Сферическая акустика вне вакуума: преимущества, субъективная оценка, производство

При подготовке статей цикла “Анатомия домашних акустических систем” я упустил важный момент, касающийся акустического оформления — сферическую форму корпуса. Этим материалом я хочу восполнить пробел цикла и подробно рассказать о том, чем хороши сферы в качестве корпуса для АС. Кроме того, в посте будет немного информации о промышленном производстве таких систем в России, которое осуществляет компания Deluxe Acoustics.

Хочу отметить, что несмотря на сравнительную эффективность шарообразной формы корпуса, такие акустические системы редко появляются на рынке. Причина — относительная трудозатратность производства и итоговая высокая стоимость. Как правило, такие системы представляют собой экспериментальными концепты, либо мелкосерийный астрономически дорогой хайэнд. Deluxe Acoustics одна из немногих компаний в мире, рискнувших организовать массовое производство сферической акустики и, вероятно, единственная, сделавшая шарообразные корпуса основной концепцией акустического оформления и дизайна.

Под катом подробно о преимуществах сферического акустического оформления, история производства сферической акустики в РФ, субъективная оценка звучания напольной АС от Deluxe Acoustics и небольшой фоторепортаж о производстве этих систем.

Преимущества сферы или зачем это всё нужно

Начну, как обычно, с краткого исторического экскурса. В 1951-м году один из пионеров современных акустических исследований, звукоинженер компании RCA Records, автор 35 патентов Гарри Ф. Олсон провел исследование эффективности корпусов акустических систем различных форм. Исследования Олсона показали, что АС прямоугольной формы сильно подвержены дифракции, которая появляется в связи с огибанием и отражением звуковых волн от внешних границ. Это явление совсем не благотворно влияет на верность воспроизведения. Дифракционные эффекты пагубно отражаются на равномерности амплитудно-частотных характеристик АС. Так для куба неравномерность АЧХ достигает значения ±5 дБ, а для кабинетов, созданных из прямоугольных панелей — ±3 дБ.

Кроме того, прямые параллельные стенки приводят к многочисленным внутренним перекрестным отражениям волны, т.е. генерируются т.н. стоячие волны. Эту проблему пытаются решать за счет толстого слоя демпфирующих материалов или лабиринтного оформления. Эффективность первого решения часто оставляет желать лучшего, второго — баснословно дорого. Использование мощных демпферов может существенно снизить чувствительность, особенно на низких частотах. “Благодаря” стоячим отражениям в стереопанораме помимо кажущихся источников звука можно четко определить реальные источники — правый и левый канал. В большинстве АС с прямоугольной формой полностью устранить этот эффект не удается.

Гарантированное избавление от стоячих волн может дать корпус без прямых и близких к прямым углов, т.е. путём снижения количества переотражений (как источников резонанса). Таким корпусом является сфера. Благодаря плавной форме поверхности, прилегающей к головке громкоговорителя, появляется возможность избавиться от дифракции. Кроме того, шарообразные корпуса АС изготавливают из материалов с высоким декрементом затухания, дополнительно наполняются сравнительно небольшим слоем “демпфера”, что в свою очередь еще больше снижает вероятность возникновения нежелательных резонансных призвуков.

Среди отечественных авторов о преимуществах сферической формы АС писали Верховцев и Лютов — авторы периодического издания “Практические советы мастеру любителю. Электроника. Электротехника. Материалы и их обработка” (1988 год, стр. 93), А также Ирина Алдошина (СПБГУ) и Александр Войшвилло (JBL) “Высококачественные акустические системы и излучатели”.

АС из школьного глобуса

В 1994-м году русский инженер и изобретатель Алексей Дорохов создал уникальную для того времени 3-полосную акустическую систему с шаровидным корпусом. Диаметр большой сферы, в которой размещался низкочастотный модуль, составлял 425 мм, как у стандартного советского школьного глобуса. На основной шарообразный модуль были смонтированы вращающиеся СЧ и ВЧ-боксы. За необычный внешний вид изобретение было прозвано “инопланетянин”. Известно, что прототипом этой АС был обычный глобус, в который вставили динамик.

В 2012-м году Алексей Дорохов и Валерий Пантелеймонов в Санкт-Петербурге основали компанию Deluxe Acoustics. Быстро создав оснащенную производственную базу и разработав необходимые технологические циклы, компания начала выпуск акустических систем со сферическими корпусами. Новые АС были разработаны на основе того самого “инопланетянина” 1994-года.

В 2015 году Алексей Дорохов решил запатентовать свои акустические системы со сферическими корпусами. Патент.

