Окрім дуже небагатьох продуктів, розроблених для конкретних нішевих завдань, майже всі студійні монітори – включно з усіма, що мають логотип ADAM Audio – оснащені двома або більше динаміками. Але чи замислювалися ви коли-небудь, чому? Чому будь-який монітор, який претендує на відтворення високої якості та точної аудіоінформації, потребує щонайменше двох динаміків? У цій публікації ми повернемося до перших принципів конструкції гучномовців, щоб відповісти на це запитання.
Першу підказку до відповіді на питання «чому кілька динаміків?» можна знайти у надзвичайно широкому діапазоні людського слуху. Загальноприйнято вважати, що ми можемо чути частоти від приблизно 20 Гц (див. Примітку 1 наприкінці цієї статті) на нижньому, басовому кінці діапазону, до 20 000 Гц на верхньому, високочастотному кінці (див. Примітку 2). У музичних термінах 20 Гц до 20 кГц – це близько десяти октав (20 Гц, 40 Гц, 80 Гц, 160 Гц, 320 Гц і так далі), але, можливо, кращою ілюстрацією того, наскільки широкий цей діапазон, є розгляд зміни довжини хвилі, яку він охоплює. Довжина хвилі відображає інший бік частотної області. Це фізична відстань між піками хвиль у заданому середовищі (наприклад, у повітрі), а не міра часу між ними.
Перетворення частоти на довжину хвилі виконується за простою формулою: довжина хвилі λ дорівнює швидкості звуку c, поділеній на частоту f (λ = c/f). Якщо підставити в цю формулу 20 Гц, використовуючи загальноприйняту швидкість звуку 343 метри/секунду, ми отримаємо довжину хвилі 17.15 метра (приблизно довжина дорослого синього кита). Але якщо зробити те саме для іншого кінця чутного діапазону, для 20 кГц, ми отримаємо довжину хвилі 1.715 сантиметра (приблизно довжина великого пальця ноги). Отже, від студійного монітора вимагається точно створювати акустичну енергію з довжинами хвиль від 17 м до 1.7 см і всіма проміжними значеннями, часто одночасно. Є три фундаментальні причини, чому практично неможливо робити це з належною точністю, використовуючи лише один динамік. Перша причина – механічна.
Динамік працює завдяки тому, що його діафрагма прискорено рухається вперед і назад у відповідь на музичний сигнал, створюючи хвилі змінного тиску в повітрі. Хвилі тиску – це те, що ми сприймаємо як звук. Але прискорення діафрагми призводить до механічного навантаження, і настає момент, коли навантаження перевищує фізичну міцність самої діафрагми. Уявіть, що ви тримаєте тонкий картон і починаєте махати ним у повітрі. Коли ви робите це повільно, картон зберігає форму. Але якщо почати махати швидше, він почне згинатися – і саме це відбувається з діафрагмою динаміка. Тому на низьких частотах діафрагма здатна витримувати прискорення і залишатися цілісною, але на високих частотах вона перестає рухатися як єдине ціле та переходить у режим, який інженери гучномовців називають «break-up» (руйнування). У режимі break-up різні частини діафрагми рухаються незалежно одна від одної, і потенційний результат – дефекти частотної характеристики та неточності звучання, тобто зростання спотворень (див. Примітку 3).
На фото: студійні монітори A7V (2-смуговий дизайн) і A8H (3-смуговий дизайн) поруч.
Друга причина, чому один динамік не може охопити весь діапазон, пов’язана з першою. Можна подумати, що один зі способів зробити діафрагму міцнішою, аби вона могла прискорюватися швидше, не втрачаючи механічної цілісності, – це зробити її меншою. І це правильно. Проблема полягає в тому, що об’єм повітря, який динамік має перемістити, щоб створити відчутну акустичну енергію, зростає обернено пропорційно до частоти. Уявіть, скільки повітря знаходиться між піками хвиль на різних частотах. На високих частотах, де піки всього кілька сантиметрів одне від одного, між ними мало повітря, тож динаміку, що випромінює високочастотну енергію, не потрібно переміщувати багато повітря, щоб створити чутний звук. Тому його діафрагма може бути невеликою. Але на низьких частотах, де довжина хвилі значно більша, об’єм повітря між піками величезний, тому динамік повинен переміщати дуже великий об’єм повітря, щоб створити той самий рівень чутної звукової енергії. Отже, практично немає альтернативи тому, щоб басові динаміки мали великі діафрагми.
Але що, якщо ми винайдемо матеріал настільки міцний (і легкий), що діафрагма достатньо велика для відтворення низьких частот зможе також прискорюватися аж до 20 кГц, не втрачаючи механічної цілісності? Якщо відволіктися від того факту, що винахід такого матеріалу, ймовірно, приніс би нам Нобелівську премію, повністю перевернув би світ інженерії та зробив би нас мільярдерами, залишилася б ще одна проблема: спрямованість, яка є третьою причиною, чому одного динаміка недостатньо. Коли діафрагма вібрує, створюючи акустичну енергію, якщо вона менша за випромінювану довжину хвилі, енергія поширюється рівномірно в усіх напрямках. Але зі зростанням частоти до точки, коли довжина хвилі стає співмірною з розміром діафрагми, акустична енергія стає дедалі більш спрямованою: вона починає випромінюватися вперед у вигляді променя. І що вища частота, то вужчим стає цей промінь (що частково пояснює, чому твітери маленькі). Тож велика діафрагма, зроблена з нашого «чарівного матеріалу», була б абсолютно марною як широкосмуговий динамік, бо варто було б відійти від її центральної осі – і високочастотне випромінювання стало б майже нечутним.
Тому будь-який гучномовець, який прагне відтворювати широкий діапазон частот із точністю, достатньою, щоб називатися «монітором», повинен мати щонайменше два динаміки: великий вуфер для низьких і середніх частот та менший твітер для високих частот. Зазвичай точка поділу між ними знаходиться в діапазоні від 2 кГц до 3 кГц. Деякі монітори йдуть далі й розділяють весь діапазон ще на більше сегментів, створюючи трисмугові системи (наприклад, ADAM Audio A8H) або навіть чотирисмугові системи (наприклад, головний монітор ADAM Audio S6X). У майбутній публікації ми опишемо інженерні та акустичні фактори, які спонукають розробників моніторів обирати між двосмуговими, трисмуговими чи навіть багатосмуговими рішеннями.
На фото: головний монітор S6X із чотирисмуговим дизайном «D’Appolito».
Примітки:
Примітка 1): Символ «Гц» означає герц. Це не відома компанія з оренди автомобілів, а одиниця вимірювання, названа на честь німецького фізика Генріха Рудольфа Герца. Вона показує, скільки разів акустичний або електричний сигнал повторюється щосекунди.
Примітка 2): Верхня межа слуху 20 кГц стосується лише молодих людей. З віком ми поступово втрачаємо чутливість у верхній октаві, так що приблизно у 60 років частоти вище 10 кГц значно послаблюються. На щастя, мозок чудово адаптується до вікових втрат слуху, тож це зовсім не означає, що людина на сьомому десятку життя більше не може насолоджуватися високими частотами. До того ж більшість важливої музичної інформації знаходиться нижче 10 кГц.
Примітка 3): Робота діафрагми в режимі break-up не завжди є абсолютно негативним явищем. Break-up може бути навмисно використаний для розширення робочої смуги динаміка. Як саме це працює, ми розповімо в обіцяній майбутній статті.
Натхненна винаходом трансформатора повітряного руху (Air Motion Transformer), створеного Оскаром..
Вибір студійного монітора, який відповідатиме вашим потребам і ефективно працюватиме у вашому пр..
ADAM Audio з радістю представляє D3V – компактну систему моніторингу ближ..
H200 – це універсальні закриті навушники, створені з нуля на основі 25-рі..
Якщо ви запитуєте себе, чи варто додати сабвуфер до вашої студії, ви звернулися за адресою. У ці..
Коли ми говоримо про студійні монітори, то зазвичай розглядаємо їх з погляду технологій та проду..
Протягом чверті століття ADAM Audio була в авангарді інновацій в музичній індустрії, пропонуючи ..
Серія S – це флагманська лінійка референсних моніторів ADAM Audio, що складається з п'..
Продовжуємо наше знайомство з модельним рядом студійних моніторів ADAM Audio, і цього разу ми ро..
Ми розпочинаємо знайомство з модельним рядом студійних моніторів ADAM Audio, і цього разу в цент..
