Frank Balzuweit e Tadayoshi Okuda di Technics raccontano il dietro le quinte delle principali innovazioni audio del brand, dal sistema per giradischi Delta Sigma Drive fino all’amplificazione digitale JENO Engine
Negli ultimi anni Technics ha consolidato la propria posizione come uno dei brand di riferimento storici nel panorama dell’alta fedeltà, coniugando l’eredità dei suoi iconici giradischi a trazione diretta con soluzioni digitali proprietarie sempre più sofisticate. Dietro prodotti come gli amplificatori dotati di JENO Engine, i giradischi equipaggiati con Delta Sigma Drive e le tecnologie LAPC e MBDC, si nasconde un intenso lavoro di ricerca e sviluppo che raramente viene raccontato nel dettaglio.
In questa intervista, il Chief Technical Officer di Technics, Tadayoshi Okuda, e il Senior Product Manager di Technics Europe, Frank Balzuweit, spiegano le scelte progettuali, le sfide tecnologiche e la filosofia che guida lo sviluppo delle nuove generazioni di elettroniche e sorgenti analogiche del brand giapponese.
AFDigitale: Benvenuto, Okuda-san. È un grande onore averla con noi su AFDigitale.it. Prima di entrare nei dettagli tecnici, ci piacerebbe che si presentasse al nostro pubblico. Qual è il percorso che l’ha portata a diventare una delle menti tecniche di Technics, e in che modo la sua passione personale per la musica influenza le sue decisioni ingegneristiche?
Tadayoshi Okuda: Piacere di conoscervi. Sono responsabile dello sviluppo tecnologico presso Technics. Sin dal rilancio del marchio Technics nel 2014, mi sono occupato dello sviluppo delle tecnologie Technics in qualità di ingegnere delle tecnologie di base. Nel corso degli anni ho contribuito allo sviluppo di molte delle tecnologie fondamentali di Technics, tra cui l’LSI per la nostra tecnologia proprietaria di amplificazione full-digital (JENO Engine), LAPC (Load Adaptive Phase Calibration), che consente di pilotare gli altoparlanti con una risposta all’impulso ideale, Space Tune, una tecnologia di ottimizzazione acustica che utilizza il microfono di uno smartphone per adattare la qualità del suono alla posizione d’ascolto, e il nostro equalizzatore phono, che impiega un’elaborazione proprietaria del segnale nel dominio digitale.
Successivamente, in qualità di CTO, ho assunto la responsabilità della supervisione complessiva delle nostre attività di sviluppo tecnologico e sono stato coinvolto nello sviluppo di nuove tecnologie per giradischi. In quel contesto, ho capito che le tecnologie e il know-how accumulati con lo sviluppo degli amplificatori full-digital potevano essere applicati anche al controllo del motore dei giradischi. Questa intuizione ha portato, in ultima analisi, alla creazione di Delta Sigma Drive. Anche se oggi capita raramente che suoni, durante gli anni universitari ho suonato la chitarra classica. Forse anche per questo attribuisco un’importanza particolare alla risonanza unica e alla presenza tangibile degli strumenti acustici dal vivo. Nel mio lavoro di sviluppo tecnologico, sono guidato dal desiderio di riprodurre fedelmente ogni minima sfumatura dell’esecuzione di un musicista, offrendo non solo una sensazione realistica di “essere lì”, ma anche la passione e l’emozione racchiuse in ogni nota.
AFDigitale: Il sistema Delta Sigma Drive è una delle innovazioni più interessanti nell’ecosistema a trasmissione diretta di Technics e di recente è stato esteso a modelli più accessibili come lo SL-1500CS. Da un punto di vista puramente ingegneristico, in che modo l’applicazione del processo Delta Sigma riesce a correggere le micro-fluttuazioni della rotazione (cogging) e a ripulire l’alimentazione del motore rispetto ai metodi tradizionali di controllo a onda sinusoidale?
Frank Balzuweit: Delta Sigma Drive è certamente un metodo affascinante per ottimizzare il segnale di pilotaggio del motore e usare approcci di elaborazione digitale per ottimizzare processi “analogici” come la rotazione del piatto. Tuttavia, prima di valutare il contributo di Delta Sigma Drive all’accuratezza della rotazione, vorrei chiarire un aspetto fondamentale dei giradischi Technics a trazione diretta che riguarda il motore direct drive iron-coreless. Il primo fondamento della stabilità rotazionale di precisione su ogni giradischi Technics è il fatto che utilizziamo motori che non producono cogging, semplicemente perché abbiamo progettato motori DD in grado di generare la coppia necessaria senza l’uso di statori con nuclei in ferro, che normalmente sarebbero necessari per rafforzare il campo magnetico e ottenere una potenza sufficiente. Il nostro design del motore non ha bisogno di nuclei in ferro per offrire una forza di trascinamento elevata, ed è assolutamente unico.
In secondo luogo, c’è il nostro esclusivo controllo digitale del motore basato sul rilevamento della precisione di velocità e sul controllo immediato in caso di fluttuazione della velocità, ad esempio nel caso di un disco vinile deformato. Una volta garantita la precisione della rotazione, la tecnologia Delta Sigma Drive interviene per eliminare anche le più piccole vibrazioni del motore, ottimizzando la precisione dell’onda sinusoidale di pilotaggio tramite modulazione Delta-Sigma. In questo modo, rendiamo l’onda sinusoidale di comando estremamente uniforme, sopprimendo le vibrazioni del motore al minimo assoluto e garantendo un processo di tracciamento estremamente preciso del disco, così che i solchi del vinile vengano letti senza alcuna perturbazione e che l’esecuzione musicale sia al tempo stesso pura e naturale.
AFDigitale: Storicamente, la tecnologia Delta Sigma è stata associata ai convertitori digitale-analogico (DAC). Quali sono state le sfide di isolamento strutturale ed elettrico nel trasporre un principio di segnale audio digitale in un’applicazione elettromeccanica di potenza pura come il controllo del motore di un giradischi?
Frank Balzuweit: Come detto sopra, la modulazione Delta-Sigma è applicata al segnale sinusoidale di pilotaggio del motore. Originariamente, negli anni ’70, tale onda sinusoidale veniva prodotta da semplici oscillatori RF che generavano un segnale di comando del motore con una precisione rudimentale, in parte però compensata dall’inerzia di massa del piatto. Il passo successivo e rivoluzionario si è avuto nel 2016 con l’introduzione dello SL-1200GAE. Come già descritto, si trattava dell’introduzione del motore direct drive iron-coreless con controllo digitale della rotazione. Con questa nuova generazione di motori Technics, l’onda sinusoidale di pilotaggio viene creata completamente nel dominio digitale, utilizzando una ROM per l’onda sinusoidale, seguita da un convertitore D/A e da un amplificatore operazionale.
Il segnale di uscita di questo approccio è lontanissimo da qualsiasi semplice generazione analogica di onda sinusoidale e la forma d’onda risulta molto più pura e uniforme. Tuttavia, anche su questo segnale di pilotaggio si trovano piccole imprecisioni che possono causare vibrazioni indesiderate. È qui che abbiamo pensato a come migliorare ulteriormente il segnale di comando, utilizzando un metodo di interpolazione intelligente mediante modulazione Delta-Sigma. Il segnale di uscita ottimizzato dalla modulazione Delta-Sigma presenta una purezza sorprendente, molto vicina all’onda sinusoidale analogica più pura, pilotando così il motore con una precisione prima ineguagliata.
AFDigitale: Il cuore dell’amplificazione full-digital Technics (dai sistemi all-in-one SC-CX700 fino agli integrati Grand Class) è il JENO Engine. Potrebbe spiegarci in cosa la vostra tecnologia proprietaria di riduzione del jitter e conversione PWM differisce radicalmente dagli stadi di amplificazione Class D concorrenti, spesso criticati dagli appassionati hi-fi?
Frank Balzuweit: Il Technics JENO Engine è effettivamente completamente diverso dagli approcci Class-D ed è una tecnologia proprietaria Technics. Per chiarire nel dettaglio, il Class-D non è in realtà un approccio “digitale”. Nel Class-D, un segnale di ingresso analogico modula un’onda a dente di sega all’interno di un cosiddetto comparatore, la cui uscita è un segnale PWM (Pulse-Width Modulation), che rappresenta il segnale analogico originale tramite una serie di impulsi di commutazione di diversa durata, con soli due stati di tensione: “0” oppure “1”. Il vantaggio degli amplificatori Class-D è il principio di funzionamento ad alta efficienza energetica, poiché la tensione del segnale è ora rappresentata da una serie di impulsi a bassa tensione. Tuttavia, gli amplificatori Class-D sono in realtà di natura analogica e necessitano di retroazione negativa per la stabilizzazione, come accade per la maggior parte degli approcci di amplificazione lineare.
L’amplificatore full-digital Technics basato sul JENO Engine non ha bisogno di retroazione negativa, poiché per sua natura non può diventare instabile. Tuttavia, vorrei sottolineare che utilizziamo un vero approccio di amplificazione digitale con vantaggi enormi rispetto agli amplificatori lineari analogici, visto che con l’amplificazione digitale non abbiamo né distorsione né rumore. Il cuore del JENO Engine è un convertitore di frequenza di campionamento a basso jitter, in grado di convertire la frequenza di campionamento del segnale in ingresso nel clock operativo nativo dell’amplificatore Technics, tipicamente a 768 kHz o 1,5 MHz, combinato con un convertitore PWM che impiega la modulazione Delta-Sigma per il processo di conversione. All’interno del JENO Engine, il segnale in ingresso viene completamente reclockato per garantire una precisione del segnale priva di jitter. Il segnale di uscita del JENO Engine pilota direttamente lo stadio di uscita tramite un FET driver. Poiché il JENO Engine non necessita di retroazione negativa, la velocità di elaborazione del segnale è estremamente elevata e questo consente una precisione temporale molto alta, che a sua volta garantisce una fedeltà impulsiva di prim’ordine.
AFDigitale: Nei prodotti più recenti abbiamo visto il JENO Engine lavorare in stretta sinergia con alimentazioni silenziose ad alta velocità e tecnologie come LAPC (Load Adaptive Phase Calibration). In che modo l’algoritmo del JENO Engine interagisce con le variazioni dinamiche dell’impedenza degli altoparlanti per mantenere la linearità di fase?
Frank Balzuweit: La mia risposta qui tratta separatamente l’alimentazione silenziosa ad alta velocità e l’approccio LAPC, poiché questi due circuiti operano in modo indipendente. Prima di tutto, l’alimentazione silenziosa ad alta velocità è una “power supply” e, come tale, rappresenta la base di un componente audio. La purezza e la stabilità dell’alimentazione sono essenziali per la fedeltà sonora di ogni dispositivo audio. Noi utilizziamo alimentazioni digitali, perché con il nostro approccio la purezza della tensione è migliore rispetto a quella delle alimentazioni analogiche convenzionali. Le frequenze di commutazione delle nostre alimentazioni ad alta velocità sono superiori a 100 kHz, quindi non interferiscono con la banda audio udibile. Inoltre, nella nostra alimentazione ad alta velocità applichiamo anche una tecnica di estrazione del rumore, che rappresenta un ulteriore modo per raggiungere una fedeltà audio di alto livello.
LAPC è un altro approccio proprietario Technics di elaborazione del segnale, pensato per ottimizzare la collaborazione di un amplificatore full-digital Technics con qualunque altoparlante, tramite una procedura di calibrazione. L’impedenza dell’altoparlante non è costante, ma presenta caratteristiche dipendenti dalla frequenza. Idealmente, l’amplificatore dovrebbe pilotare l’altoparlante senza essere influenzato dalle caratteristiche di questa impedenza. Soprattutto in un amplificatore digitale, dopo il transistor di uscita è necessario un LPF (low-pass filter) per rimuovere il segnale portante, per cui le caratteristiche in frequenza risultano disturbate più che in un amplificatore analogico. Naturalmente, questo potrebbe essere migliorato applicando la tecnologia di retroazione negativa (NFB), ma quando si applica l’NFB c’è un effetto collaterale, per cui un segnale che include il segnale audio viene riportato dall’uscita all’ingresso, causando distorsione nei transienti e, di conseguenza, una possibile degradazione della qualità sonora dell’amplificatore digitale.
Per risolvere questo problema, Technics compensa le caratteristiche misurando il guadagno in uscita e le caratteristiche di fase dell’amplificatore ai morsetti dell’altoparlante, con l’altoparlante collegato, e crea una risposta all’impulso ideale garantita per qualsiasi diffusore. Abbiamo chiamato questa tecnica proprietaria “LAPC”. In pratica, per eseguire la misurazione e la correzione delle caratteristiche di impedenza e fase, vengono impiegati un DSP, filtri digitali e una memoria non volatile. Si tratta di una tecnica esclusiva degli amplificatori digitali Technics e non è ottenibile con i convenzionali amplificatori analogici.
AFDigitale: Il piatto del giradischi SL-1200GME è un vero capolavoro di ingegneria, con una struttura a tre strati e un elegante top in ottone pesante. Al di là dell’impatto estetico, potrebbe spiegare in che modo la combinazione di ottone, alluminio pressofuso e gomma smorzante influisce sul controllo delle risonanze e sulla massa inerziale? Inoltre, quanto contribuisce il processo di bilanciamento individuale, millimetrico, eseguito da artigiani specializzati in Giappone, alle prestazioni acustiche finali?
Frank Balzuweit: Il “segreto” dello smorzamento delle vibrazioni nel piatto a 3 strati che descrive sta proprio nella combinazione di tre materiali con comportamenti di risonanza differenti. Anche l’inerzia di massa è un altro aspetto dello smorzamento delle vibrazioni. Grazie alla combinazione intelligente di alluminio pressofuso, ottone pesante e gomma smorzante come strato inferiore, l’assorbimento delle risonanze è davvero eccellente. Basta tenere il piatto in mano e colpirlo con le nocche: non si avverte alcuna risonanza. Il bilanciamento rotazionale è un altro aspetto fondamentale per garantire una riproduzione fluida del vinile.
Pensate alle ruote della vostra auto e immaginate che non siano state bilanciate su una macchina professionale di equilibratura sotto il controllo di un tecnico esperto: ruote sbilanciate renderebbero la guida molto scomoda, persino pericolosa. Trasferendo questa immagine al piatto di un giradischi, è chiaro che una mancanza di precisione nel bilanciamento influirebbe negativamente sulla fluidità della rotazione. Solo se il piatto è bilanciato con precisione (e noi lo facciamo con macchine che funzionano secondo un principio molto simile a quello delle equilibratrici utilizzate per le ruote dei treni ad alta velocità giapponesi), la precisione di rotazione sarà perfetta, garantendo la massima stabilità di velocità per un timing musicale accurato.
AFDigitale: Il mercato dell’elettronica di consumo e dell’alta fedeltà sta attraversando una profonda trasformazione, tra catene di approvvigionamento complesse e aumento dei costi delle materie prime, come l’ottone e l’alluminio pressofuso utilizzati nei vostri piatti multistrato. In che modo Technics sta affrontando queste sfide globali senza compromettere i processi di bilanciamento individuale millimetrico?
Tadayoshi Okuda: Le fluttuazioni dei costi delle materie prime e le catene di approvvigionamento sempre più complesse sono diventate una sfida per molti produttori. Tuttavia, per Technics la cosa più importante è mantenere le prestazioni, l’affidabilità e la qualità produttiva che i nostri clienti si aspettano. Per raggiungere questo obiettivo, lavoriamo a stretto contatto con fornitori con i quali abbiamo costruito solidi rapporti di collaborazione nel corso di molti anni, migliorando costantemente i nostri processi produttivi. Per componenti critici come piatti, motori e bracci, non allentiamo mai le specifiche o gli standard qualitativi solo per compensare l’aumento dei costi.
La produzione di precisione è inoltre un elemento fondamentale che sostiene la filosofia progettuale di Technics. Processi come la regolazione individuale del bilanciamento e il rigoroso controllo delle tolleranze di lavorazione sono essenziali per ottenere l’eccezionale precisione di rotazione e le prestazioni a bassa vibrazione richieste dalla riproduzione analogica di alta qualità. Sono ambiti in cui non scendiamo a compromessi. Mentre le condizioni di mercato continuano a evolversi, il nostro impegno verso l’ingegneria di precisione e l’eccellente qualità sonora rimane invariato e continuerà a definire Technics negli anni a venire.
AFDigitale: Da un lato assistiamo a un enorme revival del vinile, mentre dall’altro al dominio dello streaming in alta risoluzione. In che modo Technics riesce a bilanciare questi due mondi apparentemente opposti nel proprio catalogo, garantendo che il suo DNA sonoro rimanga intatto sia nei sistemi puramente analogici, sia in quelli fortemente improntati al digitale?
Frank Balzuweit: Il brand Technics è stato fondato nel 1965 e nel corso degli ultimi sei decenni abbiamo sviluppato innumerevoli componenti in tutti i campi della tecnologia audio, molti dei quali sono stati i primi al mondo. Poiché Technics è da sempre un produttore a gamma completa, rappresentando l’intero universo dell’esperienza audio invece di operare solo in settori specifici, abbiamo potuto accumulare una conoscenza e un’expertise profondissime in tutti gli ambiti dell’audio. Inoltre, accanto alla nostra meticolosa ingegnerizzazione, organizziamo sessioni di tuning del suono che coinvolgono membri Technics di tutto il mondo per ogni nuovo componente, così da garantire che ciascun prodotto soddisfi le esigenze audiofile anche degli ascoltatori più esigenti.
AFDigitale: Il braccio a S di Technics è iconico. Con l’evoluzione delle testine moderne e l’uso di materiali sempre più esotici da parte degli appassionati, sono previsti aggiornamenti per quanto riguarda i materiali del tubo del braccio (ad esempio carbonio o leghe diverse da magnesio/alluminio), oppure la geometria per migliorare ulteriormente la capacità di tracciamento?
Tadayoshi Okuda: Non posso commentare i futuri piani di prodotto, ma la ricerca e lo sviluppo relativi ai materiali e al design del braccio continueranno a essere un’area di grande attenzione per Technics. Il braccio a S rimane un elemento centrale della filosofia progettuale Technics perché offre un eccellente equilibrio tra rigidità, controllo delle risonanze, capacità di tracciamento e facilità di installazione e regolazione della testina. Nello sviluppo di nuovi prodotti, prototipiamo e valutiamo continuamente nuovi materiali, tra cui compositi in fibra di carbonio e leghe di magnesio.
Per noi è importante non adottare semplicemente materiali nuovi o più costosi, ma stabilire se possano offrire le migliori prestazioni complessive nell’ambito del sistema completo del braccio. Lo stesso principio si applica alla geometria del braccio. Pur preservando l’identità stilistica distintiva di Technics e l’elevato livello di prestazioni di riproduzione che i nostri clienti si aspettano, continuiamo a portare avanti ricerca e sviluppo con un chiaro focus sui benefici misurabili in termini di prestazioni.
AFDigitale: Senza rivelare segreti industriali, su quali aree specifiche di ricerca acustica o design industriale si sta concentrando il team di ingegneria Technics per la prossima generazione di prodotti? Vedremo un’ulteriore espansione della tecnologia Model-Based Diaphragm Control (MBDC) verso diffusori passivi o di fasce diverse?
Tadayoshi Okuda: Come per la domanda precedente, non posso commentare i piani futuri di sviluppo prodotto. Tuttavia, consideriamo MBDC una tecnologia per diffusori estremamente innovativa. Attraverso l’elaborazione digitale proprietaria del segnale, MBDC consente anche a diffusori compatti con piccoli driver di offrire una riproduzione sonora ricca e senza sforzo, tipicamente associata a diffusori molto più grandi. Questa tecnologia ha il potenziale di migliorare in modo significativo l’espressività musicale, mantenendo al tempo stesso un ingombro contenuto.
L’applicazione di MBDC richiede misurazioni e ottimizzazioni precise per ogni singolo sistema di diffusori e ciò pone alcune sfide per la sua implementazione nei diffusori passivi. Tuttavia, è molto adatta a prodotti che integrano un’amplificazione interna, come i sistemi audio lifestyle e altre soluzioni attive. Continueremo a valutare opportunità per una più ampia diffusione di questa tecnologia, considerando con attenzione le esigenze del mercato e le aspettative dei clienti.
AFDigitale: Esiste un segmento di mercato o una categoria di prodotto che Technics non ha ancora esplorato durante la sua moderna “rinascita”, ma che lei, come ingegnere e amante della musica, vorrebbe personalmente sviluppare nei prossimi anni?
Tadayoshi Okuda: Mettendo da parte le mie responsabilità professionali e parlando esclusivamente da appassionato di musica, mi piacerebbe affrontare un giorno la sfida di sviluppare un tornio fonorivelatore. Appartengo alla generazione cresciuta durante la rapida ascesa delle vendite di CD. Eppure, ogni volta che ascolto un disco in vinile, mi viene ricordato un fascino musicale unico che i CD semplicemente non possiedono. Allo stesso tempo, mentre ogni anno i produttori introducono nuovi giradischi, l’industria della produzione discografica continua ancora a fare affidamento su macchinari degli anni ’70 per produrre i master laccati, i dischi sorgente usati per la pressatura dei vinili. Anche se i dispositivi di riproduzione si sono evoluti, il processo fondamentale di produzione dei dischi è cambiato poco da prima dell’arrivo del CD.
Dalla sua introduzione, le tecnologie digitali e le tecniche di produzione hanno compiuto progressi enormi. Ritengo che, sfruttando le tecnologie moderne (incluso l’avanzato processamento digitale del segnale e altre innovazioni all’avanguardia), possa essere possibile sviluppare un tornio fonorivelatore di nuova generazione, basato su concetti del tutto inediti e semplicemente irrealizzabili in passato. Se mi fosse mai data l’opportunità di contribuire a un progetto del genere, sarebbe la realizzazione di un sogno di una vita non solo come ingegnere, ma anche come persona che ama profondamente la musica.
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