Кроссоверы первого порядка: панацея или проблема?

Я всегда поощрял критические электронные письма от читателей, потому что приятно получать обратную связь. Но пара писем в ответ на мой обзор THIEL TT1 была откровенно неприятной. "Вы не аудиофил!" один из них возмутился в ответ на мой комментарий о том, что TT1 «… более универсальная колонка, чем любая из разработанных Джимом Тилем [покойным соучредителем компании], и, вероятно, более выгодная, чем все, что разработал Джим…»

Я вспомнил об этом, когда недавно искал в Google некоторую информацию для предстоящего обзора нового сабвуфера THIEL SmartSub 1.12. Я столкнулся со страстными жалобами на решение компании отказаться от фазово-согласованных конструкций и кроссоверов первого порядка, которые были отличительной чертой работы Джима Тиля. В видеоролике на YouTube энтузиаст аудио похвалил дизайн Джима Тиля как «на световые годы впереди того, что предлагали все остальные» и призвал компанию предложить новый продукт, который «кажется тем же самым старым дерьмом, которое мы видели в мир громкоговорителей за последние 30, 40 или 50 лет».

С точки зрения бизнеса вопрос о том, было ли разумно для THIEL Audio отказаться от основных концепций дизайна Джима Тиля, является спорным, но я ожидаю, что большинство разработчиков динамиков приняли бы то же решение, что и новые люди в THIEL. Это не потому, что они тупые. Это не потому, что то, что они делают, — «дерьмо» (я не присваиваю пятизвездочные рейтинги дерьмовым динамикам). Это не потому, что они «не аудиофилы». Это потому, что они понимают, что кроссоверы первого порядка приводят к удивительному количеству компромиссов, и ни один из комментаторов, которых я видел, критикующих THIEL Audio, кажется, не удосужился исследовать.

Мне посчастливилось провести много часов, обсуждая эти вопросы с самим Джимом Тилем. Я дважды посещал его в его лаборатории по разработке продуктов и на фабрике, и он пару раз заходил ко мне на работу, чтобы помочь мне настроить динамики или поболтать о том, что у него есть в работе. Некоторых может удивить, что его подход глубоко укоренен в науке и серьезной технике. Насколько мне известно, он никогда не баловался мистическим словоблудием и трудно поддающимися подтверждению заявлениями о производительности, которые распространены в высококачественном аудио, и в наших дискуссиях он часто пренебрегал причудливыми звуковыми практиками, которые не были твердо подтверждены научными данными.

Во-первых, некоторые основы для тех, кто в них нуждается. Кроссовер представляет собой электрическую сеть, которая разделяет звук на басы для низкочастотного динамика и высокие частоты для твитера (и часто средние частоты для среднечастотного динамика). Двухполосный кроссовер имеет два фильтра: один отфильтровывает высокие частоты от низкочастотного динамика, а другой отфильтровывает басы от твитера. (Трехполосный динамик добавляет фильтры, которые удаляют сигналы глубоких басов и верхних частот из среднечастотного динамика.) Эти фильтры характеризуются частотой, на которой они начинают ослаблять сигнал, и наклоном этого ослабления. Фильтр первого порядка ослабляет на -6 дБ на октаву, фильтр второго порядка на -12 дБ на октаву и так далее. Эти фильтры влияют на фазу звукового сигнала, немного задерживая одни частоты относительно других.

Преимущество кроссовера первого порядка заключается в том, что он поддерживает фазу исходного сигнала, пока в динамике, в котором он используется, акустические центры динамиков выровнены в вертикальной плоскости, часто за счет использования наклонной передней панели.. Пока ваша голова расположена так, что ваши уши находятся на одинаковом расстоянии от всех динамиков, фаза прямого звука, который первым достигает ваших ушей, не должна отличаться более чем на несколько градусов. Вот почему THIEL и другие производители называют это фазово-когерентной конструкцией.

Как это влияет на звук, который вы слышите? С начала 1990-х я просмотрел примерно 10 динамиков THIEL, а также несколько других фазокогерентных моделей. На мой взгляд, преимущество фазово-когерентного дизайна заключается в том, что вы получаете более объемную звуковую сцену, больше похожую на то, что вы ожидаете услышать от панельных динамиков, таких как MartinLogan или Magnepan, но с более точным изображением, чем у диполярных панельных динамиков. может произвести. Это отличный звук, который я настоятельно рекомендую каждому любителю звука проверить в хорошо оформленном выставочном зале дилера или на аудиошоу.

Каким бы хорошим ни был фазово-когерентный звук, он не «на световые годы впереди» всего остального. Если бы преимущества фазово-когерентного дизайна были так велики, его использовали бы больше компаний, производящих акустические системы, потому что в его базовой форме это также самый дешевый кроссовер, который вы можете построить. Для двухполосного динамика кроссовер первого порядка требует только одного конденсатора, одной катушки индуктивности и одного резистора. Для каждого дополнительного порядка в пассивном фильтре вам нужен дополнительный конденсатор или катушка индуктивности. Вот почему чаще всего кроссоверы первого порядка используются не в аудиофильских колонках, а в звуковых панелях, беспроводных колонках и системах домашнего кинотеатра в коробке. (Для справки, кроссоверы Джима Тиля были удивительно сложными, с добавлением множества цепей для исправления аномалий импеданса и частотной характеристики, но основная функциональность по-прежнему обеспечивалась этими тремя основными компонентами.)

Так в чем же обратная сторона кроссоверов первого порядка? Их три: искажение, долговечность драйвера и дисперсия.

Как сказал мне Джим Тиль, поскольку фильтр первого порядка не ослабляет так резко, как фильтры высокого порядка, драйвер, используемый с кроссовером первого порядка, должен демонстрировать хорошие характеристики на две октавы дальше указанной точки кроссовера, т. е. в двухполосный динамик с точкой кроссовера 2,3 кГц, твитер должен быть в состоянии обрабатывать сигналы до 575 Гц, а низкочастотный динамик должен обрабатывать сигналы до 9,2 кГц. Это особенно тяжело для твитера, вызывая искажения на большой громкости и иногда приводя к выходу из строя драйвера (ранние динамики Thiel были печально известны тем, что твитеры дули). Он также может возбудить «режимы распада» низкочастотного динамика или вызывающие искажения высокочастотные резонансы.

Джим Тиль полностью осознавал эти проблемы и в значительной степени решил их, разработав твитеры с необычно длинным ходом около четверти дюйма и используя уникальный концентрический драйвер с гофрированной диафрагмой, который обрабатывал средние и высокие частоты в его более поздних моделях. Эти проблемы также можно уменьшить, перейдя на трех- или четырехсторонние конструкции.

Другой проблемой кроссоверов первого порядка является дисперсия. Поскольку фильтры относительно неглубокие, оба драйвера слышны одновременно, когда звуки находятся в пределах октавы частоты кроссовера. Это не проблема, если ваши уши находятся на одинаковом расстоянии от динамиков. Однако, если ваши уши находятся ближе к одному динамику — если вы встаете, что приближает ваши уши к динамику высоких частот, или наклоняетесь, приближая уши к низкочастотному динамику, — звуки от двух динамиков больше не будут совпадать по фазе. все частоты. Они будут в фазе на одних частотах и ​​в противофазе на других, что означает, что одни частоты будут усиливаться, а другие ослабляться, и вы больше не будете получать ровную частотную характеристику. (Эта проблема может быть и у динамиков с кроссоверами более высокого порядка, но в гораздо меньшей степени.)

Опять же, Джим Тиль приложил большие усилия, чтобы решить эту проблему; именно поэтому во многих его конструкциях использовалась коаксиальная схема с твитером внутри среднечастотного динамика или низкочастотного динамика. Но на разработку экзотических драйверов, на которые он полагался, ушли годы, их производство стоило дорого, и иногда это мешало ему выпускать новые модели так быстро, как того хотелось бы его деловым партнерам и дилерам.

Мне посчастливилось просмотреть как самый последний динамик, разработанный Джимом Тилем (CS1.7, показанный выше), так и самый первый динамик, который компания разработала после смерти Джима (TT1, показанный справа). Разница была драматичной. CS1.7, как и прошлые колонки THIEL, которые я рассматривал, были несколько суетливы в расположении и не могли сравниться с басовым откликом и динамикой, которые предлагают многие колонки с аналогичной ценой; он был великолепно хорош для пуристических аудиофильских записей акустических инструментов, но сомнительный выбор для более тяжелого рока и поп-музыки или для домашнего театра. Между тем, TT1 давал массу динамики, не придирался к размещению и, в конечном счете, давал более нейтральное звучание, подходящее для любой музыки.

Конечно, поклонники старых динамиков THIEL могут настаивать на том, что в новых динамиках нет ничего особенного, что они не слишком отличаются от того, что производят B&W, PSB и Revel. Это правда. И, конечно же, многие аудиофилы предпочитают продукт с очаровательными особенностями тому, который обеспечивает объективно превосходное качество. Это нормально. И, конечно же, некоторые теперь могут уйти от THIEL к Vandersteen, еще одной компании, известной своими фазово-когерентными конструкциями. Это тоже хорошо.

Что неправильно, так это утверждение, что фазокогерентный динамик (или, если на то пошло, почти любая другая аудиотехнология) «на световые годы опережает то, что могут предложить все остальные». Как и любой другой когда-либо созданный аудиопродукт, фазово-когерентные динамики представляют собой ряд компромиссов. Понимая эти компромиссы, мы можем принимать разумные решения о покупке. Мы не можем принимать разумные решения о покупке, если основываем эти решения на квазирелигиозном благоговении перед определенными технологиями, брендами или личностями.