Crossovery pierwszego rzędu: panaceum czy problem?

Zawsze zachęcam czytelników do krytycznych e-maili, ponieważ dobrze jest otrzymywać informacje zwrotne. Ale kilka e-maili w odpowiedzi na moją recenzję THIEL TT1 było wręcz paskudnych. „Nie jesteś audiofilem!" jeden wściekł się w odpowiedzi na mój komentarz, że TT1 jest „…bardziej wszechstronnym głośnikiem niż którykolwiek zaprojektowany przez Jima Thiela [późniejszego współzałożyciela firmy] i prawdopodobnie ma lepszą wartość niż wszystko, co zaprojektował Jim…”

Przypomniało mi się o tym, gdy niedawno przeszukałem Google informacje dotyczące mojej nadchodzącej recenzji nowego subwoofera SmartSub 1.12 firmy THIEL. Spotkałem się z gorącymi narzekaniami na decyzję firmy o odejściu od spójnych fazowo konstrukcji i zwrotnic pierwszego rzędu, które były znakiem rozpoznawczym twórczości Jima Thiela. W filmie na YouTube entuzjasta audio pochwalił projekty Jima Thiela jako „o lata świetlne przed tym, co wszyscy inni mieli do zaoferowania” i zmusił firmę do zaoferowania nowego produktu, który „wydaje się być tym samym starym gównem, który widzieliśmy w świat głośników przez ostatnie 30, 40 lub 50 lat”.

Z biznesowego punktu widzenia, czy rozsądnie było, czy THIEL Audio porzuciło podstawowe koncepcje projektowe Jima Thiela, jest dyskusyjne, ale spodziewam się, że większość projektantów głośników podjęłaby taką samą decyzję, jak nowi ludzie w THIEL. To nie dlatego, że są głupie. Nie dlatego, że to, co robią, jest „gównem” (nie przyznaję pięciogwiazdkowym ocenom za gówniane głośniki). Nie dlatego, że „nie są audiofilami”. Dzieje się tak, ponieważ rozumieją, że zwrotnice pierwszego rzędu wprowadzają zaskakującą liczbę kompromisów, a żaden z komentatorów, których widziałem krytykujących THIEL Audio, nie wydaje się zawracać sobie głowy badaniem.

Mam szczęście, że spędziłem wiele godzin na omawianiu tych kwestii z samym Jimem Thielem. Odwiedziłem go dwa razy w jego laboratorium rozwoju produktu i fabryce, a kilka razy wpadł do mojego miejsca pracy, aby pomóc mi ustawić głośniki lub porozmawiać o tym, co miał w pracy. Dla niektórych może być zaskakujące, że jego podejście było głęboko zakorzenione w nauce i bezsensownej inżynierii. O ile mi wiadomo, nigdy nie pozwalał sobie na mistyczną werwę i trudne do poparcia twierdzenia dotyczące wydajności, które są powszechne w high-endowym audio, a w naszych dyskusjach często lekceważył wypasione praktyki audio, które nie były mocno poparte dowodami naukowymi.

Najpierw kilka podstaw dla tych, którzy ich potrzebują. Zwrotnica to sieć elektryczna, która dzieli dźwięk na basy dla głośnika niskotonowego i wysokie dla głośnika wysokotonowego (i często średni dla głośnika średniotonowego). Dwudrożna zwrotnica ma dwa filtry: jeden, który odfiltrowuje wysokie tony z głośnika niskotonowego, a drugi, który filtruje bas z głośnika wysokotonowego. (Głośnik trójdrożny dodaje filtry, które usuwają głębokie basy i wyższe tony wysokie z przetwornika średniotonowego.) Filtry te charakteryzują się częstotliwością, przy której zaczynają tłumić sygnał, oraz nachyleniem tego tłumienia. Filtr pierwszego rzędu tłumi przy -6 dB na oktawę, filtr drugiego rzędu przy -12 dB na oktawę i tak dalej. Filtry te wpływają na fazę sygnału audio, nieznacznie opóźniając niektóre częstotliwości w stosunku do innych.

Zaletą zwrotnicy pierwszego rzędu jest to, że zachowuje fazę oryginalnego sygnału, o ile głośnik, w którym jest używany, ma środki akustyczne głośników ustawione w płaszczyźnie pionowej, często dzięki zastosowaniu pochyłej przedniej ścianki. Dopóki Twoja głowa jest ustawiona tak, że uszy są w równej odległości od wszystkich przetworników, faza bezpośredniego dźwięku, który jako pierwszy dociera do Twoich uszu, nie powinna różnić się o więcej niż kilka stopni. Dlatego THIEL i inni producenci nazywają to konstrukcją zgodną fazowo.

Jak to wpływa na dźwięk, który słyszysz? Od wczesnych lat 90. testowałem może 10 głośników THIEL, a także kilka innych konstrukcji o spójnej fazie. W moich uszach zaletą konstrukcji spójnej fazowo jest to, że otrzymujesz bardziej otaczającą scenę dźwiękową, bardziej podobną do tego, czego można się spodziewać po głośniku panelowym, takim jak MartinLogan lub Magnepan, ale z bardziej precyzyjnym obrazowaniem niż dipolarny głośnik panelowy Może produkować. To świetny dźwięk, który gorąco polecam każdemu miłośnikowi audio, aby sprawdził się w dobrze zaprojektowanym salonie dealera lub na wystawie audio.

Jakkolwiek fajny dźwięk może być spójny fazowo, nie wyprzedza wszystkiego o lata świetlne. Gdyby korzyści płynące ze spójnego fazowo projektu były tak duże, korzystałoby z niego więcej firm głośnikowych, ponieważ w swojej podstawowej formie jest to również najtańsza zwrotnica, jaką można zbudować. W przypadku głośnika dwudrożnego zwrotnica pierwszego rzędu wymaga tylko jednego kondensatora, jednej cewki indukcyjnej i jednego rezystora. Do każdego dodanego zamówienia w filtrze pasywnym potrzebny jest dodatkowy kondensator lub cewka indukcyjna. Dlatego najczęstszym zastosowaniem zwrotnic pierwszego rzędu nie są głośniki audiofilskie, ale soundbary, głośniki bezprzewodowe i systemy kina domowego w pudełku. (Dla przypomnienia, zwrotnice Jima Thiela były niezwykle złożone, z licznymi sieciami dodanymi w celu skorygowania anomalii w impedancji i odpowiedzi częstotliwościowej, ale podstawową funkcjonalność nadal zapewniały te trzy podstawowe komponenty.)

Więc jaki jest minus crossoverów pierwszego rzędu? Są trzy: zniekształcenia, trwałość przetwornika i dyspersja.

Jak powiedział mi Jim Thiel, ponieważ filtr pierwszego rzędu nie tłumi tak gwałtownie, jak filtry wysokiego rzędu, przetwornik używany ze zwrotnicą pierwszego rzędu musi wykazywać dobrą wydajność o dwie oktawy poza wyznaczonym punktem zwrotnicy, tj. dwudrożny głośnik z punktem zwrotnym 2,3 kHz, tweeter musi być w stanie obsłużyć sygnały tak niskie, jak 575 Hz, a głośnik niskotonowy musi być w stanie obsłużyć sygnały tak wysokie, jak 9,2 kHz. Jest to szczególnie trudne w przypadku głośnika wysokotonowego, ponieważ powoduje zniekształcenia przy dużej głośności i czasami prowadzi do awarii przetwornika (wczesne głośniki Thiel były znane z dmuchania głośników wysokotonowych). Może również wzbudzać „tryby rozpadu” głośnika niskotonowego lub rezonanse o wysokiej częstotliwości wytwarzające zniekształcenia.

Jim Thiel w pełni zdawał sobie sprawę z tych problemów i w dużej mierze rozwiązał je, opracowując głośniki wysokotonowe o niezwykle długim skoku wynoszącym około ćwierć cala oraz stosując unikalny koncentryczny przetwornik z falistej membrany, który radził sobie ze średnimi i wysokimi tonami w jego nowszych modelach. Problemy te można również złagodzić, przechodząc do projektów trój- lub czterodrożnych.

