Измерения
АЧХ оценивалась импульсным методом с последующим скользящим
сглаживанием 1/3 октавы. Удаление измерительного микрофона – 1 метр
по умолчанию. Амплитуда (магнитуда) представлена на графиках в
относительных единицах, то есть без пересчёта в абсолютное звуковое
давление. Измерения проводились в помещении ~50 кубических (20
квадратных) метров с типично жилой реверберацией. Отражения звука,
искажающие АЧХ, при необходимости учитывались.
Начнём со стандартизированных измерений, приведя на одном графике
АЧХ фронтальной, центральной и тыловой колонок. Как видим,
наибольшей чувствительностью обладает колонка центрального канала.
Неравномерность АЧХ минимальна, частотный баланс по меркам центра
чуть ли не идеальный (разве что чуть переборщили с ВЧ за 10 кГц).
АЧХ фронта имеет очевидную «раскраску»: подъём на НЧ и ВЧ – дело
обычное даже для Hi-Fi, а вот вспученность от 1 до 3 кГц явно даст
звучание, что называется, на «вкус и цвет товарища нет». Меньше
всего оптимизма вызывают колонки тыловых каналов: болтанка от 200 Гц
до 2 кГц и спад на ВЧ довольно коварны, и, вероятно, будут заметны
на слух.
|
|
Оценим направленность фронтальной колонки. Во время данных
измерений колонка была отодвинута от стен на расстояние более 1
метра и поворачивалась на 30 и 60 градусов относительно неподвижного
микрофона. На вылезший на 375 Гц пик пока не обращаем внимания,
пристально глядя на область частот выше 1 кГц. Отклонение в пределах
30 градусов приводит к небольшому снижению самых высоких (10 кГц)
частот. Следовательно, фронт можно считать ненаправленным (отсюда
прогнозируется большая площадь выраженного
стереоэффекта).
По ходу сравним АЧХ левой и правой фронтальных колонок, дополнив
поле графика измерением частотного отклика на расстоянии 10 см от
басового динамика.
Теперь сравним АЧХ, снятые в ближнем и дальнем поле. Фронт – в
первую очередь. Увы, помещение не рассосало опасную вспученность на
1…4 кГц. Зато высоких частот ничуть не убавилось относительно
остальных частотных составляющих. Видать, пищалка сильно
дальнобойная!
Далее сравним АЧХ для колонки центрального канала. Хм-м-м…
Удаление на 2 метра в области частот до 1 кГц сказывается негативно,
однако на более высоких частотах всё
распрекрасно.
Наконец, тыловая колонка. Удаление на 2 метра только усугубило и
без того безрадостную АЧХ.
Перейдём к импедансу. Опытному эксперту отчетливо видно, что
фазоинвертор фронта настроен на 47 Гц. Пониженный импеданс на самых
низких частотах потребует сильного по току усилителя. В целом
импеданс всех колонок комплекта не опускается ниже 5 Ом (отличный
результат для заявленного номинала 4 Ом), за исключением тыла,
проседающего до 3,5 Ом на 4 кГц.
У всех колонок тестируемого комплекта фаза импеданса гуляет аж до
-60 градусов. Как известно, отрицательный угол сдвига фаз (т.е.
когда ток опережает напряжение) обусловлен ёмкостными свойствами
нагрузки. Тогда как положительный угол сдвига фаз (т.е. когда ток
отстаёт от напряжения) вызван индуктивными свойствами нагрузки.
Повышенная ёмкостная нагрузка, конечно, не означает, что усилители
откажутся работать с данными колонками. Просто не каждый усилитель
справится с такой нагрузкой без ухудшения звучания.
|
|
|
Двухмерное отображение одновременно модуля импеданса и фазы
импеданса от частоты называется графиком Боде. Строго говоря,
рисование только модуля без фазы (и наоборот) не корректно,
так как не позволяет выполнить адекватный анализ.
Что можно «прочитать» по графикам Боде?
Чем больше разнесены горбы в низкочастотной области, тем
ниже настройка порта фазоинвертора (при адекватном объёме
корпуса для данного динамика).
Резонансы в акустическом оформлении. Если импеданс АС
измерен с хорошим разрешением по частоте, то они всегда видны
на графиках в виде «засечек» или, в особо криминальных
случаях, в виде «кольев».
Самое важное, что можно понять из графика Боде, это
насколько тяжела будет нагрузка для усилителя. Поскольку
импеданс почти любой АС имеет нешуточную реактивную
составляющую, текущий ток будет либо отставать от напряжения
сигнала, либо опережать его на фазовый угол. Самый худший
случай, когда фазовый угол составляет 90 градусов, тогда от
усилителя требуется выдать максимальный ток, в то время как
напряжение сигнала стремится к нулю. Поэтому знание
«паспортных» номиналов (например, 8 или 4 Ом) мало чего
говорит. В зависимости от фазового угла импеданса, который
будет на каждой частоте разным, те или иные АС могут оказаться
«не по зубам» некоторым усилителям. Кстати, понятие
«номинального» сопротивления для акустических систем не
стандартизировано, и каждая фирма выводит заветное значение,
исходя из своих прикидок.
Не буду загружать вам мозг с законом Ома. Из практики
известно, чем меньше сопротивление колонки, тем громче она
орёт (при прочих равных условиях). А вот какой кровью
усилителю даётся эта громкость – вопрос отдельный. Когда мы
выставляем на усилителе желаемый уровень громкости, то задаём
некий требуемый коэффициент усиления (как правило, по
напряжению). Сможет ли усилитель обеспечить этот коэффициент
или нет – нас мало волнует, а зря. Как известно, от напряжения
без тока ни жарко ни холодно. А ток течёт через что?
Правильно, только через нагрузку! Кстати, существуют ещё
усилители тока, но дуговая сварка не входит в тему звука…
Обратите внимание: в характеристиках усилителя порядочные
фирмы указывают отдельно выходную мощность для 8 Ом и для 4
Ом. Разница нарисовывается где-то раза в полтора (например, 80
Вт и 120 Вт). То есть на меньшем сопротивлении колонки честный
усилитель, согласно неумолимому закону Ома, поневоле
высаживает гораздо большую мощность. При этом искажения при
полуторной мощности возрастают эдак раза в три. В этом отличие
акустической системы от электрического нагревателя: у
последнего чем больше сопротивление, тем сильнее греет.
Получается, усилитель за счёт увеличения тока должен всадить в
колонку на отдельных частотах больше мощности прямо
пропорционально снизившемуся сопротивлению. Но откуда
усилитель эту мощность возьмёт? Слаботочному усилителю с хилым
запасом по питанию требуемую мощность взять неоткуда. Такой
усилитель начнёт проседать и плодить искажуху. Хорошо, если
указываемое производителем номинальное сопротивление равно
минимальному импедансу на какой-то там частоте. В противном
случае «номиналу» грош цена.
Итак, какова же последовательность анализа графика Боде.
Одновременно смотрим на:
- минимальное значение амплитуды импеданса;
- опасные сочетания низких значений импеданса с высокими
фазовыми углами.
Пробежав глазами весь график, отмечаем, где фазовый угол
отклоняется на более чем +/-40 градусов при падении импеданса
ниже 5 Ом. Это и есть самые проблемные (для усилителя) области
частот.
Во вторую итерацию «пробежки» по графикам визуально
выделяем области минимального импеданса. И если тут фаза
кувыркается очень резко с плюса на минус, превышая в сумме
примерно 60 градусов, то получаем вторые проблемные области
частот.
Очень резкие пики сами по себе не так страшны, но могут
свидетельствовать о незадемпфированном резонансе. Если же пик
импеданса огромен по величине наряду с близлежащим провалом до
минимума, получим третьи проблемные области частот.
Напоследок напомню, что минимумы импеданса на краях
частотного диапазона ничего хорошего не предвещают. Без
усилителя с высокотоковыми выходными каскадами тут не
обойтись. |
Если сравнить частотные отклики недавно протестированного Sven 780 и Microlab 3630, снятые в дальнем поле, выявится
существенное различие. Безусловно, помещение сильно влияет на
частотный отклик. Однако на практике влияние получается разным для
разных акустических систем. Например, если соорудить подобие
линейного массива, применяемого в концертной акустике в целях
повышения «дальнобойности», то удаление от колонки будет сказываться
на частотном отклике совсем иначе, чем в случае обычной акустики. То
есть если акустика «дальнобойна», помещение вмешивается
меньше.
|
|
Как видим, частотный отклик Sven при удалении на 2 метра
выгладился на всех частотах, за исключением баса, где произошла
трансформация с довольно приемлемыми последствиями. Тогда как фронт
тестируемого Microlab проявил более «дальнобойные» качества, причём
с концентрацией на средних частотах. А на одном метре,
соответствующем ничего не предвещающей стандартной АЧХ, большую
акустику слушать никто не будет. Так что модель 3630 лучше
эксплуатировать в подзаглушенной комнате, отодвигаясь на расстояние
не менее трёх метров при установке фронтальных колонок параллельно
друг другу.
Под занавес сравним АЧХ, измеренные разными методами в совершенно
одинаковых условиях.
|
|
|
Импульсный метод: АЧХ с учётом влияния
помещения и без |
|
|
|
Метод скользящего синуса: АЧХ и гармонические
искажения |
Сравнивая данные графики, приходим к выводу, что выше ~1 кГц
результаты не имеют значимых отличий. От 1 кГц до 200 Гц возможны
расхождения, по большей части не принципиальные. Однако ниже 200 Гц
классический метод не позволяет избавиться от влияния помещения (как
следствие, завышенные значения АЧХ), посему не исключена
неадекватная трактовка. Кстати, оценка искажений затруднена
дребезгом мебели в реальном помещении. Метод скользящего синуса
более подходит для измерений в дальнем поле, при которых избавляться
от влияния типичного помещения было бы нелогичным.
