Вадим КАРЕЛЬСКИЙ

МЕХАНИКА ЭМОЦИЙ

Часть 5. Удар! Ещё удар!

Знаете что? Розовый шум и всё такое — это, конечно, полезно и информативно, но хочется чего-нибудь эдакого... Поэнергичнее...

И кстати, «чтобы два раза не вставать», обнародую свои замыслы на начало года. В следующей, уже 6-й части своих заметок я буду вплотную интересоваться импульсным откликом громкоговорителя, и уже к концу 6-й главы мы выйдем наконец из душной звукомерной камеры на свежий воздух. Пройдём по нему, правда недалеко, до заготовленного для продолжения опытов и рассуждений автомобиля, а пока...

В прошлой части мы рассмотрели процессы потери микродинамики и разборчивости на малом уровне сигнала на примере изменения пик-фактора розового шума. Однако надо признать (при всём уважении к широкополосному шумовому сигналу), что на практике эти особенности функционирования звуковой системы живо интересуют гораздо меньшее число адептов автозвука, чем тех, кто стремится получить максимум ощущений в области баса и мидбаса. И слуховых, и тактильных, от массажа желудка до пролома грудины и шевеления штанов. И в самом деле, при работе больших концертных аппаратов в ближнем поле бывали случаи и раннего обедоизвержения, и легкой контузии, и надувания малиновых пиджаков (была такая униформа у тех, кто игнорировал предложения отойти от греха).

Надо заметить, что искомый многими «панч» не прерогатива лёгких и модных музыкальных направлений. Стрельба из настоящих пушек — неотъемлемая, авторская часть партитуры небезызвестной увертюры П.И. Чайковского, исполняется в авторском варианте она не всегда, но когда исполняется, 1812 год предстаёт перед слушателями во всём величии патриотического порыва.

На хорошей «колбасе» в исполнении даже небольшим ансамблем одновременный удар «бочки» и малого барабана в отсутствие компрессии производит неизгладимое впечатление и на уши, и на организм в целом, сходное с тутти большого симфонического оркестра, правильное воспроизведение динамики сигнала — необходимое условие для большинства музыкальных жанров.

Пара из большого и малого барабанов была выбрана не случайно, эти два инструмента — чемпионы по динамике, хотя выступают в несколько разных дисциплинах. А потому попробуем на их примере провести сравнение электрических сигналов с тем звуковым давлением, которое громкоговоритель доносит до наших ушей и тушки.

Для начала возьмем записи этих инструментов, произведенные без компрессии микрофоном, позволяющим снять уровни звукового давления до 140 — 150 дБ. Легко сказать «возьмём», такие записи где попало не валяются, их надо готовить специально, но дело того стоит, только так можно достоверно зафиксировать максимальные уровни пиковых сигналов.

Вот что получилось: на рисунках 1 и 2 приведена форма звукового импульса, соответствующего одиночному удару в большой барабан («бочку») и частотный спектр этого удара. Рис. 3 и 4 — то же, но для малого барабана. И там и там, обратите внимание, это важно, речь идёт об электрическом сигнале, зафиксированном микрофоном.

Пользуясь методикой, разработанной для предыдущей части «Механики», мы можем вычислить интересующие нас динамические характеристики обоих инструментов. В первую очередь нас при этом будет интересовать соотношение амплитуды первого и максимального импульсов к максимальному среднему уровню АЧХ обоих барабанов, зафиксированных по электрическому отпечатку, и дальнейшее их сравнение с откликом по звуковому давлению для двух образцов 8-дюймовых головок, уже участвовавших в наших экспериментах. Методики вычислений аналогичны приведенным месяц назад, поэтому будем приводить только результаты. По «электрике» получились следующие цифры:

Измерения по электрическом тракту

Пик-фактор, дБ: Большой барабан / Малый барабан

Первый импульс 29,32 / 33,24

Максимальный выброс 31,77 / 37,39

Поясним, почему нас интересуют именно эти контрольные точки на отпечатке импульса. Первый импульс характеризует скорость нарастания фронта звуковой волны и определяет ощущение динамики и прозрачности инструмента, мы слышим это как отчетливый клик бочки, как момент удара по пластику, а максимальный выброс характеризует общую энергетику, которая и ощущается как искомый панч, воздействующий уже адресно на тушку.

Сначала образцы головок №1 и №2, параметры которых были приведены в предыдущей части, инсталлировались в одинаковые ящики объемом 3 л, и в звукозаглушенной камере с них сняты по звуковому давлению отпечатки импульсов «бочки» и малого барабана. Результаты приведены на рис. 5 — 8 для «бочки» и 9 — 12 — для малого барабана. Вычисления, аналогичные приведенным выше, дали следующие результаты:

Громкоговоритель №1 в ЗЯ

Пик-фактор, дБ: Большой барабан / Малый барабан

Первый импульс 3,25 / 32,2

Максимальный выброс 13,52 / 22,7

Громкоговоритель №2 в ЗЯ

Пик-фактор, дБ: Большой барабан / Малый барабан

Первый импульс 25,6 / 23,04

Максимальный выброс 39,0 / 34,6

Из приведенных цифр совершенно очевидно: по звуковому давлению картина существенно отличается от той, что наблюдалась по электрическому сигналу, то есть одинаковый сигнал громкоговорители трактовали и преобразовывали в звук очень по-разному. Причины этих расхождений подлежат дальнейшим исследованиям и, очень вероятно, дадут пищу для размышлений и по поводу акустического оформления, и по поводу корректности построения многополосных систем, и по многим другим вопросам.

Самыми криминальными цифрами из всех полученных является величина пик-фактора первого импульса «бочки» у образца №1 — она почти на 30 дБ отличается от того, что было в электрическом сигнале, хотя и величина пик-фактора максимального выброса также далека от исходной. По первым прикидкам основными причинами обнаруженных явлений были, есть и будут тяжелая подвижная система, низкий BL и высокие механические потери в подвижной системе головки.

Вторым очень интересным моментом стала величина пик-фактора максимального выброса для образца №2 на «бочке», которая превышает исходную (по электрическому сигналу) на 10 дБ. Попытка осмыслить полученный результат по горячим следам натолкнула на следующие выводы: при широком спектре сигнала «бочки» (а он охватывает практически 4 октавы) громкоговоритель с тяжелой подвижной системой, работающий в малом объёме, испытывает сопротивление разряжаемой среды, и амплитуда первого импульса резко падает, так же как и амплитуда максимального выброса, поэтому мы и не слышим клика «бочки» ушами и не ощущаем панча остальным организмом. В случае головки с легкой подвижной системой и относительно высоким BL сопротивление разряжаемой среды преодолевается успешнее, однако при обратном ходе диффузора сильно разряженная среда придает ему дополнительное ускорение, что приводит к гипертрофированному максимальному выбросу, который превышает аналогичный по электрике почти на 10 дБ. Для проверки этих выводов образец №2 был помещен в экран и подвергнут аналогичным манипуляциям, вот результат:

Громкоговоритель №2 в экране

Пик-фактор, дБ: Большой барабан / Малый барабан

Первый импульс 28,6 / 25,04

Максимальный выброс 31,2 / 31,6

Совершенно очевидно, что соотношение цифр стало гораздо ближе к исходным электрическим, а это приводит к заключению, что более естественное и выразительное звучание в акустическом экране что сабвуферов, что мидбасов — не миф, а имеет под собой очень веские основания. Это, кстати, подтверждают и многочисленные (и довольно успешные) попытки создать домашние системы открытого типа.

Ну и в заключение обсудим то, ради чего, собственно, мы парились с измерениями показателей макродинамики. Величины пик-фактора как первого импульса, так и максимального выброса зашкаливают по электрическому сигналу за 30 дБ, а это 30 раз по давлению или 1000 раз по мощности. Естественно, при записи все подобные сигналы подвергаются существенной компрессии, поскольку иначе никакой мощности не напасешься, однако если на звукорежиссерскую управляемую компрессию и лимитирование наложатся аналогичные по содержанию, но неуправляемые и непредсказуемые процессы в усилителях и акустике, то искомой музыкальности, разборчивости и естественности не получится никогда.

А ведь это — наиболее простой с точки зрения микро- и макродинамики случай. Глядя на импульсный сигнал «бочки», можно с ужасом себе представить, что будет, если его разделить на две частотные полосы, да потом ещё разнести во времени и пространстве. Думаю, не нужно обладать буйной фантазией, чтобы предсказать результат. Или наоборот, как раз буйная фантазия может понадобиться.

Я прекрасно понимаю, что всем хотелось бы иметь один-единственный измеряемый параметр динамической головки, по которому можно было бы выбрать сразу и лучшее, но электромеханический преобразователь, а точнее его подвижная система, настолько приблизительно описываются математическими моделями, что только прямые измерения и приближение условий этих измерений к реальным могут вскрыть причинно-следственные связи между слуховыми ощущениями и реальными физическими параметрами. Именно поэтому к концу следующей части мы выйдем на воздух, чтобы, если хватит запала у автора и терпения — у читателей, разобраться, как обнаруженные истины использовать для уха и души.

Рис. 1. Импульс большого барабана по напряжению

Рис. 2. АЧХ импульса большого барабана по напряжению

Рис. 3. Импульс малого барабана по напряжению

Рис. 4. АЧХ импульса малого барабана по напряжению

Рис. 5. Импульс большого барабана по звуковому давлению, образец №1 в ЗЯ

Рис. 6. АЧХ импульса большого барабана по звуковому давлению, образец №1 в ЗЯ

Рис. 7. Импульс большого барабана по звуковому давлению, образец №2 в ЗЯ

Рис. 8. АЧХ импульса большого барабана по звуковому давлению, образец №2 в ЗЯ

Рис. 9. Импульс малого барабана по звуковому давлению, образец №1 в ЗЯ

Рис. 10. АЧХ импульса малого барабана по звуковому давлению, образец №1 в ЗЯ

Рис. 11. Импульс малого барабана по звуковому давлению, образец №2 в ЗЯ

Рис. 12. АЧХ импульса малого барабана по звуковому давлению, образец №2 в ЗЯ