro di rete (indipendentemente dalla
topologia) devono coprire un’ampia gamma di
frequenza e devono essere linearizzati in modo
che l’effetto di mascheramento sia ridotto, per
tutte le ottave critiche, nel modo più uniforme
possibile. Negli ultimi decenni sono state
implementate molte tecnologie di filtraggio nel
tentativo di assicurare la massima risoluzione,
tecnologie che hanno prodotto dei miglioramenti
significativi. Eppure, in tanti sono ancora scettici
e si pongono degli interrogativi. Quale potrà
mai essere la differenza nel caso di moderne
apparecchiature digitali? L’orecchio e l’occhio
umano percepiranno la differenza? Esiste una
differenza significativa tra diversi marchi o tipi di
tecnologia?
A sinistra: grafico
dell’analisi del rumore
in tempo reale,
mostra la curva di
attenuazione del
rumore di un filtro per
rumore AC standard. Si
noti la forma irregolare
della curva di uscita
(linea verde). A sinistra:
grafico della stessa
analisi utilizzando la
tecnologia a filtraggio
lineare Furman. Come
potete vedere la curva
di attenuazione del
rumore in uscita è liscia
e lineare, senza i picchi
di risonanza presenti
nel filtro
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Test di confronto
Dimostrare queste differenze può essere
decisamente avvincente. La semplice misurazione
in laboratorio del tasso di riduzione del rumore
operata da un circuito filtro di rete, non assicura
che l’effetto sarà simile sul contenuto del
segnale. Inoltre, i test di ascolto e visualizzazione,
per quanto soddisfacenti, sono soggettivi. Per
il purista un test A-B sarà sempre lo “standard
d’eccellenza”. La sfida lanciata da Garth Powell
è stata quella di individuare un test che
fosse scientifico e, allo stesso tempo, di facile
comprensione (non pieno di pseudo-scienza e
spiegazioni di fisica quantistica), e che tenesse
traccia di ciò che i professionisti attenti hanno
sentito o visto in un test di confronto A-B svolto
con attenzione. Il test di seguito riportato ha
permesso di fornire dati empirici, selezionati
da effettivi componenti audio per audiofili e
professionisti e registrati digitalmente in file
WAV a 24 bit da 96 kHz ad alta risoluzione. Il
test è stato eseguito con CD standard (red book,
16 bit, 44,1 kHz) aventi una gamma dinamica
eccezionalmente ampia e strumenti acustici ben
registrati. L’output digitale di un player CD YBE
è stato inviato ad un convertitore Benchmark
DAC1 D/A con un guadagno unitario fisso,
connesso a converter-time clock Universal Audio
2192 A/D. Il segnale è stato acquisito da un Mac
Pro2 tramite software BIAS Peak Pro. Da questa
apparecchiatura è stato acquisito sei volte un
campione di 5-10 secondi da ciascun CD.
I test di riferimento non filtrati hanno
utilizzato diverse prese di rete dedicate da 20
Amp per i molteplici componenti presenti. Per
Analisi in
frequenza del
file differenza
che evidenzia
le frequenze
audio udibili di
un componente
audio alimentato
da un Furman
IT-Reference 20i
rispetto ad una
semplice presa
di rete
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rilevare facilmente l’effetto dei filtri di rete nei
test, i riferimenti temporali dei file WAV digitali
non filtrati e quelli dei file filtrati sono stati
allineati perfettamente e caricati nel software
Audio DiffMaker di Liberty Instruments. Quindi, il
secondo file WAV filtrato è stato posizionato 180
gradi fuori fase rispetto al file WAV non filtrato
di riferimento del test. A questo punto il nostro
software di test (Audio DiffMaker) ha creato un
file di differenza contenente solo le informazioni
che altrimenti non esisterebbero senza il
vantaggio del filtraggio di rete. Sebbene il livello
del segnale sia risultato molto più basso rispetto
all’originale, molti lettori resteranno sorpresi
nello scoprire quanto sia stato facile ascoltare la
prestazione originale nel file di differenza e, di
nuovo, come le informazioni che state ascoltate
non sarebbero potute esistere senza il circuito di
condizionamento di rete.
