Дамы и господа, аудиофилы и меломаны, здравствуйте.
Добро пожаловать на Dzen-канал Аудиосалона "Русский Звук", посвященный аудиотехнике.
Наш Шоурум находится по адресу г. Москва, пр. Вернадского, 29. Приглашаем Вас в гости!
Напоминаем Вам о нашем сайте https://rus-audio.ru
Сегодня у нас очередная статья с просторов интернета, для ознакомления нашей Дорогой публики.
Авторы (источники) - zvuki.ру, Журнал "Аудио Магазин". Статья "Всему Голова" Автор - Дмитрий Дмитрокопуло.
Отдельно отмечаем, что мнение Аудиосалона "Русский Звук" может не совпадать с мнением авторов статьи.
Итак, поехали!
ТЕХНИКА Низкие частоты высокой эффективности.
Рассуждения о нюансах хорошего звука часто напоминают разговоры о вкусовых оттенках хорошего вина — в ход идут замысловатые эпитеты, при этом сразу признаётся, что разницу между продуктами выше определенной ценовой категории по-настоящему чувствует лишь ценитель, человек хорошо подготовленный. В серии материалов под общим названием «ликбез» мы хотим, наоборот, поговорить о базовых качествах приличного звука — тех, что слышны любым ухом и на любой музыке, стоит лишь сделать шаг от «мультимедиа» колонок или бумбокса к начальному хай-фаю. Поговорим о басе, без которого ни одна приличная аудио система немыслима.
Рассуждения о нюансах хорошего звука часто напоминают разговоры о вкусовых оттенках хорошего вина — в ход идут замысловатые эпитеты, при этом сразу признаётся, что разницу между продуктами выше определенной ценовой категории по-настоящему чувствует лишь ценитель, человек хорошо подготовленный. В серии материалов под общим названием «ликбез» мы хотим, наоборот, поговорить о базовых качествах приличного звука — тех, что слышны любым ухом и на любой музыке, стоит лишь сделать шаг от «мультимедиа» колонок или бумбокса к начальному хай-фаю. Именно на этом этапе происходит самый заметный скачок в качестве. Для начала, поговорим о басе, без которого ни одна приличная аудио система немыслима.
Итак, что такое правильный бас, как отличить его на слух и что вообще он добавляет музыке? Если вкратце, на субъективном уровне бас добавляет музыке глубины, а также, разумеется, придаёт ритм-секции фактуры, «мяса». Говоря по-простому, если ваша акустика правильно воспроизводит низкие частоты, слушать на ней музыку приятнее. А по мере обрезания разных частот (не обязательно низких), звук становится всё более противным и резким.
На каких инструментах и на какой музыке слышен (и важен) тот самый бас? В первую очередь — на ритм-секции. Бас-гитара, контрабас, басовый синтезатор — все эти инструменты имеют в звучании составляющую примерно от 60 до 250 герц. А с бас-барабаном, в просторечии — бочкой, всё обстоит еще сложнее. Для того, чтобы бочка звучала мощно и уверенно, нужен так называемый «суббас» — частота ниже 60 герц. Теперь посмотрим, что происходит со звуком, когда наша система почему-то не может воспроизвести эти самые низкие частоты. По идее, если система не воспроизводит частоты ниже, скажем, 200 герц, контрабас должен бы пропасть из музыки вовсе? Ничуть. Контрабас — инструмент довольно сложной фактуры и кое-что добавляет практически в любом частотном диапазоне. Например, поскрипывание струн — частота самая что ни на есть высокая. Так что, срезав низкие, вы не избавитесь от контрабаса вовсе, а получите довольно неприятный на слух его «обрывок». Похожая история и с бас-барабаном: без басовых частот бочка превращается в шлепок, опять же не добавляющий музыке мощи и глубины.
В любом ли жанре важен бас? Тут картина довольно сложная. Если в акустическом фолке без низких частот вполне можно прожить (ни вокал, ни акустическая гитара их в себе практически не несут), то в жанрах, где «драйв» и «мощь» — не пустой звук, без баса нельзя никак. В первую очередь, речь о роке, а также электронике, в особенности танцевальной. С классикой или джазом, всё зависит от конкретной записи — контрабас, тубу или многократно поминаемую тут бочку можно расслышать только на колонках с хорошим басом. Очень различаются по басовитости и записи разных лет — в музыке последних двух десятилетий с басом порядок, а вот на пластинках восьмидесятых низкие частоты, порой, завалены. Короче говоря, если вы отъявленный металлист или любитель хауса, дабстепа или R&B, без баса вам никак нельзя. Если же основу вашей фонотеки составляют записи певиц, исполняющих свои песни в сопровождении гитары или фортепиано, воспроизведение низких частот — не то, над чем стоит морочиться первым делом.
Правильный бас добавляет музыке субъективной мощи и глубины, эффекта присутствия. При этом, вопреки популярному заблуждению (мол, «хороший бас это, конечно, круто, но уж больно устаёт голова от этого гудения»), правильный бас как раз совершенно не гудит и уж тем паче не давит на уши. Скорее наоборот, хороший бас незаметен сам по себе, но когда он есть, музыка звучит глубже и увереннее, да и устаёшь от неё меньше. Откуда же тогда берется стереотип того самого гулкого и бухтящего звука, который принято ассоциировать с мощным басом? Дело в том, что воспроизвести бас способны далеко не каждые колонки. А то, что предлагает рынок массовых продуктов в качестве «систем с мощным басом» на самом деле, как правило, бас не воспроизводит в принципе. Речь в первую очередь о бумбоксах (в особенности, снабженных функциями типа «x-bass», «mega bass», «super bass» и так далее), автомобильной акустике, а также компьютерных колонках с сабвуфером. Гулкий и гудящий звук, характерный для таких конструкций (особенно в режиме «супербаса») — на самом деле средние частоты — тот самый «неприятный срез» от полного спектра частот контрабаса, бас-гитары, бочки и так далее, к тому же неестественно подчеркнутый, выведенный на передний план. Немудрено, что такая искаженная картина, имеющая мало общего с тем, как должна звучать музыка, быстро утомляет.
Неспособность передавать настоящий бас у большинства «мультимедиа-колонок» и бумбоксов объясняется просто. Физика акустических систем такова, что для воспроизведения такой частоты нужен размер — не только самого динамика, но и корпуса. Так что карманные системы с якобы мощным басом — обманка. Проблема того, что настоящий бас система воспроизвести не может, решается очень по-разному и с разной степенью успешности (вплоть до психоакустических ухищрений, когда баса в реальности нет, но кажется, будто он есть), но как правило, для этого просто выпячивается та самая «нижняя середина», которая и делает звук гулким и неразборчивым.
Похожую ошибку нетрудно совершить и самостоятельно. Когда вам не хватает баса, первое, что хочется сделать — крутануть соответствующую ручку эквалайзера. В очень редких случаях, это даже может дать нужный результат (например, когда вы на приличной аппаратуре слушаете какую-нибудь пластинку восьмидесятых готов, где бас намеренно прибран не то из медицинских, не то из конъюнктурных соображений, низкие частоты тогда были не в моде). Но как правило, эффект будет тем же самым — вместо баса, которого у вас всё равно нет, вы прибавите «нижнюю середину», и из колонок, заглушая другие инструменты, польётся привычное бухтение.
Более того, на усилителях высокого класса, эквалайзеры, как правило, не предусмотрены вовсе. Почему? Да потому, что главная цель хорошей музыкальной аппаратуры — максимально достоверно и точно воспроизводить запись такой, какая она задумана автором, а затем записана. Пытаться «исправлять» записи лёгким движением руки — примерно как подкрашивать фломастером губы персонажам картин эпохи возрождения, мотивируя это тем, что те, мол, недостаточно яркие. Да, в природе существует немало неидеальных записей (да что уж тут, их — подавляющее большинство), но даже ремастеринг, профессиональная реставрация — процесс далеко не безусловный (об этом — одна из наших будущих статей). А при помощи молотка и топора (читайте — простого эквалайзера) можно лишь всё ухудшить, заглушив выпяченной частотой другие инструменты.
— Ага! — подумает читатель с техническим складом ума, — раз нам нужно воспроизводить частоты определенного спектра, то почему бы не подбирать колонки просто по техническим характеристикам? Нетрудно ведь найти систему, по документам воспроизводящую те самые 30-40 герц.
В теории всё, может, и так, а вот на практике — не совсем. Во-первых, подавляющее большинство колонок (в том числе и ширпотребных) гордо заявляют характеристики «от 20 до 20000 Гц», что даже шире, чем слышит человеческое ухо. Заявляют, но им не соответствуют. Во-вторых, хорошие ТТХ и хороший звук — как говорится, две большие разницы, и причин тому великое множество.
Озвучим и еще одно популярное заблуждение. Где среднестатистический слушатель чаще всего слышит звук, насыщенный мощным басом? Конечно же, в клубах и на концертах. Отсюда мораль — почему бы не водрузить домой профессиональную концертную акустику? Места под неё нужно много, но что же, искусство требует жертв! И тут вас ждет разочарование — ничего похожего на фирменный «размазывающий по стенам» клубный бас дома вы не услышите. Причина этого в том, что клубные акустические системы рассчитаны на соответствующую громкость и размер помещения. В комнате никакого баса не будет — в лучшем для вас случае, его не будет вообще нигде, в худшем, низкие частоты внезапно материализуются у соседа.
Но довольно о плохом. Поговорим о том, как и при помощи чего правильный бас услышать все-таки можно. Идеальный вариант — напольные акустические системы, попросту говоря — большие колонки пристойного качества. Вопреки популярному заблуждению, денег они стоят совсем не запредельных, приемлемые напольники можно купить тысяч за 20, хотя верхнего предела здесь, разумеется, нет. Правда, для того чтобы подключить колонки к компьютеру или CD-вертушке, в системе, естественно, должен присутствовать еще и усилитель, но он (опять же, при желании сэкономить) стоит и того дешевле.
Единственная, но серьезная проблема напольной акустики — для того чтобы пристойно прозвучать, она требует относительно большого и незагроможденного помещения. Речь, разумеется, не об огромных залах, на которые рассчитаны клубные системы, а о том, чтобы перед колонками была пара-тройка метров свободного пространства. Если ваша комната достаточно велика — проблемы решены, выбирайте модель и наслаждайтесь. А вот если комната маленькая и заставленная, озвучить её куда проще полочными колонками. Но тут мы сталкиваемся с той же проблемой — полочные колонки слишком малы, чтобы воспроизводить низкие частоты. Что же делать? Решение — система с сабвуфером. Специфика восприятия низких частот в том, что позиционирование (т.е. то, откуда эта идёт бас) наше ухо различает плохо. Поэтому для того, чтобы наполнить комнату басом, нужен всего один источник. Сабвуфер, за редкими исключениями, нужен всего один, при этом он не так критичен к выбору места.
Но и тут не без подводных камней. Законы физики не обмануть — чем меньше частота волны, тем больше её длина, и по этому требуется пространство на то, чтобы волна распространилась. Так что озвучить полноценным басом келью шансов нет, но кое-что сделать можно. К тому же, системы с сабвуферами надо настраивать, выставляя порог, частоты выше которого воспроизводят полочные колонки, а ниже — сабвуфер. Если выставить его слишком высоким (т.е. отдать сабвуферу «нижнюю середину»), звук снова начинает «бухтеть». Если порог слишком низкий, в частотном спектре появляется провал — суббас есть, а нижней середины нет, звук становится каким-то неестественным. Кроме этого, можно регулировать относительные громкости сабвуфера и колонок, что опять же оставляет пространство для тонких настроек под помещение, но позволяет наделать ошибок.
Тонкость в том, кто огромное множество колонок (а также сабвуферов) сегодня предназначены не для воспроизведения музыки, а для домашнего кинотеатра. Те просто решают другие задачи — от киношной акустики требуется обеспечить объем и общую «эффектность» звука, а не его точность. Соответственно, слушать на таких колонках музыку, в особенности живую, не стоит — эффект будет совсем не таким. Например, сабвуфер для домашнего кинотеатра при воспроизведении музыки наверняка задавит вас ненужным гудением. Правда, с экзотическими электронными жанрами типа эмбиента в духе The Future Sound of London, а также записями, специально разложенными под формат «5:1» (такими в последнее время балуется Трент Резнор (Trent Reznor)), возможны варианты. В подтверждение сказанного выше, проведем эксперимент. Перед нами две модели акустики Arslab — трехполосные напольники AC-3, а также полочные системы AC-1, снабженные сабвуфером AC Sub. Попробуем послушать на них разную музыку в разных помещениях — в качестве экспериментальных площадок мы используем два шоурума салона «Аудиомания», большой и маленький.
