Анатомия акустических систем: споры о широкой полосе +7



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.



Дискуссии на тему: имеет ли размер значение , что лучше – одна широкая или много узких, сотрясает форумы филофонистов и меломанов не один год. Как и прежде я не намерен ставить в спорах точку и лишь подготовлю почву для дискуссии, подробно изложив некоторые факты, и обозначу собственное субъективное мнение о проблеме.

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:

  • Более равномерная АЧХ, в сравнении с широкополосными системами;
  • Частотный спектр, достаточный для воспроизведения всех слышимых частот (20 Гц – 20кГц против 60 – 18 000 Гц у большинства широкополосных);
  • Меньшая чувствительность, но за счет этого большая линейность компонента;
  • У систем высокого класса, как правило, решена проблема фазолинейности фильтров (фазовые задержки находятся за порогом человеческого восприятия).

АС с активными кроссоверами обладают теми же достоинствами, при этом имеют значительно меньшее количество проблем с ФЧХ и большую крутизну среза (порядка 10-25 Дб). Основной недостаток систем с активным кроссовером является стоимость, они, как правило, в 2-3 раза дороже своих пассивных собратьев.


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.

Итог


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.


Комментарии (29):

  1. alexhott
    /#10103085 / +1

    Были у меня советские широкополосные динамики — играли гораздо лучше всех соседских многоголосых музыкальных центров в 90-е.
    Но те муз центры были голимым китаем, а мои динамики — лучшим произведением советской промышленности.
    То есть сравнить по сути было не с чем.

  2. stalinets
    /#10103219 / +1

    Есть ещё один подход — взять два больших листа толстой фанеры и в каждом из них в ответстиях соответствующего диаметра закрепить много одинаковых широкополосных динамиков. Например, штук по 30-50 на одну «колонку». У получившихся «колонок» в этом случае появляются басы. Читал, что так делали с неплохими советскими динамиками 5ГДШ-4.4 (которые ставились в телевизоры). Один динамик выдаёт всего 5 Вт, но когда их много и лист фанеры большой (чтобы при воспроизведении НЧ воздух не успевал перетекать с передней части динамиков на задние) — получается довольно интересная открытая АС. Думаю, с современными хорошими широкополосниками будет ещё интереснее. Вот только АС получится, конечно, недешёвая.

    • Mulin
      /#10103489 / +1

      Нечто подобное делал из больших и дешевых динамиков от наушников. Бас конечно появляется, но именно в тот момент я понял что означает такой «магический» аудиофильский термин, как локализация — она попросту пропала. То есть такой точечный источник звука как рот вокалиста, превратился в вибрирующую стену. Не сказал бы что бы меня это сильно расстроило, я как тогда так и сейчас довольно наплевательски относился к качеству воспроизведения.

    • quqdron
      /#10103797 / +1

      в 80-е участвовал в изготовлении 5х5 м стены из 20-и (помнится 10 ГДШ, и модернизированные по низам усилки УЭМИ) для концерта на открытой площадке, впечатлило как инфразвук двигал волосы и одежду. АЧХ (и КНИ) не меряли, но думаю, что была более плоская чем у одного Большого динамика.

      • Sound_cULT
        /#10104117

        Прямо грейдфулдедовская «стена звука»))

      • SADKO
        /#10105199 / +1

        Групповой излучатель прикольная тема, ачх действительно зализывается, но вот ватерфол у их прямо ниагарский получается, а электрически всю группу не задемпфируешь…

    • alexhott
      /#10104199 / +2

      Были такие АС "Гелиос-100" http://ldsound.ru/gelios-100/
      9 штук ГДШ-10. жутко тяжелые ящики с фазоинверторами выведенными по периметру во фронт.
      Работал тогда на дискотеке — играли весьма неплохо для сельского клуба.

