Мягкое и слабое побеждает твердое и сильное, или Как внимание к деталям помогает создать продукт мирового класса

Возможно, внимательный читатель вспомнит статью с длинным названием «Бешеной собаке семь верст не крюк, или Как сделать отличный рупор за максимальное количество времени», вышедшую на сайте в декабре 2019 года. Увлекательная история проекта русской инженерной мысли и его лидера Константина Румянцева, создавшего путем проб и ошибок, а также точного математического расчета, уникальные рупорные АС Operly Intelligence II уровня high-end вызвала тогда немалый интерес у читателей stereo.ru. С тех пор прошло уже без малого пять лет, и вот автор снова с нами и продолжает рассказ о непростой судьбе проекта.

Итак, в прошлой статье мы рассмотрели размышления и, если хотите, жизненный путь автора и его проекта, который закончился знакомством с моделью колонок Operly Intelligence II.

В этой статье мы продолжим рассказ о судьбе проекта, а также затронем следующие темы:

• что побудило сделать новую модель Intelligence III

• какими соображениями руководствуется конструктор при принятии инженерных решений

• некоторые соображения про эмоциональное восприятие музыкального произведения

Дисклеймер: теперь Operly — серьезный международный проект, доступ к коммерческой информации ограничен обязательствами. Поэтому никаких цифр, финансовых результатов и, разумеется, имён инвесторов названо не будет. Однако общий путь проекта будет описан автором честно и корректно.

Итак, первая часть этой саги вышла на stereo.ru в декабре 2019 года… Кто бы знал, что нас ждет впереди. Уму непостижимо, как с тех пор изменился мир… А что произошло за это время с нашим проектом? В двух словах: с тех пор проект Operly успел побывать на выставках в Шанхае, Мюнхене, Милане и Гонконге, найти инвесторов, переехать сперва в Германию, потом - в Англию. Выпущена новая модель рупоров … Сделана куча ошибок, но мы же, как следует из названия, лёгких путей не ищем ;)

Зуд перфекционизма. Что можно улучшить?

Вернемся к нашему изделию — рупорным колонкам. Довольно трудно объективно оценить изделие со всех сторон. Это только кажется, что все просто: включай, слушай и оценивай. Нет, это так не работает, т.к. по пути возникает масса вопросов: как наше изделие будет звучать в разных помещениях? Как зависит звук от размера помещения, от его гулкости, какие отражения допустимы, а какие — нет? Как колонки будут звучать на разном усилении? А в открытом пространстве? А где лучше их располагать? На стадии разработки и тестов на эти вопросы полноценно ответить невозможно, поэтому эксплуатация изделия разными людьми, в разных условиях — бесценный опыт, который крайне полезен и заставляет посмотреть на ваше детище под разными углами и сделать выводы.

Модель Intelligence II была по-своему прекрасна. Она позволяла получить действительно живой звук с массой деталей, лёгкий, комфортный, настоящий high-end! Тем не менее, изучая отзывы от покупателей и проводя прослушивания в разных акустических условиях и с разными сетапами, удалось выявить некоторые особенности Intelligence II, которые следовало учесть при разработке следующей модели колонок. Честно говоря, жалко было расставаться со старой моделью, но логика прогресса неумолима.

Как я уже писал, проект Operly нашел инвесторов, которыми было принято решение о выпуске новой модели, более высокого класса, с лучшими техническими характеристиками и дизайном. План действий такой: выпускаем более крутую модель и идем с ней на ведущие мировые площадки-выставки в Мюнхен, Милан и т.п. Произведя там вау-эффект, смотрим на результат. Задача понятна, цель поставлена, работа началась.

Анализируем и придираемся

Итак, вперед! Опыт прослушивания модели Intelligence II показал, что сам концепт изделия — полный рупор, то есть прямой и обратный, причем, обратный без предрупорной камеры — гениальное решение (жаль, не я его придумал), а уж дополненное особым способом размещения динамика прямо в горле сразу обоих рупоров (это уже мой вклад и патент) — так вдвойне гениальное, т.к. благодаря этому решению рупора дают уникальный, прекрасный, живой, ровный, быстрый, тембрально безупречный звук — лучший из всего, что я слышал на выставках.

Но есть и ложка дегтя в этой бочке мёда: этот же рупор с площади 0,7 м² (именно такая площадь обратного рупора у Intelligence II) собирает всё, что в него прилетает и концентрирует, читай, усиливает, на мембране динамика площадью менее 0,03 м². Это означает, что отраженная от стен волна образует с динамиком обратную связь, и это портит звук. Ярким примером, демонстрирующим эту проблему, является следующий эксперимент: подключаем рупора к усилителю и включаем произведение, но только в одном канале, а мембрану другого рупора слегка трогаем пальцем — и чувствуем, как эта мембрана колеблется в такт с музыкой: это отражения её колеблют. Ясное дело, что этих колебаний нет в изначальном материале, и теперь понятно, почему портится звук. Кстати, всем, кто использует обратный рупор, рекомендую такой эксперимент провести — получите пищу для размышления.

В акустически подготовленном помещении проблемы обратной связи нет, но мы не можем требовать от владельцев наших колонок, чтобы они каждое свое помещение намертво глушили. В общем, надо было разобраться с этой проблемой и снизить требования к помещению. Поймите меня правильно, и в неподготовленном помещении звук замечательный, но я, как автор (и лютый перфекционист!), лучше других понимаю, на сколько больше впечатления можно получить, если чуть потрудиться и хоть немного заглушить помещение!

Но продолжим… Во время размышлений над проблемой отраженной волны стала очевидна избыточность такого большого устья обратного рупора, как в Intelligence II. При проектировании я исходил из таблиц минимальных размеров устья обратного рупора для размещения у стены и 0,7 м² — это был минимум. Но я не учел тогда один факт. Дело в том, что если не разносить колонки как-то особенно далеко друг от друга, то два обратных рупора вблизи частоты среза работают как один и поэтому их площади можно сложить — следовательно, изделие можно сделать несколько более компактным. В Intelligence III обратный рупор у одного корпуса 0,5 м², но у пары корпусов набирается уже 1 м² — вполне достаточно. Уменьшение площади обратного рупора в полтора раза примерно на столько же уменьшало проблему гулкости помещения.

С такой площадью и длиной обратного рупора можно было и понизить частоту среза до 41 Гц (нота Ми контроктавы, открытая струна бас-гитары), что и было сделано в Intelligence III. Теперь обратный рупор закрывал весь диапазон нот в нижнем регистре.

Важные мелочи про проектирование динамика

Если Вы не динамикостроитель, Вам скорее всего будет скучно читать этот раздел и можно его пропустить.

Для борьбы с отраженной волной понадобился другой динамик. Остановимся на этом моменте поподробнее. Для того, чтобы на динамик меньше влияла приходящая волна, нужно максимально нарастить его BL (форс-фактор, мотор — такие названия встречаются), где B — индукция в зазоре, L — длина провода катушки. Как видно из формулы, самое простое решение — взять динамик с катушкой бОльшего диаметра, тогда в зазоре будет больше провода и BL увеличится, большинство производителей динамиков так и делают. Но не все так просто.

Легендарные динамики Goodmans, с фантастическим для сегодняшнего дня звуком, не просто так делались на катушках малого диаметра. Дело в том, что это только в первом приближении катушка совершает возвратно-поступательные движения вдоль своей оси. На самом деле катушка динамика старается перевернуться, чтобы изменить полярность. Она вместе с диффузором динамика совершает волнообразные движения. В сети много роликов, в которых замедленно снимают движение мембраны НЧ-динамика, и в них хорошо это видно.

Чем больше диаметр катушки, тем больше плечо рычага (тут под рычагом понимается расстояние от центра катушки до её края) и тем сильнее будут силы, переворачивающие катушку. Соответственно, на большом диаметре катушки мембрана движется не поступательно, а всё больше волнообразно.

Производители динамиков ведут борьбу с этим переворачиванием, используя более жесткие подвесы и центрирующие шайбы, но это душит звук и энергетику. Вы сами можете убедиться в этом, если посмотрите на показатель Vas динамика[1], у динамиков с большой катушкой и большим BL Vas обычно маленький. В общем, увеличивать диаметр катушки — это не наш метод, мы же звуковые перфекционисты.

Вторым способом увеличения длины провода в катушке является увеличение высоты катушки. Поле ведь не только в зазоре находится, но и выходит из него на некоторое расстояние. Высокая катушка позволяет захватить больше поля и расположить в нем бОльшую длину провода. Кроме того, на малой высоте зазора проще создать большую индукцию B.

Но тут другая проблема: во-первых, поле вне зазора весьма неравномерно и уменьшается с расстоянием, а во-вторых, чем больше ход катушки, тем в более неравномерном поле она находится, и это тоже крепко калечит звук, ведь теряется линейная зависимость между физическим перемещением катушки и приходящим электрическим сигналом. Отклоняем это решение!

Что же остается? Остается оставить катушку и малого диаметра, и малой высоты, чтобы она полностью помещалась в зазоре — так будет идеально, т.к. поле в зазоре равномерно и катушка с мембраной будет двигаться абсолютно линейно. Но вот поле B придется радикально нарастить. И как же это сделать?

Тут, собственно, вариантов для выбора и нет — нужно увеличивать B (магнитную индукцию). Как? Применить более сильные неодимовые магниты вместо ферритовых. Элементарно? Совсем не элементарно… Обычные сердечники из магнитомягких сталей, применяемые большинстве динамиков, в нашем случае не годятся, ибо они не смогут провести поле от магнитов к зазору, так как у них недостаточно большой порог насыщения.

Можно до посинения увеличивать количество магнитов, но больше определенного порога металл поле не передаст, ведь происходит его насыщение. Лучше дела обстоят с химически чистым железом — оно насыщается на более высоких значениях, но оно мягкое и поэтому очень сложное в обработке, а допуски там, замечу я, микронные! Токари крайне не любят такой материал. Ну и сам материал дороже обычной магнитомягкой стали раз в десять, а магниты — раз в сто…

Но деваться некуда, нам удалось изготовить такой сердечник для динамика, хотя это оказалось весьма непросто и недешево.... Далее, магниты. В наших динамиках используются по восемь неодимовых магнитов, каждый 30 мм диаметром с общей прижимной силой более четверти тонны. Тут тоже оказалось не всё так просто.

Если померить прибором для измерения индукции магнитного поля каждый такой магнит, оказывается, во-первых, что все они немного разные по величине поля, а во-вторых, в разных точках измерения поле тоже отличается и весьма заметно. Отмечу, что в обычных заводских динамиках поле в зазоре может «плавать» примерно на 20% в зависимости от того, в каком месте зазора вы его измеряете. Это означает, что с одной стороны катушка выталкивается/втягивается на 20% больше, чем на противоположном, так как сила выталкивания/втягивания прямо пропорциональна полю.

Так что при сборке динамика, во-первых, приходится делать выбраковку магнитов и оставлять те, что помощнее, во-вторых, выяснять где у конкретного магнита больше поле и этой стороной располагать его к зазору, а затем располагать магниты с близкими значениями друг напротив друга, чтобы отбалансировать поле. Кроме того, еще нужно прецизионно, буквально по микронам двигать всю верхнюю шайбу на специальном устройстве, чтобы добиться неравномерности поля в зазоре в 2-3%. Геморрой страшный, но чертов перфекционизм требует.

Далее, чтобы поле катушки меньше влияло на поле в зазоре, на керн динамика надевается толстенное медное кольцо, которое за счет самоиндукции намертво держит поле в зазоре на одном уровне и не дает полю катушки его менять. Но и это еще не все! Для уменьшения рассеяния поля по пути следования от магнитов к зазору с тыльной стороны динамика установлен контрмагнит, который также увеличивает поле в зазоре. И вишенкой на торте является установленный с задней стороны обтекатель, который позволяет волне плавно, без переотражений и нарушения плоскости фронта волны уходить в обратный рупор, в точности соответствуя математической модели.

Подозреваю, что утомил читателя подробностями, но все это для того, чтобы любопытный читатель получил больше представления о том, какое огромное количество нюансов пришлось учесть, чтобы вего лишь построить динамик и получить лучший, по самым высоким оценкам, звук. Это, конечно же, далеко не все нюансы, которые учитывались при построении динамика — например, мы придумали специальный корректировщик градиента поля в зазоре, но он в процессе патентования и поэтому пока нельзя про него писать. Была проведена тьма экспериментов с кевларовой мембраной, кевларово-бумажной, с визером (маленьким рупором по центру динамика) и без, но вернулись к классической бумажной — она лучше и естественнее звучит.

