Bi-Wiring, Bi-Amping ... a k čemu to vlastně je?

Autor textu: Bohumil Sýkora, S&V (únor 1998)

Aby bylo jasno hned od začátku, nečekejte v tomto článku jednoznačnou odpověď na otázku v titulku. Ta je samozřejmě míněna jako řečnická. Nicméně pár faktů, které by mohly být zajímavé, se tu snad najde. Problematika drátování v hifi je stále aktuální, i když ty nejrozbouřenější vášně již vychladly. Ale určitě se zase časem probudí, neboť historie se opakuje a opakování je sice matkou moudrosti, někdy ale také dcerou jejího pravého opaku.

 

K čemu jsou kabely, to je snad celkem jasné. Z hlediska provozu u uživatele mají především přenášet signál, a pro potřeby tohoto článku se omezíme na přenos ze zesilovače do reproduktoru. Také mohou vydělávat peníze a tento fakt není z hlediska tématu tohoto článku právě zanedbatelný; to je ale nejistá půda, na kterou se raději pouštět nebudeme. Maximální úspěch, kterého může (reproduktorový, výkonový) kabel z fyzikálního hlediska dosáhnout, je dokonalé, to jest jakýchkoli ztrát prosté přenesení signálu z výstupních svorek zesilovače na vstupní svorky reproduktorové soustavy. Tento úspěch je ale dopřán pouze kabelu ideálnímu, tedy žádnému. Skutečný kabel vždycky nějaké ztráty způsobí. Nás by pochopitelně zajímalo, jak tyto ztráty vznikají a jak konkrétně vypadají. Fyzika dává jasnou odpověď – zde máte Ohmův zákon, použijte jej náležitým způsobem. To má ale dva háčky. První z nich je použití samotné. Ohmův zákon tak, jak jej kdysi pan Ohm vymyslel a jak se učí na školách nižšího stupně, je formulován a platný pouze pro stejnosměrný proud a napětí. U střídavých proudů a napětí, které se v audiotechnice vyskytují, nastávají potíže. Druhým háčkem je pojem signálu. Z uvedeného jednoduchého fyzikálního hlediska je signálem všechno, co se dá z výstupu zesilovače odebrat. Teorie informace a také psychoakustika ale rozlišuje signál užitečný od signálu neužitečného. Pokud by se nějakým způsobem podařilo dosáhnout toho, aby ztráty při přenosu více postihly ty neužitečné složky, pak z psychoakustického hlediska by vlastně došlo k zvýšení kvality signálu, i když teoretické množství přenesené informace by kleslo. Toť onen svatý grál hifistiky – výsledek jejího snažení musí být dokonalejší než originál. Základní teorií funkce kabelu a jejích pozitivních i negativních aspektů se tentokrát zabývat nebudeme, naším tématem je Bi-Wiring, Bi-Amping a otázka, zdali nás k tomuto svatému grálu mohou přiblížit.

.

U Bi-Wiringu se jedná o připojení dvou nebo vícepásmové reproduktorové soustavy k zesilovači tím způsobem, že výhybka se rozdělí na dvě části s oddělenými vstupy (samozřejmě také výstupy, ale ty jsou uvnitř bedny a jejich správné připojení by měl obstarat výrobce) a každá část se připojí na výstup zesilovače vlastním kabelem. Pokud jde o dvoupásmovou soustavu, oddělí se od sebe hloubková a výšková část. U třípásmové soustavy zpravidla zůstává spojena středová část s částí výškovou. Je možný i Tri-Wiring, příliš často se však nepoužívá. Nevím, jakým způsobem myšlenka Bi-Wiringu vznikla a co bylo jeho původním účelem. Možná šlo o dobře míněnou, ale chybně pojednanou snahu omezit vliv kabelu na přenos signálu. Tento vliv je určen vzájemným působením výstupu zesilovače, kabelu a reproduktorové soustavy, přičemž obecně je tím menší, čím menší je odpor a indukčnost, resp. induktance kabelu. 
(Poznámka: indukčnost je parametr kabelu daný jeho konstrukcí a induktance je cosi jako přídavný odpor indukčností způsobený. Indukčnost příliš nezávisí na kmitočtu, induktance je kmitočtu přímo úměrná. Impedance kabelu je dána jeho odporem a induktancí, nejde ale o jejich součet.) 
Nejjednodušším způsobem, jak odpor a induktanci kabelu zmenšit, je vzít místo jednoho kabelu dva a spojit je paralelně, tedy na obou koncích. Pokud ale kabely spojíme paralelně pouze u zesilovače a u reproduktorové soustavy připojíme každý kabel na jiný vstup výhybky (čímž vznikne Bi-Wiring), je možné dokázat, že výsledná změna neodpovídá paralelnímu spojení. Za určitých okolností se ztráty v kabeláži mohou dokonce zvětšit. Teoretický rozbor by byl značně rozsáhlý, uvedený jev byl ale autorem tohoto článku skutečně pozorován. Proto hovoříme o chybně pojednané snaze, která je navíc zaplacena dvojnásobnou cenou kabelu.