  3. sterr
    /#10103497 / +2

    Вся проблема многополосников в стыках полос. Как правило на стыках играют оба динамика и играют по разному. Отсюда и искажения. Особенность фильтров в том, что нельзя сделать совсем крутой спад и подъем, всегда надо делать нахлест. А фазовые искажения можно убрать, запитав каждую полосу от отдельного усилителя и обработать хорошим цифровым активным фильтром.
    Но и у широкополосников проблем хватает. Это диапазон и линейность. Чувствительность у них даже в плюс. В принципе можно совмещать. Широкополосники в середину. Компрессионный на бас. Шелк или изодинамики на верх.

  4. Telecaster24
    /#10103501 / -1

    Не знаю по какой причине среди аудиофилов пользуется популярностью широкополосная акустика. И не знаю про «true закрытый ящик». Знаю что Fostex например рекомендует свои широкополосники вставлять в конструкции именуемые «back loaded horn» имеющие вполне большой объем ящика и фазоинвертор. Я как звукорежиссер могу сказать по своим ощущениям что крошечные auratone 5C я бы ни на что не променял, из за того что они очень подробно воспроизводят средние частоты и в том числе те, которые на многополосных системах пересекают частоту раздела кроссовера соответственно мною там не особо слышимую. Соответственно эти малыши являются очень хорошим ДОПОЛНЯЮЩИМ и важным инструментом к основной многополосной системе. И да, для наслаждения музыкой я бы использовал например yamaha ns1000 (не ns-10) c 3х полосным кроссовером и приятным звуком.

    • Sound_cULT
      /#10105783

      Как дополняющее звено, вполне допускаю, но не более того.

  5. sith
    /#10103715

    А как же широкополосные Hi-End наушники?

    • quqdron
      /#10103799

      Там другая акустика — замкнутый объём.

    • SADKO
      /#10105327

      А точно так-же, только в меньшем объёме, более линейные магнитные системы, и акустическое демпфирование.

  6. Fiz_ruk
    /#10104099 / +1

    В силу конструктивных особенностей динамические головки трудно сделать широкополосными. Поэтому мембрану там секционируют для воспроизведения разных частот.

    Из крупных излучателей высокая верность (выше 50Гц) достижима например на правильно спроектированных широкополосных электростатах (тут адепты ТЛЗ могут только порадоваться — лампам раздолье, выходной транформатор не нужен). Но на низы сабвуфер придется докупать.
    https://geektimes.ru/post/87753/
    Есть конечно и минусы — узкая диаграмма на верхах (нужны линзы)… забивается пылью, чувствителен к влажности, может генерить озон…

    Альтернатива — изо/ортодинамические головки (ВЧ-СЧ)
    http://techadviser.ru/articles/izluchateli-zvuka-tipy-i-vidy-izluchatelej/

    • Sound_cULT
      /#10104115

      Всё верно, но изо/ортодинамика (они же в народе «планары») по характеристикам отвечающим за верность воспроизведения уступают электростатам.

      И ещё один момент, во время записи, мастеринга, сведения — «планары» и «электростаты» не используются, в студийном оборудовании применяются традиционные динамики. Как правило это классические 2-х полосные мониторы.

      • Fiz_ruk
        /#10104809 / +1

        И правильно, ибо романтики с большой дороги профессионалы (массового бум-цык-вжжж рынка) ради денег работают, а этот самый массовый потребитель будет слушать именно на динамических головках в 145,9999 % случаев, причем 147% из них в автомобиле…
        Ну для изысканных потребителей все происходит несколько иначе и вообще они обычно на живые концерты ходят, ибо музыка — это не только звук…

  7. SADKO
    /#10105177 / -1

    Какой-то бред, написан, какие могут быть преимущества и недостатки у автомобиля против мотоцикла, или у формулы один против багги, люди вы вообще о чём?

    … если у вас большая жилая комната и вы слушаете музыку между делом, а не развалившись в кресле, или вообще вечеринка\концерт итд. какие тут нафиг ширики!
    … если вы любите\занимаетесь оперой, и у вас куча записей HiRes\DSD сделанных прямо в зале на стереопару, и вас в доме есть специально выделенное время и место для прослушивания, вы ни на что не променяете ширики!

    Это две крайности, но они реально имеют место в моей жизни, и в жизни многих профессиональных музыкантов, дирижеров, саунд продюсеров. Но одно, другого никак не исключает, здесь нет споров, конфликтов итд.
    «Фазовая верность», нужна там, где она нужна, а где требуется широкая диаграмма направленности и высокая мощность при низких искажениях, там уже как-то пофиг на «мутное звучание» и «плохую детализацию на границах раздела частот».

    Кроме того, с начала восьмидесятых, до самого конца девяностых, многие производители пытались делать фазово-компенсированные многополосные акустические системы и не без успеха… В про сегменте давно наметился трэнд на активную многополосную акустику с цифровым кроссовером и раздельным усилением. (начиналось со звукоусиления, а теперь из ребра адама сделали еву и её многочисленных китайских сестёр) Так-что я бы по остерёгся говорить что это всё борьба не за что, хотя действительно, рядовому покупателю это всё нафиг не надо.

    В своё время, для меня большим достоинством шириков было то, что купив пару динамиков долларов за 500, и запитав их от ИТУНов, получил отличный рабочий инструмент избавляющий от необходимости держать зоопарк в среднем поле для сведения, кроме того, многие обитатели студии предпочитали их дженелекам ближнего поля во время работы. ИТУН существенно преображал АЧХ, но чудес не бывает, поршень всегда лучше качает, а пищалка тоньше пищит, получилось нечто мягкое а-ля первые алесисы, только басистей, и без провала на частоте раздела… Ох уж эти провалы на частоте раздела, даже если они не заметны по амплитуде, попытка орудовать эквалайзером в их районе заканчивается долгим поиском истины в переключении мониторов, у тек у кого они есть, и ошибками у тех у кого нет… А нет у большинства продакт студий, у них только ближнее поле, и дай-бог какой-нибудь хайфай. Вот тут бы ширик+итун спасли бы положение, но по факту спасали его мастеринг инженеры. Так-что можно было играть в игру, угадай на каких мониторах (и даже в каких наушниках) сводилось…

  8. sh0k
    /#10105365 / -1

    Кстати, об автомобилях.
    Это может быть очень показательный «тест» акустики.
    Если водитель сможет слушать систему, например, в течении 8 часов (не будем нарушать охрану труда))) — это говорит об отсутствии утомляемости слуха.
    А отсутствие утомляемости сигнализирует об отсутствии каких-то неестественных искажений, не заметных на первый взгляд. Многополосные системы (даже хорошо сфазированные), даже вызывающие восторг своим качеством при поверхностном, ознакомительном прослушивании- могут утомлять «вдолгую».
    И тут обычные широкополосники, как ни странно — вообще вне конкуренции. )

    • IT_Rebel
      /#10105773

      тут скорее кстати про водителей — и таксист может слушать радиошансон 8 часов подряд на двух широкополосниках (кстати огромный вопрос, насколько они широкополосники, а не китайские динамки от 100 до 10 000 Гц), и я с удовольствием слушаю свой Bose c пищалками на панели, средними в двери и сабом в багажнике. Вы же понимаете разницу, да?

      • sh0k
        /#10105967 / -1

        Конечно понимаю.
        "Bose с сабом в багажнике" я не могу долго слушать, а широкополосники (вполне возможно, китайские) в Ланцере- почему то могу.

        • IT_Rebel
          /#10107835 / +1

          это ещё раз подтверждает субъективность Ваших суждений, поскольку у меня всё наоборот :)

        • IT_Rebel
          /#10107875 / +1

          А вот для лампового усилителя дома — да, пожалуй присморюсь к широкополосным динамикам Fostex с 94 Дб чувствительностью в «акустическом лабиринте» по чертежам производителя и с его же рекомендацией дополнительно использовать хороший твиттер для верха.

  9. Electrovoicer
    /#10105585

    Пойдите (в СПб) к Вадиму Карельскому, и послушайте его широкополосники. Возможно, и скорее всего, поменяется представление.

