Мы рассмотрели самые распространенные типы динамиков — конические, купольные и рупорные — и казалось, что они охватывают все основные методы воспроизведения звука. Однако в области акустики есть много удивительных и нестандартных решений.
В настоящее время мы отойдём от традиционных концепций и рассмотрим своеобразную «экспериментальную площадку». На этой площадке энтузиасты и инженеры ищут принципиально новые методы создания колебаний воздуха.
Некоторые из этих технологий остаются экзотикой, но другие вошли в высококлассную аппаратуру. Мы расскажем о системах, где звук создается совершенно иначе, чем от движения обычной диффузорной головки. Это увлекательное путешествие к истокам звуковой волны.
Магнитопланар (изодинамический излучатель)
Планарный (плоский, пленочный) излучатель звука работает по тому же принципу, что и динамик: проводник с током движется в магнитном поле. Однако, в отличие от обычного динамика, здесь голосовая катушка распределена равномерно по всей площади излучения, а магнитное поле покрывает всю излучающую поверхность.
В случае с магнитопланарным излучателем источником звука является синтетическая пленка, на которую нанесены проводники с током. Вся площадь пленки находится в магнитном поле решетки, поэтому она излучает звук равномерно со своей поверхности.
В начале существования магнитопланарных систем проводники из фольги просто наклеивали на пленку. Это привело к проблеме отслоения проводников после интенсивного использования, потому что они нагревались и не выдерживали клей. Одним из примеров являются динамические пищалки 10ГИ-1, наушники ТДС-7 и ТДС-17, выпускавшиеся в СССР.
Затем технология изменилась, и проводники стали клеиться на пленку с помощью температурной адгезии. Это позволяет закреплять алюминий (обычно медь) на майлар (например, тефлон или лавсан), что делает технологию планарного излучателя более дорогой, чем прошивание токопроводящей проволокой.
Прeимущества технологии состоят в том, что масса планарной подвижной системы на несколько порядков меньше, чем у классического динамика. В результате резко уменьшаются искажения. С другой стороны, магнитопланары предполагают излучение с большой площади, что, как минимум, создает проблему стереосцены.
Принцип получил особое развитие в наушниках, которые используют различные его модификации, такие как ортодинамические излучатели.
В этой части мы заглянем за привычные рамки динамиков и поговорим о нестандартных способах воспроизведения звука — от пьезоэлементов и плазменных излучателей до изгибных волн и структур, превращающих всю поверхность в колонку. Это не просто эксперименты ради интереса — некоторые из этих решений уже используются в реальных системах, предлагая необычный звук, миниатюрность или встраиваемость там, где обычные динамики физически не помещаются. Иногда
Электростат
Неплохие результаты удалось получить с электростатическим вариантом планарного (пленочного) излучателя. Принцип действия следует из названия: речь идет о движении диэлектрической пленки в электрическом поле. До этого пленку натягивают между двумя токопроводящими сетками (статорами), на которые подается модулированное звуковым сигналом напряжение, а на саму пленку — потенциал приблизительно в 3 000 В.
Такой вариант излучения отличается от магнитопланарного из-за отсутствия проблем с нанесенными на пленку проводниками тока. С другой стороны, такой излучатель требует большого количества мощной электроники и, естественно, требует отдельного питания.
Что касается воспроизведения низкочастотного диапазона с помощью планарных систем, то они по определению не готовы обеспечить серьезную амплитуду. Кроме того, в отличие от магнитопланарных громкоговорителей, которые имеют более узкий высокочастотный излучатель и более большую низкочастотную секцию, электростатические системы обычно используют сам электростат для воспроизведения среднего и высокочастотного диапазона, по крайней мере, из-за того, что я
Таким образом, низкочастотный диапазон обеспечивается сабвуфером, который обычно интегрируется в систему сабвуфера, работающего с классическим динамиком, известным как гибридный сабвуфер. Кроме того, производители магнитопланарных спикеров иногда предлагают доукомплектовать свои продукты сабвуферами на базе классических динамиков.
