Кросовери першого порядку: панацея чи проблема?

Я завжди заохочував критичні електронні листи від читачів, тому що добре мати зворотний зв’язок. Але кілька електронних листів у відповідь на мій огляд THIEL TT1 виявилися просто неприємними. «Ви не аудіофіл!» один розлютувався у відповідь на мій коментар про те, що TT1 — це «…більш універсальний динамік, ніж будь-який, розроблений Джимом Тілем [покійним співзасновником компанії], і, ймовірно, цінніший, ніж будь-який, розроблений Джимом…»

Мені нагадали про це, коли я нещодавно шукав у Google деяку інформацію для свого майбутнього огляду нового сабвуфера SmartSub 1.12 від THIEL. Я зіткнувся з пристрасними скаргами на рішення компанії відмовитися від фазово-когерентних дизайнів і кросоверів першого порядку, які були характерною рисою роботи Джима Тіля. У відео на YouTube ентузіаст аудіотехніки похвалив розробки Джима Тіля як «на світлові роки випереджаючи те, що могли запропонувати всі інші», і звинуватив компанію в тому, що вона пропонує новий продукт, який «здається тим самим старим лайном, яке ми бачили в у світі гучномовців за останні 30, 40 або 50 років».

З точки зору бізнесу питання про те, чи розумно було для THIEL Audio відмовитися від основних концепцій дизайну Джима Тіля, є дискусійним, але я сподіваюся, що більшість дизайнерів колонок прийняли б таке ж рішення, як і нові люди в THIEL. Це не тому, що вони тупі. Це не тому, що те, що вони роблять, є «лайном» (я не ставлю п’ятизірковий рейтинг продуктивності лайновим колонкам). Це не тому, що вони «не аудіофіли». Це тому, що вони розуміють, що кросовери першого порядку створюють дивовижну кількість компромісів, і жоден із тих коментаторів, які я бачив, що критикували THIEL Audio, не потрудився дослідити це.

Мені пощастило, що я витратив багато годин на обговорення цих питань із самим Джимом Тілем. Я двічі відвідував його в його лабораторії та на заводі з розробки продуктів, і він кілька разів заходив до мене на роботу, щоб допомогти мені встановити колонки або поговорити про те, що він готує. Декого може здивувати, що його підхід був глибоко вкорінений у науці та безглуздий інженерії. Наскільки мені відомо, він ніколи не вдавався до містичного багатослів’я та тверджень про продуктивність, які важко підтвердити, які є поширеними у висококласному аудіо, і під час наших обговорень він часто зневажливо ставився до чудернацьких методів аудіо, які не були твердо підтверджені науковими доказами.

По-перше, деякі основи для тих, хто їх потребує. Кросовер — це електрична мережа, яка розділяє звук на баси для НЧ-динаміка та високі частоти для твітера (і часто середні частоти для СЧ-динаміка). Двосмуговий кросовер має два фільтри: один, який фільтрує високі частоти з НЧ-динаміка, і інший, який фільтрує баси з твітера. (Трьохсмуговий динамік додає фільтри, які усувають сигнали глибоких низьких і верхніх високих частот із драйвера середніх частот.) Ці фільтри характеризуються частотою, на якій вони починають послаблювати сигнал, і нахилом цього затухання. Фільтр першого порядку послаблює при -6 дБ на октаву, фільтр другого порядку при -12 дБ на октаву і так далі. Ці фільтри впливають на фазу звукового сигналу, трохи затримуючи одні частоти відносно інших.

Перевага кросовера першого порядку полягає в тому, що він зберігає фазу вихідного сигналу, якщо динамік, у якому він використовується, має акустичні центри динаміків, вирівняних у вертикальній площині, часто через використання похилої передньої перегородки.. Поки ваша голова розташована так, що ваші вуха знаходяться на однаковій відстані від усіх динаміків, фаза прямого звуку, який першим досягає ваших вух, не повинна змінюватися більш ніж на кілька градусів. Ось чому THIEL та інші виробники називають це фазово-когерентним дизайном.

Як це впливає на звук, який ви чуєте? Я переглянув, мабуть, 10 динаміків THIEL з початку 1990-х років, а також кілька інших фазово-когерентних конструкцій. На мій погляд, перевага фазово-когерентного дизайну полягає в тому, що ви отримуєте більш охоплюючу звукову сцену, більше схожу на те, що ви очікуєте почути від панельного динаміка, такого як MartinLogan або Magnepan, але з більш точним зображенням, ніж диполярний динамік. може виробляти. Це чудовий звук, я настійно рекомендую кожному аудіоентузіасту перевірити його на власні очі в добре спроектованому салоні дилера або на аудіо-шоу.

Яким би гарним не був фазово-когерентний звук, він не «на світлові роки попереду» всього іншого. Якби переваги фазово-когерентного дизайну були такими великими, більше компаній, що займаються гучномовцями, використовували б його, тому що в своїй базовій формі це також найменш дорогий кросовер, який ви можете створити. Для двосмугового динаміка кросовер першого порядку потребує лише одного конденсатора, однієї котушки індуктивності та одного резистора. Для кожного додаткового порядку в пасивному фільтрі потрібен додатковий конденсатор або індуктор. Ось чому кросовери першого порядку найчастіше використовують не в аудіофільських колонках, а в звукових панелях, бездротових колонках і системах домашнього кінотеатру в коробці. (Для запису, кросовери Джима Тіля були надзвичайно складними, з численними мережами, доданими для виправлення аномалій імпедансу та частотної характеристики, але основні функції все одно забезпечувалися цими трьома основними компонентами.)

Тож у чому недолік кросоверів першого порядку? Їх три: спотворення, довговічність драйвера та дисперсія.

Як сказав мені Джим Тіль, оскільки фільтр першого порядку не затухає так різко, як фільтри високого порядку, драйвер, який використовується з кросовером першого порядку, повинен демонструвати хорошу продуктивність на дві октави за вказаною точкою кросовера, тобто в двосмуговий динамік із точкою кросовера 2,3 кГц, високочастотний динамік має бути здатний обробляти сигнали до 575 Гц, а низькочастотний динамік має бути здатний обробляти сигнали до 9,2 кГц. Це особливо важко для високочастотного динаміка, створюючи спотворення на високій гучності та іноді призводячи до збою драйвера (ранні динаміки Thiel були сумно відомі тим, що дували високочастотні динаміки). Це також може збуджувати «режими розриву» НЧ-динаміка або високочастотні резонанси, що викликають спотворення.

Джим Тіль повністю визнав ці проблеми, і він значною мірою вирішив їх, розробивши високочастотні динаміки з надзвичайно довгим ходом близько чверті дюйма, а також завдяки використанню унікального концентричного драйвера з гофрованою діафрагмою, який обробляв середні та високі частоти в його останніх моделях. Ці проблеми також можна зменшити, перейшовши до трьох- або чотирьохсторонніх конструкцій.

Іншою проблемою кросоверів першого порядку є дисперсія. Оскільки фільтри відносно дрібні, обидва драйвери чутні одночасно, коли звуки знаходяться в межах приблизно однієї октави частоти кросовера. Це не проблема, якщо ваші вуха знаходяться на однаковій відстані від драйверів. Однак, якщо ваші вуха розташовані ближче до одного динаміка, якщо ви встаєте, наближаючи вуха до високочастотного динаміка, або нахиляєтесь, наближаючи вуха до низькочастотного динаміка, звуки з двох динаміків більше не будуть співпадати по фазі. всі частоти. Вони будуть у фазі на одних частотах і в протифазі на інших, що означає, що одні частоти будуть посилені, а інші ослаблені, і ви більше не отримуватимете рівномірну частотну характеристику. (Динаміки з кросоверами вищого порядку також можуть мати цю проблему, але в набагато меншому ступені.)

Знову ж таки, Джим Тіль доклав великих зусиль, щоб вирішити цю проблему; ось чому так багато його проектів використовували коаксіальне розташування, з високочастотним динаміком всередині середньочастотного драйвера або низькочастотного динаміка. Але екзотичний дизайн драйверів, на який він покладався, розроблявся роками, виробництво коштувало багато, а іноді заважало йому випускати нові моделі так швидко, як того хотіли його ділові партнери та дилери.

Мені пощастило переглянути як самий останній динамік, розроблений Джимом Тілем (CS1.7, показано вище), так і перший динамік, розроблений компанією після смерті Джима (TT1, показаний праворуч). Різниця була драматичною. CS1.7, як і минулі баштові колонки THIEL, які я розглядав, були дещо вибагливими в позиціонуванні та не могли торкнутися басів і динаміки, які пропонують багато динаміків за подібною ціною; це було вражаюче чудово для пуристичних аудіофільських записів акустичних інструментів, але сумнівним вибором для важкої рок- та поп-музики або для домашнього кінотеатру. Між тим, TT1 забезпечив масу динаміки, не вибаглив щодо розміщення та, зрештою, забезпечив більш нейтральне звучання, яке працювало з будь-якою музикою.

Звичайно, шанувальники старих динаміків THIEL можуть наполягати, що в нових динаміках немає нічого особливого, що вони не надто відрізняються від того, що виробляють B&W, PSB і Revel. Це правда. І, звичайно, багато аудіофілів віддають перевагу продукту з чарівними особливостями перед тим, який забезпечує об’єктивно кращу продуктивність. Це добре. І, звісно, ​​деякі тепер можуть тяжіти від THIEL до Vandersteen, іншої компанії, відомої фазово-когерентними конструкціями. Це теж добре.

Що не добре, так це стверджувати, що фазово-когерентний динамік (або, якщо на те пішло, майже будь-яка інша аудіотехнологія) «світлові роки попереду того, що можуть запропонувати всі інші». Як і будь-який інший аудіопродукт, коли-небудь створений, фазово-когерентні динаміки представляють низку компромісів. Розуміючи ці компроміси, ми можемо приймати розумні рішення про покупку. Ми не можемо прийняти розумні рішення про покупку, якщо базуємо ці рішення на квазірелігійному шануванні конкретних технологій, брендів або особистостей.