Абсолютное большинство акустических систем прекрасно существуют с одним высокочастотным динамиком. Серединок может быть две, при этом они, как правило, располагаются ниже и выше единственной пищалки. Басовиков может быть и того больше. Их взаимное расположение относительно других динамиков уже не так критично. Если на данный момент эти закономерности для вас совершенно не понятны - потерпите, к концу статьи что-то может проясниться:)
Базовый тезис, на основе которого будем разбирать эту тему - пищалка должна быть одна.
Возьмем для примера реально существующую колонку с двумя одинаковыми твитерами в каждой:
Я думал, что такую конфигурацию можно найти только в гаражных самоделках (если у изготовителя завалялось чуть больше одной пары ВЧ динамиков), но нет - уважаемые(?) бренды тоже таким не брезгуют, и даже на выставках выставляются! (фото как раз с одной из выставок). Сонус Виктор колонки называются. Большие, тяжелые, дорогие, с двумя высокочастотниками в каждой.
Для начала сделаем предположение, что эти два высокочастотных динамика играют один и тот же диапазон. Скорее всего так в реальности так и сделано. Теперь эксперимент:
Я взял произвольный тестовый сигнал, и применил к нему эквализацию (сымитировал срез для высокочастотного динамика вторым порядком)
Экспортирую полученный файл и получаю вот такой график АЧХ:
Вроде все работает, правда где здесь 12дБ/октаву - не понятно, но это к сути нашего эксперимента не относится. В этой статье вообще можно было срез не делать, ничего от этого бы не изменилось, срез нужен для продолжения эксперимента и записи звука.
Добавляем второй источник звука - дублирую дорожку и экспортирую полученный файл. Имеем вот такой график:
Зеленый график - сумма. На 6дБ выше уровень громкости - так вот зачем нужна вторая пищалка! Теперь можно валить громче!
Но, это будет работать исключительно при таком расположении слушателя:
Когда слушатель располагается ровно на высоте между центрами пищалок, и сигнал от двух динамиков доходит до него одновременно - проблем никаких не будет. Допустим, это может произойти, когда слушатель сидит, и его ухо находится на уровне 120-130см от пола. Что произойдет, если он встанет, и к этому расстоянию прибавится сантиметров 40?
Схема приобретет следующий вид, и расстояние от слушателя до каждого из динамиков будет немного другим:
Теперь верхний динамик на 16мм ближе к слушателю, чем нижний. Есть ли в этом проблема? Если динамики играют один и тот же диапазон, то наверняка проблема есть.
16мм проходятся звуком за пять сотых миллисекунды. Какая мелочь, не возможно такую задержку услышать! Или можно и проблема проявляется в другом? Давайте проверять.
Возвращаемся в наш редактор и сдвигаем одну дорожку относительно другой. Точных значений не придерживался, потому что видеоредактор не предназначен для работы со столь малыми смещениями, но мы чуть позже перепроверим себя через длину волны. Смещаем одну из дорожек:
Рендерим получившийся сигнал, загоняем его в спектранализатор, и видим вот такую красоту:
В зависимости от того, насколько переместился слушатель (и на сколько изменилась разница в расстоянии до каждой из пищалок), провал может материализоваться в разных местах, но суть от этого не меняется: пищалки работают с волнами весьма не великой длины. Например, частота волны 10кГц имеет длину волны 34мм. В приведенном примере с вставанием слушателя, мы изменили разницу в расстоянии до излучателей примерно на половину этой длины волны. Это значит, что на частоте около 10кГц к слушателю доходит половина волны от ближнего динамика, а к моменту второй полуволны прилетает излучение от дальнего динамика, которое практически полностью гасит звук от первого динамика, так как звук от дальнего динамика приходит с отставанием на половину периода) Этот эффект вы можете видеть на графике: частота на которой случилась противофаза пропадает практически полностью, волны в широком диапазоне вокруг провала заметно ослаблены. В зависимости от расположения эффект будет проявляться на разных частотах:
Перемещаясь перед двухтвиттерной колонкой вы бесплатно получаете красивый динамический эффект: звук всегда разный! В каждой точке он уникален и у слушателя есть возможность найти свой звук, вырезав особенно не любимую частоту из диапазона пищалки. Интересно, подобный текст есть в рекламном буклете этой акустической системы?:)
Подводим промежуточный итог: несколько высокочастотных динамиков, играющих одновременно один и тот же частотный диапазон использовать нельзя, потому что в этом случае мы получаем огромные неравномерности АЧХ даже при не больших перемещениях слушателя. Это связано с малой длиной волны звуковых волн, с которыми работают эти динамики.
Другая ситуация, если пищалок не две, а сильно больше.
Речь о линейных массивах, профессиональной концертной акустике, или вот таких уникумах (на рендере что-то похожее на колоночку от Макинтош, у нее примерно 51 твитер) Из-за того, что пара динамиков войдут в противофазу на какой-либо частоте ничего страшного не произойдет, потому что есть остальные 49)))
Но использовать 2-3 ВЧ динамика - это определенно очень странное решение.
Почему не редко используют пары СЧ динамиков? Потому что они работают с более длинными волнами, и в зоне прослушивания никаких явных проблем может и не случиться! А использование пары динамиков имеет за собой явные плюсы.
В нашем случае ситуация усугубляется увеличенным расстоянием между серединками, ведь между ними не один, а два динамика. Если СЧ динамики порезаны высоко или фильтром низкого порядка (что очень даже вероятно), то и на верхней части среднечастотного диапазона мы рискуем получить аналогичную развлекуху. Между центрами СЧ динамиков уже не 12 сантиметров (как в случае с пищалками) а почти пол метра, и изменение высоты слушателя будет весьма существенно менять расстояние до акустических центров одинаковых динамиков. Может случиться что-то подобное на более значимых частотах.
С учетом всего вышесказанного хочется еще раз задать вопрос из названия статьи: зачем нужны 2 пищалки в одной колонке? Я вот не знаю:)
Да, в реальной жизни это не будет проявляться настолько страшно, как на результате моделирования, потому что подобную акустику зачастую слушают в неподготовленных комнатах, и многочисленные отражения замажут проблему. Но в первоначальном импульсе некоторых частот может не быть - факт. Существенно бОльшая неравномерность АЧХ на высоких частотах даже при небольших перемещениях - тоже факт, идущий в комплекте с двумя динамиками в одной колонке.