Poznamenávám, že z elektrického hlediska nezáleží na tom, jakým způsobem paralelní spojení konců kabelů provedeme, pokud je odpor tohoto spojení dostatečně malý (prakticky v řádu setin ohmu). V zásadě je tedy možné využít i zdvojených výstupních svorek zesilovače (A/B loadspeakers, byť jsou určeny k něčemu jinému; obě dvojice svorkových souprav však musí být zapnuty, což u některých zesilovačů není možné). Trochu počítání: jedna přípojka jsou dvě svorky (obvykle černá a červená), jeden kanál tedy potřebuje nejméně jeden pár svorek, dva kanály jsou nejméně dva páry svorek a pokud má zesilovač možnost volby A/B speakers, je to všechno dvakrát, tedy dvakrát dva páry čili celkem osm svorek. Původně to všechno bylo určeno k něčemu jinému, ale pro Bi-Amping to může fungovat taky. Pokud jde o impedanci, je při Bi-Wiringovém zapojení zesilovače zatížen stejně jako při zapojení jednoduchém (řekněme "Mono-Wiring").

Právě jsme si řekli, k čemu je Bi-Wiring špatný. Ale k čemu je dobrý? Podstatou problému je nelineární chování reproduktorů. Každý reproduktor se chová nejen jako spotřebič, ale do jisté míry i jako zdroj signálu. Signál reproduktorem vyráběný je odvozen od signálu do reproduktoru přivedeného, je ale značně zkreslen. Pokud jsou dva reproduktory propojeny v dvoupásmové kombinaci, mohou se produkty nelineární funkce jednoho z nich přenášet do druhého a být jím v přiměřené míře přeměňovány na akustický signál. K tomuto přenosu dochází prostřednictvím propojení vstupů obou větví výhybky. Předpokládejme, že zesilovač je ideální v tom smyslu, že má nulovou výstupní impedanci, což jinými slovy znamená nekonečně vysoký činitel tlumení (prakticky aspoň sto a více). Pokud by i kabel byl ideální, došlo by na vstupu výhybky ke zkratování oněch nelineárních produktů a žádný přenos z reproduktoru do reproduktoru by nenastal. Jelikož však kabel má jistý odpor a induktanci, není toto zkratování dokonalé, nastává pouze útlum. Ten není právě malý, v naprosté většině případů přesahuje 50 dB, takže je důvod k pochybám, zdali mohou vzniknout nějaké slyšitelné efekty. Nicméně v principu nelineární vazba mezi reproduktory existuje. Pokud použijeme Bi-Wiring, pak nelineární složky z jedné větve výhybky musí přes konečný odpor a induktanci kabelu putovat nejprve k výstupním svorkám zesilovače, tam se ovšem zkratují a zpět do druhé větve již neputují. Při konečném činiteli tlumení bude zkratování nedokonalé, příslušný útlum ale bude vždy větší než při propojení bez Bi-Wiringu. Dlužno podotknout, že při použití ideálního kabelu je efekt Bi-Wiringu nulový, tj. systém se při Bi-Wiringovém uspořádání chová stejně jako při použití jednoho (společného) kabelu. A naopak, čím větší bude odpor a induktance (resp. indukčnost) kabelu, tedy vlastně čím bude kabel horší, tím větší bude poměrný efekt Bi-Wiringu. Za určitou hranicí samozřejmě negativní vliv kabelu převáží nad pozitivním efektem Bi-Wiringu, je ale dost obtížné tuto hranici stanovit; experimentování v tomto směru ponechávám iniciativě čtenářské obce.

