Анатомия акустических систем: правда и вымыслы об NXT-излучателях

    Рад приветствовать всех вновь. Мы возобновляем активность в этом блоге после непродолжительного перерыва. И начну я с поста о сравнительно необычной разновидности звуковых излучателей, которые последние 20 лет применяются для создания акустических систем. Многим также знакома эта технология по использованию в звучащих проекционных экранах, а также по излучающим звук дисплеям смартфонов и телевизоров.


    Поводом для этого поста послужила статья, размещенная на уважаемом мной ресурсе “Популярная механика”, в которой рассказывалось о создании российскими разработчиками тонких акустических систем с применением т.н. NXT-панелей. Там же были опубликованы рассказы производителей о том, что такие громкоговорители обладают уникальными свойствами и преображают звук.

    Автор же материала вообще не скупился на эпитеты и утверждал, что не отличил бы воспроизведенный звук рояля от живого инструмента. Причем даже четко определил, какой именно инструмент был записан. И тут мне подумалось, что эта та технология, которую я незаслуженно обошел стороной в цикле “анатомия акустических систем”. Итак, под катом я расскажу об NXT-излучателях.

    На самом деле DML


    Если быть точным, то правильное название технологии, о которой идёт речь, не NXT. Изначально она называлась Distributed Mode Loudspeaker (DML), что достаточно хорошо описывает характерные особенности излучения. Широко распространившийся термин NXT происходит от названия New Transducers Ltd., компании, которая запатентовала технологию в 1997-м году.

    Принцип создания звуковых волн в подобных излучателях — индукция равномерно распределенных колебаний, пьезоэлектрического, электродинамического или иного “возбудителя”, работающего в звуковом диапазоне. Эти драйверы располагаются на панели с учетом её резонансных характеристик, благодаря чему генерируется не классическое точечное звукоизлучение, но хаотическое движение различных участков поверхности панели.

    Такой принцип можно сравнить с землетрясением или принципом действия акустических инструментов. Колебания от места установки устройства “возбудителя” распространяются в виде своеобразных «сейсмических» волн. Такие колебания двигаются до края панели, отражаются и суммируются в отдельных кластерах стоячих волн.

    Несмотря на хорошо описанный эффект и практические наработки, полноценной физической модели такого излучения на данный момент не создано, что несколько осложняет задачи инженерам, создающим подобные устройства. Главная сложность, которая стоит перед разработчиками — правильное расположение излучателя на панели (мембране), что необходимо сделать, исходя из резонансных особенностей используемого материала.

    Свойства и полезные эффекты


    Если сравнивать этот излучатель с классическими динамиками, то он обладает такими свойствами, как дипольность, диффузное излучение, всенаправленность (а соответственно, отсутствие возможности четко определить источник), плоские габариты. Производителями акустики с подобными излучателями также заявляется “сохранение звукового давления на значительном расстоянии от излучателя”.

    Нечто близкое к подобному эффекту я субъективно лично ощутил, однако измерений не проводил, поэтому не готов утверждать совершенно определенно, что он таки есть. Интересно, что в современной акустике исследований относительно такого рода эффекта не описано, не описаны также причины, по которым может возникать иллюзия постоянства длительного сохранения звукового давления.



    Ещё один эффект — очень широкая горизонтальная и вертикальная диаграмма направленности. DML-драйвер излучает во все стороны и стирает локализацию источника. Благодаря этому максимально расширяется диаграмма направленности, и стереоэффект распространяется практически на всё помещение, где расположена акустика.

    Неидеальный громкоговоритель


    Как и любое другое решение в электроакустике, такие излучатели имеют недостатки. Так диффузность излучения, неизбежный спутник этого типа громкоговорителей и АС на их основе, стирает локализацию КИЗ, т.е. не формирует той стереопанорамы, которую задумал звукорежиссер. Вместо этого возникает эффект стены звука, где нет четкой локализации ни реальных, ни кажущихся источников. При этом сами инструменты и голоса относительно хорошо различимы.

    Та же диффузность при увеличении плотности звука снижает отчетливость воспроизведения. Это особенно заметно при воспроизведении симфонических и хоровых произведений, что может свидетельствовать о выраженной гармонической и интермодуляционной составляющей.

    Также ощутимой проблемой становятся низкие частоты. Известно, что для получения достаточной амплитуды в низкочастотном диапазоне, без использования компромиссных решений, типа гудящих фазоинверторов и ухающих пассивных излучателей, нужна большая площадь диффузора. Для DML-излучателей достаточной для сносного воспроизведения низких является площадь в 1,5 квадратных метра.

    Ещё одной негативной особенностью панельного NXT-излучения считается частотный диапазон. Так в среднем панель площадью 0,6 кв. м. способна воспроизводить звук в частотном диапазоне от 100 до 18000 Гц.

    BMR — комбинированный принцип


    Помимо DML-излучателей, NXT также производит комбинированный тип драйверов BMR. Эта гибридная технология позволяет совместить DML с классическим динамиком, в попытке получить эффекты, свойственные как одному, так и второму типу. NXT заявляют, что получившиеся в результате драйверы обладают амплитудно-частотной характеристикой динамических громкоговорителей, при этом имеют меньший профиль и более широкую вертикальную и горизонтальную диаграмму направленности.


    Сравнение принципов работы классического поршневого, DML и BMR излучателей.

    Средние и высокие частоты, которые способен излучать такой драйвер, ближе к характеристикам DML. На данный момент доступны два типа подобных динамиков: Audio Full Range (AFR) — широкополосный с круговой диафрагмой и High aspect ratio panel (HARP), излучатели длинной и тонкой формы, которые применимы в стесненных по площади габаритах. BMR, ввиду того, что они также разработаны New Transducers Ltd. нередко называют NXT, это также следует учитывать при выборе.

    Итог


    Таким образом, получается NXT бесспорно интересен как принцип, но не является абсолютной панацеей. Более того, любые заявления о его сверхвысокой верности воспроизведения и “реалистичность” звучания, вероятнее всего, излишне субъективная оценка. Очевидно, что АС на базе таких драйверов имеют как явные преимущества, так и ощутимые недостатки. Последние могут зависеть как от жанровых особенностей, так и в целом от особенностей принципа работы излучателей. Традиционно буду признателен за мнения сообщества о технологии и перспективах её применения.

    Джинса
    Мы продаём акустические системы, пока в нашем каталоге нет акустики с NXT-излучателями. При этом ассортимент богат АС с классическими электродинамическими драйверами, а также экзотическими электростатами. Мы не исключаем, что NXT-акустика может появиться у нас в обозримом будущем.
    Pult.ru
    95,40
    Крупнейшая сеть Hi-Fi, High End в России
    Поделиться публикацией

    Комментарии 21

      0
      Несмотря на хорошо описанный эффект и практические наработки, полноценной физической модели такого излучения на данный момент не создано, что несколько осложняет задачи инженерам, создающим подобные устройства.

      Пьезоэлемент излучает в ультразвуке. Пластины-излучатели создают колебания на той-же частоте. Из-за своих геометрических размеров и физических свойств материала создаются аберрации в диапазоне звуковых волн. Проблема не описании физической модели, а в создании устройства с приемлемыми искажениями звука.
        0
        Именно по этой причине, в большинстве случаев используются электродинамические излучатели. Добавил уточнение в текст.
        +1
        Даже сложно представить, как это звучт, спсибо за статью!
          +1
          С одной стороны: «стереоэффект распространяется практически на всё помещение», с другой: «не формирует той стереопанорамы, которую задумал звукорежиссер». Нипанятна…

          Оффтоп
          Интересно совпало, мне тоже с апреля по октябрь не было дела до Хабра и подобного ))
            0
            DEL
              0
              Моё отсутствие не связано с покупкой мотоцикла)).
              Относительно стереопанорамы у NXT: КИЗ локализованы криво и часто не очень отчетливо — нельзя точно указать пальцем, где фантомный источник, размыто.
              При этом зона стереоэффекта, шире, за счет специфической диаграммы направленности.
              Оффтоп До этого написал аккаунта брата (удалено), не следует отождествлять его со мной.
                0
                А зря — мот меняет качество жизни))

                Другими словами — звук не монофонический, но и не четкое стерео.
                Интересно, научились ли делать что-то типа звуковой голограммы? Создается впечатление, что подобный источник годится для этой затеи. Термин «когерентный», он вообще имеет смысл по отношению к излучателю звука?
                  +1
                  Для звуковой голограммы важно построение точной интерференционной картины, и NXT тут подходит меньше из-за «размазанного» излучения.
              0
              Меня смущает один момент: ну, где же, ГДЕ измерения, что за интриги? Снять АЧХ/ФЧХ и THD — дело 5-и минут и одного микрофона, а с самой процедурой справится даже школьник — готового софта навалом, тот же спектралаб. Покажи измерения, где искажения (особенно нелинейные) панелей меньше, чем у классических излучателей — и продажи попрут.
                0
                Периодически появляются измерения АЧХ АС с такими излучателями. Они мало отличаются от обычных за аналогичные деньги. Ну да -достаточно ровная, относительно гармоник проблем страшных возможно и не будет, а вот на IMD я бы глянул и ещё на ФЧХ. Но в доступности пока нет ничего, что можно было бы тестить, а производители кроме, совсем каких-то нереальных графиков АЧХ с какой-то неправдоподобной (даже для широкополосной акустики) неравномерностью не показывают.
                  0
                  По логике, нелинейные искажения у таких систем должны быть выше, а реверберационный хвост — длиннее. Динамик тормозит диффузор магнитом, а как здесь подавлять колебания?
                    0
                    никак, но амплитуда отдельных колебаний излучающей поверхности ниже, в возбудителе же итак, вероятно, будет постоянный магнит, если он электродинамический, а не пьезо. Т.е. всё, что касается самой панели будет зависеть от резонансных свойств.
                      0

                      Так и есть, система живёт своей жизнью, но это отчасти свойственно и традиционным динамикам диффузор которых демпфируется только в поршневом режиме, а в остальном он тот же распределённый излучатель, если ему позволить. По этому материалы и конструктив динамиков для разных частот значительно различаются. А у шириков в ход идут композиты, пропитки и их хитрое распределение.

                  0
                  Щит с установленными на нем вплотную друг к другу большим количеством небольших динамических головок можно считать аналогом NXT?
                    0
                    В какой-то степени. Надо понимать где установлены.
                      0
                      Никак нет. Динамики будут играть одновременно и в фазе. NXT всей поверхностью в фазе не может звучать по определению.
                        0
                        Не обратил внимание на вплотную друг к другу и про большое количество. Всё верно, не будет.
                          0

                          Смотря на какой частоте, по факту, "пространственный эффект" от этих панелей сравним с таковым в поле линейного массива. Долгий водопад и прочие прелести туда-же.

                        0

                        Стоит добавить что вибро колонки и иже с ними надувные, пошли с того NXT.
                        Но если отбросить мифологию NXT и копнуть историю, то корни в старых конических репродукторах и современных патентованных шириках с большой площадью диффузора и не линейной пропиткой.
                        А баллансный излучатель отличается от квадратных соней только формой :-)


                        Я в своё время, начитавшись про nxt делал такие комбики, а надувной сабвуфер так и остался в проекте.

                          0
                          Я в своё время, начитавшись про nxt делал такие комбики, а надувной сабвуфер так и остался в проекте.
                          Можно подробнее? )) Хотя бы фото
                          0
                          За свои семь лет руководства отдела разработки акустических систем подытожил одно: «Чтобы был нормальный звук необходимо и достаточно применять технологии 30..70-х годов». То есть всё исключительно по классике. Сейчас, в эпоху гаджетов, много применяется новомодных технологий из трех-четырех латинских букв сложенных, только вменяемым звуком от них и не пахнет. Да! звуки есть, но звука нет. В общем и сейчас по старой памяти приходится применять наработанный опыт и есть приборчик в один юнит высотой в который вынуждены били установить tectonic с модными BMR HARP за невменяемые деньги. Так его даже накрученный DSP еле вытягивает до более или менее адекватного состояния.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое