Benchmark - o firmie

W języku angielskim słowo benchmark oznacza punkt odniesienia. Poziom, z którym porównujemy nowe produkty. Nazwa ta nie została wybrana przypadkowo. Firma Benchmark stawia sobie powiem za cel tworzenie komponentów audio najwyższej klasy, które wyznaczać będą nowe branżowe standardy.

Urządzenia Benchmark tworzone są przez entuzjastów dobrego brzmienia. W firmie pracują muzycy, audiofile i profesjonaliści, których prawdziwą pasją jest słuchanie muzyki i sprzęt audio najwyższej klasy. Jakość i trwałość produktów Benchmark leży więc w centrum ich zainteresowań. Większość urządzeń Benchmark jest projektowana, montowana i testowana w centrali firmy w mieście Syracuse, w USA. 

Benchmark to transparentne sonicznie urządzenia najwyższej jakości, których trwałość pozwala się cieszyć doskonałym brzmieniem przez długie lata.

Transparentne komponenty audio

Kiedy masz przed sobą urządzenie marki Benchmark, możesz być pewien, że to komponent zaprojektowany w celu uzyskania neutralnego i transparentnego brzmienia. Znaczy to, że Benchmark koncentruje się na tworzeniu produktów o jak najdokładniejszej odpowiedzi impulsowej. Znaczy to również, że komponenty marki Benchmark charakteryzuje bardzo niski poziom zniekształceń i szumu. Dokładna odpowiedź impulsowa pokazuje koncentrację firmy na uzyskaniu szerokiego pasma przenoszenia, wyrównanej odpowiedzi częstotliwościowej i maksymalnej zgodności fazowej. Przejrzystość brzmienia może być zdefiniowana i zmierzona przez te parametry.

Czy transparentne brzmienie jest dobre dla Ciebie?

Jeżeli szukasz sprzętu audio, który w zmieni lub podkręci brzmienie odtwarzanej muzyki - Benchmark nie jest dobrym adresem. Jeżeli chcesz dodać do muzyki pełną ciepła atmosferę zniekształceń harmonicznych - Benchmark również nie jest dla Ciebie. Jeżeli jednak cenisz dokładne, czyste i transparentne komponenty audio - Benchmark jest właśnie dla Ciebie!

Transparentny system w studio, transparentny system w domu

Transparentny system to podstawa sukcesu w studio nagraniowym, ale i w domu. Transparentny domowy system audio pozwala bowiem odtworzyć warunki panujące w studio: urządzenia elektroniczne znikają a słuchacz może w pełni odczuwać muzykę. Jeżeli chcesz cieszyć się muzyką, którą słyszeli muzycy w studio, musisz odtwarzać nagrania na transparentnym systemie domowym.

Transparencja łączy studio nagraniowe z domowym pokojem odsłuchowym

Jeżeli wszystkie urządzenia systemu nagraniowego i domowego systemu odtwarzającego muzykę są transparentne brzmieniowo, słuchacz może być przeniesiony wprost do studia nagraniowego. To właśnie jest magia muzyki. Aby ją poczuć, trzeba jednak skonfigurować system z przejrzystych sonicznie komponentów.

Profesjonalne produkty audio do zastosowań domowych

Urządzenia firmy Benchmark są projektowane pod kątem zastosowań profesjonalnych. Są jednak wyposażone w funkcje, które szyczynią z nich świetny wybór do domowych systemów audio. Posiadają również wszystkie niezbędne certyfikaty pozwalające na ich bezproblemową współpracę z innymi urządzeniami. Komponenty Benchmark zbudowano tak, by bez problemów wytrzymywały codzienną, nieprzerwaną pracę w studio nagraniowym. Wyposażono je również w opcje przydatne dla wymagających audiofilów - na przykład możliwość zdalnego sterowania.

Wszystko zaczęło się w 1983

Firma Benchmark powstała w 1983 jako ’Benchmark Sound Company’ w małym garażu w Garland, w Teksasie. Jej założyciel, Allen H. Burdick, zaczął od tworzenia wysokiej jakości urządzeń audio przeznaczonych do użycia w specjalistycznych systemach transmisji telewizyjnej. Firma szybko rosła. W 1985 została przekształcona w spółkę Benchmark Media Systems i nadal rozszerzała swoją działalność. Allen przeniósł jej siedzibę do Syrakuse w stanie Nowy Jork, skąd pochodził.

W tle starego zdjęcia Allena widać napis na plakacie reklamowym Benchmark: ’Perfekcja w starym stylu … najnowocześniejsza jakość najwyższej klasy’. Benchmark do dziś trzyma się tych zasad wprowadzonych w życie przez Allena Burdicka. Dziś firmę prowadzi John Siau. Pod jego kierunkiem Benchmark stale zajmuje wiodącą pozycję w branży tworząc wielokrotnie nagradzane wyjątkowe produkty audio.

Wzmacniacz mocy Benchmark AHB2 jest urządzeniem, z którego Allen byłby z pewnością bardzo dumny. Posiada on bowiem najniższy poziom zniekształceń i szumu spośród wszystkich wzmacniaczy mocy, niezależnie od ich ceny. Jak wiele spośród dzisiejszych urządzeń Benchmark, AHB2 powstał już po przejściu Allen na emeryturę. Ze względu na problemy ze zdrowiem, nie był on w stanie brać udziału w projektowaniu komponentów audio po roku 2007. Niezależnie od tego, każde nowe urządzenie Benchmark ściśle trzyma się jego koncepcji transparentnego brzmienia.

Tuż przed premierą nowego wzmacniacza, do firmy Benchmark dotarła smutna wiadomość o śmierci jej założyciela. Aby uhonorować Allena H. Burdicka, najlepszy wzmacniacz mocy Benchmark nazwano jego inicjałami: AHB2.

Pomiary i odsłuchy

• Transparentne komponenty audio zazwyczaj cechują doskonałe wyniki pomiarów.
• Produkty audio o niezbyt przejrzystej sygnaturze dźwiękowej, zazwyczaj ’mierzą się’ dość słabo.
• Doskonałe wyniki pomiarów nie gwarantują osiągnięcia transparentnego brzmienia.
• Transparentne brzmienie trzeba potwierdzić wynikami testów odsłuchowych.

Niektóre produkty audio, nawet te wysokiej jakości, nie są transparentne ponieważ świadomie zaprojektowano je w celu zmiany brzmienia. Z tego powodu, pomiary nie są przydatne do oceny takich komponentów. Zniekształcenia i zmiany przebiegu krzywej charakterystycznej często wprowadzane są w celu podkreślenia efektów eufonicznych. Złe wyniki pomiarów zniekształceń THD mogą sugerować, że produkt audio został  zbudowany aby celowo ocieplać brzmienie za pomocą zniekształceń harmonicznych. Złe wyniki pomiarów odpowiedzi częstotliwościowej mogą świadczyć o celowych zmianach przebiegu krzywej charakterystycznej.

W kontraście, produkty Benchmark są tworzone z myślą o uzyskanie pełnej transparencji brzmienia. Oznacza to, że pomiary są istotnym etapem procesu ich projektowania. Niezależnie od tego, Benchmark doskonale rozumie, że wyniki pomiarów nie mówią wszystkiego.

Wyniki pomiarów to nie wszystko

Przejrzystość brzmienia należy koniecznie weryfikować za pomocą testów odsłuchowych. Odsłuchy pozwalają bowiem odkryć konstrukcyjne problemy, które nie są widoczne w wynikach podstawowych pomiarów. Zwykle oznacza to jednak, że zestaw pomiarów nie jest kompletny.

Doświadczenie firmy Benchmark pokazuje, że jeżeli czegoś, co słychać nie widać w wynikach pomiarów, oznacza to, że nie zmierzono wszystkiego. Przez lata firma doskonaliła swoje techniki i procedury pomiarowe. Dzięki temu, jej inżynierowie są w stanie odkryć przyczyny zniekształceń wcześniej wykrywanych jedynie za pomocą ludzkiego ucha.

Kiedy jednak procedury pomiarowe osiągnęły aktualny poziom, niedoskonałości brzmienia można na bieżąco korygować wprowadzając zmiany do projektowanych układów. Pomiary pozwalają więc firmie Benchmark doskonalić nowe produkty aż do uzyskania poziomu zniekształceń niesłyszalnego dla ludzkiego ucha. Na końcu jednak, każdy projekt musi przejść testy odsłuchowe.

Pokój odsłuchowy Benchmark

Pomieszczenie odsłuchowe firmy Benchmark wyposażone jest w wiele różnych kolumn. Można tu znaleźć najpopularniejsze monitory aktywne i pasywne oraz wolnostojące kolumny pasywne. Jest tu również specjalny tester ABX pozwalający na prowadzenie testów odsłuchowych według procedury podwójnie ślepej próby. Przeprowadzone testy pokazały na przykład wpływ wzmacniacza AHB2 na poprawę przejrzystości brzmienia pasywnych monitorów. Uzyskane brzmienie pod względem transparencji przewyższało nawet brzmienie skalibrowanych profesjonalnych monitorów bliskiego pola. Dodatkowo, wzmacniacz AHB2 w połączeniu z pasywnymi kolumnami zapewniał kompletny brak szumu, obecnego w brzmieniu wszystkich konstrukcji aktywnych. Aktywne monitory studyjne zapewniają obniżenie kosztów, ale ich jakość pozostawia wiele do życzenia.

Made in USA

Wszystkie urządzenia Benchmark są projektowane, montowane i testowane w USA z wykorzystaniem komponentów, które w większości również produkowane są w USA.

W firmie Benchmark, ostatnim testem decydującym o wprowadzeniu prototypu do seryjnej produkcji są odsłuchy. Kiedy wszystkie pomiary wykażą, że nowy komponent działa zgodnie z założeniami, spędza wiele godzin w pomieszczeniu odsłuchowym, co pozwala wykryć problemy, których nie da się zdiagnozować podczas pomiarów. Jeżeli coś słychać - prototyp wraca do laboratorium pomiarowego, gdzie szukany jest sposób zmierzenia tego, co ujawniło się podczas odsłuchów. Potem zaś nowy test trafia do stałego arsenału pomiarów.

Pomieszczenie odsłuchowe Benchmark

W pomieszczeniu odsłuchowym firmy Benchmark znajduje się szereg różnych komponentów: źródeł sygnału, wzmacniaczy i kolumn [w tym wiele monitorów bliskiego pola pokazanych poniżej]. Specjalne przełączniki pozwalają na zmianę kolumn w trakcie odtwarzania muzyki.

Zasadnicze znaczenie ma wyrównanie poziomu głośności

Najważniejszą kwestią podczas porównawczych testów odsłuchowych jest wyrównanie poziomu głośności. Nawet niewielkie różnice głośności odtwarzanej muzyki potrafią bowiem wpłynąć na wyniki testu. Zwłaszcza jeżeli test ma na celu znalezienie niewielkich różnic. Podczas odsłuchów,  Benchmark wyrównuje głośność z dokładnością +/- 0,1dB.

Protokół ABX - eliminacja subiektywnego podejścia słuchaczy

Kolejną ważną kwestią podczas testów odsłuchowych jest konieczność zachowania obiektywizmu słuchaczy, którzy wiedzą o zmianie źródła. Jeżeli podczas odsłuchów w firmie Benchmark rodzi się przekonanie o tym, że słychać różnicę między dwoma źródłami, kolejnym krokiem jest weryfikacja za pomocą testu ABX. Specjalny przełącznik pozwala obiektywnie porównać dwa wzmacniacze, przedwzmacniacze lub przetworniki cyfrowo-analogowe. Benchmark posiada również  przełącznik ABX jw postaci aplikację, która pozwala porównać dwa nagrania cyfrowe. W obu formach, przełącznik ABX pozwala słuchaczom porównać nieznane źródło X ze źródłami A lub B. W każdej serii testów, X jest albo źródłem A, albo B. W każdej próbie słuchacz może dowolną ilość razy i w dowolnej kolejności wybierać między A, B lub X - aż do momentu, w którym jest w stanie określić, że X to A albo B. Dowodem, że słuchacz właściwie rozpoznaje różnice między testowanymi urządzeniami jest powtarzalność wyników wielokrotnie przeprowadzanych prób.

Jak wszystkie testy odsłuchowe, niestety również i metoda ABX ma swoje ograniczenia. Pozwala ona, owszem, wykryć słyszalną różnicę między komponentami, ale nie pozwala ocenić, który z nich brzmi lepiej. Oczywiście, jeżeli testujemy urządzenia, na przykład, pod kątem przejrzystości brzmienia i usłyszymy różnicę - oznacza to, że jedno z urządzeń jest lepsze. Tyle, że według niektórych krytyków, zmęczenie wywoływane zniekształceniami dźwięku w trakcie długotrwałych sesji odsłuchowych, może - w sposób nieumyślny - wpływać na wyniki testów ABX. Najważniejsze, by zapamiętać jedno: każdy test odsłuchowy ma swoje ograniczenia, które należy zrozumieć i uwzględnić w ocenie przed postawieniem końcowych wniosków.

Laboratorium pomiarowe Benchmark

Laboratorium firmy Benchmark wyposażone jest w stację pomiarową Audio Precision APx555b. To absolutnie najlepsze urządzenie dostępne na rynku. Benchmark posiada również starsze stacje firmy Audio Precision, na przykład AP2722 i AP2522. Są to niezastąpione narzędzia do wykrycia błędów, które mogą być niesłyszalne dla ludzkiego ucha.

Techniki pomiarowe muszą opierać się na testach odsłuchowych

Testy odsłuchowe nie są doskonałe. Z tego powodu, firma Benchmark rozwija techniki pomiarowe odpowiednie dla każdego artefaktu usłyszanego podczas testów. Rozdzielczość stacji APx555 znacznie przekracza możliwości ludzkiego ucha. Nie posiada ona jednak własnej inteligencji. Trzeba jej dokładnie wskazać co ma mierzyć i jak ma to mierzyć. Kiedy podczas testów odsłuchowych wychodzą na jaw błędy, których nie da się zmierzyć, trzeba uznać, że pomiary nie są dokonywane w odpowiedni sposób.

Testy odsłuchowe pokazują problem, ale nie jego przyczynę

Każde urządzenie, którego projekt oparto wyłącznie na testach odsłuchowych, z pewnością poniesie porażkę. Jeżeli zmiany w układzie wprowadzane są jedynie w reakcji na testy odsłuchowe, trudno jest zdiagnozować rzeczywiste przyczyny napotkanych problemów. Efektem tego jest wprowadzanie zmian, które jedynie maskują brzmieniowe artefakty za pomocą artefaktów trudniejszych do usłyszenia [lub łatwiejszych do zaakceptowania]. Próby wyeliminowania przyczyn wszystkich słyszalnych problemów mogą zaś doprowadzić do stworzenia układu, który charakteryzuje prawdziwa transparencja brzmienia. Po zmierzeniu artefaktu brzmienia, Benchmark nie próbuje określać czy jest on słyszalny, czy nie - po prostu próbuje wyeliminować jego przyczynę.

Artefakty dźwiękowe wymykające nie tradycyjnym pomiarom

Jak do tej pory, najbardziej ulotnym artefaktem napotkanym przez firmę Benchmark podczas testowania prototypów jest kwestia pików międzypróbkowych. Okazuje się bowiem, że nawet jeśli wartość zapisanej próbki nigdy nie przekracza 0dBFs, to pojawiające się międzypróbkowe piki mogą osiągnąć nawet +3dBFs i wywołać przeciążenie konwerterów PCM typu delta-sigma oraz konwerterów częstości próbkowania. Trzeba tu jednak podkreślić, że przeciążenie to nie wynika z defektów technologii PCM ani procesu upsamplingu, ale jest efektem technik obliczeniowych.

Rysunek poniżej schematycznie przedstawia konwersję A/D +3dBFs. Sygnał analogowy [niebieska linia] jest prawidłowo reprezentowany przez próbki w sygnale cyfrowym [pokazane na czerwono]. Próbki te osiągają maksymalny możliwy poziom [pokazany na rysunku jako +1 i -1]. W 16-bitowym PCM, ’1’ odpowiada +32,767 a ’-1’ odpowiada -32,768. Aby nie komplikować tej dyskusji założono, że granice poziomu sygnału cyfrowego to -1 i +1. Szczyt sinusoidy osiąga odpowiednio +1,414 i -1,414. Znacznie przekracza to poziom maksymalnych wartości, które można zakodować w systemach PCM.

Oryginalny kształt fali sygnału analogowego [niebieska linia] można odtworzyć dość dokładnie umieszczając analogowy filtr dolnoprzepustowy na wyjściu konwertera cyfrowo-analogowego bez oversamplingu. Większość zaś konwerterów oversamplingujących, ulegnie przeciążeniu i sprzęgnięciu podczas obróbki tego sygnału. Następny wykres przedstawia działanie interpolacji: próbę wstawienia interpolowanych próbek jeszcze przed rekonstrukcją. Każdy szczyt sinusoidy obejmuje trzy sprzęgnięte próbki. Fala wyjściowa tego przetwornika sigma-delta przypominać będzie raczej wykres fali kwadratowej.

Pod względem brzmienia, rezultatem sprzęgania jest słyszalne brzęczenie wysokiej częstotliwości dodawane do muzyki. Brzmienie systemu jest przez to wyraźnie rozjaśnione. W testach odsłuchowych prowadzonych przez firmę Benchmark, konwertery częstości próbkowania o zniekształceniach THD+N  na poziomie lepszym niż -135dB [0,000018%] miały słyszalny wpływ na dźwięk. Ale nie dało się go wytłumaczyć za pomocą tradycyjnych pomiarów. Przy zniekształceniach na poziomie -135dB nie słyszano zniekształceń, ale coś słyszano! W końcu okazało się, że to piki międzypróbkowe prowadzą do przeciążenia konwerterów podczas prób interpolacji a wynikające z tego zniekształcenia THD rosły aż do poziomu kilku procent. Po identyfikacji problemu, opracowanie odpowiedniego testu nie było już trudne. W laboratorium, Benchmark stosuje teraz sygnał testowy 11,025kHz z częstością próbkowania 44,1kHz, który zawiera czysty to na poziomie +3,01dBFS. Nowe konwertery cyfrowo-analogowe DAC2 i DAC3 interpolują ten sygnał bez sprzęgania i żadnych zniekształceń. Poniższy rysunek pokazuje działanie interpolatora 4x z dużym zapasem mocy obliczeniowej, który zwiększa częstość próbkowania 4x. Interpolatory w przetwornikach DAC2 i DAC3 działają z jeszcze większą częstością, rysunek jest jedynie ilustracją tego procesu.

Praktycznie wszystkie inne konwertery D/A będą dawać zniekształcenia sygnału. Omawiane artefakty to najważniejsza słyszalna różnica między formatami PCM i DSD i prawdopodobnie najważniejsza różnica między przetwornikami z oversamplingiem a konstrukcjami opartymi o tradycyjne drabinki rezystorowe. DAC z drabinką rezystorów jest niewrażliwy na problemy z pikami międzypróbhowymi. Niestety, obarczony jest jednocześnie zestawem własnych kłopotów zniekształcający brzmienie. Podczas tradycyjnych pomiarów utrudniają one wykrycie prawdziwej przyczyny słyszalnych zniekształceń brzmienia. Podstawowym kłopotem rezystorów jest niemożność dokładnego dopasowania ich w pary o tych samych parametrach. Nie jest możliwe takie sparowanie elementów elektronicznych, które pozwoli osiągnąć brzmienie osiągające poziom rozdzielczości 16-bitów. Co więcej, poziom dokładności zmienia się wraz z temperaturą pracy układu. Największe zaburzenia liniowości pojawiają się podczas przejścia sygnału przez zero. Większość producentów przetworników zwykle dodaje do sygnału składową prądu stałego, co przesuwa te błędy dalej od przejścia przez zero. Poprawia to wyniki tradycyjnych pomiarów THD+N i może prowadzić do nieznacznej poprawy brzmienia. Ale jest to sztuczka raczej na potrzeby tabelki z danymi technicznymi a nie dla słuchaczy. Dokładne testy pozwalają łatwo odkryć te sztuczki. Jeżeli jednak nikt nie prowadzi dokładnych testów, trudno spodziewać się wykrycia wszystkich niedoskonałości przetworników opartych o drabinki rezystorów.

Oszukiwanie podczas testów

W zasadzie można powiedzieć, że przetworniki z rezystorami oszukują na egzaminach. Robią to dzięki przemyślanej budowie. Można je złapać na oszustwie jedynie podczas bardzo trudnych sesji. Tak, jak w szkole: łatwo ściągać albo trafić dobry wynik podczas testów. Trudniej jest zdać tradycyjny egzamin pisemny. Egzaminy trzeba więc projektować właśnie pod kątem łapania oszustów.

Jednym z takich testów jest test zakresu dynamiki. Benchmark opracował go aby wykryć próby oszust w kwestii stosunku sygnału do szumu. Niektóre wczesne odtwarzacze płyt kompaktowych były wyposażone w układ automatycznego wyciszania, który wyłączał konwerter  D/A podczas przerw w odczycie płyty. Jednym z efektów tego działania była znacząca redukcja poziomu szumu słyszalnego w trakcie pauz. Drugim: doskonały stosunek poziomu do szumu w tabelce z danymi. Podczas testu zakresu dynamiki, Benchmark dodaje ton głośności -60dB podczas pomiaru wyjściowego szumu urządzeń audio. Ten sygnał, o bardzo niskim poziomie, ma na celu oszukać układy automatycznego wyciszania i zweryfikować dane dotyczące poziomu szumu obecnego na wyjściach.

Trzeba jednak pamiętać, że dodawanie składowej prądu stałego i układy automatycznego wyciszania nie są stosowane wyłącznie w celu poprawy danych technicznych. Oba rozwiązania przynoszą korzyści słuchaczom. Doskonałe parametry techniczne - nie mające potwierdzenia w brzmieniu - są jedynie efektem ubocznym ich stosowania.

Ciekawe, że niektóre układy potrafią oszukiwać podczas testów nawet bez ludzkiej interwencji. Jednobitowe przetworniki sigma-delta, kiedy nie odtwarzają muzyki, produkują cichy ton o bardzo niskim poziomie. Redukuje on wartość stosunku sygnału do szumu, ale umyka potwierdzeniu w teście zakresu dynamiki. Dołożenie tonu -60dB stosowanego do pomiaru szumu daje w efekcie nadmiernie optymistyczny pomiar zakresu dynamiki. Można wręcz powiedzieć, że konwertery jednobitowe potrafią oszukać test skonstruowany w celu wykrycie oszustów.

Najważniejsze to pamiętać o jednym: aby potwierdzić prawidłowe działanie układów audio, trzeba opracować odpowiedni zestaw testów pomiarowych. Inaczej, układy będą nas oszukiwać!

Starannie przeprowadzony zestaw wszechstronnych testów przetworników cyfrowo-analogowych, powinien wykazać, że wielobitowe przetworniki sigma-delta dają wyniki pomiarów lepsze niż najlepsze przetworniki z drabinką rezystorów i 1-bitowe przetworniki DSD. Biorąc pod uwagę konstrukcje DSD [1-bit sigma-delta], PCM bez oversamplingu [DAC z drabinką rezystorów] i PCM z oversamplingiem [wielobitowy DAC sigma-delta], najbardziej przejrzysty brzmieniowo powinien być ten ostatni. A jednak wczesne prototypy przetwornika Benchmark DAC2 brzmiały bardzo niedobrze. Odsłuchy pozwoliły bowiem usłyszeć, opisany powyżej, problem z pikami międzypróbhowymi. Po jego zdiagnozowaniu opracowano nowy prototyp i wdrożono do zastosowania nowy test pomiarowy [z sygnałem +3dBFS]. Tradycyjne przetworniki wielobitowe wykładają się na nim a przetworniki Benchmark DAC2 i DAC3 zdają go bez problemów.

Słyszalne zniekształcenie brzmienia nie wynikało z samego oversamplingu, ani z wewnętrznych defektów kodowania PCM. Były efektem braku zapasu mocy obliczeniowej w obróbce DSP. Problem ten rozwiązano przez redukcję amplitudy sygnału wejściowego o 3dB przed oversamplingiem. Dodano również wystarczający zapas analogowej mocy do oddania pików +3dBFS bez sprzęgania. Rezultaty są lepsze od tych, które osiągają 1-bitowe przetworniki DSD i przetworniki z drabinką rezystorowa.

Benchmark DAC2 i DAC3 zdają egzaminy bez oszukiwania. Niemniej stale trzymamy je na oku!