Philip Newell - Project studios	182
Филипп Ньюэлл – Project-студии

Все рупора – это акустические волноводы, хотя термин «волновод» всё чаще и чаще применяется к рупорам некомпрессионного типа, у которых небольшая диафрагма – будь она конусовидной, куполообразной или лентообразной – устанавливается в горловине обычно экспоненциального волновода (рупора) (термин «волновод», как правило, в большинстве случаев употребляется для «солидности звучания» с технической точки зрения, а также чтобы одурачить тех, кто из-за неприязни к слову «рупор» покупает то же самое, но уже под пафосным названием «волновод»). Так вот, используя комбинацию "волновода" с головкой громкоговорителя, обладающей относительно высоким КПД, можно

добиться чувствительности по полосе пропускания рупора 100-105 dB/Ватт или даже большей на расстоянии в один метр без необходимости в предварительной компрессии.

Такой метод нулевой/низкоуровневой компрессии намного улучшает чувствительность и уровень звукового давления громкоговорителей без привнесения некоторых изъянов, характерных для методов на основе высокоуровневой компрессии. Очевидно, что такие уровни чувствительности хорошо сочетаются в работе с ламповыми усилителями, особенно с системами двойного усиления в диапазоне от 1 kHz и выше. Однако я не являюсь сторонником такого применения, и упоминаю об этом лишь мимоходом. Вместе с тем для бытовых hi-fi систем это может представлять определённый интерес.

Высокочастотные громкоговорители обычно обладают чувствительностью в диапазоне примерно от 82-112dB на расстоянии 1 метр при мощности на входе 1 Ватт. 1 Ватт при чувствительности 112dB соответствует подводимой мощности в 1000 Ватт при чувствительности в 82dB. Чувствительность же в 103dB потребует подводимой мощности в 8 Ватт. Однако, как правило, только использование компрессионных драйверов позволяет добиться чувствительности в рамках 106-112dB. Вот почему они так подходят для концертов.

16.5 Осевая симметрия

Среди студийщиков и многих любителей бытует очень распространенное мнение, что, мол, все среднечастотные рупорные громкоговорители "крякают", "гавкают", "квакают" или "гнусавят", и только мониторы Tannoy Dual Concentric практически не обвинялись в рупорности их звучания. Тем не менее, начиная где-то от 1 kHz и выше, они несомненно и бесспорно - рупорные громкоговорители. Более того, эти мониторы включали в себя столь сильно охаиваемые компрессионные рупорные драйвера, которые с помощью фазирующей вставки, как показано на рис. 71, сжимали (компрессировали) волны через узкие щели для ещё большего повышения чувствительности громкоговорителя.

Philip Newell - Project studios	183
Филипп Ньюэлл – Project-студии

При том уровне развития звукотехники, который существовал на момент появления этих устройств, когда не было мощных усилителей и высокотемпературных катушек громкоговорителей, компрессионные громкоговорители использовались для усиления чувствительности, хотя степень сжатия у них была относительно небольшой. Басовый диффузор использовался как рупор, и поэтому выше частоты 1 kHz громкоговорители Tannoy были асимметричными рупорными низкокомпрессионными громкоговорителями. Интересно то, что 90-е годы ознаменовались появлением многочисленных конструкций громкоговорителей, предназначенных как для студийного, так и для hi-fi применения, и использующих асимметричные рупора. Рупора у них обнаруживают удивительное геометрическое сходство со "старыми" рупорами громкоговорителей Tannoy, которые до сих пор с успехом используются и в новых моделях Tannoy. Да, во многих из нынешних моделей этой фирмы по-прежнему используются асимметричные высокочастотные рупорные драйвера. С учётом того, о чём говорится в этой главе, такое "долгожительство" конструкции Tannoy не должно вызывать особого удивления, потому что при её разработке полностью соблюдены правила, изложенные в разделе 16.3. Они не пытаются использовать рупоры для создания нагрузки на частотах ниже 500 Hz, они применяют осевую симметричную геометрию, делают окончание раструба плавным и постепенным (по крайней мере, при монтаже заподлицо) и длина рупоров у них составляет менее 40 см. Они соблюдают четыре жёстких правила, регламентирующих действительно правильный расчет и применение рупоров.

