Рынок Hi-Fi   Статьи, тесты, обзоры

До конца последнего десятилетия прошлого века распространение домашних кинотеатров сдерживалось высокой стоимостью их компонентов. До настоящего времени высококачественные видеопроекторы и системы воспроизведения многоканального звука могут стоить сотни тысяч долларов, а для их размещения требуются отдельные специально оборудованные залы площадью в десятки квадратных метров. Разумеется, дорогая High End техника доступна далеко не каждому. Но за последние годы производителям удалось существенно снизить стоимость всех компонентов домашнего кинотеатра без значительного ущерба для качества звука и изображения.

Под термином "домашний кинотеатр" подразумевается, прежде всего, комплект аппаратуры, для воспроизведения изображения и многоканального звука. Этот звук распределяется, по меньшей мере, на шесть акустических систем - передними левой, правой и центрального канала, парой тыловых, а также отдельным источником низкочастотных колебаний - сабвуфером. Эта классическая схема условно обозначается цифрами "5.1" (пять систем плюс сабвуфер). Существуют и более совершенные комплекты, в которые добавляются одна или две центральные (тыловые) АС либо второй сабвуфер. И здесь, как говорится, нет предела совершенству - были бы деньги. В любом случае без многоканального звука система домашним кинотеатром называться не может.

Теперь, оглядываясь в прошлое, можно сказать, что успех многоканальных систем был "запрограммирован" еще тогда, когда у человечества появилось желание приблизить звучание своих аудиосистем к натуральному пространственному звучанию.

Зачем нужен сабвуфер?

Считается, что человек слышит звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 КГц. С возрастом верхняя граница снижается до 15-16 КГц, что, кстати, совершенно не обедняет восприятие музыки. Теперь можно сравнить ширину этого диапазона с частотами наиболее распространенных звуков:

• мужской голос - 120 - 200 Гц, женский голос - 200 - 500 Гц,
• шумы улицы - 20 - 300 Гц, музыка (вдалеке) - 50 - 3000 Гц,
• писк комара - 2000 - 3000 Гц.

Очевидно, что все наиболее существенные и наиболее важные для восприятия звуки лежат в самом низу слышимого диапазона. Там же находится и львиная доля энергии спектра подавляющего большинства фонограмм фильмов.

Именно поэтому с появлением высококачественной аудиозаписи достоверному воспроизведению низких частот уделяется особое внимание, так как передача высоких частот не представляет особого труда. В верхнем участке диапазона колебания имеют малую длину звуковой волны, а громкоговорители - малые габариты, в особенности их подвижные элементы - диффузоры. Незначительная масса этих элементов конструкции позволяет не отбирать от усилителя высокую мощность, а относительно тяжелая "корзина" динамической головки устраняет механические резонансы. Поэтому конструкции средне- и высокочастотных звеньев АС достаточно хорошо отработаны и уже давно вышли на должный уровень качества воспроизведения.

Многое меняется, если проблема заключается в достоверном воспроизведении частот в диапазоне от 20 до 400 Гц. Для качественного звучания необходимо применение больших и тяжелых диффузоров. Их размер определяет повышенную механическую жесткость во избежание изгиба при колебаниях. Большая площадь диффузора делает заметным сопротивление и сжимаемость воздуха, а также требует применения мощного "насоса" ? катушки индуктивности, размещенной в зазоре огромного магнита специальной формы. К этой катушке подводится мощность в десятки и сотни ватт, а такому усилителю нужен дорогой качественный источник питания и эффективный отвод тепла как от самого усилителя, так и от звуковой катушки. Длина звуковой волны сопоставима с геометрическими размерами корпуса громкоговорителя и помещения для прослушивания, поэтому становится значимым влияние механических резонансов, проблем интерференции (наложения прямых и отраженных сигналов) и стоячих волн.

Поэтому при разработке высококачественных аудиосистем инженеры всегда предпочитают разделять и властвовать, то есть делать акустические системы раздельными (либо отсеки внутри их корпуса) для высоких, средних и для самых низких частот.

АС, воспроизводящие эти частоты, называются сабвуферами. Именно их стоимость составляет наиболее значительную долю цены любой акустической системы. В целом, вести разговор о качественном звуке какой либо АС, в составе которой нет сабвуфера (в том или ином конструктивном исполнении), просто бессмысленно. Нет хорошего сабвуфера - нет и качественного звука.

Начало начал

Долгое время первыми электроакустическими преобразователями были наушники со стальными мембранами, пригодными лишь для прослушивания сигналов азбуки Морзе и речи в узком диапазоне частот с огромными нелинейными искажениями. Первый патент в этой области был получен Эрнстом Сименсом в 1877 г., а второй - англичанином Оливером Лоджем в апреле 1898 г.

Эпоха домашней электроакустики началась благодаря двум исследователям из компании General Electric Честеру Райсу и Эдварду Келлогу, запатентовавшим в 1924 г. первую акустическую систему, оснащенную динамической головкой прямого излучения с подвижной катушкой, малыми нелинейными искажениями и сравнительно широким частотным диапазоном. Эта система, продажи которой начались фирмой RCA в 1926 г. под названием "Radiola", и стала прообразом практически всех акустических систем, выпущенных до настоящего времени. В 1931 г. Bell Labs продемонстрировала двухполосную конструкцию для кинозалов, имеющую частотный диапазон от 50 до 13000 Гц с неравномерностью 5 дБ.

Пятидесятые годы ХХ века - технологии совершенствуются

Начнем с того, что любой человек может запихнуть большой громкоговоритель в маленький корпус. Как это повлияет на качество звука - отдельная история.

При перемещении диффузора воздух сжимается, играя роль пружины. Не находя выхода из корпуса, он может деформировать как сам диффузор, так и элементы акустического оформления. В течение последних 50 лет многие конструкторы пытались улучшить отдачу от низкочастотного звена, применяя уникальные громкоговорители, фазоинверторы различной конструкции и другие, подчас замысловатые элементы акустического оформления корпуса, экспериментируя с цепями обратной связи усилителей и схемами предварительной обработки сигнала.

В 1954 г. американская компания Acoustic Research (AR) представила устройство AR-1W, состоящее из длинноходовой динамической головки, помещенной в сравнительно компактный корпус. Нижняя воспроизводимая частота составила 20 Гц без применения каких-либо цепей электрической корректировки амплитудно-частотной характеристики тракта. Через несколько лет появилась широкополосная бытовая АС AR-3, выполненная на основе более старой конструкции. Еще через какое-то время AR выпустила модель AR303; сейчас этот бренд давно принадлежит совершенно другой компании, но эта акустика благополучно продается до наших дней.

В начале 70-х гг. Jensen (по иронии судьбы, бывшие конкуренты AR и Jensen сейчас слились в объятиях холдинга Audiovox Corporation) пригласил на работу талантливого инженера и математика Джеймса Новака, разработавшего систему уравнений, позволявшую эффективно управлять фазоинверторной НЧ-системой. Опираясь на эту теорию, компании удалось создать линейку сравнительно компактных АС, имевших намного более насыщенный бас, чем изделия AR. Другие исследователи - Тиль, Смолл, Эшли и Бенсон развили идеи Новака и довели процесс конструирования акустических систем до подлинно научного уровня. Сейчас такие акустические системы легко моделируются и проектируются с помощью компьютерной программы.

Только для кино?

Впрочем, мощный бас нужен не только для кинотеатра. Как уже отмечалось, НЧ-звено любой акустики является самым дорогостоящим элементом. Весьма соблазнительной идеей была попытка сделать лишь один низкочастотный агрегат для стереосистемы, так как колебания в этом участке звукового диапазона не локализуются человеческим слухом. Затем устройство можно было дополнить двумя значительно более дешевыми СЧ- и ВЧ-системами. Такой стала система 50АС-024 1988 г. рождения - первый советский сабвуфер в ее составе выполнен в виде мебельной тумбы.

Впрочем, СССР не был первопроходцем этой идеи - еще в 1968 г. известный американский изобретатель в области электроакустики Пол Уитерс представил точно такую же систему, названную им "Compass Triphonic". С той поры термин "трифоник" хорошо известен всем любителям высококачественного звука. Значительный вклад в разработку технологий воспроизведения низкочастотных сигналов внесли компании JBL и Cervin-Vega! Джина Сервинского, сосредоточивших внимание на производстве длинноходовых (с амплитудой перемещения диффузора свыше 50 мм!) динамических головок.

Сейчас только заядлые пуристы - аудиофилы откажутся от хорошего сабвуфера, так как современные бюджетные акустические системы с очень узкой передней панелью воспроизводят бас явно не на высоком уровне.

Из кинозала - в гостиные

К середине 50-х годов возникли технические предпосылки к созданию двухканальных грампластинок и началу радиовещания в FM-диапазоне. В 1958 г. стереопластинки получили путевку в жизнь, и с тех пор, вплоть до появления в 1982 г. оптического компакт-диска, они в течение десятилетий оставались чуть ли не единственным носителем высококачественного стереосигнала. Чуть позже появилось стереофоническое вещание в FM-диапазоне с использованием пилот-сигнала, а затем и первые бытовые стереомагнитофоны. Стереозвук быстро получил признание у публики и к концу 60-х гг. жители развитых стран Запада дружно вынесли монофонические системы на свалку.

Новый цифровой формат появился в 1992 году под названием Dolby Digital, он также известен как AC-3. Последнее означает: "Audio Coding 3-го поколения" (перед ним были еще АС-1 и АС-2, используемые в профессиональных студиях многоканальной звукозаписи).

Dolby Digital, являясь достаточно универсальным стандартом, способен обеспечить кодирование до 6 каналов по уже известной нам схеме 5.1. Кроме того, формат имеет 20-разрядное разрешение. Все это определяет высокое качество звука и предоставляет слушателю настоящее дискретное многоканальное звучание.

Формат DTS (Digital Theatre System), как и DD, представляет собой шесть независимых каналов, закодированных в один цифровой поток. Он тоже предполагает сжатие исходного аналогового сигнала, однако степень компрессии существенно ниже (всего 1/3 вместо 1/12). И этот стандарт также предусматривает наличие канала LFE (Low Frequency Effects - низкочастотные звуковые эффекты), делающего фонограмму достоверной.

Как устроен сабвуфер?

Конструкция сабвуфера достаточно проста - это сравнительно крупный корпус чаще всего кубической или схожей формы, изготовленный из традиционных для акустических систем материалов (например, MDF), со встроенной низкочастотной головкой (сейчас амплитуда хода диффузора может достигать 75 мм) и мощным усилителем, воспроизводящим диапазон частот от 20 Гц до 300-500 Гц. Встречаются цилиндрические и шаровидные системы, но они не получили широкого распространения.

В настоящее время существует пять основных видов акустического оформления сабвуферной низкочастотной динамической головки: "бесконечно большой экран" (эта схема чаще всего используется для опытов), закрытый ящик, корпус с фазоинвертором, с пассивным излучателем и система с акустическим полосовым двухобъемным фильтром. Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостатки.

Наиболее распространен сабвуфер с фазоинвертором, причем последний может располагаться вместе с громкоговорителем в "днище" корпуса, приподнятого на массивных ножках; эта конструкция образует профилированный зазор, зачастую улучшающий качество звука.

В целом, конструкция и технологии подобных аппаратов кардинально не изменялись вот уже более 75 лет, поэтому существенного улучшения качества воспроизведения звука можно ожидать лишь при использовании новых физических принципов.

www.hifinews.ru

	Автор: Владимир Сидоров

Предыдущая статья

К списку статей

Следующая статья