Начинаем с большой комнаты для прослушивания. Как и ожидалось, здесь отличные результаты показывают напольные колонки AC-3. У Depeche Mode радуют низкочастотными нюансами даже песни, где этого не ждёшь — приятно звучит бас-гитара и бочка в «Love Thieves», а уж треки с мощной ритм-секцией вроде «Useless» прямо-таки расцветают пышным цветом. Бас слышен отчетливо, при этом не давит на уши и не выбивается из общей музыкальной картины. Появляется фактура в низких частотах даже на джазе шестидесятых, в «Acknowledgment» Джона Колтрейна (John Coltrane) красиво звучит контрабас. Что уж говорить о джазовых записях двухтысячных — ритм-секция в «King B» Эрика Трюффаза (Erik Truffaz) становится чуть ли не центральным элементом композиции, играя с саксофоном партии, равные по значимости и насыщенности. Да и ударные звучат восхитительно. В записях постарее и поакустичнее (The Rolling Stones «As Tears Go By») бас не слышен явно, но глубина, которую дают напольные колонки, оказывается совсем нелишней. Альбом из восьмидесятых — U2 «Joshua Tree» не блещет басом, но звучит масштабно. А у Мадонны (Madonna) в «A Substitute for Love» баса даже некоторый перебор, но низкая частота, бьющая в тело, звучит эффектно. Ну и напоследок — танцевальная музыка, Timbaland, Chemical Brothers и Sasha. Качают на ура.
Теперь переходим к полочникам AC-1, при этом сначала послушаем их без сабфуфера. Первым делом — всё те же Depeche Mode. «Love Thieves» звучит вполне пристойно, пусть в глубине и чуть уступает тому, как эта песня играла на напольных колонках. А вот в более активной «Useless» драйва уже заметно не хватает. У Колтрейна чуть меркнут ударные, но звучит его музыка всё равно здорово. Эрику Трюффазу существенно не хватает той мощи в ритм-секции, что была слышна на AC-3, у U2 ожидаемое пространство и размах появляются только на большой громкости, баллада «Роллингов» и вовсе звучит ничем не хуже, чем на больших колонках. Вот что проигрывает в одни ворота, так это танцевальная музыка. Если хитрец Timbaland, который славится умением «заточить» запись даже под динамик айфона, еще дает некоторое подобие кача, то Chemical Brothers и Sasha поражают бессилием.
Подключение сабвуфера картину для танцевальной музыки меняет радикально (пусть и приходится некоторое время повозиться с настройкой) — немедленно появляется тот басовый «кач», которого так не хватало полочной акустике. Да и вообще, вся современная музыка с сабвуфером расцветает. А вот с классическим роком или даже джазом ситуация неоднозначная — бас вроде бы есть, но не хватает натуральности, звучание напольных колонок более мощное, уверенное и целостное.
Перемещаемся в комнату поменьше и тут же картина меняется на противоположную. Даже лишенные сабвуфера полочники дают более красивую и целостную звуковую картину, чем напольные AC-3, которым здесь явно трудно развернуться. Неплохо играет разный рок от U2 до Oasis, да и современный джаз вроде того же Трюффаза или Red Snapper звучит натурально. Явно проваливаются разве что танцевальные записи. Наполные колонки, разумеется, более внимательны к низким частотам (что проявляется, например, на Massive Attack или на клубной музыке), но чего-то в этом звуке недостаёт. Подключение к полочным колонкам сабвуфера, наконец, даёт оптимальную комбинацию для этой комнаты — всё, что неплохо звучало на них и так, прибавляет в мощности. Рок обрастает фактурной ритм-секцией, Massve Attack и Madonna, наконец, одновременно обретают чёткость, пространство и мощь. Ну а танцевальная музыка звучит прямо-таки блестяще — драйв как в клубе, детали — как в хорошем концертном зале.