Некоторые соображения, которые потребовали изменения конструктива

Если Вы не фанат науки построение корпусов – пропускайте этот раздел.

Перейдем от конструкции динамика к проектированию корпуса. Всё дальнейшее - это небольшие «допиливания» изделия до идеала и рассказ про то, чем я руководствовался, принимая эти решения.

В процессе многочасовых прослушиваний пришло понимание того, что прямой круглый абсолютно жесткий рупор — идеальное акустическое оформление на все случаи жизни. Если бы не одно «но»: чем ниже частота, тем больших размеров требуется рупор, причем не линейно, а экспоненциально, и нет никакой возможности весь диапазон засунуть в такое идеальное оформление.

Тем не менее, если несколько увеличить длину и устье прямого рупора, то можно на полоктавы вниз расширить диапазон этого самого-пресамого идеального звука. Мужской голос и основные инструменты будут звучать еще более живо и открыто, к тому же это позволит увеличить длину обратного рупора, ведь увеличение нагрузки прямого рупора позволит симметрично увеличить и нагрузку с обратной стороны, не нарушая баланса нагрузок с передней и тыльной стороны мембраны. Любители оформления «Щит» должны хорошо понимать эту аргументацию. Решено: у новой модели прямой рупор будет длиннее и больше, обратный — просто длиннее.

По опыту продаж прошлой модели выяснилось, что некоторые отказы потенциальных клиентов от покупки колонок имели довольно неприятные для нас причины. Хотя прослушивания проходили всегда отлично и люди были готовы совершить покупку, в последний момент оказывалось, что колонки то не влезали по ширине, то были слишком высокие и дизайнер интерьера их не утвердил и т.п., в общем — они были слишком большие. Поэтому нужно было сделать их хоть немного компактнее.

Сказано — сделано. Новая модель ниже прежней на 10 см, меньше в ширину на 5 см, в глубину — такая же. Немного, но всё-таки чуть легче это всё размещать в домашней обстановке, хотя все, кто пользуются нашими рупорами, отмечают, насколько в жизни колонки выглядят менее громоздко, чем классические колонки-параллелепипеды тех же размеров.

Жесткость, жесткость и еще раз жесткость

Тем, кто немного помнит школьный курс физики, известно, что нежесткая конструкция проглатывает пик волны за счет того, что материал немного расширяется в этот момент и демпфирует (поглощает) этот пик. Степень такого демпфирования в реальности невозможно рассчитать. Тем не менее, эти соображения меня беспокоили: очевидно, что 80-90% впечатления от произведения состоит из точности передачи этих самых пиков, и для того, чтобы гарантированно передавать в слушателя энергию и фронты, которые выдает динамик, было принято решение удвоить толщину стенок обратного рупора (прямой и так толстенный, его нет смысла утолщать). Поэтому при некотором уменьшении размеров вес изделия меньше не стал — он даже увеличился, а вот звук при этом стал еще мощнее, плотнее и энергичнее.

Центр тяжести важен

Далее, чтобы не ввязываться в тему шипов и выставления уровня изделия пришлось озадачиться расположением центра тяжести колонок — теперь он четко посередине основания и также посередине высоты колонок. Это придает изделию устойчивость и позитивно влияет на звук тоже.

Зависимость резонанса корпуса от точки крепления вы можете сами выяснить, ударив вилкой по стоящему стакану и, например, по лежащему — разница очевидна. Центр тяжести точно по оси основания означает, что все точки корпуса одинаково надежно связаны с полом. Разумеется, это хорошо для звука.

Нижняя губа — продолжение пола

Для передачи звука в области НЧ лучше, когда пол является продолжением нижней губы обратного рупора. Для этих целей я несколько уменьшил высоту ножек и сократил расстояние от губы до пола. К тому же это несколько понизило центр тяжести и изделие еще более устойчиво стоит на полу.

Предпочитаю считать сам

Я применил довольно хитрую методику расчета, которая позволила новому изделию намного более точно соответствовать математической модели нашего рупора, чем в предыдущих версиях колонок, в которых было больше, пусть и небольших, моментов, которыми пришлось пренебречь. Кто-то скажет, мол, зачем самому считать, ведь есть куча программ расчета рупоров?

Но вот что я вам отвечу на это: да, программ много, но в свое время я намучался с конструкторами запросов к базам данных и уяснил, что все эти программы — «черный ящик». Что туда положили создатели, какие там упрощения — неизвестно, какие погрешности — тоже. Думайте об этом как о моем личном бзике, но когда дело касается сложных вычислений, ИМХО лучше самому все посчитать хотя бы в Excel или самому написать программу расчета на фортране — по крайней мере будет понятно, что откуда берется.

А так — чисто «черный ящик»: вводишь параметры — тебе дают какие-то циферки, и потом поди разберись, то ли ты что-то не так изготовил, то ли программа коряво рассчитала. По крайней мере, мои собственные расчеты несколько отличались от расчётов в программе на тестовых примерах.

Немного про результат

Всё вышеописанное касалось улучшения звука. На моем примере становится ясно, что результат складывается из множества малосущественных, на первый взгляд, мелочей, которые обязательно следует учитывать — и тогда рост качества обязательно будет очень большим. Самая яркая демонстрация этого результата была у нас на выставке в Милане. Там сетап играл блестяще, особенно когда помещение наполнялось людьми и переставало гудеть.

Люди не просто забегали на пару минут протестить звук, а слушали, например, весь концерт Рахманинова, который нам любезно предоставила «Завалинка рекордс» вместе с катушечным магнитофоном. Потом на местных форумах люди писали, что на стенде OPERLY был самый лучший звук на выставке. А ведь нам тоже было куда расти: и кондиционер питания был бы кстати, и разделительный трансформатор, и ЦАП менее бюджетный, винил бы не помешал — многое из этого было у коллег, но не у нас.

Так что нельзя сказать, что в Милане был самый лучший звук, на который способен наш сетап — в более приемлемых условиях и при более модном «обвесе» можно было звучать еще более шедеврально. Тем не менее, отзывы говорят сами за себя, причем не только блогеры и посетители были восхищены: несколько приятных слов прилетело и от «The Ear» (старейший английский High-end журнал, https://the-ear.net/)

Сражаемся с 3D-моделью

Далее я создал 3D-модель изделия, и вот что выяснилось: обычные программы для построения 3D-моделей не способны сделать гладкие гнутые поверхности (кто бы мог подумать!!) — у них такой алгоритм построения кривых, что получается немного волнистая поверхность. Такую поверхность замучаешься красить — она всегда будет немного «рябой» и ни о каком люксовом изделии не может идти речи!

Кроме того, возникали еще мелкие проблемы, не относящиеся к инжинирингу, но я совсем не понимал, как их решить. Например, у меня никак не получалось найти оптимальную кривизну «щёк» обратного рупора. Я и окружностью пытался это решить, разными гиперболами и экспоненциальными кривыми, реально пробовал вариантов тридцать — никак не получалось органично. Вроде все почти одно и то же, но не до конца меня удовлетворяло эстетически.

Опять же, под каким углом срезать кромку на обратном рупоре? Если под прямым — получается грубо и «нефирменно», но под каким тогда? Какой толщины делать кромку на прямом рупоре? Аналогичные вопросы возникали при разработке буквально каждой детали дизайна колонок, которые должны быть гармоничны друг другу. Я сделал несколько сотен вариантов колонок, но так и не был уверен, что эстетика изделия будет на мировом уровне. Так как премьера модели OPERLY Intelligence III планировалась на выставке в Мюнхене, то тут нужно было быть на высоте. Опять же, когда ведешь разработку на деньги инвесторов — это дисциплинирует и повышает ответственность.

Допиливаем конструкцию корпуса. Очень важный 1%

Для решения возникших проблем с внешним видом изделия было решено привлечь профессионального промышленного дизайнера. Как мне удалось выяснить, главная наша звезда по промышленному дизайну — Владимир Пирожков, он долгое время работал в компаниях Citroën и Toyota, но в 2007 году вернулся и сейчас работает в России, где создал невероятно крутой центр промышленного дизайна и прототипирорования. Дизайнерской командой под его руководством был разработан дизайн факела зимних Олимпийских игр 2014 года в Сочи!

