Что известно о том, каким образом человек понимает, откуда исходит звук? Если совсем кратко, то ответ на этот вопрос простой:
Мозг обрабатывая с невероятной скоростью всю эту информацию в совокупности, рисует звуковую "картину" происходящего. Причем лучше всего человек определяет направление звука с частотой, находящейся в пределах 500 - 10000 Гц. Вероятнее всего, в далеком прошлом, эта особенность помогала человеку выжить, когда каждый шорох, треск веток мог сигнализировать об опасности или добыче. Человек был вынужден в процессе эволюции научиться мгновенно определять направление звука с высокой точностью.
Поразительно, человек может по минимальным временным сдвигам и громкости сигнала, приходящего в левое и правое ухо, очень точно определить его направление! На этом принципе и основывается стереофония - в зависимости от громкости звуков, исходящих из левой и правой АС можно обмануть мозг и создать виртуальный образ инструментов, звук которых будет локализоваться в пространстве между АС. Также звук может локализоваться вне этого пространства, если применяется сдвиг фазы между сигналами левого и правого канала (т.е. задержка звука одного канала относительно другого на несколько миллисекунд). На принципе изменении фазы сигнала работают различные расширители стереобазы и инструменты для создания звуковых спецэффектов.
А теперь рассмотрим обычный широкополосный динамик. Например, любимый многими меломанами самодельщиками 10ГДШ-1-4 (10ГД36К):
Диффузор динамика имеет достаточно сложную форму и включает высокочастотный рупорок для расширения ВЧ диапазона. Т.к. широкополосный динамик вынужден работать во всем диапазоне воспроизводимых частот, все поверхности диффузора являются источниками звука в этом диапазоне, с большей или меньшей интенсивностью.
Что происходит, когда поверхность диффузора, находящаяся рядом с катушкой, излучает звуковые волны совместно с кончиком ВЧ рупора? Правильно, это приводит к сложению звуковых волн (их интерференции и временной задержке). Из-за этого до ушей человека дойдут существенно измененные звуковые волны высокой интенсивности, смещенные по фазе. Плюс к этому добавляется сильное смещение диффузора на низких частотах. Именно из-за этих фактов широкополосный динамик нельзя считать точечным источником звука. В реальности широкополосник - это большой компромисс и не подходит для высококачественного воспроизведения музыки при прямом подключении к усилителю, кто бы что ни говорил.
Теперь рассмотрим другой случай, когда АС многополосная и каждый динамик воспроизводит свой диапазон частот.
Для разделения звукового сигнала с усилителя на НЧ/СЧ/ВЧ составляющие, как правило, используются пассивные фильтры (1,2,3,4 и др. порядков). И вроде бы все должно было замечательно: каждый динамик воспроизводит только свою часть диапазона, в которой он наиболее эффективен, т.е. амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) и фазо-частотная характеристика (ФЧХ) линейные, смещение диффузоров СЧ и ВЧ динамиков минимально даже при сильной амплитуде сигнала. Но не все так просто. Фильтры АС неидеальны (идеальный фильтр блокирует частоты вне полосы пропускания). Это приводит к тому, что у динамиков есть области совместного излучения.
И чем ниже порядок фильтра, тем шире эта область. Плюс фильтр сдвигает фазу сигнала между сигналом на входе и сигналом на выходе. Сдвиг фазы также зависит от порядка применяемых фильтров.
Практически в 99% случаев все динамики многополосной системы расположены в одной плоскости, на лицевой панели АС. К чему это приводит, хорошо видно на рисунке:
ВЧ динамик (tweeter) начинает воспроизводить сигнал раньше чем НЧ/СЧ (wooffer). В области совместного действия динамиков происходит фазовый сдвиг сигнала. Вследствие этого искажается звуковой образ инструментов и голосов исполнителей. Образ как бы размывается, становится объемным там, где это не требуется. В крайнем случае звук "прилипает" к левой и правой АС и не локализуется в пространстве между ними. Мозг не может определить направление звука, ориентируюсь на фазовый сдвиг сигналов, т.к. таких, смещенных по фазе, сигналов одного характера становится слишком много. Практически тоже самое происходит в случае с широкополосным динамиком.
Как правило, заядлые аудиофилы, не разобравшись в причинах, начинают экспериментировать с проводами, усилителями, источниками воспроизведения музыки и т.п. и не понимают, что без фазолинейного излучателя это бессмысленная трата времени и денег.
Человек не слышит фазовые искажения, но именно по ним определяет расположение источника звука, что непосредственно влияет на разборчивость звучания инструментов и речи.
Что нужно сделать, чтобы согласовать динамические головки по фазе?
Увы, универсального и простого решения нет. Необходимо вводить задержку в сигналы, излучаемые динамическими головками и сделать это можно разными способами:
- Самый простой: наклон АС относительно слушателя, так чтобы акустические центры динамиков, расположенных на одной линии, совпали по вертикали. Способ неточен и далеко не факт, что будет эффективным. Плюс это может даже ухудшить звук из-за из-за изменения направления излучения динамиков.
- Физическое смещение динамиков по горизонтали, чтобы акустические центры динамиков совпали. Этот способ наиболее предпочтителен, т.к. позволяет достаточно точно совместить акустические центры и учесть задержку по фазе, вводимую фильтром АС:
- Введение задержки в сигнал на входе каждого динамика. Самый сложный, на мой взгляд способ (нужен активный кроссовер с возможностью регулировки задержки сигнала отдельно для каждого канала НЧ/СЧ/ВЧ). Но он не потребует внесения изменений в конструкцию АС, если в ней предусмотрен режим би(три)ампинга.
В любом случае потребуется измерение излучаемого АС сигнала и контроль ФЧХ, ИХ (импульсная характеристика). Как провести измерения самостоятельно в домашних условиях и "прочитать" их, я расскажу в отдельной статье, если будет интересно :).
В итоге фазолинейная (более правильное название - минимально-фазовая) АС обеспечит звук на порядок выше и качественнее, чем 99% имеющихся в продаже АС со стандартным расположением головок на одной плоскости и по принципу "как придется" (или как маркетологи посоветовали), при этом ценник значения не имеет.
Инструменты и голос при звучании фазолинейной АС распределяются в пространстве и четко локализуются, создавая эффект необычайно живого присутствия перед слушателем. Возникает ощущение, что можно прикоснуться к звуку! Именно этот эффект автоматически улучшает качество любой акустики, если ее соответствующим образом доработать. При этом легко различимы все нюансы, т.к. звук не сливается в подобие звучащего "облака".
Минимально-фазовые АС производились промышленно, это такие известные модели как:
- Technics SB- 6000, 7000
- Technics SB-X3
- B&W DM6
но т.к. эти АС относятся к качественной винтажной акустике, то достать их непросто. Такая акустика до сих пор стоит достаточно дорого, особенно в хорошем состоянии.
Про змерения очень интересно, жду статьи.
ОтветитьУдалитьЭтот комментарий был удален автором.
ОтветитьУдалитьВсе правильно. корректировать АЧХ и Ф(В)ЧХ могут современные роботы звукооператоры. Они могут быть в простейшем случае выполнены в виде механических устройств, которые двигают и поворачивают динамики друг относительно друга и относительно ушей слушателя. А могут быть и электронные роботы - звукооператоры, выполненные в виде оптимальных само адаптирующихся согласованных фильтров, которые последние 30 лет, обычно, называют DSP процессорами. Могут быть и комбинации этих типов роботов. такие роботы могут заниматься при этом и активным подавлением акустических помех и шумов в точках прослушивания, где находятся уши слушателя.
ОтветитьУдалитьНе согласен с автором. Так-как хороший широкополосный динамик как раз-таки имеет линейную, слегка наклонную фазу в среднем диапазоне. Похожую на перевернутою Z на частоте резонанса. И плавно поднятую в + на вч.
ОтветитьУдалитьЗа это их и наверное любят.
В 10гдш на вч фаза ужасна. Если убрать рупорок, то будет лучше.
А хороший широкополосный динамик, это какой?
УдалитьИз всех широкополосников, с которыми я сталкивался, хорошей была только переходная характеристика и неплохой, но неидеальной, фазовая характеристика. (иначе не изобретали бы фазовыравнивающее тело, чтобы ограничить переотражения ВЧ волн от поверхностей диффузора). А если рассмотреть вопрос шире, т.е. учесть диаграмму направленности АС, АЧХ, то широкополосники сильно проигрывают минимальнофазовым многополосным системам. Также стоит отметить, что инерционность диффузора ШП динамика сильно выше инерционности какого-нибудь купольного ВЧ, что ведет к завалу на ВЧ и более медленному/смазанному отклику на пиковый музыкальный сигнал.
У меня есть Tang Band w5-1611sa. Очень широко играет . Качественно...
ОтветитьУдалитьНе много грязновато, если сильно придраться. Немного ярковат. На современной электронной музыке отлично. Вокал Савичева как- будто перед тобой поет. Добавлял к нему ВЧ 1-м порядком, просто через конденсатор, звук становиться богаче....
Вот уже ближе к теме. Спасибо! У этого динамика стоит фазовыравнивающая пуля, что позволяет скомпенсировать неравномерность ФЧХ в ВЧ области, вокал действительно должен звучать хорошо. Но одним вокалом счастлив не будешь :)! Размытые, плохо локализуемые в пространстве или чрезмерно жесткие ВЧ тоже начинают постепенно подъедать душу аудиофила.
УдалитьВы отметили "яркость" звучания, что является следствием подъема АЧХ на 5 Дб в диапазоне 7-15 кГц. На мой взгляд это один из существенных недостатков у большинства ШП динамиков, который ничем не убрать. По началу этот подъем многим нравится, но по прошествии времени начинает утомлять. После 15 кГц у ШП идет резкий завал АЧХ, и вкупе с подъемом на ВЧ звук становится жестким. Отсюда и появляются рекомендации использовать вместе с ШП доп. твитер (улучшит диаграмму направленности и расширит АЧХ) и ламповый усилитель с его четными гармониками.
Отсюда вывод: ШП это все-таки компромиссный вариант. Минимальнофазовая АС способна на гораздо более эффектный и референсный звук, если использовать современные динамики с гладкими АЧХ в рабочей области частот.
Вобще после нескольких лет изучений и экспериментов. Нашел ответ на вопрос: Почему субъективно бывает, что динамик или усилитель с очень низкими искажениями на слух зачастую воспринимаются хуже чем с разумно большими гармониками.
ОтветитьУдалитьЗвук любого инструмента особенно струнных это совокупность различных гармоник.
Этим и отличается один инструмент от другого такого-же. Снять микрофоном и точно
так-же записать пока невозможно. И звук умирает.
Разумные гармоники усилитель-динамик способны добавить потерянное.
Звук становиться богатым.
Согласен))) Нужно ещё приделать каких-нибудь побрякушек чтобы они звенели и будет звук вообще наполненный можно не склеивать корпус чтобы он подыгрывал... богатый звук будет в правильном направлении двигаетесь
Удалить