Innym problemem ze zwrotnicami pierwszego rzędu jest dyspersja. Ponieważ filtry są stosunkowo płytkie, oba przetworniki są słyszalne jednocześnie, gdy dźwięki mieszczą się w zakresie około oktawy częstotliwości rozgraniczającej. To żaden problem, jeśli twoje uszy znajdują się w tej samej odległości od przetworników. Jeśli jednak twoje uszy znajdują się bliżej jednego przetwornika — jeśli wstaniesz, co przybliża uszy do głośnika wysokotonowego lub przygarbisz się, zbliżając uszy do głośnika niskotonowego — dźwięki z dwóch przetworników nie będą już w fazie wszystkie częstotliwości. Będą w fazie na niektórych częstotliwościach i przesunięte w fazie na innych, co oznacza, że ​​niektóre częstotliwości zostaną wzmocnione, a inne osłabione i nie będziesz już otrzymywać równomiernej odpowiedzi częstotliwościowej. (Głośniki ze zwrotnicami wyższego rzędu również mogą mieć ten problem, ale w znacznie mniejszym stopniu).

Ponownie, Jim Thiel zadał sobie wiele trudu, aby rozwiązać ten problem; dlatego w tak wielu jego konstrukcjach zastosowano układ współosiowy, z głośnikiem wysokotonowym wewnątrz głośnika średniotonowego lub niskotonowego. Jednak opracowanie egzotycznych projektów przetworników, na których się opierał, zajęło lata, a ich wyprodukowanie dużo kosztowało, a czasami uniemożliwiało mu wypuszczanie nowych modeli tak szybko, jak tego chcieli jego partnerzy biznesowi i dealerzy.

Miałem szczęście przetestować zarówno ostatnią kolumnę zaprojektowaną przez Jima Thiela (pokazany powyżej CS1.7), jak i pierwszą kolumnę zaprojektowaną przez firmę po śmierci Jima (TT1, po prawej). Różnica była dramatyczna. CS1.7, podobnie jak poprzednie głośniki wieżowe THIEL, które testowałem, był nieco wybredny w ustawieniu i nie mógł dotknąć basów i dynamiki, które oferuje wiele głośników o podobnej cenie; był spektakularnie świetny w przypadku purystycznych audiofilskich nagrań instrumentów akustycznych, ale wątpliwy wybór w przypadku cięższej muzyki rockowej i popowej lub w kinie domowym. Tymczasem TT1 zapewniał mnóstwo dynamiki, nie był wybredny w kwestii rozmieszczenia i ostatecznie dostarczał bardziej neutralny dźwięk, który działał z każdym rodzajem muzyki.

Oczywiście fani starych głośników THIEL mogą upierać się, że nie ma w nich nic szczególnego, że nie różnią się zbytnio od tego, co produkują B&W, PSB i Revel. To prawda. I oczywiście wielu audiofilów woli produkt o uroczych cechach charakterystycznych od takiego, który zapewnia obiektywnie lepszą wydajność. W porządku. I oczywiście niektórzy mogą teraz odejść od THIEL i w stronę Vandersteena, innej firmy znanej z projektów o spójnej fazie. To też jest w porządku.

To, co nie jest w porządku, to twierdzenie, że koherentny fazowo głośnik (lub prawie każda inna technologia audio) jest „o lata świetlne przed tym, co wszyscy inni mają do zaoferowania”. Podobnie jak każdy inny produkt audio, jaki kiedykolwiek powstał, głośniki o spójności fazowej stanowią szereg kompromisów. Rozumiejąc te kompromisy, możemy podejmować inteligentne decyzje zakupowe. Nie możemy podejmować inteligentnych decyzji zakupowych, jeśli opieramy je na quasi-religijnym szacunku dla określonych technologii, marek lub osobowości.