Статьи о динамиках, усилителях, и пассивных/активных монитора.

[N-Acoustic]

Нам думается, данные статьи будут полезны обитателям форума.
Написаны они все, исходя из большого количества просмотренных топиков в данном разделе, а так же из нашего опыта.

В данных статьях хотелось бы немного поговорить простым, понятным языком на тему искажений усилителей, динамиков и активной и пассивной акустики. Во всяком случае изложить наше видение некоторых вопросов и проблем проектирования акустических систем, а так же попытаться уяснить некоторые моменты, которые являются причиной постоянных "холиваров" между посетителями форума(и не только этого).

"Трактат" разделён на несколько частей:

• Динамики: “профессиональные” и “бытовые”
• Нелинейные искажения: Нелинейные искажения связки “усилитель-динамик”, “усилитель-акустическая система”
• Активная и пассивная акустика.

Итак, начнем с динамиков.

Спойлер

Начинаем мы с них для того, чтобы уяснить принципиальную разницу между «профессиональными» и «бытовыми» динамиками – это важно для правильного понимания многих вещей. Так же здесь предпринята попытка простым языком объяснить - как влияют те или иные параметры динамика на звук.

Подавляющее большинство современных мониторов в мире (в том числе и N-Monitors) спроектированы на, так называемых, «бытовых» динамических головках. Причем, бытовыми они называются весьма условно. В отличие от, опять же, условно называемых «профессиональными», динамиков, они обладают более тяжелой массой(Mms) подвижной системы, что позволяет им отыгрывать ниже по-частоте (низкая резонансная частота(Fs) ), чем их «профессиональные» братья. Но, как известно, ничего не бывает просто так, и утяжеление подвижной системы приводит к снижению КПД (чувствительность, Sensitivity) при прочих равных.
И, если для среднестатистического «профессионального» динамика, диаметром 8 дюймов, показатели Fs лежит в пределах 60-80Гц, Mms: 15-20Грамм, а чувствительность в районе 95дБ/Ватт/метр, то для типичной, добротной «бытовой восьмёрки», эти параметры будут следующие: Fs: 25-35Гц, Mms: 20-30Гр, Sens.: 88-91дБ.

В итоге имеем ситуацию, когда для «бытовых» нужд динамик диаметром 8 дюймов – уже “без пяти минут” сабвуфер, а для «профессиональной» гвардии – он всего лишь мидбас или среднечастотная головка. И резонансными частотами в районе 25-35Гц обладают крайне малое число даже 18-и дюймовых «профессиональных» драйверов.
Цели снижения резонансной частоты в ущерб чувствительности вполне оправданы: уменьшение габаритов акустики для студийных и бытовых целей.

Так же очень важным, но, почему-то, незаслуженно опускаемый из виду,является следующий параметр - силовой фактор(Force Factor): BL. Говоря простым языком, силовой фактор - это сила, которая сообщается подвижной системе динамика при подаче электрического сигнала на звуковую катушку динамика. Косвенно влияет на долговременную мощность динамика. Перегрев магнита при высокой мощности приводит к резкому снижению его магнитных свойств, и через несколько секунд динамик можно нести в мастерскую на замену подвижной системы или на перемотку катушки - тут уж как повезет:smartass:. Ферритовые магниты после охлаждения восстанавливают(почти) свои магнитные свойства. Неодимовые магниты после перегрева можно выкидывать.

Так же из силового фактора и массы подвижной системы можно получить один очень важный параметр: фактор ускорения (Fa), который равен отношению BL/Mms и говорит о скорострельности динамика и способностью отрабатывать быстрые импульсы (та самая читаемость, быстрота и тд и тп). Если для хорошего 8-и дюймового “бытового” динамика(например, Seas CA22RNX), Фактор ускорения равен 0,318, то для “про-” 8ки Fa будет выше 0,5, в основном из-за более лёгкой подвижной системы Считается, что динамики с Fa <0.25 малопригодны для воспроизведения средних частот. Регулировать Fa можно либо массой "подвижки" либо более "сильным магнитом". Первое приведет к повышению резонансной частоты и сужению диапазона в НЧ. Второе приведет к утяжелению и удорожанию динамика.

С высокочастотными драйверами – ситуация иная не только в параметрах, но и в конструкции. Здесь ВЧ «для дома» и ВЧ «для профи» отличаются кардинально. И пищалками «профессиональные» ВЧ драйверы назвать не поворачивается язык из-за габаритов, веса, и всего остального. Например, звуковая катушка у неплохого и не самого мощного (до 50Вт) «про-» ВЧ--драйвера составляет 2дюйма. В то время как у хорошего 8-и дюймового «бытового» динамика – диаметр катушки 1.5дюйма. Вес сопоставим.
Вот такая получается забавная ситуация. Что, впрочем, тоже понятно. «Профессиональные» компоненты используются в самых различных условиях эксплуатации, и, как правило, эти условия далеко не самые благоприятные. «Профессиональные» динамики и драйверы должны максимально долго выдерживать перегрузки, быть максимально надёжными и ремонтопригодными. Например, ВЧ-драйвер PAudio PA-D38 можно отремонтировать «на коленке» за 5 минут с помощью одной отвёртки, установив ремонтный комплект.
Как уже было замечено – ничего не бывает бесплатно. И «про-» компоненты имеют, как правило, менее гладкую АЧХ, большой вес, габариты и тд.
Так же “про-” ВЧ-драйверы являются компрессионными. Звуковая катушка вместе с куполом помещены внутри камеры с довольно узким выходом, относительно диаметра звуковой катушки. К выходу драйвера присоединяется рупор, определяющий угол раскрытия на СЧ/ВЧ частотах, излучаемых драйвером.
Вобщем - разные цели, разные подходы к проектированию динамиков и драйверов.
Некоторые “профессиональные” динамики применяются в проектировании студийных мониторов: мониторы Reflextion Arts, Westlake Audio, некоторые модели JBL и т.д. В Reflection Arts используются топовые НЧ динамикки JBL и компрессионные драйверы TAD. TAD - это подразделение компании Pioneer, выпускающие первокласные “про-” динамики с превосходными параметрами и соответствующей ценой.

В данной статье были описаны лишь основные отличия бытовых динамиков от профессиональных. Есть еще множество параметров, оказывающих большое влияние на звучание и на подход к проектированию: например, индуктивность звуковой катушки(Lvc), или жесткость подвеса и тд. Но они сознательно были опущены в данной статье.

В следующий раз - будем обсуждать нелинейные искажение в динамиках, усилителях, фильтрах и их связках друг с другом.

 

[N-Acoustic]

Перейдем к искажениям.

Последнее время(впрочем, как и 10 и 20 лет назад) - очень много ведется дебатов по поводу нелинейных искажений, вносимых усилителем в сигнал и их крайне губительном влиянии на звук. Что КНИ более, чем 0,001 - это не серьёзно и т.д. и т.п.
В этой статье мы покажем, что “не так страшен чёрт, как его малюют”, и производителям попросту хочется как-то продавать свою продукцию. Хотя, стоит отдать должное, существуют и действительно уникальные в своём роде усилители. И бывает так, что усилитель с КНИ<0.00001 играет крайне ужасно, и наоборот.

Мы не будем здесь говорить о применяемой схемотехнике, не будем устраивать баталии “чип vs. транзисторы” или “Класс D против класса A/B”. Поговорим только о природе нелинейных искажений вкратце - и будет немного занимательной математики с интересными выводами.

Искажений, возникающих в электро-акустических приборах бывает великое множество, но мы остановимся на одном, самом обсуждаемом и интересном: нелинейные искажения.

Спойлер

Нелинейное искажение – это процесс, при котором в выходном сигнале появляются дополнительные спектральные составляющие(гармоники), кратные входному сигналу, изменяющие(искажающие) форму исходного сигнала.
Так как уровень входного сигнала может быть различен, то для простоты количественно, нелинейные искажения выражаются в процентах, относительно амплитуды входного сигнала. Иногда такие искажения называют - гармоническими. Обозначаются как КНИ(коэффициент нелинейных искажений) или THD(Total Harmonic Distortion). Применительно к усилителям, зарубежные производители очень часто указывают параметр THD+N - это КНИ плюс относительный уровень шума в звуковом тракте. КНИ измеряется в процентах, и не может быть выше 100%.
Типичные значения КНИ у неплохих динамиков составляет не более 2.5% в рабочем диапазоне. У хороших <1,5%, у отличных <1%.
У добротно сконструированых усилителей, КНИ не превышает 0,05% во всем диапазоне на номинальной мощности. Здесь стоит остановится отдельно: измерения КНИ динамиков происходят на определенной подводимой мощности, обычно указывают 1Вт. К слову, на этой мощности измеряются все остальные параметры динамика.
В техническом же паспорте усилителя обычно указано - на какой мощности КНИ не превышает заданного значения.
Это очень важный момент.

Немного математики и небольшие умозаключения
Математика 1. Измерения

Спойлер

Как было сказано выше, нелинейные искажения - это появление в исходном сигнале паразитных гармоник, кратных основному тону. Т.е. если на вход поступает сигнал с частотой F, то в результате нелинейных искажений, на выходе появится сигнал с основным тоном F и гармониками:2F, 3F, 4F и тд. Амплитуды гармоник имеют тенденцию к уменьшению с увеличением номера гармоники.
КНИ может меняться в зависимости от частоты входного сигнала. И некоторые производители приводят такие графики или цифры.
Так же, очень многие люди любят спросить/спорить на тему КНИ во ВСЕМ звуковом диапазоне. Но так ли это важно для восприятия звука?

Как известно, звук – это колебания с частотой от 20 до 22кГц. Ниже – инфразвук, выше – ультразвук, все, что за пределами звукового диапазона, неслышимо для человеческого уха, так же, чувствительность уха падает по краям звукового диапазона. Можно сколь угодно долго говорить о влиянии ультразвука на “субъективное восприятие” и т.д. Но субъективное восприятие - оно на то и субъективно.

Если мы измеряем КНИ на частоте 20Гц, то паразитные гармоники, возникающие на выходе, будут иметь частоту 40Гц, 60Гц, 80Гц и тд. Далее мы будем повышать частоту входного сигнала и измерять КНИ, для получения полного представления о динамике или об усилителе.
Рассмотрим ситуацию, когда мы приближаемся к частотам >8кГц: гармоники, кратные 8кГц, амплитуду которых мы будем измерять для получения КНИ, будут 16кГц(2F), 24кГц(3F), 32кГц(4F) и тд. Так как звук - он ДО 22кГц, то 3ю гармонику с частотой 24кГц мы не услышим. Человеческое ухо крайне невосприимчиво не то, что к ультразвуковым частотам – но и к частотам, выше 16-18кГц. Вообще оценить разборчивость звучания на частотах выше 16кГц довольно сложно даже самому тренированному уху.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что измерение КНИ на частотах, выше 7-8кГц, Занятие сомнительное.

Математика 2. Усилитель + громкоговоритель

Спойлер

Теперь хотелось бы поговорить о связке усилитель-динамик или усилитель-акустическая система. Говоря о связке усилитель + громкоговоритель, примем, что пассивный фильтр акустики спроектирован хорошим инженером, спаян хорошим техником, и поставщик привёз неподдельные полипропиленовые конденсаторы, катушки из бескислородной меди и без сердечника и резисторы металоксидные, а не проволочные. Словом фильтр, кроме "отъедания" электричества, никаких искажений не вносит. Это, конечно, идеальный случай, но производители "правильной акустики" к этому очень сильно стремятся.

Рассмотрим ситуацию, когда мы имеем очень хороший динамик с КНИ <1%. Во всем диапазоне на заявленной номинальной мощности (идеальный случай). Этот динамик нагружен на «очень дорогой» усилитель с КНИ 0,001%(например Bryston 2Bsst2) во всем диапазоне на номинальной мощности.
Суммарный КНИ такой системы составит <1,0001%.
Т.е. относительно динамика, усилитель увеличивает суммарный КНИ на 0,0001%. Можно ли это будет услышать - 99.9% нет.
Нужно отметить, что общий КНИ считается совсем иначе, чем обычная сумма:
Сумма квадратов амплитуд гармоник делится на квадрат амплитуды основного тона. Далее из полученного извлекается квадратный корень, и умножается на 20 десятичных логарифмов.


