Постулаты чистого звука. Часть 1. Про дерево

В прошлых номерах мы рассказывали о некоторых принципах выбора аудиопродукции и затронули недостатки современной акустики. Разобрав пару десятков систем, я пришёл в ужас. Мне вспомнилась фраза менеджера одного из магазинов – «галимое китайское качество». Другими словами, до 95% акустики на рынке в принципе не соответствует стандартам.

Почему‑то бытует мнение, что материя звука является наименее критичной по восприятию при прослушивании музыки, просмотре фильмов и т.д. Человек относится к своему слуховому аппарату с большей безответственностью, нежели к зрению или обонянию. А между тем, качественный звук значительно меняет как восприятие, к примеру, фильма, так и настроение человека в целом. Некоторые учёные утверждают, что от качества звукового оборудования сильно зависит уровень восприятия окружающей обстановки отдельного человека в отдельно взятой среде.

Накипело
Выражаясь языком ГОСТа, то, что предлагается сегодня в магазинах, подпадает даже не под первый класс бытовой аппаратуры: вся техника в лучшем случае второго, а чаще всего – третьего класса. А если вам захочется приобрести аудиосистему дейст-вительно класса Hi-Fi, придется сильно потрудиться. К слову, наши, российские стандарты требовательнее к параметрам аппаратуры, нежели стандарты (если их так можно назвать) азиатских производителей. В общем, как это ни печально, но мы с вами являемся потребителями второсортного продукта. Я не говорю, что качественного продукта нет вовсе – он есть, но на фоне заполонившего рынок «китайского барахла» цены на качественную технику искусственно и неоправданно завышены.
Сегодня нам с вами в качестве эталона навязывают дешёвый «китайский» звук – а хочется хорошего. Возникает впечатление, что инженеры некоторых компаний попросту не знают основ акустики, физики, и литературы-то справочной в руках никогда не держали. Простите за резкие эпитеты, но молчать уже просто не могу. Очень хочется воспарить над нашей матушкой землей и сказать в огромный рупор «господам производителям»: «Чё ж вы, гады, делаете?»

Теория ящика
Итак, сегодня мы говорим об акустических системах (далее АС): элементах конструкций, принципах построения электрических схем, характеристиках.
Корпус АС является основным конструктивным элементом, формирующим её электроакустические характеристики в области низких частот за счёт регулирования нагрузки на тыловую поверхность диффузора и использования или подавления излучения этой поверхности. Форма и материал корпуса оказывают существенное влияние на вид АЧХ (амплитудно-частотная характеристика), ФЧХ (фазо-частотная характеристика), ХН (характеристика направленности), коэффициент нелинейных искажений, а также характер дифракционных эффектов.

Рисунок 1

Наиболее распространёнными типами корпусов в современных АС являются: закрытый ящик (рис. 1-1), фазоинвертор (рис. 1-2) и пассивный излучатель (рис. 1-3). Реже попадаются системы типа: «свёрнутый рупор», «лабиринт», «трансмиссионная линия». Конструктивные параметры корпуса АС – конфигурация, соотношение сторон, расположение ребер и т.д. – определяются расчётными и опытно-экспериментальными путями. Это самый трудоёмкий и «мозгоёмкий» процесс (своего рода звуковое искусство), которым и пренебрегает большинство производителей. К слову, при расчёте АС в простейшем случае используется эквивалентная схема, приведённая на рисунке 2. Формулы для её расчёта заняли бы добрую половину полосы (те, кто знаком с высшей математикой и основами ТОЭ представляют, о чём я), поэтому не надо думать, что производство акустики – очень простой процесс.

Рисунок 2

Закрытое акустическое оформление. Широко используется для высококачественного воспроизведения. Преимущество этого вида акустического оформления заключается в отсутствии излучения от задней поверхности диффузора. Таким образом, исключается «акустическое замыкание», влияющее на ФЧХ системы не лучшим образом. Недостатком закрытого оформления является то, что диффузор дополнительно нагружен упругостью объёма воздуха внутри ящика, что приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы и снижению эффективности воспроизведения нижних частот. Частично эту проблему решают за счёт увеличения массы подвижной системы динамической головки и увеличения объёма корпуса. Последнее является решающим фактором, не позволяющим производить компактные системы.
Фазоинвертор. Принцип действия системы с ФИ заключается в том, что, благодаря наличию дополнительного воздушного контура, звуковое давление в выходном отверстии трубы ФИ не противоположно по фазе давлению от передней поверхности диффузора, что дает некоторое увеличение суммарного звукового давления. Таким образом, можно значительно улучшить воспроизведение низших частот по сравнению с закрытой системой. Недостатком систем с фазоинвертором является увеличение звукового давления лишь в области, близкой к резонансной частоте системы, зато его применение позволяет изготавливать более компактную акустику. Расчёт такой системы – весьма точный процесс. Любой просчёт значительно уменьшает эффективность всей АС и может привести к значительным нежелательным провалам в АЧХ системы.
Пассивный излучатель. Эта система является разновидностью фазоинверторных АС. Вместо ФИ в таких системах применена дополнительная пассивная подвижная мембрана, в простейшем случае – низкочастотная головка без катушки и магнитной системы. Таким образом, масса воздуха в эквивалентной системе с ФИ заменена массой подвижной системы пассивного излучателя. В результате суммарное звуковое давление такой АС значительно превосходит значения эквивалентной по объему закрытой системы. Изменяя массу подвижной части, значительно проще регулировать резонансную частоту, чем у систем с ФИ. АС с пассивным излучателем лишены многих недостатков, поскольку настройка резонансной частоты при помощи изменения массы и гибкости подвижной части не вызывает затруднений. Однако применение пассивного излучателя повышает стоимость готового изделия, а в некоторых случаях не позволяет сделать компактную АС за счёт больших размеров этого узла.
Из всех трёх типов наиболее распространены системы с фазоинфертором.
Следует отметить тот факт, что динамические головки для всех трёх типов АС применяются разные. К примеру, НЧ-головку из закрытой системы не рекомендуется устанавливать в АС с фазоинвертором – и наоборот. Связано это с разным значением расчётной добротности динамических головок для этих типов систем. Этим очень часто пренебрегают производители АС, что приводит к значительному ухудшению характеристик.

Взгляд изнутри
Теперь поговорим о том, из чего и как изготавливают (рекомендуется изготавливать) корпуса АС. Материал оказывает существенное влияние на процесс звукоизлучения. Поскольку колебания стенок происходят на негармонических частотах по отношению к колебаниям диффузора динамической головки, они придают особенно неприятную окраску звуковой картине. Для борьбы с этим негативным явлением используют в основном три способа.
1. Применение твёрдых материалов для изготовления стенок АС. Идеальным и наиболее предпочтительным материалом для изготовления корпуса является мрамор, пенобетон или кирпич. Однако все прекрасно понимают, что такая система будет иметь огромную массу, поэтому предпочтительным вариантом является ДСП, акустическое дерево, а в последнее время – MDF и композитные материалы (металлопластмасса, карбон и пр.). Существует некая зависимость толщины стенок от номинальной мощности АС. Эти зависимости различны для каждого типа материала. Всем известная акустическая система S-90 имеет толщину стенок из ДСП 20 мм, а передней панели – 30 мм. А теперь все дружно взяли линейки и замерили стенки ваших систем. Что же мы видим? (для системы мощностью порядка 20-45 Вт толщина MDF – именно этот материал так полюбился азиатам – должна быть не менее 15 мм). В подавляющем большинстве случаев это значение меньше, иногда намного! Вот господа производители и надули нас первый раз.
2. Применение упругопористых материалов (вата, стекловолокно, и т.д.), которые наклеивают изнутри на стенки корпуса. Часто внутри корпуса подвешивают валики, скатанные из технической ваты. Это позволяет значительно снизить внутренний акустический резонанс, что уменьшает искажения звуковой картины в целом и сглаживает неровности АЧХ, а также придаёт некоторую глубину и мягкость низким частотам. Теперь те, кто посмелее, разбирают свои системы, и исследуют внутренности. Что? Внутри ничего нет? Стенки голые? Вот нас и надули второй раз!
3. Применение вибропоглашающих материалов и рёбер жёсткости. Все элементы внутренних схем, в том числе динамическая головка, крепятся к корпусу через резиновые кольца-демпферы, прокладки или при помощи мастики. Этот шаг ОБЯЗАТЕЛЕН при изготовлении систем класса Hi-Fi. В противном случае АС будет греметь всеми своими внутренностями, как консервная банка. Отдельно стоят рёбра жёсткости. Благодаря их применению, удаётся значительно повысить резонансные частоты корпуса АС. Чем выше частота, тем проще с ней бороться. Всё это в системах китайских производителей чаще всего отсутствует. Опять нас с вами надули. Уже со счёта сбился, сколько раз.
Передняя панель любой акустической системы должна быть толще остальных стенок. Связано это с тем, что на ней крепиться динамическая головка, создающая дополнительную вибронагрузку. Это правило при сборке своих «творений» азиатские производители соблюдают чаще. Если в вашей системе динамик расположен сбоку (практикуют на многих сабвуферах), то передней для корпуса является именно эта сторона!
Что касается формы корпуса, то здесь идеальной считается форма сферы. Переход же к объёму с острыми углами (классическая форма ящика) приводит к значительному увеличению неравномерности АЧХ. В связи с этим на средне- и высокочастотные головки выделяют отдельный блок (корпус). А ящик сабвуфера изнутри в стыках обклеивают скруглёнными уголками; на переднюю панель наклеивают специальные демпфирующие накладки. Либо придают корпусу обтекаемую форму. Эти меры позволяют снизить неравномерность суммарной АЧХ и улучшить субъективное восприятие звука.
Как мы видим, корпус любой качественной акустической системы является сложным устройством, со множеством нюансов и технологических решений, а никак не простым деревянным ящиком.
Что же нам предлагают азиатские производители? В подавляющем большинстве случаев, это сырые, недоделанные разработки, в которых сэкономлено буквально на всём. Конечно, у нас нет возможности вскрывать каждую систему при выборе покупки в магазине. Но на этот случай есть многочисленные форумы, в которых можно узнать многое о реальных технических характеристиках систем. Категорически не советую руководствоваться информацией, полученной с официальных сайтов производителей – как правило, она не отражает реальной картины.
Любой уважающий себя производитель всегда производит испытания своих творений и имеет в составе своего производственного комплекса специальные тестовые лаборатории с так называемыми «тихими комнатами», о которых я расскажу в следующий раз. А ещё мы поговорим об электрических и электромеханических составляющих любой акустической системы, принципах выбора и построения электрических схем.

Продолжение следует...

Рекомендуем почитать: