Что лучше рупора или пищалки
Рупорные твиттеры и качество звука
Широко распространено мнение что качественный звук — это ровная АЧХ и мягкий приятный на слух звук. А так как рупорные твиттеры не дают ни того, ни другого, то считается что их звук не обладает высоким качеством. Качественный звук обычно ассоциируется с купольными (шелковыми) твиттерами.
Продвинутые аудиофилы знают что кроме АЧХ есть ещё ФЧХ, от которой зависит разборчивость звука. АЧХ+ФЧХ определяют импульсную и переходную характеристику, т.е., передачу фронтов сигнала. Отдельно АЧХ и ФЧХ могут выглядеть не идеально, но при этом в совокупности будут обеспечивать отличную передачу фронтов. На слух такой звук будет восприниматься более детальным чем звук системы с более ровной АЧХ, но плохой передачей фронтов сигнала.
Так вот рупор обеспечивает наилучшую передачу фронтов сигналов среди всех типов излучаетелей, включая экзотические.
Совершенно случайно я нашёл способ как воочию убедится что разница в передаче фронтов между рупорными и купольными твиттерами колоссальна.
Завалялись у меня тесты на интермодуляционные искажения для разных частот. Тесты представляют собой записи двух сигналов, наложенных друг на друга — один постоянной частоты, например, 15 кГц, другой равномерно нарастающей частоты, например, от 14 до 16 кГц.
Если есть интермодуляционные искажения, а они есть, то наряду со смесью основных сигналов будет слышна разностная частота, которая изменяется от 1 кГц в начале записи (15 кГц — 14 кГц = 1 кГц) до нуля Гц в середине записи и опять до 1 кГц в конце записи (16 кГц — 15 кГц = 1 кГц). Будет что-то вроде …-ю-ю-ю-у-у-о-о-у-у-ю-ю-ю-…
Т.е., в первой половине записи на фоне основного сигнала будет слышно завывание с убывающей частотой, во второй половине сигнала аналогичное завывание, но с нарастающей частотой. Чем больше интермодуляционные искажения, тем громче завывание.
Но для нас тестовая запись интересна тем, что смесь близких частот дает биения. В начале и конце записи биения быстрые, в середине записи они медленные и на слух воспринимаются как отдельные импульсы.
Звук с биениями на слух воспринимаются так же как созвучия в музыке — звук дрожащий, урчащий, сверлящий в зависимости от частоты. На высоких частотах быстрые биения дают сверлящий звук, ассоциирующийся со звуком бормашины.
Из первой картинки видно, что частота сигнала практически постоянная, происходят только биения амплитуды. В этом также можно убедиться с помощью спектрального анализа.
Это означает что если излучатель обладает большой инерцией, то он будет излучать звук той же частоты, но более равномерной амплитуды, чем амплитуда подаваемого сигнала. Чем более точный (безынерционный) излучатель звука, тем лучше будут передаваться биения амлитуды, тем более сверлящим должен быть звук.
Каково же было мое удивление когда оказалось что в наушники айфона и динамики ноутбука биения в начале и конце записи абсолютно не слышны, как будто звучит обычный сигнал 15 кГц (интермодуляционные искажения при этом слышны хорошо). Только ближе к середине записи биения становится слышно, и то не четко. Даже когда частота биений падает настолько, что они превращаются в отдельные импульсы, их четкость оставляет желать лучшего.
Подключил мониторы Yamaha HS80M — ситуация улучшилась, биения стали слышны отчётливее, импульсы в середине записи стали чётче, интермодуляционные искажения почти отсутствуют. Но все равно биения были более-менее слышны только в районе середины записи, высокочастотного сверлящего звука, похожего на звук бормашины в начале и конце записи не было, ну или звук был слегка сверлящим, если прислушаться.
И вот настала очередь рупоров Ural Armada в машине. С первых секунд записи появился высокочастотный сверлящий звук, импульсы в середине записи предельно четкие. Это полный разгром — даже купольные твиттеры мониторов Yamaha HS80M не идут ни в какое сравнение с дешевыми рупорами по разборчивости звука. Интермодуояционные искажения, кстати, небольшие.
Есть все основания полагать что непревзойденная реалистичность звука рупоров в сравнении с купольными твиттерами связана с четкой передачей фронтов сигналов и биений. В самом деле, если купольные твиттеры не могут качественно передавать высокочастотные биения, разве смогут они передать звук той же бормашины так, чтобы слушатель поверил в его реалистичность?
Очень хорошая аналогия с замыленностью изображения — подобно тому как на мире величина перепада яркости светлых и темных полос определяет замыленность изображения (MTF), величина перепада амплитуды биений излучаемого тестового сигнала определяет замыленность звука. У купольных твиттеров звук очень замыленный в сравнении с рупорами. Подобно тому как замыленное изображение кажется мягким, замыленный звук слышится мягким.
Однако, резкий сверлящий звук рупоров не нравится аудиофилам, полагающим что мягкий звук купольных твиттеров и есть эталон качества, а не следствие плохой передачи фронтов и биений.
P.S.
Постараюсь в ближайшее время закинуть тестовую запись куда-нибудь и оставлю ссылку для скачивания. При желании каждый может создать такую запись, например, с помощью программы Sound Forge.
Пока что сделал видео (Ютуб сильно порезал качество звука — биения звучат не так как должны, хотя сверлящий оттенок сохранился, 15 кГц вообще не слышно):
Если воспроизводить в рупорные твиттеры, то звук, похожий на звук бормашины, будет четко слышен и на 15 кГц.
Твитеры, ВЧ-динамики, пищалки — зачем они и как отличить хорошие от плохих
Большинство современных колонок (в т.ч. и модели потребительского уровня) комплектуются целым набором динамиков (они же — излучатели или драйверы) с тем расчетом, чтобы они в комплексе максимально полно охватывали весь диапазон частот, которые способен улавливать обычный человек…
…то есть, весь спектр частот в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц. И это как минимум.
Поэтому, хотя звук на экстремальных частотах (т.е. вне «стандартных» 20-20000 Гц) большинство людей просто не в состоянии расслышать, ведущие компании-производители аудиооборудования продолжают разрабатывать и выпускать акустические системы, которые звук воспроизводят в более широком диапазоне.
При этом хорошие колонки от, скажем так, всех прочих отличаются как раз тем, что у них за качество воспроизведения звука на определенных частотах отвечают отдельные выскококачественные и специальным образом настроенные излучатели. И из них особенное значение имеют так называемые твитеры.
Зачем нужны твитеры в колонках и чем отличаются хорошие твитеры от плохих?
Твитер, он же — ВЧ-динамик — это акустическое устройство, разработанное для воспроизведения звука в диапазоне высоких частот. В настоящее время, такими динамиками комплектуются все аудиосистемы среднего и высокого уровня. Кроме того, купить ВЧ динамики с определенными характеристиками можно отдельно.
Для качественного звучания всей аудиосистемы крайне важно, чтобы все твитеры работали слаженно и с адекватной эффективностью.
И, собственно, главная задача разработчика такой системы и звукорежиссеров, которые занимаются её настройкой, состоит в том, чтобы выровнять работу всех динамиков и сделать её АЧХ «не слишком волнистой».
Следовательно, если твитеры недостаточно мощные или работают тихо, то верхние частоты просто «потеряются», и звучание системы станет, что называется, слишком тусклым.
Поэтому в высококлассных системах ВЧ-динамики, как правило, оснащаются дополнительными фильтрами верхних частот, которые предохраняют от «прожига».
Какие бывают твитеры
В настоящее время выпускаются ВЧ-динамики нескольких типов и применяются они в различных конфигурациях:
Что касается конфигурации твитеров в различных системах, то главное, что рекомендуются — это избегать их применения в системах, у которых не предусмотрены динамики, охватывающие диапазон средних частот. Во избежание возникновения эффекта «провала».
Также на этапе выбора комплекта ВЧ-динамиков в обязательном порядке необходимо учитывать, в каких условиях они должны будут работать. Проще говоря, в помещении или на улице. Для колонок, которые планируется ставить только в помещениях оптимально подойдут купольные твитеры.
«Хорошие и недорогие» колонки без ВЧ-динамиков?
Разумеется, сегодня подавляющее большинство любителей качественного звука не занимаются конструированием и сборкой колонок, а покупают комплекты колонок, которые производятся серийно. Так проще, дешевле и быстрее.
Но, к сожалению, частенько неопытный владелец новых колонок даже не проверяет, если в них твитеры и как они работают. А многие недобросовестные производители и продавцы этим пользуются, предлагая покупателям дешевые модели с имитацией ВЧ-динамиков.
Это когда колонка оснащена стандартной парой полнофункциональных низко- и среднечастотных динамиков, а вместо твитера в верхней части — лишь пластиковый муляж.
Как проверить, установлен ли в колонке настоящий и, самое главное, работающий твитер. Да очень просто. На этапе прослушивания устройства (лучше еще в магазине), включаем любой трек, ставим звук на чуть выше среднего и просто слегка прикрываем то место колонки, где должен быть ВЧ-динамик, рукой. Если характер звука сразу же изменился (он стал более «басовым» и приглушенным), значит, твитер есть и он действительно функционирует. А вот насколько качественно — это уже другая история. И об этом мы тоже как-нибудь еще расскажем.
Куда направить пищалки? Эксперимент. Часть 1, субъективная.
Также я раздобыл 12 метров советского шлейфа, который разделил на несколько «ручейков». Потолще — для мидбасов, потоньше — для твиттеров. С помощью всего этого добра мы перемещались из машины в машину, совершенно не меняя громкость. Т.е. сигнал был для всех идентичный.
Эксперимент состоял из двух основных частей — прослушивание разных вариантов расположения динамиков и замеры АЧХ.
Первые замеры и прослушивание мы сделали на улице. Задача стояла в первую очередь оценить изменения, которые происходят с твиттерами. Поэтому твиттеры были порезаны максимально низко — 1кГц, 42дБ/Окт. Громкость прослушивания была не очень высокая, а материал не слишком нагруженный, поэтому перегруза твиттеров не наблюдалось. Мидбасы были подключены для того, чтобы проще было слушать музыку и не утомлялись уши. Мидбасы сверху также были порезаны круто и низко (для двухполоски)
Автомобилей участвовало три:
— Opel Astra J — представитель современных хэтчей с глубокой торпедо и далеким лобовым стеклом
— VW Tiguan — типичный кроссовер с довольно вертикальной посадкой
— Kia Cerato Koup — купе, но размером салона олицетворяющее обычный седан с неглубокой торпедо и довольно близко расположенным стеклом.
Мы исследовали в общей сложности 11 позиций установки и направления твиттеров:
1) Уголки зеркал. На середину салона.
2) Уголки зеркал. Друг на друга.
3) Уголки зеркал. На дальнего слушателя.
4) Уголки зеркал. На водителя.
5) Стойки. На середину салона.
6) Стойки. Друг на друга.
7) Стойки. На дальнего слушателя.
8) Стойки. На ближнего слушателя.
9) Стойки. На водителя.
10) Торпедо. Вверх.
11) Торпедо. На середину салона.
В рамках первого этапа мы шли именно в этом порядке и делали следующее:
— выставляли выбранное направление, вкючали музыкальный трек (Lara Fabian — Je t’aime концертная запись)
— искали задержками всего левого борта позицию, когда голос становится на место посередине между краями
— слушали, оценивали результат, записывали в таблицу задержку ближнего левого борта (в миллисекундах), давшую максимально точную локализацию центра сцены посередине между её краями. В приоритете стояли высокие ноты голоса и рояля и высокочастотные инструменты. На низкочастотные звуки я не обращал внимание, поскольку речь в этом эксперименте шла исключительно о твиттерах:)
Таким образом, я получил результаты прослушивания близкие к реальным условиям, когда интересна не просто тональная точность или отдельно построение сцены, а то, как эти параметры работают вкупе. Понятно, что разными манипуляциями те направления твиттеров, где отмечена плохая фокусировка можно привести к хорошим фокусам, но это будет в ущерб либо локализации (например, центр съедет вправо или влево), либо тональному балансу, либо динамическому диапазону (когда мы активно начнём использовать эквалайзер или сильно душить ближний или дальний твиттер).
Исходя из этих критериев, я отметил в таблице зеленым цветом наиболее выгодные расположения и направления твиттеров с точки зрения получения максимально точного тонального баланса и максимально хорошей фокусировки образов без применения эквализации и сильного придушения твиттеров.
Собственно, вот таблица с первыми впечателниями:
Хочу обратить ваше внимание на то, что таблица заполнялась сверху вниз, слева направо. Т.е. сначала Опель Астра была отслушана по порядку, потом Тигуан, потом Киа Церато. Именно поэтому первые записи первого столбца такие скудные: фактически прослушивание происходило в сравнении различных вариантов. Это надо также держать в уме, когда будете делать выводы.
На этом, пожалуй, я окончу первую часть и перейду к подготовке второй части, в которой будет много графиков
ЗЫ Нажал «Поделиться» = помог другу
ЗЗЫ Нужен такой индивидуальный эксперимент — пишите в ЛС, обсудим:)
Что лучше рупора или пищалки
При создании в автомобиле качественной аудиосистемы необходимо позаботиться о воспроизведении всех частот звукового диапазона. Это достигается применением различных типов динамиков: низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных. Здесь поговорим о высокочастотном звене аудиосистемы — динамиках, которые часто называются твитерами или «пищалками».
Назначение высокочастотных головок («пищалок»)
Построить высококачественную автомобильную аудиосистему на основе двух динамиков невозможно — в силу конструктивных особенностей одна головка громкоговорителя не может воспроизвести сразу все частоты звукового диапазона (от 20 до 20000 Гц). Особенно страдает высокочастотная часть диапазона: динамики неплохо воспроизводят низкие и средние частоты, но высокие частоты теряются — это приводит к общему снижению качества воспроизведения, музыкальная сцена становится «бесплотной», а прослушивание музыкальных композиций просто не доставляет удовольствия. Как решить эту проблему?
Решение есть — необходимо доверить воспроизведение высоких частот специальным высокочастотным динамикам. Такие динамики получили название «пищалок» или твитеров, что хорошо отражает их суть.
Обычно твитеры для автомобильных аудиосистем выполнены в виде компактных колонок (диаметром буквально три-пять сантиметров), которые можно удобно разместить на передней панели или передних стойках. Также высокочастотные динамики входят в состав коаксиальных акустических систем, однако принципиально они ничем не отличаются от твитеров, продающихся отдельно.
Разновидности и принцип действия ВЧ головок
Воспроизведение высоких частот имеет свои особенности, поэтому сегодня существует большое разнообразие «пищалок», причем очень часто в их конструкциях находят применение те решения, которые практически не используются в СЧ и, тем более, в НЧ динамиках. Понять причину этого нетрудно.
Условно высокочастотный диапазон начинается с частот 3-5 кГц, и на 4 кГц длина волны составляет порядка 8,5 см, а на максимальной частоте, доступной человеческому слуху (20 кГц) длина волны составляет и вовсе 1,7 см. Значит, что для воспроизведения таких частот излучающее устройство громкоговорителя должно иметь небольшие габариты, и при этом обладать очень маленькой инерцией (то есть, быть очень легким) — только так это устройство можно заставить колебаться с частотой в единицы и десятки килогерц.
Так что независимо от типа и устройства, все ВЧ головки имеют небольшие габариты (обычно 1-2 дюйма, то есть, не более 5 см) и малую массу.
Твитеры могут быть построены на различных принципах, они бывают следующих типов:
На сегодняшний день наибольшее распространение получили «пищалки» электродинамического типа, то есть — обычные динамики, но только малого размера и особой конструкции. Другие типы твитеров в автомобильных аудиосистемах находят очень ограниченное применение, поэтому поговорим здесь именно о головках электродинамического типа.
Устройство твитера
Основу ВЧ-головки составляет катушка с проводником, помещенная в зазор между кольцевым магнитом и керном. Катушка жестко связана со звукоизлучающим устройством — мембраной, которая обычно имеет полусферическую (купольную) форму. При подаче тока звуковой частоты на катушку вокруг нее возникает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем магнита, и поэтому начинает двигаться вдоль керна в такт с изменением тока — вот так и возникает звук, который излучается мембраной.
Купольная форма мембраны обусловлена тем, что звуковые волны высокой частоты имеют острую направленность, а полусферическая мембрана позволяет расширить угол распространения звука. Нередко в ВЧ-головках для расширения диаграммы направленности перед мембраной устанавливается специальный конус — рассекатель.
Мембраны у современных твитеров могут изготавливаться из следующих материалов:
Что касается магнитов, то они чаще всего мощные неодимовые, хотя у простых твитеров низшего ценового диапазона магниты тоже самые простые.
В конце заметим, что сейчас распространены два типа твитеров, отличных по конструкции:
Рупорные твитеры дороже обычных, поэтому чаще всего находят применение в профессиональных аудиосистемах высокого уровня.
Характеристики твитеров
Из характеристик ВЧ-головок наибольшее значение имеют следующие:
Частотный диапазон. Именно эта характеристика самая важная для твитера, она показывает, какие частоты способна воспроизводить головка, а значит, в каких системах ее можно применять. Обычно диапазон воспроизводимых частот лежит в пределах 2-20 кГц, однако чаще всего нижняя граница у твитеров начинается на уровне 2,5-3 кГц, а верхняя граница может достигать 22-30 кГц.
Чувствительность. В силу особенностей конструкции (легкая мембрана, малые габариты) «пищалки» обладают очень высокой чувствительностью по сравнению с обычными динамиками — она лежит в пределах 102-109 дБ. Это значит, что даже при малых мощностях они обеспечивают необходимый уровень громкости. Однако самые дешевые твитеры имеют чувствительность на уровне 92-96 дБ, что нужно учитывать при создании аудиосистемы.
Импеданс. Сопротивление катушки твитера может иметь те же значения, что и импеданс других динамиков — 2, 3, 4, 6, 8 и 16 Ом.
Мощность. Этот параметр не так важен для ВЧ-головок, как для СЧ и НЧ — для обеспечения нормальной музыкальной сцены на высоких частотах достаточно мощностей, практически на порядок меньших, чем для СЧ и НЧ. Но, несмотря на это, рынок предлагает твитеры мощностью 50-80 Вт (хотя в большинстве случаев не соответствует действительности).
Калибр. Твитеры имеют малые габариты, и чаще всего встречаются калибры 1, 1,5 и 2 дюйма, то есть — 2,5, 3,8 и 5 см.
Рекомендации по подбору ВЧ головок
Выбирать твитеры в автомобиль можно по многим параметрам, однако наиболее важное значение имеют три из них.
Диапазон воспроизводимых частот — нижняя граница ВЧ-головки и верхняя граница СЧ (или СЧ-НЧ) динамика должны пересекаться. Например, если верхняя граница воспроизводимых частот среднечастотного динамика лежит на уровне 4,5 кГц, то твитер лучше взять с нижней границей 3-4 кГц или даже ниже — это гарантирует, что аудиосистема будет воспроизводить весь спектр частот без провалов.
Импеданс — необходимо приобретать твитеры, номинальное сопротивление которых равно выходному сопротивлению кроссовера. Если же твитеры будут просто подключены параллельно основным колонкам, то их импеданс должен быть выше, либо можно использовать мощный резистор на единицы Ом (ведь при параллельном подключении динамиков их общее сопротивление уменьшается согласно формуле (R1+R2)/2).
Мощность — номинальная мощность твитеров должна быть не меньше выходной мощности усилителя автомагнитолы.
Выбор твитеров по остальным параметрам может отвечать личным предпочтениям, финансовым возможностям и возможностям автомобиля, так как они не играют такой роли, как озвученные выше технические характеристики.
Особенности установки твитеров
Грамотная установка ВЧ-головок — одна из самых сложных задач при построении автомобильной аудиосистемы. Даже многострадальный сабвуфер поставить и заставить работать проще, а причина кроется в особенностях волн высокочастотной части звукового диапазона:
Отражение звуковых волн чревато негативным эффектом — образованием стоячих волн внутри салона с пиками максимума и минимума громкости. Если волны накладываются синфазно, звук усиливается, и высокие частоты «выпирают» из общей сцены, если волны накладываются в противофазе, то высокие частоты фактически пропадают. Поэтому твитеры необходимо установить так, чтобы свести к минимуму возможность ненужных отражений звука и формирования стоячих волн.
Как показывает практика, оптимальное положение ВЧ-головок — на передних стойках. В этом случае удается обеспечить расстояние до ближайших предметов (окон) более 5 см, чего достаточно для решения проблемы стоячих волн. Что касается пространственного положения твитеров, то оно должно удовлетворять следующим условиям:
Однако куда более сложен вопрос не о том, как установить твитеры, а о том, как их подключить к автомагнитоле. Здесь возможны три варианта:
В первом случае на «пищалку» будет подаваться весь звуковой спектр, но из-за особенностей конструкции воспроизводиться будет только высокочастотный диапазон. Это далеко не лучший вариант, так как головка будет перегружена, ей придется работать в сложном режиме. Поэтому лучше использовать фильтры (кроссоверы), отсекающие НЧ-СЧ составляющую, и подающие на твитер только высокие частоты.
В случае применения кроссовера очень важно грамотно подобрать частоту среза — здесь необходимо выбрать такую частоту, чтобы она не выходила за нижнюю границу диапазона воспроизводимых частот твитера, иначе некоторая часть спектра будет просто потеряна. Сегодня на рынке можно найти кроссоверы с частотой среза от 1,8 до 5 кГц, но чаще эта частота лежит на уровне 2,5-3 кГц.
Необходимо отметить, что в пассивных кроссоверах часть энергии тока звуковой частоты теряется, а значит, на колонки подается меньшая мощность. Здесь как раз и выручает высокая чувствительность твитеров, благодаря которой потеря мощности практически незаметна.
При грамотной установке и подключении твитеров в автомобиле будет создана качественная аудиосистема, которая сможет доставить удовольствие от прослушивания музыки.
Рекомендации по эксплуатации «пищалок»
Эксплуатация твитеров мало чем отличается от эксплуатации других динамиков аудиосистемы, здесь нужно придерживаться нескольких несложных правил:
При бережном отношении к «пищалкам» и остальным компонентам, аудиосистема прослужит долго, и в каждой поездке будет качественно выполнять свои функции. А большего от нее и не требуется.