Ликбез: рупорная акустическая система с широкополосным динамиком

Апрель 21, 2009 в 16:09 | Автор: nik_nik | Ликбез | 1 комментарий

«Наша Таня громко плачет,
Потому что плачет в рупор…»

Еще в древности люди, чтобы докричаться до «собеседника» прикладывали ко рту ладони, сложенные лодочкой. Потом для передачи сигналов использовались пустотелые рога животных. Ближе к нашим временам использовались уже свернутые в конус листы металла. Все потому, что рупор – это природный акустический трансформатор, который преобразовывает акустическую энергию от высокого давления и низкой амплитуды в районе горла к низкому давлению и, соответственно, высокой амплитуде на выходе (устье рупора).

Наверное, первым, кто использовал металлический рупор для усиления искусственно воспроизведенного сигнала, был Томас Эдисон. В 1877 году он приставил рожок из олова к своему простенькому фонографу, чтобы согласовать малые колебания диафрагмы прибора с акустическим сопротивлением воздуха в помещении. Потом появились граммофоны. Следующим шагом стали попытки свернуть рупор в целях его компактного размещения внутри корпуса граммофона. В 1926 году инженер Пол Войт (Paul Voigt) разработал наиболее удачную кривую (трактриса), которая стала основой для создания рупорной акустики и до наших времен. Фактически, изобретение Войта позволило сделать громкоговорители более компактными без ухудшения характеристик.

В 1925 году в компании BELL Laboratories (США) был разработан  электродинамический принцип возбуждения механических колебаний звуковой катушки с диффузором в громкоговорителе, предусматривавший использование в нем электромагнита, питаемого от сети постоянного тока. Спустя два года стараниями английского инженера Гарольда Хартли (Harold A.Hartley) появился первый электродинамический громкоговоритель с подвижной катушкой и постоянным магнитом. Хартли считал, что для передачи всего диапазона звуковых частот достаточно одного хорошего громкоговорителя. Разработанный им громкоговоритель отвечал требованиям высокой верности воспроизведения звуков, и поэтому применительно к нему был запущен в обращение термин Hi-Fi (High Fidelity) – высокая верность воспроизведения. Хартли использовал его для рекламы своих громкоговорителей с постоянным магнитом. Термин закрепился, и его применение распространилось на другие разновидности бытовой качественной звуковой аппаратуры (необходимо отметить, что это одна из версий возникновения термина).

Далее, оба изобретения слились в одно – акустическая система с широкополосным динамиком и рупорным корпусом. Надо отметить, что существующие на тот день усилители были маломощные (не более 10 Вт), и единственное решение для получения достаточно громкого и правильного звучания стало использование чувствительного динамика, усиленного рупором. КПД таких систем достигал 50% (в остальных оформлениях от 0,5 до 3%). Поэтому широчайшее применение рупорная акустика нашла в кинотеатрах со звуком, которые были на то время одним из самых популярных развлечений. Тогда же начались и первые опыты стереозаписи.

В 1934 году встреча инженеров Войта (Paul Voigt) и Лоутера (O. P. Lowther) привела к созданию легендарного производителя широкополосных двухконусных динамиков – LOWTHER LOUDSPEAKER SYSTEMS. (Прослушивание акустики созданной на базе именно этих динамиков из банановой бумаги произвело на меня большое впечатление).

Вообще, преимущества рупорной акустики с одним динамиком существуют вне зависимости от бренда производителя. Эти колонки хороши как благодаря высокой чувствительности, так и способности создавать высокий уровень звукового давления с минимальными искажениями. Они обладают высокой динамичностью, очень точно передают пространственные характеристики, а главное – на редкость естественно воспроизводят человеческий голос (это как раз и пригодилось при появлении звуковых кинотеатров). Дело в том, что амплитуда перемещения диафрагмы чувствительного динамика очень мала. Поэтому снижаются эффекты нелинейности магнитного поля и резонанса подвеса динамика, уменьшаются искажения, вызванные изменениями объема воздуха между диафрагмой и горлом рупора. Вдобавок получается очень короткий звуковой тракт – широкополосная головка, без всяких кроссоверов, напрямую подключается к выходу усилителя.

Но есть, конечно, и недостатки у рассматриваемого типа акустики. Во-первых, необходимо отметить, что корпуса под такие динамики являют собой очень сложные системы, при создании которых просто необходимо основательное знание физики, геометрии и материаловедения. Обязательна точнейшая работа краснодеревщика. Расчет рупора крайне сложен. Все существующие методики дают приближенные результаты, а, кроме того, невозможно с первого раза правильно выбрать параметры, закладываемые в формулы и компьютерные программы. Многие из них определяются экспериментально, и корректировки происходят на почти законченном изделии. Поэтому данные акустические системы достаточно дороги. Во-вторых, полнодиапазонная система с хорошими низкими частотами достаточно громоздка, несмотря на большое количество математических моделей сворачивания рупора внутри корпуса. Поэтому, в начале 50-х годов все большую популярность стали находить акустические системы закрытого типа, с фазоинвертором и т.п. Развитие музыкальных стилей, появление спецэффектов в кино потребовали акустических систем с более широким частотным диапазоном, чем тот, который воспроизводил один широкополосник.

И все же рупорные системы сейчас популярны среди многочисленной армии поклонников «винтажного» звука, мастеров–самодельщиков, аудиофилов и тех, кому действительно важно достоверное воспроизведение музыки. Кроме того, специализированные рупорные системы позволяют «пробить» большие концертные залы до последних рядов без существенных искажений.

Как уже отмечалось, мне и самому очень понравилось слушать музыку от Lowther. Я не аудиофил, поэтому мои ощущения, наверное, субъективны. Музыка показалась мне очень легкой и воздушной, очень детальной, при одном но! Детальность присутствовала только в композициях с небольшим количеством инструментов. Скрипка звучала изумительно, а при прослушивании мощного духового коллектива все же ощущался некоторый сумбур (но возможно это проблема звукозаписи и аранжировки). На мой взгляд, также не хватало «жира» в барабанах, контрабасе и виолончели. А вот голос, по-моему, передается идеально, и другого эпитета я не подберу. При всем при этом, я бы поставил эту пару на третье место в своих предпочтениях по комфорту, эмоциям и наслаждению от музыки. Первое место занимает акустика на 10% дешевле, а второе в 3,5 раза дороже описываемой пары . Кроме того, это был только один вариант акустики на широкополосных динамиках. На самом деле, только на динамиках от Lowther существует несколько вариантов фирменных корпусов и несметное количество вручную изготовленных изделий от армии поклонников винтажной акустики. А ведь в мире достаточно и других производителей подобных шедевров. Порой на форумах кипят нешуточные страсти по поводу превосходства одной марки над другой. В любом случае, равнодушных нет.

С чем слушать: обязательно не «сильный» ламповик и коньяк. И вы услышите дождь, который шел при записи за окнами концертного зала. Комфорт заложен в базовый принцип этой акустики – она напоминает ухо – тоже одна диафрагма (только передающая, а не принимающая), рупор – улитка как усиление сигнала. Тот же принцип одной диафрагмы, как и у электростатов, только в уникальном корпусе.

P.S. Кому интересна практическая сторона вопроса – математический аппарат, модели, чертежи корпусов и мнения специалистов в достаточном объеме содержатся в интернете.

 
(5 голосов, средний: 4.80 из 5)

Метки записи: Harold Hartley, hi-end, Hi-Fi, Lowther, Paul Voigt, акустика, акустические системы, Гарольд Хартли, Лоутер, Пол Войт, реферат, рупорная акустика, рупорные колонки, широкополосный динамик