Попищим?, статья. Журнал "DVD Эксперт"

В восприятии человеком высоких частот есть определенные особенности, поэтому сначала — немного психоакустики. Дело в том, что разные диапазоны мы воспринимаем неодинаково, и профессионалам наверняка знакомо понятие кривых равной громкости, или изофонов (по стандарту ISO 226). Из них следует, что при одинаковой силе (громкости) звука лучше всего мы слышим высокую середину в районе 2,5-3,5 кГц, гораздо хуже бас, а в области самых высоких частот график неравномерный (см. схему). Еще один нюанс — длительность звука.

Высокочастотный короткий импульс человек может и вовсе не услышать, однако, если у него будет по-слезвучие или сама его «протяженность» превышает примерно 200 мс, мы его осознаем вполне четко. Измерения изофонов опять-таки не являются истинными для всех (потому там и стоит отметка о стандарте ISO) — это некий усредненный итог, выведенный из большого количества субъективных опытов. При желании график зависимости слуховой чувствительности от частоты, так называемую аудиограмму, делают индивидуально.

Более того, ее рекомендуется периодически замерять всем профессионалам, чтобы знать собственный слуховой аппарат и происходящие в нем в силу возраста изменения. Собственно говоря, возрастное изменение слуха — один из самых тиражируемых фактов психоакустики, однако плохие стороны явления несколько преувеличены. Да, в старости человек перестает слышать высокие звуки. Обычно приводятся такие цифры — 20 кГц мы воспринимаем, когда нам 14-19 лет. А затем пропадает чуть больше килогерца каждые десять лет. В итоге к 60 годам ухо не улавливает частоты выше 10-12 кГц! Но не стоит думать, будто пожилые люди не способны воспринять всю красоту музыки, обертоны и прочее. Основной тембральный слепок любого музыкального инструмента, человеческого голоса и многих других природных звуков лежит в пределах 100-5000 Гц, а значит, человек и в старости нисколько не лишается информационного наполнения. Единственное, звук кажется уже не таким ярким.

Кстати, в любом возрасте нужно помнить, что после громкой музыки (в том числе через наушники в метро) чувствительность слуха резко снижается, и это опять же сильнее всего касается высокочастотного диапазона. Процесс восстановления после нескольких минут прослушивания музыки на предельной громкости может занять более 16 часов! В связи с этим дадим совет — при выборе колонок в магазине не начинайте слушать их громко. Наоборот, на низком и среднем уровне оцените равномерность АЧХ, тембральные особенности акустики и только потом выкручивайте ручку усилителя до предела, чтобы на пиковой громкости проверить способность колонок выдерживать высокую нагрузку.

Еще одна психоакустическая хитрость — маскировка, когда звук одной частоты прячет за собой сигнал другой частоты. Нередко эффект маскировки применяют для уменьшения количества информации при хранении звука в цифровой форме (самый известный пример — алгоритмы МРЗ). Нам же полезно про маскировку знать, что один громкий звук при определенных условиях заглушает другой. Так, в шумном месте приходится чуть ли не кричать, чтобы собеседник понял вашу речь. И особо важный момент: низкочастотный звук маскирует высокочастотные, однако обратного эффекта нет (это связано с особенностями строения улитки уха). Таким образом, подняв уровень баса, мы субъективно понизим громкость верхов на тот временной период, когда в сигнале заполнены оба спектра. (Кстати, иногда такое происходит из-за перегрузки усилителя, но в данном случае мы говорим о другом.) Отметим, что это правило действует для любого контента, будь то музыка или кино. Так что всегда нужно находить баланс, при котором одно не будет подавлять другое, иначе мы рискуем потерять часть полезной информации, а в конечном счете и красоту звука.

Наконец, звукорежиссеры путем эквализации (подъема) частот в диапазоне 2,5-3 кГц получают звонкое и энергичное звучание, 3-4,5 кГц — вообще резкое и жесткое. Обратите внимание, когда говорят о звонком или резком тембре, то чаще всего подразумевают высокочастотный спектр — что-то вроде «высоких много, вот и звенит в ушах». Однако в этом повинен среднечастотный диапазон, истинные высокие частоты (выше 5 кГц) гораздо слабее воспринимаются слухом.

Теперь от психоакустики перейдем к электроакустике — то есть к собственно колонкам, которые и дают нам возможность услышать высокие частоты. Если не брать редкие широкополосные модели, то за верха в АС отвечает специальный драйвер, называемый твитером. В среднем на него приходится диапазон от 2 кГц до 20 кГц. Полоса в 18 тысяч герц — и все на самый маленький динамик! Правда, в этих цифрах присутствует определенное лукавство: в большинстве АС низкой и средней ценовой категории равномерная АЧХ твитера обеспечивается лишь в пределах от 3-4 кГц до 12-16 кГц, а ниже и выше наблюдается крутой спад. В недешевой акустике встречается более ответственный подход: одни производители специально добавляют еще один «супертвитер», излучающий пронзительно высокие частоты, другие используют дорогие материалы и специфические конструкции, чем добиваются расширенного диапазона от одного динамика.

Посмотрите, за какой спектр отвечает твитер в двух- или трехполосной колонке. Как правило, частота среза кроссовера между СЧ- и ВЧ-динамиками приходится на диапазон 2-5 кГц. И там работают одновременно оба драйвера! Вот почему идея точечного источника и коаксиальных динамиков столь популярна среди инженеров — ведь даже слабые фазовые искажения в этой области тут же будут замечены ушами. И вот почему некоторые разработчики особое внимание уделяют способности твитера играть низко, а потому, если вы видите в характеристиках колонки срез кроссовера в районе 1,5-2,5 кГц, оцените, сможет ли высокочастотник чисто воспроизвести этот спектр. В конечном счете именно в силу всего указанного качеству кроссовера и придается столь важное значение.

Вообще требования к твитерам за последние пару десятилетий стали куда более серьезными, и причиной тому послужило улучшившееся качество записи, а фактически, появление цифрового монтажа. Послушайте композиции 60-х — верхов там не так уж и много. Наложение и перезапись магнитной пленки прежде всего сказывается на высокочастотном спектре. С «цифрой» таких проблем нет, поэтому плотность и динамический диапазон верхов в современной записи значительно выше, а следовательно, выше и требования к воспроизводящей аппаратуре.

Стандартно в твитерах используется купольная диафрагма. Конусы, как у СЧ- и НЧ-драйверов, не ставят, поскольку высокая частота движения мембраны в данном случае вызывает радиальные резонансные колебания, приводящие к слышимым искажениям. Считается, что для обеспечения минимальной инерции и высокой скорости мембрана твитера должна быть необыкновенно легкой. Чаще всего ее делают на тканой основе, например из шелка, пропитанного скрепляющим композитом. У дорогих моделей встречаются бериллий (масса всей однодюймовой мембраны — чуть больше 10 мг), напыление алмазной пыли и другие. Металлические диафрагмы (из алюминия, титана), иногда даже керамика хороши тем, что практически не имеют собственных резонансов, однако, для того чтобы колебаться достаточно быстро, они требуют продвинутого «двигателя». Магниты содержат примесь редкоземельного металла неодима, благодаря чему уменьшается размер динамика — напряженность магнитного поля неодимовых магнитов выше, чем у обычных. В силу того, что высокочастотник трудится с невообразимой скоростью, усложняются требования и к системе охлаждения драйвера — отсюда популярность ферромагнитной жидкости.

Среди систем касса Hi-Fi встречаются еще нединамические типы твитеров. Так, немало поклонников у ленточных высокочастотников. По сути, они соединяют позитивные качества электростатических и динамических излучателей. Легкая гофрированная алюминиевая лента колеблется по всей своей поверхности (гораздо большей, чем у типичного однодюймового твитера), отчего получается широкая диаграмма направленности и огромный частотный диапазон — до 30-40 кГц. Но есть и недостатки: малое сопротивление,низкая чувствительность и усложненная электрическая схема с согласующими трансформаторами.

Другая популярная ленточная конструкция — излучатели Хейла. На гофрированную мембрану, например, из нейлона специальным образом наносится металлический проводник, который помещается в электрическое поле. При подаче тока складки мембраны с одной стороны сжимаются, а с другой разжимаются, за счет чего и создается звуковое давление. Высокая эффективность — одно из главных достоинств излучателей Хейла.

Кроме того, встречаются твитеры плазменные (звуковую волну создает мини-молния, из-за чего их еще иногда называют ионными), изодинамические (посреди двух рядов стержневых магнитов расположена лавсановая мембрана с нанесенным на нее проводником) и другие. Высокочастотные волны имеют малую длину, всего несколько сантиметров, отчего их энергия достаточно быстро гаснет на расстоянии, причем речь идет не о десятках, а уже о трех-четырех метрах. Если колонки в зале стоят далеко от слушателя, то, вероятнее всего, придется корректировать частотную характеристику, приподнимать высокие (следует учесть, что у подавляющего большинства современных акустических систем и так присутствует горб в районе 8-12 кГц). Один из способов решения проблемы — рупорные громкоговорители. Если заметите, в концертных порталах твитеры практически всегда имеют рупорное оформление — с его помощью увеличивается энергия высоких частот, пусть и в узком направлении.

Также верха легко заглушить с помощью любых адсорбирующих материалов (ковер, шторы). А знаете, что лучше всего поглощает высокочастотные колебания? Человеческое тело! Его коэффициент близок 0,5, то есть чуть ли не половина звука остается, буквально говоря, на нас. Именно поэтому следует корректировать частотную характеристику АС, если в комнате много людей, иначе звучание будет казаться глухим.

Как видите, высокие частоты создаются с большим трудом, зато легко теряются, А ведь именно от них зависит, насколько красивым и чистым мы считаем звук. Отнеситесь к ним со всей ответственностью. Выбирайте лучшие и берегите их!

Подготовлено по материалам журнала "DVD Эксперт", июнь 2010 www.dvdexpert.ru