Не следует в этой связи думать, что за рамками этой проекции окажется существенная часть мирового ассортимента АС. Очень немного осталось крупных зарубежных фирм, чья продукция хотя бы в некоторой мере не представлена в нашей стране. Более того, пожалуй, ни в одной стране мира потребитель не имеет столь богатого выбора акустики, как в России, ставшей ареной конкурентной борьбы самых авторитетных компаний. Хорошо известно, что качество громкоговорителей во многом определяет общее качество аудиосистемы. Опыт свидетельствует, что услышать разницу в звучании двух трактов, составленных из разных электронных компонентов одного и того же класса и одинаковых акустических систем, много сложнее, чем трактов с одинаковой электроникой, но разными колонками (имеющими минимальные конструктивные отличия). Как правило, даже далекий от аудиофильства человек легко замечает эту разницу и определяет, какой звук ему больше по душе. В чем корень столь значительных различий звуковых портретов акустических систем, в том числе и находящихся на одном ценовом уровне? Очевидно, в устройствах, воспроизводящих звук, много сложнее формализовать процесс оптимизации технических компромиссов, нежели в электронных компонентах аудиотракта. Разработчики на свой страх и риск вынуждены принимать «командирские» решения, ориентируясь на свои и гипотетические вкусы публики. Казалось бы, при повышении класса акустики, по мере приближения к идеалу это различие должно сходить на нет. Однако, хотя характер различий и меняется, они все же остаются существенными и в известном смысле даже усиливаются. Вероятно, дело в некоторой неопределенности, возникающей в связи с попытками конкретизировать черты идеальной АС. Если, например, устремиться к идеалу, понимаемому как система беспрекословно и точно воспроизводящая (в зоне прослушивания) записанную информацию, не столкнемся ли мы на некотором этапе с проблемой обнажения неустранимых пороков самого принципа стереофонии? Так, скажем, ослабляя фактор диффузной компоненты (звук, переотраженный стенами комнаты прослушивания) за счет повышения направленности излучателя, мы получаем весьма не натуральную стереопанораму. Очень многим (но не всем) нравится звук всенаправленных колонок, когда намеренно повышается роль отраженной звуковой энергии. Это притом что отражения вроде бы всегда следует рассматривать как помеху. А «красивые» гармонические искажения - не случайно же народ тянется к «лампе» и «винилу». Короче говоря, к выбору акустики следует относиться творчески, рассматривая ее как музыкальный инструмент, со звуком которого вам придется жить многие годы. Подчеркнем, что в данном обзоре речь пойдет об АС в контексте проблемы формирования классического стереокомплекса, акустике для многоканальных систем будет посвящен отдельный разговор. Акустическая система
АС выполняет функцию преобразования электрического сигнала в звуковые волны. Обязательным ее атрибутом (за экзотическими исключениями) является мембрана, колебания которой и производят волновые возмущения в воздушной среде. Видимо, идеальная АС должна воссоздать в пространстве комнаты прослушивания точно такую же волну, которая возбудила мембрану микрофона в звукозаписывающем тракте студии. Чтобы оценить сложность проблемы, достаточно представить многообразие музыкальных инструментов, чей звук мы желаем в первозданной чистоте услышать у себя дома. Небольшой «ящичек» должен то прикинуться огромным контрабасом, то притвориться нежнейшей флейтой, то зазвучать великим тенором или целым симфоническим оркестром. Весьма обоснованными представляются сомнения относительно принципиальной возможности решения задачи в столь радикальной постановке. И это обстоятельство всегда следует иметь в виду аудиолюбителю, посвятившему свой досуг борьбе за достижение совершенного звукового имиджа домашней аудиосистемы.
Все многообразие АС принято делить на полочные и напольные. Термин «полочные» свидетельствует лишь о том, что речь идет о компактных колонках, но вовсе не означает предписания размещать их на книжных полках. Оптимальной является их установка на специальные подставки, что значительно ослабляет достоинство компактности. Вообще, чем больше размер громкоговорителей, тем, как правило, полнее освещают они содержащуюся в записи низкочастотную информацию, тем выше их энергетический потенциал. Однако отсюда не следует однозначной зависимости качества звуковоспроизведения от размера акустики.
Одна голова хорошо...
Кевларовая мембрана динамика от B&W
Алюминиево-магниевый диффузор Monitor Audio
Диффузор из алюминиевого сплава Magnat
Коаксиальная головка KEF - технология Uni-Q
Высокочастотная головка JBL - с титановой мембраной
Наиболее распространенный тип АС строится на преобразователях электродинамического типа, принцип работы которых основывается на взаимодействии магнитного поля, возникающего в токопроводящей катушке, и поля постоянного магнита. Сила Ампера заставляет двигаться катушку с частотой проходящего по ней переменного тока, а та, в свою очередь, приводит в движение излучающую мембрану. История динамической головки восходит к работам Эрнста Сименса (1874), Александра Белла (1876), Оливера Лоджа (1898) и, стало быть, насчитывает уже более 100 лет. За истекший период в общих чертах конструкция динамика не претерпела существенных изменений, однако современные головки во многих отношениях - не чета их древним родственникам. Усовершенствован практически каждый элемент в общем-то нехитрой конструкции - ради расширения частотного диапазона, повышения динамического ресурса, в чем акустика по-прежнему сильно уступает всем электронным компонентам аудиотракта. Несмотря на предпринятые усилия, пока не удается создать электродинамический излучатель, одинаково хорошо работающий во всем частотном диапазоне слуховой системы. Поэтому рабочий диапазон громкоговорителя приходится разбивать на две и более полосы, в каждой из которых работает одна или несколько головок. Таким образом, обычно говорят о низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных динамиках, эволюцию которых определяют особенности излучения соответственно на низких, средних и высоких частотах. Для согласованной работы разных головок используются электрические фильтры, которые, выполняя полезную функцию, вносят свою лепту в арсенал различного рода искажений.
Ответственным элементом электроакустического преобразователя является излучающая мембрана (диффузор) в сочетании с системой подвеса и центрирующей шайбой. Старания конструкторов здесь, как правило, сосредоточены на обеспечении линейности движений мембраны в широком диапазоне амплитуд, на достижение режима ее движений близкого к поршневому (когда все точки поверхности перемещаются параллельно оси излучателя совершенно одинаково) в рабочем диапазоне частот при сохранении минимальной массы диффузора. В любом классическом динамике на определенных частотах мембрана начинает изгибаться (нарушается поршневой режим колебаний), что искажает частотную характеристику, «портит» диаграмму направленности. Серьезные успехи, достигнутые разработчиками на этом пути, были во многом обусловлены быстрым развитием такой науки, как материаловедение.
Большую популярность приобрел материал (используемый, в частности, при изготовлении бронежилетов), представляющий собой плетение кевларовых волокон, пионером в использовании которого была британская компания B&W. И по сей день кевларовые диффузоры среднечастотных головок от Bowers&Wilkins - одни из лучших в мире. Очень неплохих результатов на средних частотах позволяют достичь различные модификации кевларовых мембран, разработанные французской Davis Acoustics. Отличную динамику обеспечивают кевларовые среднечастотники Wharfedale. При изготовлении и НЧ-, и СЧ-, и ВЧ-драйверов все чаще используются металлы - это прежде всего титан и алюминий. Если в кевларовых диффузорах изгибные возмущения зарождаются на довольно низких частотах (это плохо), но быстро затухают (это хорошо), то изгибные резонансы, например, алюминиевых диффузоров затухают много слабее, зато частоты, на которых они возникают, весьма высокие, и их можно вывести за рамки рабочего диапазона данной головки. Британские Monitor Audio и Acoustic Energy - одни из первых компаний, сделавших ставку на СЧ-динамики с металлическими мембранами. Теперь же металлом для среднечастотников пользуются очень многие фирмы. Популярны различного рода сэндвичи - двух-, трехслойные мембраны, особенно эффективно гасящие паразитный изгиб. Однако нередко их недостатком является высокая масса. Германская ELAC, например, делает двухслойные мембраны из бумаги и алюминия. Ряд фирм применяет для изготовления диффузоров весьма сложные - эксклюзивные - технологии. Очень недешевая технология разработана французской JMLab для создания трехслойных мембран Sandwich «W»: два слоя стеклоткани соединены друг с другом через прослойку синтаксической пены. На германской Quadral разработаны диффузоры на основе сплава алюминия, титана и магния (ALTIMA). «Металлокерамические» (Ceramic Metal Matrix Diaphragm) диффузоры - гордость американской Infinity. Не забыта и универсальная бумага, механоакустические свойства которой можно довести почти до совершенства, используя различные добавки, свидетельством тому - мембраны из древесно-бумажного композита 165-мм драйверов, установленных на последнем достижении датской Dali - акустике Euphonia. В моделях умеренного ценового уровня широко и, надо сказать, весьма успешно применяются полимеры.
Современные высокочастотники в подавляющем большинстве своем излучают мембранами купольного типа, изготовленными либо из металла (алюминий, титан, сплавы), либо из ткани (шелка, как правило). Особое место занимают твитеры от JMLab, в которых используются купольные мембраны вогнутого типа. Более того, на новейшей Grande Utopia Be установлен высокочастотник с инвертированным куполом из чисто бериллиевой фольги толщиной 25 мкм. Новые электродинамические высокочастотники, излучающие двойной кольцевой тканой мембраной, созданы на датской Scan-Speak. Многие специалисты отмечают их исключительные динамические характеристики, что позволяет заключить о перспективности этого направления.
Чтобы хороший диффузор совершал правильные движения, в точности повторяющие как слабые, так и сильные «музыкальные» изменения тока, нужна соответствующая магнитная система, над совершенствованием которой также поработало немало толковых голов. Различными хитроумными способами повышается напряженность магнитного поля в зазоре, его однородность на всем пространстве осцилляций катушки, повышается эффективность теплового рассеяния. Применяются двойные и более сложные магнитные системы. Изыскиваются резервы, сокрытые в конструкции звуковой катушки: ее можно наматывать проводом с разной геометрией сечения, изготовленным из разных материалов, по-разному укладывать обмотку на каркас; сам каркас можно делать из разных материалов (у высокочастотников Elac и Triangle, например, алюминиевые каркас катушки и купол представляет одно целое) и т.д., и т.п. Больших успехов в повышении качества воспроизведения, прежде всего высоких частот, удалось достичь благодаря внедрению магнитов из редкоземельных металлов, обладающих исключительными магнитными свойствами. Лидером здесь выступает неодим. Кроме высокой стоимости, его единственным недостатком является относительно низкое значение точки Кюри (температура, при которой происходит размагничивание), однако актуальным этот недостаток становится лишь для сверхмощной акустики. Примечателен тот факт, что неодимовые магнитные системы начинают использоваться и в не слишком дорогих громкоговорителях.
Особой разновидностью электродинамических преобразователей являются ленточные излучатели, в которых звук создает либо токопроводящая мембрана (алюминиевая фольга), либо мембрана с нанесенным на ее поверхность проводником (помещенные в поле постоянного магнита, они выполняют функцию звуковой катушки). Такие системы обладают рядом преимуществ по отношению к классической электродинамической головке, которые обусловлены прежде всего тем обстоятельством, что возбуждающее движение усилие в ленточных динамиках возникает практически одновременно по всей поверхности легчайшей мембраны, что даже при большой ее площади обеспечивает фактически поршневой режим колебания. Ленточные системы обладают, как правило, отличной импульсной характеристикой. К недостаткам следует отнести относительно невысокую чувствительность (требуется мощный усилитель) и низкое входное сопротивление (эту проблему решают, в частности, применением согласующего трансформатора). Полнодиапазонная ленточная акустика не получила широкого распространения из-за серьезных технологических трудностей ее изготовления. Но именно благодаря ленточным ВЧ-головкам звук акустики целого ряда фирм обладает кристально чистыми и точными высокими частотами. К особо отличившимся в этой области хочется отнести Genesis, Elac, Piega, Dali, Infinity, Genelec.
Не остался без внимания и электростатический тип преобразователя (используемый в конденсаторных микрофонах): излучающая мембрана (изготовленная, например из майларовой пленки) помещается между двумя неподвижными электродами (обкладками); на мембрану подается высокое постоянное напряжение (напряжение поляризации может достигать 10000 В), а на неподвижные обкладки - переменный (музыкальный) сигнал; возникающее около обкладок переменное электростатическое поле взаимодействует с постоянным полем мембраны, что приводит к ее колебательным движениям и, следовательно - к излучению звука. Ряд фирм специализируется на создании полнодиапазонных электростатов, в которых весь звук излучает большая (как правило, разбитая на секции) мембрана. Однако такая акустика не способна к воспроизведению глубоких басов. Эта проблема решается созданием гибридных систем, в которых основная часть диапазона воспроизводится электростатическим способом, а нижние частоты - электродинамической головкой. Отличающийся немалым своеобразием звук электростатов имеет значительное количество поклонников, которым хорошо известны имена QUAD, Martin Logan, Final...
Оформление
Высокочастотник с мягким куполом в рупорном оформлении Jamo
Твитер с вогнутой бериллиевой мембраной от JMLab
Чтобы динамик полноценно заиграл на басах и средних частотах, надо исключить взаимодействие акустических (противофазных) излучений лицевой и тыльной сторонами мембраны (эффект акустического короткого замыкания). Эту функцию и выполняет акустическое оформление. Различают три основных типа: закрытый корпус, фазоинверторное оформление (с его разновидностью - пассивный радиатор), лабиринт. Закрытый корпус решает задачу изоляции обратного излучения, так сказать, «в лоб». Чтобы максимально реализовать возможности низкочастотного драйвера, объем ящика должен быть как можно больше, однако существует предел (зависящий от свойств динамика), больше которого увеличивать размер оформления не имеет смысла. Но чем более басовитый по своей природе динамик используется, тем этот объем должен быть больше. Крутизна спада НЧ-склона частотной характеристики для оформления закрытого типа составляет 12 дБ на октаву. В оформлении фазоинверторного типа используются свойства классического резонатора Гельмгольца (сосуд с горлом). В области частоты настройки фазоинвертора его порт (выход горла резонатора) начинает довольно эффективно излучать, причем это излучение совпадает по фазе с излучением мембраны НЧ-динамика. Правильно рассчитанный фазоинвертор позволяет несколько расширить диапазон частот АС в низкочастотную область, однако крутизна спада характеристики при этом сильно возрастает по сравнению с оформлением закрытого типа, достигая значения 24 дБ на октаву. В оформлении с пассивным радиатором функцию горла выполняет упругая мембрана. Одно из преимуществ пассивного радиатора перед «чистым» фазоинвертором - отсутствие характерного шума воздушного потока в трубе резонатора. Если в фазоинверторной акустике используются свойства пассивной колебательной системы с сосредоточенными параметрами типа грузик (масса воздуха в горле) на пружинке (упругость воздушного объема внутри колонки), то в системах с лабиринтным оформлением организуется уже волновой резонатор, точнее - четвертьволновый (каковым является, например, органная труба). Чтобы устроить такой резонатор на частотах, близких к резонансной частоте басового динамика (у нижней границы АС) в колонке с разумными габаритами, волновод приходится складывать «гармошкой» (отсюда - лабиринт). Так, для примера, длина четвертьволнового резонатора, настроенного на 30 Гц, составит почти 3 м. Как и в фазоинверторных системах, лабиринты имеют выход, организуемый, как правило, в нижней части колонки. Нередко можно услышать суждения о принципиальных преимуществах какого-либо типа акустического оформления перед другими. Так немало аудиолюбителей убеждены, что по-настоящему качественный бас можно получить только на колонках закрытого типа, лабиринт тоже неплох, фазоинвертор же всегда обуславливает некоторое (нередко сильное) окрашивание в НЧ-области. Едва ли можно согласиться со столь категоричным мнением. Грамотное сочетание физических свойств низкочастотной головки и пассивного резонатора нередко позволяет достичь очень неплохих результатов. И неслучайно фазоинверторные системы широко используются не только в бюджетной акустике, но и в системах бескомпромиссного High End, где разработчики уже не экономят средств и не беспокоятся о габаритах.
Какое бы оформление ни использовалось, корпус обязан быть хорошо заглушен, дабы не засорять звук лишними призвуками (окраской). Корпусное окрашивание может быть обусловлено волновыми резонансами внутри кабинета (стоячие волны в объеме, ограниченном жесткими стеками) и волновыми же резонансами, возникающими в стенках оформления (изгибные стоячие волны). С воздушными резонансами борются, заполняя внутренний объем громкоговорителя звукопоглощающими материалами, за счет использования непараллельных поверхностей. Чтобы ослабить последствия изгибных движений стенок, повышают их жесткость (тем самым смещая частоты резонансов в более высокочастотную область, где затухание выше), стремятся повысить поглощающие свойства панелей. Для этих целей организуются различного рода распорки, перегородки внутри корпуса, увеличивается толщина стенок, используются многослойные конструкции, применяются сильно поглощающие материалы и т.д. Заметим, что широко используемые для строительства корпусов колонок самых разных ценовых категорий панели MDF по-прежнему остаются одним из наиболее оптимальных решений. Неплохие перспективы открываются в связи с развитием технологий создания новых композитных материалов. Когда вы размышляете о том, полочной или напольной акустике отдать предпочтение, следует иметь в виду, что чем больше габариты колонки, тем сложнее бороться с корпусными артефактами. Маленькие колоночки со стенками из MDF умеренной толщины (1,5-2 см), хорошо заполненные поглотителем, значимых корпусных призвуков не имеют.
Эффект присутствия
ВЧ-головка с двойной кольцевой мембраной - версия Quadral
Твитер с шелковой мембраной Dali
Одна из главных неопределенностей решения аудиофильской задачи связана с пространственными характеристиками поля громкоговорителя. Если дифракционная помеха (обусловленная взаимодействием поля колонки с ее острыми гранями) единодушно признается вредной, то относительно основных принципов формирования характеристики направленности громкоговорителя мирно сосуществуют самые разные представления, что проявляется в соответствующем конструктивном многообразии. Остронаправленные колонки, по убеждению своих сторонников, точнее передают пространственные характеристики музыкального прообраза (точнее локализация мнимых источников, четче ощущается объем, выше детальность), хотя и требуют точного положения слушателя на пересечении акустических осей. Повышение направленности достигается за счет конструкции динамиков, использования рупорных обрамлений драйверов, структуры лицевой панели, формирования антенных решеток из группы одинаковых динамиков. Весьма распространенным следует признать подход, который предполагает достижение острой направленности в вертикальной плоскости (для снижения роли отражений от пола и потолка) и относительно широкой - в горизонтальной плоскости. Популярна схема d'Appolito (пара НЧ/СЧ-динамиков размещается симметрично относительно ВЧ-головки), обостряющая направленность в вертикальной плоскости на ряде частот, определяемом расстоянием между динамиками. А в топовой модели линии Evidence датской Dynaudio эта идея доведена до логической завершенности: симметрично относительно центра высоченных башен расположены два твитера, две среднечастотные головки и две пары басовиков так, что одна пара низкочастотников находится у самого пола, а вторая - под потолком. Таким образом (что особенно ценно), антенная решетка образуется даже на низких частотах. Великолепное качество пространственных эффектов свидетельствует в пользу обоснованности такого решения... Аналогичным образом размещены басовики у последнего детища компании Triangle Electroacoustique - трехполосного исполина Magellan. Удивительно точно прорабатывает все детали сценического пространства датская MegaLine (Dali) с линейкой из 12 низкочастотников и вытянувшимся во весь более чем двухметровый рост трехсекционным ленточным твитером. MegaLine практически на всех частотах диапазона создает волну, как бы скользящую параллельно полу и потолку. Заметим, что широко распространенное использование нескольких НЧ-головок (2-4), располагаемых рядом друг с другом на лицевой панели, к проблеме направленности отношения не имеет - здесь, скорее, в основном решается задача снижения нелинейных искажений... Устойчиво развивается область всенаправленных источников звука, наиболее ярким представителем которого является канадская компания Mirage. В знаменитых «омниполярах» лицевые твитер и среднечастотная головка дублируются соосными тыльными; таким образом, звук излучается во всех направлениях. Детальность сценического образа получается не столь высокой, как у направленных систем, но вместе с тем возникает ощущение натуральности звукового события, при этом качество звучания слабо зависит от положения слушателя. Для создания круговой диаграммы направленности среднечастотные головки иногда устанавливаются на верхней панели громкоговорителя, так чтобы они излучали вверх. С точки зрения направленности, наиболее типичным в широком диапазоне ценовых уровней является компромиссное решение. Большинство разработчиков стремится достичь высокой пространственной однородности поля в передней полусфере колонок, что при достойном качестве остальных характеристик системы обеспечивает и высокое качество пространственных эффектов.
Для корректной передачи тонкостей звукового образа важно, чтобы сигналы от всех динамиков попадали к слушателю одновременно. И в этом смысле идеальным решением является коаксиальное размещение излучателей. Однако создание такого рода конструкций сопряжено с массой технических проблем. И лишь немногие производители рискуют двигаться в этом направлении. Заслуженно славится своими коаксиалами британская Tannoy, сумевшая, в частности, решить проблему нежелательного взаимодействия поля высокочастотной головки (смонтированной на оси басовика) и мембраны низкочастотного драйвера. Блестяще удались коаксиальные динамики, установленные на моделях последней версии серии Reference британской KEF...
Информационно-справочный портал “Ресиверы.РУ”. Любое воспроизведение любой части сайта допускается только при размещении активной гиперссылки на сайт. AV ресивер - это сердце и мозг домашнего кинотеатра.
Комментарии
