Существует популярный тезис о том, конденсаторы в тракте аудиосистем, не должны вносить искажения в сигнал, и нейтрально «звучать».
Этот тезис абсолютно не соответствует действительности. Так как для того, что бы полностью и гарантированно исключить искажения вносимые конденсаторами, достаточно тупо исключить конденсаторы из тракта.
А выделить полосы можно и в цифровом виде. Или фильтрами в слаботочных трактах, еще до усилителя, где искажения в силу линейности схемотехники и слаботочности цепей стремятся к нулю.
Очень многие это пробовали делать. Можете попробовать и вы. Но если нет желания тратить силы на «изобретение велосипеда», могу сразу доложить, какой результат вы получите. Разборчивость будет, гораздо лучшей. Это однозначный факт, слышимый всеми. Именно по этой причине, никаких конденсаторов в сильноточный тракт студийных мониторных систем, не ставят уже несколько десятилетий.
Разборчивость для мониторных систем это первичное требование. А конденсаторы вносят свои наборы специфических искажений, которые при мониторинге категорически недопустимы.
Звучание мониторных систем можно характеризовать, как стерильное. Для того, что бы отлавливать всякую «грязь» это очень хорошо. Но вот слушать музыку через них, удовольствие весьма сомнительное. Подробнее о мониторах можно почитать здесь – Студийные мониторы. Их отличие от бытовой акустики. Что у них не так?
Давайте рассмотрим, что же происходит при внесении конденсаторов непосредственно в сильноточный тракт акустических систем.
А диссонирующие, третьи гармоники, – «улетят» за пределы диапазона твиттера (выше 20 кГц).
По сути, реализуется процессор обработки, применяемый в студиях звукозаписи. Называется он Эксайтер (англ. exciter — возбудитель). Принцип его работы очень прост. Он добавляет искажения в высокочастотную составляющую звукового сигнала.
Эксайтер настолько популярен, что его даже встраивают проф. звуковые карты, вместе с базовым функционалом.
В эксайтере используется верхняя составляющая входного сигнала для генерации управляемых искажений, что приводит к созданию новых гармоник. Если эти гармоники в небольшом количестве подмешать к необработанному сигналу, это сделает его более ярким, громким и чистым.
Может показаться парадоксальным, но добавление гармонических искажений в ВЧ создает ощущение большей чистоты, “плотности -пушистости” звучания.
Регулируемый фильтр высоких частот подает часть сигнала в цепь генератора гармоник. Можно менять частоту фильтра, обычно от 2 кГц до 6 кГц и выше (в зависимости от модели).
Бывает, что exciter имеет очень много настроек. Но обычно, достаточно всего двух ручек:
Первая ручка, – с какой частоты требуется начинать вводить гармоники. Вторая, – в каком количестве эти дополнительные гармоники нужны.
Аналогия с конденсаторами получается почти полная. Емкостью конденсатора можно выбрать, с какой частоты вы хотите насыщать звучание высокочастотными гармониками. А типом конденсаторов можно регулировать величину и характер этих искажений. Последний пункт имеет некоторые сложности. Так как искажения и их тип будут зависеть не только от конденсатора, но и от конкретной реализации усилительного тракта.
Прелесть в применении конденсаторов, для насыщения ВЧ спектра в том, что насыщение гармониками происходит на выходе тракта. И гармоники получаются абсолютными по чистоте и красоте звучания.
Аналогичный принцип используется в малоразмерных музыкальных центрах для создания ощущения большого количества баса. Обычно такая функция называются что-то типа “мега-бас”. К конденсаторам это не имеет отношения. Мы рассказываем про принцип.
Для примера, АС муз. центра почти не играют 50Гц. Так вот, если взять сигнал 50Гц в усилительном тракте, и промодулировать его на частоте 100Гц… Не прибавить уровень на частоте 100Гц, а именно смоделировать гармоники крайних низких частот, – у слушателя создастся ощущение, что баса стало сильно больше.
Музыканты ведут активную борьбу за количество и качество гармонических искажений:
Подробнее здесь – В акустике не работает “принцип ксерокса.” и “Энтропия в музыке“.
В практическом плане рекомендуется не впадать в крайности. Так многочисленные тестовые «слепые» прослушивания, дорогущих конденсаторов всегда показывают один и тот же результат. Ни кто не может ничего отличить! Кому интересно, можете почитать подробно здесь – звучание конденсаторов в фильтрах акустических систем.
Графики искажений разных конденсаторов можно посмотреть здесь.
С другой стороны, не следует впадать в другую крайность. Электролитические конденсаторы в тракте избыточно слышны. «Ручку эксатера» явно требуется «крутить влево». И дело не только в количестве. Гармоники электролитических конденсаторов “мутные”.
Катушка индуктивности в ВЧ фильтре может быть. И эта индуктивность разумеется добавляет порядок фильтра. Но по мимо этого, индуктивность так же влияет на характер генерируемых гармоник. Более качественные по звучанию гармоники получаются у катушек с большим сечением (1мм).
Некой золотой серединой качества конденсаторов можно обозначить, что-то типа «советских» полипропиленовых К73-16, К73-17. И их зарубежных аналогов, маркируемых обычно CL21. Но сложность в том, что импортные CL21 непонятно кто и как делает. И это некая рулетка качества. Повсеместно китайские CL21 делают даже не с медными выводами (они магнитятся), из чего они сделаны остается только гадать.
Обычно конденсаторы CL21 кратно дешевле К73-16, К73-17. И соответственно встретить в рознице К73-16, К73-17 достаточно проблематично. Так как формально они аналоги, а массово продают и покупают то, что дешевле. CL21 в Китае стоят копеечные цены, – конденсатор CL21.
В большинстве случаев дорогие аудио-конденсаторы, это только внешне красиво оформленные обычные полипропиленовые конденсаторы. Что бы они выглядели более солидно их обычно делают на напряжение под 400В. Их тоже в промышленных объемах производят и продают китайцы.
А электролитические конденсаторы обычно имеют номинал в микрофарадах значительно больший. Их солидный размер достигается уже фактом большой емкости. Соответственно на напряжение в 400В их почти не делают. Для успешных продаж достаточно уже 63-100В. Они уже при этом напряжении имеют вполне солидно смотрятся.
Ни каких своих конденсаторных заводов у рекламируемых аудио брендов нет.
Потому как, конденсаторный завод производит конденсаторы в количестве товарных вагонов. И обычно происходит просто перемаркировка относительно качественных конденсаторов и придания им “боевой” раскраски.
Основной параметр конденсаторов, который характеризует их качество, – тангенса угла диэлектрических потерь.
Лет двадцать назад, когда небыли доступны точные LCR-метры, еще можно было дурить людям голову существования о существовании супер-пупер крутых конденсаторов. Но сейчас, можно взять LCR-метр, и посмотреть показания тангенса потерь.
Тангенс угла потерь:у нормальных сделанных пленочных порядка 0.004 tgδ
у нормальны электролитов порядка 0.04 tgδ (в 10 раз хуже)
электролиты сомнительных брендов порядка 0.25 tgδ (хуже в 50-100 раз)
Как это не покажется странным, но не сопоставимо большее значение в звучание, вносят не сами конденсаторы, а то, какие другие пассивные элементы будут находиться в фильтрах.
Если нормализовать вышеприведенные схемы по уровню и частоте среза, каждая из этих четырех схем подключения будет “звучать” очень сильно по-разному. Первый вариант, – наиболее идеальный случай. Второй, – частично переводит усилитель в токовой режим (ИТУН). Третий и четвертый вариант оказывает различное шунтирующее воздействие. Разница в “звучании” будет очевидной и явной, нежели от смены типов конденсаторов и проводов.
И дело разумеется не в АЧХ. Замер АЧХ, в нынешнем технологическом веке, не вызывает ни каких сложностей даже у школьников средних классов. И безэховая камера для этого особо не нужна. Так как в самом ближнем поле, замеры будут корректны, начиная с частоты приблизительно от 200 Гц. Для сведения полос, этого вполне достаточно. Вся цена вопроса замера АЧХ, – измерительный микрофон за $50-80.
Информация о АЧХ очень полезна в разработке акустики. Так как сразу показывает грубые несоответствия и “косяки”, которые на слух могут отлавливаться очень долго и мучительно. А по АЧХ сразу видны места где есть проблемы. Если проводить аналогию, это что-то типа наличия тестера при ремонте электроники. Ты тупо смотришь контрольные напряжения в контрольных точках, а не занимаешься перебором гипотез.
Кому интересно, читайте нашу статью как замерять АЧХ грамотно и осмысленно.
Следует понимать, что ни какой связи более ровной АЧХ и восприятием качества нет.
От АЧХ требуется только, что бы не было ее больших выбросов и спадов. Подобрее почему это так, можно почитать здесь – В акустике не работает “принцип ксерокса.”
Сделать акустику приятно и “красиво” играющую музыку на активной фильтрации пока не получилось ни у кого. Причина в том, что пассивные компоненты решают несколько задач невозможных (или запредельно сложных) при реализации в активной фильтрации. К примеру, пассивными элементами можно очень просто выделять полосы с гораздо меньшими фазовыми искажениями. Или почти без фазовых искажений:
Если для аналогичного спада, мы будем использовать классический активный фильтр, то мы получим в рабочей зоне динамика серьезные фазовые искажения. И будет необходим активный фильтр 2-го порядка. Так как фильтр 1-го порядка будет давать очень незначительный спад АЧХ, который будет буквально “ни о чем”. И соответственно требуемый фильтр 2-го порядка будет существенно изменит фазу в рабочей зоне динамика.
У пассивного фильтра, в виде конденсатора на твиттере, разумеется существует задача выделения ВЧ полосы. Для дешевейших систем нет смысла “городить огород”, и конденсатор это действительно простое и дешевое решение. Воткнул конденсатор и готово.
Но в системах в тысячи долларов, цена активных или цифровых фильтров не особо даже видна. Причина по которой активные системы совершенно не популярны среде любителей Hi-Fi, – сделать акустику приятно и “красиво” играющую музыку на активной фильтрации пока не получилось ни у кого. В лучше случаи получается звучание студийных мониторов. Но редко. Обычно активные решения применяют в нижней для Hi-Fi ценовой группе. И реализовываются на базе импульсных блоков питания и усилительных микросхем стоимостью $0.5 за канал. По видимости исходят из того, что раз ни чего хорошего все равно не получается, то и не стоит себя сдерживать в экономии.
Теоретически существует исключение, – активная акустика “Meridian”. Но теоретически, так как в продаже ее нет. Объявляемая ее стоимость около 3-5 млн. руб не нашла отклика среди потребителей. Совершенно непонятно как как им удалось достичь столь высоких показателей цены. Даже предположение, что все SMD компоненты впаиваются паяльником в ручную, инвалидами по зрению, не дает ответа на этот вопрос. Скорее всего были использованы более сложные технологии, неминуемые в народе, как “Закат солнца в ручную”.
Если начать искать в интернете ответ на вопрос зачем же нам, в век высоких технологий, вообще нужны все эти эмалированные провода и конденсаторы в тракте, которые по определению создают нелинейности, вы не найдете ни какой информации. Даже не встретите самой постановки вопроса, чем же отличаются активные системы (и студийная акустика в частности), от систем с пассивной фильтрацией.
Заговора здесь никакого нет. Просто вся Hi-Fi, Hi-End индустрия уже несколько десятилетий пребывает в состоянии крутого пике.
И в этом состоянии, некогда и некому формулировать вопросы. Индустрия в прямом и переносном смысле оказалась на периферии. Подробнее здесь – Деревенский Hi-FI бизнес. Ребята из деревень и райцентров, конечно бодрятся, награждают себя грамотами и медалями. Но в реальность такова, что продажи падают из года в год. А в городах с населением в треть миллиона, может даже и не быть магазина торгующего Hi-Fi-End аудиотехникой.
Следует понимать, главной функцией пассивной фильтрации, и в частности аудио конденсаторов, является не выделение полос. Да, полосы конечно выделяются, но первичным является:
- Насыщение звучание.
- Возможность (в активе это невозможно или запредельно сложно) очень тонко отстраивать характер, тип, интенсивность насыщения, в местах, где это нужно.
- Тонко отстраивать фазировку.
Общее правило, – минимизируйте количества пассивных элементов в фильтрах. Использование большого числа даже “идеальных” пассивных компонентов приводит к тому, что характер искажений перестает быть “красивым”. Вместо шлейфа гармоник на выходе получается шлейф “мусора” (искажений неприятных на слух). Типичная ситуация, когда в погоне за АЧХ и минимизацией искажений, в тракт понапихают столько всего, что получается АС пригодная только для прослушивания Ребекки Пупкиной.
Покупать конденсаторы за $50 шт. мы вам точно не советуем. И если уж есть желание потратить деньги на качество фильтров, то гораздо разумнее вложить их в сечение меди и полностью отказаться от сердечников в катушках. Мало того, катушки с сердечниками генерируют на порядок большие искажения (без преувеличения)… характер этих искажений очень неприятен на слух. И в отличии от “золотых” конденсаторов, это реально, и всеми слышно.
Тем кто думает, что все очень сложно, предлагается ознакомиться с технологическая схемой приготовления борща.
Статьи по акустике:
Почему в акустике не работает “принцип ксерокса”. Часть 1.
Искажения все меньше, АЧХ все ровней. А звучание почему-то все хуже и хуже.
“Характер” звучания. Выбор типа сведения бытовых АС.
«Характер» звучания АС задается в основном способом сведения динамических головок, – специфическим набором фазовых искажений и задержек.