Акустические системы для меломанов я начал создавать в 1993 году. С этого момента и вплоть до 2001 года меня волновала серьезная проблема: практика показала, что модели, хорошо воспроизводящие музыку, нельзя повторить без индивидуальной дополнительной настройки каждой пары АС. С другой стороны, модели, которые нормально повторялись, не обладали привлекательным звуком.

ПОВТОРЕНИЕ ВОЗМОЖНО

Известно, что малые творческие коллективы (как раз в таких я и работал), имеют шанс выжить, лишь предлагая изделия с убедительными преимуществами. Поэтому в течение 8 лет я делал различные модели АС, которые требовали авторской настройки.

Причина проблемы — в громкоговорителях. Современные серийные динамики изготавливаются из синтетических материалов или из чрезмерно пропитанной бумаги. Это способствует долговечности и стабильности параметров. Для улучшения формального параметра — равномерности амплитудно-частотной характеристики — диффузоры современных громкоговорителей сильно задемпфированы. А это достигается увеличением внутреннего трения в диффузоре за счет свойств применяемых материалов и пропиток.

Повышенное внутреннее трение не позволяет динамику воспроизводить самые тихие звуки, он реагирует движением на сигналы начиная с некоторого порогового уровня. Получается, что платой за стабильность параметров является пониженное звуковое разрешение, потеря «воздушности», недостаточная натуральность тембров акустических инструментов и голосов вокалистов. Поэтому свои АС я старался создавать на основе старых моделей бумажных громкоговорителей с малым внутренним трением материала диффузоров. Такие динамики имеют большой разброс параметров. Кроме того, нет уверенности, что всегда можно будет приобрести нужное количество необходимых громкоговорителей, которые давно сняты с производства.

Желание сделать повторяемую модель высококачественных АС с каждым годом усиливалось. Реализовать его удалось впервые в 1999 году. Были изготовлены три варианта довольно дорогих напольных АС на динамиках Dynaudio, VIFA и Polk Audio.

Самую доступную для повторения модель полочных АС на громкоговорителях VIFA мне удалось собрать в 2001 году.

Шестидюймовый бумажный динамик VIFA M18SG-09 работает в широкополосном режиме — вплоть до 6 кГц. Фильтр, ограничивающий полосу воспроизводимых частот, отсутствует. От 6 кГц и выше воспроизведение обеспечивает ВЧ-громкоговоритель с полимерным куполом 3/4 дюйма VIFA D19SD-05-08. Основное содержание музыки передает НЧ/СЧ-динамик. Поэтому данная модель близка к однополосным системам.

Об авторe

Александр «доктор» Клячин — инженер радиосвязи и радиовещания, специалист международной организации инсталляторов CEDIA. Имеет патенты в области электроакустики, удачные проекты ламповых усилителей и акустических систем. Начиная с 1982 года — эксперт кафедры электроакустики и радиовещания МЭИС (сейчас — МТУСИ). Разработчик профессиональной звуковой аппаратуры, организатор первой выставки «Российский High End». Первым в России создал бестрансформаторный ламповый усилитель. С 1995 по 1998 год — эксперт журнала «Салон AV».

В настоящее время профессионально занимается инсталляцией аудиовидеосистем. Охотно делится своим опытом.

VIFA M18SG-09 — типичный современный бумажный динамик, уступающий, как и все другие типы, старым бумажным громкоговорителям. Тем не менее, ситуация оказалась не безвыходной. На передачу «воздуха» и натуральности тембров влияет не только внутреннее трение материала диффузора. Неравномерность АЧХ в области средних частот и ошибки в балансе между НЧ, СЧ и ВЧ также губительно влияют на воздушность и натуральность.

«Старинные» АС, почитаемые опытными слушателями, созданы на основе превосходных динамиков, возможности которых раскрыты далеко не полностью, так как почти все легендарные старые модели имеют проблемы с равномерностью АЧХ.

Используя свой 9-летний опыт интенсивной работы по настройке различных АС для получения желаемой АЧХ, у меня получилось почти с ювелирной точностью сформировать АЧХ новой модели в области средних частот и обеспечить верный баланс между НЧ, СЧ и ВЧ. Таким образом, все вредные факторы, кроме внутреннего трения материала диффузора, удалось минимизировать. В результате звучание новой модели приблизилось по натуральности к лучшим «старинным» АС.

С точки зрения формальной верности воспроизведения, представляемые АС сопоставимы с такими хорошими аудиофильскими полочными АС, как Concerto (Sonus Faber) или Contour 1.3 (Dynaudio).

Рис. 1

Схема фильтра новой модели представлена на рис. 1. Поясню смысл некоторых символов. Стрелки на линиях, обозначающих кабели внутренней проводки, указывают направленность. Стрелки около катушек индуктивности также соответствуют направленности. Практика показала, что для большинства приобретаемых катушек среднего размера с намоточным проводом начало находится снаружи, а конец («острие стрелы») — внутри катушки. Под средним размером понимается катушка диаметром 15 — 25 см и высотой 15 — 30 см (ориентировочно). Очевидно, что при сматывании провода с такой катушки при изготовлении «L» для вашего фильтра начало направленности совпадет с началом обмотки (точка у края «L» на схеме фильтра), а «острие стрелы» — с последним витком вновь изготовленной «L».

Если вы сомневаетесь в направленности провода, проведите пробное прослушивание, используя отрезки имеющегося провода в качестве акустического кабеля. Плюсовой и минусовой провода предполагаемыми «остриями стрел» должны быть направлены в сторону АС. Основной критерий предпочтительного направления — более «захватывающее», проникновенное звучание. Повышение детальности при перевороте кабеля может ввести в заблуждение, так как нередко именно ослабление эмоций при неправильном использовании направленности позволяет отвлечься от эмоционального содержания музыки и сосредоточиться на восприятии деталей.

Разумеется, элементы фильтра могут соединяться между собой при помощи собственных выводов. Если возникнет необходимость наращивать эти выводы, то следует руководствоваться указанной на схеме направленностью кабелей.

Катушки индуктивности фильтра желательно располагать в перпендикулярных друг другу плоскостях и не ближе 3 см одна от другой. Это минимизирует их взаимодействие, способное ощутимо исказить АЧХ. Цепь С2-L1 фильтра ВЧ лучше смонтировать именно так, как изображено на рис. 1. При этом будут реализованы преимущества указанной направленности проводов и катушки L1. Не стоит размещать резисторы и конденсаторы ближе 1 см от катушек индуктивности. Если вы используете конденсаторы в металлических корпусах, то отдалите их от катушек хотя бы на 3 см. Рекомендованное место расположения фильтра показано на рис. 2, где приведен эскиз корпуса АС. Устанавливать кроссовер близко к громкоговорителям не следует, так как возникнет вредное взаимодействие с катушками. Кажется удобным расположить фильтр на днище корпуса, но тогда нельзя будет ставить АС на металлические стойки.

Рис. 2

Необходимо обеспечить точное соответствие параметров элементов кроссовера, указанным на рис.1. значениям. Допустимое отклонение: ±2%. Лучше, если отклонения будут меньше. С другой стороны, нет смысла стремиться к точности выше ±0,25%. Элементы R1 и R2 не должны обладать паразитной индуктивностью более 2 мН на каждый резистор. Паразитная индуктивность резистора R3 — не более 10 мН. Практика показывает, что приемлемое звучание обеспечивают полипропиленовые и металлобумажные конденсаторы. Полистирольные емкости применять не рекомендую, так как они почему-то искажают эмоциональное содержание музыки, внося в голоса солистов «ехидные» оттенки, а в звучание оркестра — зажатость.

Фторопластовые конденсаторы скрадывают самые тихие звуки, немного напоминая пороговый шумоподавитель. Это ухудшает передачу тонких эмоциональных оттенков, «воздушности» и пространственности звучания.

Самые доступные емкости типа К73 вносят некоторую «раздробленность» или хрипловатость, огрубляют звук. Тем не менее, в отличие от полистирольных и фторопластовых конденсаторов, тип К73, в принципе, применять допустимо, т.к. вносимые ими искажения, во-первых, не очень велики, а во-вторых, не наносят существенного вреда ни эмоциональному содержанию музыки, ни «воздушности» или пространственности.

Электролитические конденсаторы в звуковых цепях использовать не рекомендуют, однако единственный их реально заметный недостаток — потери при передаче сигналов выше 6 кГц (ориентировочно). Во всяком случае, они не вносят такие странные и неприятные искажения, как полистирольные и фторопластовые емкости.

 Рис. 3

В представляемых АС можно изготовить элемент С3 из двух полярных «электролитов», включив их встречно-последовательно (рис. 3.) Суммарная емкость получившегося конденсатора — половина от номинала двух одинаковых конденсаторов. Допустимый диапазон значений изготовленных вами С3 — от 47,0 до 50,0 мФ. При этом разница между С3 для «левой» и «правой» АС стереопары не должна превышать 2%.

Практическое прослушивание показывает, что недопустимое отклонение номинала конденсатора влияет на качество воспроизведения музыки существенно сильнее, чем тип этого элемента. Необходимо добиться низкого сопротивления катушки L2 по постоянному току. Предельно допустимое значение — 0,4 Ом. Лучше, если сопротивление L2 будет не более 0,3 Ом. Для катушки ВЧ-фильтра L1 максимальная допустимая величина сопротивления по постоянному току — 0,8 Ом. Корректирующая цепь на элементах L2, C3 и R3 исправляет АЧХ НЧ/СЧ-громкоговорителя VIFA M17SG-09. Следует учитывать, что почти все модели динамиков звучат с заметной окрашенностью из-за неравномерной АЧХ звукового давления.

Это является причиной ненатуральности тембров, искаженной подачи звуковой сцены. Самое неприятное последствие — невосполнимые потери эмоционального и интеллектуального содержания музыки. Лучшие музыкальные коллективы и солисты настолько точны в своих интерпретациях, что неравномерность АЧХ, особенно в области средних частот, исключают возможность ощутить артистизм и энергетику исполнителей. Один из редких примеров равномерной АЧХ громкоговорителя без применения коррекции — некоторые модели от Dynaudio. Но это не облегчает создание АС, так как на нижнем верхе (4 — 6 кГц) у этих динамиков начинается резкий спад отдачи. Этот «перелом» АЧХ придает звучанию заметный синтетический привкус, бороться с которым в состоянии только очень опытный разработчик.

Поэтому достаточно перспективный вариант — использование бумажных громкоговорителей в сочетании с коррекцией АЧХ. Практическое прослушивание показывает, что искажения АЧХ значительно больше вредят музыке, чем искажения сигнала в элементах корректирующей цепи.

В области от 1250 Гц до 10 кГц НЧ/СЧ и ВЧ-громкоговорители используемых типов очень активно взаимодействуют. Результат — существенная неравномерность АЧХ звукового давления в этом диапазоне. Поэтому цепь С2-L1 настроена на резонанс с максимумом поглощения на частоте 3420 Гц. Эта цепь в сочетании с другими элементами фильтра ВЧ-головки обеспечивает такие частотную и фазовую характеристики излучения ВЧ-громкоговорителя, при которых суммарная АЧХ звукового давления АС наиболее равномерна.

Для внутренней разводки лучше использовать медный литцендрат, соблюдая направленность. Это провод из множества тонких жил, каждая из которых имеет индивидуальную лаковую изоляцию. Площадь сечения — не менее 0,4 мм², что приблизительно соответствует диаметру D 0,7 мм, без учета толщины общей изоляции кабеля. Оптимальное сечение: 0,6 — 0,8 мм², диаметр — D 0,9 — 1 мм.

Если вам не удастся приобрести провод необходимого диаметра, можете набрать достаточную суммарную площадь сечения, соединяя тонкие проводники параллельно (соблюдая направленность).

Рекомендуемый тип проводника превосходит по качеству передачи музыки и звука большинство других разновидностей проводов. Недостаток литцендрата — трудности при облуживании. Необходимо использовать либо аспирин совместно с канифолью в качестве флюса, либо только канифоль, если можно довести температуру жала паяльника до 320 — 340°С. Облуживать надо с использованием достаточного количества припоя, настойчиво прогревая кабель, прижимая его к деревянной поверхности, покрытой канифолью. Будьте осторожны! При избыточных по силе движениях можно оторвать часть тонких жил литцендрата.

Не стоит увлекаться минимизацией длины внутренних кабелей. В данном случае качество передачи сигнала больше зависит от типа проводника, чем от его длины. Удобно, чтобы кабели от входных разъемов до фильтра и от фильтра до громкоговорителей позволяли достаточно свободно припаивать и отпаивать разъемы и динамики перед их установкой в корпус АС. Эскиз корпуса АС приведен на рис. 2. Рекомендуемые материалы — ДСП или ДВП. Допустима фанера соответствующей толщины (16 мм).

Не имея возможности ювелирно настроить АС, самодельщики сосредотачивали свои усилия на улучшении качества корпусов. К сожалению, начиная с некоторого достаточного уровня виброзащищенности и герметичности приращение качества звучания от степени совершенства корпуса резко замедляется. Такой важный параметр, как толщина стенок, зависит от габаритов АС. Для небольших полочных мониторов удовлетворительная вибростойкость стенок достигается при их толщине более 12 мм, если материал — ДСП или ДВП.

Прослушивание показывает, что значительное увеличение толщины стенок дает небольшое улучшение звучания. Каждый этап усовершенствования настройки АС, то есть формирования желаемой АЧХ звукового давления, приносит неожиданно существенное приращение качества воспроизведения. Поэтому изделия разных фирм, оснащенные иногда однотипными громкоговорителями, близкими по качеству корпусами и комплектующими, зачастую звучат по-разному и соответственно отличаются по цене.

Кстати, громкоговорители VIFA очень широко используются в АС многих известных фирм, так как VIFA — стабильный поставщик приличных и недорогих динамиков. Информация о влиянии типовой настройки той или иной модели АС отсутствует в рекламе, так как неопытному покупателю интуитивно значительно понятнее влияние качества динамиков, корпусов и комплектующих. Легче поразить воображение необычной формой корпуса или новой конструкцией и материалами громкоговорителей, чем на практике показывать, от чего действительно в первую очередь зависит качество звучания.

Тем не менее, самые опытные и внимательные любители музыки обращают первостепенное внимание на прослушивание выбираемых АС, а во вторую очередь — на технологические особенности этих изделий.

Разумеется, в изготавливаемом корпусе не должно остаться ни одного негерметичного стыка, ни одного отверстия, кроме порта фазоинвертора (ФИ). Как видно на рис. 2, данные АС оснащены щелевым ФИ с выходом на задней стенке, настроенным на частоту 40 Гц. Известное теоретическое предположение о губительном влиянии незначительных щелей на воспроизведение НЧ опирается на понятие добротности (Q) акустической колебательной системы, состоящей из громкоговорителя, корпуса и ФИ. Расчеты показывают, что даже небольшие щели и отверстия ощутимо снижают Q. Многочисленные практические наблюдения опровергают эту гипотезу. На передачу НЧ незначительная разгерметизация почти не влияет. Необходимость тщательной герметизации связана с заметными свистящими призвуками из-за «продувания» малых щелей и отверстий при воспроизведении низких частот.

Как видно на рис. 2, боковые и, частично, передняя стенки корпуса АС усилены двумя ребрами жесткости. Площадки соприкосновения ребер и внутренних поверхностей корпуса должны быть полностью проклеены, чтобы эти ребра и детали корпуса были единым «монолитом». То же относится и к доске, «отсекающей» щелевой ФИ. В этой доске имеется отверстие для установки пластмассовой колодки с разъемами.

Размеры отверстия выбирайте в зависимости от доступного вам типа колодки («корытца»). Можно просто просверлить в той же области необходимые отверстия и вклеить при помощи эпоксидной смолы нужное количество одиночных разъемов (два или четыре, если вы используете bi-wiring).

Возможны два варианта заглушения внутреннего объема АС.

Первый: покрыть внутреннюю поверхность корпуса звукопоглощающим материалом. Достаточно пары слоев синтепона или ватина. Второй вариант: заполнить объем звукопоглотителем, соблюдая следующие правила.

1. Материал не должен давить на диффузор НЧ-динамика и на его провода от катушки.
2. Отверстие ФИ, направленное внутрь корпуса, и пространство для движения воздушного столба из этого отверстия (примерно 5 — 10 см) должны быть надежно застрахованы от попадания заглушающего материала.
3. Необходимо быть уверенным, что материал со временем не свалится на дно АС. По крайней мере, зона вокруг НЧ/СЧ-динамика должна быть всегда заполнена звукопоглотителем, иначе ящичные призвуки неизбежны.
4. Не следует набивать звукопоглотитель «туго», он просто должен заполнить предоставленный ему объем без уплотнения и сжатия.

Чтобы выполнить эти условия, потребуется приклеить звукопоглощающие «подушки» или «валики» к корпусу в нескольких необходимых местах.

Удобно использовать достаточно большие куски синтепона или ватина. Их легко сворачивать в стабильные по форме рулоны или формировать из них «подушки», наполненные мелкими отрезками звукопоглотителя. Можно заполнять «подушки» отрезками поролона. При этом заворачивать поролон необязательно в синтепон, подойдет и марля. Следует помнить, что со временем поролон высыхает и может частично превратиться в порошок, поэтому лучше применять синтепон или ватин.

Размеры, конструкция корпуса и толщина стенок обеспечивают более чем достаточную виброзащиту. Дополнительная антивибрационная обработка внутренних поверхностей корпуса будет бесполезной тратой сил и может привести к недопустимому уменьшению объема.

Если передняя панель не имеет дефектов, рекомендуется установить громкоговорители без каких-либо уплотнительных колец, промазок силиконом или пластилином. Механические свойства корпусов применяемых громкоговорителей обеспечивают в данном случае герметичность и отсутствие дребезга.

Будьте осторожны при установке ВЧ-головки! Её пластмассовый корпус треснет, если вы закрутите саморезы слишком сильно.

Прослушивание показывает, что элементы виброразвязки, применяемые при креплении динамиков, незначительно влияют на звучание. По этой причине в современных АС динамики чаще всего просто привинчивают саморезами.

Фанера, и в особенности ДСП и ДВП, обладают превосходным звукопоглощением на средних и высоких частотах. В связи с этим внутренние плоскости корпуса не должны быть ламинированными или окрашенными. В готовом виде данная модель АС имеет закругленные края передней панели, которая отделана синтетической или натуральной кожей. Это уменьшает дифракционные явления и, соответственно, улучшает измеряемые характеристики АС по звуковому давлению. Тем не менее, вы можете использовать простые прямоугольные корпуса. Ухудшение звучания будет незначительным. В данном случае приборы «видят» то, что для слуха второстепенно. К сожалению, чаще измерительная техника не «воспринимает» явной разницы при изменениях в аудиосистеме, четко заметных на слух.

Предлагаемые АС, как и многие другие, следует установить на высоте от пола до центра ВЧ-головки, равной 100±10 см. Большинство бытовых АС нормально звучат в помещении с капитальными стенами, мягкой мебелью, ковром и достаточно плотными шторами на окнах. Некапитальные стены, гипсокартонные фальшстены и потолки, крупная мебель (шкафы и т.п.) поглощают низкие частоты. В этих условиях любым нормальным АС требуется грамотно согласованный с ними и помещением сабвуфер. В комнате без звукопоглощения хорошее звучание исключено. Для бытовых АС нормальная площадь комнаты прослушивания: 12 — 30 м² (ориентировочно). Правильное размещение АС — на равных расстояниях от оси симметрии комнаты. Акустическая обстановка для левой и правой АС должна быть равноценной. Например, если справа — окно, закрытое портьерами, а слева — голая стена, то, за счет отражений от стены, звуковая сцена сместится влево.

Если установить АС посередине между полом и потолком, например на высоте 140 см при потолке 280 см, то НЧ перестанут воспроизводиться. Причина — определенная система формируемых при этом стоячих волн в помещении. Для получения хорошей звуковой сцены необходимо удалить АС от задней стены хотя бы на 60 — 70 см. Не стоит придвигать их к боковым стенам ближе, чем на 20 см. При удалении АС от задней стены на 1 — 1,5 м получается превосходная пространственная картина, но может недоставать низких частот. Чем ближе слушатель к противоположной от АС стене, тем больше для него отдача по самым низким частотам, избыток которых чаще приносит для музыки больше вреда, чем нехватка.

Если между АС расстояние менее 2 м, звучание будет «зажатым» и «плоским». Если оно более 3,5 м, возникнет разрыв звуковой сцены. При размещении слушателя и АС в углах равностороннего треугольника становится возможна локализация источников звука во всех направлениях. Например, при прослушивании грамотно записанной звуковой дорожки фильма, локализуются звуки сбоку и сзади без подключения процессора пространственного звучания и без тыловых усилителей и АС. Тем не менее, в домашнем кинотеатре тыловые каналы полезны, так как вышеуказанное расположение АС и слушателя часто не соблюдается. Кроме того, не все фонограммы содержат достаточную фазовую и реверберационную информацию, необходимую для пространственного воспроизведения при помощи только двух каналов.

За точность АЧХ всего тракта в первую очередь отвечают АС. Поэтому ювелирная настройка акустических систем — необходимое условие для прослушивания музыки. Другие элементы тракта сильнее влияют на передачу фактуры, натуральности звучания. Например, неудовлетворительный CD-плеер, усилитель и кабели не позволят ясно отличать синтезированное фортепиано от настоящего. Даже в таком тракте хорошие АС могут раскрыть артистизм и энергетику музыкантов, то есть главное, что делает музыку более совершенным миром, чем наш повседневный жизненный круг.

Для предлагаемой модели следует учесть один важный момент. Эти АС созданы для работы с ламповым усилителем, обладающим выходным сопротивлением около 2 Ом. Разные модели ламповых аппаратов имеют выходное сопротивление от 0,3 до 6 Ом. Чаще встречаются значения от 1 до 3 Ом. У транзисторных усилителей этот параметр, как правило, стремится к 0 Ом. Конкретное значение выходного сопротивления, взаимодействуя с частотно-зависимой характеристикой — импеданса любой модели АС, формирует определенную АЧХ звукового давления. Поэтому при подключении к различным типам усилителей мы имеем разное по тембру звучание от одной и той же пары АС. Чтобы сохранить точность воспроизведения предполагаемой модели при использовании транзисторного усилителя, надо последовательно с каждой АС включить резистор номиналом 1,8 — 2,2 Ом (одинаковый для левого и правого каналов) мощностью более 10 Вт и индуктивностью менее 7 мН. Наша АС имеет паспортную мощность 40 Вт.

Благодаря оптимальной настройке фазоинвертора нижняя граничная частота по уровню -3 дБ, составляет 40 Гц. Это очень хороший показатель, так как даже напольные АС реально по уровню -3 дБ редко воспроизводят сигналы ниже 50 Гц. Когда даются значения 20 — 40 Гц, обычно имеют в виду отклонение -8 — -16 дБ. Верхняя граничная частота (по уровню -3 дБ) — не менее 20 кГц. Номинальное сопротивление — 8 Ом. Чувствительность — 87 дБ/Вт/м.

Правильно повторить акустические системы по их описанию имеют шанс только опытные люди, обладающие к тому же исправной измерительной техникой для точного изготовления элементов фильтра. Если вы не имеете необходимых навыков и технического обеспечения, а прослушивание предлагаемых АС оставило положительное впечатление, лучше приобрести их в готовом виде.

АС могут быть отделаны синтетической пленкой, натуральным шпоном, изготовлены из массива или отделаны рояльным лаком. Производится данная модель на фирме ZKI, специалисты которой владеют методами качественной деревообработки и необходимым опытом серийного производства акустических систем без отклонений от эталона. Предприятий с таким качеством работы очень мало, поэтому рекомендую поручать изготовление акустики, создаваемой любителями и профессионалами, именно фирме ZKI.

ПрактикаAV #2/2002