Кроме того, из-за того, что оба основных варианта использования плёнки являются дипольными системами, то есть они практически идентично излучают или звучат как назад, так и вперед, существуют некоторые проблемы с тем, как правильно разместить эти колонки в комнате прослушивания.
Излучатель Хейла и другие излучатели с гофрированными пленочными мембранами
В принципе, логично было бы разделить звуковой диапазон на несколько полос и в каждой полосе использовать наиболее подходящей для нее вариант звуковоспроизведения. Например, магнитопланарные излучатели часто используются в верхнем диапазоне в качестве твитеров (пищалок). То же самое можно сказать об излучателях Хейла — Air Motion Transformer (AMT).
Речь идет о системе, состоящей из волнообразно-гофрированной пленки с проводниками из фольги, помещенными в сильное магнитное поле. Когда ток проходит через проводники, соседние участки притягиваются или отталкиваются, выталкивая или втягивая воздух между гофрами. Поскольку вес подвижной системы очень мал, этот тип источника звука превосходит любой пленочный излучатель.
Излучатель Хейла, похожий на ленточный алюминиевый твитеп, окружен постоянным магнитом с гофрированной тончайшей фольгой. Из-за низкого сопротивления сигнал подводится к концам фольги через понижающий трансформатор.
Излучатели Хейла и их аналоги обычно используются в верхнем частотном диапазоне.
Ионофон (электродуговой плазменный громкоговоритель)
Когда дело доходит до диапазона верхних частот, идеальным излучателем для верхних частот было бы невесомое тело, которое не имеет механических опор и колеблется (изменяет объем) под воздействием электрического сигнала.
В начале второй половины прошлого века был обнаружен вариант, называемый ионофоном, и он использовал принцип работы радиолампы, основанный на пульсациях электродуговой плазмы в переменном электрическом поле. Первые образцы устройства были представлены на ВДНХ в начале 50-х годов и имели некоторые побочные проблемы, в частности, легкий треск разряда, который затем удалось устранить.
В 60-х годах прошлого века были выпущены многочисленные образцы акустических систем с верхнечастотным звеном на базе плазменного излучателя. Сейчас эти излучатели можно установить в современную пользовательскую акустику и даже в мощные концертные системы.
Основным недостатком ионофона является его потребление большого количества электроэнергии и, как следствие, необходимость отвода тепла. Следовательно, если вы устанавливаете такой твитер в замкнутый объем обычной колонки, вы должны подумать о том, как предотвратить его перегрев, поскольку повышенное энергопотребление и источник сверхвысокого напряжения находятся внутри устройства.
С дрyгой стороны, на базе плазменного излучателя можно получить поистине аудиофильскую систему, поскольку качество его звучания, по идее, приближается к абсолютному.
Пьезоизлучатель
Изводное свойство пьезокристалла заключается в том, что он может либо генерировать электрический ток при приложении к нему деформирующей силы, либо деформироваться при приложении к нему электрического тока. Этот эффект используется во многих областях, от производства весов и зажигалок до звукозаписи.
Поскольку в этом случае невозможно получить большую амплитуду колебаний, не следует ожидать возникновения низкочастотных устройств звуковоспроизведения на основе пьезокристаллов. Вместо этого пьезокристаллы, которые могут работать на высокой частоте, используются для создания твитеров.
Благодаря дешевизне технологии этот принцип используется в недорогих моделях. К сожалению, результаты с этой технологией плохие, а качество звука обычно плохое.
Таким образом, после того, как мы познакомились с альтернативами традиционным динамикам, мы обнаружили, что мир звука гораздо разнообразнее, с использованием таких материалов, как электретные, плазменные, ионные излучатели и даже оргстекла в качестве мембраны.
Эти технологии — это не просто технические курьёзы; каждая из них стремится к невероятной детальности, скорости или чистоте звучания. Они показывают, что поиск идеального звучания продолжается.
Хотя многие из этих решений пока находятся в ведении энтузиастов и дорогих эксклюзивных систем, эксперименты являются фундаментом для будущего. Кто знает, возможно, завтра одна из этих технологий станет новым стандартом в наших домах.