Теперь посмотрим, что же произойдет со связкой “усилитель-динамик”, если подключить наш очень хороший динамик (КНИ <1%) к усилителю «средней руки». (КНИ 0,05%, довольно типичные цифры для подавляющего большинства усилителей)
Суммарный КНИ составит 1,001.
В на порядок больше, относительно первого случая, и на три порядка меньше КНИ динамика. Эмпирически выведено, что ухо в состоянии различить КНИ на синусоидальном сигнале от 0,2% и больше, а на музыкальном - от 1% и выше.

Ну и наконец рассмотрим случай с «плохим» усилителем, с КНИ, равным 0,5%.
Суммарный КНИ составит 1,11%.


У динамической головки, акустики и прочем как и любого другого акустического излучателя(экзотику в счёт не берём). КНИ < 1% во всем диапазоне - очень большая редкость. Поэтому типичным значением КНИ, для динамиков, применимых для целей студийного контроля, является цифра КНИ <1.5%.

Подсчитаем, что же будет происходить с суммарными искажениями в этом случае:
Очень дорогой усилитель: КНИ<0,01%
Суммарный КНИ: <1.500003%

Средний усилитель: КНИ<0.05%
Суммарный КНИ: <1.50089%

“Плохой” усилитель: КНИ<0.5%
Суммарный КНИ: <1.581% (дельта - 8 сотых процента)

Мораль

Однозначный вывод из полученных цифр делать не стоит.
Есть большое количество примеров, когда самый обычный усилитель с КНИ <0,05 прекрасно играет любую музыку на самой первоклассной акустике, и при переходе на усилитель с КНИ<0,001 разница не слышна. В то время как в конце 80-х у некоторых американских и советских услителей наблюдалась тенденция по наворачиванию схемы до нельзя. В итоге параметры были уникальные, в хорошем смысле, а звука не было.
Так же существуют динамики, которым все равно, чем их усиливать.

Мораль данных простых расчётов такова, что совсем не обязательно гоняться за цифрами КНИ с тремя нолями после запятой и платить за это столько же нолей после цифры на ценнике в долларах. Динамическая головка или акустическая система вносит изменения в сигнал намного более сильные чем обычный добротный усилитель. Понятно, что у динамика и у усилителя разный спектр искажений и об этом можно бесконечно долго разговаривать и обсуждать, и это уже про звук. Но ведь этого не пишут в паспорте изделия. пишут просто THD+N или КНИ, а это всего лишь просто цифры.
Если говорить о выборе усилителя - то большее внимание следует уделить блоку питания, его суммарной буферной ёмкости и достаточной мощности тороидального трансформатора.
Как правило, если усилитель собран на дискретной схемотехнике и современной базе - и это не откровенный китай - то КНИ<0,05% Вам гарантированы. Впрочем, даже правильно приготовленные микросхемы ТДА или ЛМ могут дать вполне приемлемый результат.

 

[mexap]

Мораль данных простых расчётов такова, что совсем не обязательно гоняться за цифрами КНИ с тремя нолями после запятой и платить за это столько же нолей после цифры на ценнике в долларах.

Гоняться думаю не стоит - но разница между усилителями ой как слышна, не смотря на все нули после запятой..

Впрочем, даже правильно приготовленные микросхемы ТДА или ЛМ могут дать вполне приемлемый результат.

как раз собираюсь это проверить на примере конструкции на ЛМ - ZD-50, буду по всем правилам готовить.

 

[N-Acoustic]

Пассив vs. Актив.
Часть первая. Мощность

Данная статья не умоляет достоинство активных систем перед пассивными и наоборот. Но лишь предлагает читателю не позволять обманывать себя маркетинговыми уловками.


Активная акустика, как и активные мониторы начали появляться относительно не давно. Просто раньше никому не приходило в голову засовывать усилитель в корпус акустических систем.
Почему? - Ответ прост.
Элементная база, скажем 50 лет назад, была несколько иной, и тех-процесс производства не позволял изготавливать элементную базу небольших габаритов для применения в небольших усилительных модулях для “активизации” акустических систем при сохранении вменяемой стоимости готового изделия.

Бурное развитие данных систем активно началось, примерно с 90х годов прошлого века. И причиной этому, вовсе не являлось то, что уменьшился тех-процесс. Дело в том, что примерно с тех времен в звукотехнике маркетинга, "вау-фактора" и прочих рекламных уловок начало становиться больше, чем, собственно, самого звука.
Уже не считается зазорным заявлять такие мощности на усилителях активных систем, от которых динамики, применяемые в них - расплавятся за пару минут. Об этом чуть подробнее ниже:

Но сначала о мощности.

---

Часть первая. Мощность.
Вы никогда не задумывались, почему на пассивной и активной версии одного и того же монитора заявленные мощности отличаются значительно, порой, в два раза?
Все просто: если на пассивном мониторе написать завышенную мощность, то пользователь будет в праве подключить данную акустику к мощному усилителю. Исход будет немного предсказуем. "Время проявления исхода" в таком режиме обратно пропорционально наглости производителя. Как правило - час, ну максимум два.
В активной же акустике никто не сможет проверить мощность, идущую на динамики с усилителя - а если и сможет, то в 99% случаев лишится гарантии, разобрав корпус.
Поэтому, чем наглее производитель, тем “мощнее” ваши мониторы.

Все помнят S90 - у них номинальная мощность 35Вт, паспортная - 90Вт.
Это означает, что нагружать эту акустику стоит на усилитель, способный выдать на канал 90Вт(на нужную нагрузку), при этом регулятор громкости усилителя нужно устанавливать в положение 50-70% от максимального. Это кстати абсолютно нормальное явление как ТОГДА, так и СЕЙЧАС, физика-то не изменилась за 20 лет.
Запомним: номинальная мощность - это та мощность, при подведении которой неограниченно долго, акустика не сгорит/не порвется и тд. Паспортная или программная мощность - эта номинальная мощность усилителя, на который будут нагружаться данные АС. разумеется, ручку громкости усилителя выставляем на 50-70% от максимума.

Мораль сей басни такова. Если производитель указывает мощность, не указывая, при каких условиях она измеряется, то смысла в этих цифрах не абсолютно никакого. Самый лучший способ узнать мощность ваших активных АС - это посмотреть на номинал установленного вводного предохранителя:
Возьмите его номинал, поделите на 1,5 и умножьте на 220 - получите реально потребляемую мощность системы в номинальном режиме. Но это будут ВольтАмперы.
Умножив полученное на 0.87 - получите ВАТТЫ. Далее это стоит поделить на 2, учтя тем самым средний КПД усилителей, работающих к классах А/В и Н. Для усилителей класса D - эффективность выше и КПД составляет 70-80%(делим на 1,75). В итоге получите ту самую реальную ПАСПОРТНУЮ мощность. Которая у С-90 составляет 90Вт.

Но, зачастую, производители даже самые известные и авторитетные совершенно спокойно указывают потребляемую мощность из сети в разы меньшую, чем заявленная выходная мощность усилителей(вечный двигатель, господа!) :
Quested S8R:
Потребляемая мощность (максимальная): 160Вт
Усилитель НЧ: 220Вт RMS
Усилитель ВЧ: 150Вт RMS
Кто учился в школе - тот знает, что 220+150 не равно 160.
В чём же дело?

Дело в том, что иностранные производители пользуются термином Rated Power. Который говорит о том, что усилитель МОЖЕТ выдать такую мощность при соблюдении рядя условий, как правило в реальной жизни невыполнимых или неприменимых, более того, не выполнимых даже при конкретном схемотехническом решении. Скажем, комплементарная пара Toshiba 2SC5200/2SA1943 МОГУТ дать честные 100Вт, а могут и 20 и 30 и 50, в зависимости от того, какое напряжение питания на них подаётся.

В том же паспорте на Quested S8R указано, что данная мощность может быть получена в течение периода, не превышающего 5 минут, при условии свободного движения воздуха на расстоянии 100мм от усилителя и если температура окружающего воздуха не превышает 30градусов Цельсия.
Так же не указаны искажения при данной мощности. Указаны лишь на 1Дб ниже номинала. т.е. на ~150Вт на НЧ и на 100Вт на ВЧ.
Только опять 150 + 100 не равно 160 - почему? наверное, все-таки вечный двигатель.

Небольшие эмпирические зависимости РЕАЛЬНЫХ НОМИНАЛЬНЫХ мощностей громкоговорителей

Двухполосные:
5+1: 30-50Вт
6+1: 50-70Вт
8+1: 70-90Вт
10+1: 90-120Вт

Трёхполосные:
8+4(5)+1: 90-130Вт
10+5(6)+1: 130-170Вт
12+6+1: 170-200Вт.

Умножая данные цифры на 1,5, а лучше на 2, получим мощность усилителя, который потребуется для работы с данными АС для воспроизведение неискаженного сигнала.

P.S. Слабым усилителем сжечь динамик или акустику намного проще, чем сильным.

 

[N-Acoustic]

Пассивные и Активные мониторы.

Акустика по сути как была пассивной, так ей и остаётся. Просто к некоторым усилитель прикручивают сзади, а к некоторым он подключается отдельным проводом.

Итак, что же лучше? Пассивные студийные мониторы или активные?
Правильного ответа на этот вопрос нет и быть не может.

Пассивный монитор - это несколько динамиков в корпусе + пассивный фильтр, который делит частотный диапазон на требуемое число полос.
Активный монитор - бывает двух видов:
1. Активированые
2. С поканальным усилением.

Активированными называются пассивные АС с прикрученным одноканальным усилителем.

Спойлер

Типичный предстваитель: PMC TB2S-AII. (кстати, там Class-D). Данная схема включения представляет интерес только с позиции удобства использования: не нужен внешний усилитель. На улучшение качества звучания против обычной схемы "пассивные АС + усилитель", "активирование" никак не влияет.

Активными системами с поканальным усилением называются АС с прикрученным многоканальным усилительным модулем, где каждый динамик питается от своего канала усиления. На каждый канал усиления идет своя полоса частот "активно" выделенная из исходного спектра. Кроссовер реализуется в предварительной схеме усилителя, в которой так же могут быть реализованы корректор Линквитца, всеми любимый TimeAlign, фильтр инфра-низких частот и тд.

Тут нужно отдельно остановиться на пассивном и активном делении.
Пассивное деление - это пассивный кроссовер на катушках, конденсаторах и резисторах, установленный ПОСЛЕ усилителя.
Активное деление - это активный кроссовер на операционных усилителях, установленный ДО усилителЕЙ.

Плюс пассивного деления заключается в...

Спойлер

относительной простоте реализации схемы: пассивный фильтр можно собрать на куске ДВП(многие так и делают,кстати) за 30минут. На этом плюсы заканчиваются Потому как для получения сколь-нибудь удобоваримого результата, нужно потратить очень много времени на измерения, моделирование, измерения, моделирование и т.д.
Причина сего - крайне нелинейная зависимость импеданса(сопротивления) динамика от частоты, а т.к. теория электрических фильтров исходит из того, что сопротивление нагрузки должно быть постоянным, то фильтрующие свойства "чистого"(без дополнительных цепей коррекции) фильтра радикально отличаются от расчётных даже при использовании самых дорогих динамиков с очень ровным импедансом.

Лечение данных недугов придумали давно(впрочем, как и весь звук) в виде компенсирующих цепей. но в основном ограничиваются цепью Цобеля, которая состоит из конденсатора и резистора, компенсируя тем самым, начиная с определенной частоты,рост сопротивления головки, а значит и упрощая режим работы фильтра.

Но, как известно, просто так не бывает ничего, при использовании "Цобеля" возникают два, довольно неприятных момента.

Неприятный момент №1. Деньги

Спойлер

Как было сказано - "Цобель" состоит из конденсатора и резистора. Резистор примерно равен значению Z динамика на заднной частоте, и в двухполосных системах это значение лежит(для 8и омного динамика) в районе 9-12Ом.
А вот с конденсатором все несколько хуже. он получается в диапазоне от 15 до 40мкф. Хороший полипропиленовый конденсатор такой ёмкости стоит чуть менее 500рублей. Можно, конечно, поставить электролит, но на звуке это отразится драматично.
Итог: удорожание фильтра.
Впрочем, не такая уж и большая цифра.

Неприятный момент №2. Падение чувствительности.

Спойлер

Цепочка Цобеля, как и все остальные корректирующие цепи, очень сильно "отъедают электричество", т.е. снижают чувствительность АС. Средний цобель способен "отъесть" до 2dB чувствительности.
Это означает, что приедтся "вкачивать" в монитор до 70% больше мощности для достижения такого же уровня громкости, что и без Цобеля. Больше мощности - значит нужно ставить катушку с более толстым проводом а это уже дороже, и она больше, и уже ДВП надо больше, чтобы уместить и тд и тп. Далее накручиваются цепи эквализации АЧХ и т.д.

В результате "заиграться" можно до того, что чувствительность АС падает ниже 85dB на 1Вт. Поэтому "навороченный" фильтр требует такого же усилителя, чтобы продавить всю эту плеяду ёмкостей, резисторов и т.д.
Часто доходит до того, что экономя на хорошем, ровном(по АЧХ и импедансу) динамике, приходится тратить гораздо больше(как денег, так и времени) на борьбу с ним же.

Но при грамотном подходе, обе неприятности можно свести к минимуму, обладая опытом и глубоким пониманием электро-акустических процессов.

Позднее, поговорим про активную фильтрацию, спектральном распределении мощностей и микросхемах "за 3рубля"

 

[Andrey Subbotin]

если говорить о классификации, я бы не делил на "усилитель в колонке" и "усилитель снаружи", это неважно - просто есть многополосные с пассивным кроссовером и есть многополосные системы с раздельным усилением для каждой из полос.

 

[M16]

Активная акустика, как и активные мониторы начали появляться относительно не давно.

70тые годы у "них" там, это давно или относительно недавно?

 

[ПашаПолина]

Добрый день!
Я в соседней ветке спрашивал, но не до конца понятно.
"Купил себе пасивные Behringer TRUTH B2030P. У них диапозон 75-21000 Гц
А в активной версии Behringer TRUTH B2030A диапозон 50-21000 Гц
Почему такая разница, если всё у них одинаково, кроме усилка."
Мне ответили, что дело в эквализации.
Мне не понятно смогу ли я с внешним усилком услышать те же 50 гц, что и в активной версии?
Спасибо!

 

[N-Acoustic]

Добрый день!
Я в соседней ветке спрашивал, но не до конца понятно.
"Купил себе пасивные Behringer TRUTH B2030P. У них диапозон 75-21000 Гц
А в активной версии Behringer TRUTH B2030A диапозон 50-21000 Гц
Почему такая разница, если всё у них одинаково, кроме усилка."
Мне ответили, что дело в эквализации.
Мне не понятно смогу ли я с внешним усилком услышать те же 50 гц, что и в активной версии?
Спасибо!

В подавляющем большинстве активной акустики в предварительной части есть "раздуватели НЧ". т.е. изначально поднимаются НЧ в сигнале - и далее подаётся на усилитель.
Вопрос в том - как это реализовано: правильно(Трансформатор Линквитца) или не правильно(просто эквализация). Если правильный Линквитц - то это отлично, если просто эквал - то это плохо.
Ньюанс в том - что никто не указывает, как имеено реализовано "раздутие".

 

[N-Acoustic]

Активные Фильтры. Спектральное распределение мощностей. Усилители за 3 рубля.

Активная и пассивная фильтрация по своей сути мало чем отличаются друг от друга - так как конечный итог один. - оставить одну часть спектра и пропустить другую.
Это в идеале. Но идеальный фильтр на то и идеален - что не реализуем.

Спойлер

Порядок фильтра определяет колличественно степень ослабления частот выше или ниже частоты среза(а точнее - наклон АЧХ). Фильтры бывают 1-го, 2-го, 3-го и тд порядков. 1 порядок - это 6dB на октаву. Октава - это изменение частоты в 2 раза, так же порядок указывает на количество элементов схемы(конденсаторов и катушек). Применительно к системе фильтр-динамик можно говорить об акустическом порядке и об электрическом.

Суть в том - что динамики имеют собственные спады АЧХ, и

Спойлер

при сложении с действием фильтра - получают суммарные АКУСТИЧЕСКИЕ спады, которые могут отличаться от порядка фильтра кроссовера.
Собственно порядок фильтра бывает только электрический.
Проще, если принять, что X - это ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ порядок фильтра, Y - это собственная АЧХ динамика, то получим:
X+Y=Z
Z - акустический порядок спада.

очень часто бывает - что фильтр I порядка(6dB/Oct) на НЧ обеспечивает на выходе динамика II-й(12dB/Oct) акустический порядок.

Чем выше порядок фильтра - тем круче в прямом смысле спадает АЧХ после граничной частоты и тем лучше разделение полос, НО!

Спойлер

тем выше групповое время задержки и тем сложнее фильтр(особенно пассивный).
Существует некая исторически-сложившаяся ситуация, касаемо электрических порядков различных по роду фильтров:
Пассивный фильтр: 2-й порядок (12dB/Oct)
Активный фильтр: 4-й порядок (24dB/Oct)

В пассивной схемотехнике ограничение 2-м порядком вызвано, в основном, тем, что

Спойлер

применение фильтров более высоких порядков приведёт к значительному удорожанию стоимости фильтра(мы говорим о качественных фильтрах, собранных на хороших комплектующих). Больше порядок - больше катушек - больше полей индукции, а значит и взаимные наводки, значит надо разносить катушки по-дальше, габариты фильтра больше. Дальше пойдет увеличение микрофонного эффекта ну и т.д.
Вобщем 2й порядок на пассиве - оптима.

В активном фильтре отсутствуют катушки индуктивности. Вместо их используются

Спойлер

операционные усилители, охваченные обратной связью. Габариты комплектующих очень не большие, так же как и их стоимость. Тут, как говорится, рублём больше, рублём меньше. Все тот же Зигфрид Линквитц выявил эмпирически, что увеличение группового времени задержки от применение активного кроссовера 4го порядка, составленного из двух последовательно включенных фильтров Баттерворта 2го порядка, не так так слышно в реальности, как это показывали расчеты.

Вообще именно Зигфрид Линквитц совместно с еще одни великим умом электроакустики по имени Русс-Райли придумали ставить последовательно два фильтра Баттерворта, получая тем самым фильтр Линквитца-Райли.

В результате, 4 порядок Линквитца-Райла в активных фильтрах - оптимум в отношении максимум фильтрации и внесения фазовых искажений заметных на слух.


Главное отличие пассивного фильтра от активного, которое и приводит к улучшению качества звучания и простоте настройки - это нагрузка. на которую работают эти фильтры.

Пассивный фильтр работает на нагрузку(динамик),

Спойлер

сопоставимую с собственным выходным сопротивлением и так как фильтра рассчитывается на постоянную нагрузку - его параметры плывут в зависимости от частоты сигнала, так как сопротивление динамика нелинейно зависит от частоты. Об этом было сказано в предыдущей статье.

Активный же фильтр работает "на усилитель", чьё сопротивление

Спойлер

постоянно. Можно считать, что режим работы активного фильтра постоянен по нагрузке. В этом их главный плюс.
В результате - мы можем не городить цепи Цобеля, цепи компенсации горбов на импедансе.
Так же реализация схемы фазового сдвига для достижения TimeAlign - позволяет избежать нежелательных интерференции сигнала, и позволяет упростить "морду лица". В пассивном варианте для этих целей нужно либо выдвигать НЧ динамик вперёд, относительно ВЧ звена, либо городить фазокомпенсирующий мост,(две катушки и два конденсатора), который отъест еще пару децибел чувствительности и накинет стоимость.

Вот так.

 

[iamlegend]

Спасибо за интересную и важную информацию, что называется, из первых рук! (Давно хотелось меньше маркетинга и прочего буллшита, а большей правды и открытости, ведь за реально хорошую или оптимальную, в твоём случае, вещь не жалко денег при осознанном выборе, когда понимаешь за что платишь, так что не стесняйтесь...:up
Вдогонку к теме о фильтрах хотелось бы задать такой вопрос: скажите, пожалуйста, действительно ли в случае трёх- и более полосной акустики предпочтительнее использовать активные фильтры, т.к. пассивные "крутят фазу", что "плохо влияет на пространственную локализацию инструментов", т.е. искажается передача планов?.. Или, к примеру, эта проблема решаема, но большой ценой (высокой конечной стоимостью для потребителя)?..

 

[N-Acoustic]

..........

Вдогонку к теме о фильтрах хотелось бы задать такой вопрос: скажите, пожалуйста, действительно ли в случае трёх- и более полосной акустики предпочтительнее использовать активные фильтры, т.к. пассивные "крутят фазу", что "плохо влияет на пространственную локализацию инструментов", т.е. искажается передача планов?.. Или, к примеру, эта проблема решаема, но большой ценой (высокой конечной стоимостью для потребителя)?..

И активные и пассивные фильтры крутят фазу. Не крутят фазу только фазолинейные фильтры, но там свои заморочки и ньюансы.
Если принять, что активная и пассивная версии акустики спроектированы правильно, и собраны на качественных комплектующих - то, при подключении пасивной версии к хорошему усилителю - вы разницу в звуке почувствуете едва ли, при прочих равных(одинаковые частоты раздела, одинаковые порядки и типы фильтров и тд)
Звук актива ,возможно, будет чуть более детальным, в основном, из-за по-канального включения и из-за более стабильной работы фильтров.

Почму трех-полосные системы не часто бывают пассивными - в основном из-за необходимости довольно низкой частоты раздела НЧ/СЧ. Скажем для системы 8+4+1, раздел НЧ/СЧ будет в районе 300-500Гц. Даже фильтр 1го порядка потребует катушку без сердечника с индуктивностью в районе 5мГ. А чтобы сопротивление ее было "сильно меньше" 1Ом, дабы не влиять на добротность фильтра, толщина провода катушки должна быть "сильно больше" 1мм(чтобы и подводимая мощность была в районе сотни ват) и цена перевалит далеко за 1000рублей за штуку, ровно как и габариты и вес будут как у хоршего трансформатора на 100ВА) Словом - это не технологично и дорого.

Выход - ставить(и многие ставят) катушку с сердечником. Вес/цена/сопротивление уменьшются очень сильно. но тут нужно быть аккуратным: сердечник, гистерезис и тд.

Истина где-то рядом)

 

[Schmidt]

Почму трех-полосные системы не часто бывают пассивными - в основном из-за необходимости довольно низкой частоты раздела НЧ/СЧ. Скажем для системы 8+4+1

если речь вести о нормальных системах, не выкидышах типа 841, то проблема там не только в разделах, основная проблема это проблема охлаждения, т.к. в активах никто не встраивает усилители в переднюю стенку АС, а встраивают как правило в заднюю и когда встраиваешь такую АС в стену, то тут надо прорабатывать вопрос охлаждения усилителя, что является лишним гемороем, выносной усилитель и ревизировать удобно, коммутировать

 

[N-Acoustic]

если речь вести о нормальных системах, не выкидышах типа 841, то проблема там не только в разделах, основная проблема это проблема охлаждения, т.к. в активах никто не встраивает усилители в переднюю стенку АС, а встраивают как правило в заднюю и когда встраиваешь такую АС в стену, то тут надо прорабатывать вопрос охлаждения усилителя, что является лишним гемороем, выносной усилитель и ревизировать удобно, коммутировать

С чего Вы взяли, что 8+4+1 - выкидышь?

Проблем с охлаждением возникнуть не должно при правильном подходе
Усилителю класса А/В с номинальной RMS мощностью 70-100Вт достаточно радиатора с площадью поверхности 1500кв.см Это не бог весть какая цифра. Учитывая, что реально в трёхполосной системе вы врят ли увидите реальную суммарную мощность выше 200Вт, то 3000кв.см (радиатор 300*150мм с высотой ребра 10-15мм).

А если посмотреть - что очень многие ставят класс Д на НЧ, то и радиатором можно принять алюминиевую монтажную панель достаточной толщины - например 4мм.

 

[Schmidt]

С чего Вы взяли, что 8+4+1 - выкидышь?

а как это еще назвать, от 8-ки не будет нормального низа, от 4-ки не будет нормальной нижней середины, хотя 8-ка может и компенсирует это

Усилителю класса А/В с номинальной RMS мощностью 70-100Вт достаточно радиатора с площадью поверхности 1500кв.см Это не бог весть какая цифра. Учитывая, что реально в трёхполосной системе вы врят ли увидите реальную суммарную мощность выше 200Вт, то 3000кв.см (радиатор 300*150мм с высотой ребра 10-15мм).

я говорю про системы дальнего поля, а Вы мне про ближнее наверное пишите

 

[diggidon]

[MOD]Schmidt, SKlogic, смотрим на название темы и прекращаем оффтопить.[/MOD]
Ваша беседа перенесена сюда:
http://forum.rmmedia.ru/showthread.php?t=70106&page=393&p=1538129&viewfull=1#post1538129

 

[N-Acoustic]

а как это еще назвать, от 8-ки не будет нормального низа, от 4-ки не будет нормальной нижней середины, хотя 8-ка может и компенсирует это


я говорю про системы дальнего поля, а Вы мне про ближнее наверное пишите

Да, откровенно говоря, и для дальнего поля 200Вт достаточно. При средней чувствительности сдвоеной пары 10к или 8к в 92дБ на Ватт, давление на 200Вт составит около 110дБ на расстоянии 3х метров.
110дБ - это достаточно. Это даже очень много, если, конечно, звукорежиссёр не оглох напрочь.

Имеется в виду средняя мощность сигнала, идущего на динамки. Разумеется усилители должны быть с запасом - но, теплоотвод радиаторов расчитывается раз по номинальной средней мощности.
Конечно - глупо ставить активные мониторы вплотную к батарее отопления - здравый смысл должен быть. Впрочем, всякое бывает))

P.S. -- тема уплывает в оффтоп.
P.S.S. на следующей неделе появится еще одна, пожалуй, заключительная статья из этого цикла. Тему можно будет расчесать, почистить и закрыть - вопрос, что на это скажут модераторы?

 

[Michail]

Тему можно будет расчесать, почистить и закрыть - вопрос, что на это скажут модераторы?

Модераторы "за")
А расчесать и почистить, учитывая посильную помощь ТС и его пожелания (ну что бы ничего важного с его точки зрения не вычесать случайно) - так двумя руками "за"))

 

[barmv]

Очень интересный материал.
Возможно ли расширить статьи или добавить новые с обсуждением слышимости нелинейных искажений.
Возможно, вы сможете добавить ссылки на статьи по данной теме.

 

[N-Acoustic]

Очень интересный материал.
Возможно ли расширить статьи или добавить новые с обсуждением слышимости нелинейных искажений.
Возможно, вы сможете добавить ссылки на статьи по данной теме.

Вы задавайте вопрос более конкретно - ответим

По искажениям - писалось выше.
Но не всё так однозначно.

На синусе можно, но далеко не каждый способен, услышать и 0,5%. На музыке(особенно на пережатой электронной) 2-3% очень трудно различить. На живой или оркестровой можно услышать в районе 1-1,5%.

Средний КНИ у хорошего динамика в широкую полосу - 1-1,5%. В составе АС можно снизить эту величину до 0,5-1% выбрав оптимальный диапазон с помощью фильтров, и подобрав правильное акустическое оформление.

Люди зачастую слышат брак центровки динамика акуситки через несколько месяцев. Когда вдруг включают синус - и становится слышно, что катушка "затирает" в зазоре.

P.S. Не сочтите за сарказм, но на форуме есть люди, которые слышат до 27-30кГц(как они думают) и зачем-то хотят видеть коэффициент гармоник в диапазоне от 12кГц и выше. Тут наука бессильна.
P.S.S. В современной профессиональной звукотехнике аудиофилия и "высокий конец" правят бал всё больше и больше.

 

[barmv]

Конкретней, вопрос вызывает следующий фрагмент.

Динамическая головка или акустическая система вносит изменения в сигнал намного более сильные чем обычный добротный усилитель. Понятно, что у динамика и у усилителя разный спектр искажений и об этом можно бесконечно долго разговаривать и обсуждать, и это уже про звук.

Хочется более развернутого описания.
Почему усилители со сложной схемотехникой не звучат, если формальный КНИ маленький?

[OFF]Когда учился на Физфаке, то мы на лабораторке в слепую проверили порог слышимости у всей группы, ради спортивного интереса.
Определяли когда человек мог хоть что-то услышать. Т.е. завал был на 40-50 дБ.
Источником был пьезокристалл и звуковой генератор, с рабочей частотой далеко за 100 кГц.
Один человек слышал 22 кГц, один 21,5 кГц (причем оба очкарика -8 и -4.5 соответственно). Все с нормальным зрением не слышали выше 20 кГц. Отмечу, это были молодые здоровые люди.[/OFF]

 

[arkadiyprokopov]

Когда учился на Физфаке, то мы на лабораторке в слепую проверили порог слышимости у всей группы, ради спортивного интереса.
Определяли когда человек мог хоть что-то услышать. Т.е. завал был на 40-50 дБ.
Источником был пьезокристалл и звуковой генератор, с рабочей частотой далеко за 100 кГц.
Один человек слышал 22 кГц, один 21,5 кГц (причем оба очкарика -8 и -4.5 соответственно). Все с нормальным зрением не слышали выше 20 кГц. Отмечу, это были молодые здоровые люди.

теперь понятно почему Богданов слышит разницу в кабелях :laugh:

 

[N-Acoustic]

Конкретней, вопрос вызывает следующий фрагмент.

Хочется более развернутого описания.
Почему усилители со сложной схемотехникой не звучат, если формальный КНИ маленький?

[OFF]Когда учился на Физфаке, то мы на лабораторке в слепую проверили порог слышимости у всей группы, ради спортивного интереса.
Определяли когда человек мог хоть что-то услышать. Т.е. завал был на 40-50 дБ.
Источником был пьезокристалл и звуковой генератор, с рабочей частотой далеко за 100 кГц.
Один человек слышал 22 кГц, один 21,5 кГц (причем оба очкарика -8 и -4.5 соответственно). Все с нормальным зрением не слышали выше 20 кГц. Отмечу, это были молодые здоровые люди.[/OFF]

Помимо КНИ существует большое количество параметров, так или иначе влияющих на звучание: Демпинг-фактор, скорость нарастания сигнала на выходе, интермодуляционные искажения, сигнал шум. Плюс важен не только сам коэффициент гармоник, но и его спектр. 10% ламповых искажений большинству будут нравится больше, чем 1% транзисторного КНИ.

 

[barmv]

Спасибо за ответы.

Если я вас правильно понял, у активных мониторов синфазность сигнала НЧ и ВЧ лучше чем у пассивных?

В общем остается загадкой, чем пассивные мониторы могут быть лучше активных? Если для компенсации недостатков пассивных мониторов приходится расплачиваться чувствительностью -> ценой системы.

 

[Вадим Володин]

чем пассивные мониторы могут быть лучше активных?

Музыкой. Если это музыка конечно, а не набор пердежа.

 

[N-Acoustic]

Спасибо за ответы.

Если я вас правильно понял, у активных мониторов синфазность сигнала НЧ и ВЧ лучше чем у пассивных?

В общем остается загадкой, чем пассивные мониторы могут быть лучше активных? Если для компенсации недостатков пассивных мониторов приходится расплачиваться чувствительностью -> ценой системы.

С конца - связи между чувствительностью и ценой системы никакой нет.

Если вы читали вышеизложенные статьи - то сказать , что лучше: актив или пассив - нельзя.
Ситуация на рынке такова - что подавляющее большинство активной продукции распиареных брендов малопригодны для мониторинга. А те, что пригодны - есть либо компромисс вроде 4" НЧ + 0,85" ВЧ с отдачей по басу от 100Гц и выше, либо добротные аппараты с полноценным широкополосным диапазоном и с ценой далеко за 100к вечнодеревянных.

Нужно понимать, что если взять двухканальный усилитель ценой Х и пассивную АС ценой Y, и сделать тоже самое но только в каждую АС запихать по такому же двухканальнику(может быть меньшей мощности, но цена от этого малоизменится) - то получившиеся активные АС станут стоить Z = Y+2*X. Многие же считают - что Z = X+Y - это заблуждение.

У пассива и актива есть свои минусы и плюсы. В пассивной АС минусы решаются путем доработки геометрии АС, подбором оформления, морды лица, взаимным расположением, фильтрм и так далее. Т.е. решения, скажем так "природные". В активе - можно забубенить морду так как хочешь (в рамках разумного и законов физики, разумеется) и далее поправить всё в предварительной части. Качество звучания здесь обратнопропорционально степени "поправленности".


P.S. Целью статей в данном разделе было вовсе не попытка объяснить, что хорошо, а что плохо. Была попытка призвать народ к элементарным размышлениям при покупке. Так как все намного сложнее, чем кажется, и "упрощенчиство" в данном случае приводит к тому - что продаются дрова по цене самолёта. и это покупают.

 

[Вадим Володин]

Производители, а за ними и потребители, очевидно полностью игнорируют эквивалентную схему собственно самого динамика. Оттуда и куча фантазий и фантасмагорий активных фильтров.

 

[barmv]

Не совсем понимаю ситуацию.
Я понимаю ваше мнение, что однозначно сказать нельзя кто лучше. Вы это пишите сейчас и в тексте статьи.

При этом вы сами пишите, пассивная система требует многочисленные фильтры, просаживающие сигнал на выходе. Это требует большей мощности усилителя (более 2-х раз). Потом, в активной акустике не требуется корпус для усилителя. Активные фильтры дешевле, позволяют круче фильтровать сигнал, легче компенсировать фазу, нет проблем с нагрузкой у фильтров. Может еще, что упустил.

При этом говорится о более музыкальном звучании пассивных систем и невозможности определиться, что лучше.
Что упущено? Чудес то не бывает.

 

[N-Acoustic]

Не совсем понимаю ситуацию.
Я понимаю ваше мнение, что однозначно сказать нельзя кто лучше. Вы это пишите сейчас и в тексте статьи.

При этом вы сами пишите, пассивная система требует многочисленные фильтры, просаживающие сигнал на выходе. Это требует большей мощности усилителя (более 2-х раз). Потом, в активной акустике не требуется корпус для усилителя. Активные фильтры дешевле, позволяют круче фильтровать сигнал, легче компенсировать фазу, нет проблем с нагрузкой у фильтров. Может еще, что упустил.

При этом говорится о более музыкальном звучании пассивных систем и невозможности определиться, что лучше.
Что упущено? Чудес то не бывает.

Вот именно - что чудес не бывает.
И пассивная АС и активная АС может звучать хорошо, а может звучать плохо.
Связка хороший усилитель + пассивная АС будет значительно дешевле, чем пара активных АС такого же уровня при примерно одинаковом звуковом результате.

Это, пожалуй, самый главный вывод.

 

[medved1961]

Вот именно - что чудес не бывает.
И пассивная АС и активная АС может звучать хорошо, а может звучать плохо.
Связка хороший усилитель + пассивная АС будет значительно дешевле, чем пара активных АС такого же уровня при примерно одинаковом звуковом результате.

Это, пожалуй, самый главный вывод.

не стоит делать скоропалительных выводов,так как связка ХОРОШИЙ усилитель + пассивная АС будет чаще всего дороже ,если забыть про б\у и всякие инетбарахолки. Вот простой пример хороших АС в различных конфигурациях :
ATC SCM 100 пассив http://www.firstrow.ru/pr/CLASSIC_PASSIVE_1/SCM_100SL__3_polosnaya_passivnaya_as/ по цене- 448500 рублей + Bryston 4B -SST2 http://market.yandex.ru/model.xml?hid=90554&modelid=1036038&clid=502 по цене- 262430 рублей
и
ATC SCM 100 ASL актив http://www.firstrow.ru/pr/CLASSIC_ACTIVE_1/SCM_100ASL__3_polosnaya_aktivnaya_as/ по цене 582000 рублей.Калькулятор у всех есть теперь,осталось только кнопки нажать. И примерно такой расклад будет у всех действительно хороших АС в связке с действительно хорошими Усилителями. (у тех же Квестедов,ПМС и у Питонов в связке с Филей тоже самое).
Насчет звука выводы тоже неоднозначные -для меня ,например астивные АТС звучат лучше,чем их пассивные сестры в связках с любыми усилителями,но встречал и противоположные мнения.