Мой хороший товарищ помог нам познакомиться и мы довольно хорошо поладили. Собственно, Владимир — тот самый человек, который «допиливал» дизайн модели Operly Intelligence III буквально на 1%, но именно этот процент отличает выдающееся фирменное законченное wow-изделие от пусть и оригинального, но самопала. По картинкам, уверен, большинство не поймет разницу до допиливания и после, но в реальной жизни, когда Intelligence II и Intelligence III стоят рядом, последние на порядок эстетичнее и элегантнее. Ну что тут сказать — рука мастера...

Попутно была решена проблема с волнистой поверхностью, т.к. в 3D-программах для проектирования автомобилей используются другие алгоритмы заточенные на то, чтобы на гнутых поверхностях этих волн не допускать.

Теперь у нас была экспертиза дизайна самого высокого уровня. И даже если бы у меня был бы лишний миллиард долларов и я имел возможность сделать такую экспертизу за этот миллиард, все равно получилось бы именно так. Теперь можно было запускать продукт в серию и выходить на международный рынок.

Важные слова про музыкальное восприятие и личный опыт

Поклонникам осциллографа этот раздел читать запрещается.

Это, пожалуй, самая «мутная» часть моего музыкального пути, без которого невозможно понять философию построения аудиосистем. Для каждого, кто не учился музыке профессионально, музыка — набор звуков разной высоты. Но если говорить о том, что действительно оказывает впечатление на слушателя, то там одними нотами не обойдешься.

Знаете ли вы, что минимальное рассогласование инструментов во времени убивает энергетику произведения напрочь? Когда музыканты почти вместе вступили и вступили вместе — это совсем разные «вступили». Когда оркестр живет общим духом, ритмом и представляет собой единое целое, то мозг как-то это считывает. И наоборот, как только имеем минимальное рассогласование таких вступлений, мозг безошибочно, на уровне эмоций, понимает, что это не одно целое, а куча независимых исполнителей.

Наверное, где-то подсознательно мы еще боимся огромного динозавра и не боимся стаи мелких грызунов, хотя стая может быть размером с динозавра, отсюда разное впечатление от единого целого. Именно поэтому плохо рассогласовывать фронты каждого инструмента даже минимально — это радикально снижает впечатление от прослушивания.

Всему этому учат в училище и консерватории. Когда играешь в оркестре, буквально настраиваешься на восприятие дирижера. Обратите внимание на мимику дирижера: он всегда не просто отсчитывает ритм, но показывает эмоцию, которую следует музыкантам вложить в партию, и это ОБЩАЯ эмоция исполнителей, так сказать, единый дух. Эту эмоцию мы и должны донести до слушателя.

Считать или слушать?

Дело в том, что большинство живет в иллюзиях, как им кажется, инженерного понимания происходящего в аудиосистеме, полностью игнорируя то, что физика оперирует всего лишь математическими моделями, а не тем, что происходит на самом деле. Каждая модель строится из некторых предпосылок, и ключевое тут — совпадение результата и расчетной величины с приемлемой погрешностью.

Еще раз: без оценки погрешности о результате вообще нет смысла говорить. Однако многие коллеги часто делают предположения, которые вообще никак не проверяются на практике и не оцениваются. Поясню на примере: 1% искажений — это много или мало? Ответ: а черт его знает. Кто-то скажет: «Подумаешь, 1% — совсем немного, можно пренебречь». Но так ли это на самом деле? Вот тут и зарыта тьма нюансов и вопросов, на которые непонятно как отвечать. Перечислим некоторые из них:

●      «Любой сигнал можно разложить на составляющие». Это ни разу не так. Кто хорошо учил математический анализ в университете, тот знает, что разложить-то можно, но ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО периодический сигнал. Музыка же ВСЯ состоит из непериодических сигналов, особенно, это касается живой музыки (синтезированный сигнал действительно может быть периодическим), следовательно, всякий раз, когда вы разрезаете сигнал на полосы, вы получаете сложно контролируемое приближение.

●      «Линейная характеристика». Ну померяли вы АЧХ, ну получили некий график, который вас устроил. Но есть нюанс, а на какой громкости вы меряли? 1 Вт, как положено? А вы точно будете именно на этой громкости слушать? Кто из нас не замечал, что многие традиционные колонки "стухают" при снижении громкости воспроизведения? Напоминаю, что сопротивление металла изменяется с ростом температуры, и это значит, что параметры заметно уплывут на разных громкостях. Да и как можно слушать музыку на одной громкости, ведь музыка — это не одна нота, а набор инструментов, и у каждого свои перепады громкости. Опять же, чем меньше чувствительность колонок по сравнению с чувствительностью их же динамиков, тем больше мощности усилителя осядет на кроссовере, и это могут быть десятки ватт, которые вполне себе нагревают элементы.

Сюда же: чем меньше чувствительность колонок, тем больше Вам надо будет подвести мощности для комфортного прослушивания, и какой будет АЧХ на этой мощности — надо разбираться.

●      Сама потребность в линейной характеристике спотыкается об особенность мозга корректиировать внутреннюю АЧХ восприятия. Вы сами можете в этом убедиться, когда прибавляете, допустим, НЧ, и поначалу звук прям качает, но через некоторое время все более-менее становится как раньше.

●      Искажения — их много типов: нелинейные, фазовые, интермодуляционные и т.п. Тут прям совсем черт ногу сломит. Понятно, что искажения — штука лишняя, и на первый взгляд кажется, что чем меньше искажений — тем лучше. Но обратимся к конкретике. Рассмотрим ламповый усилитель, который на номинальной мощности выдает до 5% искажений — конечно он хуже, чем транзисторный с 0,001% искажений! Казалось бы…

Вы разве усилитель всегда слушаете на максимуме? Нет? Вы, скорее всего, будет слушать на 10-20% мощности 99% времени. Но на 10% от максимальной мощности правильная лампа выдает искажения за пределами возможностей измерений — а теперь какой усилитель лучше?

●      Фазовые искажения. Вот у OPERLY есть обратный рупор: он, понятное дело, переворачивает фазу на 180 градусов в диапазоне от 1-й октавы и ниже — это вообще максимальное фазовое искажение. Множество теоретиков мне рассказывали, как это плохо.

Но в реальности вы никогда не услышите разницу: дернул музыкант басовую струну на себя или от себя, что как раз соответствует изменению фазы на 180 градусов. Так же и с обратным рупором: для слушателя вообще нет разницы при перевороте фазы. Это не значит, что фазовые искажения не важны — даже очень важны, но поворот именно на 180 градусов не влияет на восприятие.

●      Интермодуляционные искажения. Очевидно, что динамической головке проще воспроизвести чистый синус, чем сложный сигнал, и это означает, что есть искажения, которые возникают при воспроизведении одновременно нескольких нот. В учебниках пишут, что такие искажения примерно в десять раз более неприятны на слух, чем прочие искажения.

Но вот какое дело: основные исследования проводились для двух частот, реже для трёх. В музыкальном же материале настолько больше сочетаний звуков разной громкости, их обертонов и интервалов между ними, что такие исследования вообще непонятно как провести. Не будешь же проводить исследование для каждого музыкального произведения! Вот и пойди пойми, как мозг всё это переваривает.

●      Как быть с несинхронностью хода мембран динамиков в многополосной системе? Если Вы посмотрите на форс-фактор динамиков, то увидите, что НЧ-динамики обычно имеют меньший BL, чем СЧ-динамики, а многие ВЧ-динамики имеют еще больший BL, чем СЧ-динамики. Мембраны же наоборот: НЧ — тяжелая, ВЧ — самая лёгкая. Напоминаю, что форс-фактор — это сила, с которой выталкивается катушка.

Теперь вопрос: когда на колонку прилетает фронт сигнала, как будут эти мембраны двигаться? Надо бы, чтобы они все синхронно толкнули воздух. Подсказка: второй закон Ньютона Вам в помощь, но уже понятно, что ВЧ-мембрана толкнет воздух первая, со всей дури, но это будет совсем малая площадь и маленькая амплитуда, за ней подтянется СЧ-динамик, который толкнет воздух попозднее, менее резко, но с большей амплитудой и с большей площадью, чем ВЧ. В конце концов проснется НЧ-динамик, который наконец толкнет воздух с нормальной площадью и нормальной амплитудой, но медленно-медленно.

А теперь скажите мне, можно ли при таком раскладе корректно воспроизвести, например, бочку барабана? Там-то мембрана единым фронтом и с огромной площади толкает воздух. Этот мысленный эксперимент касается буквально всех фронтов и затуханий.

●      Далее, рассмотрим НЧ-динамик. Его КПД пропорционально квадрату площади мембраны и обратно пропорционально частоте волны. То есть, чем ниже частота воспроизведения, тем тише будет работать НЧ-динамик. Но в жизни мы же слышим, как НЧ-динамики звучат довольно громко, как так? А так, что снижение КПД компенсируется ростом амплитуды движения мембраны, что означает увеличение искажений из-за адиабатического закона (одинковое изменение объема вызывает неодинаковое изменение давления).

«Допиливаем» ушами

Выше приведен далеко не полный перечень проблем, которые непонятно как правильно решать. И тут на первое место выходит метод «научного тыка», он же — эмпирический. Люди с инженерным образованием полагают (как правило, сильно преувеличивая свои компетенции), что уж они-то точно знают ответы на все вопросы, полностью игнорируя тот факт, что единственным — повторю: ЕДИНСТВЕННЫМ — более-менее достоверным инструментом оценки качества воспроизведения является мозг слушателя.

Никакие осциллографы, измерители АЧХ, TDH и т.п. не являются истиной в последней инстанции, а лишь дают пищу для размышления. По определению, физика работает исключительно с математическими моделями, а модели всегда строятся из предпосылок, например, что воздушный поток — ламинарный, что провода абсолютно тонкие, что корпус — абсолютно жесткий и т.п.

В жизни же отклонений от модели всегда очень много, и, по науке, надо бы оценить диапазон отклонения результата при отклонении исходных параметров. Но даже это слабо поможет, т.к. чтобы корректно оценить отклонения от результата, нужно к каждому параметру добавить его «вес», который говорил бы о вкладе этого параметра в качество звучания. Как говорится, «замучаетесь пыль глотать» с таким количеством параметров.

Нет-нет, я никого не осуждаю и признаюсь, что поначалу сам был на стороне «счетоводов» и честно все измерял, но после первой тысячи экспериментов понял, что гораздо проще и продуктивнее «допиливать» звучание аппаратуры ушами — и, разумеется, для этого нужно иметь соответствующие компетенции. Это исключительно муторное дело, но у меня, напомню, есть музыкальное образование, и это очень сильно помогает делать правильные выводы.

Поясню алгоритм работы на примере заднего обтекателя динамика. Общая идея: от мембраны должна отделиться плоская волна, и чтобы сохранить её плоский фронт, по пути следования в обратный рупор не должно быть ступенек и изломов. Динамик же как раз имеет такой обрыв (задняя шайба магнитной системы) и его надо убрать, чтобы волна плавно уходила в обратный рупор. Но как именно плавно? Мы же не можем сделать абы какой обтекатель, т.к. непонятно, будет ли он оптимальным.

Ну и пришлось мне сделать штук пять таких обтекателей: короткий, подлиннее, еще длиннее и, наконец, самый длинный. Процесс выглядел так: проектируем несколько моделей разных обтекателей, печатаем их на 3D-принтере, снимаем динамик, клеим обтекатель №1, отслушиваем, снимаем динамик, отколупываем старый обтекатель, клеим вместо него обтекатель №2, отслушиваем и т.д., пока обтекатели не закончатся. По результатам личного впечатления выбираем нужную длину обтекателя.

Естественно, это всё на обеих колонках. Естественно, на измерениях ничего не видно. Естественно, всё слышно. Такой подход довольно утомительный, но именно он дает наилучший результат. Хотите звук — улучшайте все, что можно улучшить.

Опять же, все эти «допиливания» доступны каждому, не требуют каких-то особенных инвестиций, нужны только настойчивость, внимательность, наслушенность и упорство. Всё в ваших руках!

Продолжение следует…