Хроники Магнитолы - Дайте два. Изучение характеристик сдвоенного ВЧ-звена на примере «эстрадных» твитеров Hertz ST 25 Neo

Это изучение я провёл по просьбе некоторых наших автозвуковых спортсменов SQL, использующих акустику Hertz SPL Show, поэтому в качестве подопытных были взяты новые Hertz ST 25 Neo. Однако сделанные здесь выкладки и выводы применимы к любой «эстраде», так что результаты будут полезны всем любителям «громких фронтов», «бразильских стен» и всего такого прочего.
Стояла задача изучить работу твитеров не по одиночке, а в ВЧ-звене из нескольких излучателей. Что меняется, когда работают несколько близкорасположенных твитеров? Чего ожидать при разном их взаимном расположении? Всё это я и попытался наглядно показать.
Для начала немного о самих подопытных. Hertz ST 25 Neo – относительно новые твитеры, они появились в прошлом году примерно в одно время с обновлёнными среднечастотниками SPL Show. Особенности последних я уже изучал, а вот до твитеров только добрался. И раз уж они в лаборатории, восполню пробел и перед экспериментами пробегусь по их конструкции.

Первое знакомство, конструкция

В отличие от большинства рупорных «свистков», Hertz ST 25 Neo очень компактны. Монтажное отверстие получается всего 4,4 см.

Монтажную глубину можно регулировать: крепятся твитеры двумя большими гайками, накручивающимися на корпус. Общая высота корпуса – 5,6 см. Верхняя гайка играет роль фланца, её внешний диаметр – 5,7 см.

В комплект входят вот такие ключи, которыми затягивается верхний фланец. Кстати, интересная деталь – кончики имеют нескользящее покрытие, чтобы при затягивании ключи не скользили и не царапали фланец. Мелочь, а приятно.

Внешний диаметр магнитных систем не превышает 5,5 см.

У меня в руках оказалась «базовая» версия, которая имеет обозначение ST 25A Neo (т. е. с буквой А в модельном индексе). Но есть, если что, версия ST 25K Neo – с пассивным фильтром в комплекте. Правда, в этой модели интереснее другое – она идёт с защитной сеткой, так что её имеет смысл выбирать и в поканальные системы даже, где пассивный фильтр не нужен, и настройка стыка с СЧ звеном возлагается на процессор. На упаковке есть картинка, как эта сетка выглядит.

Принцип работы твитеров, в общем-то, традиционен для «эстрады» – это рупорно-компрессионная конструкция. Но строение у ST 25 Neo заметно отличается от типичных «свистков». Сам рупор можно снять, открутив четыре винта, а вот под ним открывается не сразу мембрана, а предрупорная камера в сборе.

Эта внутренняя часть, кстати, выполнена из пластика. Определить материал достоверно не берусь, но очень похоже на конструкционный пластик с волокнистым наполнением (в 3D-печати похожий вид имеют пластики со стекловолокном или углеволокном).

Звуковую катушку можно менять, в каталоге Hertz есть ремкомплекты. Картридж с мембраной и звуковой катушкой фиксируется в своём посадочном месте очень плотно. На свой страх и риск снял его, чтобы сфотографировать начинку, и потом без проблем удалось его посадить на своё место так, что характеристики твитера никуда не съехали. Такая точность – большая редкость.

Всё, внешнее изучение закончил, собрал твитер обратно, проконтролировал характеристики и на всякий случай сравнил между собой оба твитера. Повторяемость в паре отличная, можно начинать измерения.

Исходное измерение характеристик твитеров

Если ткнуть в клеммы мультиметром, сопротивление постоянному току (параметр Re) получается ровно 3 Ома. Однако в рабочем диапазоне импеданс немного повышается, и номинально действительно ближе к 4-омному.
График мельтешит мелкими локальными резонансами, свойственными рупорно-компрессионной конструкции, но их величина невелика (обратите внимание на масштаб графика). Более-менее заметный резонанс – немногим ниже 4 кГц, остальное – совсем мелочь.

Судя по всему, над геометрией предрупорной камеры и самого рупора с телом Венте (центральной «пулей») хорошо потрудились, не зря на упаковке красуется значок «Klippel. From R&D to final product». Избавление от сильных резонансов хорошо сказалось и на АЧХ – она не имеет резких провалов по оси и имеет очень приличный вид при отклонении от оси.

Эти харакетристики были сняты как отправная точка, дальнейшее изучение твитеров проводил в паре.

Работа твитеров в паре

Для измерений был сделан щит немногим больше 40х60 см, твитеры врезаны в него на расстоянии 8 см между центрами отверстий. Измерительный микрофон комплекса Audiomatica Clio имеет очень узкую направленность, поэтому располагал его на расстоянии около 30 сантиметров от плоскости (для фото чуть опустил его). Этого достаточно, чтобы учесть интерференцию, но микрофон при этом ещё не ловит «окружение». Плюс, как всегда, комплекс работал в режиме, когда учитывается сигнал, дошедший до микрофона в определённый отрезок времени. Так отсекаются отражённые сигналы (по сути, режим «безэховой камеры»).

Что лучше – один или два?

Первым делом было интересно сравнить, что происходит при работе одного твитера (4 Ом) и двух последовательно включенных твитеров (4 + 4 = 8 Ом) при подключении к одному и тому же усилителю и при одних и тех же условиях.

Как видите, АЧХ по оси сохранила свой вид, общая отдача тандема получилась лишь чуть-чуть ниже (с другими усилителями разница может оказаться больше или меньше). Но вот искажения оказались не просто чуть-чуть, а заметно ниже:

В общем, первый вывод. При подключении к одному и тому же усилителю и при одних и тех же условиях 8-омная спарка твитеров играет почти с той же громкостью (возможно, чуть-чуть тише, но это зависит от усилителя), что и один 4-омный твитер, но звучание чище, искажения ниже и, соответственно, запас неискажённой громкости заметно выше. Но это, в общем-то, было и так очевидно, а потому идём дальше.

Как располагать твитеры? Теория и практика

Это очень важный момент. Дело в том, что размеры твитеров и расстояния между ними сопоставимы с длинами волн, которые они излучают. А значит, звучание будет зависеть от того, как твитеры расположены относительно друг друга. Для интереса приведу одно любительское видео на эту тему.

Так что если хотите, чтобы система звучала правильно, нельзя тыкать динамики как попало. Наглядный пример того, как делать не нужно (фото найдено на просторах интернета):

И как же их тогда располагать? На этот вопрос сейчас и будем отвечать. Сначала рассмотрим расположение по горизонтальной линии, оно используется чаще всего. Ну просто потому что так удобнее. Но лучше ли это для звука?

Когда весь этот массив динамиков направлен «в лоб», ничего страшного не происходит: все твитеры удалены от нас на одинаковое расстояние, и звуковые волны доходят ото всех одновременно.
Но если мы сместимся немного в сторону, то одни излучатели окажутся к нам ближе, другие дальше. А самое главное, что эта разница будет сопоставима с длинами излучаемых волн. И тут во всей красе проявит себя интерференция – результат их сложения. На одних частотах получится усиление, а на других они будут «гасить» друг друга.

Теперь проверим, как это работает на практике. Микрофон под углом 45 градусов, наклонен вдоль оси расположения твитеров.

Посмотрите внимательно на графики. Серый – это собственные излучения каждого из двух твитеров. А красный – это результат их совместной работы.

А теперь сравните. На частоте около 6 кГц получилось усиление (твитеры работали сообща), а на частотах около 3 и 9 кГц излучение «просело» (один твитер «погасил» излучение второго). Получилась эдакая гребёнка из пиков и провалов с кратными частотами. Собственно, это так и называется – гребенчатый фильтр.
Под другими углами такие провалы/подъёмы АЧХ получатся другими, но смысл, надеюсь, вы поняли – звучание сильно зависит от того, под каким углом вы смотрите на массив динамиков.
Теперь смотрим, что получится, если установить твитеры по вертикали и не стоять столбом в точке, куда они направлены, а побродить рядом с машиной.

Чтобы смоделировать ситуацию, разворачиваю щит с твитерами, микрофон оставляю направленным всё под тем же под углом 45 градусов. Как видите, расстояние до каждого из них уже одинаковое.

Красота? Красота! АЧХ пары твитеров точно такая же, как и от одного твитера!

Вот вам и ответ на вопрос, как лучше всего располагать твитеры. Если ещё не поняли, попробую сформулировать:

Что получится при разном расположении твитеров?

Если расположить твитеры по горизонтали, то получите узкую направленность такой сборки. То есть нормальное прогнозируемое звучание будет только по оси излучения, а если вы будете ходить рядом с машиной, то звук будет сильно зависеть от того, под каким углом видны излучатели. Причём в некоторых точках будет ещё ничего, а некоторых – «рак ушей». В общем, как повезёт.
Если расположить твитеры по вертикали, то получите горизонтальный «веер» направленности. Если вы будете ходить рядом с машиной, а не просто стоять в точке, куда направлены излучатели, то ничего плохого со звуком не произойдёт.
Если разбросать твитеры как попало, то получите... Да вот кто ж его знает, что вы получите, но точно ничего хорошего.

Коротко о самих твитерах

Ну и раз уж на то пошло, буквально пару слов про сами Hertz ST 25 Neo, с которыми проводились все эти эксперименты. Лично мне они понравились. Во-первых, компактные, но отдачу имеют повыше некоторых здоровяков. Во-вторых, понравилось качество сборки. Картридж со звуковой катушкой встаёт на своё место и центруется практически идеально, что даёт высокую повторяемость характеристик. В общем, если бы я строил SQL-систему, возможно, выбрал бы именно их. Но это, как говорится, уже совсем другая история.