A causa degli elevati livelli di rumore presenti
nelle attuali linee di rete (assieme all’alta
risoluzione dei segnali audio-video odierni),
anche i filtri di rete marginali possono fare una
notevole differenza.
Ma con l’aiuto del software Audio DiffMaker
possiamo effettivamente misurare anche le
differenze qualitative tra le tecnologie di
filtraggio di rete. Affinché il software possa
funzionare correttamente, è fondamentale
che il sincronismo (tutti i picchi di segnale
transitori) sia perfettamente allineato e che il
volume (guadagno) corrisponda in modo preciso.
Quando il programma elabora il file differenza,
viene riportata in decibel la profondità di lettura
per ogni canale di contenuto. Maggiore è il
segnale picco-picco in decibel (e in tal modo la
Analisi in
frequenza del
file differenza
che evidenzia
le frequenze
audio udibili di
un componente
audio alimentato
da un Furman
IT-Reference 20i
rispetto ad un
condizionatore
di rete di bassa
qualità
gamma dinamica totale disponibile, il rapporto
segnale/rumore), maggiore sarà la misurazione
della profondità di annullamento.
Ciò che si dimostra è il miglioramento
della gamma dinamica e della risoluzione del
segnale che si ottiene con molte tecnologie
di condizionamento di rete come Ultra-Wide
Bandwidth Linear Filtering (filtraggio lineare di
banda ultra-larga), Discrete Symmetrical Power
(potenza simmetrica discreta) e Transient Power
Factor Correction (rifasamento transitorio).
Ciò che si può notare è che vi sono tecnologie
di filtraggio-condizionamento in grado di fornire
un contenuto ad alta risoluzione fino a 28
decibel superiore (maggiore gamma dinamica
o risoluzione) rispetto ad altre tecnologie
o a un simile sistema audio-video senza
condizionamento della potenza di rete. Questo
non deve essere confuso con la creazione di
un sistema che sia più rumoroso di 28 decibel.
Livello di nero del video, contrasto, luminosità,
profondità, chiarezza, armoniche audio,
contenuto spaziale e transitori sono molto più
evidenti, perché non sono più mascherati dal
rumore di rete.
Altra cosa degna di nota è il file differenza che
abbiamo ottenuto quando abbiamo connesso i
componenti del test a un’altra serie di prese di
rete non filtrate. In pratica, un annullamento
totale tramite il file di differenza di Audio
DiffMaker. Nello studio di registrazione in cui
sono stati creati questi file è stato chiesto
all’ingegnere del suono e ai suoi assistenti di
valutare “da uno a dieci” il potere risolvente
e la qualità del suono di ogni campione
registrato nei diversi file con tecnologia di
condizionamento di rete e nel file di riferimento
non filtrato. Sebbene questi test non avessero
un doppio organo di controllo per assicurarne
la totale obbiettività, sono stati ben controllati
ed eseguiti a distanza di pochi minuti l’uno
dall’altro. Le persone che hanno partecipato si
sono espresse con valutazioni positive durante
la riproduzione dei file audio ottenuti dal
condizionamento di rete, percependo una qualità
dinamica migliorata.
La scoperta è stata che maggiore era la
gamma dinamica all’origine (rapporto segnale/
rumore) migliore è stata la valutazione data dai
partecipanti durante la riproduzione del brani
campione originali, ossia non si è avvertita la
differenza. Questa è stata una di quelle rare volte
in cui la soggettività e il test scientifico si sono
ritrovate in accordo.
Conclusioni
I risultati ottenuti dai test appena descritti
non lasciano dubbi sui reali vantaggi che
derivano dall’impiego dei condizionatori di
rete. Questi componenti svolgono un compito
davvero efficace sulle prestazioni qualitative
di un impianto audio video, ma non solo. E’
risaputo, inoltre, il lavoro di protezione svolto
nei confronti delle apparecchiature collegate a
valle, che si rivela prezioso in presenza di sbalzi
di tensione generati, ad esempio, dai fulmini di
un temporale.
Si ringrazia per il contributo Garth Powell,
ingegnere e progettista di Furman e Prase
Engineering Srl
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