Теория звука
После написания заметки о конструировании акустики захотелось подвести итоги.
В первом приближении существует два с половиной принципиально разных типов звука.
Стандартный звук - или такой, к которому все привыкли. Получается он, когда усилитель управляет динамиками по напряжению (что бы это ни значило). Если не вдаваться в технические детали, то звучит такой звук, как «эффект рояля»: усилитель просто стучит по катушкам динамиков, а потом даёт им свободно затухающие колебания на гармонических частотах из ряда Фурье.
Кто не знает, классическая радиотехника (и наши уши, а точнее, работа мозга с ними) основана на идее о том, что любой сигнал можно разложить в ряд кратных гармоник более высокой частоты, чем основной сигнал. Получаются ряды частот: 2x, 3x, 4x и т.д. По определённым причинам обычно разделяют чётные и нечётные гармоники: 3x, 5x… и 2x, 4x… и т.д. (т.к. они воспринимаются человеком по-разному).
По сути, в режиме «по напряжению» усилитель заставляет динамики резонировать с нужной амплитудой на гармонических частотах - а уже из их сложения где-то между ушами и динамиками в мозге человека формируется картина оригинальной формы сигнала.
На этом варианте основаны современные любимые подростками бумбоксы: их мелкие динамики в принципе неспособны воспроизводить низкие частоты, поэтому заменяют их рядом гармоник более высокой частоты. Низы получаются "виртуальными" и какими-то странными на слух, но они есть.
Примерно то же самое делают усилители в управлении «по напряжению», но на неизмеримо более качественном уровне. Однако это хорошо слышно на низких частотах: усилок как бы стучит в динамик (наподобие молоточка рояля), а дальше динамик воспроизводит затухающее колебание (гармонику). Отсюда в этом стандартном звуке так много «бумов» и любимых народом низких частот.
Однако есть и альтернативный режим, назовём его токовым или «по току». В этом случае усилитель не стучит в диффузоры, а двигает их взад-вперёд, честно отыгрывая сам сигнал. Бухающие низы пропадают, т.к. динамикам больше не дают колебаться свободно, зато сам звук становится «обволакивающим» и «густым».
Важно то, что в режиме «по напряжению» динамики сами по себе имеют больше 50% коэффициент нелинейного искажения, а в режиме «по току» искажений меньше.
Лучше всего такой звук, имхо, охарактеризовал один музыкант из отзывов про фильтр Novaga: «колонки звучат как наушники». Звук получается более цельный и монолитный, очень сильно «погружает», но некоторые отмечают, что он «давит на уши» (ну ещё бы: вы ходите по комнате и слушаете динамики, а эффект такой, как будто всё это время не снимаете наушники).
Так вот, всё бы замечательно, но есть две проблемы:
1) Музыка пишется в основном в расчёте на режим «по напряжению». Это значит, что в режиме «по току» офигенно звучит речь, но с композицией и оранжировкой начинают твориться странные вещи (которые зависят от того, как сводили трек)
2) Управляя гармониками «по напряжению» вместо воспроизведения достоверной огибающей самого сигнала в режиме «по току», часть усилителей переходит в «двух-с-половинную» категорию так называемых «играющих» [схем].
В таком варианте колонки отходят от так называемых «линейных мониторов» и начинают добавлять красивую отсебятину: появляются «вкусные» обертоны на средних частотах (усилитель добавляет чётных гармоник) или рыкающие низы (например, с пассивным резонаторным фазоинвертором без катушки, который болтается сам по себе). Это ещё можно назвать «дискотечным звуком». Он отлично подходит для воспроизведения попсы, но слабо годится для классической музыки.
Что хочется получить в итоге: такой усилитель, который имел бы два комплекта оконечников и кнопку на морде для выбора одного набора из них: играющий звук вопроизводить или достоверный. Первый воспроизводится в режиме «по напряжению» с добавками, второй «по току». В качестве второго для оконечников идеально подходят оконечники Stonecold с фильтром Nivaga, а вот для первого пока не знаю: пишут, что игриво звучат оконечники Шушурина (не в амфитоновском исполнении), многие варианты германского Quad-405; все ламповые усилители и часть германиевых; а на мой взгляд - классическая схема УМЗЧ на двух транзисторах П210, включённых по схеме ОБ (общей базы) с двумя согласующими трансформаторами из знаменитого советского автобуса ;-)
Click to viewНет, УМЗЧ там на П215 и для объявления остановок, а не чтобы греметь алкоголем в заначке у водятлы ;D
Системотехнически, такой звук обеспечивается увеличением доли чётных гармоник в германиевых транзисторах и трансформатором на железном сердечнике (а вовсе не токовым управлением). Отсюда идея, которую я пока не проверял: попробовать воткнуть stonecold'у выходной трансформатор. Если внезапно получится «тот самый» играющий звук, но уже из токового управления вместо режима по напряжению, то тогда можно забить на квады с их шуринами и обойтись одним набором оконечников. Заодно удобно, что сколько угодно динамиков можно вешать на свои вторичные обмотки и относительно легко согласовывать полосы НЧ, СЧ и ВЧ по уровню сигнала.