    • Sound_cULT
      /#10105779

      Всё возможно, не исключаю, тут вопрос времени, если доберусь до этого хорошего человека — будет обзор его аппаратов.

  10. avost
    /#10106421 / -1

    Опять какие-то выдуманные "мифы", которые, разумеется блестяще опровергаются.


    Кроме того необходимо учитывать, что среди приверженцев подобной акустики «true-вариантом» считается применение закрытого акустического оформления.

    Где вы таких откапываете. Все нормальные люди прекрасно понимают, что фазоинверторы, конечно, зло, но зло неизбежное, по причине неразумности городить закрытые ящики безумных объёмов. Может пограничные случаи и встречаются, но это явная патология, о чём здесь говорить?


    По той же причине в таких АС используются динамики с высокой чувствительностью, что отнюдь не добавляет линейности таким системам.

    Из чего это следует?


    На самом деле, широкополосники имеет смысл применять любителям лампы :) и некоторых типов усилителей класса А (втч транзисторных). При использовании многополосников, к выходному трансформатору — и так самому проблемному элементу ламповой схемотехники, добавляются индуктивности и ёмкости кроссоверов и отклик системы становится совсем труднопредсказуемым. Широкополос в этом случае, делает ситуацию не такой ужасной. Плюс к этому, высокая чувствительность широкополосов хорошо согласуется с относительно небольшой выходной мощностью ламповых училителей и усилителей класса А.
    В общем, для лампы и А-класса широкополос рулит. Но тут надо хорошо понимать и особенности лампы и особенности широкополосов и примириться заранее с определёнными недостатками (ну, или, скажем так, особенностями) этих систем. Для транзисторых усилителей, где нет проблем с мощностью, во многих случаях лучше многополосные системы (тоже учитывая особенности). В общем, идеала нет, выбор зависит от того на какие компромисы человек готов пойти и ради каких достоинств. С точки зрения обычного пользователя. У звукорежиссёров может быть другое мнение, но у них и задачи другие. Как-то так.

    • sh0k
      /#10106893 / -1

      В предыдущей статье нам уже разъяснили, что никаких преимуществ у ламп нет, а "все дело в волшебных пузырьках". Чегож Вы еще хотите? ))))

      • sh0k
        /#10106903 / -1

        Кстати, по поводу "неизбежного зла" — фазоинвертора.
        ШП часто используют в ОЯ. ;)

  11. sh0k
    /#10107683 / -1

    Пока писал пост, в гости зашел знакомый звурежиссер, резюмировал: «Все утверждения, что линейный звук добывается из одного излучателя — глупость полная».

    Когда-то очень давно, я работал установщиком car audio.
    И вот однажды пришлось нам делать машину для одного небедного человека, подруга которого была (или считала себя) звукорежиссером.
    Система была с процессором, мы потратили достаточно много времени на настройку системы. Напомню, в настроенной системе звук не должен иметь привязку к излучателям и формировать некие кажущиеся параметры: звук должен располагаться перед слушателем на некотором удалении и инструменты в фонограмме должы иметь достаточно слышимую «локализацию» («фокусировку» пока опустим).
    Так вот приходит день сдачи работы. Приезжает эта девочка и говорит: «чё у вас тут за фигня? На сцене каждый динамик должно быть слышно (и с точки зрения расположения мониторов от каждого инструмента это так)!»
    И тогда мы тупо сбрасываем процессор на ноль, каждый динамик отдельно становится слышно, каша жуткая но девочка довольна.

  12. Rus81
    /#10110511 / +1

    Смысл в широкополосниках углядел только в широкой полосе, что позволяет в случае с активными кроссоверами использовать их как среднечастотные и сэкономить на цене. Многие старые широкополосники весьма достойно звучали в системе с одним сабом и парой высокочастотных динамиков (1 НЧ, 2 СЧ и 2ВЧ усилителя + фильтры 2-го порядка).