IDL – это Igomatzu Dream Laboratory. Несмотря на «японистое» название, фирма наша…
Немало прорывных технологий в электроакустике уходят корнями в авиацию. За примерами далеко ходить не нужно: композитные сэндвич-диффузоры, магниевые и титановые купола высокочастотников, стеклопластик и углепластик… Кстати, в редакции «АЗ» были и есть инженеры с авиационным образованием. Это неспроста – авиацию и акустику роднит тяга к совершенству.
«Мы рождены, чтоб сказку сделать былью…»
(«Авиамарш», А. Хаит)
Игорь Мацюк (IgoMatzu) с детства увлекался электроникой, акустикой и авиамоделизмом. Потом получил первоклассное инженерное образование в Харьковском авиационном институте (ХАИ), но поработать по специальности ему не пришлось – перестройка, отсутствие работы, ремонт аппаратуры и изготовление акустики на заказ. Потом работа в , первая самостоятельная инсталляция в car audio, своё участие в соревнованиях, судейство. А потом пришло осознание несовершенства традиционных динамических головок, и родился замысел создать набор изодинамических излучателей для трёх-четырёхполосных аудиосисистем. Излучателей универсальных, пригодных для работы и в машине, и дома… Сказка – скажете вы. Но она становится былью на наших глазах.
Немного о понятиях. Главное отличие «изодинамического излучателя» от традиционной динамической головки заключается в том, что движущая сила приложена не к какой-то одной точке или участку диффузора, а равномерно распределена по всей его площади. В результате зона поршневого действия охватывает весь рабочий диапазон частот, нелинейные искажения существенно снижены. Звуковая катушка выполняется в виде плоской спирали, нанесённой на мембрану из полимерной плёнки, в результате масса подвижной системы минимальна, индуктивность звуковой катушки практически отсутствует. Это главное, всё остальное – следствия конструкции и технологии.
В изодинамических излучателях магнит располагается с нижней стороны мембраны, в ортодинамической системе магниты расположены с обеих сторон мембраны, это повышает линейность и чувствительность излучателя. Необходимым элементом становится акустически прозрачный магнитопровод (стальная сетка).
Отсутствие мощных и компактных магнитов долгое время препятствовало распространению таких излучателей. Но с появлением неодимовых магнитов проблема была решена.
В настоящее время в серию входят четыре вида излучателей: широкополосный/среднечастотный FR-104100 / MR-104100 (отличаются акустическим оформлением) и два высокочастотника – HDT-8580 и HDT-6562. Основа всех мембран преобразователей российский аналог Kapton – полиимидная пленка. Не полиамидная, а полиимидная, это разные классы материалов! Материал дорожек для твитеров – алюминий. Для среднечастотных динамиков – медь. Материал корпусов – дюралюминий. Покрытие – матовая эпоксидная порошковая краска с небольшой шагренью. Все магнитные системы оптимизированы для решаемой задачи. Излучатели предназначены для профессиональной установки, поэтому не комплектуются монтажными деталями – их можно приобрести отдельно.
КОНСТРУКЦИЯ
IDL FR-104100
Это широкополосный вариант, разработанный специально для car audio. В среднечастотном присутствует апертурное тело – оно улучшает диаграмму направленности, но ограничивает диапазон рабочих частот сверху. С тыльной стороны мембраны установлен акустический демпфер
Авторский чертёж со всеми размерами. Масса изделия 750 — 760 г
IDL HDT-8580
Излучатель предназначен для двух- и трёхплосных систем
Конструкция во многом подобна 104100, но заметно компактнее. Масса 430 — 440 г
IDL HDT-6562
Излучатель разработан для трёх- и четырёхполосных систем. Гибкие проводники вместо клемм позволили уменьшить габариты
Масса тоже стала меньше, 325 — 335 г
Геометрическая (лучевая) теория
Основные положения. Геометрическая (лучевая) теория акустических процессов в помещениях основана на законах геометрической оптики. Движение звуковых волн рассматривают подобно движению световых лучей. В соответствии с законами геометрической оптики при отражении от зеркальных поверхностей угол отражения b равен углу падения a, и падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости. Это справедливо, если размеры отражающих поверхностей много больше длины волны, а размеры неровностей поверхностей много меньше длины волны.
Характер отражения зависит от формы отражающей поверхности. При отражении от плоской поверхности (рис.7, а) возникает мнимый источник И’, место которого ощущается на слух подобно тому, как глаз видит мнимый источник света в зеркале. Отражение от вогнутой поверхности (рис.7, б) приводит к фокусировке лучей в точке И’. Выпуклые поверхности (колонны, пилястры, крупные лепные украшения, люстры) рассеивают звук (рис.7, в).
Рис. 7
Роль начальных отражений. Немаловажным для слухового восприятия является запаздывание отраженных звуковых волн. Звук, излученный источником, доходит до преграды (например, стены) и отражается от нее. Процесс многократно повторяется с потерей при каждом отражении части энергии. На места слушателей (или в точку расположения микрофона) первые запаздывающее импульсы, как правило, приходят после отражения от потолка и стен зала (студии).
Вследствие инерционности слуха человек обладает способностью сохранять (интегрировать) слуховые ощущения, объединять их в общее впечатление, если они длятся не более 50 мс (точнее 48 мс). Поэтому к полезному звуку, подкрепляющему исходный, относятся все волны, которые достигают уха в течение 50 мс после исходного звука. Запаздыванию на 50 мс соответствует разница в пути 17 м. Концентрированные звуки, приходящие позднее, воспринимаются как эхо. Отражения от преград, укладывающиеся в указанный промежуток времени, являются полезными, желательными, так как они увеличивают ощущение громкости на значения, доходящие до 5 — 6 дБ, улучшают качество звучания, придавая звуку «живость», «пластичность», «объемность». Таковы эстетические оценки музыкантов.
Исследования начальных отражений методом акустического моделирования были проведены в Научно-исследовательском кинофотоинституте (НИКФИ) под руководством А. И. Качеровича. Изучалось влияние на качество звучания речи и музыки формы, объема, линейных размеров, размещения звукопоглощающих материалов. Получены интересные результаты.
Существенную роль играет направление прихода начальных отражений. Если запаздывающие сигналы, т.е. все ранние отражения, поступают к слушателю с того же направления, что и прямой сигнал, слух почти не различает разницы в качестве звучания по сравнению со звучанием только прямого звука. Возникает впечатление «плоского» звука, лишенного объемности. Между тем даже приход только трех запаздывающих сигналов по разным направлениям, несмотря на отсутствие реверберационного процесса, создает эффект пространственного звучания. Качество звучания зависит от того, с каких направлений и в какой последовательности приходят запаздывающие звуки. Если первое отражение поступает с фронтальной стороны, звучание ухудшается, а если с тыльной стороны, то резко ухудшается.
Весьма существенно время запаздывания начальных отражений по отношению к моменту прихода прямого звука и относительно друг друга. Длительности запаздывания должны быть различными для наилучшего звучания речи и музыки. Хорошая разборчивость речи достигается, если первый запаздывающий сигнал поступает не позже 10 — 15 мс после прямого, а все три должны занимать интервал времени 25 — 35 мс. При звучании музыки наилучшее ощущение пространственности и «прозрачности» достигается, если первое отражение приходит к слушателю не ранее 20 мс и не позже 30 мс после прямого сигнала. Все три запаздывающих сигнала должны располагаться в промежутке времени 45 — 70 мс. Наилучший пространственный эффект достигается, если уровни запаздывающих начальных сигналов незначительно отличаются друг от друга и от уровня прямого сигнала.
При подключении к структуре начальных отражений (первого, второго, третьего) остальной части отзвука наиболее благоприятное звучание получается в том случае, когда вторая часть процесса начинается после всех дискретных отражений. Подключение же процесса реверберации (отзвука) сразу же за прямым сигналом ухудшает качество звучания.
При обеспечении оптимальной структуры начальных (ранних) отражений звучание музыки остается хорошим даже при значительном (на 10 — 15%) отклонении времени реверберации от рекомендуемого. Достижение оптимального запаздывания отраженных сигналов по отношению к прямому звуку выдвигает требование к минимальному объему помещения, которое не рекомендуется нарушать. Между тем при проектировании помещения выбирают его размеры, исходя из заданной вместимости, т.е. решают задачу чисто экономически, что неправильно. Даже в небольшом концертном зале оптимальную структуру ранних отражений можно получить лишь при заданных высоте и ширине зала перед эстрадой, меньше которых спускаться нельзя. Известно, например, что звучание симфонического оркестра в зале с низким потолком существенно хуже, чем в зале с высоким потолком.
Полученные результаты дали возможность выработать рекомендации в отношении времени запаздывания и размеров зала. Учитывалось, что первый запаздывающий сигнал, как правило, приходит от потолка, второй — от боковых стен, третий — от задней стены зала. Разные требования по времени задержки начальных отражений объясняются особенностями речи и музыкальных звуков и различием решаемых акустических задач.
| Dt2, мс | Dt3, мс | ||
| Речь | 10 — 15 | 15 — 22 | 25 — 45 |
| Музыка | 20 — 30 | 35 — 50 | 50 — 70 |
Чтобы добиться хорошей разборчивости речи, запаздывания должны быть сравнительно небольшими. При звучании музыки нужно подчеркнуть мелодическое начало, для обеспечения слитности звуков необходимо большее время запаздывания начальных отражений. Отсюда вытекают рекомендуемые размеры концертных залов: высота и ширина не менее 9 и 18,5 м соответственно и не более (у портала) 9 и 25 м.
Увеличивать высоту и ширину зала в некоторой мере можно лишь на расстоянии от портала сцены (эстрады), превышающем примерно 1/4 — 1/3 общей длины зала: высоту до 10,5 м, ширину до 30 м. Длину зала выбирают, учитывая необходимость получать на самых удаленных слушательских местах достаточную энергию прямого звука. Исходя из этого обстоятельства, рекомендуют выбирать длину зала по партеру не более 40 м, а по балкону — 46 м.
В таблице приводим сведения о геометрии некоторых залов, акустические качества которых считаются хорошими (n — вместимость зала, lп — наибольшее удаление слушателя от эстрады в партере, lб — то же на балконе, Dt1 — время запаздывания первого отражения).
| Зал | n, чел | lп, м | lб, м | Dt1, мс |
| Колонный зал Дома союзов, Москва | — | — | — | 24 — 28 |
| Большой зал московской консерватории | 1900 | 29 | 47 | 21 — 26 |
| Малый зал московской консерватории | 400 | 21 | 25 | 21 — 26 |
| Зал Академической капеллы, С-Петербург | — | — | — | 25 — 30 |
| Концертный зал, Бостон | 2630 | 40 | 45 | — |
| Концертный зал, Нью-Йорк | 2700 | 34 | 45 | — |
| Концертный зал, Зальцбург | 2700 | 34 | 45 | — |
| Концертный зал, Каракас | 2000 | 28 | 35 | 30 |
Таким образом, минимальные размеры помещения для воспроизведения музыки (высота и ширина) не связаны с его вместимостью, а определяются необходимой структурой начальных отражений. Даже если помещение предназначено для исполнения музыки в отсутствии слушателей (студия звукозаписи, звукового вещания, ателье записи музыки, зал прослушивания киностудии), его размеры должны определяться только качеством звучания музыки. «Экономить» на этих размерах — значительно ухудшать качество звучания.
Исторические примеры. По сохранившимся до наших времен культовым и зрелищным сооружениям видно, что основные положения лучевой теории были известны древним строителям и что эти положения неукоснительно соблюдались. Размеры греческих и римских театров на открытом воздухе были выбраны такими, чтобы в наибольшей степени использовать энергию отраженных волн.
Театры содержали три основные части:
- Сцену (shena) глубиной 3,5 — 4 м в Греции и 6 — 8 м в Риме, на которой разыгрывалось театральное действие;
- Площадку перед сценой — орхестру (orhestra буквально «место плясок»), на которой располагался хор и выступали танцоры;
- Поднимающиеся ступенями зрительские места вокруг орхестры, образующие так называемый амфитеатр (от греческих слов amphi — «с обеих сторон», «кругом» и theatron — «место зрелищ»).
Звуки от исполнителей достигали зрителей, располагавшихся на амфитеатре, прямым путем 1, а также после отражений от поверхности орхестры (луч 2) и стены 3, находящихся позади сцены (рис.9,а). Плоскость орхестры покрывали хорошо отражающим материалом. Как указывал Витрувий, высоту стены 3 следовало выбирать равной высоте парапета 4, ограждавшего верхний ряд амфитеатра, «для улучшения акустики». Видимо, речь шла о том, чтобы не допустить излишнего рассеяния звуковой энергии в пространстве. Глубину сцены в греческих театрах делали небольшой, чтобы лучи 5, отраженные от задней стены, не слишком запаздывали по отношению к прямому лучу 1 и не ухудшали разборчивость речи актеров. Часть звуковой энергии, отразившись от стен 3 и 4, уходила вверх. В современных крытых театральных залах эта энергия отражается потолком вниз и увеличивает интенсивность звука на зрительских местах. На орхестре происходили танцы и располагался хор, повторявший реплики актеров, т.е. выполнявший задачу звукоусиления. При расположении хора в точке 1 звуковые лучи, отразившись от стены 3 (рис.9,б), приходят к зрителю с большой задержкой во времени, вызывающей эхо. Для уменьшения этого недостатка в римских театрах хор стали располагать ближе к сцене, в точке 2. Тогда для направления энергии в сторону зрителей начали использовать отражения от сцены (ее высота в римских театрах достигала 3,5 м), а освободившуюся часть орхестры заняли танцоры. В современных театрах перед сценой находятся музыканты, и на них перешло название занимаемой ими площадки.
Рис. 9
Особую роль в усилении и обогащении звучания играли так называемые «гармоники» — системы резонаторов в виде бронзовых цилиндрических сосудов и глиняных кувшинов-амфор. Они располагались в нишах стены позади зрительских мест и под скамьями. Греки считали, что для благозвучия речи и музыки резонаторы должны быть подобраны или настроены по тонам музыкальных гамм: энгармонической, хроматической и диатонической.
- Первая система, по мнению их создателей, придавала звукам торжественность и строгость;
- Вторая, благодаря «толпящимся» нотам, — утонченность, нежность звучанию;
- Третья — из-за консонансности интервалов — естественность музыкальному исполнению.
Очевидно, что античные архитекторы при строительстве театров искали и находили технические пути передачи зрителям и слушателям не только смысловой (семантической), но и художественной (эстетической) информации, стремились обогатить музыкальное звучание.
Рациональной формой и разумно выбранными размерами отличались театральные и концертные залы 18 и 19 веков. Ряд хороших в акустическом отношении театральных и концертных залов был построен в разных странах в 20 веке.
Неудачные решения. Казалось бы, опыт, накопленный за тысячелетия, должен использоваться современными архитекторами и строителями. Между тем множатся примеры неудовлетворительных акустических решений, например, строительство залов круглой или эллиптической в плане формы (кинотеатр «Колизей» в Санкт-Петербурге, концертный зал им. Чайковского в Москве и др.). В них образуются зоны фокусировки отраженных лучей и зоны, в которые отраженные лучи либо не попадают, либо попадают с большой временной задержкой. В круглом в плане зале (рис.10 справа) касательный к стене луч 1 и при последующих отражениях остается в близкой к стене зоне. Лучи 2, распространяющиеся примерно в диаметральном направлении, образуют после отражения мнимое изображение источника И’, в котором интенсивность звука, как и в кольцевой зоне возле стены, повышена. Неудовлетворительными являются залы с плоским потолком и низким порталом сцены (рис.11, а). Зона АВС оказывается своеобразной ловушкой для значительной части, излучаемой источником звука энергии. Только зона DE дает полезные отражения, но они попадают лишь в удаленную часть зала ЕС. Предпочтительнее конструкции с рассеивающим потолком (рис.11,б), акустической раковиной и козырьком (рис.11,в).
Рис 11
Неудовлетворительным в акустическом отношении являлся знаменитый зал Альберт-холл в Лондоне шириной 56 м при высоте 39 м. Ввиду необычайно большой высоты зала разница в пути между прямым звуком и звуками, отраженными от потолка, достигала 60 м, что давало запаздывание почти на 200 мс. Центр кривизны вогнутого потолка находился в зоне, занятой слушателями, что порождало сильное эхо.
Примером неудачного акустического решения может служить Большой зал Центрального театра Российской армии (ЦТРА). Основные недостатки зала: большая ширина, равная в середине зала 42 м, и чрезмерно высокий потолок — у портала 18 м над планшетом сцены (рис.12). Отражения от боковых стен не приходят в центральную часть зала, а первые отражения от потолка поступают в середину партера с запаздыванием более 35 мс. В результате разборчивость речи в партере низкая, несмотря на близость актеров к публике. Форма задней стены зала и парапета балкона является частью окружности, центр которой расположен на авансцене в точке О. Звуки, отраженные от задней стены и парапета балкона, возвращаются в эту же точку и прослушиваются как сильное эхо, ибо запаздывание превышает 50 мс. При перемещении актера в точку И сопряженные фокусы И’ и И» смещаются в партер. В результате эхо возникает в первых рядах партера.
Когда-то хорошей акустикой отличался актовый зал МТУСИ, где даже проводились симфонические концерты, транслировавшиеся по радио. Акустические условия значительно ухудшились после косметического ремонта зала. Была изменена конструкция ограждения балкона, в глубине которого был поставлен отражающий щит. Сильные отражения от парапета и щита ухудшили звучание в партере. Из-за больших запаздываний снизилась разборчивость речи.
Примером неудачного акустического решения является и Центральный концертный зал гостиницы «Россия» в Москве. Квадратная в плане форма зала привела к обеднению спектра собственных частот, низкий потолок создает малую задержку первых отражений, а большая ширина зала приводит к тому, что отражения от стен не попадают в первую половину партера. Трижды пытались улучшить звучание заменой звукопоглощающих материалов и их размещением в зале. Однако скомпенсировать заведомо неудачную исходную форму зала не удалось.
Рис. 12
Даже в помещениях с правильно выбранными формой и линейными размерами, пропорции которых приближаются к «золотому сечению», обнаруживаются недостатки звучания, устранение которых занимает много времени, сил и средств. В тщательной подготовке к нормальной эксплуатации нуждаются студии звукового и телевизионного вещания. Примером может служить комплекс работ по подготовке студии N5 Государственного дома радиовещания и звукозаписи (ГДРЗ). Студия предназначена для исполнения произведений крупных форм с участием симфонического оркестра и хора в присутствии слушателей. Ее линейные размеры (29,8 х 20,5 х 14 м) почти соответствуют «золотому сечению», расчетное время реверберации на средних частотах 2,3 с. Ввиду большой высоты и ширины время прихода начальных отражений не оптимально. Для уменьшений длины путей отраженных лучей над местом расположения оркестра и на боковых стенах были укреплены отражающие панели. Потребовалось несколько раз изменять положение панелей и уменьшать площадь звукопоглощающих конструкций, прежде чем музыканты и звукорежиссеры признали качество звучания хорошим. Из этого примера видно, насколько тонкой и скрупулезной является акустическая настройка помещений.
Встречаются залы, рассчитанные на небольшое количество слушателей, соответственно небольшой площади и невысокие. Авторы их, по-видимому, полагали, что при небольших размерах зала «все будет хорошо слышно». В действительности в таких залах на слушательских местах образуется плотная структура начальных отражений. Из-за этого при небольшом времени реверберации звучание оказывается «плоским», подобно звучанию на открытом воздухе, а при большом времени реверберации теряется «прозрачность» звучания, начинается маскировка последующих музыкальных звуков предыдущими.
Также неудовлетворительны большей частью так называемые актовые залы. Они предназначаются для собраний, т.е. для звучания речи. Низкий потолок, гладкие параллельные стены, лишенные акустической отделки порождают неоптимальные начальныфяе отражения. Попытки проводить в них концерты не приносят успеха. Музыка звучит в них плохо. Хуже всего, что концерты в таких залах портят публику. Ниже всякой критики акустика так называемых «концертно-спортивных» залов.
В нашей стране большой вред качеству театральных и концертных залов принесла «борьба с архитектурными излишествами». «Излишествами» были объявлены все звукорассеивающие и звукопоглощающие конструкции и даже мягкая обивка кресел, призванная служить эквивалентом отсутствующих зрителей. В результате — на слушательских местах плохая структура начальных отражений, невысокая диффузность, а при частичном заполнении — чрезмерная «гулкость».
Лучшие залы. Непревзойденными по качеству звучания остаются Колонный зал Дома союзов, Большой и Малый залы Московской консерватории, Большой зал Санкт-Петербургской филармонии и некоторые другие залы старой постройки.
К достижениям отечественной архитектурной акустики следует отнести зрительные залы Детского музыкального театра, Театра им. Евг. Вахтангова, Московского драматического театра им. А.С. Пушкина, Дворца культуры ЗиЛ, студии Государственного дома звукозаписи, ателье записи звука и зал прослушивания «Мосфильма». При их проектировании и строительстве были учтены положения и рекомендации отечественных и зарубежных акустиков.
В этих залах соблюдены требования геометрической акустики: рационально выбраны форма и размеры, что обеспечило высокую степень диффузности поля и оптимизацию времен запаздывания начальных отражений. В каждом конкретном случае выбраны свои архитектурно-планировочные решения. Залам сравнительно небольшой ширины придана форма прямоугольного параллелепипеда. Таковы Большой и Малый залы Московской консерватории, Большой зал московского Дома ученых. При небольшой ширине количество отражений, приходящих на места слушателей, быстро нарастает со временем и в завершающей части процесса реверберации настолько велико, что обеспечивает хорошую диффузность поля. В залах большой ширины (Колонный зал Дома союзов, Большой зал Санкт-Петербургской филармонии) введены звукорассеивающие конструкции в виде ряда колонн. В современных залах большой вместимости хорошего рассеяния звуков достигают членением стен и потолка и установкой крупных рассеивающих поверхностей на стенах.
Важное значение имеет материал, которым отделаны стены и потолок. Наилучшим является дерево. Звучание музыки в залах, отделанных деревом, отличается красивой тембральной окраской. Наоборот, совершенно противопоказаны железобетонные конструкции, особенно тонкие, и штукатурка по сетке рабица. Звуки, отраженные от этих поверхностей, обладают неприятным «металлическим» оттенком.
Заключение
Три рассмотренные теории с разных сторон объясняют акустические процессы, происходящие в помещениях. Из них только одна — статистическая — позволяет определить численно важную величину, характеризующую акустические свойства помещения — время реверберации. Следует лишь сознательно, критически относиться к получаемой числовой оценке, понимать, что в большинстве случаев, особенно при рассмотрении крупных помещений, она носит ориентировочный характер.
По современным воззрениям принято разделять процесс отзвука, реверберации на две части: начальные, сравнительно редкие запаздывающие импульсы, и более уплотняющаяся во времени последовательность импульсов. Первую часть отзвука оценивают с позиций геометрической (лучевой) теории, вторую — с позиций статистической теории.
Геометрическая теория более приложима к анализу акустических процессов в помещениях больших размеров — концертных и театральных залах, крупных студиях. Оптимальные размеры зала (студии) определяют на основе анализа начальных отражений. При проектировании больших помещений расчет времени реверберации может дать результат, значительно отличающийся от реального, и главное — эта величина не позволяет полностью оценить акустическое качество помещения. В такой оценке главную роль играют начальные отражения. Правильное временное соотношение начальных отражений обеспечивает высокое качество звучания даже тогда, когда время реверберации отличается от оптимального.
Статистическая и волновая теории особенно применимы к помещениям сравнительно малых размеров, например к студиям звукового вещания и аудиториям различного назначения. Результаты этих теорий как бы дополняют друг друга. Первая дает возможность оценить время реверберации, вторая — рассчитать спектр собственных (резонансных) частот, скорректировать размеры помещения так, чтобы спектр собственных частот в области нижних частот был более равномерным.
Было бы очень интересно и важно объединить положения акустических теорий, создать единую теорию, объясняющую с общих позиций сложные акустические процессы, протекающие в помещениях разного назначения, разной формы и разных размеров. Но пока это не достигнуто, остается сознательно использовать существующие теории и добиваться с их помощью наилучших решений.
Рекомендуем обратиться к источникам, перечисленным в списке литературы, где можно найти много интересного и полезного для себя.
Литература
- Акустика: Справочник / под ред. М.А. Сапожкова. — М.: Радио и связь, 1989.
- Бреховских Л.М. Распространение волн в слоистых средах. — М.-Л.: Изд. АН СССР, 1958.
- Дрейзен И.Г. Курс электроакустики, ч. 1. — М.: Связьрадиоиздат, 1938.
- Дрейзен И.Г. Электроакустика и звуковое вещание. — М.: Связьиздат, 1951.
- Емельянов Е.Д. Звукофикация театров и концертных залов. — М.: Искусство, 1989.
- Контюри Л. Акустика в строительстве. — М.: Стройиздат, I960.
- Макриненко Л.И. Акустика помещений общественного назначения. — М.: Стройиздат, 1986.
- Морз Ф. Колебания и звук. — М.-Л.: Гостехиздат, 1949.
- Сапожков М.А. Звукофикация помещений. — М.: Связь, 1979.
- Скучик Е. Основы акустики. — М.: Изд. иностр. лит., 1959.
- Стрэтт Дж.В. (лорд Релей). Теория звука. — М.: ГИТТЛ, 1955.
- Фурдуев В.В. Электроакустика. — М.-Л.: ОГИЗ-ГИТТЛ. 1948.
- Фурдуев В.В. Акустические основы вещания. — М.: Связьиздат, 1960.
- Фурдуев В.В. Моделирование в архитектурной акустике // Техника кино и телевидения, 1966. N 10
Адрес администрации сайта
НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:
| СТРОКА ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ПОИСКА |
ИЗМЕРЕНИЯ
IDL FR-104100
Это единственный излучатель, Z-характеристика которого имеет привычный вид. Провальчик на 400 Гц – работа резонансной камеры с акустическим демпфером
Всё остальное как минимум непривычно. Электрическая добротность выше механической, индуктивность незначительная.
| FS, Гц | 266,5 |
| RE, Ом | 5,0 |
| QTS | 1,86 |
| QMS | 2,98 |
| QES | 4,98 |
| L10kHz, мГн | 0,0329 |
Спад АЧХ ниже 300 Гц закономерен, снизить частоту резонанса при имеющихся габаритах проблематично. Небольшой горбик в области средних частот можно легко подавить, выбрав частоту среза ФНЧ порядка 2,5—3 кГц – частота среза по звуковому давлению окажется в области 4—6 кГц. Выше этой частоты направленность излучения ярко выражена, но по оси и 20 кГц – не предел. При ориентации на слушателя и небольшой коррекции АЧХ можно обойтись даже без твитера, мечта любителей «шириков»
Однако снизу полоса воспроизводимых частот определяется допустимым уровнем искажений, возникающих из-за небольшого линейного хода диафрагмы. Из графика, снятого при среднем звуковом давлении 90 дБ/1м, следует, что частоту среза ФВЧ нужно выбирать не ниже 500 Гц и минимум вторым порядком
IDL HDT-8580
На этой z-характеристике ещё можно найти следы резонанса. А следы индуктивности нашла только программа анализа данных
| FS, Гц | 2447,5 |
| RE, Ом | 5,0 |
| QTS | 1,09 |
| QMS | 1,19 |
| QES | 13,01 |
| L1kHz, мГн | 0,021 |
| L10kHz, мГн | 0,003 |
Угловые характеристики великолепны, об ориентации «по лазеру» и шаманских плясках можно забыть. Чувствительность высокая – в среднем 95 дБ/Вт/м, искажения измерены при этом же уровне. Очевидно, что границу рабочего диапазона нужно выбирать не ниже 3 кГц
IDL HDT-6562
А здесь следы резонанса даже в лупу не разглядеть… Но программа своё дело знает
| FS, Гц | 2453,5 |
| RE, Ом | 7,8 |
| QTS | 0,15 |
| QMS | 0,16 |
| QES | 1,95 |
| L1kHz, мГн | 0,014 |
| L10kHz, мГн | 0,003 |
Из-за сильного акустического демпфирования механическая, а за ней и полная добротность низкие – до полного изумления. Повышенный импеданс облегчает согласование чувствительности, это удобно для систем с пассивными кроссоверами.
Характеристики сняты при том же подводимом напряжении, что и для HDT-8580, отдача закономерно ниже за счёт более высокого импеданса. Осевая АЧХ великолепна, искажения при 90дб/Вт/м невысокие. Рекомендованная частота среза – от 2 кГц и выше
Nmax=20lg(pcpoкт/po);
где ро = 2-10-5 Па — порог слышимости на частоте 1000 Гц.
Для синусоидального сигнала количество точек отсчета должно быть не менее 7 (через 1/6 октавы), для третьоктавных фильтров — не менее 3. Неравномерность АЧХ определяют в номинальном и рабочем диапазонах частот.
Характеристику направленности получают в заглушенной камере или на открытом воздухе путем поворота АС относительно неподвижно установленного измерительного микрофона на расстоянии 1 м через 5-10° в диапазоне значений 0-360°. Ширину характеристики направленности определяют по графику на уровне 0,дБ). Направленность определяют на одной или нескольких частотах либо на средних частотах третьоктавных фильтров при проведении измерений на шумовых сигналах.
Как следует из указанного выше, для квалифицированной оценки параметров АС или АО нужно провести значительный объем метрологических работ и вычислений. Если учесть, что для оценки эффективности акустического оформления необходимо измерить электроакустический коэффициент полезного действия:
ЛИЧНЫЙ ОПЫТ
Звучание широкополосного FR-104100 поразило своей открытостью и великолепными импульсными характеристиками. Воспроизведение атаки щипковых инструментов необычайно реалистичное, прекрасно передаются все послезвучия и атмосфера записи. И все «косяки» – тоже. Высокочастотники на музыкальном материале не отслушивались, на тестовых сигналах стоит отметить прекрасный частотный диапазон – верхняя граница превосходит возможности среднестатистического слуха. Для hi-res лучше и не придумать.
Акустика. Ортодинамические излучатели
Привет всем. Хочу рассказать немного про нестандартные излучатели. Ортодинамические мембраны были изобретены, как и многое хорошее, в Японии и долгое время использовались в многих моделях компании Yamaha, Audio Technica и др. Структура таких динамиков одновременно и проста и сложна. По сути они представляют собой два круглых магнита и мембрану между ними, которые образуют своебразный сендвич.
Желающих прошу под кат.
Хитрость данной технологии в том, что намагничены они по разному, в разных частях магнита. Концентрическими окружностями, похожими на годовые кольца деревьев, области разных полюсов охватывают весь магнит, расходясь от центра к краям. На иллюстрации юг помечен красненьким, так что можете примерно себе представить, как расположено это все. Теперь перейдем к мембране. В отличии от динамической системы, это не диффузор склеенный с магнитной катушкой, а тонкая мембранна, на которую спиралью нанесена токопроводящая дорожка.
Дорожки наносились либо методом травления ранее нанесенного слоя металлической фольги, либо приклеиванием уже готовой спирали на лавсановую мембранну. Лавсан при толщине пленки 5-8 мкМ имел предельно малый вес, сравнимый с весом колеблемого пленкой воздуха. При подаче тока спираль генерировала электромагнитное поле, которое начинало взаимодействовать с постоянным магнитным полем блинов магнитов, ну и как следствие начинала сама вибрировать и генерировать звук. Сам излучатель выглядит так:
У данной технологии есть одно главное достоинство: благодаря крайне малой массе пленочной мембраны, уровень искажений очень низок и приближается к идеальному. Это уже класс Hi-Fi. Ортодинамика применялась практически исключительно в наушниках, и собственно для них и была создана, как модификация более ранней технологии изодинамических излучателей. Принцип действия обоих технологий полностью описан в соответствующем патенте.
Теперь хочу аргументировать, почему я отношу наушники, созданные на этой технологии к Hi-Fi. — Ортодинамические наушники звучат очень точно и правдиво. Нет бессмысленных задираний басов и верхов, середина не просаживается вообще. — Благодаря малой инерционности мембраны, микродинамика впечатляет, очень хорошо передаются все мельчайшие подробности звука. — Очень высока мощность наушников (честно говоря, она избыточна на максимальной мощности очень даже реально оглохнуть).
Как и у любой не массовой техники есть свои тонкости. Нюанс 1.
Такие наушники, почти обязательно требуют наличия спец усилителя для наушников. Без него они тоже будут звучать, но «не так».
Нюанс 2.
Они требуют прогрева. Серьезно, если наушники не слушали месяц им понадобится 5 часов, чтобы достичь своего идеального звучания. При ежедневном прослушивании хватит и 5 минут прогрева.
Нюанс 3.
Качество источника звука должно быть очень высоким, качество записи тоже.
Нюанс 4.
Их надо любить.
Нюанс 5.
При прослушивании современных записей на данных наушниках, необходимо понимать, что сейчас музыку записывают несколько иначе, чем это делали 30 лет назад. Музыка в этих наушниках будет звучать совершенно по другому.
Нюанс 6.
Настоящие гуру добиваются оптимального для себя звучания, с помощью подбора оптимального усилителя и изменения демпфирования наушников.
Нюанс 7.
Большинство наушников не имеют глубокого долбящего нижнего баса. Любителям «выноса мозга » наушники могут не доставить удовольствия. В то же время есть модели, которые прорабатывают весь диапазон.В общем это, так называемый, винтажный звук.
Наибольшее количество моделей производилось в Японии компанией Yamaha. Также существовал широкий модельный ряд наушников в СССР. Последними наушниками, произведенными на территории СНГ, были ЭХО Н-16-40 С изготовленные в городе Смеле.
Последние, известные мне модели, производятся японской компанией Fostex.
Ссылки: Русскоязычный форум по наушникам+ его продолжение Актуальный список моделей наушников с изодинамическими и ортодинамическими излучателями.
Статья составлена по личной инициативе моих любимых Эхо Н-16-40, которые мне приснились и просили о них не забывать. Спасибо за внимание.
З.Ы. Ранее я собирал коллекцию советских наушников и иногда подумываю к этому вернуться.
МЁД И ДЁГОТЬ
Объективно у всех излучателей только один минус – резкий рост искажений на нижней границе диапазона, это следствие малого линейного смещения диафрагмы. При грамотном выборе нижней частотной границы об этом можно забыть. Остальное – сплошные плюсы: великолепный частотный диапазон, прекрасные импульсные характеристики, высокая чувствительность, хорошая диаграмма направленности (кстати, на неё будет влиять и форма прилегающей поверхности). А то, что излучатели IDL могут работать и в автомобильных, и в домашних системах, делает их поистине универсальными.
Ра = 4 pi*p2r2/ ro*cko,
где р — акустическое давление на расстоянии r, Па; ro — плотность воздуха; с — скорость распространения звука, равная 340 м/с; ko — коэффициент концентрации, который можно принять равным 1…3 в зависимости от частоты.
При конструировании громкоговорителя типа «ORTHO» следует иметь в виду, что перечисленные выше электроакустические параметры в значительной степени зависят от применяемых динамических головок. Если головка, допустим, не воспроизводит низких частот, то ни какая конструкция корпуса не сможет компенсировать этот недостаток. Такое акустическое оформление не «портит» АЧХ громкоговорителя, и это оказывается одним из решающих преимуществ по сравнению с известными конструкциями АС. В предложенном акустическом оформлении можно применять головки с диффузорами круглой, прямоугольной или эллиптической конфигурации. Установив на переднюю панель две головки, можно увеличить номинальную мощность, сопротивление излучения, снизить неравномерность АЧХ.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Носов короткое замыкание в громкоговорителе и его преодоление. — Радио, 2003, № 1,с.14-16. 2. , , Сапожков по акустике. — М.: Связь, 1979. 3. Акустика. Справочник. Под ред. . — М.: Радио и связь, 1989. 4. , Лямин акустические системы. Справочное пособие. — Минск, Беларусь, 1996. 5. Носов подход к проектированию звуковых систем. Сборник трудов Х сессии Российского акустического общества, том 2. — М., 2000, с. 177-185. 6. и Прикладная акустика. — М.: Гос. издательство по вопросам радио, 1938,0.171,рис. 27.
