Почему ATC отличается от другой акустики?

Британцы создали себе великолепную репутацию в области разработки и производства HI-FI громкоговорителей в период с 1950 по 1970 год. Это было время отточенного мастерства разработчиков, высочайшего качества изготовления и постоянного усовершенствования рабочих характеристик продуктов. В последние годы в индустрии появилась тенденция производства так называемого «ширпотреба», тенденция отгрузки продуктов меньшему числу, но зато более крупных розничных продавцов, и измерения успеха объемом продаж, а не лучшими рабочими характеристиками продуктов. Производство громкоговорителей перестало быть небольшим инженерным, основанным на творчестве бизнесом, оно превратилось, по сути, в бизнес, связанный с крупным производством, где фактор стоимости стал самым критичным.

В то время, как основные критерии разработки высококачественных громкоговорителей не изменились, применение новых материалов и новых технических решений открыло двери для новых возможностей улучшения технических характеристик. Компания ATC – это одна из компаний, полностью понимающих, какие улучшения могут принести новые инженерные решения и интенсивно инвестируется в разработку таких технологий. Билли Вудман, владелец и шеф-инженер ATC, помещает исследования, связанные с разработками новых схем и материалов во главу персонального списка того, “что нужно сделать сегодня”. За последние несколько лет, ATC незаметно ушла вперед от своих конкурентов путем активной разработки и реализации ключевых идей, которые смогли кардинально улучшить рабочие характеристики продуктов.

Вудман и его команда подошли к разработке громкоговорителей ATC с учетом изучения различий и общих компромиссов между HiFi громкоговорителями и студийными мониторами, и создания на основе синтеза этих двух характеристик оптимальной акустической системы. Лучшие образцы HiFi громкоговорителей имеют поистине великолепное качество звучания – в частности, широкую и равномерную полосу частот и низкие искажения, но для них, как правило, характерен ограниченный динамический диапазон. В домашней обстановке - это вполне разумный компромисс, поскольку большая часть доступного из коммерческих источников музыкального материала, который мы прослушиваем для развлечения и отдыха, уже обработана соответствующим образом с учетом ограничения динамического диапазона.

С другой стороны, студийные мониторы просто обязаны точно воспроизводить не только «отполированный» конечный аудио продукт, но и сырой, необработанный живой звук непосредственно от студийных микрофонов, имеющий поистине огромный динамический диапазон. Студийный монитор просто должен, по своему прямому назначению, разоблачать все подробности того, «что со звуком не так», но, одновременно, звук его должен оставаться достаточно приятным, комфортным, а иначе звукоинженер просто устанет и не сможет отслушивать по нему звуковой материал весь рабочий день. Цель, которую преследовала компания ATC – не только достичь и даже превзойти в своих изделиях акустические рабочие характеристики лучших образцов HiFi громкоговорителей, но и дополнить их широким динамическим диапазоном, присущим, как правило, большим рупорным студийным мониторам.

Другая область, к которой адресуется ATC в философии своих разработок – это компромисс между широкой горизонтальной дисперсией и равномерной амплитудно-частотной характеристикой отраженного звука (off-axis). Узкие “лучевые” громкоговорители могут звучать очень здорово в небольшом помещении, но при этом не предоставляют никаких весомых аргументов в тех ситуациях, когда надо обеспечить реалистичное звуковое поле реверберации в помещении для прослушивания. Тщательно разработанные акустические системы могут обеспечить равномерную АЧХ в широкой горизонтальной области, так, что звуковое поле реверберации, являющееся результатом отражений от стен помещения, будет иметь то же общее качество и равномерность, что и поле прямого излучения (прямой звук).

Чтобы построить действительно великую акустическую систему, нужно начать с великих драйверов. Басовые и среднечастотные драйверы для своих акустических систем ATC производит сама, на собственном заводе в Англии, что обеспечивает точное соответствие допускам и точное воплощение последних технических инноваций. Ручная намотка, короткие звуковые катушки драйверов, намотанные проводом из сверхчистой, свободной от примесей кислорода меди (OFC), и работающие в протяженном прецизионном магнитном зазоре. Переднее и заднее отверстия для вентиляции магнитной ассамблеи не только уменьшают шумы воздушного потока и тепловыделения, они увеличивают отдаваемую мощность и долговременную надежность системы. Уникальная технология “Soft Dome”, впервые разработанная ATC в 1976, которая уменьшает аномалии, связанные с высокочастотными резонансами и улучшает дисперсию в среднечастотном диапазоне, воплощена в акустических системах SCM 50, 100, 150, 200 и 300.

Гладкая и однородная амплитудно-частотная характеристика долгие годы была главным критерием оценки качества и технических характеристик громкоговорителей. Хотя для современных акустических систем стало широко распространенной практикой корректировать неоднородности АЧХ с помощью настроенного на заводе встроенного эквалайзера, гораздо проще и элегантней использовать правильно сконструированные драйверы, не требующие амплитудной коррекции.

Драйверы с высокой линейностью позволяют использовать цепи кроссоверов с линейной фазой. Это существенно уменьшает неоднородности off-axis АЧХ и изменения дисперсии, обусловленные граничными точками частот кроссоверов в системе с несколькими драйверами. Каждый из драйверов возбуждается от отдельного интегрального усилителя мощности, работающего в классе A. Поскольку разработчик знает рабочие параметры отдельных компонентов системы, он может оптимизировать распределение мощности, фазовую коррекцию и демпфирование, что обеспечивает согласованный характер звучания всей линейки продуктов от самых маленьких до самых больших акустических систем, далее различия будут связаны только с протяженностью баса и максимальным звуковым давлением.

Давайте взглянем на самые важные характеристики высококачественного громкоговорителя и посмотрим, как ATC в своих разработках подходит к тому, чтобы их оптимизировать: АЧХ и нелинейность (Frequency Response and Non-Linearity) Акустическая система имеет три принципиальных источника нелинейности, все они связаны с драйверами. Первый – это геометрия магнитной ассамблеи (звуковая катушка драйвера и магнит) и однородность линий магнитного поля в пределах активной части зазора. Разработки магнитов ATC используют короткую катушку в протяженном зазоре с подрезанным центральным сердечником. Такая конструкция удерживает звуковую катушку драйвера в той части магнитного поля, где силовые линии наиболее однородны. Побочный выигрыш такой геометрии заключается том, что улучшается отвод тепла, устанавливается относительно постоянная рабочая температура звуковой катушки, что в результате выражается в более стабильных электрических и магнитных характеристиках во всем диапазоне мощностей громкоговорителя.

Еще одним источником искажений в мощных низкочастотных драйверах с большой длиной рабочего хода диффузора является подвеска диффузора. Крестовина (spider), гибкая часть ассамблеи драйвера, которая центрует звуковую катушку в магнитной ассамблее, по сути, представляет собой череду рискованных конструктивных компромиссов. Поскольку ширина зазора мала, а линейный рабочий ход диффузора велик, крестовина должна представлять собой прецизионное и стабильное механическое устройство, чтобы предотвратить смещение звуковой катушки драйвера относительно центра на краях ее хода. Кроме того, что крестовина ограничивает длину хода звуковой катушки, что предотвращает ее механическое повреждение, она также является важнейшей составной частью системы демпфирования.

Третий источник искажений связан с нелинейностью магнитных характеристик металлических элементов конструкции магнитной ассамблеи. Ток, протекающий в магнитной катушке драйвера, наводит вихревые токи (eddy currents), которые изменяют картину магнитного поля столь тщательно сконструированной магнитной ассамблеи громкоговорителя. Эти наведенные токи стремятся ослабить полезное магнитное поле звуковой катушки, уменьшая чувствительность системы, и делая ее нелинейной. Чтобы минимизировать этот отрицательный эффект, басовые и среднечастотные драйверы акустических систем ATC серии “SL” используют новый материал, называемый Super Linear Magnetic Material (SLMM), который имеет высокую магнитную проницаемость и индукцию насыщения, наряду с низкой электрической проводимостью. Конструкция эффективно SLMM подавляет вихревые токи, что обеспечивает снижение искажений по третьей гармонике в среднем на 12-15 dB.

Фазовая характеристика (Phase Response)

Идеальный громкоговоритель должен иметь линейную фазочастотную характеристику. Говоря простыми словами, это означает, что, все частоты, воспроизводимые драйвером, должны достигать ушей слушателя одновременно. Это исключает частичное ослабление определенных частот из-за их прибытия в точку прослушивания не в фазе. Фазовый сдвиг – это результат резонансов в драйверах, а также следствие конструктивных особенностей цепей фильтров кроссоверов.

Тщательный подход к разработке драйверов обеспечивает АЧХ, свободную от каких-либо широкополосных (low Q) резонансов. Чувство здравого смысла при разработке драйвера, говорит нам, что жесткий диффузор громкоговорителя является идеальным решением с точки зрения on-axis АЧХ. Однако, плохая off-axis АЧХ и множество резонансов, окрашивающих звук, делают негибкий диффузор далеким от идеала. Общепринятый подход для решения этой проблемы – жестко задемпфировать движение диффузора, но при этом катастрофически снижается чувствительность громкоговорителя.

Один из подходов компании ATC к подавлению резонансных пиков в драйвере – это использование сильно задемпфированного тканого диффузора из материала, имеющего высокую степень структурной интеграции, что позволяет получать высокие уровни мощности. Инновация ATC, технология называемая Constrained Layer Damping (CLD), использует конструкцию диффузора типа “sandwich”, с демпфирующим слоем, созданным методом опрессовки в пространстве между двумя легкими ткаными диффузорами. По мере того, как ассамблея диффузора изгибается, демпфирующий материал абсорбирует энергию, выделяемую при деформации за счет сдвига между двумя слоями, обеспечивая значительно более эффективное демпфирование по сравнению с обычными методами. Такая конструкция уменьшает гармонические искажения, минимизирует резонансы, воздействующие на on- и off-axis частотные характеристики, и, поскольку она снижает потери по сравнению со стандартной техникой демпфирования, улучшается динамическую пиковую нагрузочную способность громкоговорителя (headroom).

Комбинация механического демпфирования и электрического демпфирования в усилителе мощности, позволяет реализовать жесткий контроль системы, обеспечивая управляемый четкий бас и детализацию среднечастотного диапазона.

Дисперсия и направленность (Dispersion and Directivity)

В условиях нормального прослушивания, мы слышим как прямой (on-axis), так и звук реверберации (off-axis), отраженный от стен, пола и потолка, прежде чем он достигнет наших ушей. Соотношение между прямым звуком и звуком реверберации очень важно для одновременного получения точного стерео образа и широкой зоны эффективного прослушивания. Хотя никакие разработки громкоговорителей не смогут скомпенсировать огрехи плохого, с точки зрения акустики, помещения, но, в то же время, чем лучше помещение, тем лучше в нем будет звучать высококачественный громкоговоритель.

Прямой (on-axis) звук, который первым достигает наших ушей, дает нам большую часть правильно соотнесенных между собой по фазе сигналов, а также нюансов низкого уровня громкости. Они быстро теряются в поле реверберации, которое в полной мере дает нам ощущение пространства и глубины. Поскольку громкоговоритель “освещает” помещение более, чем в одном направлении, не только АЧХ прямого звука должна быть равномерной и линейной, но и реверберационное излучение не должно иметь больших пиков и провалов в рабочей полосе частот. Чтобы достигнуть согласованности между прямым полем и полем реверберации, компания ATC в своих разработках ставит цель обеспечить плоскую частотную характеристику с погрешностью не более 6 dB вплоть до 10 kHz в любой точке в пределах ±80 градусов от центральной линии громкоговорителя по горизонтали, и в пределах ±10 градусов по вертикали.

Плохая дисперсия в среднечастотном диапазоне зачастую вынуждает звукоинженеров применять избыточную коррекцию верхней части среднечастотного диапазона в попытке компенсировать явный недостаток энергии в этой области. Множество записей поп музыки, особенно изготовленных в частных студиях, демонстрируют эти характеристики – жесткий, скрипучий верх среднечастотного диапазона и маскирование высоких частот, что ослабляет звучание вокала при одновременном акцентировании баса. Технология ATC для получения широкой дисперсии, Soft Dome воплощена во всех моделях линейки. Независимо от того, система какого размера наилучшим образом соответствует вашей комнате и вашему бюджету, вы в любом случае получите однородное поле прямого и реверберационного излучения в рабочей полосе частот и необычайно широкую эффективную зону прослушивания.

Динамический диапазон (Dynamic Range)

Динамический диапазон – сложная тема. Динамический диапазон драйвера – в основном функция рабочей температуры звуковой катушки и общего магнитного потока. По мере роста температуры звуковой катушки, повышается ее электрическое сопротивление, что требует большей мощности для получения заданного уровня звукового давления. Это существенным образом компрессирует динамику музыкального материала, что приводит к размытому, все менее ясно очерченному звучанию, по мере разогрева громкоговорителя. Это коварная форма искажений, поскольку изначально она отсутствует, но появляется и медленно возрастает по мере нагрева драйвера. В то же время, наша способность слушать постоянно меняется в течение рабочего дня, и зачастую сложно узнать, как много компрессии присутствует в звуке. Множество громкоговорителей имеет значительную компрессию мощности, и это можно продемонстрировать на примере. Просто попросите вашего продюсера, только что вернувшегося с обеденного перерыва, прослушать микст, над которым вы вместе работали с утра. Если он спросит: “Что ты изменил?”, то скорей всего, он услышал именно эффект компрессии мощности. Компания ATC в своих драйверах серии SL решает эту проблему уже на стадии разработки, делая все возможное, чтобы разогрев драйверов, и как следствие, компрессия мощности, были минимальными.

Так же важна для динамического диапазона громкоговорителей идеальная механическая интеграция рамы, магнита, диафрагмы и структуры подвески. И наконец, усилитель, возбуждающий громкоговоритель, должен обеспечивать достаточную мощность во всем динамическом диапазоне программного материала для поддержания требуемого уровня звукового давления.

Электроника (Electronics)

Интегрируя электронику (усилитель мощности и кроссовер) и громкоговоритель, разработчик системы должен убедиться, что драйверы имеют достаточную мощность для обеспечения номинального уровня звукового давления без потери динамического диапазона. Вся электроника ATC производится на собственном заводе, что обеспечивает ее полное соответствие выдвинутым на стадии написания технического задания требованиям, Усилители мощности имеют схему выходного каскада на мощных полевых транзисторах (MOSFET) с общим заземлением, рассчитанную под конкретную полосу частот и выходную мощность конкретного громкоговорителя. Встроенный усилитель ATC класса AB работает в классе A приблизительно до 66% от номинальной мощности, и переходит в режим класса B при превышении этого уровня мощности, что обеспечивает высокую пиковую нагрузочную способность (headroom).

Компания ATC использует полностью независимые, включая раздельные источники питания, усилители для каждого из драйверов; два усилителя в 2х-полосном громкоговорителе и три или четыре (для моделей с двумя низкочастотными драйверами) в 3х-полосном громкоговорителе. Усилители мощности ATC имеют пассивное охлаждение и, для всех моделей, кроме 200 и 300, устанавливаются на заднюю поверхность корпуса громкоговорителя. Эти же две вышеупомянутые модели используют внешнюю ассамблею усилителя ATC P4, который интегрирует в себе кроссоверы, ограничители и восемь усилителей мощности, все это - внутри устанавливаемого в рэк, профессионального модуля высотой 5U, охлаждаемого вентилятором.

Усилители ATC имеют температурную защиту и содержат отдельные сверхбыстродействующие ограничители на полевых транзисторах для каждой полосы частот, чтобы защитить драйверы от непредвиденных пиковых значений мощности. Поскольку эти ограничители разработаны специально для защиты драйверов, они не накладывают своего отпечатка на характер звука, и поэтому гораздо менее «слышны», чем обычные схемы ограничителей.

Корпуса громкоговорителей (Speaker Cabinets and Enclosures)

Чтобы полностью реализовать задуманные технические характеристики, качественному комплекту драйверов нужен качественный корпус, в котором эти драйверы будут работать. Компания ATC использует два различных типа корпусов. Две самые миниатюрные активные модели ATC, 20ASL и 16A, имеют корпуса из алюминиевого сплава, полностью закрытые и жестко задемпфированные, чтобы свести резонансы к нулю. Корпуса всех других громкоговорителей, изготавливаемые немецким производителем, сконструированы из композитных MDF (medium density fiberboard) материалов, и имеют массивные ребра жесткости для исключения резонансов и уменьшения механической нестабильности. Кабинеты из дерева имеют порт фазоинвертора. Это не резонансный порт, предназначенный для расширения басового диапазона в область ниже частоты поля собственного резонанса драйвера, он скорее предназначен для обеспечения низкочастотного драйвера такой эквивалентной нагрузкой, которую он имел бы в закрытом корпусе.

Корпуса не только жестко поддерживают все компоненты, но и выглядят очень впечатляюще. Возможен спецзаказ на корпуса в отделке из различных пород дерева. Отделка деревянным шпоном используется как снаружи, так и изнутри корпуса, чтобы предотвратить его изгиб и искривления с течением времени.

ATC изготавливает две конфигурации корпусов для своей стандартной профессиональной линейки продуктов: общепринятую, произвольной установки и встраиваемую в стену. Встраиваемые в стену модели 110, 200 и 300 имеют примерно такой же внутренний объем, как стандартно устанавливаемые корпуса, однако, они выше и шире, но при этом имеют гораздо меньшую глубину.

Корпуса произвольной установки предназначены в основном для применений, связанных с мониторингом среднего поля с установкой на стенды или поверх рабочей консоли, имеют меньшую высоту и ширину, но гораздо глубже, чем их аналоги, встраиваемые в стену. Стандартные корпуса могут быть преобразованы для встраивания в стену путем удаления встроенных блоков усилителей и установки их на удалении от громкоговорителей. Специальные запчасти, требуемые для произведения этой доработки, оговариваются при заказе .

Модели ATC 50, 100 и 150 приспособлены как для вертикальной, так и для горизонтальной установки корпуса, с использованием дополнительного переключателя и панели заглушки, что позволяет размещать высокочастотный драйвер выше среднечастотного при любой ориентации корпуса. Это гарантирует одинаковые характеристики зоны покрытия и дисперсии, как для вертикальной, так и для горизонтальной установки, если в будущем предполагается изменение ориентации громкоговорителей. Но не все модели предполагают изменение ориентации корпуса, это нужно выяснить в процессе размещения заказа.

Профессиональные версии громкоговорителей ATC обычно поставляются без грилей, но вы можете разместить специальный заказ на изготовление и поставку громкоговорителей с грилями. Корпус громкоговорителя имеет кромку, чтобы гриль и корпус плотно сочленялись и были заподлицо друг с другом. В дополнение к моделям, постоянно находящимся на стоке, ATC выполняет специальные заказы на корпуса, соответствующие специфическим требованиям клиента по размерам, форме и объему. Эти уникальные возможности адресованы профессиональным клиентам, чьи уникальные требования выходят за рамки стандартных размеров и конструкций. Вы можете обсудить такие вопросы при размещении заказа. Такие опции, как подвешенные “летающие” конструкции, разнообразные формы корпусов, инвертированные версии громкоговорителей или такие специальные конструктивные элементы, как деревянные балансировочные кольца для встраиваемых в стену корпусов, могут также быть оговорены при размещении заказа.

Важно понимать одну вещь. Несмотря на то, что ATC предлагает целый ряд акустических систем различных размеров, важнейшим критерием разработки для этой компании является гарантия однородных звуковых характеристик всей линейки продуктов. Единственное различие между большими и маленькими корпусами, помимо того, каким способом они будут устанавливаться, это воспроизводимый диапазон низких частот и максимальная громкость. По концепции ATC, громкоговоритель большего размера автоматически не означает лучший звук. Вы можете спокойно выбирать громкоговорители, основываясь на имеющемся в вашем распоряжении пространстве, планируемом способе установки, и том уровне звукового давления, который необходимо получить в студии, в то же время оставаясь при этом уверенным, что вы не потеряете в качестве звука, если в результате выбрали громкоговорители меньшего размера, которые идеально подходят вам по соображениям доступного пространства и бюджета.