Наверх
20 комментариев 24/11/2015

Hi-Fi-теория. Электростатические излучатели

Hi-Fi-теория. Электростатические излучатели

В одной из предыдущих публикации “Hi-Fi-теории” мы рассмотрели такой интересный вид звуковых излучателей, как коаксиальные динамики. Но несмотря на всю свою вешнюю экзотичность, они не являются чем-то принципиально отличным от классических динамических головок. Сегодня же мы поговорим о действительно ином подходе. Об электростатической акустике.

Как мы знаем из предыдущих публикаций, одной из важнейших проблем создания динамика с идеальной АЧХ является вопрос создания мембраны достаточно легкой и при этом стабильной, чтобы обеспечивать максимальную скорость контроллируемых колебаний. То есть способную за счет своей крайне малой массы и других физических характеристик воспроизводить максимально широкий диапазон частот единовременно и с минимальными искажениями.

Эксперименты с бумагой, легкими сплавами и композитными материалами позволили классическим динамикам существенно продвинуться на пути улучшения АЧХ. Но, как и у любой технологии, у динамической головки есть свой предел развития. Головой, выше которой не прыгнешь, в данном случае стала невозможность полного контроля за колебаниями мембраны при длинном ее ходе. А длинный ход сам по себе нужен для того, чтобы создать динамическую головку разумных линейных размеров. Ведь иначе нам бы приходилось довольствоваться динамиками размером со стену комнаты. Что, согласитесь, не является приятной перспективой. Таким образом, единственной возможностью компенсировать нехватку линейных размеров мембраны динамика – увеличить ее ход при воспроизведении музыки. Контролировать же мембрану в таком случае очень сложно, ведь в дело вступают встречные и обратные потоки воздуха и прочие элементы окружающей среды.

12

Что же делать? Одним из способов решения этой задачи стали электростатические излучатели. Их принцип прост и сложен одновременно. Как водится, все просто в теории. Принцип понятен любому, знакомому со школьным курсом физики.

Берем сверхлегкую и тонкую токопроводящую мембрану и подаем на нее ток высокого напряжения. С двух сторон по всей площади мембраны ограничиваем ее отстоящими от ее поверхности на сравнительно небольшие равные расстояния решетками-статорами. На них в свою очередь подаем звуковой сигнал, разделяя его на полярности между передним и задним статорами. В итоге получаем колеблющуюся с очень высокой скоростью легкую и контролируемую по всей площади мембрану-излучатель, способную удерживать коэффициент нелинейных искажений на рекордном уровне 0,05% даже для излучателей большой площади.

Es_spk

Казалось бы, все идеально. Решение найдено. Расходимся и выпускаем только электростатическую акустику, оставим классические динамики вымирать как динозавров. Но сложности, как всегда, никуда не делись. Первым и основным препятствием для прочного становления электростатических излучателей на рынке является высокая сложность и стоимость их изготовления. Высокотехнологичная мембрана. Два прецизионных статора большой площади. Очень высокие требования к усилителю. Фактически, электростатические АС могут хорошо звучать только (!) с усилителями с выходными трансформаторами. Никакие ухищрения в данном случае транзисторной технике не помогут. Трансформаторы понадобятся и ей. Что абсолютно точно приводит к многократному росту стоимости таких усилителей. Фактически, единственная компания, серийно производящая все свои усилители, включая транзисторные, только с трансформаторным “выхлопом” – это McIntosh. Та самая легендарная компания из США, чьи усилители бьют рекорды стоимости уже не один десяток лет. Что как бы намекает…

Таким образом имеем многократно превосходящие классические динамические головки по стоимости производства излучатели, требующие при этом еще и эталонный усилитель. Вы уже прониклись, не так ли? :) Но и это еще не всё. Против физики, как известно, не попрешь. И для воспроизведения низких частот и нижней части СЧ спектра необходима работа с большими объемами воздуха. Это аксиома. И против нее не попрешь тоже. Звуковое давление никак иначе не обеспечишь. Таким образом, для воспроизведения спектра 15-100 Гц нужна мембрана с огромными линейными размерами. Увы, против лома нет приема. И даже с учетом великолепного контроля за точностью воспроизведения такой мембраны производство излучателя с такими габаритами остается и сейчас затеей баснословно дорогой. И потому совершенно нерентабельной.

А электростатические АС с мембранами разумных размеров обладают приблизительно такой АЧХ:

Ml3fig2

Как видим, ни о каком басе и нижней середине говорить не приходится. Вместо них на кривой зияет провал. Что же делать в таком случае? Ответ на этот вопрос, простой до гениальности, нашла компания Martin Logan, став при этом фактическим монополистом на рынке таких АС. В чем же секрет?

Martin-Logan

А в том, что в акустике этой компании в паре с электростатическим СЧ-ВЧ-звеном трудится классический динамический излучатель, взяв на себя заботы об НЧ-диапазоне и том самом mid-басе. Решение простое и элегантное. АЧХ при этом становится вот такой:

martinlogan

Как видим, никакого провала на месте НЧ уже нет. Но параллельно с отличными звуковыми характеристиками мы неизбежно получаем все ту же высокую стоимость и требовательность к усилителю. К последней теперь добавилась еще и непременная поддержка подключения Bi- или даже Tri-Wiring. Ведь мы имеем дело еще и с сабвуферной частью в каждой АС.

neolith-red-black

Таким образом, стоимость полноразмерного аудиотракта, увенчанного электростатической акустикой, возрастает в геометрической прогрессии. Что же делать? Отказаться от электростатических излучателей вообще? Выход попыталась предложить компания STAX. Как всегда деятельные и высокотехнологичные, японцы монополизировали рынок электростатических наушников!

stax-logo

Условно небольшие размеры смогли хоть как-то снизить стоимость излучателей. Но лишь до определенных пределов. При этом в наследство от полноразмерных АС таким наушникам досталась требовательность к усилителю. И все же огромные по сравнению с классическими динамическими головками линейные размеры. Да и ценник, пусть и оптимизированный, но все же многократно превышающий аналогичный показатель любых других типов наушников, никуда не делся.

Что же мы имеем в сухом остатке?

Акустические системы и наушники, обеспечивающие бескомпромиссно достоверное звучание. Но не лишенные недостатков. И на текущем технологическом уровне все еще баснословно дорогие, а также диктующие свои правила игры другим компонентам системы.

1099906488

Остается лишь надеяться, что научный и технический прогресс в обозримом будущем позволят удешевить технологию и сделать ее менее “переборчивой”, обеспечив тем самым широкое распространение этому интересному и безусловно перспективному виду звуковых излучателей. До скорого!

 

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

20 комментариев

сначала новые
по рейтингу сначала новые по хронологии
1
Земеля

Теперь ленточники вполне возможно сделать своими руками!
http://forum.cxem.net/index.php?/topic/78409-нетрадиционные-излучатели/

2
Nеmоv Sergei

Многа терминологии непонятной... Ближе к массам быть нада...

3

Электростаты большие и плоские. Динамики маленькие и круглые.
Электростаты звучат лучше, но они сильно дороже.
Электростатам нужен особый дорогой усилитель.
Чтобы сделать дешевле используют динамики-сабвуферы для низких частот.
Ещё есть электростатические наушники, но они тоже очень дорогие.

4
Виктор Урушкин

А что непонятного то?

5
Nеmоv Sergei

Да меня первый обзац уже в ступор поставил...
"коаксиальные динамики, несмотря на всю свою вешнюю экзотичность, не являются чем-то принципиально отличным от классических динамических головок"
В одном абзаце два технических термина... Могу предположить что по другому нельзя сформулировать. Но не зная значения самих терминов не понятно в чем экзоттчность и почему нет принципиальных отличий от обычных... Чото там...

6
Виктор Урушкин

Ну так автор про коаксальные динамики то и писал в прошлой статейке.

7
Nеmоv Sergei

Ну а объяснить рисунок 1 слабо... Как к динамикам относится Закон Бойля... Из рисунка видно что когда давление растет объем газа изменяется не пропорционально изменению давления... Но... Как этот процесс создает предпосылки для гармонических искажений... И... Что такое гармонические искажения?.. Столько терминов которые мне ни о чем не говорят и осложняют воприятие...
Я не тупой мне не нужно объеснять что 2 пальца плюс 2 пальца будет 4 пальца... Но если есть законы физики малых чистиц или там теория струн которая может доказать что 2 плюс 2 это 5... Извените это я не пониманю... Мне надо объяснить...

8

Ты бы еще со своими знаниями и претензиями на форум программистов полез!

9

Сергей, завидуйте автору молча, ваши каменты достали. Пишите свои КГ/АМ обзоры (если еще можете) и не отвлекайтесь.

