Физика широкой полосы
Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Весной этого года в лабораторию CARMUS попала топовая акустика уровня High End от не очень известного у нас производителя Audible Physics. Помнится, тогда она весьма впечатлила своим инженерным уровнем – соответствующий отчёт по этому поводу имеется. И тогда же в модельном ряду я заприметил несколько широкополосников, которые сам Rishi S Gurbani (владелец бренда и разработчик динамиков) назвал аж одними из лучших в мире. Понятно, я скептически отнёсся к этим словам, но для себя отметил – было бы неплохо изучить их поближе. И вот, такая возможность подвернулась.

Сразу отмечу – эти 3-дюймовые "ширики" не из дешёвых – их цена составляет что-то около 42000 рублей за пару. Внешне, впрочем, никаких признаков "лакшери". Разве медно-золотистый цвет колпачка как-то обращает на себя внимание. Но если присмотреться повнимательнее, то в конструкции всё не так просто, и можно заметить много интересных решений.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Диффузор выполнен из алюминиевого сплава. Точно этот материал идентифицировать не берусь, но в линейке Audible Physics есть модель NZ3 AlBe, в которой конус и колпачок имеют одинаковый золотистый цвет – для неё материал диффузоров обозначен как Al/Be (алюминий + бериллий). Как бы то ни было, использование алюминия в диффузорах этой модели вопросов не вызывает.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Корзина – литая, имеет стандартные (для 3-дюймового динамика) посадочные размеры. Диаметр монтажного отверстия – 72 мм, внешний диаметр – 92 мм. Монтажная глубина динамика – 38 мм.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

В комплекте идут кольца внешним диаметром 97 мм с сетками.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Самое интересное – это магнитная система с кольцевым неодимовым магнитом. Обратите внимание на верхнюю шайбу магнитопровода – её высота 8 мм. Мотор здесь андерханговый (underhung), т. е. звуковая катушка полностью находится внутри магнитного зазора. Судя по описанию, длина её намотки составляет 3 мм.

Если посчитать, то ход должен составить что-то около 5 мм peak-to-peak, но в описании указано значение 8 мм. Не берусь утверждать на все сто процентов, но косвенно это может говорить о том, что внутренняя геометрия магнитопровода несколько сложнее, чем это видно снаружи.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Преимуществ у андерханговой системы сразу несколько. Во-первых, катушка всегда работает вся целиком, у неё нет "нерабочих" витков вне магнитного зазора. А это значит, что усилитель контролирует динамик намного лучше, и динамик точнее реагирует на подаваемый сигнал.

Во-вторых, у коротких катушек линейность перемещения в зазоре практически идеальная. Иными словами, пока она движется в пределах магнитного зазора, искажения будут очень и очень низкими. Правда, при выходе из зазора искажения растут резко, но для СЧ/ВЧ динамика запас хода, мягко говоря, достаточный, по факту катушка будет находиться в зазоре всегда.

И да, если присмотреться к фотографиям выше, то можно заметить ещё одну деталь – осевое отверстие в керне магнитной системы и отверстия в каркасе звуковой катушки. Усиленная вентиляция здесь нужна не столько для охлаждения, сколько для декомпрессии – чтобы при работе динамика под колпачком не образовывалась "воздушная подушка".

А в чём проблема сделать нормальный широкополосник?

Сделаю маленькое отступление. В чём проблема всех "шириков"? Первая и самая очевидная – это размеры. Начиная с нескольких кГц и выше длина волны становится сопоставимой с размерами самого диффузора, начинает проявляться интерференция волн, излучаемых разными точками диффузора, и динамик как минимум становится чувствителен к углу разворота (модальный режим). Фактически, он перестаёт быть даже отдалённо похож на идеальный точечный излучатель.

Вторая проблема – внизу рабочего диапазона. Чем меньше динамик, тем тяжелее ему работается внизу. А увеличивать размер тоже нецелесообразно, причина – смотри пункт 1. К тому же чем больше диффузор, тем тяжелее подвижка, что на качестве ВЧ как бы тоже не лучшим образом сказывается.

Третья проблема – жёсткость диффузора. В тонких и жёстких слишком сильно начинают проявляться внутренние механические напряжения, динамики начинают окрашивать звук и сыпать призвуками (на графике акустической фазы это проявляется в виде резких переломов). Любое демпфирование для гашения таких резонансов приводит к утяжелению подвижки – и опять мы вернулись с чего начали…

Короче, сделать нормальный широкополосник – задача архисложная. Улучшаем работу внизу рабочего диапазона – теряем верх и превращаем динамики в банальный среднечастотник. Улучшаем работу вверху – теряем отдачу внизу.

Так нужно ли вообще заморачиваться с "шириками"? Уверен, смысл в этом есть. Особенно в автомобиле, когда динамики работают в ближнем поле, и правильно расположить СЧ и ВЧ друг относительно друга не всегда возможно. Широкополосник, работающий как СЧ/ВЧ звено в этом смысле ближе всех остальных решений к идеальному точечному (ну или, если хотите, когерентному) излучателю.

Измерения и анализ работы динамиков

Итак, смотрим, что получилось у Риши, и почему он так гордится своими NZ3. Для начала после небольшой разминки снял электромеханические параметры.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Измеренные параметры Audible Physics NZ3:

Fs (собственная резонансная частота) – 112 Гц
Vas (эквивалентный объем) – 1,1 л
Qms (механическая добротность) – 1,47
Qes (электрическая добротность) – 0,76
Qts (полная добротность) – 0,50
Mms (эффективная масса подвижной системы) – 2,2 г
BL (коэффициент электромеханической связи) – 2,5 Тл м
Re (сопротивление звуковой катушки постоянному току) – 3,2 Ом
dBspl (опорная чувствительность, 1м, 1Вт) – 85,5 дБ

Пока всё предсказуемо – чрезвычайно лёгкая подвижка, достаточно сильный для такого динамика мотор. Всё говорит о присутствии в магнитной системе кольца Фарадея (короткозамкнутый виток) – даже на 20 кГц импедансная кривая едва пересекает отметку 5 Ом. Минимальный импеданс не просаживается ниже 3,5 Ом, так что неприятных сюрпризов при взаимодействии с усилителем можно не ждать.

Дальше – интереснее. АЧХ по оси и под углами 30 и 60 градусов. Описание говорит, что динамики оптимизированы для прослушивания при их развороте не более 20 градусов. Судя по всему, так оно и есть – наиболее ровная АЧХ получается как раз при лёгком отклонении от оси. Небольшой подъём вверху – на деле пойдёт только в плюс.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Но задрать АЧХ наверху – не такая уж и большая проблема. Меня больше интересовало поведение динамика в диапазоне частот, в котором обычно начинается "ломка" диффузора и фазовая свистопляска. Проследить это наглядно можно, к примеру, с помощью графика акустической фазы:

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

А тут, как оказалось, всё на удивление хорошо. Небольшие колебания фазы на самом верху – неизбежность, поскольку размеры динамика соразмерны с длинами волн. При этом график фазы не падает вниз, как это часто бывает, а образует некое подобие полочки. С точки зрения правильности звука это, пожалуй, наиболее правильное поведение динамика.

Небольшое возмущение фазы есть в районе 2 кГц, и это, пожалуй, единственное, к чему действительно можно придраться. Если посмотреть, как это отразилось на АЧХ, то получается, что сам динамик требует небольшой эквализации лишь в районе 2,5 кГц (если следовать рекомендации и не разворачивать динамик больше 10-20 градусов). Вся остальная эквализация, которая может потребоваться в конкретной инсталляции – это будет уже исправление особенностей оформления.

Ну и, наконец, анализ искажений и их характера. При обычной громкости КГИ приближается к критической 5-процентной отметке ниже 200 Гц, но из-за размеров резать динамик так низко всё равно смысла нет. А при настройке ФВЧ в районе привычных для 3-дюймовых динамиков 350-400 Гц каких-то особых проблем не наблюдается. Ниже, в силу физических размеров динамика, резать смысла всё равно нет.

Физика широкой полосы | Тест широкополосных 3-дюймовых динамиков динамиков Audible Physics NZ3

Описание рекомендует ставить динамики в объёмы от 0,5 литров и выше, и это, пожалуй, верное решение. В крайнем случае, при невозможности выгородить такой объём, я бы поэкспериментировал с открытым оформлением и заполнением пространства непосредственно за динамиком чем-нибудь вроде синтепона, поиграв с его плотностью.

Звучание и выводы

С инженерной точки зрения NZ3 действительно получились очень интересными. Можно сказать, даже выдающимися. По крайней мере, в них удалось решить многие проблемы, свойственные широкополосникам. Вернее, найти очень удачный компромисс, поскольку обмануть физику вроде как ещё никому не удавалось.

Звучание тонально ровное, без откровенных резаков. Эквализация действительно требуется минимальная, что для "шириков" нетипично. Правда, динамики явно требуют длительной разминки. Будучи новыми, из-за слишком "вязких" подвесов они заметно смазывают импульс, из-за чего звучание поначалу кажется зажатым. С разминкой же звучание заметно меняется в лучшую сторону. Даже пары дней фонового прослушивания хватило, чтобы звучание радикально изменилось – начало приобретать ясность и открытость. Да и после основной программы тестирования, когда они просто играли фоном несколько дней, звучание продолжало меняться.

Характер звучания в целом можно описать как нейтральный. В нём нет классической шёлковой теплоты на верхних частотах, но оно и не откровенно металлическое. Сцена рисуется глубоко и просторно – отсутствие фазовой колбасни даёт свои результаты. Привязки звука к динамикам не наблюдается, хотя тут во многом ещё и усилитель должен сыграть свою роль.

Поэкспериментировав с различной ориентацией динамиков, пришёл к выводу, что NZ3 действительно можно спокойно использовать как широкополосные – при их направлении в торону слушателей недостатка в верхних частотах не будет. При более сильных разворотах я бы присмотрел к ним в пару супертвитеры, в простейшем случае просто подключив их параллельно через небольшие конденсаторы. Но лучше всё же заморочиться с правильными подиумами, оно того стоит.