Чарівність із ускладненням – частина 2

Історія T+A розпочалася з ліній електропередач, які багато років тому зачарували дизайнерів. Пізніше вони були маргіналізовані, тому вольєри такого типу ми бачимо раз на кілька років, а це, своєю чергою, дозволяє згадати принцип їхньої дії.

Не всі конструкції T+A (гучномовці) були і залишаються заснованими на характеристиках. лінія передачіОднак назва серії Criterion назавжди пов'язана з цим рішенням, яке вдосконалює компанія з 1982 року. У кожному поколінні це були цілі серії з потужними флагманськими моделями, набагато більшими, ніж сьогодні, але як найбільші динозаври вимерли. Так ми бачили конструкції з двома вуферами 30 динаміків, чотирисмугові і навіть п'ятисмугові (ТМР220) схеми, корпуси з незвичайними акустичними схемами, також розміщені всередині НЧ (між камерою з отвором або закритою камерою і довгим лабіринтом - наприклад ТВ160).

На цю тему – лабіринт різних версій ЛЕП – зайшли конструктори Т+А так далеко, як жоден інший виробник. Однак наприкінці 90-х розвиток у бік подальших ускладнень загальмувався, мінімалізм увійшов у моду, довіра аудіофілів завоювали системно прості конструкції, та й «середньостатистичний» покупець перестав захоплюватися розмірами динаміків, більше й частіше шукають щось струнке та елегантне. Тому в конструкції гучномовців стався певний регрес, частково здоровий глузд, частково випливає з нових вимог ринку. Зменшено і розміри, і «прохідність», і внутрішню схему корпусів. Проте компанія T+A не відмовилася від концепції вдосконалення лінії електропередачі — це свого роду зобов'язання, що випливає із традицій серії Criterion.

Однак загальна концепція корпусу гучномовця, який виступає у ролі лінії передачі, не є розробкою T+A. Залишається, звичайно, набагато старше.

Ідеалізована концепція лінії передачі обіцяє акустичний рай на землі, але практично породжує серйозні небажані побічні ефекти, з якими важко впоратися. Вони не вирішують справи популярні програми моделювання – важкі проби та помилки досі мають бути використані. Така проблема швидше збентежила більшість виробників, які шукають вигідні рішення, хоча, як і раніше, приваблює багатьох любителів.

Компанія T+A називає свій останній підхід до лінії електропередачі KTL (). Виробник також публікує перетин корпусу, який легко пояснити та зрозуміти. Якщо не брати до уваги невеликий камери для СЧ, яка, зрозуміло, не має жодного відношення до передавальної лінії, половину всього об'єму корпусу займає камера, утворена відразу за обома вуферами. Він «підключений» до тунелю, що веде до випускного отвору, а також утворює більш коротку глуху ділянку. І все зрозуміло, хоч таке поєднання з'являється вперше. Це не класична лінія передачі, а швидше фазоінверторна - з камерою з певною податливістю (завжди залежно від поверхні, яка на ній "підвішена", тобто по відношенню до поверхні отвору, що веде в тунель) і тунель з певною масою повітря.

Ці два елементи створюють резонансний контур з фіксованою (за масою та сприйнятливістю) резонансною частотою – так само, як і у фазоінверторі. Однак, що характерно, тунель виключно довгий і з великою площею перерізу для фазоінвертора - що має як переваги, так і недоліки, тому в типових фазоінверторах це рішення не використовується. Велика площа поверхні є перевагою, оскільки знижує швидкість повітряного потоку та усуває турбулентність. Однак, оскільки він різко знижує податливість, вимагає збільшення маси тунелю за рахунок подовження, щоб встановити досить низьку резонансну частоту. А довгий тунель — нестача фазоінвертору, оскільки провокує появу паразитних резонансів. У той же час тунель CTL 2100 не настільки довгий, щоб викликати бажаний фазовий зсув найнижчих частот, як у класичній лінії передачі. Сам виробник порушує це питання, заявляючи, що:

«Лінія передачі дає серйозні переваги перед фазоінверторною системою, але вимагає надзвичайно вдосконаленої конструкції (…), шлях звуку за низькочастотними динаміками (у лінії передачі) має бути дуже довгим — подібно до органу — інакше низькі частоти не генеруватимуться».

Дійсно цікаво, що при складанні такої декларації виробник не тільки її не дотримується, а й публікує матеріал (корпусний розріз), що підтверджує цю невідповідність. На щастя, низькі частоти будуть генеруватися тільки дією не лінії передачі, а просто відкладеної фазоінверторної системи, яка «по-своєму» вносить вигідні фазові зрушення, не вимагаючи тунелю з довжиною, що співвідноситься з передбачуваною частотою зрізу – це залежить від інших параметрів системи, в основному від резонансної частоти Гельмгольця, продиктованої податливістю та масою. Нам відомі такі огорожі (теж представлені як ЛЕП, що робить їх гламурнішими), але річ у тому, що Т+А додали до нього ще щось – той самий короткий глухий канал, якого тут не було з часів параду.

Такі канали зустрічаються і в корпусах з лініями, що передають, але більш класичні, без камери зв'язку. Вони викликають те, що хвиля, відбита від глухого каналу, тікає у фазі, компенсуючи несприятливі резонанси основного каналу, що може мати сенс і разі фазоинверторной системи, оскільки у ній також утворюються паразитні резонанси. Ця думка підтверджується спостереженням, що сліпий канал вдвічі коротший за основне, і це є умовою такої взаємодії.

Підсумовуючи – це не лінія передачі, максимум фазоінвертор з певним рішенням, відомим за деякими лініями передачі (і йдеться не про більш довгий канал, а про більш короткий). Цей варіант фазоінвертора і оригінальний, має свої переваги, особливо коли для системи потрібен довгий тунель (не обов'язково такого великого перерізу).

Певний недолік цього рішення, у пропорціях, запропонованих Т+А (при тунелі з таким великим поперечним перерізом), полягає в тому, що система тунелів займає близько половини всього обсягу кожуха, при цьому конструктори часто знаходяться під тиском обмежити розмір структури значенням нижче оптимального для досягнення найкращих результатів (з використанням фіксованих динаміків).

Так що можна зробити висновок, що Т+А теж переситилася лінією передачі і вигадує корпуси, які фактично виконують роль фазоінверторів, але можуть претендувати на шляхетні лінії. Тунель проходив через нижню стінку, тому знадобилися високі (5 см) шипи для підготовки вільного розподілу тиску. Але це ще й рішення, відоме фазоінверторами.

Лінія передачі з першого погляду

За низькочастотниками знаходиться велика камера, і тільки звідти йдуть тунелі — один коротший, закритий на кінці, другий — довший, з виходом у нижній панелі.

Вихідною точкою для корпусу з лінією передачі було створення ідеальних акустичних умов гасіння хвилі зі зворотного боку діафрагми. Корпус такого типу повинен був бути нерезонансною системою, але тільки для ізоляції енергії від задньої сторони діафрагми (який не можна було «просто» дозволити вільно випромінюватись, тому що вона знаходиться у фазі з передньою стороною діафрагми). ).

Хтось скаже, що зворотний бік діафрагми вільно випромінює у відкриті перегородки… Так, але фазова корекція (хоч би частково і залежно від частоти) забезпечується там широкою перегородкою, що диференціює відстань з обох боків діафрагми до слухача. В результаті великого фазового зсуву, що зберігається, між випромінюванням з обох сторін мембран, особливо в самому низькочастотному діапазоні, недоліком відкритої перегородки є низька ефективність. У фазоінверторах тильна сторона діафрагми стимулює резонансний контур корпусу, енергія якого випромінюється назовні, але ця система (т.зв. резонатор Гельмгольца) ще й зсуває фазу, так що у всьому діапазоні вище резонансна частота корпусу, фаза випромінювання лицьової сторони діафрагми -менш сумісні.

Нарешті, закритий корпус – це найпростіший спосіб закрити і придушити енергію зі зворотного боку діафрагми, без її використання, без шкоди імпульсної характеристики (результату резонансного контуру корпусу фазоінвертора). Однак навіть таке теоретично просте завдання вимагає старанності – хвилі, що випромінюються всередині корпусу, ударяються об його стінки, змушують їх вібрувати, відбиватися та створювати стоячі хвилі, повертатися до діафрагми, вносити спотворення.

Теоретично було б краще, якби гучномовець міг вільно "передавати" енергію тильної сторони діафрагми акустичній системі, яка б гасила її повністю і без проблем - без "зворотного зв'язку" на гучномовець і без вібрації стіни корпусу. Теоретично така система створить або нескінченно великий корпус, або нескінченно довгий тунель, але це практичне рішення.

Здавалося, досить довгий (але вже готовий), профільований (злегка звужується до кінця) і демпфований тунель задовольняв би цим вимогам хоча б у задовільній мірі, працюючи краще, ніж класичний закритий кожух. Але це також виявилося важко отримати. Найнижчі частоти настільки довгі, що навіть лінія передачі завдовжки кілька метрів майже ніколи їх не заглушає. Звичайно, якщо ми «не переупаковуємо» його матеріалом, що демпфує, який погіршить характеристики в інших відносинах.

Тому постало питання: чи повинна лінія передачі закінчуватися в кінці або залишити її відкритою і вивільнити енергію, що до неї доходить?

Майже все варіанти ліній електропередач – як класичні, і спеціальні – мають відкритий лабіринт. Однак є принаймні один дуже важливий виняток - корпус оригінального B&W Nautilus із закритим на кінці лабіринтом (у формі раковини равлика). Однак це багато в чому специфічна структура. Разом із вуфером із дуже низькою добротністю характеристики обробки падають плавно, але дуже рано, і в такому сирому вигляді він взагалі не придатний – його доводиться коригувати, підвищувати та вирівнювати до передбачуваної частоти, що зроблений активним кросовером Nautilus.

У відкритих лініях передачі більшість енергії, що випромінюється зворотним боком діафрагми, йде назовні. Робота лінії частково служить її гасіння, що, проте, виявляється малоефективним, а частково - і, отже, все ж таки має сенс - фазовому зсуву, завдяки якому хвиля може випромінюватись, принаймні, у певних діапазонах частот, у фазі, приблизно відповідній фазі випромінювання передньої сторони діафрагми. Однак існують діапазони, в яких хвилі від цих джерел виходять практично в протифазі, тому на результативній характеристиці з'являються слабкі місця. Облік цього явища ще більше ускладнив конструкцію. Необхідно було співвіднести довжину тунелю, тип та місце загасання з дальністю дії гучномовця. З'ясувалося також, що у тунелі можуть виникати напівхвильові та чвертьхвильові резонанси. Крім того, лінії передачі, розташовані в корпусах з типовими для гучномовців пропорціями, навіть якщо вони великі та високі, мають бути скручені. Саме тому вони нагадують лабіринти – і кожна ділянка лабіринту може генерувати власні резонанси.

Вирішення одних проблем шляхом подальшого ускладнення справи породжує інші проблеми. Однак це не означає, що ви не можете досягти кращих результатів.

У спрощеному аналізі, що враховує лише відношення довжини лабіринту до довжини хвилі, більш довгий лабіринт означає велику довжину хвилі, тим самим зрушуючи сприятливий фазовий зсув у бік нижчих частот і посилюючи його характеристики. Наприклад, для найбільш ефективного посилення 50 Гц потрібно лабіринт довжиною 3,4 м, так як половина хвилі 50 Гц пройде цю відстань, і в кінцевому підсумку вихід з тунелю випромінюватиметься у фазі з передньою стороною діафрагми. Однак при вдвічі більшій частоті (в даному випадку - 100 Гц) вся хвиля формуватиметься в лабіринті, тому вихід випромінюватиме у фазі, прямо протилежній передній стороні діафрагми.

Конструктор такої простої лінії передачі намагається підібрати довжину та згасання таким чином, щоб скористатися ефектом підсилення та зменшити ефект загасання – але важко знайти комбінацію, яка значно краще заглушить у два рази вищі частоти. Гірше того, боротьба з хвилями, що індукують «антирезонанси», тобто обвалення на результуючу характеристику (у нашому прикладі — в районі 100 Гц), при ще більшому придушенні часто закінчується пірровою перемогою. Це ослаблення зменшується, хоч і не усувається, але в області найнижчих частот характеристика також значно втрачається за рахунок придушення інших і щодо корисних резонансних ефектів, що виникають у цій складній схемі. Враховуючи їх у більш розвинених проектах, довжину лабіринту слід співвідносити з резонансною частотою гучномовця (fs) для отримання ефекту рельєфу в цьому діапазоні.

Виходить, що, всупереч початковим припущенням про відсутність впливу лінії передачі на гучномовець, це акустична система, що має зворотний зв'язок з гучномовцем навіть більшою мірою, ніж закритий корпус, і подібна фазоінвертор - якщо звичайно не глушити лабіринт, але на практиці такі кабінети звучать дуже тонко.

Раніше конструктори застосовували різні хитрощі для придушення антирезонансів без сильного демпфування - тобто з ефективним випромінюванням низьких частот. Один із способів — створити додатковий «сліпий» тунель (довжиною строго співвідносний з довжиною основного тунелю), в якому хвиля певної частоти відбиватиметься і бігтиме до виходу в такій фазі, щоб компенсувати несприятливий фазовий зсув хвилі, що веде до виходу прямо з гучномовця.

Ще один популярний спосіб - створити за гучномовцем "сполучну" камеру, яка діятиме як акустичний фільтр, пропускаючи найнижчі частоти в лабіринт і утримуючи вищі. Однак у такий спосіб створюється резонансна система з яскраво вираженими фазоінверторними рисами. Такий корпус можна інтерпретувати як фазоінвертор із дуже довгим тунелем дуже великого перерізу. Для кабінетів, що виконують функцію фазоінвертора, теоретично підходять динаміки з низьким коефіцієнтом (Qts), а для ідеальної, класичної лінії передачі, що не впливає на динамік, — високі, навіть вищі, ніж у закритих корпусах.

Однак є огорожі з проміжною «структурою»: у першій частині лабіринт має явно більший переріз, ніж у наступній, тому його можна вважати камерою, але не обов'язково… Коли лабіринт заглушений, він втратить свої фазоінверторні властивості. Можна використовувати більше динаміків та розмістити їх на різній відстані від розетки. Можна зробити більше однієї розетки.

Тунель також можна розширити або звузити до виходу.

Немає очевидних правил, немає простих рецептів, немає гарантії успіху. Попереду ще веселощі та дослідження — ось чому лінія мовлення, як і раніше, залишається темою для ентузіастів.

Дивіться також: