Фазолинейная акустика что это
«Золотая эра» Hi-Fi
В конце 60-х стало ясно, что технологии позволяют добиться очень высокого качества звуковоспроизведения. Так зародилась эра домашнего Hi-Fi.
В работу включились компании с мировым именем. Развитие было таким стремительным – уже к середине 70-х было достигнуто столь высокое качество, что дальнейшее совершенствование параметров не давало ощутимых улучшений звучания.
Наибольшую трудность для конструкторов представляли акустические системы (АС). А именно они, как финальный элемент, в бóльшей степени и определяют качество звучания. Однако, конструкцию динамического громкоговорителя, запатентованного в 1925 году до сих пор(!) не удалось изменить. Менялись материалы, формы, но не принцип. (Советую посмотреть Где они теперь и были ли вообще?)
И всё же, в 1975 году инженерам Technics, подразделения корпорации Matsushita, удалось совершить прорыв. С помощью разработанного им метода измерений были проведены исследования форм сигнала различных музыкальных инструментов, и голосов вокалистов – и стало ясно, что, существовавшая акустика, просто не в состоянии корректно воспроизводить даже отдельные инструменты!
Причина этого обуславливалась временными задержками в приходе сигналов от различных громкоговорителей. В результате длительных измерений, за счёт пространственного разнесения громкоговорителей по вертикали, стало возможным размещать в одной плоскости не подвесы АС, а акустические центры излучения, что привело к достижению фазового естества, и как следствие, невиданно высокого качества звуковоспроизведения. (Подробнее об этом можно прочитать здесь.)
Так появилась на свет акустика Technics SB-7000 – трёхполосная АС с фазолинейной (минимально-фазовой) характеристикой, которая в марте 1975 года была представлена ошеломлённой публике на пресс-конференции в Токио. Подобное решение обеспечило серьёзное улучшение характеристики направленности (т.е. более широкую стереобазу), и великолепную локализацию источников звука, в воспроизводимом материале, что сразу же поражает при прослушивании.
Позднее в 1978 году у неё появились «братья»: более старшая, 4-х полосная SB-8000 и несколько младших, 2-х полосных SB-4500, SB-5000, SB-5300, SB-5500 и SB-6000. Чуть позднее были выпущены ещё более крупные SB-10000 и монстроподобные акустические системы SB-9500 (весом 169 кг каждая).
Несмотря на высокую стоимость, эта акустика покорила Hi-Fi рынок во многих частях света. До сих пор она является вожделенной мечтой многих меломанов. Вот, и я к 44-м годам дождался осуществления мечты – я стал обладателем Technics SB-6000!
Что бы осуществить мечту, пришлось совершить «марш-бросок» 2800 км в г. Глазов, что на севере Удмуртии. Но оно того стоило!
Ранее я не имел возможности послушать акустику этих серий (далеко не у многих «сбываются мечты» :), но слышал множество восторженных отзывов. И один из отзывов, который, вероятно, стал «последней каплей», я получил на этом сайте от badangel : «Живьем мне удалось послушать младшенькие SB-4500 и старшенькие SB-8000. Наибольшее впечатление произвели 8000-е! И те и другие отличаются от всей прочей акустики так называемым «живым» звуком. Когда первый раз слышишь звук таких (фазолинейных) АС – то в прямом смысле, срывает крышу.»
Когда на следующий день, выспавшись после поездки, подключил – крышу сорвало и мне… Внешний вид этих «уродцев» поначалу вызывает улыбку, потом уголки рта опускаются и округляются глаза – очень сильно отличается звучание от всей другой акустики! Аж мурашки по коже. Как на концерте – нереальное погружение в атмосферность!
Трудно отделаться от ощущения, что музыка звучит не из динамиков. Первое впечатление – что каждый инструмент звучит из отдельных колонок, расставленных в различных местах комнаты. И уж никак звук не идёт из самих динамиков. Очень чёткая локализация местоположения на сцене, причём не только по ширине, но и в глубину!
«Залип» на пару часов. Сложно перестать наслаждаться такой детализацией. Звук заполняет комнату целиком. Он идёт отовсюду. Все инструменты расставлены по своим местам. Они «живые»! Очень впечатляет рояль – кажется, что он дома. Гитара звучит так, что хочется протянуть руку и провести по струнам…
И второе, настолько низкие искажения и огромный динамический диапазон, что сложная плотная музыка не сливается в единую кашу – каждый инструмент звучит независимо, не забивая другие. 30 см динамик поражает масштабностью звучания – не возникает желание слушать музыку громко – даже на тихой громкости ощущение, что ты в зале. И что ещё поражает – они не выделяют что-либо, они просто воспроизводят все как есть!
К началу 90-х прогресс словно остановился, будто всё уже было изобретено и достигнуто. Рынок перенасытился. Продажи крупных компаний резко упали. Произведённая ими в те годы техника, до сих пор исправно служит своим хозяевам, которые довольны звучанием своей аппаратуры, и не хотят покупать ничего нового.
Компании решили снизить себестоимость, выпускаемой продукции путем упрощения технологического процесса, роботизации линий, унификации производства и перемещения заводов в страны с дешевой рабочей силой. Такие решения позволили уменьшить себестоимость в несколько раз и как-то выжить на рынке, но привели к ухудшению качества продукции. После чего была введена новая маркетинговая политика, породившая Hi-End со своими мифами и отсутствием зависимости качества от цены.
С начала 90-х новые разработки в сфере дорогого Hi-Fi практически не велись, началась глобальная миниатюризация и повальное увлечение домашними кинотеатрами. Из-за веяний моды и тесных жилищных условий большинства потребителей, появилась так называемая акустика «Life style», в которой на первом месте не качество звука, а модные дизайнерские изски, наиболее гармонично вписывающиеся в современный интерьер.
Золотая эра Hi-Fi закончилась…
Внимание: Эта акустика продаётся! в связи с покупкой SB-7000. Обращаться в личку.
О качественном звуке своими руками
Блог об опыте самостоятельного конструирования качественных акустических систем и усилителей (в стремлении к звучанию Hi-End уровня за небольшие деньги)
История сборки усилителя JLH для Александра
О фазолинейной акустике или «Святой Грааль» хорошего звука
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.
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:
Тема: Фазолинейный фильтр для трех полос
Опции темы
Чего-то схема не прицепилась.
Ой, да бросьте: http://akotov.narod.ru/passfilters.html
Пройденный этап. Но интересный.
Зачем резисторов-то в параллель напихано в вашей схеме.
А на мой взгляд элктрическая фазолинейность вообще не нужна! Нужно соблюсти фазу системы (электрическую и по воздуху) в полососе совместного излучения и не более. Правда натурные эксперименты проводил только эмулируя двухплоску в ЛпсКАДе, не более того.
Добавлено через 1 минуту
Другой бы спорил, а я не буду.
Добавлено через 2 минуты
Добавлено через 1 минуту
devisangela, слушай, а почему не добавить фазокрутилку в ВЧ и уже на готовом полностью подкрутить фазу, глядя по микрофону? Считаю, что на раздел СЧ-НЧ можно смело забивать.
Добавлено через 6 минут
Наиль, печатаем одновременно.
Я так понимаю, что разница между первым и вторым (если полосы сводятся) в групповой задержке, или фазе. До этого я конечно же пробовал 2-й порядок (на той же системе) разных видов и все пошло в ящик.
Добавлено через 14 минут
Я сделал немного иначе: две секции НЧ и ВЧ-СЧ.
Когда мерял с этими фильтрами ГВЗ в Arta, пришлось сдвинуть ВЧ-СЧ вперед, чего раньше я и не подозревал.
Я не привожу здесь результатов, потому что Arta, Spectralab, Easera дают разные результаты, и пока не ясно, кто из них врет.
Тема: Так называемый Фазолинейный кроссовер (дефиренциальное фильтровние)
Опции темы
То что характер звучания отличен от стандартных фильтров очевидно. Но в месте с тем так же очевидно что что то не так.
Сигнал одной полосы шунтируется. но шунтируется он сигналом с уже накрученной фазой. Схема то простая и явно не распространена в массах не случайно. Кто подскажет, а что именно не так? Какие косяки вылазят?
Во первых, этот фильтр не фазолинейный, а фазокогеррентный.
Никаких косяков, все строго в соответствии с теорией.
Я с таким фильтром живу уже 10 лет. Для меня он оказался предпочтительней любых иных.
А косяки в том, что применение фазокогеррентного фильтра не поможет устранить фазовую нелинейность (а также разрывность ФЧХ) акустической системы.
Что, впрочем, присуще всем фильтрам. К сожалению.
Для понимания. Обычный, к примеру, ФНЧ дает задержку фазы и временную задержку. А что происходит у фильтра который мы обсуждаем?
Так задержка фазы и времени суть одно и то же.
Мы рассматриваем не один фильтр, а несколько.
Для простоты ограничимся ФНЧ и ФВЧ.
Обычные фильтры на частотах раздела сдвигают фазу в противоположных направлениях.
Фазолинейные системы не изменяют фазу во всем диапазоне пропускания.
Фазокогеррентные сдвигают фазу монотонно в диапазоне пропускания, но на частоте раздела сдвиг фаз ФВЧ и ФНЧ одинаков по величине и знаку.
В данной схеме для компенсации фазового сдвига одного из фильтров применяется так называемая всепропускающая фазовращательная цепь с ФЧХ, зеркальной ФЧХ фильтра. При этом получается возможным получить всю остальную фильтрацию при помощи вычитания фильтрованного сигнала из исходного.
Подброшу свою ложку дегтя: этот фильтр очень требователен к полной идентичности ФВЧ и всепропускающего звена во временнОй области. Прежде чем собирать, просимулируйте его в МС или другом симуляторе и задайте отклонение радиоэлементов от номинала 2
dnovikoff
dnovikoffAlchemist as is.
Давненько я не писал за звук. Но надо исправляться, так что сегодня мы поговорим за фазолинейную акустику, а именно за её кроссовер.
Вообще, этот пост должен был называться по-другому и отвечать на вопрос «каковы оптимальные частоты раздела полос и чем они обусловлены?», заданный мне недавно в личной беседе. Вопрос это крайне интересный и многогранный, потому на него я обязательно отвечу, но гораздо более интересна в этом ответе именно составляющая, имеющая отношение к фазолинейным АС.
Принято считать, что существует область наибольшей чувствительности слуха, попадание частот раздела в которую является крайне нежелательным, потому что это слышно. Наиболее выражен здесь диапазон 3-5кГц, но в разделе на 1 кГц тоже ничего хорошего нет. Именно это и определяет классические частоты раздела трёхполоски в районе 200-500 Гц между НЧ/СЧ и 4.5-6 кГц между СЧ/ВЧ.
На самом деле, на этом ответ можно было бы и закончить, если бы не тот момент, что справедливо это только для обычных, не минимально-фазовых, АС. Ну и если не вдаваться в причины того, а почему же разделы частот собственно слышно. А прикол тут в том, что наиболее часто упоминаемая и очевидная причина («динамики играют по-разному») на самом деле глубоко вторична.
Так что давайте разбираться дальше.
Как я уже неоднократно писал, наиболее важными характеристиками акустики, влияющими на натуральность, естественность и «открытость» звучания являются фазо-частотная и импульсная/переходная характеристики. Этот вопрос я довольно подробно разбирал в своём посте про то, существует ли эталон звука, поэтому здесь я на этом факте детально останавливаться не буду, а просто примем его за данность.
Первая и главная часть этого поля лежит в области переходной характеристики. Если мы посмотрим на классический подход к разработке акустики, то обратим внимание на то, что наиболее проблемной является как раз СЧ-область. Потому что СЧ-динамик должен быть достаточно большим и мощным, чтобы не перегружаться по НЧ, при этом достаточно маленьким для того, чтобы хорошо отыгрывать верхнюю часть диапазона. И это всегда, в 146% случаев, приводит к компромиссу.
В случае, если у вас появляется простор в выборе частот раздела, сдвигом этих частот можно очень хорошо регулировать форму переходной характеристики в целях устранения этого излома. Что интересно, итоговый результат оказывается сугубо физичен и прост как валенок по своей сути, так как эта частота на 95% определяется. Соотношением масс подвижных систем динамиков! 🙂 Ну, с точки зрения именно качества звучания. Перегрузочную способность, искажения и особенности АЧХ никто не отменял (а выравнивание АЧХ сдвигом частоты раздела тоже весьма эффективно в определённых пределах, когда горбы АЧХ одного динамика у вас накладываются на провалы АЧХ второго динамика).
Естественным ограничением здесь также выступают внеосевые АЧХ динамиков, а именно их спад начиная с некоторой частоты, но здесь та же физика приходит на помощь сама. Дело в том, что частота, на которой происходит спад внеосевых АЧХ, однозначно определяется размером диафрагмы динамика, а он в свою очередь прямо пропорционален массе подвижной системы. Так что это, по сути, одно и то же и выбирая частоту раздела по критерию соотношения масс подвижных системы вы одновременно убиваете двух зайцев.
Дело тут в чём. Идеальные ФЧХ и ИХ/ПХ дают чудеснейшее звучание на акустической музыке. Натуральное, открытое, чистое, всё как надо. Но как только дело доходит до спектрально-плотного тяжеляка, звучание которого во многом построено на нелинейных искажениях (см. электрогитары), моментально возникает проблема отсутствия «мяса» в звуке, которая приводит к тому, что этот самый тяжеляк начинает нещадно ездить по ушам.
Кстати, на хорошо записанном зарубежном тяжеляке проблема отсутствия «мяса» на фазолинейках заметна гораздо реже. Обусловлено это тем, что пишутся, сводятся и мастерятся они на нормальных студиях, где вполне могут стоять фазолинейные Kinoshita или Westlake, а то и чего ещё круче. Да и делают это люди не только не глухие, но и с огромным опытом. А вот с отечественными записями всё, как правило, очень грустно. Разница настолько огромная, что свою любимую отечественную музыку я уже давно предпочитаю слушать исключительно в дерьмовых наушниках, потому что на нормальной акустике слушать ЭТО невозможно.
Хотя, например, даже с очень хорошими записями бывают косяки. Когда мы довели акустику я, например, стал слышать, как на записях Moby на вокале открывается гейт, лол. Первое время, пока я не допёр, что это вообще, это вызывало сильные непонятки. Или что вокал на Rolling in the deep имени Adele пережат просто в полный хлам (что любопытно, на всех остальных песнях с 21 ситуация очень сильно лучше, а One and only так вообще ням-ням записана).То есть надо понимать, что обладание качественной акустикой очень сильно повышает требования к качеству записей.