Довольно часто люди, видя готовый продукт, полагают, что его сделали какие-то сверхлюди или корпорации, что до их умения и производственных возможностей нереально дотянуться, а раз так — то не стоит и пытаться. Эта статья о том, как автор прошел путь от, скажем прямо, уродских самоделок до Вау-продукта, а именно — рупорной акустики Operly. Возможно, это сподвигнет кого-то на самостоятельные поиски интересных инженерных решений.
Вступление. Как я стал писать эту статью
Всем известно, что Россия — не самая дружелюбная страна для соотечественников, делающих что-то новое (да и вообще — делающих хоть что-то). Мы с гораздо большим интересом следим за иностранными веяниями и с большИм скепсисом воспринимаем инновации от наших соплеменников, полагая, что все, что «у них» — классно, а то, что «у нас» — как минимум, сомнительно. В результате, даже хороший продукт крайне трудно донести до потребителя, если ты не олигарх и не можешь втупую угрохать на рекламу миллионы вечнозеленых.
Надо сказать, есть, конечно, и приятные исключения: несколько аудиожурналов согласилось прослушать наш сетап и написать свои впечатления — большое им за это спасибо. Кое-кто отказался сделать это бесплатно, а заказные статьи — не наш путь. С редакцией stereo.ru мы договорились устроить прослушивание в 2020 году с условием, что перед этим я напишу сагу на тему «как это было». Собственно, почему бы нет — такие примеры помогают быстрее переводить желаемое в действительное и мотивируют на подвиги. Скажу сразу, тут описывается около 1% всех экспериментов и трудностей, с которыми проекту пришлось столкнуться и преодолеть. Много тем осталось не раскрыто. Если у читателя возникнут вопросы — пишите в комментариях, постараюсь ответить каждому.
Знакомство
Итак, давайте познакомимся. Я — Константин Румянцев, инженер и зачинщик проекта Operly, который уже имеет некоторую известность в аудиофильских кругах. Мои школьные увлечения — электроника и музыка. Соответственно, имею два образования на интересующую нас тему: по первому я — физик (кафедра радиоэлектроники), а по второму — преподаватель классической гитары. Получены именно в такой последовательности. Оба образования очные — что называется, «от звонка до звонка».
Кроме того, я лет 10 занимался рок-н-роллом. Собственно, я и хотел после школы пойти в технический вуз, чтобы конструировать усилители НЧ, но именно такой специальности не нашел, поэтому ближайшее направление — кафедра радиоэлектроники. Выпустился в 1994-м. Наверное, если бы страна именно в тот период не переживала такие потрясения, я бы сразу занялся конструированием аудиотехники, но тогда такое творилось... Не до электроники. В общем, когда стало поспокойнее, я хотел попробовать реализовать свою давнишнюю мечту.
Еще одна моя мотивация — подрастала дочь, Софья. На момент старта проекта ей было 13 лет. Дети — они как губка. Что вокруг — то они и впитывают, бесполезно им что-либо втолковывать, это просто должно быть частью их жизни. Софья росла умной, технически подкованной, современной девушкой. Мне удалось привить ей правильный музыкальный вкус: Deep Purple, AC/DC, Black Sabbath, Rolling Stones — ее любимые группы. Мне хотелось, чтобы она тоже была вовлечена в процесс конструирования и изобретательства.
По себе знаю, что пока руками сам все не пройдешь — никакие самые умные книги не дадут даже примерной картины реального НИОКР. Понятно, что основную работу делал я, но и Софья мне помогала — я давал ей задания: перевести что-то на русский, поменять динамики и т.д., к тому же я с ней всегда советовался и делился соображениями, мы обсуждали новые идеи. Было приятно наблюдать, как растет ее самостоятельность и можно было поручать ей все больше и больше. В итоге, она начала проявлять инициативу, вовлекаться в процесс все больше, смотреть на проект с точки зрения предпринимательства, что не может меня не радовать.
MARK 1: динамик с обратной стороны деки лучше, чем с передней
Как-то так повелось, что технические названия своих моделей я маркирую, как Тони Старк костюмы Железного человека (это мы с дочерью так прикалываемся). Соответственно, первая модель — Марк 1. И это ни разу не рупор, и вот почему: мои размышления далеко не сразу привели меня к этому типу акустического оформления. Поначалу я, как и подавляющее большинство, мыслил категориями ЗЯ (закрытый ящик — это такая коробка) и/или ФИ (тоже коробка, но с отверстием и трубой внутри).
Итак, первая модель, она же MARK 1, была классический ЗЯ. Там была применена довольно хитрая система глушения внутри корпуса, принцип которой я взял из СВЧ-техники. Мне не хотелось на этом этапе заморачиваться с многополосной системой и я остановился на широкополосном динамике.
MARK 1 имел несколько итераций, которые дали много полезного опыта:
• Установил ШП в корпус — ну так, звук как звук, низов не густо, ничего особенного
• Укрепил корпус (особенно переднюю панель) — звук стал точнее, еще укрепил — еще точнее. Последняя итерация — стальное ребро жесткости на передней деке. В такой конфигурации точность образов, артикуляция были уже весьма приличными и по этим категориям обгоняли обычные многополоски среднего ценового диапазона. Ко мне как-то пришел владелец начальных Focal (3 000 долларов) и сказал, что я его сильно удивил.
• Пожалуй, самый важный опыт, который больше всего повлиял на мое дальнейшее развитие и который я далеко не сразу осознал. В пылу эксперементаторства я поменял динамик на более качественный, но корзина у него была немного больше. Мне было лень увеличивать на несколько миллиметров посадочное место и я, как «самый умный», прикрепил динамик с внутренней стороны корпуса, а переднюю кромку просто срезал ножом под углом. С этим динамиком звук был на голову выше, но корявый вид такого решения решительно не устраивал. В конце концов, посадочное место было выпилено по размеру корзины, все сделано аккуратно, динамик прикручен с лицевой стороны корпуса. И знаете что? Мне не понравилось!!!
Что-то неуловимое изменилось, как-то меньше волшебства стало. Нет-нет, на измерениях все было то же самое, но я не для того четыре года в училище играл на гитаре с утра до ночи, чтобы ошибаться в таких вещах. Но в то время, как и у большинства коллег, мое понимание звука крутилось вокруг АЧХ, ФЧХ, TDH и т.п. — в общем, было недостаточным, чтобы правильно сделать выводы. Я тогда так и не понял, что произошло, но этот момент у меня четко отложился в памяти.
Это теперь я понимаю, что закрепив динамик с тыльной стороны и сделав ножом расширяющийся профиль получился примитивный рупор. Тогда мне эта мысль не пришла в голову, но села занозой в голове. Мои усилия на тот момент сводились к поискам акустического оформления, позволившего поднять низ, которого откровенно не хватало.
Поковырявшись вволю с ЗЯ и переделав его на ФИ, я понял, что максимум возможного в таком оформлении — получение результата, который уже получили другие такие же «умники», что означало встать в длиннющую очередь к сердцу потребителя. Быть стотысячным в очереди мне не хотелось и я решил продолжить поиски.
Кстати, был тут и еще один исключительно полезный опыт: когда я вносил изменения в конструкцию, я сперва собирал одну колонку, потом включал ее, и если эксперимент признавался удачным — собирал вторую, а первая, соответственно, играла, пока я ковырялся со второй. Так вот, каждый раз, когда включалась пара — это было не очень хорошо, но через какое-то время все настраивалось. Это отмечали и Софья, и ее друзья, и мои друзья, т.е. люди неподготовленные. Выводы такие: малейшая неидентичноость в колонках разваливает стереокартину, поэтому крайне важно делать максимально идентичные корпуса, а перед тестами динамики надо прогревать.
MARK 2: прорезав отверстие в перегородке, я понял — звук перестал «зажиматься»
Работая над предыдущей моделью, я читал кучу литературы по акустическому оформлению и мой взгляд упал на оформление под название «Труба Войта», она же — TQWP. Как и большинство начинающих аудиоконструкторов, я видел идеал в идеальной АЧХ — типа «выровнял частотку и будет тебе щастье». TQWP вполне подходило на претендента, ведь она обещала не очень сложную конструкцию и превосходный (на измерениях) результат.
Ну заказал я раскрой, собрал, все «по науке». Поэксперементировал с демпфирующим материалом. Вроде и баса больше, и динамики те же, но звук — невозможная плоскотня. Каждый, кто имеет музыкальное образование уровня училище/консерватория знает, что поиск «своего» звука — одно из важнейших составляющих обучения. Звук должен быть круглым, крепким, летящим.
Звук — неотъемлемая часть музыканта и произведения. Когда годами работаешь над звуком, по-другому относишься к тому, что прилетает из колонок, больше раздражаешься что ли, если звук корявый. В MARK II звук был исключительно корявый, хотя его АЧХ была намного ровнее, чем у MARK I. Парадокс, однако...
Уже сам не понимаю, как я пришел к следующему действию — будем считать, что это интуиция. Дело в том, что в TQWP есть перегородка, которая располагается за динамиком: я психанул, взял фрезу 50 мм и прорезал в перегородке отверстие прямо по оси динамика. О чудо, «плоскотня» пропала. Теперь эти колонки можно было слушать вполне нормально, без раздражения. Кстати, НЧ не изменились.
Вывод из этого эксперимента такой: за динамиком должно быть как можно больше свободного места. Всякое сжатие воздуха калечит звук.
MARK 3: еще одна неудачная идея
Так как TQWP был, в некотором смысле, обратный рупор, то почему бы не сделать настоящий обратный рупор? С математикой у меня, как можно догадаться, все в порядке — я сделал расчет сечений экспоненциального рупора с предрупорной камерой. Так как на тот момент у меня не было никаких производственных площадей — лишь взятое в аренду помещение площадью 12 кв.м. — вопрос, как сделать такую нехилую конструкцию, стоял весьма остро. Раскрой корпуса-то я заказал, но сам обратный рупор решил сделать из пенопласта. Это же очевидно: простой в обработке материал, дешевый, легко придать форму, будет относительно нетрудно пропилить в нем расширяющийся профиль и получить искомое.
Сказано — сделано. Получилась полная лажа. То есть Mark 3 был даже лучше предыдущей модели, но низ был вялый, неэнергичный, тухлый, бубнящий, хотя само его количество было отличным. Идея сделать рупор из пенопласта оказалась возмутительно дурацкой, ведь это для глаз пенопласт твердый, а для звука он вполне себе рыхлый — и чем ниже частота, тем глубже волна проникает в материал, и одному Богу понятно, что там с чем складывается и вычитается.
Можно смело утверждать, что любая формула расчета рупора предполагает наличие абсолютно жесткой стенки. Чем дальше стенки рупора от абсолютно жестких — тем дальше звук реального рупора от расчетного. И наоборот: чем жестче — тем ближе результат к идеальному рупору. Полагаю, что основная часть недоброжелателей рупора как раз и имела опыт с недостаточно жесткой или резонирующей стенкой рупора и вместо прекрасного открытого звука получала труднопонятный микс, который многие ошибочно считают «рупорным звуком, который я не люблю».
MARK 4: если пенопласт рыхлый, то бетон жесткий
Действительно, бетон — превосходный материал: он дешев, акустически инертен. MARK4 я уже проектировал как коммерческую модель. 400 мм в ширину, 600 мм в глубину. Почему именно эти размеры? Потому что если читатель пойдет на сайт ИКЕА и посмотрит, какие бывают, например, столешницы и/или глубина шкафчиков, то 400-600-800 мм — самые употребительные. Полагаю, привязываться к работающим стандартам — это правильно и сильно облегчает жизнь. Вернемся к MARK IV. Как обычно, встал вопрос, как это все изготовить на 12 кв.м.
Идея была такая: я вырезаю негатив обратного рупора из пенопласта, этакую расширяющуюся колбасу, использую его как форму, «накатываю» на него стеклопластик — получается матрица-позитив рупора — а потом заполняю матрицу монтажной пеной (получается такая же «колбаса»), вынимаю из половинок, склеиваю, монтирую в деревянном корпусе, заливаю бетоном, а потом, когда застынет, просто выдираю пенопласт из бетона, получая искомый профиль расширения. Это, кстати, довольно крутая идея для самодельщиков, которая позволяет безо всяких ЧПУ, дешево и сердито, получить любую форму.
В этой модели предполагался прямой рупор из вибробетона. Однако производитель, с которым у нас был договор, потянув резину полгода, вернул деньги — пришлось делать прямой рупор самому из вспененного композита. Этот материал намного лучше пенопласта, но дорогой и тоже недостаточно жесткий.
MARK IV звучал уже довольно хорошо. На некоторых жанрах — превосходно. Еще бы: бетон жесткий, безрезонансный — не то что пенопласт. Чтобы вписать модель в кухонные размеры, было принято решение делать ее на 10-дюймовом динамике, и это сократило длину обратного рупора — одну из причин больших размеров всех обратных рупоров.
Проблема в том, что мне не удалось найти достаточно качественные 10-дюймовые динамики, чтобы они, во-первых, изготавливались серийно, во-вторых, имели высокие хотя бы до 17–18 кГц и приемлемо стоили. Даже купив Аудионирвану, я остался неудовлетворен. Больше всех мне понравились 4а28. Но во-первых, они уже не выпускались, а НОЭМА, которая вроде как считается наследницей, выпускает динамики совсем для других целей (их я тоже пробовал). Во-вторых, ВЧ все-таки не хватало, и в-третьих, эти динамики хорошо работали в весьма узком диапазоне громкостей: чуть погромче сделаешь — и диффузор начинало перекашивать. Опыты с коаксиалами мне тоже не понравились: измерения измерениями, но звук какой-то нецельный. У меня до сих пор в подвале несколько полок завалены 10-дюймовыми динамиками самых разных моделей.
В совокупности:
• бетон — хотя и акустически подходящий материал, к тому же дешевый, но грязный в производстве, долго набирает прочность, неудобный при работе с деревом по причине влажности и очень тяжелый. На потоке эта технология вызывала вопросы.
• сама модель имеет коротковатый рупор и выходное устье недостаточного размера — в результате дает неравномерность на НЧ.
• главное — не нашел динамик, который достаточно понравился. Оглядываясь назад, я думаю, что не дожал эту модель. Теперь я знаю ребят, которые бы сделали 10 дюймов с нормальным верхом. Возможно, я когда-нибудь вернусь к этой модели или к этой технологии, как к самой дешевой для производства рупора из возможных.
MARK 5: лаконичность, лаконичность и еще раз лаконичность
К концу 2015 года мое понимание идеальной АС описывалось следующими тезисами:
• полный рупор (прямой и обратный);
• абсолютно жесткий корпус;
• минимум сочленений — желательно, вообще без них;
• 8-дюймовый динамик. Больше размер — страдает верх, меньше — страдает низ. 8 дюймов — оптимально;
• максимальные размеры основания: ширина — 600, глубина — 800 мм. Примерно столько занимает человек, сидящий на обычном офисном стуле, если подожмет ноги — то есть весьма компактно;
• оригинальный внешний вид;
• повторяемость производства.
Посчитав математику прямого и обратного рупоров, я на новогодних праздниках засел за рисование. Прежде всего, надо было выбрать, как сворачивать обратный рупор — от этого зависели внешний вид и размеры. Нарисовав на бумажке простым карандашом рисунок, я принялся укладывать расчет в эскиз. Рисование рупора на компьютере — весьма трудозатратное дело. Возможно, кто-то делает это быстро, но лично у меня всякий раз получался какой-то крокодил — некрасивый, нелаконичный, нетехнологичный.
Это сейчас кажется, что все очевидно, что никак не возможно было иначе нарисовать. Но учитывая, что каждые 1–2 дня я начинал рисовать все заново, а первый приемлемый макет профиля, от которого меня не стошнило, появился месяца через полтора — можете сами посчитать, сколько попыток было сделано. И это только начало.
Когда я еще мучился над эскизом, я постоянно спотыкался вот об какой вопрос: как монтировать динамик в полном рупоре? Просматривая тысячи (ну реально тысячи!) рупорных конструкций, я не получил ответ на этот вопрос. Если бы это был просто обратный рупор, все понятно: изготавливаем обратный рупор и грузим с лицевой стороны динамик. Если бы это был только прямой, то все наоборот: монтируем с обратной стороны рупора динамик и нет проблем.
С полным рупором вечная засада: либо горло прямого рупора должно быть не диаметра диффузора динамика, как нужно при расчетах, а сильно шире, чтобы корзина динамика в него поместилась. Либо прямой рупор должен как-то монтироваться поверх корзины динамика, тогда он обязан быть съемным для целей ремонтопригодности, то есть уметь как-то пристегиваться или прикручиваться у обратному рупору. Все эти решения мне не нравились, т.к. нарушали основные правила:
• горло прямого рупора должно строго примыкать к диффузору динамика. Помните опыт с MARK 1, когда получился небольшой, буквально 2 см, рупор? Точность исполнения горла рупора — залог четкой звуковой картины и божественного рупорного звука, поэтому вариант с прямым рупором, у которого горло имеет диаметр, позволяющий поместить корзину динамика — не годится.
• не должно быть сочленений, ибо каждое сочленение калечит звук, а резьбовое соединение, на котором висит довольно тяжелый прямой рупор, при постоянной вибрации вообще непонятно как себя поведет со временем — так что прикручивать рупор поверх корзины динамика тоже не вариант.
• лаконичность внешнего вида не позволяет делать всякие фланцы под нормальные болты.
ИДЕЯ!!!
Итак, еще при разработке эскиза мне пришла идея нарушить геометрию прямого рупора на размер корзины динамика и крепить динамик прямо к обратному рупору. Это свяжет динамик с нехилой массой колонки, что есть хорошо, а нарушенную геометрию можно восстановить компенсационным кольцом, которое надевается поверх динамика и восстанавливает геометрию прямого рупора (красное кольцо поверх динамика — это оно и есть). Идея крепить поверх корзины не весь рупор, а только кольцо, которое продолжает геометрию прямого рупора и точно примыкает к диффузору, на первый взгляд очевидная, однако позволяет решить все проблемы:
• прямой рупор и обратный теперь одно целое — отпала необходимость их делать порознь и потом монтировать.
• прямой рупор четко примыкает в диффузору динамика.
• отпала нужда во всяких фланцах — теперь прямой рупор «перетекает» в обратный, все лаконично и технологично.
Дальше была длинная история, как я мучился с 3Д-дизайнером, который в конце концов нарисовал 3Д-модель, выбор цвета и длинная эпопея с изготовлением.
После первого же прослушивания стало понятно, что эта версия рупоров просто обязана быть коммерчески привлекательной — она сочетала в себе все основные моменты:
• имела отличный нескомпрессированный звук. Как сказал один из покупателей, когда мы играли Винил Джеме 2017: «как будто окно открыли» — это он после прослушивания намного более дорогих сетапов, а одна женщина даже всплакнула (правда-правда).
• имела, я бы сказал, выдающийся внешний вид.
• была технологичной и повторяемой.
Эту модель уже можно было показывать широкой публике, и она получила название Intelligence, как бы намекая, что интеллигентная музыка будет звучать наилучшим образом. Под интеллигентной музыкой тут понимается классика, джаз, хор, не очень тяжелый рок, акустические жанры и т.п.
MARK 5.5: официальное название — Intelligence II
Несмотря на то, что MARK 5, в принципе, была уже весьма хорошей акустикой, я-таки посчитал необходимым ее улучшить.
Главное улучшение — обратный рупор. У MARK 5 обратный рупор имел ось параллельную полу. Для сидящего на расстоянии 2–3 м человека это было вполне нормально, но для выставок это было не очень хорошо, т.к. почти всегда люди на выставках слушают стоя, их голова находится выше верхней точки прямого рупора — очевидно, что в такой ситуации прямой рупор «стреляет» прямо в голову, а обратный — в ноги. Поэтому в MARK 5.5 ось обратного рупора «стреляет» немного вверх — так, чтобы иметь точку сведения с прямым рупором на расстоянии 2,7 м. Это лучше для выставок, да и дома тоже жить помогает.
Далее, перепроектировав профиль обратного рупора, удалось понизить частоту среза и на 25% увеличить его площадь, улучшив неравномерности на НЧ. Длина обратного рупора также была увеличена с целью повысить отдачу на НЧ.
Ну и всякие технологические моменты учтены: у MARK 5.5 устья прямого и обратного рупора находятся в одной плоскости — это делает более удобной упаковку изделия и транспортировку на большие расстояния. Теперь его можно положить «мордой вниз» на пенопласт, упаковать в коробку и отправлять куда угодно. Так, на выставку в Китай колонки приехали без приключений, обратно так же.
С этой моделью я и дочь возились больше всего, было проведено огромное количество экспериментов, отслушано огромное количество музыки на разных динамиках и на разном усилении. Главный показатель, который был решающим — это комфорт жизни. Да-да, не АЧХ, не ФЧХ и прочие измерения, а способность системы вовлекать слушателя, не утомлять слушателя, не мешать общению. Музыка не должна менять домашний ритм — типа «когда я слушаю музыку — все вынуждены замолчать».
Все стопятьсоттысяч раз, когда при воспроизведении музыки я переставал слышать, что говорят домашние (имеется в виду спокойный разговор из разных точек гостиной) — всегда это означало, что в тракте есть какая-то грязь. Иногда это касалось колонок, иногда других частей тракта, но это всегда можно было исправить. Вывод такой: если на громкости 85–90 дБ людям приходится повышать голос, чтобы услышать друг друга на расстоянии 3–5 метра — надо разбираться со звуковым трактом, кто-то там калечит звук.
В некотором смысле, модель Intelligence II — идеальный полный рупор. Он жесткий, он компактный, он круглый, он широкогорлый, он дает превосходную звуковую картину и очень быстрый, очень хлесткий бас. Благодаря конструкции и отсутствию кроссоверов модель очень благодарна к качеству звукового тракта, любое улучшение будет сразу заметно (ухудшение, правда, тоже). Конечно, для такого компактного размера невозможно сделать мощный инфраниз, который многие любят (тогда бы рупор был просто исполинский), но, в конце концов, для этого есть сабвуфер — относительно недорогой девайс, которым можно пользоваться в таких случаях.
Конечно, история производства и доводки MARK 5 — и, особенно, MARK 5.5 — далеко не такая безоблачная. Были решены масса технический и технологических вопросов, внесены масса улучшений (от динамиков, терминалов, проводов, типов крепления до силы прижима кольца и т.п.) Люди, которые слушали первый MARK 5.5 на «Винил джеме» в марте 2019 и в ноябре-декабре этого же года, могли убедиться, что новые MARK 5.5 звучат еще лучше — прогресс налицо.
Но самое главное в этом повествовании: не надо бояться делать что-то новое — неоткрытых идей и решений полно. Не всегда нужны миллионы, чтобы что-то производить или разрабатывать. Россия — крайне креативная страна с прекрасными и очень умными людьми. Впихнуть невпихуемое — в нашем национальном характере.
И еще: привлекайте детей к техническому творчеству. Это и веселее, и приятнее. У вас будет общий проект, и, когда ребенок вырастает, очень и очень важно, чтобы у вас были общие интересы — особенно в переходный период. Если проект умрет — у вас будут общие воспоминания. Если раскачается — вы получите прекрасного помощника, который в теме, который замотивирован иначе, чем наемный сотрудник, который вырос вместе с проектом и разбирается в нем.
Дети намного серьезнее погружаются в процесс, когда понимают, что все взаправду, когда есть результат, когда (особенно важно!) можно похвастаться перед сверстниками. Мне очень приятно работать с дочерью, она — умница и помощница, толковая девочка, на нее можно положиться, очень важный человек в нашей небольшой команде, я активно передаю ей свой опыт руководства бизнесом и, что не может не радовать, у нее есть все, чтобы стать лидером и успешно тащить большой проект. В общем, дерзайте — и все у вас получится.