Частота раздела кроссовера примерно на 1 kHz обеспечивает то, что длины волн в точке их пересечения (примерно в 33 см) не превышают диаметра горловины диффузора низкочастотного громкоговорителя. По крайней мере, именно это характерно для знаменитой 15-дюймовой модели, столь широко применяющейся в индустрии звукозаписи. Любые нарушения в плавности раскрытия рупора в виде изменений площади поперечного сечения как в самом рупоре, так и в окончании раструба будут порождать отражения, которые будут накладываться на амплитудно-частотную и фазовую характеристики. Более того, любые резкие углы, такие как в прямоугольных рупорах в местах соединения их сторон, будут создавать внеосевые аномалии звучания, распространяя звук в направлениях, противоположных этим соединениям. Это также относится к любым предметам, которые могут устанавливаться в раструбе рупора, таким как разные перегородки или даже супер-твиттеры. Следовательно, обычные прямоугольные рупора, особенно с перегородками, а также рупора постоянной направленности (в которых эти цели достигаются за счет дифракции звука в связи с резкими изменениями площади поперечного сечения – опять см. рис.70) будут неспособны выдавать плавную и ровную амплитудную и фазовую характеристики волн. Если речь идет об абсолютной достоверности звучания, то следует обратить внимание только на рупора с осевой симметрией и с круглыми раструбами.

16.6 К вопросу об излучении звука

На рис.72 показана типичная диаграмма направленности диффузора громкоговорителя прямого излучения конической формы. Работа диффузора похожа на работу поршня, а звук излучается почти одновременно всей его поверхностью. Если излучающая поверхность диффузора является слишком большой по сравнению с длинами соответствующих волн, то, в зависимости от позиции слушателя относительно диффузора, на высоких частотах длина пути сигналов будет разной. Для того, чтобы «выровнять» её, компрессионный громкоговоритель выручит фазирующая вставка. А вот в излучателях прямой направленности интерференция волн с различными длинами пути создаст пики и провалы, что будет выражено в неровностях звучания («как в рупоре»), и этот эффект, присущий только такому громкоговорителю, и будет формировать диаграмму направленности идущего в комнату звука. Таким образом, пики и провалы происходят не только по-разному на разных частотах, но и в разных позициях слушателя в комнате, создавая различное звучание под разными углами прослушивания. На рис. 72 показана типичная диаграмма направленности диффузора громкоговорителя прямого излучения конической формы.

В помещениях с большой поглощающей способностью, в которых очень мало отражений, неравномерность такого звучания можно заметить в прямом звуке, перемещаясь по комнате. В помещениях с большей степенью отражения или реверберации этот эффект может проявляться в несбалансированности спектрального содержания отражённой или реверберационной энергии, в зависимости от характера проявления «дольчатого эффекта» (форма пиков и провалов на диаграмме направленности напоминает дольки лимона – А.К.), когда звук ударяется об отражающую поверхность перед тем, как возвратиться в комнату. Общей характерной особенностью на высоких частотах излучателей прямой направленности является небольшая площадь излучения, сопоставимая с длиной волны на соответствующей частоте, на которой работает данный громкоговоритель. Естественно, с повышением частоты уменьшается и размер излучающей поверхности громкоговорителя, а у нас появляется всё больше шансов столкнуться на этих частотах с нехваткой мощности и запаса по мощности. Из-за этого на этих частотах возникает необходимость применять всё большее количество громкоговорителей, что будет увеличивать для них и количество частот раздела кроссовера. Здесь нас поджидает ещё одна большущая проблема. Ввиду того, что все громкоговорители физически не могут

Philip Newell - Project studios	184
Филипп Ньюэлл – Project-студии

размещаться в одной и той же точке, они распределяются по поверхности лицевой панели монитора и излучают звук из разных позиций. Это вносит значительные искажения в общую диаграмму направленности всего монитора. Да и вообще: чем больше точек кроссовера, тем больше, как правило, неразберихи в переходной характеристике всей мониторной системы, поскольку кроссоверы, как правило, в какой-то мере воздействуют в точках раздела на фазу сигнала.

Что касается систем, состоящих из нескольких громкоговорителей, то в комнате может быть лишь одна точка, равноудалённая от всех громкоговорителей. Поэтому «дольчатый эффект» звучания изначально заложен в самой природе систем с несколькими громкоговорителями. Никакое "временное выравнивание", коррекция фаз или даже активная обработка сигналов здесь уже не помогут. Такие меры могут лишь несколько ослабить влияние этого эффекта. В то же время коаксиальная (со-осная) система из двух громкоговорителей, такая как Dual Concentrics, может дать практически совершенные источники точечного излучения. Минус в том, что с нарастанием уровней звукового давления басовый диффузор увеличивает ход и неизбежно начинает модулировать нагрузку на окончание раструба высокочастотного рупорного драйвера. В результате этого возникают не просто обычные частотно-зависимые или позиционно-зависимые отклонения, а возникают зависимые от уровня неравномерности звучания. Куда бы мы не повернулись, по крайней мере, если целью наших поисков является действительно hi-fi звучание, мы наталкиваемся то на одну, то на другую преграду, когда пытаемся поднять уровни давления излучаемого звука выше какой-то определённой точки. В этом смысле у разработчиков бытовых акустических систем задача намного легче, чем у разработчиков студийный мониторов. Для студий, как правило, уровень пикового сигнала требуется на 10-20dB выше, чем в бытовых условиях, а это означает, что системы должны быть в состоянии создавать на выходе от 10 до 100 раз большую акустическую мощность (20dB соответствует стократному изменению мощности). Конечно же, при такой разнице в акустической мощности конструкции систем будут сильно отличаться.

Philip Newell - Project studios	185
Филипп Ньюэлл – Project-студии

На рис.73 показана типичная диаграмма направленности в двух плоскостях от типичного рупора. На выходе из раструба показан разрез расширяющейся волны сферической или сфероидной формы, которая зависит в точности от степени раскрытия раструба. Асимметричные рупорные громкоговорители производят звук наподобие расширяющегося и сжимающегося шара, если посмотреть на него в разрезе. Этим они совершенно отличаются от излучателей прямого излучения "поршневого" типа, имеющих плоскую или уплощённую поверхность. Куда бы ни перемещался слушатель в пределах угла охвата рупора, он явственно слышит лишь один источник, и никаких изменений длин пути сигналов между источником и слушателем не происходит. Звук распространяется радиально – так же, как он распространялся бы от фантомного точечного источника.

Воспользовавшись асимметричными рупорами для средних и высоких частот, можно повысить КПД системы, когда небольшие громкоговорители будут обеспечивать более высокие уровни звукового давления и в более широком частотном диапазоне, чем это возможно при прямом излучении звука. При этом они не будут иметь недостатков, свойственных обычным прямоугольным рупорам. Это серьёзно облегчает конструирование всей мониторной системы и, конечно, её привязку к акустике контрольной комнаты. Как уже говорилось ранее, если не будет практически идеального окончания раструба, он будет создавать отражения, которые начнут сказываться на работе всей системы, привнося в её звучание огрехи, характерные для прямоугольных рупоров. Нельзя преувеличить важность плавного окончания раструба, переходящего «без швов» на переднюю панель монитора. Произвольно установленные мониторы находятся в менее выгодной позиции, чем мониторы, смонтированные в стену заподлицо, т.к. передняя панель редко бывает настолько большой, чтобы обеспечить достаточную площадь для хорошего согласования с акустикой помещения. Это справедливо как в отношении излучателей прямого излучения, так и рупоров. Небольшие корпуса произвольно установленных мониторов не могут давать ровное без искажений звучание, независимо от типа использующихся громкоговорителей в них. Только стена, служащая продолжением диафрагмы, может обеспечить самое ровное звучание монитора любого типа.

Надеюсь, то, что я здесь набросал, не слишком перегружено техническими подробностями. Я старался сделать моё изложение материала доступным широкой читательской аудитории, максимально сохраняя вместе с тем фактическую точность. Мысль, которую я намереваюсь донести и на которой делаю наибольший упор, заключается в следующем: хотя рупорные громкоговорители и могут обеспечивать высочайшую на нынешнее время степень достоверности звучания, они могут это делать только тогда, когда используются с соблюдением законов акустики. Эти законы нельзя изменить, и применение рупорных громкоговорителей, обусловленное ими, тоже не может быть произвольным. Качество работы всех рупорных громкоговорителей подчиняется геометрическим требованиям в отношении длины волны на соответствующих частотах. Рупора нельзя перенастроить в соответствии с размером комнаты или нужными уровнями звукового давления.

Есть люди, которые с удовольствием используют в своих hi-fi системах рупорные громкоговорители, работающие по всему диапазону частот, несмотря на все погрешности в их работе. Но всегда найдется кто-то, кто скажет, что применение таких систем должно быть ориентировано на музыку определённого типа. Например, записи с "пространственно"-звучащей музыкой, выполненные, возможно, с помощью "неточного" метода записи через всенаправленные микрофоны, могут звучать на рупорных системах, охватывающих весь частотный диапазон, просто потрясающе. Музыка же с быстрыми атакующими звуками, с отрывистыми басовыми звуками, звучать так, скорее всего, не будет. И тем не менее, если говорить о hi-fi звучании в буквальном смысле, т.е. как о звучании, в котором звуки передаются с высокой достоверностью, то следует признать, что рупорные громкоговорители могут передавать нюансы с такой точностью, которой трудно добиться на многих системахс использованием громкоговорителей другого типа. Их реакция на переходные звуки, когда они используются по правилам, может быть тоже самого высокого калибра. Мониторная система, основанная на принципах, изложенных в настоящей главе, показана на рис.15-16.

Philip Newell - Project studios	186
Филипп Ньюэлл – Project-студии