Synergistic Research Quark

Quark jest serwerem streamingowym zaprojektowanym z myślą o ograniczeniu jednego z istotnych problemów urządzeń cyfrowych: wysokoczęstotliwościowych zakłóceń elektromagnetycznych generowanych przez ich własną architekturę obliczeniową.

Urządzenie wykorzystuje rozwiązania Synergistic Research opracowywane wcześniej dla flagowego serwera Voodoo oraz dla produktów związanych z kondycjonowaniem zasilania, uziemieniem i infrastrukturą cyfrową. W jego konstrukcji zastosowano między innymi ogniwa elektromagnetyczne, polaryzację ELF/ULF, metamateriały UEF oraz elementy z włókna węglowego. Celem nie jest zwiększenie mocy obliczeniowej względem innych serwerów, lecz ograniczenie wpływu zakłóceń generowanych przez komputerową część urządzenia na resztę toru audio.

Ukryty problem cyfrowego audio

Streamer jest komputerem pracującym w torze audio. W jego wnętrzu znajdują się procesory, pamięć RAM, regulatory napięcia i układy scalone, które przełączają się z częstotliwościami liczonymi w megahercach i gigahercach. Taka praca układów cyfrowych wiąże się z powstawaniem szerokopasmowych zakłóceń elektromagnetycznych.

Problem nie polega na uszkodzeniu danych cyfrowych. Strumień danych może docierać do przetwornika w prawidłowej postaci, a plik nie musi być w żaden sposób naruszony. Istotne jest natomiast to, że zakłócenia generowane przez urządzenie mogą wydostawać się poza jego obudowę i oddziaływać na środowisko elektromagnetyczne całego systemu.

Zakłócenia mogą opuszczać streamer zarówno przez połączenie cyfrowe prowadzące do przetwornika cyfrowo-analogowego, jak i przez kabel zasilający podłączony do kondycjonera lub gniazda ściennego. Po pojawieniu się na przewodach nie pozostają wyłącznie w ich obrębie. Mogą oddziaływać na pole elektromagnetyczne otaczające sąsiednie przewodniki: interkonekty analogowe, kable głośnikowe, przewody zasilające i pozostałe okablowanie systemu. W ten sposób zakłócenia pochodzące ze źródła cyfrowego mogą przenikać do analogowej części toru poprzez sprzężenie elektromagnetyczne, nawet bez bezpośredniego połączenia galwanicznego.

Jeżeli zakłócenia o wysokiej częstotliwości pojawiają się w otoczeniu przewodów przenoszących analogowy sygnał audio, mogą wpływać na sposób propagacji tego sygnału. Nie są wtedy jedynie osobnym artefaktem, który można łatwo usunąć na dalszym etapie toru. Współistnieją z sygnałem w tym samym środowisku pola elektromagnetycznego, w którym przenoszone są informacje o fazie, strukturze harmonicznej i zależnościach przestrzennych.

Z tego punktu widzenia część cech tradycyjnie przypisywanych „cyfrowemu brzmieniu” — spłaszczenie sceny, twardość wysokich tonów, mniejsza swoboda prezentacji czy słabsza plastyka przestrzenna — może wynikać nie z samego formatu cyfrowego, lecz z oddziaływania zakłóceń generowanych przez urządzenia cyfrowe na resztę systemu.

Nie chodzi więc wyłącznie o jedynki i zera, częstotliwość próbkowania, głębię bitową, układ przetwornika cyfrowo-analogowego czy filtr rekonstrukcyjny. Istotnym czynnikiem jest również środowisko elektromagnetyczne, w którym pracuje źródło cyfrowe i w którym sygnał jest następnie przekazywany do kolejnych elementów toru.

Zadaniem Quarka jest ograniczenie tych zakłóceń możliwie blisko miejsca ich powstawania — wewnątrz samego streamera — zanim przedostaną się one do okablowania i dalszych komponentów systemu.

Architektura obwodów

Problemem nigdy nie był sam komputer. Problemem jest to, co komputer generuje podczas pracy.

Rynek serwerów streamingowych od lat koncentruje się na ulepszaniu platform obliczeniowych: lepszych płytach głównych, bardziej dopracowanych zasilaczach, zasilaniu liniowym zamiast impulsowego, lepszym taktowaniu i staranniejszych implementacjach wyjść cyfrowych. Każde z tych rozwiązań może przynieść poprawę, ale nie usuwa podstawowego źródła zakłóceń.

Każdy cykl pracy procesora, każdy dostęp do pamięci RAM i każda zmiana napięcia w układach scalonych powoduje powstawanie szerokopasmowego szumu przełączania w zakresie megaherców i gigaherców. Szum ten trafia do środowiska elektromagnetycznego wewnątrz obudowy, a następnie może oddziaływać na sygnał prowadzony do przetwornika cyfrowo-analogowego oraz na kable połączone z urządzeniem.

Nawet bardzo drogi streamer z zaawansowaną płytą główną, rozbudowanym zasilaniem i precyzyjnym zegarowaniem nadal generuje tego typu zakłócenia. Może generować ich mniej, ale nie eliminuje ich całkowicie. Jeżeli zakłócenia są obecne w polu elektromagnetycznym otaczającym przewodniki, klasyczna filtracja, izolacja galwaniczna czy regeneracja sygnału USB nie zawsze są w stanie całkowicie oddzielić je od środowiska, przez które propaguje się sygnał audio.

Quark wykorzystuje architekturę o niskim poborze mocy, aby ograniczyć ilość szumu już na początku. Uproszczona płyta główna i mniej energochłonna platforma obliczeniowa pobierają mniej prądu, wydzielają mniej ciepła i generują mniej szerokopasmowych zakłóceń przełączania niż bardziej rozbudowane platformy komputerowe. W tym podejściu mniejsza aktywność obliczeniowa jest zaletą, ponieważ oznacza mniejszą ilość zakłóceń powstających wewnątrz urządzenia.

Ograniczenie źródła zakłóceń jest pierwszym etapem. Drugim jest kontrolowanie ich wpływu na sygnał i zapobieganie ich migracji do pozostałych elementów systemu. Do tego służy zastosowany w Quarku pakiet technologii Synergistic Research.

Generator ULF

Kształtowanie pola, przez które przechodzi sygnał.

Quark został wyposażony w system polaryzacji ELF/ULF rozwinięty na bazie rozwiązań stosowanych w modelu Voodoo. System ten wytwarza wewnątrz obudowy spójne pole elektromagnetyczne o niskiej częstotliwości.

Współczesne otoczenie domowe jest nasycone zakłóceniami w zakresie megaherców i gigaherców. Ich źródłem są między innymi routery Wi-Fi, oświetlenie LED, zasilacze impulsowe, smartfony i inne urządzenia elektroniczne. Zakłócenia te mogą pojawiać się na przewodnikach obecnych w systemie audio i wpływać na środowisko, w którym przenoszony jest sygnał.

Polaryzacja ELF/ULF nie usuwa zakłóceń z zakresu megaherców i gigaherców w sensie klasycznej filtracji. Jej zadaniem jest stworzenie bardziej uporządkowanego środowiska pola elektromagnetycznego, z którym sygnał może się sprzęgać w bardziej stabilny sposób. Innymi słowy, zmienia się relacja sygnału z otaczającym go polem, choć same zakłócenia wysokoczęstotliwościowe nadal pozostają elementem środowiska pracy urządzenia.

Quark udostępnia trzy wybieralne ustawienia częstotliwości ULF, pozwalające dopasować charakter pracy urządzenia do systemu, pomieszczenia i nagrań.

Niebieski, ustawienie domyślne: ma zapewniać płynne przejścia między zakresami pasma, spokojniejszą średnicę i szeroką scenę dźwiękową. Jest przewidziane jako punkt wyjścia dla większości systemów.

Zielony: ma nieco mocniej eksponować obecność średnicy i zwiększać wrażenie masy w zakresie niskich częstotliwości. Może być przydatny w systemach wymagających większego wypełnienia i ocieplenia prezentacji.

Czerwony: przeznaczony jest do nagrań zawierających dużą ilość informacji fazowych i przestrzennych, w tym muzyki elektronicznej, ambientowej oraz dużych składów orkiestrowych. Jego zadaniem jest wzmocnienie wrażenia głębi i uporządkowania sceny.

Ustawienia te nie zmieniają danych cyfrowych i nie modyfikują strumienia audio. Ich działanie dotyczy środowiska elektromagnetycznego otaczającego obwody urządzenia.

Kondycjonowanie elektromagnetyczne

W obudowie Quarka pracuje technologia ogniw elektromagnetycznych wykorzystywana również w kondycjonerach PowerCell, aktywnych blokach uziemiających Active Ground Block oraz w serwerze Voodoo. W tym przypadku oddziałuje ona bezpośrednio na wewnętrzne zasilanie prądu stałego i obwody komputerowe.

Ogniwa elektromagnetyczne nie działają jak klasyczny filtr włączony w ścieżkę sygnału. Ich zadaniem jest kształtowanie środowiska pola elektromagnetycznego, w którym sygnał się rozchodzi. Zgodnie z założeniami Synergistic Research mają one tworzyć bardziej spójne pole, ograniczające wpływ niespójnych zakłóceń w zakresie megaherców i gigaherców generowanych przez architekturę obliczeniową.

Różnica między filtrowaniem a korekcją pola jest istotna. Filtrowanie działa zwykle po pojawieniu się zakłóceń w torze. Korekcja pola wewnątrz obudowy ma ograniczać ich wpływ wcześniej, zanim wydostaną się do przewodów łączących streamer z resztą systemu.

To podejście odróżnia Quarka od konstrukcji opartych wyłącznie na lepszym zasilaniu, lepszej izolacji lub doskonalszym taktowaniu. Głównym założeniem jest kontrola środowiska elektromagnetycznego w miejscu, gdzie zakłócenia powstają, a nie dopiero na dalszych etapach toru.

Rozwiązanie to jest wynikiem wieloletnich prac Synergistic Research nad kondycjonowaniem zasilania, uziemieniem i infrastrukturą cyfrową. W Quarku zostało przeniesione do kompaktowej platformy serwera streamingowego.

Architektura z włókna węglowego

W konstrukcji Quarka zastosowano panel z włókna węglowego. Według założeń producenta materiał ten działa jak bariera selektywna: ogranicza przenikanie części zakłóceń wysokoczęstotliwościowych, a jednocześnie pozwala na propagację pola ELF/ULF wytwarzanego przez generator ULF.

Włókno węglowe jest stosowane w wielu produktach Synergistic Research: kablach, kondycjonerach zasilania, blokach uziemiających, elementach akustycznych i serwerach streamingowych. W Quarku nie pełni wyłącznie funkcji wizualnej. Jest częścią architektury elektromagnetycznej i mechanicznej urządzenia.

Górny panel z włókna węglowego ma ograniczać emisję zakłóceń w zakresie megaherców i gigaherców, generowanych przez procesor, pamięć RAM i układy scalone wewnątrz urządzenia. Takie zakłócenia, gdyby swobodnie promieniowały poza obudowę, mogłyby oddziaływać na sąsiednie kable i komponenty. Włókno węglowe ma więc pełnić funkcję bariery, która pomaga zatrzymać zakłócenia wewnątrz obudowy, gdzie równolegle działają ogniwa elektromagnetyczne i generator ULF.

Jednocześnie włókno węglowe ma pozostawać przepuszczalne dla pola ELF/ULF wytwarzanego przez układ polaryzacji. Dzięki temu spójne pole niskiej częstotliwości może oddziaływać na inne elementy systemu, zwłaszcza na produkty Synergistic Research zaprojektowane do współpracy z takim środowiskiem pola: kable, kondycjonery zasilania czy bloki uziemiające.

Klasyczne ekranowanie metalowe działa inaczej. Metalowa obudowa może skutecznie ograniczać emisję zakłóceń, ale jednocześnie blokuje również pole, które w koncepcji SR ma pełnić funkcję korekcyjną. Włókno węglowe zostało tu użyte jako materiał pozwalający połączyć oba cele: zatrzymanie części zakłóceń wysokoczęstotliwościowych i umożliwienie pracy systemu polaryzacji ELF/ULF poza samą obudową.

Materiał ten ma również znaczenie mechaniczne. Włókno węglowe pomaga rozpraszać drgania, ograniczać zmiany pojemnościowe w przewodnikach wywoływane przez wibracje, utrzymywać ciągłość pojemnościową w obrębie obudowy oraz odprowadzać ciepło bez aktywnego chłodzenia. W tej konstrukcji jeden materiał pełni kilka funkcji: elektromagnetyczną, mechaniczną i termiczną.

Architektura uziemienia

Uziemienie stanowi elektromagnetyczny punkt odniesienia dla pracy całego systemu. Jeżeli punkt ten jest zakłócony, wpływ może obejmować precyzję czasową, spójność przestrzenną, rozdzielczość tonalną i odczyt drobnych informacji z tła nagrania. Układy cyfrowe są szczególnie wrażliwe na jakość odniesienia masy, ponieważ pracują z bardzo małymi marginesami czasowymi. Zanieczyszczenia płaszczyzny masy mogą przekładać się na wzrost jittera i pogorszenie stabilności przestrzennej sygnału.

Quark wykorzystuje wielowarstwową technologię płaszczyzny masy UEF, pracującą razem z ogniwami elektromagnetycznymi. Jej zadaniem jest ustanowienie możliwie stabilnego i niskoszumowego punktu odniesienia dla obwodów cyfrowych.

Niskomocowa architektura urządzenia wspiera to rozwiązanie, ponieważ mniejszy pobór prądu oznacza mniejszą ilość zakłóceń generowanych wewnątrz urządzenia i przepływających przez ścieżki masy. Dzięki temu technologia płaszczyzny masy działa w mniej obciążonym środowisku.

Efektem ma być niższy poziom szumu tła w komponencie cyfrowym. Przy niższej podłodze szumowej łatwiej ujawniają się drobne informacje przestrzenne, wybrzmienia i detale niskiego poziomu. Nie wynika to z podniesienia poziomu samego sygnału, lecz z ograniczenia zakłóceń, które wcześniej mogły je maskować.

Dla dalszej poprawy działania Quark może zostać połączony z Synergistic Research Active Ground Block przez dedykowane złącze uziemienia. Pozwala to rozszerzyć architekturę masy na szerszą topologię systemu i dodatkowo obniżyć poziom zakłóceń.

Platforma programowa - obsługa Roon i elastyczność konfiguracji.

Quark pracuje z oprogramowaniem Roon, oferując dostęp do biblioteki opartej na metadanych, biografii artystów, tekstów utworów oraz integracji z Qobuz, Tidal i lokalnymi bibliotekami plików. Do korzystania z urządzenia wymagane jest konto Roon.

W celu uzyskania wyższej jakości pracy systemu cyfrowego Quark może zostać zestawiony z serwerem Voodoo albo z drugim Quarkiem. W takiej konfiguracji jedno urządzenie pełni funkcję Roon Core Server, a drugie działa jako punkt końcowy Roon odpowiedzialny za wyjście audio.

Oddzielenie przetwarzania biblioteki i funkcji wyjściowej pozwala zmniejszyć obciążenie urządzenia odpowiedzialnego bezpośrednio za sygnał przesyłany do przetwornika. Każdy element koncentruje się wtedy na jednej funkcji: zarządzaniu i przetwarzaniu po stronie serwera głównego albo możliwie czystym wyjściu audio po stronie endpointu. Podobny model pracy stosowany jest w bardziej rozbudowanej konfiguracji z urządzeniami Voodoo, natomiast Quark pozwala zrealizować go niższym kosztem.

Architektura mechaniczna

Quark zamknięty jest w kompaktowej obudowie wykonanej z niskorezonansowych materiałów stosowanych również w innych aktywnych komponentach Synergistic Research. Konstrukcja wykorzystuje frezowane CNC aluminium lotnicze oraz włókno węglowe. Materiały te mają ograniczać sprzężenia wibracyjne między obudową a układami elektronicznymi.

Cała obudowa pracuje jako pasywny radiator. Urządzenie nie wykorzystuje wentylatorów ani ruchomych elementów, dzięki czemu nie wprowadza dodatkowego hałasu mechanicznego do pomieszczenia odsłuchowego.

Kompaktowe wymiary wynikają bezpośrednio z niskomocowej architektury. Procesor pobierający mniej energii wydziela mniej ciepła, dlatego mniejsza obudowa może zapewnić odpowiedni zapas termiczny bez aktywnego chłodzenia. Forma urządzenia jest więc konsekwencją przyjętych założeń technicznych, a nie wyłącznie decyzją stylistyczną.

Konfiguracja systemu

Quark może pracować jako samodzielny serwer streamingowy. Został jednak zaprojektowany także z myślą o konfiguracjach rozbudowanych.

Quark + Voodoo

W tej konfiguracji Voodoo pełni funkcję serwera Roon Core, natomiast Quark działa jako dedykowany punkt końcowy. Voodoo odpowiada za zarządzanie biblioteką i przetwarzanie, a Quark koncentruje się wyłącznie na wyjściu audio i przesłaniu sygnału do przetwornika cyfrowo-analogowego.

Quark + Quark

Dwa urządzenia Quark mogą pracować jako para złożona z osobnego serwera głównego i osobnego punktu końcowego. Takie rozwiązanie zapewnia separację funkcji przy niższym koszcie niż konfiguracja oparta na dwóch urządzeniach Voodoo.

Obie konfiguracje mogą zostać rozbudowane o elementy cyfrowego ekosystemu Synergistic Research, takie jak Ethernet Switch UEF Mk II, Network Router UEF oraz kable cyfrowe producenta. Każdy element wykorzystuje rozwiązania związane z technologią pola i koncepcją Six Pillars, dzięki czemu działanie poszczególnych komponentów ma się sumować w całym torze cyfrowym.

Dlaczego powstał Quark

Rynek serwerów streamingowych oferuje wiele zaawansowanych konstrukcji komputerowych. Stosuje się w nich wysokiej jakości płyty główne, zasilacze liniowe, zegary o niskim jitterze i dopracowane wyjścia cyfrowe. Są to rozwiązania istotne i mogą przynosić słyszalne rezultaty.

Nie rozwiązują one jednak w pełni problemu zakłóceń elektromagnetycznych generowanych przez samą pracę układów obliczeniowych. Szum przełączania w zakresie megaherców i gigaherców jest naturalnym skutkiem działania procesorów, pamięci i układów scalonych. Może on wydostawać się z urządzenia przez okablowanie i oddziaływać na analogową część toru poprzez sprzężenie elektromagnetyczne.

Quark nie został zaprojektowany jako komputer o większej mocy obliczeniowej. Jego założeniem jest połączenie niskomocowej platformy obliczeniowej z pełnym pakietem technologii pola Synergistic Research: ogniwami elektromagnetycznymi, polaryzacją ELF/ULF, metamateriałami UEF i konstrukcją z włókna węglowego. Celem jest ograniczenie zakłóceń u źródła, zatrzymanie ich wewnątrz obudowy oraz stworzenie bardziej uporządkowanego środowiska elektromagnetycznego dla pracy całego systemu.

Z tego powodu Quark należy traktować nie jako „lepszy komputer”, lecz jako źródło cyfrowe, w którym problem zakłóceń elektromagnetycznych został potraktowany jako jeden z głównych elementów projektu. Producent zakłada, że właśnie ograniczenie zanieczyszczeń pola — a nie sama moc obliczeniowa — ma decydować o jakości pracy urządzenia w systemie audio.

W praktyce Quark ma zapewniać większą stabilność przestrzeni, lepszą czytelność drobnych informacji, bardziej naturalną strukturę barwy i spokojniejszą prezentację wysokich częstotliwości. Są to cechy, które w systemach cyfrowych często zależą nie tylko od jakości danych, lecz także od warunków, w jakich sygnał jest generowany, przesyłany i odbierany przez kolejne elementy toru.