Интересно, что помимо формы корпуса в изобретении Дорохова присутствует множество других оригинальных инженерных решений. Например:

• крепление ВЧ-звена к основному корпусу осуществляется через демпфирующую резиново-пенополиуретановую прокладку, что улучшает антирезонансные свойства системы;
• внутреннее покрытие многослойного сферического корпуса состоит из звукопоглощающего волокна, алюминиевой фольги и бутил-каучуковой мастики;
• для максимального устранения отражения волн ВЧ спектра с внешней стороны корпуса и более отчетливой прорисовки стереопанорамы, поверхности шаров покрываются флоком.
• Подробно обо всех инновациях этой АС можно прочесть в описании заявки на патент (линк выше).

Отдельного упоминания заслуживает стоимость устройств компании, которая, с учетом ручной сборки, достаточно демократична по меркам High End. В каталоге нашей компании, в зависимости от типа (полочники, настенные, напольные), стоимость АС Deluxe Acoustics варьируется в диапазоне от 30 до 160 тысяч рублей.

Субъективные впечатления

В качестве тестовой, я решил субъективно оценить напольную акустику Deluxe Acoustics Sound Flowers DAF-300, стоимостью 133 000. Перед описанием субъективных ощущений, рекомендую ознакомиться с техническими характеристиками АС.

• Мощность, Вт :100;
• Количество полос: 2;
• Частотный диапазон: 40Гц — 21000Гц;
• Сопротивление: 4 Ом;
• Тип ВЧ динамика: купольный;
• Тип НЧ динамика: конусный;
• Размер ВЧ динамика: 1 в дюймах;
• Чувствительность, дБ/Вт/м: 90;
• КНИ+шум: менее 1 %;
• Тип НЧ-СЧ бокса: фазоинвертор;
• Тип ВЧ-бокса: закрытый.

Для прослушивания был использован японский усилитель Rotel RKB-850. Источник — медиаплейер Cowon.

Музыкальный материал (все файлы в формате flac оцифрованные с оригинальных CDDA-источников):

Моцарт В.А. — Dies Irae — Реквием, Государственная капелла г. Москва под управлением Е. Алмазова (1994 год)
Metallica — Fade to black — “Ride the lightning” (1984 год)
25/17 — Горький туман — “Русский подорожник” (2014 год).

Система оставила очень приятные впечатления. Я не большой знаток аудиофильских эпитетов, но могу охарактеризовать звук АС как точный, почти мониторный. Самая характерная особенность — отсутствие четко локализованных реальных источников, при реалистично выстроенной панораме и хорошо локализованных кажущихся источниках звука (КИЗ). Сцена (стереопанорама) ощущается как объемная и глубокая, при перемещении по шоуруму КИЗ не “уплывают”, что, вероятно, обусловлено широкой диаграммой направленности. Субъективно АЧХ ощущается как сравнительно ровная, выраженность частот сбалансирована. ВЧ и НЧ спокойные, что может не очень впечатлить людей, которые любят акцентированное их воспроизведение. СЧ услышал как отчетливые и яркие. По моему мнению, главное достоинство системы — выраженность стереоэффекта и объемность звучания, что вполне коррелирует с теоретической базой, на основе которой её разрабатывали.

Производство — фоторепортаж

Думаю, что будет уместным рассказать о некоторых особенностях производства Deluxe Acoustics, и представить фотографии производственного процесса.

Сферы изготавливаются на станках с ЧПУ. Допустимые погрешности при обработке акустически значимых поверхностей составляют менее 0,5 мм.





После этого заготовки красят и тщательно просушивают.



Для предотвращения повреждений перед началом того или иного этапа заготовки хранятся на специально оборудованных стеллажах, предотвращающих деформацию.





Следующим этапом является флокирование внешних поверхностей.



Сборка систем производится вручную.





После проведения тщательного тестирования и селекции (проверяется каждая система) АС упаковываются и поступают в продажу.

Итог

Без лицемерного патриотизма могу отметить, что эти АС не уступают западным аналогам, а некоторые из них существенно превосходят. Также следует отметить, что принципы, на основе которых разработана эта акустика не являются частью аудиорелигии, а имеют доказанные основания. Сегодня АС Deluxe Acoustics востребованы не только в России, но и за её пределами. В 2015-ом её продукция вошла в топ-40 новинок года среди мировых производителей АС на выставке CES в Лас-Вегасе. Мне приятно, что в РФ есть компании, способные конкурировать на достаточно тесном рынке качественного аудио.

По традиции — небольшой опрос по теме.