10
id268521461

Здравствуйте,Андрей!Могу ли я задать Вам вопрос немножко не по теме?)Вообщем,дело обстоит так.Являюсь обладателем Alcatel idol x+,который имеет на борту ess9018 и усилитель maxim 9720.Казалось бы-все отлично,но не тут-то было...Дело в том,что у него MediaTek 6592t.И нет обновлений старше китката.Что же мне делать?Как мне максимально приблизиться к качественному звучанию из моего монстрика?Спасибо.

Автор11
Андрей Москалец

Приветствую. С этим аппаратом лично не знаком. И почти уверен, что выше kitkat-а вам с ним, увы, не подняться. Не знаю, как именно обстоят дела у этого смартфона с софтверной поддержкой hi-res audio. Но допускаю, что не шибко хорошо. Утверждать на 100% не берусь, т.к. физически не могу объять все смартфоны на рынке. Но полагаю, что замена смартфона будет наиболее оправданным решением.

12
Виктор Урушкин

На самом деле не все так плохо, источник напряжения (трансформатор) обычно встраивается в сами АС (по этому их и требуется дополнительно запитывать от розетки). И их без проблем можно использовать с обычным усилителем. Да и с ценами не все так плохо. Какие-нибудь Статик-2м в СНГ можно купить за 25-50к рублей (350-850$). И за свои деньги, они будут значительно лучше и точнее играть чем большинство динамических аналогов за ту же цену=) Если конечно вы слушаете жанры, предполагающие малое количество НЧ или готовы потратится на активный сабвуфер. Так-же , из-за малой чувствительности, большинство электростатов, плохо играют на малой громкости. И еще стоит добавить, что электростаты, требовательны к объему и подготовленности помещений, так как в отличии от динамов, звук идет в обе стороны от излучателя. А так статья хорошая.

Автор13
Андрей Москалец
Так-же , из-за малой чувствительности, большинство электростатов, плохо играют на малой громкости

- вот это и называется зависимостью от усилителя. При условии мощного усилителя с качественным выходным трансформатором этот недостаток исчезает.

сли конечно вы слушаете жанры, предполагающие малое количество НЧ или готовы потратится на активный сабвуфер

- одно только это множит экономическую выгоду на ноль. Если не на отрицательное число.
Встроенные в АС трансформаторы зачастую удаляются опытными аудиофилами в пользу выходных трансов мощных усилителей. Потому как дополнительный элемент в тракте = дополнительным искажениям. А одним из ключевых преимуществ электростатов является как раз крайне малый КНИ. Так зачем же гробить это преимущество? :)
Звук у тех же Martin Logan назад практически не направлен. Особенности демпфирования. Правильнее сказать, что такие АС требовательны к размещению относительно стен. Но не к объему помещения.
Спасибо за интерес к статье :)

14
Виктор Урушкин

Встроенные в АС трансформаторы зачастую удаляются опытными аудиофилами в пользу выходных трансов мощных усилителей.

Не слышал о таких, большинство аудиофилов самодельщиков, как раз таки в своих самодельных АС, трансформатор встраивают=) Ну и мы же говорим о сбалансированных решениях а не о Hi-END. И что-то мне сильно подсказывает, что даже при встроенным трансе искажение будет меньше, чем у диаминов.
Имеется ввиду, если у вас конура 4x4 метра, то особого смысла в статиках (разве что редчайших полочных) нет=)
И кстати, вы слушали benq trevolo?

Автор15
Андрей Москалец

Нет. И сомневаюсь, что буду это слушать. Мультимедийщина с электростатами остается мультимедийщиной. Увы. Личное мнение.

16
Андрей Коваленко

Хорошая статья, но задам вопрос немного не по теме: нашел тут инфу, что в моём смарте (Lenovo k3 note) есть выделенный аудиоусилитель класса D NXP TFA9897 и встроенный в процессор аудиочип Wolfson WM8281, что можете сказать о таком решении? Это хорошо или это какая-то маркетинговая уловка или что-то вроде того?

Автор17
Андрей Москалец

Я уже отвечал на этот вопрос в комментариях ранее. Это решение создано компанией Cirrus Logic (владелец Wolfson) специально в качестве чип-кодека для новых SoC от MediaTek. Решение ничем не примечательно и не отличается по качеству в лучшую сторону от штатных чип-кодеков того де Qualcomm. На практике тут все упирается в софт.

18
Андрей Коваленко

Спасибо.

Автор19
Андрей Москалец

Не стоит благодарности. В скором времени рубрика Auddiolab пополнится еженедельниками Q&A. Это должно избавить читателей от необходимости оффтопить в комментариях :)

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.

Modal box

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: