Понятия. Из тупика. Объяснительная записка с подробностями

Предмет, а вернее, повод для объяснения — система одного из участников Еврофинала EMMA 2011 года.
К созданию этой системы, а ещё до начала создания — к концепции, на которой она основана, я, так получилось, некоторым образом причастен, мне и давать объяснения. Очень надеюсь, что небесполезные.
Система, о которой идёт речь — «Фиат Стило» Юрия Степанова. Став первой в своём классе на финале России, она оказалась в конце второго десятка на финале Европы в Нюрнберге. Про это многие с того времени читали (здесь), почитывали (на разнообразных форумах) или слышали. Но тема не только не закрыта, она только-только начинает приоткрываться. Странная судьба системы объясняется её непривычностью и по составу и типу компонентов, и по звучанию. Мнения заинтересованной публики по поводу таких систем имеет склонность к поляризации: одни говорят, что так вообще нельзя, другие — что только так и можно. Я принадлежу к числу вторых, потому и подал заявку на журнальные полосы для своей объяснительной записки. Если вы это читаете, заявка редакцией «АЗ» была принята. Если нет — значит, нет.
Начну, для ясности, слегка издалека. Если помните, публиковавшаяся некоторое время назад серия статей о бедах электроакустики под общим заголовком «Механика эмоций» завершилась рассказом об Alfa Romeo как примере реализации идей и конкретных конструктивных решений. На этом примере возникла стойкая уверенность, что car audio не является чем-то отличным от остальной звукоаппаратуры, как бытовой, так и профессиональной, а посему технические решения для построения воспроизводящего музыку тракта должны быть близкими, если не идентичными.
Тогда-то «Фиат» Юры Степанова (в ту пору — не «Стило», а «Браво») стал тем подопытным, на котором реализовывались новые подходы. После «Браво» оправдавшие себя результаты были перенесены на «Стило», там же продолжены опыты.
Судьба занесла в наши электроакустические дебри тов. Степанова сначала просто как рядового любителя автозвука, не без участия, надо отметить, авторитетного, почти легендарного в наших краях Ивана Антонова. В то далекое время он служил диагностом в будущей империи автомобильных мультимедиа-систем, на родине «Золотой Копейки», что означает — в «Интей-тюнинге». Теперь по порядку, от печки. Сначала крупными мазками напишем полотно без подробностей, а потом дорисуем волосики, где надо, если захотите.
Первоначально в «Браво» было установлено следующее: в двери — 8-дюймовые коаксиалы Respectable Sound (это значит — моей разработки) в ФИ. Калибр объясняется просто: предыдущие инсталляции показали необходимость иметь запас и чувствительности, и максимального звукового давления: при отсутствии явно слышимых ограничений желание сделать громче присуще даже самым рафинированным меломанам, не говоря уже о кислотниках, рэйверах и рокерах. Сабвуфер был поставлен калибра 10 дюймов в быстросъёмном ящике с ФИ, такое решение возникло как естественный компромисс между мешком самовзрощенной картошки и желанием слышать полноценную бочку.
Усилители: на фронт Audio System HTL 102 в широкую полосу, на саб — HTL 402 с активным кроссом. Усилители — редких винтажных моделей, достойно показавшие себя и в SPL, и в SQ в начале 2000-х и ставших, по существу, предтечей Steg MSK 3000. Но... Иных уж нет, а те — сгорели... Головным устройством стал Denon DCT 1000, ещё в далёкие хай-файные 80-е злые языки утверждали, что только две японские конторы приближаются по характеру к англосаксонскому звуку. Многократные и длительные прослушивания утверждения злых языков (в отношении «Денона», по крайней мере) подтвердили, выявив его выдающуюся эмоциональность, хотя предпочтения, как говорится, — дело глубоко интимное. Вот пара чудом сохранившихся фото тех времён.
Звучало всё достаточно прилично, однако без новых идей получается очередная вариация на традиционную тему. Конечно, отличающаяся от прочих повышенной динамикой, разборчивостью и т.д. и т.п., но очень далекая от того, что достижимо для студийных мониторов и приличных домашних трактов.
Последние проекты по основным направлениям, таким как профессиональные, домашние стерео и 5.1 системы, позволили провести прямые сравнения различных типов акустического оформления: акустический экран, экран с ПАС, фазоинвертор. Привлекать к сравнению ЗЯ смысла не вижу по причине его зажатости и тупости. Здесь могу коротенько изложить, как водится, без торга, основные резоны такого дифференцирования. При использовании головок с лёгкими подвижными системами необратимые потери в акустическом оформлении сильно зависят от степени сжатия среды, которая уменьшается по мере перехода от одного вида акустического оформления к другому в таком порядке: ЗЯ — ФИ — МРТ (многорезонансная труба) — ПАС с экраном — ПАС — экран — голый динамик. Отдельно стоят рупоры, поскольку критическим параметром является масса за диффузором (обратный рупор) и значительная временная задержка НЧ-составляющей относительно мидбаса и средних частот. В прямом же широкогорлом рупоре, достаточно низкочастотном, мощности мотора динамического громкоговорителя не хватает для полноценного с точки зрения пикового давления сжатия среды в горле рупора.
В вышеуказанные оформления вставлялись громкоговорители, сходные по импульсным характеристикам, но различающиеся по добротности. Все громкоговорители широкополосные, одна из АЧХ — на рис. 1.

Результаты прослушивания оказались следующими:
1. Наибольшая лёгкость во всём диапазоне (и на НЧ, и на СЧ, включая верхнюю середину) при наименьшей коррекции НЧ у оформления «экран с ПАС».
2. Головки с полной добротностью от 0,5 и выше звучат монотонно на НЧ и зажато — в середине и верхней середине; здесь можно отметить, что прямая связь низкой добротности с управляемостью подвижной системой с точки зрения здравого смысла не вызывает никаких сомнений.
3. Разборчивость НЧ и артикуляция лучше всего у низкодобротных громкоговорителей в экране.
4. Локализация образов, глубина сцены и стабильность звуковой картины также больше всего понравилась в экране. Это можно объяснить тем, что точность и пространственное положение звуковых образов — прямое следствие правильного (без резонанса инвертора и самого громкоговорителя, условием чего является его низкая добротность) воспроизведения низкочастотной огибающей звукового сигнала. Отсутствие неконтролируемых резонансов также приводит к повышению когерентности каналов и, соответственно, к большей стабильности звуковой картины.
Однако в ходе экспериментов выяснилось, что все не так однозначно, и достоверность результатов определяется качеством записи, причем радикально.

Лирическое отступление № 1
Все записи разложились на 4 большие группы:
1. Звуковые образы разбросаны по уровню пола (плоскости акустических осей систем) неравномерными кучами, при этом перемещение головы (в сборе с ушами, естественно) по горизонтали приводит к привязке сразу всех образов к одной из систем.
2. Центральный звуковой образ, скажем голос, находится примерно на уровне головы сидящего слушателя, остальные звуки (инструменты) по дуге опускаются к системам, при смещении головы по дуге опускается и голос.
3. Все звуковые образы отрываются от систем и выстраиваются по плавной дуге выше головы слушателя, появляется глубина сцены, однако при смещении головы всё опять начинает по дуге двигаться к системам.
4. Все звуковые образы располагаются по горизонту с эшелонированием по высоте и глубине сцены, с радикальным повышением стабильности звуковых образов. При смещении головы все звуковые образы двигаются в виде не меняющейся картины (с сохранением положения друг относительно друга по фронту и глубине).
Эффект группы 4 оказался достижим при следующих условиях: качество пространственной информации, определяемое когерентностью каналов, должно быть максимально высоким как при записи, так и при воспроизведении.
При этом выяснилось: существуют источники в Интернете, которые таким свойством обладают, и правильно сделанные копии на определённых болванках позволяют по этому показателю превзойти «фирменные» СD.
Здесь хотелось бы отметить тот факт, что Denon DCT1, очень привередливо относящийся с самопискам, такие CD-R принимал с первого раза. Точного объяснения этого эффекта я дать не могу, думаю, что причина в особенностях рабочего слоя и границ пита прессованного и прожжённого носителя, возможно, специалисты скажут точнее, тогда мы все будем знать, а не думать.

Лирическое отступление № 2
В связи с реализацией одного из «умных домов» с медиасервером были отслушаны несколько компьютерных звуковых карт в ценовом диапазоне от 6000 до 45000 руб. за штуку, тогда выявились те же четыре группы, с теми же особенностями с точностью до слова.

Лирическое отступление № 3
(последнее)
Разгорячённые любопытством, провели подобные эксперименты с пятью CD-проигрывателями и получили примерно такие же градации, но на них ещё наложились тембральные и динамические особенности, а брали для экспериментов аппараты от 65000 руб. и выше.
Попытка после всего этого прослушать автомобильные усилители самой верхней ценовой категории привела к выводу о полной безысходности ситуации и необходимости искать выход из неё.
Параллельно проводились работы по внедрению усилителей класса D в сферу домашнего кинотеатра, точнее даже — построению активных АС на их основе. Это, как и в car audio, не от хорошей жизни. Несколько выполненных проектов показали, что даже в самой верхней ценовой категории ресиверы по характеру звука сильно отличаются от того, чего хотелось бы по динамике, звуковой картинке и как бы общей матёрости звучания (другого термина у меня наготове нет).
Предвосхищая возмущённые возгласы в этом месте, мол, как же так, мы, аудиофилы, к импульсным усилителям и щипцами не притронемся, парирую: по результатам прослушивания нами уверенно отмечена большая динамика, прозрачность и стабильность картинки для стерео в случае применения усилителя соответствующей нашей концепции мощности. А мощность эта реально доступна только для импульсных усилителей, пример того (за совсем другие деньги) — продукция Crest Audio.
Собственно, породил интерес к классу D проект озвучивания мотоцикла Honda Gold Wing совместно с коллегами из Customs Club (персонально — с Валерием Селищевым), звучала система знатно, пока «Д-класс» по неизвестной причине не приказал долго слушать, но интерес пробудился, и процесс познания двинулся вперед. На первом этапе, при прослушивании этих усилителей, от традиционных для нашей отрасли импульсных блоков питания захотелось одновременно заплакать кровавыми слезьми и разразиться злобным хохотом, однако после работы над блоком питания (транс, мост и банки) всё встало на место, подтвердив, что правильный блок питания — основа звуковых усилителей. Полученные результаты вызвали желание перенести этот звук в автомобиль. Но как? Импульсный БП нужной энергетики (БП для аудиоустройства, а не источник для освещения двора электрической лампочкой в 5 кВт) пока никто соорудить не смог, несмотря на смелые заявления и авансы.
Решили пойти в обход и обратили взоры к аккумуляторному питанию. 12 «Стингеров» дали нужные ±75 В, что уже не только для SQ, но и для SPL годится.
Короче, смакетировали, послушали, но если в багажник имеющегося под парами «Стило» погрузить 12 автомобильных аккумуляторов, то ездить он сможет только по прямой ввиду отсутствия касания передними колёсами земли.
Однако остановить процесс уже ничто не могло, «Стингеры» заменили аккумуляторами из компьютерных бесперебойников по 7 Ач, сделать зарядник (в отличие от БП) — вообще не проблема.
Первое же включение показало, что звук радикально поменялся и стал похож на то, что встречаешь в хорошей комнате прослушивания, однако без тембральной коррекции, в отличие от свободного поля (комнаты) верха не хватало, это легко решилось тембрами ГУ.
С НЧ-диапазоном такой номер не прошёл. В связи с тем, что верхняя граничная частота широкополоски напрямую связана с диаметром звуковой катушки, это накладывает ограничение на возможность коррекции в низкочастотной области. Получившиеся АЧХ приведены на рис. 2 (АЧХ двери без коррекции) и 3 (с коррекцией: синяя кривая — центр салона, красная — водила, чёрная — пассажир).


Так мечта ограничиться на всю систему двумя широкополосными восьмёрками тогда не осуществилась. Ещё не вечер, конечно, но пока появился сабвуфер. Из предыдущих опытов было известно: впрячь в одну упряжку ФИ и резвую широкополоску трудно. Для порядка попытались и предсказуемо облажались, остался только вариант free air. Высокодобротный саб (Qts = 0,75) в экране оказался вяловат, да и по скорости не успевал, поэтому не прижился. Прижился на сезон 2011 года другой динамик, с Qts = 0,35, а в связи с желанием построить «народную» систему, как можно более простую, заморачиваться с активным корректором перед НЧ-усилителем не стали, подрезали саб катушками индуктивности, чтобы пристыковать его к распущенному в широкую полосу фронту. Результирующая АЧХ — на рис. 4.

С дверями трансформации произошли такие: ФИ вначале благополучно перекочевали из «Браво» в «Стило» вместе с коаксиалами, однако в начале сезона 2011 их заменили первым вариантом широкополосных «восьмёрок» на катушке диаметром 39 мм с В = 1,6 Тл при высоте зазора 4 мм, термоиндукционное кольцо оформляло торец керна, что было существенно хуже, чем цельный медный колпак. Хотя верхняя граничная частота и была 28 кГц, уровень там составлял -15 дБ, что маловато даже для последующей коррекции. В середине сезона перешли на головки со звуковыми катушками диаметром 44 мм, термоиндукционным колпаком на керне, высотой зазора 8 мм и В = 2,1 Тл. Знатоки широкополосной акустики наверняка обратят внимание на отсутствие привычной для таких излучателей детали — визера, иначе — второго конуса диффузора. В традиционной конструкции он своими собственными колебаниями создает иллюзию наличия ВЧ, поскольку прикатушечная зона самого диффузора верха воспроизвести на достаточном уровне не может в силу ряда причин (в частности, низкой скорости звука в материале диффузора). Однако излучение конуса по времени не происходит слитно с излучением самого диффузора, а в нашем случае энергия ВЧ сидит в теле самого импульса, а клиновая «пуля» формирует диаграмму направленности для прикатушечной зоны диффузора.
Вообще, это тема отдельного разговора, здесь комкать такой вопрос не хотелось бы, будет возможность — мы к нему вернёмся.
В новой конфигурации верхняя граничная съехала до 19 кГц, но уровень стал -6 дБ, что для коррекции в самый раз. По широкополосному звену на этом остановились, и сложилась окончательная схема:
Фронт — 8 дюймов ШП в полную полосу в ПАС с естественным срезом 120 Гц с учетом салона.
Усилители — класса D, 2 х 700 Вт/8 Ом, ВЧ коррекция ГУ +8 дБ на 16 кГц.
Саб — 15 дюймов free air с пассивной фильтрацией 1-м порядком, усиление — 1 х 1500 Вт (два блока по 700 Вт /8 Ом мостом, тоже класс D, разумеется).
Всё просто, как молоток с ручкой из палаты мер и весов. Питание всех усилителей — от двух батарей аккумуляторов 5 х 12 В х 2 со средней точкой.
В таком виде машина и её выступление на различных этапах вызвали много эмоций в среде спортсменов, да и вообще широкой общественности, все отмечали несоответствие характера звучания общепринятым стереотипам. Кто-то сравнивал его со звучанием винтажа 70-х, кто-то — с концертными аппаратами, кто-то назвал «поисковым» звуком. На всё это могу сказать, что мы построили то, что нравится нам, и предъявили это автозуковому, и не только, сообществу, вызвали общественный резонанс. А это значит — показали, что есть выход из магического круга, очерченного производителями car audio, причём проблема решается не силой бабла, а силой мысли, профессионального опыта и, самое главное — октябрятского фанатизма.

Историческая справка по спортивной судьбе машины в 2011 году
От Твери до Белгорода судейские баллы росли, на то есть свои причины:
К Выборгу убрали активный кроссовер на саб, заменили на нём клеммы, поставили в качестве фильтра катушки индуктивности.
К Питеру поменяли провода на фронт, фронтальные динамики установили в ПАС вместо ФИ.
К Белгороду убрали разъём на сабе, усилили полку, убрали источник резонанса саба в багажнике, усилили обшивки на фронте.
Результат — звание чемпиона России.
Теперь Европа. При судействе «Стило» разница в оценках у судей составила 80 баллов, и вопреки новым правилам машина не пересуживалась. При средней оценке за звук 244 балла 80 баллов разницы — это арифметика Пупкина с картинками. Нас это, впрочем, не остановит, будем и дальше двигаться в выбранном направлении. Будет интересно — вернусь сюда и расскажу, докуда дошли.
Источник: журнал Автозвук, 03/2012. Вадим Карельский