Однополосная акустика что это
Однополосная и многополосная акустика?
Выбирая акустические системы для домашнего кинотеатра, рядовой покупатель, не имеющий достаточного уровня знаний о специфике звукового оборудования, вполне может растеряться. В этом случае существует вероятность приобретения системы, обладающей недостаточным уровнем. Кроме того, можно и, наоборот, переплатить за ненужные функции, которые не будут использоваться. Прежде чем выбирать акустическую систему, необходимо четко обозначить и сформулировать свои требования к ней.
Современные акустические системы, представленные на рынке техники, можно условно разделить на две большие группы: однополосные и многополосные. Первая разновидность подходит тем, кто не имеет больших требований к уровню качества звука. Это не значит, что акустические системы с однополосным звуковым режимом обеспечивают некачественное звучание. Они вполне отвечают основным потребностям, позволяют наслаждаться просмотром фильмов и прослушиванием музыки в высоком качестве.
Однополосные акустические системы являются более сложными и дорогими, но вполне оправдывающими сопутствующие их приобретению затраты. Принцип их работы заключается в том, что звуковой сигнал разбивается на различные диапазоны, перекрываемые друг другом. В результате качество воспроизведения звука становится более высоким, реалистичным и легким для восприятия. За каждую частоту в многополосных системах отвечают отдельные технические устройства.
Кроме того, акустика подразделяется на активную и пассивную. В первой разновидности каждый динамик имеет отдельный усилитель, что увеличивает возможности управления звуком. Пассивная акустика, в свою очередь, удобна тем, что не создает вокруг системы паутины из многочисленных проводов.
Как выбрать колонки
Что такое акустические системы?
Как выбрать колонки
Что такое акустические системы?
Колонки без преувеличения можно назвать основным элементом любой системы для воспроизведения звука, будь то классическое стерео или многоканальный домашний кинотеатр, поскольку именно они в большей степени определяют звуковой почерк. На особенностях акустических систем, их классификации и устройстве мы заострим внимание в этой статье.
– Напольные или полочные?
Одно из самых распространенных заблуждений – колонки должны быть напольными, а полочные модели можно выбирать лишь с целью экономии бюджета. Конечно, объем корпуса акустической системы во многом определяет особенности их звучания, прежде всего в басовой области, однако, и у сравнительно компактных АС есть свои плюсы. К примеру, они гораздо ближе к идеальному точечному источнику звука, а значит при их разработке гораздо проще решать проблемы фазового согласования звучания динамических головок. Кроме того, крупные напольные модели акустики часто испытывают проблемы при работе в небольших помещениях – прежде всего, в низкочастотном спектре. Общее правило – для таких помещений (кабинет, спальня, детская – комнаты площадью до 20 квадратных метров) АС лучше выбирать среди полочных моделей. При этом, не нужно забывать о том, что несмотря на название «полочная» устанавливать такие колонки на мебель не лучший вариант. В бюджет сразу нужно заложить средства на приличные специальные стойки.
TAD Compact Reference One Mk2
Тип – полочные акустические системы | Название – TAD Compact Reference One Mk2 | Частотная характеристика, Гц – 32 – 100 000 | Число полос – 3 (ВЧ/СЧ – коаксиальный драйвер, 16 см конус / 3,5 см купол, бериллий, НЧ – 20 cм, частоты раздела кроссовера – 250 Гц, 2,0 кГц) | Акустическое оформление – фазоинвертор | Номинальное сопротивление, Ом – 4 | Чувствительность, дБ – 86 (2.83V @ 1 метр) | Подводимая мощность, Вт – 50 – 200 | Габариты одной колонки, см – 62,8 x 34,1 x 44,4 | Масса одной колонки, кг – 46
– Две или три полосы? Быть может, одна?
