component.ru: Библиотека
Назад в раздел | Оглавление библиотеки | На главную страницу

Новый подход к плоской акустике

Юрий Бурдин, Алексей Грудинин

Ничто не ново в громкоговорителях любого типа, известного вам, включая экзотические электростатические панели, ленточные, пьезоэлектрические и даже плазменные излучатели, которые используются десятки лет. И хотя за это время были сделаны многочисленные усовершенствования математического моделирования поведения громкоговорителей, использованы многочисленные новые конструктивные и связующие материалы, технология изготовления, но физические принципы извлечения звука оставались неизменными.

До настоящего времени

На протяжении зимнего сезона 96-97 годов группа Verity (холдинговая компания, объединяющая Mission, Cyrus, QUAD, Roksan и Wharfedale) с завидной регулярностью демонстрировала свое последнее детище: громкоговорители нового поколения NXT, которые обозреватели уже успели назвать громкоговорителями 21 века. Исследовательская лаборатория Mission получила от Агенства по исследованиям и разработке британского министерства обороны результаты исследований звукоизоляции в кабинах военных самолетов с помощью активных шумоподавителей и применила их при изготовлении плоского панельного громкоговорителя системы NXT. Сокращение названия означает New Transducer Technology. В настоящее время лаборатория стала самостоятельным членом Verity Group — NXT Ltd., и стала заниматься уже не производством, а лишь продажей лицензий.

В большинстве практических конструкций громкоговорителей используются варианты поршневого преобразования, в котором электрический привод перемещает конус, купол или плоскую мембрану, толкая или втягивая воздух. NXT — это технология плоских панелей, при которой ее возбуждение осуществляется из одной точки с помощью подвижной катушки, пьезоэлемента или другого возбудителя. В принципе неважно, какой из них используется: привод NXT максимизирует резонансное поведение панели, например, благодаря выбору материала поверхности и определению места установки возбудителя.

Основная идея заключается в получении максимально случайного характера движения любых двух соседних точек поверхности панели относительно друг друга. На первый взгляд это кажется противоречивым: почему сумма всех этих случайных колебаний не будет равна нулю? Оказывается — и это основной интеллектуалый прорыв NXT — в данном случае этого нет. Лазер, подобно обычному громкоговорителю дает когерентное излучение. Вольфрамовая нить лампы накаливания, подобно NXT, излучает случайный и некогерентный свет. Но и при том и другом можно читать.

Последствия грандиозны

Так как излучатель не движется туда и сюда как поршень, поток воздуха от задней поверхности «шагает в ногу» с передним, что означает, что NXT более биполярный излучатель, чем дипольный. Дипольный характер обычных излучателей требует для них обязательного корпуса для предотвращения акустического короткого замыкания между передней и задней сторонами громкоговорителя, которое уменьшает отдачу на низких частотах до нуля. Эта проблема для традиционных открытых панелей (электростатикой или магнепланаров) решается увеличением их размеров, но это сужает их диаграмму направленности (минимизирует стереозону), и отражения от стен задней составляющей излучения сильно влияют на восприятие прямого звука. Напряженная мембрана, например, статического громкоговорителя при вынужденном колебании ведет себя так же, как круги на поверхности воды, в которую брошен камень. Ученые называют это явление «акустической волной с когерентной фазовой структурой». Напротив, в очень жесткой панели системы NXT после возбуждения, основанного на обычном электродинамическом или электростатическом принципе, на всей ее поверхности происходят сложные вибрационные процессы. При этом резонансные свойства, связанные со структурой материала и точкой возбуждения, становятся более интенсивными, причем соседствующие элементы материала начинают произвольно вибрировать. Научное название этого явления — «режим распределенной вибрации». Постарайтесь себе представить трассу скоростного спуска, на которой бугры переходят в углубления и наоборот. Необходимо, чтобы структура вибраций во всем частотном диапазоне была бы как можно более сложной и плотной. К сожалению, мы не можем здесь привести всю теорию, описывающую принцип действия системы NXT, поэтому попытаемся ограничиться лишь самыми необходимыми характеристиками.

Вот так красиво и наглядно, можно проиллюстрировать принцип работы классического громкоговорителя

Вот так красиво и наглядно, можно проиллюстрировать принцип работы классического громкоговорителя

... и как беспорядочно, но похоже ведут себя звуковые вибрации в жесткой среде панелей системы NXT

... и как беспорядочно, но похоже ведут себя звуковые вибрации в жесткой среде панелей системы NXT

В отличие от обычных многополосных громкоговорителей, для воспроизведения всего звукового диапазона используется одна панель NXT, возбуждаемая при помощи одного-единственного преобразователя. При площади 0,6 кв. м нижняя граничная частота составляет 100 Гц, а верхняя 18 кГц. И отклонения частотной характеристики при этом имеют такой же порядок, как и у обычных громкоговорителей. При увеличении площади до 1,5 кв.м низкочастотная граница уменьшается до 60 Гц. Такую площадь имеет продемонстрированная на встречах панель центрального громкоговорителя SoundVu, являющаяся одновременно экраном для видеопроектора. Панели NXT могут работать при размерах от 25 кв. см до 100 кв. м! Самые маленькие могут быть использованы в системе мультимедиа совместно с ноутбуком, а самые большие в кинотеатрах, служа одновременно экраном. И при этом открывается совершенно безбрежное море применений от автомобильной акустики в виде полки под задним стеклом до совершенно незаметной (для глаз, но отнюдь не малых размеров) встроенной акустики, имитирующей даже архитектурные фрагменты помещения. Говоря о параметрах, выгодно отличающих систему, следует назвать прежде всего практически безукоризненное излучение звука во всех направлениях, качество которого несколько снижается на низких частотах по сравнению с классическими диффузорными громкоговорителями. Кроме того, зависимость акустического давления при удалении от панели NXT значительно меньше. И если измеренное традиционными методами звуковое давление на расстоянии 1 метра у них на 4 дБ меньше, чем у среднего динамического громкоговорителя (за которое мы принимаем 90 дБ SPL), то при перемещении на 3,5 м для NXT оно уменьшится всего на 4 дБ против 11 для акустики с традиционными преобразователями источника сигнала. Так что при передвижении слушателя по помещению практически невозможно обнаружить никаких изменений ни частотного спектра, ни громкости. Во время демонстрации поворот панели на 90° или помещение за спину демонстрировавшего ее специалиста практически не влияли на качество воспроизведения. Благодаря микроскопическим перемещениям характер импеданса возбудителя для панели будет просто резистивным, что значительно облегчает работу усилителя.

У системы NXT практически не существует никакого ограничения мощности, хотя контролировать температуру преобразователей все же приходится. С другой стороны, сами панели одновременно играют роль охладителя. Более того форму панели можно приспособить к подставке, на которую она будет поставлена. При этом не следует забывать о потерях энергии одной стороной панели. Субъективное впечатление от звучания панелей системы NXT можно охарактеризовать как прозрачное с детальным распознаванием и передачей кратковременных сигналов без искажений. Что касается воспроизведения Hi-Fi, то к относительным недостаткам можно отнести некоторое ограничение полосы низких частот, а также утрату точной локализации. Эти недостатки вызваны так называемой «диффузностью» звукового поля, которая сама по себе недостатком не является, а для тыловой акустики домашнего театра ТНХ даже необходима, но тем не менее от нее можно будет избавиться в процессе совершенствования системы NXT. Единственным недостатком можно считать только то, что после столь громкой волны презентаций начало коммерческой реализации акустики с панелями NXT планируется создателями на вторую половину 1998 года...

Журнал «Stereo&Video» N5 1997 г.


Назад в раздел | Оглавление библиотеки | На главную страницу

Яндекс.Метрика