Альтернатива гудящим фазоинверторам: трансмиссионные линии (TQWT, ALT)
Сегодня самым популярным акустическим оформлением как домашних, так и студийных АС заслуженно считается фазоинверторное. Применение фазоинвертора — это простой и недорогой способ получить достаточное количество низких частот без использования большой площади излучающей поверхности динамиков и шкафоподобных корпусов. Однако, как и другие рациональные решения в электроакустике, применение фазоинверторов имеет недостатки. И недостатки критично сказываются на верности воспроизведения. Среди самых вредных недостатков этих АС можно выделить бубнение, турбулентное гудение, резонансное дребезжание, уханье и прочие «злокачественные» особенности ФИ-звучания.
От всего вышеописанного хочется избавиться. Сложно найти меломана, который хотя бы раз не ругал фазоинверторную акустику и не искал альтернативу. С последней всё не так просто. Среди возможных вариантов относительное распространение получила лабиринтная акустика. Проблема лабиринтов в том, что они не технологичны и требуют высокой культуры производства, что закономерно отражается на стоимости. Относительно бюджетный вариант лабиринта — трансмиссионная линия, она позволяет добиться плавной АЧХ, при этом сохранить высокое звуковое давление в НЧ диапазоне, но менее требовательна к расчетам, производственным затратам и конструктивно проще классической лабиринтной акустики. Под катом речь о её истории, особенностях и современном применении.
Общие сведения
Трансмиссионная линия представляет собой полый волновод переменного или постоянного сечения. Один конец волновода закрыт, второй открыт. Динамический излучатель размещается со стороны закрытого конца. Труба, как правило, свернута и качественно задемпфирована. Суть в том, чтобы уменьшить амплитуду колебаний диффузора динамического излучателя в области наиболее низких частот вблизи резонансной частоты трубы и при этом компенсировать уменьшение отдачи от динамика собственными колебаниями трансмиссионной линии в основной, наиболее низкочастотной моде.
В подавляющем большинстве случаев этого можно добиться, когда длина трансляционной линии совпадает с четвертью длины колебаний на частоте собственного резонанса динамика. Гапоненко в своей книге «Акустические системы своими руками» описывает это следующей формулой:
Где L — т.н. «акустическая» длина, которая превышает реальную геометрическую длину линии на величину:
где S — площадь поперечного сечения трансляционной линии.
Иными словами, необходимо настроить корпус на резонансную частоту, при которой воздух на выходе из волновода будет двигаться синфазно с колебаниями диффузора. Правильно спроектированная трансмиссионная линия характеризуется высокой точностью в НЧ диапазоне при сохранении достаточно мощных, акцентированных басов.
Суть в том, что спроектировать ТЛ легче, чем другие типы лабиринтного оформления, при этом типичных фазоинверторных проблем не будет. Характерные гундосые и турбулентные призвуки не характерны для такой акустики. Главным достоинством таких АС является верность воспроизведения в НЧ диапазоне, при этом с сохранением достаточно небольших габаритов.
«Обратной стороной» трансляционной линии, как и у конструктивно родственных лабиринтов, является критичность к верному расчету. Значительные ошибки при расчетах существенно отразятся на звуке, проявятся ненужные дребезжащие резонансы, либо внушительная неравномерность АЧХ. Радует здесь то, что рассчитать её проще, чем более сложные типы лабиринтов.
Хорошо забытая труба Войта
Самое раннее упоминание об использовании трансмиссионной линии, которое мне удалось обнаружить — это опыт Пола Войта. Этого пионера электроакустики мир предпочел забыть знает, как отца электродинамического излучателя. В 1930-м Войт разработал, запатентовал и даже пустил в ограниченную серию акустические системы с трансмиссионной линией оригинальной конструкции.
Paul Voigt
Дело в том, что в то время Войт разрабатывал АС для кинотеатров, которые традиционно для того времени оформлялись в рупоры. Затем он переключился на радиоприёмники и домашнюю акустику, где применяемый им широкополосный двухдиффузорный динамик с механическим кроссовером не отличался мощным низом. Это вызвало необходимость в поиске нового акустического оформления более подходящего для подобных АС.
Начав разработку, он экспериментировал и в определенный момент решил установить динамик в не очень традиционном месте, т.е. не в начале конусовидного рупора, а на одной из его сторон. В такой конструкции порт используется для регулировки заднего потока. Сама регулировка осуществляется увеличением, либо уменьшением количества демпфирующего материала в зависимости от типа используемого драйвера. Резонансная частота зависит от длины волновода, а также положения динамика.
Современный вариант TQWT
Трансмиссионная линия, названная позже трубой Войта — в разрезе очень напоминает классический рупор, снабженный дополнительными стенками. Сам Войт назвал динамик TQWT (Tapered Quarter Wave Tube) — конической четвертьволновой трубой. Такое название корпус получила по той причине, что как и во всех других классических типах ТЛ, для первой моды в трубе умещалается четверть длины волны, для второй три четверти, для третьей пять и т.д.
Относительным недостатком такой конструкции является невозможность выбрать низкую частоту среза, так как в этом случае можно получить выражение искажения на НЧ. В остальном оформление позволяет создать сравнительно компактную напольную акустику с «ровными» НЧ, близкую по характеристикам к более сложным лабиринтам.
TQWT — практически не применяется в массовой акустике, но очень часто используется радиолюбителями при создании собственных АС. Проблема в том, что полноценной, развитой теории, описывающей акустические процессы TQWT-систем, пока нет, чего нельзя сказать о хорошо описанных фазоинверторах.
ATL — трансмиссионная линия в полочниках
Когда упоминаются трансмиссионные линии, как правило речь идёт о напольных системах. Считается, что формфактор и объем полочников требуют максимально компактных решений, коим является фазоинвертор. Однако есть компания, которая нашла сравнительное эффективное конструкторское решение по трансмиссионной линии в полочниках. Основатели и разработчики из PMC являются принципиальными противниками ФИ-акустики и убеждены, что будущее за их инновацией. PMC одна из немногих современных компаний, которые специализируются на АС с трансмиссионной линией.
За десятилетия существования компания разработала десятки моделей для студийных и домашних АС с трансмиссионной линией, некоторые из которых существуют до сих пор. До 2000-х годов они производили преимущественно напольные системы, так как классическая ТЛ зачастую предполагала именно такой формфактор.
Позже инженеры несколько усложнили конструкцию и создали т.н. «трансмиссионную линию последнего поколения» или ATL (Advanced Transmission Line). Особенность такой конструкции в дополнительных элементах, позволяющих получить достоинства ТЛ в полочниках.
Относительный минус этой конструкции в том, что по сложности и технологичности ATL близка к прочей лабиринтной акустике, что гарантированно увеличивает стоимость. Радует лишь то, что один из руководителей PMC Питер Томас считает, что:
«мы действительно верим в то, что с повышением цены должно расти и качество… наши покупатели далеко не дураки.» (из интервью Саше Метсону в 2010 году).»
Итог и несколько слов в защиту ФИ
Несмотря на ощутимые минусы фазоинверторной акустики, физика её работы хорошо описана, и большинство акустических эффектов предсказуемы. Это безусловно позволяет получить прогнозируемый результат, что очень важно при массовом производстве. Ряд компаний освоили трансляционные линии, однако она остается менее технологичной и более дорогой.
Возможно, в определенный момент трансмиссионные линии станут достаточно доступными и массовыми, но это произойдет не раньше момента, когда будут теоретически описаны основные процессы, происходящие в трансмиссионной линии. Если говорить о массовых и недорогих (до $500) АС найти что-то кроме ФИ и колонок с пассивным излучателем будет крайне сложно.
Тем, кому надоели проблемы фазоинверторных АС, при этом эстетика или габариты помещений не позволяют применять закрытый ящик, пожалуй, стоит задуматься над приобретением или созданием собственной трансмиссионной линии. Я буду признателен за любые мнения относительно трансляционной линии, особенно интересны люди, которым доводилось самостоятельно создавать такие АС.
Традиционная реклама
Мы продаём акустические системы, в нашем каталоге представлены как традиционная акустическа с ФИ, так и АС с другими типами акустического оформления, в том числе с трансляционной линией.