Желание разделить звуковой частотный диапазон на части вполне логично – звуки разной частоты лучше воспроизводятся различными по конструкции излучателями. Так, к примеру, для воспроизведения высокочастотного тона лучше использовать очень легкую мембрану, обладающую минимальной инерцией, а для низкочастотного излучателя этот параметр не столь важен. В свою очередь, c генерацией низкочастотных колебаний лучше справляется диффузор большой площади, в то время как для ВЧ это вовсе не нужно. Но такое разделение зон ответственности таит в себе одну серьезную проблему – очень сложно обеспечить равномерность АЧХ в районе раздела полос. Именно по этой причине предпочтительнее выбирать трехполосные колонки, в которых частотный участок, в котором наше ухо наиболее чувствительно, обслуживается среднечастотным излучателем, а точки сшивки полос выведены в менее критичные зоны. В двухполосной системе, к сожалению, эта граница как правило проходит в чувствительной зоне, потому проблему приходится решать инженерными методами, совершенствуя кроссовер АС. Интересным опытом здесь будет знакомство с колонками на базе широкополосных излучателей, в которых эта проблема отсутствует в принципе. К тому же, отсутствие в конструкции АС кроссовера как такового тоже зачастую самым положительным образом влияет на качество звучания. Но в таких системах все определяется совершенством излучателя, которое диктует и его немалую стоимость.
JBL K2 S9900SE
Цена – 3 800 000 руб.
Тип – напольные акустические системы | Название – JBL K2 S9900SE | Частотная характеристика, Гц – 48 – 50 000 | Число полос – 3 (ВЧ – 25 мм бериллиевый купол, СЧ – 100 мм, НЧ – 380 мм бумага, частоты раздела кроссовера – 900 Гц, 15 кГц) | Акустическое оформление – фазоинвертор | Номинальное сопротивление, Ом – 8 | Чувствительность, дБ – 93 (2.83V @ 1 метр) | Подводимая мощность, Вт – 500 | Габариты одной колонки, см – 120 x 56 x 35 | Масса одной колонки, кг – 82,7
– Фазоинвертор или закрытый ящик? Быть может, открытый корпус или трансмиссионная линия?
Динамическая головка в колонке работает в определенном акустическом оформлении, во многом определяющим итоговый звуковой почерк системы. Акустическое оформление определяет как поступить со звуковыми колебаниями, излучаемыми тыльной стороной диффузора, которые находятся в противофазе с излучаемыми рабочей поверхностью. Наиболее распространенным является фазоинверторное акустическое оформление, когда внутренняя полость корпуса, в котором смонтирован динамик, сообщается с внешней средой через специально рассчитанную трубу фазоинвертора (порт фазоинвертора). Воздух внутри корпуса колонки и такой трубы создает вторую колебательную систему, получающую энергию от тыльной стороны диффузора и излучающую ее куда нужно и в фазе с излучением диффузора. Такой эффект достигается в довольно узком диапазоне частот, от одной до двух октав, но в пределах этого диапазона коэффициент полезного действия системы существенно возрастает, заметно увеличивая отдачу в низкочастотной области. Вторым по популярности стало акустическое оформление типа «закрытый ящик». Как следует из названия, в этом случае внутренний объем корпуса никак не сообщается с внешней средой, а колебания внутренней стороны диффузора просто рассеиваются внутри корпуса, в итоге превращаясь в тепло. К преимуществам такого решения отнесем простоту его реализации (значимым здесь является единственный параметр – внутренний объем) и отличные импульсные характеристики, в значительной мере определяющие субъективное восприятие басовых нот. Обратной стороной медали является очень низкий КПД системы. Этот параметр у закрытого ящика ниже, чем у любого другого типа акустического оформления. Причем, чем меньше объем корпуса колонки, тем ниже коэффициент полезного действия (чувствительность АС). Остальные типы акустического оформления (открытое, трансмиссионная линия, пассивный излучатель и другие) довольно специфичны и встречаются намного реже.
Немного в стороне стоит рупорное акустическое оформление. В стороне – поскольку применяется чаще всего при оформлении не низкочастотных, а высокочастотных секций АС, что объясняется конструктивными особенностями — сечение рупора увеличивается по экспоненте, и чем ниже частота воспроизводимого сигнала, тем крупнее должно быть выходное отверстие рупора. Так для воспроизведения сигнала частотой 50 Гц потребуется раструб диаметром около двух метров. Рупор увеличивает сопротивление воздуха для лучшего согласования с довольно высоким сопротивлением подвижной системы динамической головки, повышая ее коэффициент полезного действия и способствуя лучшей направленности излучения. Фактически рупор выполняет роль усилителя, но не электрического, а акустического, увеличивая чувствительность системы и музыкальное разрешение. К недостаткам рупоров отнесем характерную окраску, особенно заметную при воспроизведении вокала, и требования к габаритам для рупорных средне- и низкочастотных секций АС.
Jamo R909
Цена – 10 000 евро (на момент выпуска)
Тип – напольные акустические системы | Название – Jamo R909 | Частотная характеристика, Гц – 35 – 30 000 | Число полос – 3 (ВЧ – 25 мм ScanSpeak Revelator тканевый купол, СЧ – 150 мм, магниевый сплав, НЧ – 2 x 380 мм бумага | Акустическое оформление – открытый экран | Номинальное сопротивление, Ом – 4 | Чувствительность, дБ – 89 (2.83V @ 1 метр) | Подводимая мощность, Вт – 550 | Габариты одной колонки, см – 127,6 x 48,8 x 54,1 | Масса одной колонки, кг – 63,1
– Один динамик диаметром 15 дюймов или четыре по 8?
Казалось бы, известно, что для достижения тектонических басовых глубин нужно выбирать колонки с НЧ-динамиками как можно большего диаметра. Однако, использование вуферов с диффузорами более 10 дюймов накладывают определенные требования прежде всего к размерам корпусов АС – вряд ли здесь можно мечтать о каком-то изяществе или дизайнерских изысках. Подобные колонки скорее вызовут ассоциацию с бабушкиным буфетом или винтажным книжным шкафом, что устроит далеко не всех. Ситуация усугубляется так называемым «wife-фактором» – необходимостью при выборе той или иной вещи, оказывающей влияние на дизайн жилого интерьера, учитывать мнение близких, которые зачастую весьма далеки от аудиофильских тонкостей. Для достижения сравнимого звукового давления в низкочастотном спектре можно использовать вместо одного большого динамика несколько излучателей поменьше, но с более длинным ходом диффузора. Но, если вы любите правильный, быстрый и упругий, но в то же время глубокий бас, в особенности при воспроизведении музыки, постарайтесь найти способ поселить дома акустику с крупными низкочастотными драйверами – она с этой задачей справится лучше.
SA legend 60
Цена – 5 999 евро (в Европе)
Тип – напольные акустические системы | Название – SA legend 60 | Частотная характеристика, Гц – 30 – 25 000 | Число полос – 3 (ВЧ – 25 мм Legend DXT, СЧ – 100 мм Legend 15/4, НЧ – 4 x 200 мм Legend 15/8, частоты раздела кроссовера – 400 Гц, 2 кГц) | Акустическое оформление – фазоинвертор | Номинальное сопротивление, Ом – 8 | Чувствительность, дБ – 90 (2.83V @ 1 метр) | Подводимая мощность, Вт – 560 | Габариты одной колонки, см – 118 x 20 x 33,5 | Масса одной колонки, кг – 31,6
– Купол, лента, электростатика?
Здесь речь идет прежде всего о твитере. Для басового драйвера конический диффузор практически безальтернативен (монструозные чисто рупорные конструкции есть, но массовыми их не назовешь), а для воспроизведения среднечастотного спектра альтернативой конусу могут рассматриваться лишь электростатические излучатели. Другое дело высокие частоты – здесь поле выбора значительно шире. Кроме традиционных динамических головок с купольными диффузорами, которые выполняют из разных материалов – ткани со специальной пропиткой, различных металлов, включая редкоземельные, и даже алмазов, часто используются ленточные излучатели. В качестве излучающего элемента в таком твитере работает изготовленная из тончайшей тефлоновой или майларовой пленки мембрана с нанесенными на нее методом напыления токопроводящими дорожками. Такая мембрана помещается в постоянное магнитное поле, а к дорожкам подводится полезный сигнал. Возникающая переменная сила заставляет такую мембрану колебаться, возбуждая колебания воздуха. Вес тончайшей пленочной мембраны существенно меньше, чем вес подвижной системы динамика с коническим или купольным диффузором, потому за счет меньшей инерции уровень искажений при работе ленточного твитера значительно ниже. К недостаткам ленточных излучателей относят сложность их изготовления и, как следствие, высокую стоимость.
Немного особняком стоят электростатические излучатели. Прежде всего, из за своей высокой цены. Принцип работы АС электростатического типа заключается в излучении звуковых колебаний тончайшей мембраной, помещенной в электростатическое поле. Решающее преимущество таких колонок перед традиционными с динамическими головками – крайне низкий коэффициент нелинейных искажений, высочайшая детальность и воздушность звучания. К недостаткам отнесем высокую цену и проблемы с воспроизведением низкочастотного спектра, которые решаются либо использованием электростатических панелей вместе с сабвуферами классической конструкции, либо доведением электростатов до необходимого для уверенного воспроизведения НЧ технического уровня, что серьезно отражается на цене.
MartinLogan CLX Art
Цена – 2 500 000 руб.
– Бивайеринг, биампинг и прочие хитрости
Речь идет о возможности раздельного «доступа» к разным полосам (фактически – динамическим головкам, отвечающим за разные полосы частотного спектра) извне. Акустическая система в этом случае оснащается двумя, тремя или большим числом (по количеству полос) парами акустических терминалов, которые изначально (при однокабельном подключении) соединены перемычками. При желании эти перемычки снимаются, и для каждой полосы АС используется отдельный акустический кабель. Эти акустические кабели могут приходить на общие выходные терминалы одного усилителя (бивайеринг, тривайеринг и так далее), либо к отдельным усилителям для каждой полосы (биампинг, триампинг и так далее). При этом, каждый усилитель работает в полной полосе частот, а выделение нужного участка выполняет кроссовер АС. Отношение к таким решениям очень разное даже у самих производителей АС. К примеру, датчане из Dynaudio используют лишь одну пару акустических клемм даже в старших моделях своей акустики. Впрочем, при прочих равных, наличие такой возможности позволит оценить вклад подобных вариантов в звучание системы лично.
DALI Epicon 8
Цена – 1 175 200 руб.
Тип – напольные акустические системы | Название – DALI Epicon 8 | Частотная характеристика, Гц – 35 – 30 000 | Число полос – 3,5 (ВЧ – гибридный, купол 39 мм, ленточный 10 x 55 мм, СЧ – 165 мм, НЧ – 2 x 200 мм, частоты раздела кроссовера – 550 Гц, 3,1 кГц, 15 кГц) | Акустическое оформление – фазоинвертор | Номинальное сопротивление, Ом – 5 | Чувствительность, дБ – 89 (2.83V @ 1 метр) | Подводимая мощность, Вт – 50 – 500 | Габариты одной колонки, см – 122,5 x 26,4 x 48,5 | Масса одной колонки, кг – 47,5
– Активная или пассивная АС?
В активных колонках усилительная часть системы интегрирована внутрь АС, что позволяет получить массу преимуществ. Во-первых, в таких колонках проще всего реализовать так называемое полосное усиление, когда кроссовер расположен до усилителей, которые напрямую подключаются к излучателям АС. Кроссовер в таких колонках активный, поскольку работает с низкоуровневыми сигналами. Во-вторых, объединение в единое целое акустической системы и усилителей позволяет производителю добиться практически идеального согласования усилительных каскадов и динамических головок. В-третьих, активная акустика позволяет использовать различные интерфейсы для связи с остальными компонентами системы. В частности – беспроводные цифровые каналы. Любая беспроводная акустика относится к активному типу. К недостаткам такого подхода можно отнести меньшую гибкость системы в целом. Владелец лишается возможности экспериментировать с подбором сочетания усилителей и колонок в своей системе, что может не устроить увлеченных темой людей. Кроме того, играет роль и имеющая место специализация производителей. На рынке встречаются компании, одинаково успешные в создании и акустических систем, и усилителей, но таких компаний меньшинство. Обычно фирма занимает лидирующие позиции в чем-то одном, а зачастую и номенклатура продукции компании ограничена каким-то одним сектором – к примеру, АС или электроникой.
ATC SCM300ASLT
Цена – 4 160 000 руб.
Тип – напольные активные акустические системы | Название – ATC SCM300ASLT | Частотная характеристика, Гц – 25 – 20 000 | Число полос – 3 (ВЧ – 25 мм мягкий купол, СЧ – 57 мм мягкий купол, НЧ – 2 x 375 мм, частоты раздела кроссовера – 380 Гц, 3,5 кГц) | Акустическое оформление – фазоинвертор | Мощность усилителей, Вт – ВЧ – 100, СЧ – 200, НЧ – 2 x 275 | Габариты одной колонки, см – 150 x 50 x 58 | Масса одной колонки, кг – 96
Анатомия акустических систем: споры о широкой полосе
Так сложилось, что иногда в нашем блоге мы задеваем вопросы, вызывающие достаточно бурное, живое обсуждение на этом и других ресурсах. Полагаю, что так будет и в этот раз, так как речь пойдёт о почти философском (для некоторых людей) вопросе: преимуществах и недостатках широкополосных АС в сравнении с многополосными.
Отмечу, что я являюсь сторонником многополосных АС, и по ряду причин полагаю, что чем больше полос (в разумных, конечно, пределах), тем лучше. В силу изложенного выше, я могу быть несколько необъективным в оценке полярной точки зрения (но буду стараться сохранить нейтральный подход).
Суть споров
Практика применения широкополосных динамических излучателей и АС, созданных на их основе, сформировала устойчивый стереотип о том, что чем шире частотный диапазон электродинамического излучателя, тем ниже его линейность. Соответственно, у подавляющего большинства широкополосных излучателей, как правило, не очень ровная АЧХ, также для многих излучателей этого типа характерен высокий уровень гармоник и интермодуляционных искажений.
Такое мнение подтверждается целым рядом чистых, с точки зрения физики звука и психоакустики, экспериментов, проведенных за последние 40 лет. В экспериментах сравнивались широкополосные и многополосные АС. В связи с наличием серьёзных недостатков (низкая линейность компонентов, оборудованных широкополосными излучателями), подавляющее большинство производителей отказались от широкой полосы и стали выпускать многополосную акустику.
Противники многополосной акустики утверждают, что низкая линейность динамиков подобных систем с лихвой компенсируется отсутствием «ужасных фазовых искажений», «чудовищных проблем» с линейностью кроссоверов, разделяющих звук на полосы.
Иными словами: у многополосников фильтры «безбожно крутят фазу», что «ужасно» отражается на звуке. Кроме того, не редко заявляется о том, что пассивные кроссоверы способны существенно ухудшить динамические характеристики системы, снизить детальность звучания и сделать его «плоским». Перечисленные недостатки относятся в основном к пассивным кроссоверам, а недостатком активных является их стоимость.
Кроме прочего, приверженцы широкополосных АС часто апеллируют к неким магически-метафизическим особенностям влияния, воспроизведённого ими звука. В качестве демонстрации «магического» воздействия звука, издаваемого такой АС, приведу одну цитату (она вполне отражает мнение тех, кто апеллирует к «шаманизму» в этом вопросе):
«Но с другой стороны, сам не заметив, я через какое-то время я перешел от анализа звучания к прослушиванию музыки. Ставил композицию за композицией, слушал час вместо запланированных 10-15 минут. Потом появилось очень интересное ощущение — захотелось подпевать за исполнителем, попытаться сыграть аккорд за инструментом — хотя и то и другое после привычной уху самоделке на СканСпиках разбиралось с трудом =). Выключив аппаратуру, ушел в очень положительном настроении — появилось ощущение, что услышал что-то то, что никогда не слышал раньше — что именно, сказать сложно. Но — получается правы те, кто говорит о какой-то магической стороне широкополосников. »
(орфография и пунктуация сохранены)
Многополосные АС
Объективно, подавляющее большинство многополосных АС обладают рядом преимуществ. Для большинства многополосных систем с пассивными кроссоверами характерны:
АЧХ качественной трехполосной акустики
Как я уже отмечал, помимо сложности конструкции и цены для многополосных систем характерно наличие фазочастотных искажений. При этом следует учитывать, что этот тип искажений может быть заметен только в случае, если превышаются пороги слышимости ГВЗ (которые в области 2 кГц составляют около 1 мс). Подавляющее большинство производителей акустических систем ориентируются на этот критерий с середины 90-х по нынешнее время.
«За» и «против» широкой полосы
Несмотря на «засилье» многополосной акустики на современном рынке, не все компании отказались от разработок в области «широкой полосы». Так, например, компании В&С, BHL, P.audio, Edge и Beyma считают исследования в этой области оправданными и продолжают выпускать широкополосные динамические громкоговорители высокой чувствительности. В частности, этими компаниями были предложены технические решения, позволяющие увеличить диапазон ВЧ подобных динамиков. Это было сделано за счет использования коаксиальной конструкции излучателей и других оригинальных решений (размещение специальных диффузорных «надстроек», присоединяющихся к центральному керну динамика и пр.). Такие системы особенно популярны в автозвуке и встраиваемой акустике.
Сравнение АЧХ 2-х шмирокополосных динамиков
АС на основе таких динамиков близки к многополосным по графику АЧХ. Однако, в силу использованного принципа, все равно склонны к образованию горба в области средних и «урезанию» остальных частот, особенно в области НЧ-диапазона. Следует также отметить, что расширение спектра широкополосных динамиков в сторону НЧ неизбежно связано с увеличением площади излучателя, что, как правило, приводит инженеров в тупик.
Кроме того необходимо учитывать, что среди приверженцев подобной акустики «true-вариантом» считается применение закрытого акустического оформления. Это, в свою очередь, не даёт производителям использовать фазоинверторный тип «ящиков», который смог бы усилить низкие в общей «картине». По той же причине в таких АС используются динамики с высокой чувствительностью, что отнюдь не добавляет линейности таким системам.
Известно, что наиболее серьёзные проблемы с линейностью широкополосных излучателей отмечаются в границах частотного раздела, что и объясняет большую распространённость многополосников.
Как я ни старался быть нейтральным – не получилось. В заключение могу отметить, что мои личные впечатления от прослушивания широкополосной акустики вполне совпадают с тем, что мне доводилось читать о проблемах этих систем. Звучание изобилует средними частотами и не создаёт ожидаемой объёмной сцены, низов – нет. Иными словами, несмотря на отсутствие фазовых проблем, присущих многополосным системам, широкополосники удовлетворительными считать не могу. Нелинейность, особенно выраженная в спектрах частотного раздела, убивает все достоинства «широкой полосы».
Пока писал пост, в гости зашел знакомый звурежиссер, резюмировал: «Все утверждения, что линейный звук добывается из одного излучателя — глупость полная».
Искренне надеюсь, что среди читателей найдутся люди, которые знают, по какой ещё причине среди аудиофилов пользуется популярностью широкополосная акустика. Как я уже написал, мне не удалось быть объективным. Жду комментариев, опровергающих мою точку зрения.