Pokud jde o Bi-Amping, je situace podstatně jednodušší. Každá větev reproduktorové soustavy má svůj vlastní zesilovač, k žádnému ovlivňování popsaného druhu tedy nemůže dojít. Navíc je k dispozici vyšší výkon, zesilovače jsou méně zatíženy, všechno by tedy mělo fungovat lépe a praxe to také potvrzuje. Znamená to ovšem nějaký ten zesilovač navíc, což se zpravidla řeší s oddělenými výkonovými bloky. Což znamená navíc i nějaký ten síťový kabel a linkový kabel. Ale výsledek – skvost. No a vůbec nejdokonalejší řešení je Bi-Amping s nevýkonovou výhybkou, což už ale předpokládá speciálně konstruovanou reproduktorovou soustavu. A jak je to s tím svatým grálem? Domnívám se, že právě popsané techniky nás k němu nepřiblíží. Mohou ale neutralizovat některé vlivy, které by nás od něj vzdalovaly, a to je koneckonců taky k něčemu dobré.

Bi-Wiring, Bi-Amping
cesta k dosažení audiofilského vrcholu

Text byl otištěn v časopise S&V (duben 2002)

Bi-Wi / Bi-Amp ...

... aneb co vše není hifista ochoten podstoupit k dosažení audiofilského vrcholu!

O jedné z cest k dokonalejšímu poslechovému zážitku, vedoucí přes netradiční způsoby propojení zesilovače a reprosoustav, se tentokrát chceme rozepsat podrobněji. Co tedy propojení à la bi ve skutečnosti přinese do vašeho (dosud poklidného) soužití s domácí aparaturou?

Pojednání první: princip
Aktivní uživatel, který zjistí, že jeho reprosoustavy disponují (pro pasivního uživatele paradoxními) dvěma páry terminálů, se jistě chopí návodu s cílem zjistit podrobnější informace. V něm se obvykle dočte o možnosti vyjmutí propojovacích můstků mezi reprosvorkami a přivedení signálu od zesilovače dvěma páry kabelů. Podrobnější manuály nanejvýš dodají, že k tomuto účelu je žádoucí, aby zesilovač disponoval dalším párem výstupních terminálů, příp. že ještě vyšší kvality poslechu dosáhne připojením dalšího zesilovače. Proč by mělo dojít ke zlepšení zvuku, se zpravidla neuvádí. K vysvětlení však není zapotřebí sahat do oblasti hifi kouzelničení, postačí nám na to středoškolská fyzika.
Nejprve tedy uvedu některá, mnohokrát vyřčená a pro většinu čtenářů všeobecně známá fakta, před dalším čtením však jistě neuškodí jejich shrnutí. Dynamický reproduktor pracuje na principu síly působící na proudovodič v magnetickém poli. Jeho membrána je „poháněna“ kmitací cívkou, která pochopitelně nevykazuje pouze odporové vlastnosti, ale má také značnou indukčnost díky silnému magnetu, ve kterém se pohybuje (u basového měniče běžně 0,1 Henry). Proč se zmiňuji právě o basovém reproduktoru, když kmitací cívku má také středotónový a výškový? Basová membrána je samozřejmě největší, proto má i vysokou setrvačnou hmotnost, a navíc spolupracuje s bassreflexovým rezonátorem. Ten předurčuje chování ozvučnice na nízkých frekvencích, resp. podporuje rozkmit membrány „basáku“ v oblasti svého rezonančního kmitočtu. Po odeznění intenzivního napěťového impulzu na svorkách reproduktoru tedy membrána ještě po určitou dobu (řádově milisekundy) sama kmitá a s ní samozřejmě i její cívka. Podle Faradayova indukčního zákona vytváří proudovodič pohybující se v magnetickém poli na svých koncích elektrické napětí, a protože je basový reproduktor propojen přes výhybku i s ostatními měniči v reprosoustavě, začne jim v tomto okamžiku dodávat vlastní elektrickou energii. Následky jsou zřejmé: Parazitní střídavé napětí superponované na užitečný signál, které i přes relativně nízkou hodnotu (milivolty) způsobí ve zvuku nemalé škody. Výsledkem bývá zpravidla „slévání“ basových a středových kmitočtových pásem zejména při hlasitější reprodukci složitějších hudebních scén; někteří posluchači pak hodnotí zvuk jako „kouli“ či podobné geometrické těleso. Obrana proti tomuto jevu (který nejčastěji postihuje lacinější třípásmové modely s bassreflexem) je naštěstí možná.

Single-Wiring

Pojednání druhé: Bi-Wiring
Aneb lacinější alternativa účinnějšího řízení reproduktorů. Po vyjmutí propojek mezi terminály reprosoustavy – tedy mezi basovou a zbývajícími částmi výhybky – k nim přivedete signál ze zesilovače samostatnými vodiči (na integrovaném modelu je výhodnější použít dva páry terminálů a volič reprosoustav přepnout na A+B). Tímto opatřením značně zkomplikujete cestu parazitních proudů: musí nejprve překonat impedanci vedení (z tohoto důvodu je téměř žádoucí použít lacinější reprokabely). Pokud se přesto dostanou až k zesilovači, zcela jistě budou „zkratovány“ jeho nízkou výstupní impedancí (je tedy vhodné vlastnit přístroj s vysokým činitelem tlumení). Přínos Bi-Wiringu je mnohdy překvapující, přitom není příliš nákladný, pokud zrovna nemusíte kupovat nové reprosoustavy s patřičně vybavenými terminály. Jestli ano, poohlédněte se rovnou po takových, které mají výhybku rozdělenou i mechanicky na dva dostatečně vzdálené bloky – Faradayův zákon platí samozřejmě i pro cívky ve výhybce.

Bi-Wiring

Pojednání třetí: Bi-Amp
Bohatší čtenáři nemusí kupovat pouze nové reprosoustavy, ale mohou k nim přibrat i další zesilovač. Pro napájení jednotlivých sekcí reprosoustavy pak použijete oddělené zesilovače, čímž výše zmíněné úvahy o reproduktorech coby generátorech nežádoucího napětí ztratí na významu. Vybírat můžete z poměrně široké palety integrovaných zesilovačů, k nimž přikoupíte další výkonový stupeň, náročnější zájemci si jistě zvolí oddělený předzesilovač a dvojici výkonových zesilovačů. Nejdokonalejší variantu (řídicí předzesilovač a čtveřici monobloků) lze doporučit i hifistům s průměrně zaplněnou peněženkou, pokud budou vybírat mezi českými výrobky. Další alternativu pro Bi-Amp experimenty nabízejí AV zesilovače a receivery, které však musí poskytovat dostatečný výkon a kvalitní přenos i na výstupech pro efektové reprosoustavy. Další podmínkou je možnost aktivovat všechny vestavěné zesilovače i v režimu stereo – pokud má přístroj analogové vstupy ke všem kanálům vyvedeny na zadní panel a umí vyřadit svůj dekodér prostorového zvuku, máme zčásti vyhráno. Také tuto variantu jsme měli možnost vyzkoušet díky AV receiveru Technics SA-AX7, který dokonce pro tento účel nabízí přímou možnost aktivace vestavěných zesilovačů do Bi-Amp režimu – není tedy třeba vymýšlet, jak dostat signál z CD přehrávače současně na čtyři páry vstupních konektorů cinch.

Bi-Amping

Pojednání čtvrté: Jak to vlastně propojím?
O spořivosti při nákupu reprokabelů lze hovořit pouze u Bi-Wiringu, multizesilovačové zapojení je skutečně nejnákladnější variantou se vším všudy. Mnoho výrobců (z českých jmenujme Pavla Dudka či firmu Ri-Audio) má ve svém katalogu sestavy, které jsou pro Bi-Amp jako stvořené. Poznáte je podle řídicího předzesilovače, který má na první pohled příliš mnoho výstupů Pre Out a v katalogu se dočtete o možnosti dokoupení libovolného počtu výkonových bloků. Nejluxusnější modely reprosoustav totiž disponují i více než dvěma páry reprosvorek (Tri-Wiring, Quad-Wiring ... atd.). Pokud již vlastníte integrovaný zesilovač alespoň vyšší střední třídy, jistě na jeho zadní stěně najdete konektory cinch s označením Pre Out. Do nich pak můžete zapojit další výkonový zesilovač, který by měl pocházet od stejného výrobce, nebo (pokud nemá na vstupech regulátory citlivosti) byste měli při nákupu zkonfrontovat jeho vstupní citlivost s výstupní úrovní vašeho integrovaného zesilovače na výstupu Pre Out. Pečliví uživatelé si pak výkony obou přístrojů sladí pomocí měřidel a nf generátoru, majitelé testovacího CD od našeho časopisu mohou kromě 1kHz signálu využít i stopu s růžovým šumem k subjektivnímu nastavení shodné hlasitosti. Oba základní způsoby propojení jsou patrné z přiložených obrázků. „Vertikální“ způsob má před klasickým „horizontálním“ jednu výhodu: neuplatní se eventuální horší přeslechy mezi kanály výkonových stupňů, neboť každý z nich napájí vždy jeden kanál. Naproti tomu bude nutné pečlivě nastavit jejich vstupní citlivost, aby nebyla porušena stereováha – u „horizontálního“ propojení však nebude práce s nastavováním jednodušší, neboť musíte vyvážit úroveň „basové“ a „středovýškové“ sekce. Majitelé CD přehrávačů s variabilním výstupem mají zdánlivě nejlehčí úkol: postačí jim pouze dva výkonové zesilovače, budou však muset vyřešit problém, jak propojit dva páry vstupů s jedním párem cinchů. Na trhu jsou k mání různé typy rozdvojek, kabelových i konektorových. Jejich použití ovšem nese jeden (spíše teoretický) problém: vznik odrazů na vedení, způsobených případnými rozdíly ve vstupních impedancích výkonových zesilovačů a následné zvlnění kmitočtových charakteristik. Nejen z tohoto důvodu je vhodné zakoupit oba výkonové bloky od shodného výrobce a vlastnit CD přehrávač s kmitočtově vyrovnanou impedancí na výstupu (v ideálním případě sladěnou s impedancí signálových kabelů a použitých rozdvojek).

Pojednání páté: na vlastní uši
Osobní seznámení s Bi-Ampingem nám umožnily následující sestavy:

  • Arcam (dvojice složená z integrovaného zesilovače Alpha 9 a výkonového zesilovače Alpha 9P),
  • dále Musical Fidelity (integrovaný zesilovač X-A1 a dva výkonové monobloky X-A50),
  • české barvy zastupoval Ri-Audio (pasivní předzesilovač PP-1 a čtyři výkonové monobloky MK-1 pracující ve třídě A),
  • nechyběl Roksan Caspian (integrovaný zesilovač a výkonový stupeň)
  • a již zmíněný Technics SA-AX7
  • Reprosoustavy B&W Nautilus 802 posléze vystřídaly Mission 753 Freedom, u nichž byly nalezené rozdíly o poznání větší (Nautilus má samozřejmě mnohem dokonalejší výhybku)
  • Kabely Monster Cable a Audioquest se jmenovaly Interlink Reference 2 a AudioTruth Emerald x3 (signálové), respektive Powerline 2plus a AudioTruth Forest
  • CD přehrávač Sony CDP-XA50ES roztáčel disk vydaný německým časopisem Audio v roce 1999.

Poslouchali jsme především skladby: 3 – Joseph Haydn – Streichquartett, op.50 („Der Traum“, 1. Satz); 4 – Johannes Brahms – Sonate op. 38 Allegretto quasi memo; 15 – Gabriel Fauré - Adieu op. 21, Nr.2.


Poslechu se zúčastnili pánové Patrik Bláha, Jiří Burdych a Stanislav Malý (ten však nemohl z časových důvodů vyslechnout všechny přístroje).

.

Závěrem přikládáme souhrnné názory recenzentů časopisu Stereo &Video

Arcam

Prostorová scéna se v režimu Bi-Amp znatelně zpřehlední, zvuk lze nazvat transparentním, analytičtějším, s přesnějšími detaily a dozvuky.

Musical Fidelity

Po zvolení Bi-Amp se o poznání prohloubí třetí dimenze poslechového prostoru, vše se stane přesnější, průzračnější, dozvuky věrnější a naturalističtější.

Ri-Audio

Všechny složky zněly perfektně při obou způsobech propojení, byl však mezi nimi slyšitelný rozdíl. Při Bi-Amp byla hudební scéna otevřenější, analytičtější a více transparentní.

Roksan Caspian

Po Bi-Amp zapojení se znatelně zlepší podání basových složek, které získají na pevnosti a razanci. Scéna je celkově čitelnější a analytičtější.

Technics

Po zvolení Bi-Amp režimu se znatelně „pročistí“ scéna a objeví se mnohem více detailů. Nemohli jsme se však ubránit dojmu ze „změkčení“ zvuku a poklesu hlasitosti způsobenému patrně nedostatečně dimenzovaným napájecím zdrojem. Zde však musíme brát možnost Bi-Amp provozu coby dárek navíc, neboť tento přístroj má sloužit ke zcela jinému účelu.

Další tematické články

Kompletní nabídku našich tematických článků na téma Audio, Video, Kabely a Doplňky najdete na hlavní straně - Menu - Tematické články