Nawet gospodyni domowa wie, jak wyglądają typowe głośniki - do tego nie trzeba nawet czytać błyszczących magazynów HI-Fi. W radiu, w centrum muzycznym, wreszcie w kinie domowym – wszędzie widzimy głośniki tradycyjne wzornictwo. Z fasad głośników różnej wielkości spoglądają na nas dyfuzory z papieru, polimeru, kevlaru, aluminium, włókna szklanego (odpowiednio podkreśl) dyfuzory i kopułki. Materiały, kształty i ceny głośników mogą się znacznie różnić, ale zasada jest wszędzie taka sama. Wszystkie typowe kolumny są tak zwane systemy akustyczne (AC) promieniowanie bezpośrednie, w którym fale dźwiękowe rozchodzą się w kierunku słuchacza. Ta zasada, dopracowana przez dziesięciolecia doświadczeń w projektowaniu, jest podstawą, na której zbudowana jest większość głośników na świecie, od boomboxów po luksusowe głośniki high-end. Istnieją jednak inne ciekawe odmiany – w szczególności wykorzystujące popularną w ostatniej dekadzie ideę dźwięku bezkierunkowego. Na przykład tzw głośniki z przeciwaperturą.
Tutaj naprawdę chcę dodać patriotyczny akcent: contrapetura „akustyka” została opracowana i opatentowana w Rosji. A dzisiaj patenty na produkcję głośników z przeciwaperturą nabyło kilka zagraniczne firmy, w szczególności włoska Bolzano Villetri. Kontrapertura oznacza "naprzeciw": głośniki w nich „patrzą” nie na słuchacza, ale skierowane są względem siebie w pionie i współosiowo. Tak zwany głośnik pełnokonturowy zawiera dwa razy więcej głośników niż standardowa kolumna dwudrożna. Wersja uproszczona – półotwieranie, jak sama nazwa wskazuje, to asymetryczna „połowa” pełnego kontr-otwarcia, a zamiast górnego głośnika zastosowano specjalny rozdzielacz fali dźwiękowej. W każdym razie wszystko to jest bardzo kosztowne, nie tylko dla niektórych majsterkowiczów, ale także w masowej produkcji, dlaczego takie trudności?
Nie wdając się w techniczne rozważania, już po pojawieniu się tych „klepsydr” możemy wnioskować, że dźwięk takiego głośnika będzie praktycznie dookólny w niemal całym paśmie dźwiękowym, od głębokiego „kokpiącego” basu po „dudniące” wysokie tony. Działa tu prosta zasada, która jest nieodłącznym elementem każdego grzejnika, niezależnie od tego, czy emituje dźwięk, czy fale elektromagnetyczne. Jeżeli źródła oscylacji (dynamiki) są zbudowane w jednej płaszczyźnie, to w płaszczyźnie prostopadłej ich promieniowanie będzie słabo skierowane. W przeciwaperturowej „akustyce” głośniki ustawione są w pionie – odpowiednio fala dźwiękowa w płaszczyźnie poziomej okazuje się niemal kulista, podobnie jak koła rozchodzą się po wodzie od rzuconego z góry kamienia. Oczywiście są tu subtelności, ale ogólne znaczenie jest właśnie takie.
Zrobiono to tak, aby słuchacz chodzący po pokoju mógł słyszeć we wszystkich punktach ten sam dźwięk. Nie trzeba siedzieć na środku sofy w „optymalnym punkcie stereofonicznego trójkąta” i zapraszać dziewczynę, by poszła za Twoim przykładem – tańczymy dla naszej przyjemności, a dźwięk w całym pomieszczeniu jest równie bogaty w barwy! Jest to trudne do osiągnięcia przy tradycyjnych konstrukcjach głośników. Wszyscy wiedzą, że jeśli rozłożysz zwykłe głośniki, wysokie częstotliwości „znikną”, dźwięk stanie się przytłumiony i nieciekawy. W „akustyce” o orientacji kołowej charakter dźwięku jest zawsze bardzo nietypowy. Percepcja znanych nagrań muzycznych zmienia się dramatycznie właśnie z powodu sztuczek z propagacją fal dźwiękowych. Głównym czynnikiem jest tutaj wpływ pomieszczenia. Zwykle fale dźwiękowe rozchodzą się z głośnika w ograniczonym sektorze kątowym, więc efekt pomieszczenia jest minimalny: dźwięk ma czas dotrzeć do uszu, zanim dołączy do niego tzw. składnik „dyfuzyjny” odbijany przez ściany. O tym, jaka jest moc, można ocenić proste codzienne doświadczenie: klaskać w dłonie w salonie, który za dwa dni zacznie się odnawiać. A potem porównaj, jaki dźwięk będzie w tym samym pomieszczeniu, gdy wyjmie się z niego meble… Zgadzam się, radykalnie inny „pogłos”! To właśnie ten – naukowo nazywany pogłosem – jest „wyrostkiem”, który miesza się z dźwiękiem dowolnego głośnika (oczywiście, jeśli nie jest zainstalowany na otwartym polu). „Akustyka” z przeciwaperturą, dzięki swojej konstrukcji, daje bardzo efektowny „wyrostek” pogłosu – jak podaje producent, aż 80% informacji dźwiękowych reprodukowanych przez takie kolumny dociera do słuchacza w formie odbitej. I tylko 20% - bezpośrednio z głośników. Nawiasem mówiąc, większość dźwięków, które słyszymy w Życie codzienne, pochodzi właśnie ze źródeł bezkierunkowych - i to jest naturalne.
Sceptyk zaprotestuje: „Jak to jest, bo akustyka przeciw-apertury „zniekształca informacje muzyczne zawarte w nagraniu!” Rzeczywiście, w każdym dobrym nagraniu – powiedzmy orkiestrze symfonicznej (nie wspominając o muzyce elektronicznej) – jest już „swoje” pogłos spowodowane odbiciami dźwięku od ścian sali koncertowej. Lub sztucznie zmiksowany przez przebiegłego inżyniera dźwięku, aby uzyskać większą atrakcyjność. Czyli ten początkowy pogłos, ze względu na bezkierunkowe promieniowanie systemu głośników z przeciwaperturą, nakłada się również z własnym „pogłosem” pomieszczenia?
Ale o to chodzi: w przypadku źródła dookólnego natura bezpośrednich i odbitych fal dźwiękowych będzie podobna – w przeciwieństwie do tradycyjnych głośników. Zwykły głośnik brzmi „do przodu” w pełni, „szerokopasmowo”, a już pod kątem – przytłumiony, przesterowany. W efekcie dźwięk bezpośredni może być dowolnie równy, ale „głuchy” odbicia całkowicie go zrujnują. Według wielu autorytatywnych ekspertów audio to właśnie różnica w barwie bezpośrednich i odbitych fal dźwiękowych głośników jest jednym z najważniejszych czynników, które mają negatywny wpływ na jakość dźwięku. W każdym razie wyniki subiektywnych testów „przeciwprzysłony” każą nam wierzyć w intencje twórców. Dźwięk naprawdę urzeka! Można to porównać z doznaniami wizualnymi: jakby zamiast jasnego, kierunkowego światła reflektorów (zwykłych głośników), bezwzględnie podkreślającego wszystkie szczegóły, znalazłeś się pod naturalnymi promieniami naszego rodzimego oprawy. I nie ma znaczenia, czy widzisz swoje sznurówki w szczegółach, czy nie. Najważniejsze, że się w to wpadasz środowisko naturalne siedlisko.
Efekt „bezkierunkowych” fal dźwiękowych absolutnie jasne: siedząc przed parą głośników z przeciw-aperturą, nigdy nie można odgadnąć kierunku do głośników. Brzmi jak przestrzeń między nimi, a efekt jest zachowany nawet jeśli zbliżysz się do głośników lub wręcz przeciwnie, przejdziesz się po pokoju. Sceptycyzm rozpływa się na naszych oczach: może dla kogoś jest to dokładnie ten dźwięk, do którego dążysz przez całe życie. 04-04-2006
Szczegółowa opowieść o najlepszych głośnikach i o tym, jak wybrać odpowiedni do swoich potrzeb
Aby właściwie zrozumieć procesy zachodzące w pudełku, na ścianie którego zamontowany jest jeden lub więcej głośników, należy uważnie przeczytać kilka książek, z których każda zawiera więcej wzorów niż w całym szkolnym kursie fizyki. Nie wejdę w taką dżunglę, więc ten materiał nie jest tego wart jako wyczerpująca analiza czy przewodnik po budowie audiofilskich głośników. Mam jednak szczerą nadzieję, że pomoże on początkującym melomanom (i niektórym przewlekłym także) w prawidłowym poruszaniu się po różnorodnych rozwiązaniach akustycznych, z których każde oczywiście jego twórcy nazywają jedynym słusznym.