Характеристики и параметры головок НЧ
Важнейшими объективными характеристиками любой динамической головки, особенно низкочастотной, являются механоакустические параметры, называемые параметрами Тиля — Смолла (T-S). Эти параметры целиком и полностью определяют условия эффективной работы драйвера и требования к его акустическому оформлению.
Сегодня на рынке есть немало специальных моделирующих компьютерных программ (LspCAD, Speakershop, LEAP и др.), при помощи которых можно спроектировать сабвуфер или даже целую акустическую систему: нужно лишь задать паспортные параметры Т-S, и современный софт рассчитает все остальное. Моделирующие программы либо бесплатно скачиваются, либо на них приобретается лицензия.
Простые и сложные «акустические» программы позволяют просчитывать корпуса с разной точностью и нередко с учетом самых мелких нюансов конструкции.
Таблица с характеристиками динамиков у авторитетного производителя обычно бывает исчерпывающе полной; кроме того, приводятся дополнительные графики АЧХ и модуля импеданса. В большинстве случаев из полутора десятков значений некоторые дублируют друг друга или же могут быть математически выведены одно из другого.
Однако последнее совсем необязательно, так как если пользоваться моделирующим софтом, то он сам определит все недостающие параметры, и результаты изменения какого-либо из них будут автоматически отражаться на графиках — импеданса, амплитудно-частотной, фазовой характеристик, группового времени задержки и т. д.
В качестве примера можно привести следующие параметры Тиля — Смолла, взятые из паспорта НЧ-динамика одной уважаемой датской марки: Заглянув в паспорт излучателя, мы видим на первых строках основные механоакустические показатели, среди которых наиболее важна резонансная частота динамика.
Резонансная частота (Fs) — это частота основного резонанса динамика в условиях свободного поля (без корпуса), определяющая при прочих равных нижнюю границу частотного диапазона.
У типичных басовых динамиков размером от 6,5 до 15 дюймов значения резонансной частоты лежат в пределах 25—35 Гц. В сочетании с некоторыми другими параметрами такие значения уверенно обеспечивают динамику возможность нормально передавать НЧ-содержание в различных типах акустического оформления. Более высокая (выше 40 Гц) Fs означает, что динамик следует отнести к классу мидбасовых (НЧ/ СЧ).
Более же низкая Fs (ниже 30 Гц) свидетельствует, что перед нами так называемая акустически подвешенная головка, отлично подходящая на роль сабвуферной, но требующая, однако, внимания к перегрузке, особенно в случае установки в закрытом акустическом оформлении.
Важный момент: далеко не всякий басовый динамик способен одинаково эффективно работать в различных типах оформления, самые распространенные из которых — фазоинвертор, закрытый ящик, бандпасс (bandpass, полосовой резонатор). Выбор типа оформления зависит от еще одного параметра — полной добротности динамика Qts, измеренной в свободном поле (без корпуса).
В зависимости от отношения резонансной частоты к полной добротности (часто в паспорте динамика для удобства его дают прямо в виде Fs/Qts) динамик способен работать либо в фазоинверторном, либо в закрытом корпусе или даже в рупорном оформлении.
Некорректный выбор динамика может привести к тому, что драйвер, спроектированный для закрытого ящика и помещенный в фазоинвертор, будет иметь слишком низкую добротность и неоптимальные импульсные характеристики (результатом чего является слабый или смазанный бас).
Если отношение Fs/Qts не превышает 50—55, то это хорошая головка для закрытого ящика; величина в пределах 60—100 указывает как на оптимальное на фазоинверторное акустическое оформление, а еще большее отношение Fs/Qts говорит о том, что лучше применять узкополосное оформление типа «бандпасс». Некоторые из реальных измеряемых параметров одинаковы как для динамика в отдельности, так и для построенной на его (динамика) основе акустической системы.
Если форс-фактор (BL, motor strength) относится только к головке и определяет фактически мощность ее магнитной системы, то чувствительность измеряется как у динамика, так и у многополосной акустической системы. В связи с этим бывает весьма непросто отделить чисто «динамические» параметры и рассматривать их в отрыве от общего контекста…
Например, эквивалентный объем (Vas) в литрах физически обозначает объем воздуха, который имеет такую же упругость, какую имеет подвес динамика, а вовсе не рекомендуемый объем «ящика» под него... Для оценочного расчета параметров акустического оформления эквивалентный объем не особенно и требуется, равно как эффективная площадь (Effective piston area) или механическое сопротивление подвеса (Mechanical resistance).