p.s. картинки расставлены просто для красоты, не смотрите на них ;)
[Ещё один эксперимент со звуком и окончательные выводы]
У меня два с половиной усилителя: Амфитон У-002 Стерео (с широким разъёмом-«пятернёй» на передней панели), AKAI AM-220 (который в своё время хвалили за звук в ценовом диапазоне около $1000 при реальной цене до $200). И самопайные оконечники Stonecold (основательно промытые изопропиловым спиртом, потому что часто игнорируемое новичками, но совершенно основное условие, чтобы этот УМЗЧ запустился без проблем).
Амфитон у меня появился давно. Когда мне было лет в 25. В примерно 15..20-летнем возрасте я подключал пищалку на пьезоэлектрон и ловил верхнюю граничную частоту, которую ещё мог услышать: она была примерно 19 килогерц. Через 10 лет я повторил этот тест и достоверно услышал только 17 18 килогерц (хотя чисто психологически убедил себя в том, что ещё не старый и вроде бы слышу 18:)).
Вообще, это известный факт, что с возрастом верхняя граничная частота человеческого слуха заметно понижается: дети мол, вообще слышат чуть ли 22, а старики едва выше 10-ти кГц. И знаете, тогда, в до 30-летнем возрасте, Амфитон я слушать не мог вообще: сразу бросалась в уши грязнота на ВЧ. А вот Stonecold - нормально, у этого наоборот, прозрачные, точные верха.
Теперь, ближе к 45-ти годам, мне начинает нравиться Амфитон и я понял, почему его так хвалят деды: этот советский УМЗЧ даёт грязный по ВЧ, но «игривый» (как я писал выше) по СЧ звук. Однако грязнота ещё пока чуть-чуть всё же заметна, особенно по сравнению со Stonecold'ом. Полагаю, что этот усилитель надо начинать слушать лет с 50-ти, тогда разницы уже не заметить…
Но. У Амфитона сзади есть заглушка, которая подключает собственно шушуринские оконечники ко всей предварительной схеме. Она тоже выполнена в виде разъёма-пятерни. И если заглушку вынуть, а туда воткнуть кабель, то можно слушать одни только оконечники. И в таком варианте вся «игривость», а заодно все искажения по верхам - пропадают! Сами по себе оконечники Амфитона звучат очень ровно и чисто, без какого либо окраса (имхо).
Дальше опыт на втором усилителе. Я добился того, чтобы весь целиком АКАИ звучал так же чисто, как одни только оконечники Амфитона. Ну это просто-напросто означает, что АКАИ действительно классом несколько повыше (недаром Амфитон потом понизили в классе [качества звука по ГОСТ'у] ещё в СССР и он стал второго класса вместо высшего). А потом я подключил одни только оконечники Stonecold'а к тем же колонкам и они перепели АКАИ вчистую.
Но дальше третий эксперимент. Берём оконечники Stonecold'а и подключаем к выходу наушников на АКАИ. (Лучше было бы подключаться вместо его родных оконечников, но если дело именно в согласовании динамиков с УМЗЧ, то такой способ тоже годится.) И половина волшебного звука со Stonecold'а куда-то внезапно пропала. Нет, ещё слышно тот самый «обволакивающий звук» (о котором я писал выше), да и в целом звучит лучше родных оконечников АКАИ… вроде бы.
Вывод: чрезвычайно важен предусилитель. Недаром про Амфитон говорят, что он у него не очень хороший. А Stonecold слушать либо напрямую (для достижения максимального эффекта) и только через фильтр Nivaga в колонках (потому что «каменным» усилителям важно соединение на нулевой частоте - то есть отсутствие проходных конденсаторов последовательно с динамическими головками). Либо искать регуляторы без проходных конденсаторов и как-то угадывать со их сложными и неоднозначными схемами. Ну, можно ещё попробовать для тембра что-то совсем простое, вроде классического темброблока с минимум (только пассивных) деталей из учебников. Вопрос только один: зачем тогда Stonecold'у грандиозный отдельный корпус? Встроить в коробочки около колонок - и прекрасно будет играть «игривый» звук, будучи подключен просто вместо оконечников того же Амфитона… Вот только схема получается шиворот-навыворот: вместо того, чтобы менять оконечники, тот самый переключатель «игриво-достоверного» звука должен… отключать всю предварительную часть усилителя!