Jakiś czas po wynalezieniu w 1924 promiennika elektrodynamicznego ze stożkowym dyfuzorem (no dobra, tylko głośnik), jego drewniana rama pełniła przede wszystkim funkcje dekoracyjne i ochronne. To zrozumiałe – po wielu latach słuchania płyt przez membrany mikowe i dzwonki gramofonów dźwięk nowego urządzenia i bez żadnego akustycznego wyrafinowania wydawał się apoteozą eufonii.
Membrany gramofonowe wykonywano najczęściej z aluminium lub miki.
Jednak technologie nagrywania szybko się poprawiały i stało się jasne, że niezwykle problematyczne jest odtworzenie słyszalnego zakresu mniej lub bardziej wiarygodnego z głośnikiem zamontowanym po prostu na jakimś stojaku. Faktem jest, że głowica dynamiczna pozostawiona sama sobie znajduje się w stanie zwarcia akustycznego. Oznacza to, że fale z przedniej i tylnej powierzchni dyfuzora, emitowane oczywiście w przeciwfazie, swobodnie nakładają się na siebie, co najgorzej wpływa na wydajność pracy, a zwłaszcza na transmisję basu.
Swoją drogą, w trakcie tej historii będę mówił najczęściej o niskich częstotliwościach, ponieważ ich reprodukcja jest kluczowym momentem w działaniu każdej kolumny głośnikowej. Sterowniki RF, ze względu na małą długość emitowanych fal, w ogóle nie muszą wchodzić w interakcje z wewnętrzną objętością kolumny, a najczęściej są od niej całkowicie odizolowane.
Dusza szeroko otwarta
Najprostszym sposobem na oddzielenie przedniego i tylnego promieniowania głośnika jest zamontowanie go na osłonie tak daleko, jak to możliwe. większy rozmiar. Z tego prostego pomysłu narodziły się właściwie pierwsze ustroje akustyczne, które były pudełkiem z otwartym Tylna ściana, ponieważ dla zwartości krawędzie tarczy zostały po prostu wzięte i wygięte pod kątem prostym. Jednak pod względem reprodukcji basu sukces takich konstrukcji nie był zbyt imponujący. Oprócz niedoskonałości koperty problem był również w bardzo małym nowoczesne koncepcje zawieszenie dyfuzora. Aby jakoś wyjść z sytuacji, zastosowano głośniki tak duże, jak to możliwe, zdolne do wytworzenia akceptowalnego ciśnienia akustycznego przy niewielkiej amplitudzie oscylacji.
PureAudioProject Trio 15 TB z 15-calowymi głośnikami niskotonowymi na 3-warstwowych bambusowych panelach
Mimo pozornej prymitywności takich konstrukcji, miały też pewne zalety, a do tego tak specyficzne i ciekawe, że zwolennicy otwartych mówców do tej pory nie wymarli.
Po pierwsze, brak jakichkolwiek przeszkód na drodze fal dźwiękowych to najlepszy sposób na zwiększenie czułości. Ten moment jest szczególnie cenny dla audiofilskich wzmacniaczy lampowych, zwłaszcza single-ended lub pozbawionych opinia. Papierowe stożki o dużej średnicy, nawet o mocy około czterech czy pięciu watów, potrafią stworzyć dość efektowny, a przy tym zaskakująco otwarty i swobodny dźwięk.
Dzięki wysokości 1,2 m w świecie otwartej akustyki Jamo R907 są uważane za prawie kompaktowe
Co do promieniowania tylnego, aby nie wprowadzać zniekształceń do dźwięku bezpośredniego, musi ono docierać do słuchacza z zauważalnym opóźnieniem (powyżej 12-15 ms) – w tym przypadku jego efekt odczuwalny jest jako lekki pogłos, który jedynie dodaje dźwiękowi powietrza i poszerza muzyczną przestrzeń. Subtelność polega na tym, że aby wytworzyć to bardzo „zauważalne opóźnienie”, kolumny muszą oczywiście znajdować się w sporej odległości od ścian. Dodatkowo duża powierzchnia panelu przedniego i imponujące rozmiary głośników basowych mają odpowiedni wpływ na gabaryty głośników. Jednym słowem właściciele małych a nawet średnich salonów proszę się nie martwić.
Przy okazji, szczególny przypadek systemy otwarte- akustyka zbudowana na emiterach elektrostatycznych. Tylko dzięki prawie nieważkości membranie Duża powierzchnia, do wszystkich powyższych zalet elektrostaty mają zdolność delikatnego przenoszenia nawet najostrzejszych kontrastów dynamicznych, a ze względu na brak separacji sygnału w zakresie średnich i wysokich tonów mają również godną pozazdroszczenia dokładność barwy.
otwarta dekoracja
Zalety: otwarte głośniki high-end to świetny sposób na uzyskanie prawdziwego szumu podczas słuchania purystycznych lamp single-ended.
Minusy: Lepiej od razu zapomnieć o grubych basach kompresyjnych. Cała ścieżka dźwiękowa musi być podporządkowana idei otwartej akustyki, a same głośniki będą musiały zostać wybrane spośród skrajnie ograniczonej liczby propozycji.
zamknięty w pudełku
Wraz ze wzrostem mocy i poprawą parametrów wzmacniaczy ultra-wysoka czułość akustyczna przestała być główną przeszkodą, ale problemy z nierównomiernym pasmem przenoszenia, a zwłaszcza z poprawną reprodukcją basu, stały się jeszcze większe. istotnych.
Ogromny krok w kierunku postępu w tym kierunku poczynił w 1954 roku amerykański inżynier Edgar Vilchur. Opatentował system głośników zamknięty typ i wcale nie była to sztuczka w stylu obecnych patentowych trolli.
Zgłoszenie patentowe Edgara Vilchura dla AU w formacie zamkniętym
Do tego czasu wynaleziono już odwracacz fazy i oczywiście głośnik był również wielokrotnie przymierzany do pudełka z dnem, ale nic dobrego z tego nie wyszło. Ze względu na elastyczność zamkniętej objętości powietrza konieczna była albo utrata znacznej części energii dyfuzora, albo wykonanie zaporowej obudowy w celu zmniejszenia gradientu ciśnienia. Vilchur postanowił zamienić zło w dobro. Znacznie ograniczył elastyczność zawieszenia, przenosząc kontrolę nad ruchem dyfuzora na objętość powietrza – sprężynę znacznie bardziej liniową i stabilną niż karbowanie czy gumowy pierścień.
W zamkniętym pudełku ruchy dyfuzora sterowane są powietrzem - w przeciwieństwie do papieru czy gumy nie starzeje się i nie zużywa
Udało się więc nie tylko całkowicie pozbyć się zwarcia akustycznego i zwiększyć moc na niskich częstotliwościach, ale także znacząco wygładzić pasmo przenoszenia na całej jego długości. Był jednak i drobny moment. Okazało się, że tłumienie przez zamkniętą objętość powietrza prowadzi do wzrostu częstotliwości rezonansowej poruszającego się układu i gwałtownego pogorszenia reprodukcji częstotliwości poniżej tego progu. Aby zwalczyć taką uciążliwość, konieczne było zwiększenie masy dyfuzora, co logicznie doprowadziło do zmniejszenia czułości. Dodatkowo pochłanianie w „czarnej skrzynce” prawie połowy energii akustycznej nie mogło pomóc, ale przyczynić się do zmniejszenia ciśnienia akustycznego. Jednym słowem, nowy typ głośnika wymagał wzmacniaczy o dość poważnej mocy. Na szczęście w tym czasie już istniały.
Subwoofer SVS SB13-Ultra z zamkniętą konstrukcją akustyczną
Obecnie zamknięta konstrukcja jest używana głównie w subwooferach, zwłaszcza tych, które zapewniają poważne osiągi muzyczne. Faktem jest, że w przypadku kina domowego dynamiczny rozwój najniższego basu jest często ważniejszy niż dynamika i dokładność fazowa w całym zakresie niskich częstotliwości. Ale łącząc stosunkowo kompaktowy, zamknięty subwoofer z przyzwoitymi satelitami, można osiągnąć znacznie bardziej poprawny dźwięk – aczkolwiek nie wypełniony ultra-głębokim basem, ale niezwykle szybki, zebrany i czysty. To wszystko można również przypisać głośnikom szerokopasmowym, których modele „zamknięte” sporadycznie pojawiają się na rynku.
zamknięte pudełko
Plusy: Wzorowa szybkość ataku i rozdzielczość niskich częstotliwości. Względna kompaktowa konstrukcja.
Minusy: Wymaga dość mocnego wzmacniacza. Super głęboki bas na granicy infradźwięków jest bardzo trudny do uzyskania.
Obudowa - rura
Innym sposobem na ograniczenie przeciwfazowego promieniowania tylnego był odwracacz fazy, po rosyjsku dosłownie „rozkładnik fazy”. Najczęściej jest to pusta rurka montowana na przedniej lub tylnej powierzchni obudowy. Zasada działania wynika z nazwy i jest prosta: ponieważ pozbycie się promieniowania z tylnej strony dyfuzora jest trudne i nieracjonalne, oznacza to, że musi ono być zsynchronizowane w fazie z falami czołowymi i wykorzystane do korzyści słuchaczy.
Amplituda i faza ruchu powietrza w falowniku zmieniają się w zależności od częstotliwości drgań dyfuzora
W rzeczywistości rura powietrzna jest niezależnym układem oscylacyjnym, który otrzymuje impuls z ruchu powietrza wewnątrz obudowy. Posiadając całkowicie zdefiniowaną częstotliwość rezonansową, odwracacz fazy pracuje tym wydajniej, im bardziej drgania stożka są bliższe jego częstotliwości strojenia. Fale dźwiękowe o wyższych częstotliwościach po prostu nie mają czasu na poruszenie powietrza w rurze, a niższe, chociaż mają czas, ale im są niższe, tym bardziej przesuwa się faza falownika i odpowiednio jego wydajność. Gdy rotacja fazy osiągnie 180 stopni, tunel zaczyna szczerze i bardzo skutecznie tłumić dźwięk głośnika basowego. Tłumaczy to bardzo stromy spadek ciśnienia akustycznego głośników poniżej częstotliwości strojenia bass reflex - 24 dB/okt.
W walce z turbulentnymi podtekstami projektanci falowników nieustannie eksperymentują
Nawiasem mówiąc, w zamkniętym pudełku przy częstotliwościach poniżej rezonansowego pasma przenoszenia zanikanie pasma przenoszenia jest znacznie gładsze - 12 dB / okt. Jednak w przeciwieństwie do martwej skrzynki, skrzynka z rurką w bocznej ściance nie zmusza projektantów do żadnych sztuczek w celu zminimalizowania częstotliwości rezonansowej samego głośnika, co jest dość kłopotliwe i kosztowne. Dużo łatwiej założyć tunel z odwracaczem fazy - wystarczy wybrać jego wewnętrzną objętość. To prawda w teorii. W praktyce, jak zawsze, zaczynają się nieprzewidziane trudności, np. przy dużej głośności powietrze opuszczające otwór może hałasować prawie jak wiatr w kominie pieca. Ponadto bezwładność systemu często powoduje spadek szybkości ataku i słabą artykulację basu. Jednym słowem, przestrzeń do eksperymentów i optymalizacji przed projektantami układów odwracacza faz jest po prostu niesamowita.
Odwracacz fazy
Plusy: Energiczna reakcja na niskie częstotliwości, zdolność do reprodukcji najgłębszych basów, względna prostota i niski koszt produkcji (przy sporej złożoności obliczeń).
Wady: W większości implementacji przegrywa z zamkniętym pudełkiem pod względem szybkości ataku i przejrzystości artykulacji.
Chodźmy bez cewki
Próby pozbycia się genetycznych problemów odwracacza fazy, a jednocześnie zaoszczędzenia na objętości obudowy bez narażania głębokości basu, skłoniły twórców do zastąpienia pustej rury membraną napędzaną wibracjami tego samego robocza objętość powietrza. Mówiąc najprościej, kolejny głośnik niskotonowy został zainstalowany w zamkniętej skrzynce, tylko bez magnesu i cewki drgającej.
Grzejnik pasywny może wzrosnąć efektywna powierzchnia dyfuzory dwa, a nawet trzy, jeśli w jednej kolumnie są montowane parami
Projekt został nazwany „grzejnik pasywny” (Passive radiator), co często nie jest zbyt dobrze tłumaczone z angielskiego jako „grzejnik pasywny”. W przeciwieństwie do tuby subwoofera, pasywny stożek zajmuje znacznie mniej miejsca w obudowie, nie jest tak krytyczny dla lokalizacji, a poza tym, podobnie jak powietrze wewnątrz zamkniętej skrzyni, tłumi główny głośnik, wygładzając jego pasmo przenoszenia.
Promiennik pasywny subwoofera REL S/5. Główny kierowca jest kierowany na podłogę
Kolejnym plusem jest to, że wraz ze wzrostem powierzchni promieniującej do osiągnięcia pożądanego ciśnienia akustycznego wymagana jest mniejsza amplituda drgań, co oznacza, że konsekwencje nieliniowego działania zawieszenia są zmniejszone. Oba dyfuzory oscylują w fazie, a częstotliwość rezonansową swobodnej membrany dostraja się poprzez precyzyjną regulację masy - po prostu przykleja się do niej ciężarek.
Grzejnik pasywny
Plusy: Kompaktowy korpus z imponującą głębią basu. Brak podtekstów odwracacza fazy.
Wady: Wzrost masy elementów promieniujących prowadzi do wzrostu zniekształceń przejściowych i spowolnienia odpowiedzi impulsowej.
wyjście z labiryntu
Akustyka, uzbrojona w inwertery fazy i pasywne radiatory, odtwarza głębokie basy dzięki rezonatorom pracującym za pośrednictwem powietrza wewnątrz głośników. Kto jednak powiedział, że sama objętość kolumny nie może pełnić roli grzejnika niskoczęstotliwościowego? Oczywiście, że tak, a odpowiedni projekt nazywa się labiryntem akustycznym. W rzeczywistości jest to falowód o długości połowy lub jednej czwartej długości fali, przy której planowane jest uzyskanie rezonansu systemu. Innymi słowy, konstrukcja jest dostrojona do dolnej granicy zakresu częstotliwości głośników. Oczywiście użycie falowodu o pełnej długości byłoby jeszcze wydajniejsze, ale wtedy dla częstotliwości, powiedzmy, 30 Hz, musiałby to być 11 metrów.
Labirynt akustyczny to ulubiony projekt akustyków DIY. Ale w razie potrzeby skrzynkę o najbardziej przebiegłej formie można zamówić w postaci gotowej
Aby pomieścić nawet dwukrotnie bardziej zwartą konstrukcję w kolumnie o rozsądnych wymiarach, w obudowie zainstalowano przegrody, tworząc najbardziej zwarty zakrzywiony falowód, Przekrój w przybliżeniu równa powierzchni dyfuzora.
Labirynt różni się od odwracacza fazy przede wszystkim mniej „rezonansowym” (czyli nieakcentowanym na określonej częstotliwości) dźwiękiem. Stosunkowo niska prędkość i laminarny charakter ruchu powietrza w szerokim falowodzie zapobiega powstawaniu turbulencji, które jak pamiętamy generują niepożądane alikwoty. Dodatkowo w tym przypadku przetwornik jest wolny od kompresji, co zwiększa częstotliwość rezonansową, ponieważ jego tylne promieniowanie nie napotyka praktycznie żadnych przeszkód.
Schemat do obliczania przypadków na dbdynamixaudio.com
Istnieje opinia, że labirynty akustyczne stwarzają mniej problemów z falami stojącymi w pomieszczeniu. Jednak przy najmniejszych błędach w projektowaniu lub produkcji fale stojące mogą wystąpić w samym falowodzie, który w przeciwieństwie do falownika ma znacznie bardziej złożoną strukturę rezonansową.
Ogólnie rzecz biorąc, należy powiedzieć, że kompetentne obliczenia i precyzyjne dostrojenie labiryntu akustycznego to bardzo trudne i czasochłonne procesy. Z tego powodu ten typ obudowy jest rzadko spotykany i to tylko w kolumnach z bardzo poważnego poziomu cenowego.
labirynt akustyczny
Plusy: Nie tylko dobra reakcja, ale także wysoka dokładność tonalna basu.