В любом случае предполагается, что вручную никто эти вещи уже не рассчитывает, а моделирующее ПО позволяет получить недостающие элементы самостоятельно, предоставив проектировщику наглядные графики вместо цифр. Qts — полная добротность динамика, зависящая от целого комплекса электрических, механических и акустических характеристик головки.
Это один из самых фундаментальных параметров T-S. Физический смысл полной добротности заключается в скорости, с которой мембрана прекращает свои колебания после выключения источника сигнала. В свою очередь, темп прекращения собственных колебаний зависит от трения, противодействия магнитной системы и т. д.
Чем добротность выше, тем больше циклов (обычно неполных периодов) колебаний совершает диффузор на своей резонансной частоте; чем ниже, тем колебаний меньше. Qts обычно располагается в пределах 0,2—0,6, причем динамик с низкой Qts обычно лучше работает в фазоинверторном оформлении, а с высокой — в закрытом ящике. Qts вычисляется по формуле: 1 / Qts = 1 / Qes + 1 / Qms, где Qes и Qms — общая добротность динамика, которая включает в себя электрическую и механическую добротность.
Надо помнить, что паспортная полная добротность динамика минимальна, и помещение его в акустическое оформление любого типа увеличивает величину Qts. Кумулятивный спектр (waterfall, частотно-переходная характеристика) — трехмерный график, отражающий переходные процессы затухания акустического сигнала в динамике (или АС) после отключения внешнего сигнала.
По вертикальной оси откладывается уровень звукового давления, по горизонтальной — частота, а в глубину направлена ось времени в миллисекундах. Идеальный динамик или колонка должны иметь совершенно ровную горизонтальную линию (идеальную АЧХ), обрывающуюся вертикально вниз по всей ширине, как Ниагарский водопад. Реальные же кумулятивные спектры имеют волны разной протяженности и ширины, свидетельствующие о различной природе послезвучаний.
Если речь идет о ЧПХ динамика без корпуса, то нормой является одна спадающая волна послезвучания в области низких частот (на резонансной частоте); длинные и узкие «пилы» на высоких частотах — нехорошее свидетельство изгибных резонансов мембраны (весьма характерное для алюминиевых диффузоров).
Если ЧПХ рассматривается как параметр АС, то указанные особенности графика могут говорить также (но не исключительно) о призвуках корпуса или волновых резонансах, например, труб фазоинвертора. Во всех случаях ЧПХ динамика или АС измеряется в условиях заглушенной камеры или импульсным методом, чтобы исключить влияние помещения. Импеданс (Z) — результат деления напряжения на входе громкоговорителя на ток с учетом фазового сдвига.
График частотной зависимости модуля входного импеданса дает немало полезной информации о работе всех излучателей в АС, и НЧ-головки в первую очередь.
Например, график с единственным горбом импеданса указывает на то, что перед нами акустическая система с закрытым оформлением. Два пика импеданса на графике означают, что АС фазоинверторная; между ними располагается частота настройки фазоинвертора.
Если график импеданса имеет один или несколько мелких зубчиков в области 70—150 Гц, то это, скорее всего, свидетельство того, что корпус АС негерметичен: каждая такая щель работает как мини-фазоинвертор, но очень неэффективный. Одна или две выраженные волны на графике в области 500—5000 Гц указывают на количество полос, причем чем слабее волны, тем лучше спроектированы разделительные фильтры.
В паспорте динамика приводится график импеданса, измеренного без корпуса. Обычно он имеет типичный вид с одним пиком в области низких частот (на частоте резонанса Fs) и пологим повышением сопротивления с увеличением частоты.
Последнее обусловлено ростом полного электрического сопротивления динамика с увеличением частоты за счет влияния индуктивности звуковой катушки. При расчете фильтров этот ненужный рост импеданса стараются компенсировать с помощью специальных схем (RC-цепи Цобеля).
