Магия звука с точки зрения физики: всё, что полезно знать о магнитопланарах и ленте

в 10:00, , рубрики: Hi-Fi, High-End, high-end звуковоспроизведение, акустические системы, аудиотехника, верность воспроизведения, закрытый ящик, звук, периферия, Производство и разработка электроники, Электроника для начинающих

Наряду с привычными и хорошо нам знакомыми динамическими излучателями (проще говоря, динамиками), немалую популярность обрели и магнито-планарные преобразователи, также известные как ленточные драйверы. В нашей статье – много полезной информации о магнитопланарах, их преимуществах и уникальных особенностях.

Хотя термины «ленточный» и «магнито-планарный» часто используются взаимозаменяемо, фактически ленточный драйвер – это разновидность магнито-планарного излучателя. В отличие от используемых в конструкции динамического драйвера конуса и звуковой катушки, в ленточном излучателе в роли диафрагмы применяется полоска специального материала (как правило, алюминия), расположенного между «северным» и «южным» полюсами двух магнитов. Эта мембрана нередко имеет гофрированную форму, для придания ей дополнительной жесткости. Аудиосигнал проходит через данную токопроводящую ленту, формируя вокруг неё соответствующее переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, взаимодействует с постоянным магнитным полем от установленных в излучателе магнитов. Это приводит ленту в движение, что и позволяет воспроизводить звук. По сути, лента в данном случае выполняет функции и звуковой катушки, и диафрагмы.

Устройство ленточного драйвера
Устройство ленточного драйвера

Что же касается других разновидностей магнито-планарных драйверов, их плоская или слегка изогнутая диафрагма приводится в движение проводником, который приклеен к тыльной стороне этой мембраны: по своей сути, он аналогичен звуковой катушке динамического драйвера, вытянутой, в данном случае, в виде линейных сегментов. Плоский металлический проводник обеспечивает движущую силу, однако сам по себе занимает только часть площади диафрагмы. Подобные излучатели также называют квазиленточными преобразователями.

Планарный драйвер можно считать ленточным только в том случае, если его диафрагма является проводящей и звуковой сигнал проходит непосредственно через неё, а не через проводники, соединённые с диафрагмой, как это происходит в квазиленточных драйверах. Несмотря на данное различие, в тексте мы будем использовать термин «ленточные» применительно также и к квазиленточным излучателям.

Ленточные драйверы называют линейными преобразователями, поскольку они излучают звук по линии, а не из условной точки, как это происходит в случае с динамическими драйверами. Кроме того, направленность излучения заметно меняется с частотой. На низких частотах, когда размеры диафрагмы невелики по сравнению с длиной звуковой волны, лента ведёт себя как точечный источник и излучает звуковые волны сферической формы – точно так же, как точечный НЧ-драйвер. По мере того как частота увеличивается и длина звуковой волны приближается к длине ленты, диаграмма направленности излучения сужается, пока не становится больше похожей на цилиндрическую, чем на сферическую.

На высоких частотах лента излучает горизонтально, но не вертикально, что может дать весомые преимущества: слушатель будет воспринимать больше звука непосредственно из громкоговорителей и меньше отражений от боковых стен и потолка. Снижение количества отражений способствует формированию более реалистичной звуковой сцены: точно очерченные музыкальные образы и способность передавать акустические особенности концертного зала – отличительные черты высококлассных ленточных громкоговорителей.

Магия звука с точки зрения физики: всё, что полезно знать о магнитопланарах и ленте - 2

В отличие от достаточно тяжёлого конуса и звуковой катушки динамического драйвера, единственное, что приводится в движение в ленточном излучателе – это очень тонкая полоска алюминия. Ленточный твитер может обладать одной десятой массы и площадью излучения в 10 раз больше, чем у диафрагмы купольного высокочастотного динамика. Небольшая масса – это важнейшее преимущество: ленточный излучатель начинает движение и останавливается быстрее, чем динамический драйвер, что позволяет ему более точно воспроизводить переходную звуковую информацию.

Ленточные драйверы нередко монтируются в плоских открытых панелях и излучают звук назад столь же хорошо, как и вперёд. Такие громкоговорители называются дипольными, поскольку излучают звук на «два полюса». Ниже показаны диаграммы направленности громкоговорителя с точечным излучателем (слева) и дипольного громкоговорителя.

Диаграмма направленности громкоговорителя с точечным излучателем (слева) и дипольного громкоговорителя.
Диаграмма направленности громкоговорителя с точечным излучателем (слева) и дипольного громкоговорителя.

Ещё одно важное преимущество ленточных драйверов – отсутствие корпуса (ящика), который может заметно влиять на звучание акустической системы. Отсутствие корпуса позволяет упростить задачу по достижению высокой реалистичности музыкальных тембров.

Ленточные громкоговорители способны чрезвычайно точно и чисто воспроизводить переходные процессы – например, звучание струн акустической гитары или ударных инструментов. При этом возникает ощущение, что звуки появляются и затухают мгновенно – подобно тому, как это воспринимается во время живого исполнения.

Ленточные драйверы звучат реалистично и непосредственно – не слишком блёкло, но и не чрезмерно навязчиво. Кроме того, звук отличается открытостью, ясностью и прозрачностью, зачастую несравнимой с динамическими драйверами. К слову, подобными качествами обладают и ленточные микрофоны.

Дипольная природа ленточных излучателей способствует формированию ощущения пространства, воздуха и глубины звуковой сцены (при условии, что эта информация изначально присутствовала в записи). Однако некоторые критики утверждают, что подобная глубина создается ленточными громкоговорителями искусственно и не является точным воспроизведением реальной записи.

Магия звука с точки зрения физики: всё, что полезно знать о магнитопланарах и ленте - 4

Несмотря на превосходное качество звучания, ленточные драйверы имеют некоторые недостатки. Во-первых, это низкая чувствительность, из-за чего им требуется усилитель с хорошим запасом мощности. Во-вторых, ленточные излучатели отличаются очень низким импедансом, иногда составляющим доли Ома. Поэтому большинство акустических систем с ленточными драйверами оснащаются согласующим трансформатором, чтобы обеспечить более высокий импеданс для подключения к усилителям мощности. И как раз по этой причине конструкция согласующего трансформатора является важнейшим фактором, влияющим на качество звука.

Что же касается практической стороны вопроса, ленточные акустические системы бывает весьма непросто правильно расположить в помещении. Минимальные изменения при их расстановке могут заметно повлиять на звук – в первую очередь, из-за дипольной диаграммы излучения, что требует пристального внимания к вопросу акустической подготовки комнаты и размещению громкоговорителей на достаточном расстоянии от задней стены.

Узкопрофильные ленточные излучатели, расположенные точно на уровне ушей, могут обрести совершенно другой баланс высоких частот, если слушатель переместится вверх или вниз даже лишь на несколько сантиметров. Это происходит поскольку ленточные громкоговорители отличаются очень узкой вертикальной дисперсией: другими словами, они излучают на высоких частотах очень мало звука выше и ниже диафрагмы ленточного излучателя. Таким образом, если вы сидите слишком высоко или слушаете музыку стоя, вы услышите заметно меньше высоких частот. Чтобы исправить эту ситуацию, некоторые ленточные акустические системы оснащены регулировкой угла наклона, что позволяет установить правильный баланс высоких частот при определённом положении слушателя.

Ленточные драйверы также имеют определённую резонансную частоту, на которой может появиться неприятный звук шуршащей алюминиевой фольги. Следовательно, такие излучатели следует использовать строго в рамках их оптимального частотного диапазона. Кроме того, натяжение диафрагмы ленточного драйвера устанавливается на заводе с высокой точностью – для достижения оптимального звучания. При слишком большом натяжении лента будет воспроизводить меньше звука, а при недостаточном – может формировать искажения, которые особенно заметны в партиях фортепиано: оно будет звучать грязно и перегружено. Ленточный драйвер может потерять часть своего натяжения и начнёт вносить описанные искажения из-за резкого повышения температуры воздуха.

Магия звука с точки зрения физики: всё, что полезно знать о магнитопланарах и ленте - 5

В некоторых акустических системах используется комбинация динамических и ленточных преобразователей, с целью реализовать преимущества обеих технологий. Эти гибридные акустические системы обычно сочетают в себе установленные в корпусе динамические низкочастотные драйверы, а также ленточные СЧ/ВЧ излучатели. Гибридная технология позволяет реализовать преимущества ленточных драйверов по более низкой цене (ленточные НЧ-излучатели весьма громоздкие и дорогие) и использовать достоинства каждой технологии, избегая при этом основных недостатков. Важная задача подобной гибридной системы заключается в том, чтобы обеспечить плавный переход между динамическим вуфером и ленточным твитером – без ощутимой на слух границы между ними.

Излучатель Хейла

Разработанный в начале 1970-х годов инженером и изобретателем Оскаром Хейлом, преобразователь Heil Air Motion Transformer (AMT) работает иначе, чем динамические или планарные драйверы. Вместо того чтобы заставить диафрагму двигаться вперёд и назад подобно поршню, собранная в «гармошку» мембрана AMT, в ответ на подаваемый звуковой сигнал, попеременно сжимает и расширяет воздух перед собой. Проводник в данном случае соединяется с диафрагмой и размещается в магнитном поле. Хотя диафрагмы ленточных излучателей нередко гофрируются для более высокой прочности, складки у мембраны AMT гораздо глубже и отвечают именно за эффект сжатия воздуха.

Магия звука с точки зрения физики: всё, что полезно знать о магнитопланарах и ленте - 6

АМТ обладает образцовыми переходными характеристиками благодаря небольшой массе диафрагмы, минимальной амплитуде движения и высокой эффективности, а поскольку срок действия патентов уже закончился, некоторые компании производят собственные модификации излучателя Хейла и используют их в своих акустических системах.

Автор: Пульт.ру

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js