Adam Audio: Історія багатодрайверних систем (Частина 2)

У попередньому матеріалі ми розглянули фізичні причини, чому професійні студійні монітори високого класу потребують використання двох або більше випромінювачів. У цій публікації продовжимо тему та пояснимо, чому під час розробки моніторів на певному етапі доцільно переходити від двосмугової конструкції до трисмугової або навіть більш складної.

Спершу коротко повторимо головні тези. Кілька драйверів необхідні для повного покриття аудіочастотного діапазону з трьох ключових причин:

1. Площа мембрани: для відтворення басових частот на достатньому рівні гучності потрібно переміщувати значні об’єми повітря, що особливо важливо при зниженні частоти.


2. Механічна жорсткість: великі конуси не здатні зберігати форму та рухатися як єдине ціле на високих частотах.


3. Спрямованість: великі мембрани стають надто напрямленими при зростанні частоти.

Закони фізики виключають можливість використання одного випромінювача для досягнення потрібних професійних параметрів, але два драйвери дозволяють реалізувати це з певними застереженнями. Однак навіть така конструкція має обмеження, що проявляються в зоні верхніх частот вуфера та нижніх частот твітера, які частково накладаються в ділянці кросовера.

Вуфер

Почнемо з вуфера. Раніше ми описували явище, що отримало назву cone break-up — коли підвищення частоти призводить до надмірної деформації конуса через недостатню жорсткість, що потенційно створює неточності в частотній характеристиці. Водночас при зближенні довжини звукової хвилі з діаметром мембрани випромінювач стає надмірно спрямованим.

У подібній ситуації контрольоване проявлення cone break-up може бути використане як інструмент зменшення ефективного діаметра випромінювання, що частково компенсує надмірну спрямованість. Це вимагає ретельного підбору матеріалів, профілю конуса та характеристик підвісу й стає важливою умовою успішної побудови двосмугових систем.

Твітер

Другим ключовим викликом у двосмугових моніторах є створення твітера, здатного перекривати діапазон від приблизно 2–3 кГц до 20 кГц або вище. Для роботи на верхніх частотах діафрагма повинна бути дуже легкою (близько 0,2–0,4 г), а для коректної роботи ближче до нижньої межі діапазону її площа має становити приблизно 175 мм², щоб забезпечити потрібний рівень звукового тиску без надмірної амплітуди. Це суттєво обмежує можливі конструкційні рішення. До того ж поблизу нижньої робочої частоти зазвичай спостерігається виражений механічний резонанс. Ідеально, якщо кросовер розташований як мінімум на октаву вище, що не завжди легко реалізувати на практиці.

Хоча згадані труднощі загальні для всіх типів твітера, класичні купольні драйвери є найбільш типовим прикладом. У моніторах ADAM Audio застосовується інша технологія — X-ART (а також U-ART і S-ART), де використовується складена мембрана, що рухає повітря через розширення і стискання «складок», забезпечуючи приблизно вчетверо більший об’єм повітряного руху порівняно з купольними моделями та мінімізуючи їхні характерні обмеження на нижній межі діапазону.

Середньочастотний драйвер

Отримати оптимальне поєднання частотних діапазонів вуфера і твітера так, щоб уникнути компромісів у зоні кросовера, є складним завданням. Введення додаткового середньочастотного випромінювача вирішує цю проблему, оскільки дозволяє розділити загальний діапазон на три частини та створювати кожен драйвер відповідно до його вузької функції. У такому випадку вуфер можна проєктувати виключно під низькі частоти без необхідності компенсувати спрямованість та контроль поведінки мембрани в середньому діапазоні. Твітер також отримує вигоду завдяки вищій частоті кросовера та зниженому тепловому навантаженню, що позитивно впливає на рівень спотворень і стабільність вихідного сигналу.

Середньочастотні драйвери зазвичай виконуються у вигляді конусних або купольних конструкцій. У ADAM Audio розроблено власне гібридне рішення — DCH-драйвер, який поєднує переваги обох типів, забезпечуючи широкий робочий діапазон, низький рівень спотворень та мінімальне тональне забарвлення. Вперше він був застосований у трисмугових моделях серії S, а його модифікована версія — у моніторах A77H та A8H серії A.

Більша кількість драйверів

Логіка розділення частотного спектра на менші сегменти цілком природно веде до ідеї збільшення кількості смуг. Чотирисмугові системи зазвичай поділяють низькочастотний діапазон на верхній та нижній бас, де нижній сектор оптимізований під частоти нижче приблизно 80 Гц, а верхній покриває діапазон до близько 350 Гц. У деяких випадках застосовуються й п’ятисмугові системи, де твітерний діапазон також поділяється, наприклад, близько 8 кГц. Однак зі зростанням кількості драйверів збільшується складність кросоверів, розміри корпусу та кінцева вартість, що з часом знижує практичну доцільність подальшого масштабування. Тому двосмугові та трисмугові системи залишаються найпоширенішими.