Minusy: Poważne wymiary, bardzo duża złożoność (odczyt - koszt) stworzenia prawidłowo działającej konstrukcji.
Hej, na promie!
Klakson to najstarszy i być może najbardziej prowokacyjny rodzaj konstrukcji akustycznej. Wygląda fajnie, jeśli nie skandalicznie, brzmi jasno, ale czasami… W starych filmach bohaterowie czasem coś do siebie krzyczą, a charakterystyczna kolorystyka takiego dźwięku od dawna stała się memem zarówno w świecie muzycznym, jak i filmowym .
Avantgarde Acoustics Trio z 2,25 m tubą Basshorn XD o niskiej częstotliwości
Oczywiście dotychczasowa akustyka odeszła bardzo daleko od blaszanego lejka z uchwytem, ale zasada działania jest nadal taka sama – tuba zwiększa opór powietrza, aby lepiej dopasować się do stosunkowo wysokiej odporności mechanicznej ruchomego zestawu głośnikowego. W ten sposób wzrasta jego wydajność, a jednocześnie powstaje wyraźna kierunkowość promieniowania. W przeciwieństwie do wszystkich opisanych wcześniej konstrukcji, tuba jest najczęściej używana w zestawach głośnikowych o wysokiej częstotliwości. Powód jest prosty – jego przekrój rośnie wykładniczo, a im niższa odtwarzana częstotliwość, tym większy powinien być otwór wyjściowy – już przy 60 Hz wymagany jest dzwon o średnicy 1,8 m. Widać, że taki monstrualny konstrukcje są bardziej odpowiednie na koncerty stadionowe, gdzie naprawdę można je znaleźć okresowo.
Głównym atutem zwolenników gry na tubie jest to, że wzmocnienie akustyczne pozwala, przy danej mocy dźwięku, zmniejszyć ruch membrany, co oznacza zwiększenie czułości i poprawę rozdzielczości muzycznej. Tak, tak, znowu ukłon w stronę właścicieli jednocykli lampowych. Dodatkowo przy odpowiedniej kalkulacji dzwonki mogą pełnić rolę filtrów akustycznych, ostro odcinając dźwięk poza swoim pasmem i pozwalając ograniczyć się do najprostszych, a więc minimalnie zniekształcających zwrotnic elektrycznych, a czasem nawet bez nich.
Systemy Realhorns - specjalna akustyka na specjalne okazje
Sceptycy nie znudzi się przypominaniem o charakterystycznym zabarwieniu rogu, szczególnie zauważalnym na wokalu, i nadaniu mu charakterystycznego nosowości. Naprawdę nie jest łatwo przezwyciężyć ten problem, choć sądząc po tym, jak grają najlepsze przykłady waltorni High-End, jest to całkiem realne.
Plusy: Wysoka wydajność akustyczna, co oznacza doskonałą czułość i dobrą rozdzielczość muzyczną systemu.
Minusy: Charakterystyczne, trudne do usunięcia zabarwienie dźwięku, dziecinne rozmiary struktur o średniej i szczególnie niskiej częstotliwości.
Kręgi na wodzie
Za pomocą tej analogii najłatwiej można opisać charakter promieniowania systemów akustycznych z przeciwaperturą, opracowanych po raz pierwszy w Związku Radzieckim w latach 80. ubiegłego wieku. Zasada działania nie jest banalna: para identycznych głośników jest zamontowana tak, aby ich dyfuzory znajdowały się naprzeciw siebie w płaszczyźnie poziomej i poruszały się symetrycznie, albo ściskając, albo rozszerzając szczelinę powietrzną. W rezultacie powstają okrągłe fale powietrza, które promieniują równomiernie we wszystkich kierunkach. Co więcej, charakterystyka tych fal podczas ich propagacji jest minimalnie zniekształcona, a ich energia zanika powoli – proporcjonalnie do odległości, a nie do kwadratu, jak w przypadku konwencjonalnych głośników.
Duevel Sirius łączy w sobie elementy konstrukcji tuby i kontra-apertury
Oprócz zasięgu i orientacji kołowej, systemy przeciwprzysłony są interesujące ze względu na ich zaskakująco szeroką dyspersję pionową (około 30 stopni w porównaniu ze standardowymi 4-8 stopni), a także brak efektu Dopplera. W przypadku głośników objawia się to uderzeniami sygnału wywołanymi ciągłą zmianą odległości od źródła dźwięku do słuchacza na skutek drgań stożka. To prawda, że faktyczna słyszalność tych zniekształceń wciąż budzi wiele kontrowersji.
Wzajemne przenikanie się koncentrycznych pól dźwiękowych prawego i lewego głośnika tworzy bardzo rozległą i jednolitą strefę percepcji surround, czyli tak naprawdę kwestia precyzyjnego ustawienia głośników względem słuchacza staje się nieistotna.
Akustyka włosko-rosyjska kontr-przysłona Bolzano Villetri
Charakterystyczną cechą kontr-apertury jest to, że dźwięk dochodzący do słuchacza praktycznie ze wszystkich kierunków, choć tworzy imponujący efekt obecności, nie może w pełni przekazać informacji o scenie dźwiękowej. Stąd opowieści słuchaczy o uczuciu latającego po pokoju pianina i innych cudów wirtualnych przestrzeni.
Kontrapertura
Plusy: Szeroka strefa spektakularnej percepcji dźwięku przestrzennego, naturalistyczne barwy dzięki nietrywialnemu wykorzystaniu falowych efektów akustycznych.
Minusy: Przestrzeń akustyczna wyraźnie różni się od sceny dźwiękowej, wymyślonej podczas nagrywania fonogramu.
I inni...
Jeśli uważasz, że ta lista opcji projektowania głośników jest wyczerpana, to bardzo nie doceniasz entuzjazmu projektowania elektroakustyki. Opisałem tylko najpopularniejsze rozwiązania, pozostawiając za kulisami bliskiego krewniaka labiryntu - linia transmisyjna, rezonator pasmowoprzepustowy, obudowa z panelem impedancji akustycznej, rury obciążeniowe...
Nautilus firmy Bowers & Wilkins to jedne z najbardziej niezwykłych, drogich i autorytatywnych pod względem brzmienia kolumn. Typ projektu - ładowanie rur
Taka egzotyka jest dość rzadka, ale czasami materializuje się w projekcie o naprawdę wyjątkowym brzmieniu. A czasami nie. Najważniejsze, aby nie zapominać, że arcydzieła, takie jak przeciętność, znajdują się we wszystkich projektach, bez względu na to, co mówią ideologowie danej marki.
Próby poprawy ustrojów akustycznych podejmowane są od początku ich istnienia.
Próby poprawy ustrojów akustycznych podejmowane są od początku ich istnienia. Nowe technologie, rozwiązania inżynieryjne, inne koncepcje powstawały od dawna, ale przyjęte wówczas standardy Hi-Fi zostały przyjęte przez producentów za podstawę, ponieważ w pełni odpowiadają wyobrażeniom o rozdzielczości ludzkiego słuchu (częstotliwość odtwarzalna zakres i miara zniekształceń nieliniowych), a podejmowanie jakichkolwiek prób dalszej poprawy jest bezcelowe. Jednak jako praktyczna konsekwencja wprowadzenia standardów Hi-Fi nagle pojawiła się kategoria Hi-End. Producenci nieustannie starają się stworzyć akustykę, która brzmi „tak, jak powinna”, choć z naruszeniem przyjętego stanowiska, że „człowiek więcej nie usłyszy”. Powinieneś spojrzeć na akustykę jako naukę i jej praktyczne zastosowanie, ale pod innym kątem.
Samo słowo „przeciw-apertura” dosłownie oznacza przeciwstawne promieniujące dziury (z łac. apertura - dziura). Pojęcie apertury jest często używane w optyce, ale w naszym przypadku lepiej rozumieć termin jako „przeciwstawne źródła wzbudzenia dźwięku”. Taka jest architektura głośników zbudowanych na zasadzie kontr-apertury. Dwa identyczne GG są usytuowane współosiowo naprzeciw siebie i są włączone w fazie (patrz Rysunek 1.8). Oznacza to, że pracują synchronicznie, bez opóźnień, różnic fazowych i częstotliwościowych. Taka konstrukcja nie może dobrze brzmieć, bo GG nie „patrzą” na słuchacza i nie przeszkadzają sobie nawzajem.
Fala dźwiękowa to fala ciśnienia. Jeśli przypomnimy sobie kręgi na wodzie po uderzeniu w nią kropli, to sama woda nigdzie nie płynie, pozostaje na swoim miejscu, ale rozchodzą się po niej fale, które są konsekwencją przesunięcia objętości tej samej kropli. I ten ruch jest odwzajemniony. Tak więc w powietrzu same cząsteczki nigdzie się nie poruszają, a jedynie nieznacznie przesuwają się albo ku sobie, albo odwrotnie, zmieniając gęstość ośrodka falami.
1, 2 - głowice szerokopasmowe;
3 - głowice HF;
4 – obszar powstawania ciśnienia akustycznego;
5 - drogi propagacji sygnałów odbitych.
Rysunek 1.8 - Forma ogólna akustyka kontra-apertury
Przy standardowej, znanej nam konstrukcji AU, strefa rozrzedzonego/sprężonego powietrza znajduje się przed głównym silnikiem. Sam HD nie jest źródłem dźwięku, ale zmienia się koncentracja cząsteczek powietrza przed nim. Takie rozwiązanie ma jedną istotną wadę – tzw. „strefę przewagi reaktywnego składnika promieniowania”, ze względu na dużą długość fali niskiej częstotliwości w stosunku do wielkości emitera i małą bezwładność powietrza. Z czego wynika, że aby w pełni posłuchać basu, trzeba być w pewnej odległości od głośników, co czasem jest niemożliwe. Dlatego zwykle słyszymy niskie częstotliwości, odbite od ścian, w pewnym stopniu nawet tam uformowane, co naturalnie nie wpływa pozytywnie na subiektywne odczucia. Choć obiektywnie fala jest obecna, to jednak w nieco zniekształconej formie.
Stosując zasadę przeciwapertury, ciśnienie powstaje w słupie powietrza pomiędzy HD, a punkt emisji również znajduje się pomiędzy nimi. Powstaje tak zwany „monopol ciśnieniowy”, punktowe źródło dźwięku. I nie jest rozłożony w częstotliwości w zmiennej odległości od GG, ale znajduje się między nimi, promieniując równomiernie we wszystkich kierunkach. To jest rozwiązanie problemu „strefy dalekiej”.
Akustyka kontra-apertury wytwarza ciśnienie akustyczne, które fizycznie jest zawsze produktem bezkierunkowym (skalarnym). W przypadku zestawu stereo mamy dwa monopole, a prace nad konwersją różnic dwóch kanałów wykonuje psychoakustyka (zasada „Huygens”). Gdy dwa kanały są włączone, nie powstaje specjalny obszar nacisku, w którym znajdują się dwa punkty. Całą pracę lokalizacyjną źródła wykonuje nasz aparat słuchowy, a zadaniem realizatorów dźwięku jest „oszukiwanie” uszu poprzez stosowanie przesunięć fazowych, opóźnień i zmian głośności w celu uzyskania niezbędnych obrazów. Z refleksjami sytuacja jest prostsza. Głośniki kierunkowe nie są bynajmniej wolne od problemu dźwięku odbitego, również emitują fale we wszystkich kierunkach, ale nie równomiernie.
Tłumienie dźwięku spowodowane odbiciami jest tak nieznaczne, pomimo wszelkich starań producentów, że nie odgrywa szczególnej roli w ogólna charakterystyka JAK. W efekcie okazuje się, że nawet w niezbyt dobrym pod względem akustycznym pomieszczeniu kolumny o kierunkowości kołowej (lub bezkierunkowej) będą w stanie zagrać oczywiście lepiej.
Akustyka kontra apertura zwiększa „strefę VIP”, ponieważ słuchacz nie musi siedzieć w napięciu dokładnie na szczycie trójkąta utworzonego przez parę stereo, bojąc się usłyszeć zniekształcone sygnały dochodzące ze ścian. Jednolite pole „czystego” dźwięku jest szersze, a krytyczność fal odbitych jest mniejsza.
Zasada kontrapertury pozwala pozbyć się kolejnego problemu, który tkwi w konwencjonalnych systemach i był wcześniej uważany za praktycznie nierozwiązywalny. Ucho ludzkie jest szczególnie wrażliwe na efekt intermodulacji Dopplera. Ten termin, pomimo swojego brzmienia, oznacza dość prosty efekt: przesunięcia fazowe i częstotliwościowe lub oscylacje fali dźwiękowej spowodowane ruchem źródła dźwięku. Ten efekt jest dobrze znany fanom modeli latających. Kiedy stoisz obok okręgu, w którym leci model, dźwięk silnika stale się zmienia w zależności od pozycji samolotu, ale jeśli staniesz na środku i sam go obrócisz, dźwięk dla Ciebie będzie taki sam. A podwyższoną wrażliwość ucha ludzkiego na efekt intermodulacji Dopplera można wytłumaczyć reakcją na zagrożenie w środowisku. Musimy wyróżnić nie tylko zmianę objętości, zwłaszcza, że nie będzie ona znacząca dla odległości kilku metrów (a kilka centymetrów może rozwiązać problem życia), ale także coś innego, w imię błyskawicznej reakcji. Najmniejsza zmiana w dźwięku źródła jest natychmiast przetwarzana przez nasz mózg. Membrana HD porusza się bardzo szybko względem Ciebie. W konsekwencji dźwięk jest stale poddawany zniekształceniom częstotliwościowym i fazowym. DG idzie dalej minimalne odległości, a efekt ten nie powinien być zauważalny. Ale niestety ucho ludzkie, jak wspomniano powyżej, jest tak wrażliwe, że nawet najmniejsze zmiany odgrywają zauważalną rolę.
Akustyka kontra-apertury może pozbyć się tego efektu. Modulacja Dopplera występuje, gdy źródło dźwięku zbliża się lub oddala od słuchacza, a w przypadku ustawienia pionowego (lub poziomego) membrana HD nie wykonuje żadnego ruchu względem naszych uszu. Tak jak „pilot” trzymający w dłoni sznurek prowadzący do modelu samolotu, tak jak osoba siedząca w pociągu, samolocie czy samochodzie nie słyszy zmian w dźwięku silnika. Źródło dźwięku znajduje się w tej samej stałej odległości względem niego.
Dodatkowo dwa identyczne, ale przeciwnie skierowane ruchy znoszą się nawzajem. Wynika z tego kolejny pozytywny efekt. Słuchanie akustyki z przeciwaperturą jest wygodniejsze. Nasze mózgi nie muszą stale przetwarzać dochodzącego dźwięku jako dźwięku pochodzącego z poruszającego się obiektu. Dźwięk staje się „przyjazny dla środowiska”, porównywalny z odgłosami dzikiej przyrody. Oczywiście nie eliminuje to problemu zmęczenia z wysoki poziom objętość, ale nie obciąża już mózgu dodatkowa praca. Co więcej, nasza świadomość w pewnym stopniu odpoczywa, kiedy słuchamy naturalnych dźwięków.
Jednostka AU może mieć wady właściwe wszystkim innym systemom. Nierówność charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej HD, niezgodność ze wzmacniaczem i tym podobne.
Kontra-aperturę można stworzyć bez konieczności instalowania dwóch przeciwstawnie zainstalowanych HG (tutaj wymagana jest precyzyjna instalacja i pełna tożsamość GD). Mniej skuteczna, ale wciąż odzwierciedlająca istotę metoda jest prosta, jeśli zamiast drugiej HD w środku szczeliny przeciwapertury umieszcza się powierzchnię odbijającą (raczej sztywną, nie tworzącą dodatkowych rezonansów). Na tej ścieżce realizowane są przenośne emitery akustyczne.
Należy zauważyć, że w tym przypadku należy dobrać odległość od HD do powierzchni odbijającej najlepiej do warunków (wielkość HD i kąt rozpraszania fal dźwiękowych).
Przenośny system nie pozwala na korzystanie z więcej niż jednego HD, a to implikuje bardziej złożoną konstrukcję. W przypadku szerokopasmowego HG, półkontra-apertura jest pokazana na rysunku 1.9.
Rysunek 1.9 - Widok ogólny głośnika z półkontrastrem z powierzchnią odbijającą zamiast drugiej głowicy dynamicznej
Dlatego zaprojektowanie przenośnego emitera akustycznego zakłada zastosowanie małogabarytowego szerokopasmowego GG, zamontowanego na sztywno w obudowie bez FI, naprzeciw której znajduje się płytka w postaci „płatków”, „kwiatka” lub prostej płytki. Obliczenia położenia płyty względem GG dokonuje się w powiązaniu z kątami promieniowania skierowanego GG i przedstawiono w.
Dość rzadki motyw archi-rzadkiego, egzotycznego typu systemów akustycznych - znanych jako kontrapertury. Mówiąc szczerze, niejasno sobie wyobrażałem, co to było, dlaczego było potrzebne i z czym zostało „zjedzone”. Więc musiałem dużo googlować. Wśród źródeł było kilka forów, dwa artykuły naukowe i jeden patent. Tymczasem mam chęć ogarnąć wszystko w tym cyklu istniejące typy AU, więc postanowiłem nie omijać tego bezsprzecznie interesujący temat bok.
W Wikipedii i innych źródłach głośniki z przysłoną są przedstawiane jako przykład ekonomicznie i seryjnie nierozsądnych rozwiązań dla osławionego High Endu. Zwolennicy głośników kontr-aperturowych uważają je za niesłusznie zapomnianą ewolucyjną gałąź urządzeń do odtwarzania dźwięku, która pozwala na uzyskanie promieniowania dookólnego i wielu innych wspaniałych efektów, niemożliwych przy użyciu innej architektury. Pod cięciem, szczegółowo o akustyce kontr-przysłony.
Jak to działa?
Sam termin „kontra-apertura” jest częściej używany w optyce, gdzie oznacza współosiowe otwory emitujące światło. W akustyce znaczenie nieco się zmienia i zamiast dziur należy rozumieć głośniki.
Konstrukcja akustyczna w takich głośnikach polega na umieszczeniu dwóch identycznych głośników (i tutaj wartości, które można pominąć, stają się bardzo małe) ściśle naprzeciwko siebie i ich włączeniu w fazie. Ważne jest, aby emitery nie miały opóźnień fazowych i różnic częstotliwości (zwiększa to wielokrotnie koszt komponentu). W tych warunkach fale z przeciwległych głowic dynamicznych przeciw-apertury AS promieniują powstałą falę z czołem kulistym (tj. w rzeczywistości są one promiennikiem dookólnym).
Te zasady promieniowania przeciwapertury zostały opisane w pracy L.V. Golovkina „Kreacja głośników we wszystkich kierunkach w akustyce”. Zauważono, że możliwe jest określenie optymalna odległość między głośnikami współosiowymi, aby uzyskać efekt promieniowania dookólnego.
„Odległość ta jest określona przez kąt otwarcia wzoru kierunkowości głowy i całkowite ciśnienie akustyczne wytworzone w pewnej odległości od głowy po przyłożeniu określonej mocy” (Golovkina)
Kontra-aperturowe i półaperturowe głośniki 1, 2 - obudowy do głowic szerokopasmowych (3), płytka odblaskowa - 4.
Znane są również tzw. głośniki półotworowe, w których zamiast drugiego radiatora zastosowano specjalną płytkę. Zasada pozostaje bliska, a jedyną różnicą jest to, że efekt uzyskuje się za pomocą fal odbitych.
Eksperci zauważają niewielkie różnice w powstałych falach podczas korzystania z promieniowania kontra- i pół-apertury.
Wyniki pomiaru charakterystyki częstotliwościowej (promiennik z pełną kontrprzysłoną: linia ciągła - 1 i półapertura: linia przerywana - 2):
Zależność średniego poziomu ciśnienia akustycznego emiterów od odległości:
- 1 dwa promienniki z przeciwotworami;
- dwa konwencjonalne systemy (para stereo)
- jeden konwencjonalny system głośników;
- jeden emiter półprzesłonowy;
- dwa promienniki półotworowe;
- jeden emiter przeciw-aperturowy.
Podobieństwo zostało potwierdzone w pracy Golovkina L.V., Umyarov R.Ya. „Badanie promienników przeciwaperturowych w akustyce”, które przeprowadzono w Charkowie Uniwersytet Narodowy elektronika radiowa.
Dlaczego i jak jest używany?
W przeciwieństwie do wielu irracjonalnych, bezsensownych, komercyjnie spekulatywnych decyzji w High End, użycie promieniowania przeciwdziałającego aperturze ma uzasadnienie zarówno fizyczne, jak i psychoakustyczne. Opisano efekty wpływające na wierność reprodukcji.
Charakterystyka promieniowania
Kiedy fale głośników umieszczonych współosiowo wchodzą w interakcję, w „kolumnie” powietrza między nimi powstaje ciśnienie dźwięku. Istnieje tzw. „monopol ciśnieniowy” lub punkt promieniowania dookólnego. W ten sposób rozszerza się pionowe i poziome wzorce promieniowania.
Logiczne jest, że przy stosowaniu promieniowania dookólnego zwiększa się komfortowy obszar odsłuchu. W związku z tym nie ma potrzeby szukania „wierzchołka trójkąta”, aby stworzyć prawidłową panoramę stereo i właściwą lokalizację IOS (pozornych źródeł dźwięku). W ten sam sposób rozwiązany jest problem „strefy dalekiej”, w której słuchanie staje się wygodniejsze.
Na forach natknąłem się na argumenty z serii: „W ten sposób wzrośnie liczba odbić, dźwięk stanie się owsianką i wzór promieniowania nie będzie potrzebny!”
Zaznaczam, że odbicia będą bez wątpienia takie same, jak w przypadku głośników o klasycznej architekturze. W związku z tym nie da się obejść bez akustyki pomieszczenia. Jednocześnie klasyczne głośniki mają nie mniej odbić, są po prostu nierówne i tak samo wymagają odpowiednich rozwiązań w dekoracji ścian itp.
Trochę o intermodulacji Dopplera
Niemal każdy, kto pisze o akustyce kontr-apertury, wspomina o intermodulacji Dopplera. Strona internetowa Fundamentals of Acoustics definiuje ten termin w następujący sposób: „Przesunięcia fazowe i częstotliwościowe lub oscylacje fali dźwiękowej spowodowane ruchem źródła dźwięku”.
W uproszczeniu przyczyną tych zniekształceń jest zmiana odległości od membrany głośnika do słuchacza. Każdy przetwornik z elektromechaniczną zasadą promieniowania (głośnik, głośnik iso (orto), elektrostat itp.) nie jest wolny od tej wady w przypadku klasycznej architektury systemu.
Uważa się, że wysoka wrażliwość słuchu na intermodulację Dopplera wynika z neuropsychologii. Opiera się na mechanizmie określania odległości do określonych obiektów za pomocą słuchu. Ta zdolność słyszenia ewoluowała ewolucyjnie jako wskaźnik prawdopodobnego niebezpieczeństwa (ruchomy obiekt). Z tego powodu nawet niewielkie zmiany odległości od membrany głośnika do ucha mogą być odbierane przez ucho, tworząc efekt naturalnego flangera (najeżdżający/oddalający się pociąg).
W przypadku emiterów kontra-aperturowych źródło promieniowania („monopol ciśnieniowy”) jest statyczne i nie porusza się, a zatem nie występuje efekt kołnierza intermodulacji Dopplera.
Hipoteza komfortu psychoakustycznego
Wielu autorów zwraca uwagę na „wysoką naturalność” i „subiektywny komfort psychiczny” z muzyki odtwarzanej przez akustykę przeciwaperturową. Przyczyną tych efektów jest brak opisanej powyżej zmiany odległości.
Innymi słowy, stale poruszający się obiekt jest postrzegany przez mózg jako bardziej niebezpieczny (na poziomie podstawowych reakcji odruchowych), a obiekt nieruchomy jest postrzegany jako mniej niebezpieczny. Takie sądy pozostają hipotetyczne i nie znalazły jeszcze eksperymentalnego potwierdzenia, ale są popularne zarówno wśród melomanów, jak i badaczy psychoakustyki.
Sucha pozostałość: zalety i wady
A więc zalety:
- Promieniowanie dookólne.
- Okrągłe wzorce promieniowania poziomego i szerokiego pionowego.
- Brak intermodulacji Dopplera.
- Hipotetyczny komfort odruchu (niepotwierdzony).
Specyficzne wady głośników z przeciw-aperturą to:
- Trudności z precyzyjnym rozmieszczeniem głośników współosiowych.
- Brak danych eksperymentalnych dotyczących podstawowych charakterystyk wielopasmowej przeciwapertury AS.
- Komplikacja projektu AU, zwłaszcza w przypadku zastosowania obwodu wielopasmowego, a zatem zmniejszenie możliwości produkcyjnych.
- Dobór par głośników o ściśle identycznej charakterystyce częstotliwościowej.
- Zmniejszenie dopuszczalnego błędu technologicznego podczas instalacji emiterów i reflektorów.
- Zwiększony koszt (konieczność użycia dodatkowych głośników i reflektorów).
A w konsekwencji tego wszystkiego - astronomiczna cena.
Te niedociągnięcia sprawiły, że akustyka contaperture jest prawdopodobnie najbardziej niepopularnym typem głośnika dla masowego producenta. Ponadto, jak każdy inny system głośnikowy, modele kontraperturowe charakteryzują się tak powszechnymi problemami, jak rezonanse obudowy, krzywa odpowiedzi częstotliwościowej, THD, IMD, problematyczne filtry „podkręcające fazę” itp.
Wynik
Najbardziej zauważalnym i najcenniejszym efektem głośników kontra-aperturowych jest rozszerzenie „strefy komfortu” podczas odsłuchu, ze względu na kołową charakterystykę promieniowania. Intermodulacja dopplerowska i hipotetyczny komfort psychoakustyczny to bardzo piękne, ale niezbyt przekonujące argumenty na korzyść takich głośników.
Moim zdaniem to jeden z najmniej zauważalnych problemów, jakie mogą wystąpić w systemach akustycznych. Z mojego doświadczenia wynika, że efekt flanger staje się naprawdę znaczący przy odległościach kilku metrów (nadjeżdżający pociąg), co trudno porównać z wibracją dynamicznej membrany głośnika. A hipotetyczne niebezpieczeństwo poruszania się obiektów jest, jak sądzę, kontrowersyjnym argumentem teoretycznym.
Gwoli uczciwości chcę zauważyć, że wiele osób nie podziela mojego punktu widzenia i twierdzi, że intermodulacja Dopplera poważnie psuje dźwięk. Ślepe testy, ze względu na rzadkość takiej akustyki, nie musiały być przeprowadzane i obserwowane. Jeśli czytelnicy mają informacje o widoczności tych efektów i „wyjątkowym komforcie” słuchania głośników z przeciwaperturą, byłbym wdzięczny za komentarze.
Przy całej początkowej atrakcyjności pomysłu wszystko psuje ostateczny koszt produktu, który również wzrasta ze względu na fakt, że sam produkt jest egzotyczną rzadkością. Na nowoczesny rynek audio znam 2 seryjnych producentów.
Próby poprawy ustrojów akustycznych podejmowane są od początku ich istnienia. Nowe technologie, rozwiązania inżynierskie, inne koncepcje powstają od 85 lat, ale do tej pory nauka podstawowa jako taka ma niewiele wspólnego z tą dziedziną. Być może wynika to z braku zainteresowania wojska (jeśli nie strzela, to nie jest konieczne) i wielkich korporacji (przecież produkcja głośników nie jest najbardziej dochodowym i obszernym biznesem), sponsorujących naukę jako Ostatnia deska ratunku. Tak czy inaczej, ale przyjęte wówczas standardy Hi-Fi zostały przyjęte przez producentów jako podstawa, ponieważ w pełni odpowiadają wyobrażeniom o rozdzielczości ludzkiego słuchu (odtwarzalny zakres częstotliwości i miara zniekształceń nieliniowych) , a wszelkie próby dalszej poprawy - bez sensu.
Jednak jako praktyczna konsekwencja wprowadzenia standardów Hi-Fi nagle pojawiła się kategoria Hi-End. Amatorzy i profesjonaliści nieustannie starają się stworzyć akustykę, która brzmi „tak, jak powinna”, choć z naruszeniem przyjętego stanowiska, że „człowiek więcej nie usłyszy”. Z pewnością, czytając czasopisma i Internet, spotkałeś się z ciągłymi sporami o dźwięk wśród audiofilów i po prostu melomanów. „Te kolumny są takie, a takie są” – bez obiektywizmu. Zgadzam się, jest to dziwne w przypadku nauki o ugruntowanej pozycji. Wyobraź sobie, jak wyglądałby argument, że w trójkącie równoramiennym, prawe udo jest jeszcze krótsze? Dziś zapraszamy do spojrzenia na akustykę jako naukę i jej praktyczne zastosowanie, ale pod innym kątem.
Samo słowo „kontra-apertura” dosłownie oznacza przeciwstawne promieniujące dziury (z łac. apertura - dziura). Pojęcie apertury jest często używane w optyce, ale w naszym przypadku lepiej rozumieć termin jako „przeciwstawne źródła wzbudzenia dźwięku”. Taka jest architektura kolumn zbudowanych na zasadzie kontr-apertury. Dwa identyczne głośniki są umieszczone współosiowo naprzeciwko siebie i są włączane w fazie. Oznacza to, że pracują synchronicznie, bez opóźnień, różnic fazowych i częstotliwościowych. Wydawałoby się, że taka konstrukcja może brzmieć dobrze, bo kolumny nie patrzą na słuchacza i nie przeszkadzają sobie nawzajem? Czas przypomnieć sobie fizyczne podstawy.
Dźwięku nie należy rozumieć jako oscylujących prądów powietrza rozchodzących się po pomieszczeniu. Fala dźwiękowa to fala ciśnienia. Zapamiętaj kręgi na wodzie po uderzeniu w nią kropli. Sama woda nigdzie nie płynie, pozostaje na swoim miejscu, ale rozchodzą się przez nią fale, które są konsekwencją przesunięcia objętości tej samej kropli. I ten ruch jest odwzajemniony. Tak więc w powietrzu same cząsteczki nigdzie się nie poruszają, a jedynie nieznacznie przesuwają się albo ku sobie, albo odwrotnie, zmieniając gęstość ośrodka falami.
Przy standardowej konstrukcji głośnika, która jest nam znana, strefa rozładowanego/sprężonego powietrza znajduje się przed głośnikiem. Zauważ, że to nie sam głośnik jest źródłem dźwięku, ale zmiana koncentracji cząsteczek powietrza przed nim. Takie rozwiązanie ma jedną istotną wadę – tzw. „strefę przewagi reaktywnego składnika promieniowania”, ze względu na dużą długość fali niskiej częstotliwości w stosunku do wielkości emitera i małą bezwładność powietrza. Z czego wynika, że aby w pełni posłuchać basu, trzeba być w pewnej odległości od głośników, co czasem jest niemożliwe. Dlatego zwykle słyszymy niskie częstotliwości odbite od ścian, w pewnym stopniu nawet tam uformowane, co naturalnie nie wpływa pozytywnie na subiektywne odczucia. Choć obiektywnie fala jest obecna, to jednak w nieco zniekształconej formie.
A co się stanie, jeśli zastosujemy zasadę kontr-apertury? W kolumnie powietrza między głośnikami powstaje ciśnienie, a punkt emisji również znajduje się między nimi. Powstaje tak zwany „monopol ciśnieniowy”, punktowe źródło dźwięku. I nie jest rozłożony częstotliwościowo w zmiennej odległości od głośników, ale znajduje się między nimi, promieniując równomiernie we wszystkich kierunkach. W ten sposób po prostu rozwiązano problem „strefy dalekiej”. Ale pojawił się inny, który, jak pokaże nasze badanie, w ogóle nie istnieje.
Akustyka kontra-apertury wytwarza ciśnienie akustyczne, które fizycznie jest zawsze produktem bezkierunkowym (skalarnym), co często przeraża koneserów. „A co ze stereo, a odbicia od ścian w pokoju będą się czasem mnożyć” – mówią. Po pierwsze, z pewnością nie może to stanowić problemu. W przypadku zestawu stereo mamy dwa monopole, a natura (zasada „Huygensa”) i mózg wykonują zadanie przekształcania różnic między dwoma kanałami. Gdy dwa kanały są włączone, nie powstaje specjalny obszar nacisku, w którym znajdują się dwa punkty. Całą pracę lokalizacyjną źródła wykonuje nasz aparat słuchowy, a zadaniem realizatorów dźwięku jest „oszukiwanie” uszu poprzez stosowanie przesunięć fazowych, opóźnień i zmian głośności w celu uzyskania niezbędnych obrazów. A z refleksjami sytuacja jest jeszcze prostsza. Faktem jest, że głośniki kierunkowe bynajmniej nie są wolne od problemu dźwięku odbitego, również emitują fale we wszystkich kierunkach, ale już nierównomiernie. A w tak zwanej „strefie VIP” słyszymy normalny sygnał plus mocno zniekształcony odbity, ale stłumiony. Jednak jego osłabienie jest na tyle nieznaczne, mimo wszelkich starań producentów, że nie odgrywa szczególnej roli. W efekcie okazuje się, że nawet w niezbyt dobrym pod względem akustycznym pomieszczeniu kolumny o kierunkowości kołowej (lub dookólnej) mogą oczywiście zagrać lepiej. Inną rzeczą jest to, że nadal nie będą dobrze brzmieć, ponieważ samo pomieszczenie na to nie pozwoli, tworząc rezonanse i inne nieprzyjemne efekty ze względu na ich cechy architektoniczne, konstrukcyjne lub inne. Ten problem wciąż jest rozwiązywany poprzez zmianę parametrów pomieszczenia, a kolumny nie mają z tym nic wspólnego. Nawiasem mówiąc, akustyka kontra apertura zwiększa „strefę VIP”, ponieważ słuchacz nie musi w napięciu siedzieć dokładnie na szczycie trójkąta tworzonego przez parę stereo, bojąc się usłyszeć zniekształcone sygnały dochodzące ze ścian. Jednolite pole „czystego” dźwięku jest szersze, a krytyczność odbitych fal mniejsza, bo przynajmniej do ściany szły tą samą drogą, co w Twoją stronę, w przeciwieństwie do kolumn o klasycznej konstrukcji kierunkowej. Ale, co zaskakujące, zasada kontr-apertury pozwala pozbyć się kolejnego nieszczęścia, które jest nieodłącznym elementem konwencjonalnych systemów, a wcześniej uważano go za praktycznie nierozwiązywalny.
(plik rdaddphp=mix.php)
Faktem jest, że ucho ludzkie jest szczególnie wrażliwe na efekt intermodulacji Dopplera. Termin ten, pomimo sformułowania, które przeraża osobę nie znającą się na fizyce, oznacza dość prosty efekt: przesunięcia fazowe i częstotliwościowe lub drgania fali dźwiękowej spowodowane ruchem źródła dźwięku. Muzycy i realizatorzy dźwięku znają to pod nazwą „flanger”. I możemy po prostu posłuchać przejeżdżającego samochodu lub pociągu i zauważyć, jak zmienia się postrzegany dźwięk np. silnika. Ten efekt jest dobrze znany fanom modeli latających. Kiedy stoisz obok okręgu, w którym leci model, dźwięk silnika stale się zmienia w zależności od pozycji samolotu, ale jeśli staniesz na środku i sam go obrócisz, dźwięk dla Ciebie będzie taki sam. A podwyższoną wrażliwość ucha ludzkiego na efekt intermodulacji Dopplera można wytłumaczyć reakcją na zagrożenie w środowisku. Musimy wyróżnić nie tylko zmianę objętości, zwłaszcza, że nie będzie ona znacząca dla odległości kilku metrów (a kilka centymetrów może rozwiązać problem życia), ale także coś innego, w imię błyskawicznej reakcji. Okazuje się, że najmniejsza zmiana dźwięku źródła jest natychmiast przetwarzana przez nasz mózg.
Teraz wyobraź sobie mówcę. Jego membrana porusza się bardzo szybko w stosunku do ciebie. Tam i z powrotem. W konsekwencji dźwięk jest stale poddawany zniekształceniom częstotliwościowym i fazowym. Nawiasem mówiąc, wynik jest tak zły, że dochodzi nawet do harmonicznego rozstrojenia nuty. Wydawałoby się, że głośnik odsuwa się na minimalną odległość, a tego efektu nie powinno być zauważalne. Ale niestety ucho ludzkie, jak wspomniano powyżej, jest tak wrażliwe, że nawet najmniejsze zmiany odgrywają zauważalną rolę.
Uwaga, pytanie! Więc w jaki sposób? akustyka kontra-apertury może pozbyć się tego efektu, czy używa tych samych ruchomych głośników? Co ciekawe, rozwiązanie tego problemu leżało na powierzchni. Modulacja dopplerowska występuje, gdy źródło dźwięku zbliża się lub oddala od słuchacza, a w przypadku ustawienia pionowego (lub poziomego) membrana głośnika nie wykonuje żadnego ruchu względem naszych uszu. Tak jak „pilot” trzymający w dłoni sznurek prowadzący do modelu samolotu, tak jak osoba siedząca w pociągu, samolocie czy samochodzie nie słyszy zmian w dźwięku silnika. Źródło dźwięku znajduje się w tej samej stałej odległości względem niego. Dodatkowo dwa identyczne, ale przeciwnie skierowane ruchy znoszą się nawzajem. Wynika z tego kolejny pozytywny efekt.
Słuchać akustyka przeciw-apertury wygodniejszy. Nasz mózg nie musi nieustannie przetwarzać dochodzącego dźwięku jako dźwięku, którego źródłem jest obiekt poruszający się tam iz powrotem (a priori - z natury niebezpieczny). Dźwięk staje się, jak obecnie modnie mówi się „przyjazny dla środowiska”, porównywalny z odgłosami dzikiej przyrody. Oczywiście nie eliminuje to problemu zmęczenia przy wysokich poziomach głośności, ale nie obciąża mózgu dodatkową pracą. Co więcej, nasza świadomość w pewnym stopniu odpoczywa, kiedy słuchamy naturalnych dźwięków. Nie bez powodu co druga (no, trzecia, na pewno) może znaleźć płyty o tytułach „Sound of the Sea”, „Evening Forest” itp. Takie „kompozycje” pozwalają się zrelaksować, odpocząć, poczuć się bezpiecznie.
A teraz trochę muchy w maści, ale nie tylko dla akustyki przeciw-apertury. Może mieć wady wspólne dla wszystkich innych systemów. Nierówność charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych głośników, rezonanse obudowy, niezgodność ze wzmacniaczem itp. Ale przynajmniej kilka bardzo palących problemów można rozwiązać za jego pomocą. A potem to kwestia postępu, on nie jest przyzwyczajony do stania w miejscu.
Na koniec trochę praktyki dla zainteresowanych. Konstrukcję przeciwaperturową można stworzyć bez konieczności instalowania dwóch przeciwstawnie zainstalowanych głośników (tutaj wymagana jest dokładna dokładność instalacji i pełna tożsamość głośników). Mniej skuteczna, ale wciąż odzwierciedlająca istotę metody, jest prosta. Jeśli zamiast drugiego głośnika, w środku szczeliny przeciwapertury umieścimy powierzchnię odbijającą (dość sztywną, która nie tworzy dodatkowych rezonansów), to uzyskamy ten sam efekt. Podajmy przykład przetestowany przez autora tego artykułu na zwykłych głośnikach multimedialnych, stojących, jak w większości domów i biur, obok komputera. Nie zalecamy brania systemu podłogowego do takiego eksperymentu, wymiary nie pozwolą ci poradzić sobie z małymi siłami. Tak więc głośniki zostały umieszczone na tylnym panelu (ich głośniki patrzą na sufit), paczki papierosów zostały umieszczone na wolnych miejscach etui, na którym starannie położono kilka książek. Od tego czasu głośniki tam stoją, wywołując niezatarty wpływ na ludzi, którzy widzą tę konstrukcję, i zaskakują dźwiękiem nieoczekiwanym jak na system za 30 dolarów. Oczywiście należy zauważyć, że w tym przypadku będziesz musiał wybrać odległość od głośnika do powierzchni odbijającej, która najlepiej odpowiada Twoim warunkom (wielkość głośnika itp.), a także doświadczenie nie przyniesie większych rezultatów, jeśli system ma więcej niż jeden głośnik, ponieważ oznacza to już bardziej złożoną konstrukcję.
I pod zasłoną. Wiele osób zna słynny koan Zen: jak brzmi klaskanie jedną ręką? Czy to nieprawda, wydaje się, że klasyczna konstrukcja kolumn realizuje również zadanie początkowo logicznie niemożliwe. A jeśli tybetańscy filozofowie ćwiczą umysł w ten sposób, to my, każdy we własnym domu, po prostu słuchamy klaskania jednej dłoni…