JBL ES80/20/25 комплект акустики домашнего кинотеатра 5.0

JBL ES80/20/25 комплект акустики домашнего кинотеатра 5.0

4-х полосная напольная акустическая система JBL ES80 BK

3 -полосная полочная акустическая система JBL ES20BK

2-х полосная акустическая система центрального канала JBL ES25BK 

4 -полосная напольная акустическая система JBL ES80BK 

Частотный диапазон (–3 Дб): 45 - 40 000 Гц 

Частота раздела кроссовера: 700, 3 кГц-24 Дб/октава, 12 кГц -18 Дб /остава 

Чувствительность (2.83 в/1 м): 91 дБ 

Максимальная рекомендуемая мощность усилителя (RMS): 200 Вт 

Максимально допустимая (продолжительная/пиковая) (RMS): 100/400 Вт 

Подключение к усилителю раздельное : Bi-Wiring 

3 -полосная полочная акустическая система JBL ES20BK 

Частотный диапазон (–3 Дб): 65 - 40 000 Гц 

Частота раздела кроссовера: 3.3 кГц-24 Дб/октава, 12 кГц -18 Дб /остава 

Чувствительность (2.83 в/1 м): 86 дБ 

Максимальная рекомендуемая мощность усилителя (RMS): 125 Вт 

Максимально допустимая (продолжительная/пиковая) (RMS): 60/240 Вт 

Подключение к усилителю раздельное : Bi-Wiring 

2-х полосная акустическая система центрального канала JBL ES25BK 

Частотный диапазон (–3 Дб): 80 - 40 000 Гц 

Частота раздела кроссовера: 3.0 кГц-24 Дб/октава, 12 кГц -18 Дб /остава 

Чувствительность (2.83 в/1 м): 90 дБ 

Максимальная рекомендуемая мощность усилителя (RMS): 150 Вт 

Максимально допустимая (продолжительная/пиковая) (RMS): 75/300 Вт 

 Аудио-видео-салон Hi-Fi домашнего кино и стерео: выбор комплекта HI-FI аппаратуры домашних кинотеатров

Распродажа встраиваемая в стену /в потолок колонка KEF Ci 115 QCT , товары со скидкой, уцененные товары в Киеве

Скачать инструкцию по эксплуатации (Technical Manual ) Wharfedale Wharfedale EVO-2-30-8-50

Wharfedale EVO-2-30-8-50 комплект акустики домашнего кинотеатра 5.0

Акустики Wharfedale EVO-2-30 VENEER Black
Полочные колонки Wharfedale EVO-2-8 VENEER Black
Акустика центрального канала Wharfedale EVO-2-Centre Black
Скачать инструкцию по эксплуатации (Technical Manual ) Wharfedale
• Аудио-видео-салон Hi-Fi домашнего кино и стерео : выбор комплекта HI-FI аппаратуры домашних кинотеатров

Прогнозирование качества звуковоспроизведения при выборе усилителя мощности

Прогнозирование качества звуковоспроизведения при выборе усилителя мощности 

Основная трудность, возникающая при выборе усилителя мощности для работы с конкретными акустическими системами, заключается в отсутствии взаимосвязей между объективными инструментальными измерениями параметров, которые обычно приводятся в паспорте, и субъективной оценкой качества звуковоспроизведения в рамках аудиоэкспертизы.

Основная трудность, возникающая при выборе усилителя мощности (УМ) для работы с конкретными акустическими системами (АС), заключается в отсутствии взаимосвязей между объективными инструментальными измерениями (ИИ) параметров, которые обычно приводятся в паспорте УМ, и субъективной оценкой качества (СОК) звуковоспроизведения в рамках аудиоэкспертизы. В наибольшей степени несоответствие ИИ и СОК наблюдается в отношении нелинейных искажений (ИИ) звукового сигнала.

Известные методы измерения НИ в трактах звукопередачи отличаются большим разнообразием [1, 2], однако наибольшее распространение получил метод гармоник как самый удобный для постановки экспериментов и расчетов. Меньше распространены другие подходы: измерения на основе разностного тона, взаимной модуляции и др. Для каждого Из них существуют специальные сигналы, обеспечивающие оптимальную эффективность обнаружения продуктов искажений. С другой стороны, именно это является причиной их малой информативности относительно общей оценки искажений, вносимых в звуковой тракт и значительно влияющих на СОК.

Заметность НИ реального звукового сигнала связана с тем, насколько часто (если рассматривать процесс во времени) или с какой вероятностью (если применять статистическую меру) его мгновенные значения попадают в область существенной нелинейности тракта звуковоспроизведения.

Многим приходилось отмечать, что при уменьшении уровня сигнала в перегруженном канале исчезает хриплость звучания, причем она заметна тем меньше, чем реже пики сигнала попадают в область перегрузки.

Типичная характеристика функции передачи сигнала в тракте звуковоспроизведения представлена на рис. 1а, где Sвх и Sвых — это соответственно нормированные по мощности входной и выходной сигналы, a W(s) — плотность вероятности мгновенных значений сигнала Sвх. Участок А соответствует относительно малой нелинейности, а участки Б — большой. Для удобства анализа на рис. 1б изображены графики распределения плотности вероятности W(s) мгновенных значений двух сигналов одинаковой мощности: белого (гауссовского) шума (кривая 2) и гармонического (кривая 1). Как следует из рис. 1а, все значения входного сигнала, ограниченные функцией W(s),приходятся на участок передачи с меньшей нелинейностью, в то время как для шумового сигнала 16% времени его значения находятся на участках характеристики передачи с большой нелинейностью. Очевидно, шумовой сигнал подвергается значительно большим искажениям, чем синусоидальный.

В [3] приведены результаты, полученные при исследовании плотности вероятности мгновенных значений уровней сигналов натуральных звучаний (речевых и музыкальных). По распределению уровней они оказались гораздо ближе к шумовому сигналу, чем к гармоническому. На этом основании можно заключить, что оценка НИ, базирующаяся на вышеописанных методах, дает ложное представление о действительных НИ реальных звуковых сигналов. Это следует из результатов исследований плотности вероятности мгновенных значений уровней речевых и музыкальных сигналов [3], показывающих, что по распределению уровней они гораздо ближе к шумовому сигналу, чем к гармоническому.

Значительно большей информативностью обладают менее известные методы измерений, использующие шумовые сигналы [1, 2, 4]. Структурная схема и спектральные диаграммы для одного из таких методов [4] приведены на рис. 2. Измерительный сигнал создается генератором белого шума (ГБШ), ограничивается полосовым фильтром (ПФ) с диапазоном частот 3—12 кГц и подается на вход объекта измерений (ОН). Продукты нелинейных искажений шумового сигнала измеряются вольтметром (V) после фильтра низких частот (ФНЧ) со взвешиванием в полосе частот 30—1200 Гц. Числовой показатель нелинейности — это выраженное в децибелах отношение среднеквадратичного напряжения продуктов искажений (Uc) к напряжению опорного сигнала (Uв), вырабатываемого встроенным в прибор генератором с частотой 1 кГц: Киш = 20 lg (Uc/Uв).

Данный метод реализован в приборе 7Э67, который разработан в СССР под руководством В. В. Раковского, сотрудника НИКФИ (Научно-исследовательского кино-фотоинститута) для измерения нелинейных искажений в фотографической фотофонограмме кинофильма. Прибор отличается высокой информационной эффективностью и до настоящего времени находит применение на киностудиях России. Он может быть использован при наличии компьютера со звуковой картой и соответствующим ПО. Описывать требования к звуковой карте и программному обеспечению считаю избыточным, т. к. заинтересованные специалисты сами смогут сделать это с учетом приведенных сведений о методике измерений и рис. 2.

Существуют и другие, более сложные методы измерений с использованием шумовых сигналов. По мнению автора, широкому применению таких сигналов при измерениях в звуковой аппаратуре препятствует ряд факторов: дефицитность и высокая стоимость оборудования для анализа случайных сигналов, необходимость пересмотра стандартов (например, выходной мощности в УМ), да и инерционность мышления многих инженеров, привыкших оперировать синусоидальными сигналами.

 Широко известно, что СОК звуковоспроизведения производится по различным методикам, регламентированным существующими нормативными материалами [5—7]. Выбор конкретной методики определяется поставленной целью. Для СОК в системах звуковоспроизведения высокого уровня наилучшим образом подходят методики, рекомендованные стандартами Международной электротехнической комиссии (IEC) и сообществом аудиоинженеров (AES). Возможна СОК как системы в целом, так и отдельных ее компонентов.

 Ниже приведены результаты проведенного автором эксперимента по исследованию влияния УМ на СОК; в стереотракте использовались одни и те же АС, а носителем информации и источником сигнала выступали компакт-диск (CD) и CD-проигрыватель. Эксперимент проводился автором в 1990 году в лаборатории звуковоспроизведения НИКФИ.

Параметры всех элементов звукового тракта выбирались с учетом выполнения условия о достижении уверенных различий в СОК при заменах в системе типов УМ. Во внимание принимались несколько основных параметров: АЧХ, ФЧХ, НИ и отношение сигнал/шум. Группа аудиоэкспертов состояла из семи профессиональных звукорежиссеров с проверенными аудиограммами (данными о состоянии слуха, проверка которого производится на специальном приборе — аудиометре, фиксирующем реакции испытуемого на звук в наушниках; по результатам исследований строится кривая, отражающая частотную зависимость порога слышимости (в децибелах) во всему диапазону звуковых частот). СОК проводилась индивидуально с каждым из них с использованием фонограмм на CD, собственного творчества. Каждый эксперт слушал свои записи разнообразной музыки.

При эксперименте использовался классический метод аудиоэкспертизы по абсолютной шестибалльной СОК. В качестве эталонного образца брался ламповый УМ № 1 с выходными каскадами, работающими в классе АВ, без общей отрицательной обратной связи (ООС). Помимо этого УМ, в эксперименте участвовали еще пять транзисторных УМ. № 2 — УМ с выходными каскадами, работающими в режиме класса А, без общей ООС, №№ 3—6 — образцы с общей ООС разной глубины и оконечными каскадами класса АВ. Паспортные значения всех усилителей — 100 Вт на нагрузке 8 Ом. Использовались серийные фирменные УМ производства Японии, США, Западной Европы и России и авторский образец.

Для анализа причин различий СОК в эксперименте также проводились ИИ величины НИ по методу гармоник (Кг) на специализированном оборудовании фирмы Neutrik: A1-Audio Test&Service System, с применением синусоидального сигнала частотой 1 кГц при выходной мощности 100 Вт и эквиваленте нагрузки в виде резистора R = 8 Ом, с мощностью рассеяния 500 Вт и индуктивностью 6 мкГн, а также при реальной нагрузке на АС с излучателями электродинамического типа во всех трех полосах и величине импеданса 8 Ом ±20% в диапазоне частот 20 Гц — 20 кГц. Кроме того, проводились ИИ искажений на шумовом сигнале (коэффициент шумовой интермодуляции, Киш) с помощью измерителя 7Э67 по методике, описанной в [4]. С учетом большой величины пик фактора напряжения шумового сигнала измерения Киш производились при кратковременных перегрузках (1 раз в секунду) на выходе УМ при всех видах нагрузки. Контроль перегрузки (превышение величины выходного напряжения УМ, соответствующего выходной мощности 100 Вт) осуществлялся специализированным измерителем с временем интеграции 20 мс.

Результаты эксперимента приведены в таблице.

Результаты измерений, показанные усилителями в ходе испытаний по описанной методике

Анализ результатов СОК и ИИ позволяет сделать следующие выводы.

1.Величина Кг практически не зависит от вида нагрузки, не коррелирует с СОК и поэтому является малоинформативной.

2. При нагрузке УМ на эквивалент 8 Ом величина Киш существенно больше Кг для всех УМ, однако отношение Киш/Кг различно и достигает наибольших значений для УМ №№ 3—6. Причиной этого может быть несовершенство схемотехники с использованием общих глубоких ООС без учета влияния сигнала противо-ЭДС от электродинамического громкоговорителя при реальном звуковом сигнале.

3. Наибольшее приближение по СОК к эталонному УМ показал образец № 2, который, как и эталонный, отличается от других УМ малым увеличением искажений на шумовом сигнале при изменении вида нагрузки с эквивалента на реальную АС. Возможная причина этого — отсутствие общей ООС и, как следствие, малая чувствительность к сигналу противо-ЭДС от громкоговорителя.

4. Величина разности Киш при изменении вида нагрузки для УМ с эквивалента на реальную АС достаточно точно соответствует результатам СОК и поэтому может быть использована для предварительного отбора кандидатов — УМ при СОК в системах высококачественного звуковоспроизведения.

ЛИТЕРАТУРА

Раковский В. В. Измерения в аппаратуре записи звука кинофильмов. М.: Искусство, 1962. С. 336—353.

Ишуткин Ю. М., Раковский В. В. Измерения в аппаратуре записи и воспроизведения звука кинофильмов. М.: Искусство, 1985.

Шитов Л. В., Белкин Б. Г. Статистические характеристики сигналов, представляющих натуральные звучания, и их применение при исследовании электроакустических систем // Труды НИКОИ. Вып. 56, 1976.

Раковский В. В. Способ измерений нелинейных искажений в фотографической поперечной фонограмме. Авт. сеид. № 136573 (1960 г.) //БИ, 1961.

Публикация МЕК-543. Информационное руководство по субъективному прослушиванию. Изд. 1-е, 1976.

РТМ 19-248-03 «Оценка качества звуковоспроизведения в кинотеатрах. Технологический регламент».

OIRT Empf. 68/1. Methodoloqy for subjective evaluation of the acoustical properties of radio and television studios with audience and concert halls and multi-purpose halls for music performances. Miscolc: Tapolca, 1981.

Журнал "АудиоМагазин" 

ASW,  AUDIO PRO,  B&W,  Cambridge Audio,  Canton,  Cerwin-Vega!,  DALI,  Dynaudio,  Elac,  HECO,  JAMO,  JBL,  KEF,  KLIPSCH,  MAGNAT,  Martin Logan,  Meridian,  MONITOR AUDIO,  MT-Power,  NAD,  Onkyo,  PARADIGM,  PMC,  PSB,  Q Acoustics,  RBH,  Sonus Faber,  SpeakerCraft,  TANNOY,  TRIANGLE,  Wharfedale,  YAMAHA,  Anthem,  ARCAM,   Denon,  Harman/kardon,  Marantz,  NAD,  Pioneer,  SHERWOOD,   Arcus,  Cambridge Audio,   Cyrus,  Denon,   Micromega,  Musical Fidelity,  PARASOUND,  Pioneer,  Pro-Ject,  Rotel, THORENS, Clearaudio

Усилитель. Тайны черного ящика.

Усилитель. Тайны черного ящика.

В стандартах на усилители, как международных, так и отечественных, присутствует до сотни параметров, долженствующих, по замыслу специалистов, характеризовать качество этого устройства. 

 

В стандартах на усилители, как международных, так и отечественных, присутствует до сотни параметров, долженствующих, по замыслу специалистов, характеризовать качество этого устройства. Правда, ныне стандарты — это некий ориентир, поскольку они оговаривают больше методику измерения параметра, а не конкретное его значение, достижение которого служит неоспоримым свидетельством принадлежности аппарата к некоей категории, например Hi-Fi, столь дорогой аудиолюбителю со стажем.

В почти полуторавековой истории звуковоспроизведения чисто механическая эпоха закончилась относительно быстро. Эра электроники началась с изобретения Ли де Форестом триода в 1906 году. Вся история эволюции техники усилителей — это бесконечный выбор между качеством, которое в эпоху хай-фай рассматривалось как наилучшее приближение к оригиналу, то есть живому исполнению музыки, и эффективностью. В роли усилительных элементов используются лампы или транзисторы (дискретные либо в виде интегральных микросхем), причем возможны различные их комбинации в одном устройстве. Но количество аналоговых режимов их работы или классов при этом всего два: А и В. При работе в классе А усилительный элемент в большей или меньшей степени открыт и действует в течение всего периода сигнала. Во всех каскадах предварительного усиления используется только класс А. Если говорить об усилителе мощности, то этот класс фатально неэффективен: полезная мощность, отдаваемая в нагрузку (громкоговоритель), составляет не более одной пятой. То есть для питания стереоусилителя с выходной мощностью 100 Вт потребуется около 1 кВт. В классе В для усиления каждой полуволны используется свой элемент. Положительную полуволну усиливает один, а другой, предназначенный для усиления отрицательной, в это время закрыт, а потом они меняются местами. Подобный вариант позволяет повысить эффективность теоретически до 78%.

 

Производители дорогой техники предлагают усилители мощности с переключением режима выходного каскада из класса А в класс В. Чтобы снизить влияние специфических для класса В искажений, используется комбинированный класс АВ: для малых амплитуд сигнала усилитель работает в классе А, а для больших — в классе В. Но эффективность такого усилителя, естественно, падает, и мощность в классе А в разы меньше, чем в классе В. Существует еще импульсный класс D, в котором на практике используются только транзисторы, хотя теоретически могли бы быть и лампы. В усилителях этого класса выходные транзисторы функционируют как ключи, которые либо полностью открыты, либо полностью закрыты. Вследствие того что в таком режиме работы практически отсутствует выделение тепла, эффективность усилителя приближается к 100%. Это отличает его от «частично проводящих» устройств классов А или В.

Поскольку непрерывный музыкальный сигнал невозможно воспроизвести только включением/выключением каскада, усилители класса D представляют его, изменяя временной отрезок между переключениями электронного ключа. Такой процесс называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ, или, по-английски, PWM). Американский автор статьи, где описывался один из первых вариантов звукового усилителя, работающего в классе D, приводил следующий аргумент в его пользу: при замене каждого из миллиона усилителей мощности, которые есть у жителей Чикаго, снижение энергопотребления позволит остановить электростанцию на Ниагарском водопаде. Типов искажений сигнала в усилителе несколько, но обычно технически подготовленные покупатели обращают внимание в первую очередь на нелинейные искажения (используя кальку с английского, они называются также общими гармоническими искажениями), хотя, на наш взгляд, они не являются главными. Величина этих искажений оценивается коэффициентом нелинейных искажений (КНИ), который представляет собой выраженное в процентах отношение эффективной амплитуды высших гармоник на выходе устройства к эффективной амплитуде сигнала основной частоты при воздействии синусоидального сигнала этой частоты на вход устройства. Указанный параметр позволяет количественно оценить нелинейность передаточной характеристики, которая проявляется в возникновении в выходном сигнале спектральных составляющих (гармоник), отсутствующих во входном сигнале, то есть происходит изменение спектра входного сигнала. Это объективные гармонические искажения, физически присутствующие в воспроизводимом звуковом сигнале. Однако существует еще орган слуха человека, который является нелинейной системой. Нелинейность слуха проявляется в том, что при воздействии на барабанную перепонку синусоидального звука с некоей частотой в слуховом аппарате зарождаются гармоники этого звука с частотами в два, три и т. д. раза больше. Поскольку в первичном воздействующем тоне нет этих гармоник, они получили название субъективных гармоник. При росте интенсивности основного тона величина субъективных гармоник резко увеличивается и может даже превысить его. Это обстоятельство дает основание для предположения о том, что из-за нелинейности слуха звуки с частотой менее 100 Гц ощущаются не сами по себе, а из-за создаваемых ими субъективных гармоник, попадающих в область частот свыше 100 Гц. КНИ современных усилителей обычно располагается в пределах от 0,001 до 2%. Для усилителей уровня Hi-Fi международные стандарты (МЭК 581-6 и др.) устанавливают норму на искажения в 0,7%. Для субъективной оценки заметности искажений при прослушивании своей домашней системы можно использовать специальные записи с привнесенным, строго установленным уровнем искажений. Например, на тестовом CD «MY DISC» (фирма Sheffield Lab) имеется дюжина дорожек с записями отдельно синусоидального и музыкального сигнала с уровнями искажений 0,03%, 0,1% и так далее с постепенным увеличением вплоть до 10%. Внимательное и критическое их прослушивание может дать незаменимый опыт оценки звучания.

 

Стандарты предусматривают измерение еще и интермодуляционных искажений, коэффициент которых показывает, как влияют низкочастотные сигналы большой амплитуды на усиление слабых высокочастотных сигналов. Это более важный параметр для усилителя, предназначенного для звукоусиления, поскольку в музыкальном сигнале присутствует практически весь слышимый спектр, а не только какая-то одна частота, для которой измеряются КНИ. Один английский специалист предлагал в журнале «Wireless World» измерять искажения при воздействии трехчастотного сигнала. Результаты его эксперимента показывали, что усилители (он тестировал известные и популярные модели), имеющие одинаковые коэффициенты нелинейных и интермодуляционных искажений, при измерении по его методике дают существенно отличающиеся результаты. Однако чиновники МЭК не приняли это предложение в качестве стандарта — возможно, под давлением крупных производителей аппаратуры. Для нормальной работы электронных ламп выходных каскадов усилителей мощности (в пределах допустимых напряжений и токов) требуется достаточно высокое сопротивление нагрузки, тогда как сопротивление пассивных акустических систем мало: номинальное варьируется от 4 до 16 Ом, а на отдельных частотах может падать и ниже 1 Ом.

В качестве согласующего элемента, позволяющего получить большой ток в нагрузке, применяется выходной трансформатор с высокоомной первичной и низкоомной вторичной обмоткой. Такой трансформатор — настоящее произведение инженерного искусства, поскольку в отличие от силового трансформатора в блоке питания он должен обеспечивать передачу сигнала во всем звуковом диапазоне частот и лаже выше. Можно исключить этот дорогой в силу своей сложности и критичный элемент схемы, используя бестрансформаторный выход (англоязычное обозначение — OTL), при котором в выходном каскаде несколько ламп работают параллельно на общую нагрузку, обеспечивая необходимый ток. Характерным примером здесь является стереоусилитель мощности итальянской фирмы GRAAF GM 200: чтобы дать мощность по 200 Вт на канал при нагрузке 8 Ом, на выходе работают тридцать две лампы PL504 — по восемь в каждом плече выходного каскада. Заметим, что для мощных транзисторов проблемы выходного трансформатора не существует: они в состоянии обеспечить необходимый ток в нагрузке. А сколько нужно ватт на выходе усилителя, чтобы получить достаточную громкость звучания при воспроизведении в жилом помещении? Это зависит в первую очередь от чувствительности акустики, а также от размера помещения и его акустических характеристик.

 

Необходимо учитывать, что цена усилителя зависит от выходной мощности (практика показывает, что разумная стоимость стереоусилителя — приблизительно два доллара за ватт выходной мощности) и что в то же время «большая мощность» и «хорошее звучание» не всегда являются синонимами. С одной стороны, максимальное предложение по числу моделей на рынке лежит в диапазоне от 100 до 150 Вт на канал, но реальная потребность может оказаться меньше, чем представляется на первый взгляд. При фоновом воспроизведении тихой музыки в комнате площадью 30 м2 уровень звукового давления составляет приблизительно 60 дБ, что обеспечивается двумя акустическими системами средней чувствительности и стереоусилителем с выходной мощностью всего лишь 3 мВт на канал. Звукорежиссеры при сведении мастера обычно проводят контрольное прослушивание при уровне громкости 80 дБ или чуть выше. Для домашнего воспроизведения с такой громкостью мощность усилителя должна быть увеличена до 2 х 0,3 Вт, а громкая музыка (90 дБ) требует мощности 2x3 Вт. Заметим, что большой симфонический оркестр в концертном зале не создает звуковое давление более 95 дБ, для чего в нашем примере потребуется усилитель с мощностью 10 Вт на канал.

 

А зачем же тогда нужна солидная мощность? Для правильного воспроизведения коротких пиков, превышающих средний уровень на 10 дБ и более. На практике необходимая выходная мощность усилителя зависит от требуемого уровня звукового давления и эффективности громкоговорителей. Тут, как ни крути, акустика — самое важное звено. Приведенные выше данные эассчитаны для систем с чувствительностью 86—87 дБ. Эта характеристика измеряется в специальной безэховой камере при подаче на акустику тестового сигнала мощнотью 1 Вт. В обычной комнате такая система обеспечит сколько меньшее звуковое давление (85 дБ). Здесь местно привести несколько общих сведений об эффективности акустики различных конструкций. Акустические системы с закрытым корпусом (acoustic-suspension) обычно имеют чувствительность 83...87 дБ. У акустики с фазоинвертором (vented, bass-reflex) чувствительность может находиться в пределах 88—93 дБ, а у рупорных моделей она еще выше. Правило расчета мощности очень просто. При каждом увеличении звукового давления на 3 дБ мощность усилителя должна удваиваться, а на 5 дБ — утраиваться (заметим, что разница в 1—2 дБ практически незаметна при работе с хорошим 30—40-ваттным усилителем). При этом необходимо учитывать возможности акустики: большинство АС категории Hi-Fi неспособны воспроизводить звук с уровнем более 100 дБ без роста искажений. Так что если ваша акустика имеет чувствительность 90 дБ, то для получения уровня 100 дБ достаточно усилителя с половинной мощностью 2 х 15 Вт вместо 2 х 30 Вт. А усилитель с выходом 2 х 60 Вт на такой акустике обеспечит вам уровень уже в целых 106 дБ! Я думаю, теперь ясно, почему ламповый усилитель, работающий в классе А с мощностью 2 х 15 Вт, при соответствующем подборе акустики удовлетворит владельца практически во всех случаях домашнего воспроизведения. Что же касается помещения, то дать точную оценку весьма затруднительно. Понятно, что для озвучивания большего помещения требуется и большая мощность. Ориентировочно можно принять, что в жилых комнатах это соответствует разнице звукового давления около 5 дБ (напомним: разброс по мощности в три раза!).

Подготовлено по материалам журнала "АудиоМагазин"

ASW,  AUDIO PRO,  B&W,  Cambridge Audio,  Canton,  Cerwin-Vega!,  DALI,  Dynaudio,  Elac,  HECO,  JAMO,  JBL,  KEF,  KLIPSCH,  MAGNAT,  Martin Logan,  Meridian,  MONITOR AUDIO,  MT-Power,  NAD,  Onkyo,  PARADIGM,  PMC,  PSB,  Q Acoustics,  RBH,  Sonus Faber,  SpeakerCraft,  TANNOY,  TRIANGLE,  Wharfedale,  YAMAHA,  Anthem,  ARCAM,   Denon,  Harman/kardon,  Marantz,  NAD,  Pioneer,  SHERWOOD,   Arcus,  Cambridge Audio,   Cyrus,  Denon,   Micromega,  Musical Fidelity,  PARASOUND,  Pioneer,  Pro-Ject,  Rotel, THORENS, Clearaudio

Кабели-между мифами и реальностью

Кабели-между мифами и реальностью

Между мифами и реальностью. Чудес не бывает. Если изменяется звучание, это значит, изменился сигнал, даже если мы и не умеем это измерять. Всякому следствию есть своя причина.

Вопросы гуманитарные

Историки считают, что появление кабеля связано с изобретением в 1832 году российским ученым П.Л. Шиллингом электрического телеграфа. В ту же пору англичанин Майкл Фарадей для обозначения веществ, через которые проникает электрическое поле, ввел в обращение термин "диэлектрик" - производное от греческого dia - через и английского electric - электрический. В качестве проводника в те давние времена использовалась медь, а изолятора - дефицитная гуттаперча и пропитанная хлопчатобумажная пряжа.

 Медь так и осталась, а в качестве изоляционного материала в кабельной промышленности сейчас используются другие материалы.

Широко применяются углеводородные полимеры (полиолефины), например - полиэтилен, соединение водорода, кислорода и углерода. Производится полиэтилен низкой плотности (высокого давления), средней плотности (среднего давления) и высокой плотности (низкого давления). Встречается так называемый "сшитый" полиэтилен, отличающийся от обычного повышенной термостойкостью (95 °C против 70 °C).

 В числе достоинств поливинилхлорида, соединения хлора, углерода и водорода, - широкий диапазон рабочих температур и низкая воспламеняемость. Имеется масса модификаций ПВХ: от пожаростойких до токопроводящих, которые служат в кабеле для снятия статических зарядов.

 Можно обнаружить в кабелях полиуретан, полипропилен, полистирол, капрон, нейлон, шелк, резину, фторопласт. Такие материалы используются для изготовления кабелей со специальными свойствами: особо тонких или эластичных, или способных работать в условиях повышенной влажности или скачках температур.

 Влияние кабеля на сигнал увеличивается с ростом диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь; лучшим изолятором в этом смысле является вакуум, его проницаемость равна единице, а потери - нулю. При выборе материала конструкторам приходится принимать во внимание и механические свойства, поэтому полипропилен и фторопласт используются довольно редко.

 Как и лекарства, полимеры выпускаются под разными названиями. Многие запатентованы, например, тефлон, и это вынуждает конкурентов выдумывать новые имена. Иногда под разными марками выпускают и разные материалы. Свойства полимера определяются не только его химическим составом, но и массой других параметров, поэтому производятся сотни модификаций полиэтилена или полихлорвинила. Так что при покупке обратите лучше внимание на свойства самого кабеля, а не на материалы, из которых он изготовлен. Диэлектрики определяет и такие свойства кабеля, как рабочий диапазон температур и огнестойкость, выделение и токсичность дыма, абсорбцию (поглощение) газов и жидкостей из окружающей среды. Материалы широкого применения обеспечивают нормальную работу кабеля при температуре от 0 до 80 °С, специальные - сохраняют свои свойства при охлаждении до минус 40-70 °С и при нагреве до 150-300 °С. Помните и о пожаростойкости кабеля - по нему не должен распространяться огонь, но этому требованию отвечают не все модели из имеющихся в продаже.

Кабели по конструкции можно разделить на две группы: коаксиальные (от латинского со (cum) - совместно и axis - ось) и двухпроводные. И в том, и в другом случае кабель содержит два проводника, разделенные диэлектриком. А в начале кабельной эры к абоненту, в целях экономии, тащили только один провод, а в качестве обратного использовали землю, отсюда и пришли названия: "земляной", "общий" и прочие производные. За прошедшие 170 лет филологи так и не удосужились навести порядок и чистоту в терминологии: одним и тем же словом называем мы и собственно кабель (от голландского: cabel - канат, трос), и кабель с разъемами или коннекторами (слова "разъем" и "connector" не синонимы, а наоборот: разъединитель и соединитель). Что ж, будем пользоваться тем, что есть: обозначениями, которые прижились на практике. Даже если они и не вполне корректны, то понятны и привычны.

 

Акустический кабель.

Конструкция кабеля обеспечивает его прочность и надежность. Здесь: 1 – внешний защитный слой изоляции, 2 – внутренний защитный слой,3 – индивидуальная изоляция проводников, 4 – проводники

Кабели по назначению в аудиотехнике можно разделить на три группы:

Акустические - предназначены для доставки сигнала от усилителя к акустическим системам.

Межблочные - передают аналоговый звуковой сигнал малой мощности от одного аппарата к другому.

Цифровые - обеспечивают передачу сигналов в цифровом виде.

В свою очередь, по особенностям использования кабели можно разделить тоже на три группы: студийные, сценические и туровые.

В студии условия эксплуатации оказываются довольно комфортными: практически постоянная температура и влажность, кабель уложен в каналы или закреплен, и практически не подвергается механическим воздействиям.

Кабель для сцены должен быть более прочным: на него могут наступить, поставить тяжелый аппарат или довольно сильно дернуть. Для повышения механической прочности на разрыв в кабеле имеется корд, он может быть выполнен из хлопчатобумажной ткани, синтетической нити или даже из металла. Такой кабель можно использовать для подвешивания микрофонов, специальные модели способны выдержать разрывающее усилие до тонны - можно использовать для буксировки застрявшего автомобиля или для подвешивания акустических систем.

Самые жесткие требования предъявляются к кабелям, предназначенным для туровой работы. Жара, холод, дождь и снег, рывки и завязывание в морские узлы - все это не должно испортить кабель. Цена кабеля, способного выдержать столько неприятностей, в несколько раз выше, чем предназначенного для монтажа в студии - но сорванный концерт стоит все равно дороже.

 С точки зрения количества сигналов, которые можно предавать по кабелю, существуют также три группы: моно, стерео и многоканальные (или мультикоры). Эти названия используют и для обозначения собственно кабеля, и готовой, с разъемами, конструкции.

Без мультикора не обойтись в зале, по нему сигналы со сцены подаются в пульт и возвращаются к системе звукоусиления. Удобен мультикор и в студии: прокладывать жгут из десятка раздельных кабелей гораздо труднее, и стоимость инсталляции оказывается выше. Теоретически, за счет близкого расположения проводников в мультикоре, большим оказывается взаимное проникание сигналов из канала в канал, но на практике разделение сигналов оказывается вполне достаточным.

 В любом случае по кабелю передается информация в виде электрического сигнала. Если сигнал проходит без потерь, то и информация передается полностью. Потери информации или изменение звучания всегда является следствием искажения сигнала, так что качество кабеля всегда можно оценить объективно и точно, но иногда это нелегко сделать.

Поэзия формул.

Полную информацию об эксплуатационных свойствах кабеля должен предоставить его поставщик.

Простейшая линейная модель.

 

Рис.1. Взаимодействие кабеля, источника и приемника сигнала

Для описания свойств кабеля принято оперировать так называемыми погонными параметрами, то есть отнесенными к единице длины - одному метру. Погонная емкость межблочных кабелей определяется конструкцией, размерами и свойствами диэлектрика, и лежит в пределах 10…100 пФ/м, примерно такие же величины характерны и для акустических кабелей.

Погонная индуктивность зависит от геометрии кабеля и тоже невелика, речь идет о микроскопических величинах: 0,1…1 мкГн/м.

Омическое сопротивление проводника определятся его сечением и материалом, из которого он изготовлен. Например, метр медной проволоки сечением 1 мм2 имеет сопротивление 0,017 Ом.

Рис.1. Взаимодействие кабеля, источника и приемника сигнала

Чтобы оценить влияние кабеля на проходящий через него аналоговый сигнал, обратимся к схеме, показанной на рисунке 1. Условия, при которых влиянием кабеля можно пренебречь, оказываются такими:

Rк < Rн,

Rвых <<1/6,28 • Cк • Fв , Rн>>6,28 • Lк • Fв или Cк<1/6,28 • Rвых • Fв и

Lк<< Rн/6,28 • Fв,

где: Fв - верхняя граница рабочего диапазона частот, Гц; Rк - омическое сопротивление кабеля, Ом; Cк - емкость кабеля, Ф; Rвых - выходное сопротивление источника сигнала, Ом; Rн - сопротивление нагрузки, Ом.

Выходное сопротивление источников сигнала лежит в широких пределах, от сотых и тысячных долей ома (мощные усилители) до нескольких килоом (динамические микрофоны), а сопротивление линейного выхода аппаратуры составляет обычно десятки-сотни Ом, хотя бывают и исключения.

 

Штекер RCA. Выдвижная упругая обойма позволяет устранить помехи при подключении кабеля

 

Штекер RCA.Байонетный фиксатор – гарантия надежного контакта

 

Профессиональные разъемы оснащены кабельными фиксаторами

Взяв для примера межблочного соединения Rвых = 1 кОм, получаем: емкость кабеля должна быть существенно меньше, чем 1/6,28 • 1000 • 20000 = 8000 пФ. Для коротких кабелей (1…2 м) это условие выполняется легко. Изредка приходится использовать провода длиной более 10 метров, в этом случае нельзя забывать про емкость кабеля, она влияет на АЧХ. Гораздо чаще приходится сталкиваться с другой трудностью: каскады с низким выходным сопротивлением нормально работают, если емкость нагрузки не превышает определенного значения, например 100 или 1000 пФ. "Не любят" емкостную нагрузку высокоскоростные широкополосные операционные усилители.

 Для акустических проводов важным является выполнение условия Rвых+Rк << Rн. Скрупулезные немцы (если не ошибаюсь, то непосредственно в DIN45500) определили требования к соотношению сопротивлений: Rвых+Rк < Rн/20. Модуль полного сопротивления акустических систем лежит в пределах 2…20 Ом, отсюда получаем: Rк < 0,1… 0,5 Ом.

В качестве акустических используют кабели сечением 2,5 и даже 10 мм2, при длине 5 м их сопротивление удовлетворяет этому требованию.

Выполнить все перечисленные условия нетрудно, и вносимые кабелем искажения сигнала должны бы быть ничтожными. И совершенно непонятно, почему тогда кабель влияет на звучание, а замену кабелей легко заметить на слух ?

Взаимодействие с окружающей средой

В грубой модели кабеля, учитывающей сопротивления, индуктивность и емкость, все получается просто и красиво, слишком красиво, чтобы быть правильным.

Начну с того, что пока мы не учитывали взаимодействие кабеля с окружающей средой. Магнитная и электрическая составляющие внешнего поля приводят к появлению помех в передаваемом сигнале. Для защиты от электрической составляющей используют экранирование. Плотность экранирующей оплетки может быть разной, но утверждение, что кабель с 70% оплеткой гораздо хуже защищен, чем 95% кабель представляется мне не вполне убедительным. Через "просветы" в оплетке поле внутрь кабеля проникнет тогда, когда длина волны окажется достаточно малой - сопоставимой с размерами отверстий. Исключить появление таких помех нельзя, но и преувеличивать их роль не стоит.

Чувствительность кабеля к магнитному полю удается уменьшить, свивая прямой и обратный провода, тогда наводки на соседние участки взаимно компенсируются. От электрической составляющей поля защищает экран. Лучшими свойствами обладает витая пара в экране, именно такие кабели следует использовать в студии. Дополнительный второй экран, возможно, играет в этом "спектакле" какую-то положительную роль, иначе такие провода не выпускались бы, но его звукотехнические преимущества мне неизвестны, кроме одного - возможности манипулировать с заземлением. Первый экран можно соединить с корпусом приемника сигнала, второй - с корпусом источника. Положительный эффект будет получен, если для подачи на микрофон фантомного питания использовать одну экранирующую оплетку, а вторую - в качестве экрана.

 Напряженность полей в больших городах довольно высокая, особенно остро стоит вопрос в помещениях, начиненных "под завязку" электронной аппаратурой, или расположенных на территории радиопередающих центров. В этом случае полезно кабельную разводку в студии поместить в экранирующий металлический короб или трубу.

Кроме электрических, на сигнал в кабеле могут влиять и внешние механические воздействия. При деформации или вибрации изменяется емкость кабеля: как и в конденсаторном микрофоне, механическое воздействие преобразуется в электрический сигнал, причем эффект выражен тем ярче, чем больше напряжение между проводниками. С "микрофонным эффектом" в кабеле приходится сталкиваться и в том случае, когда вместе с сигналом по проводу подается напряжение питания. К счастью, в профессиональной технике с таким явлением приходится сталкиваться весьма редко.

Внутренние процессы в кабеле

Не учитывает простейшая модель и многие процессы, происходящие в самом кабеле: как в проводнике, так и в диэлектрике.

Диэлектрик. Если не углубляться в дебри физики, то картина получается примерно такая. Под действием поля происходят изменения в материале: смещаются электроны и ионы, деформируются молекулы. Как и положено квантовым системам, реагируют они на внешнее воздействие инерционно и не вполне линейно, в чем легко убедиться даже в домашних условиях. Разрядив конденсатор, отложите его в сторонку, а спустя часок-другой вновь измерьте напряжение на выводах - только осторожно, потому что, даже разряженный, он может довольно ощутимо ударить током. Аналогичный процесс происходит и в диэлектрике кабеля, разве что масштабы поменьше: током, конечно, не ударит, но сигнал может ощутимо измениться.

 Токи в проводах создают магнитное поле, которое может влиять на свойства диэлектрика. Их изменения невелики, но и порог заметности тоже мал: около одной миллионной от мощности полезного сигнала - приблизительно -60 дБ. Полезный сигнал в межблочном кабеле при сопротивлении нагрузки 600 Ом имеет мощность порядка 1 мВт, то есть помеха 10-9 Вт вполне может так же повлиять на звук, как влияет на вкус бочки меда ложка дегтя, или чашки кофе - щепотка перца.

Абсорбция зарядов, нелинейные эффекты поляризации диэлектрика, процессы на его поверхности могут привести к искажению сигнала, и приводят, поскольку изменяется звучание. К сожалению, пока нет общепринятой методики измерений таких искажений, поэтому с количественной оценкой придется подождать.

На первый взгляд кажется, что применение в кабеле материалов с меньшей диэлектрической постоянной позволяет уменьшить искажения, но на самом деле зависимость оказывается весьма нетривиальной.

Проводник. Процессы в проводнике очень сложны. Считая ток банальным движением электронов, мы настолько упрощаем и огрубляем картину, что ничего разглядеть уже не удается. Известно, например, что с ростом частоты сигнала ток вытесняется к поверхности - это скин-эффект, и его можно заметить и в звуковом диапазоне. И вообще, именно поверхность - одна из важнейших составляющих проводника. Для улучшения ее свойств используют специальные приемы, например, покрывают серебром. Но есть мнение, что электрохимический способ серебрения не дает нужного результата - лучше, если серебро впрессовано в поверхность. Трудно судить, насколько обосновано это утверждение, но одно бесспорно: поверхность - важна. И важно, чтобы ее свойства не ухудшались в процессе эксплуатации. Причиной деградации может стать, например, хлор, выделяемый полихлорвинилом и другими диэлектриками.

Производители часто акцентируют наше внимание на составе меди: бескислородная, примесей меньше 0,001%, монокристаллическая структура и вообще - "аудиофильский металл, сваренный по особому рецепту". Самое неприятное в этих заявлениях то, что их практически невозможно проверить. Связывать искажения сигнала с наличием или отсутствием кислорода в меди я бы поостерегся, но одно бесспорно: медь 99,9% и 99,9999% - это, по существу, разные материалы, и вполне естественно, что кабели окажутся разными, так как очистка меди радикально изменяет ее свойства.

В пятиметровом акустическом кабеле - десять метров провода (пять - "туда" и пять - "обратно"), и при сечении провода 1 мм2 получаем в результате 0,17 Ом, что гораздо меньше сопротивления головки акустической системы. Короткий кабель мог бы быть гораздо более тонким, но понятно, что ток 100 А в проводе сечением 1 мм2 приведет к неприятным последствиям. В проводах сварочного аппарата плотность тока не достигает 10 А/мм2, а если важны не только искры, но и звук, то превышать значение 1 А/мм2 не следует, то есть лимитирующим фактором выступает плотность тока в проводнике, а низкое сопротивление получается автоматически: на практике используются акустические кабели сечением 2,5 и даже 10 мм2.

В межблочных кабелях сопротивление проводников менее значимо, оно начнет сказываться только тогда, когда будет соизмеримо с сопротивлением нагрузки: 600 Ом или 10 кОм. Влияние "тонких" процессов в проводнике оказывается не столь ярко выраженным. Для кабелей длиной несколько метров достаточно иметь сечение 0,2…0,5 мм2.

Аналогичные требования предъявляются и к цифровым кабелям, но есть и нюансы. Для аналоговых низкочастотных сигналов, когда длина волны существенно больше длины кабеля, уменьшение сопротивления, индуктивности и емкости позволяет, в принципе, уменьшить потери и искажения. По мере повышения частоты начинают проявляться волновые эффекты, и значение индуктивности и емкости кабеля приобретают другой смысл. Отношение этих параметров определяет волновое сопротивление кабеля. Если нагрузка имеет активное сопротивление, равное волновому, то вся энергия приходящего сигнала ею поглощается, этот режим работы называют согласованным. Если же волновое сопротивление кабеля и нагрузки различаются, то часть энергии отражается, а в кабеле возникает стоячая волна. Последствия рассогласования довольно неприятны: возрастает неравномерность АЧХ, искажается форма сигнала. Волновые явления нужно учитывать, если длина кабеля соизмерима с четвертью длины волны. Например, при частоте сигнала 10 МГц длина волны в вакууме составит 30 м, то есть в кабеле длиной 5 м волновые эффекты уже проявятся.

Для передачи цифровых сигналов, а именно в этом случае спектр оказывается весьма широким, достигая 10 МГц и более, используют кабели с волновым сопротивлением 50, 75 и 110 Ом. Волновое сопротивление кабеля определяется его геометрией, поэтому механическая устойчивость кабеля к внешним воздействиям выходит на первый план, и кабель обычно довольно жесткий. В таблицах с параметрами цифровых кабелей приводят погонное затухание, но в условиях реальной студии его роль невелика. Остро вопрос ослабления сигнала встает на частотах, гораздо более высоких, чем те, что используются в звуковых цифровых интерфейсах, где они не превышают 10 МГц.

Проза жизни

Хороший кабель - целый кабель

Кроме электрических параметров, есть у кабеля еще и механические свойства. Понятно, что требования к кабелям, предназначенным для использования на улице, для прокладки в помещении или для подключения микрофона на сцене оказываются разными. Выпускаются кабели с расширенным диапазоном температуры, с повышенной эластичностью, и даже со специальным кордом, практически исключающим обрыв. При выборе кабеля полезно учесть эти его особенности, платить следует за то, что действительно необходимо.

Концы

И еще одно обстоятельство: разъем, без которого кабель - не кабель. В студийной технике в качестве основного выступает XLR, часто используется джек, встречается и RCA. Разъем должен обеспечить надежное электрическое соединение и механическую фиксацию. Потенциально лучшим в этом смысле является XLR. В реальной жизни все сложнее. Из чего складывается качество разъема? Начнем с контактов.

Сопротивление контакта зависит от материала и площади соприкасающихся поверхностей, и усилия, с которым они прижаты друг к другу. Штекер RCA. Выдвижная упругая обойма позволяет устранить помехи при подключении кабеля Штекер RCA. Байонетный фиксатор – гарантия надежного контакта Профессиональные разъемы оснащены кабельными фиксаторами

Обратите внимание на покрытие разъема. Пятна и "разводы" свидетельствуют о дефектах поверхности. Хорошие разъемы имеют стойкое покрытие, оно вполне выдерживает 5 лет интенсивной эксплуатации. Высокой стойкостью к истиранию обладает никель, но у него есть один большой недостаток: он плохо смачивается оловянно-свинцовыми припоями, и качество пайки оказывается низким. Определить "на глаз" качество покрытия трудно, поэтому при подготовке к большому монтажу полезно сначала купить несколько разъемов на пробу. Обратите внимание и на термостойкость пластика, из которого изготовлен изолятор. Дорогие и дешевые версии разъемов различаются именно качеством покрытия токопроводящих элементов и материалом изолятора.

С заботой о надежном соединении делают разъемы RCA, предназначенные для профессионального использования. Центральный контакт - разрезной, его упругость обеспечивает плотное соединение с гнездом. Цанговый фиксатор обоймы позволяет прижать контактирующие поверхности, одновременно исключается случайное выдергивание штекера из гнезда. Разрезная упругая обойма дешевле цангового фиксатора, но тоже неплоха в эксплуатации. Стоит обратить внимание на еще одну разновидность разъема RCA - с выдвижной обоймой. При включении такого штекера в гнездо сначала соединяются "общие" проводники, а потом - сигнальные, это радикально уменьшает коммутационные помехи.

Соединение должно не просто работать, но работать надежно и долго. Если процесс важнее результата, то можно взять дешевенький джек в ближайшем магазине культтоваров, ток он проводит, и звук будет. Огорчает только то, что если не первое, то второе неосторожное движение приведет к обрыву. В разъемах профессионального назначения предусмотрен фиксатор кабеля: цанговый зажим или лабиринт. В свою очередь, кабели профессионального назначения имеют конструкцию, позволяющую надежно их фиксировать в разъеме: хлопчатобумажный корд хорошо фиксируется цангой разъема, он защищают кабель от обрыва даже при значительных усилиях.

Легенды и мифы

Мне довелось участвовать в сравнении многих десятков кабелей, и совершенно определенно заявляю, что на звук они влияют. Изучая свойства кабелей и их влияние на сигнал, я пытался обнаружить помехи или искажения, уровень которых превышал бы порог слуховой заметности, или хотя бы был с ним сопоставим, и кое-что нашел. Исчерпывающего описания воздействия кабеля на сигнал предложить не могу, есть только гипотезы. Где-то ясности больше, где-то меньше…

Направленность. По одному проводу кабеля ток течет туда, а по второму точно такой же - обратно. Складывается впечатление, что, поменяв местами начало и конец кабеля, мы ничего в системе не изменим. Получается, что дискуссии о направленности кабеля смысла не имеют, по крайней мере, в звуковом диапазоне частот, когда можно пренебречь волновыми эффектами. Если же приглядеться внимательно, то увидим кое-что интересное.

Например, экранирующую оплетку межблочного кабеля профессионалы соединяют с корпусом только на одном конце - у приемника сигнала, вот вам и асимметрия. При переворачивании такого кабеля уровень радиочастотных наводок в сигнале может возрасти на 20, 30 и даже 50 дБ. Эти помехи сами не слышны, но влияют на работу аппаратуры, и звук изменяется. Детектирование и интермодуляция на нелинейных элементах тракта приведет к появлению "добавок" к полезному сигналу и в звуковом диапазоне частот.

Взяв даже самый лучший анализатор спектра, вы едва ли обнаружите звуковые продукты воздействия радиочастотных помех на кабель, в чем я лично убедился. Помехи наводятся на кабель, а звуковую часть их спектра переносят другие узлы: входной и выходной каскады соединяемых устройств.

Аналогичную картину мы увидим и в акустическом кабеле. Наведенные через кабель радиочастотные помехи влияют на работу выходного каскада усилителя и детектируются в акустической системе. Не следует рассматривать кабель в отрыве от остального оборудования студии.

Рис.2. Сопротивление акустических кабелей. Схема и результаты измерений для кабелей различных типов Рис.3. Сопротивление контактов акустических кабелей

Сопротивление.

 

Рис.2. Сопротивление акустических кабелей. Схема и результаты измерений для кабелей различных типов

 

Рис.3. Сопротивление контактов акустических кабелей

Есть и собственные свойства кабеля, которые можно исследовать с помощью простого вольтметра, - это сопротивления проводов и контактов. Оказалось, что в пределах звукового диапазона частот сопротивление кабеля может измениться почти на порядок: от 0,02 до 0,2 Ом. Не удалось достоверно определить, является ли рост сопротивления с частотой следствием индуктивности кабеля, или других причин, но объективные различия между кабелями очевидны, это иллюстрирует рисунок 2. По звуку, кстати, выигрывали те провода, у которых изменение сопротивления меньше - лучший обозначен на рисунке цифрой 1. Обратите внимание и на еще один факт: на рисунке сплошной линией и пунктиром показаны зависимости сопротивления от частоты для двух образцов одного и того же кабеля. Чем меньше расхождение, тем лучше звук.

Интересными показались результаты измерения сопротивления контактов (рисунок 3). Представлены схема и результаты измерений. При повторных измерениях сопротивления одних и тех же контактов оказалось, что сопротивление изменяется случайным образом: на рисунке показаны границы разброса.

Несколько серий измерений дали разные результаты, особенно велико было расхождение на высоких частотах у простого кабеля, а хороший кабель оказался хорош и в этом смысле. Величина сопротивления контакта невелика, всего 0,001 Ом, но в цепи таких контактов - четыре, то есть изменение сопротивления составляет 0,001 от сопротивления нагрузки, то есть -60 дБ. Это вполне можно заметить на слух.

АЧХ и ФЧХ. Диэлектрическая проницаемость изолятора в кабеле мало влияет на скорость распространения в нем сигнала - в "быстрых" кабелях отставание от скорости света в вакууме составляет всего единицы процентов. Не имеет смысла даже обсуждать возможность влияния этой скорости на звучание: при длине 3 м даже в "медленном" кабеле (1/2 от скорости света) задержка составит всего 20 нс, на звук такая задержка не влияет. В то же время, чем выше скорость распространения сигнала в кабеле, тем меньше влияние диэлектрика. И меньше искажения в звуковом диапазоне, даже если мы и не умеем их измерять.

Дискуссии о фазовых искажениях, которые вносит кабель на низких частотах, представляются мне уместными только в кругу "аудиогомеопатов": речь идет о величинах с десятком нулей после запятой. Гораздо вероятнее выглядит гипотеза об инерционных процессах в диэлектрике: для появления заметных искажений нужно аккумулировать примерно 1 мВт на метр кабеля, а это вполне возможно, вспомните опыт с "разряженным" конденсатором.

Качества внешние и внутренние. Электрические процессы на поверхности кабеля могут проявиться в звучании - энергии электростатического заряда для этого вполне достаточно. Проверить это совсем просто: протрите кабель антистатическим средством из арсенала домашней хозяйки - если и не поможет, то не повредит. Контактирующие поверхности подвержены коррозии, со временем ухудшается контакт. Золото не ржавеет, но его поверхность загрязняется, даже если ее не трогать грязными руками: конденсируется вездесущая влага. Чистота - залог хорошего звука.

Между мифами и реальностью. Чудес не бывает. Если изменяется звучание, это значит, изменился сигнал, даже если мы и не умеем это измерять. Всякому следствию есть своя причина. Иногда очевидная, иногда - не очень. Сигнал просто так не портится. И дело тут, скорее всего, не в фазах луны и расположении далеких звезд, а в лежащем где-нибудь на кабеле мобильном телефоне, ведь тут идет речь о ваттах излучаемой мощности. Этого вполне хватит, чтобы "испортить песню".

Невозможно предохраниться от воздействия всех процессов, способных исказить сигнал и ухудшить звучание. Улучшая одно - можно ухудшить другое. Именно поэтому не стоит сломя голову бежать за самым дорогим или особо аудиофильским кабелем. Наверняка он чем-то хорош, но подойдет ли он для решения ваших задач? Жить легко и просто, когда можно поручить решение задачи выбора кабелей и разъемов специалисту. Надо только правильно поставить перед ним задачу, но это уже другая тема. А пока - хороших вам проводов и контактов!

Подготовлено по материалам портала "www.rus.625-net.ru"

Atlas,  AudioQuest,  DALI,  Kimber Kable,  Kramer,  Monster,  MT-Power,  OEHLBACH,  PROFIGOLD ,  Real Cable,  Silent-Wire,  Ultralink,  WireLogic, QED,  Tech+Link,  Van Den Hul, WireWorld,

HDMI - идеальный интерфейс ?

HDMI - идеальный интерфейс ? 

Основатели HDMI - Hitachi, Matsushita, Philips, Silicon Image, Sony, RCA/Thomson и Toshiba - разработали стандарт, совместимый с цифровым видеостандартом DVI, с возможностью передачи звука и сигналов управления, а также, по настоянию студий Fox, Universal, Warner и Disney, систему защиты контента HDCP. За v.1.0, введенной в 2003, последовали v.1.2 и v.1.3 с различными незначительными обновлениями, касающимися синхронизации и структур передачи данных.

 

Множество пользователей столкнулось с трудностями подключения сопровождавшими развитие HDMI. В марте 2010 года была представлена новейшая версия 1.4а, и теперь таким интерфейсом, как правило, оснащены новые Blu-ray-плееры и AV-усилители. Но позволяет ли он избавиться от всех проблем ?

Миф состоит в следующем: раз по HDMI-кабелям цифровые данные передаются в виде потока нулей и единиц, то все всегда должно работать без сучка и задоринки независимо от стоимости или конструкции. На самом деле когда вы через HDMI объединяете в одну систему разные источники сигналов, кабели, принадлежности и дисплеи разных производителей, то почти наверняка столкнетесь с проблемами.

Фирма DPL (www.dplrating.org) из Флориды, руководит которой Джефф Бокаччо, предлагает программу Digital Performance Level, помогающую производителям, продавцам и потребителям испытывать и оценивать HDMI-изделия. «Для успешной коммутации по HDMI нужен совершенно новый свод правил и различных технических средств, — говорит Джефф. — Мы обратили внимание на изначальное наличие у HDMI ряда проблем с надежностью, что ограничивало его использование. Было очевидно, что, хотя многие устройства прошли тест на совместимость с HDMI, характеристики большинства из них соответствовали нижним значениям шкалы. Даже весьма дорогие продукты не обязательно обеспечивали высокую производительность из-за большой ширины полосы пропускания для видео и помех, наводимых на каналы управления интерфейсом». С какими сложностями регулярно сталкивается HDMI?

«Многие проблемы не имеют отношения к скорости передачи видеопотока, — утверждает Джефф. — Основная их часть связана с управляющим протоколом I2C в системе линии DDC (Display Data Channel) для EDID (функция Plug and Play) и защиты цифровых данных HDCP (High bandwidth Digital Content Protection). I2С нетороплив, но очень чувствительно реагирует на паразитные емкости в разъемах, кабелях и других электроцепях. Если емкость достигает критической точки, это приводит к срыву синхронизации сигнала, необходимого для правильной трансляции данных. У вас может быть самая скоростная широкополосная линия в мире, но без DDC вы окажетесь в безвыходном положении. Возможные проявления этого — отсутствие звука, изображения, «розовый» экран или мерцание — делают высокоскоростные линии передачи данных беспомощными».

Вспышки в черных участках картинки говорят о проблемах с передачей видеоданных, в большинстве своем связанных с кабелем. Использование более коротких соединителей заметно улучшит качество. Можно также подключить к системе активные усилители HDMI. Вспышки, отсутствие звука или «розовый» экран — обычно признаки плохой линии DDC. Необходимо отключать все работающие компоненты, чтобы найти проблемный. Попробуйте заменить HDMI-кабели более короткими. Если проблемы остались, попробуйте подключиться к другим входам. Паразитная емкость может присутствовать в аппаратуре, поэтому попытайтесь использовать специальный кондиционер для линии DDC, который позволяет устранить множество проблем.

 Если изображение появляется, а затем исчезает, то весьма вероятно, что в одном из видеоканалов TMDS высок уровень ошибок. Бывает, что картинка отображается с разрывами строк. Возможная причина — линия DDC работает не совсем корректно, и HDCP не получает при обновлении ключ. В этом случае попробуйте заменить кабель. Если все это не помогает, установите на линию кондиционер.

Еще один возможный источник сложностей с HDMI — линия +5 В, используемая для питания электронных схем DDC на дисплее, когда он выключен. Если мощность источника падает, могут возникнуть проблемы с передачей данных. Некоторые HDMI-коммутаторы, сплиттеры и кабели со светодиодной подсветкой питаются от этой линии, что приводит к появлению неприятностей.

Контакт 19 HDMI, служащий для обнаружения горячего подключения, вдвое короче остальных, поэтому, если вилка HDMI слегка выходит из гнезда, он отключается в первую очередь. Помните и о том, что HDMI-кабели не любят перегибов — важна синхронизация сигналов, а перекручивание и изгибы способны ухудшать их характеристики, особенно на больших расстояниях.

 Качество связи по HDMI меняется при использовании разных разъемов на одном и том же аппарате. Часто из-за особенностей конструкции платы один вход HDMI в телевизоре создает помехи для другого входа.

Трудности с HDMI могут возникать и при передаче ЗD-сигналов. Системы с HDMI v. 1.3 умеют работать с ЗD-видео, но ресиверы, оснащенные HDMI v.1.3, не пропускают 3D EDID-информацию на дисплей. Одно из решений этой проблемы — покупка Blu-ray-плеера с двумя выходами HDMI — одним для подключения прямо к ТВ, а другим для передачи звука на ресивер.

У некоторых первых ресиверов с HDMI плата располагалась рядом с трансформатором. Джефф рассказал об одном фанате ДК, чья HDMI-система регулярно сбоила. Никто не мог распознать причину этого до тех пор, пока Джефф не заметил кота, спящего на аппарате, — тот закрывал вентилятор охлаждения, и плата HDMI в усилителе перегревалась.

Итак, поймите, что проблемы с HDMI бывают не только у вас. Примите к сведению наши советы, возможно, вы сможете настроить систему так, чтобы она работала, как и было задумано конструкторами...

История HDMI

Основатели HDMI - Hitachi, Matsushita, Philips, Silicon Image, Sony, RCA/Thomson и Toshiba - разработали стандарт, совместимый с цифровым видеостандартом DVI, с возможностью передачи звука и сигналов управления, а также, по настоянию студий Fox, Universal, Warner и Disney, систему защиты контента HDCP. За v.1.0, введенной в 2003, последовали v.1.2 и v.1.3 с различными незначительными обновлениями, касающимися синхронизации и структур передачи данных.

Теперь агентство HDMI Licensing опубликовало версию 1.4. Среди основных дополнений - двунаправленный обмен данными, позволяющий подключаться к локальным сетям с Ethernet-устройствами, и реверсивная передача аудио. Благодаря применению канала HDMI Ethernet (НЕС) между совместимыми устройствами поддерживается передача данных на скоростях до 100 Мбит/с - так, например, телевизор, подключенный к широкополосной сети, может использовать порт HDMI с поддержкой НЕС для организации совместного интернет-соединения с другим устройством с НЕС. Реверсивный звуковой канал (ARC) позволяет передавать звук от телевизора на ресивер по одному общему кабелю. Среди других нововведении - автоматическое улучшение контента (АСЕ), поддерживающее будущие стандарты 30-видео вплоть до двух потоков 1080р; совместимость с разрешением до 4096x2160 пикселей при 30 Гц; расширенная поддержка цветовых пространств, таких как Adobe RGB и AdobeYCC601, для цифровых фотокамер; функция распознавания контента, которая может автоматически оптимизировать параметры ТВ-картинки исходя из типа материала. Также появился разъем Micro HDMI с 19 контактами, вдвое меньший по размеру, чем стандартная HDMI-вилка, предназначенный для портативных устройств с поддержкой разрешения до 1080р. Совместимые с HDMI v.1.4 кабели уже имеются в продаже, однако комитет по лицензированию HDMI, запутывая ситуацию еще больше, запретил владельцам лицензий указывать версию HDMI на упаковке или в рекламе кабелей. Новые требования для этикеток ссылаются на пять типов кабелей с различными возможностями и техническими характеристиками: Standard, Standard with Ethernet, Standard Automotive, High Speed, High Speed with Ethernet.

 

* TMDS (Transition Minimized Differential Signaling, дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней) - три канала, передающие потоки видео и дополнительных данных с пропускной способностью до 3,4 Гбит/с на канал.

** СЕС (Consumer Electronics Control) -двунаправленная последовательная шина, использующая протокол промышленного стандарта АV.Link для удаленного управления электронными устройствами.

*** НЕС (HDMI Ethernet Channel) - отдельный двунаправленный канал для передачи сетевых данных, поддерживающий скорости до 100 Мбит/с и пригодный для использования его IP-приложениями.

 

Возникает вопрос: если некоторые HDMI-продукты лучше других, то почему просто не протестировать их и не опубликовать результаты? Однако это легче сказать, чем сделать: нужное для цифрового анализа оборудование стоит около $ 250 000 - сумма достаточная, чтобы озадачить даже самого серьезного производителя. Потери цифрового сигнала измеряются с использованием анализа тактовых переходов, обычно отображаемого в виде «глазковой диаграммы». На ней выводится график цифровых сигналов при изменении уровня от 0 до 1. Если форма «глаза» получается резкая и чистая, то сигнал будет четко зафиксирован. Проблемы с синхронизацией и помехами проявляются в виде размывания «глаза». Чем больше смазывание, тем хуже качество сигнала.

В некоторые телевизоры встраиваются электронные схемы коррекции ряда ошибок. Если проблемы оказываются серьезными, на экране возникает шум, напоминающий аналоговый «снег», наблюдаются сбои в синхронизации звука и изображения вплоть до полного пропадания сигнала. В отличие от аналогового сигнала, который доходит даже в сильно искаженном виде, здесь после определенного момента - когда протоколы HDCP, отвечающие за установление связи, перестают работать - цифровые сигналы просто исчезают, а дисплей отключается. HDCP должен обновляться каждые две секунды, поэтому нарушить его работу достаточно легко.

На рис. А показана «глазковая диаграмма» цифрового сигнала. Симметричное и чистое пространство между сигналом и маской в форме глаза (синий шестиугольник) говорит о том, что это сигнал хорошего качества с большим расстоянием до границ маски. Прикосновение к маске («грязный поцелуй») - проявление немногочисленных ошибок, вызывающих случайные вспышки на экране. На рис. В показано уменьшение расстояния до переднего фронта сигнала, приводящее к ухудшению его качества в источнике или кабеле. На рис. С сигнал ухудшился настолько, что стал непригодным.

Подготовлено по материалам журнала "DVD Эксперт"

Компендиум, или краткое руководство по High End-аудио. Акустические системы

Компендиум, или краткое руководство по High End-аудио. Акустические системы

Знаете ли вы, какая часть электродинамического излучателя самая дорогая ? Нет, не золотая катушка и не диффузор из японской бумаги, а магнит.

СКОВАННЫЕ ОДНОЙ ЦЕПЬЮ

Изложенная в предыдущей части задача магнитной цепи — создать высоколинейное и мощное магнитное поле в воздушном зазоре, в котором перемещается звуковая катушка, — возложена не только на магнит, а на весь магнитопровод: магнит (магнитомягкий материал), задний и передний фланцы плюс керн (магнитотвердые материалы). Да что там, геометрия воздушного зазора и воздух в нем могут как помочь, так и навредить, причем в такой степени, что никакой магнит не исправит положения. Ведь вместо воздуха в зазоре может быть специальная магнитопроводящая среда, например ферромагнитная жидкость. Но об этом позже.

ЧТО ОБЩЕГО У АНГЛИЧАНИНА ДЖИЛБЕРТА, ДАТЧАНИНА ЭРСТЕДА, ФРАНЦУЗА АМПЕРА И ХОЛОДИЛЬНИКА ?

Магнит — это вещь, природа которой понятна всем. Для звукотехники вроде все предельно просто: нужен магнит помощнее. Так оно и есть, но при этом в мощном излучателе, например низкочастотном, магнитная цепь нагревается. По звуковой катушке течет ток, и вследствие ее сопротивления выделяется тепло.

А теперь вспомните про паспортную мощность НЧ-динамика. 100 Вт ? Пожалуйста! 200 Вт — тоже не редкость.

 

При большом сигнале катушка такого динамика может разогреваться до 200 градусов, а его магнит - до 100 градусов. Не без помощи постоянной Стефана-Больцмана, конечно.

Нагрев звуковой катушки вызывает такое неприятное явление, как компрессия, когда за счет роста сопротивления при нагреве начинает снижаться чувствительность и ухудшаются другие электроакустические параметры излучателя.

Подобная деградация особо характерна для медного провода звуковой катушки, будь он чистотой 99% или 99,9999%. Нагрев же магнита чреват потерей его намагниченности. Причем в отличие от случая со звуковой катушкой тут тепловые последствия будут необратимыми и заметными на слух даже в условиях домашнего, а не концертного применения.

Исторически первым шагом в погоне за мощностью магнитного поля в излучателе стал электромагнит, то есть дополнительная обмотка вокруг керна, на которую подавался постоянный ток и которая повышала напряженность магнитного поля в зазоре магнитной цепи. В 30-е годы из сплава железа, алюминия, никеля и кобальта под названием альнико научились отливать удобной формы магниты, отлично подходившие для тогдашних динамиков, которые, напомню, использовались с ламповыми усилителями небольшой мощности и, соответственно, должны были иметь высочайшую чувствительность; к мощности особых требований не предъявлялось. Иными словами, в них были немыслимы температуры нагрева выше 50°. С появлением более мощных усилителей выяснилось, что альнико после нескольких циклов нагрева теряет намагниченность, к тому же из-за политической ситуации в бассейне реки Конго в конце 1970-х кобальт стал роскошью (за год его цена поднялась на 2000%), и магниты снова стали электромагнитными... Нет, не так, конечно. К счастью, с 1950-х годов стал использоваться порошок феррита бария (или стронция), который можно добавить в железный порошок (магнетит и другие оксиды железа), а затем запечь и отформовать. Получится дешевый и удобный ферритовый магнит. Он хорош всем: выносит нагрев и при старении сохраняет без ухудшения свои характеристики, кроме одной: его магнитная энергия оставляет желать лучшего, особенно если учесть, что в условиях реальной жизни электроакустического преобразователя лишняя масса никогда не приветствуется. Еще феррит не любит мороз, но для сферы High End это малосущественно...

В 1960-х годах в авангарде исследователей, искавших альтернативу альнико, долгое время оставался американский ученый Карл Стрнат, который придумал самарие-во-кобальтовые сплавы, но с возникновением дефицита кобальта его идеи устарели. В 1983 году General Motors, Sumitomo Corporation и Китайская академия наук вроде бы независимо друг от друга создали соединение неодим-железо-бор. Мощные редкоземельные магниты, имея крошечные размеры и колоссальную магнитную индукцию, заняли с тех пор трон наиболее эффективного материала для магнита излучателей. Делают их двумя способами: порошок из смеси металлов либо запекается в специальной печи под давлением (и при температуре 1200 градусов), либо впрыскивается в расплавленный полимер и затем формуется.

Неодимовые магниты подвержены коррозии, но это преодолимо. Они не любят нагрев даже больше, чем альнико. Но главная их проблема — цена, стремительно скакнувшая вверх с 2009 года. Дело в том, ч то 95% редкоземельных металлов добывается в Китае, а поскольку тамошней автомобильной промышленности они тоже нужны, то страна ввела квоты на экспорт. За 2011 год неодим подорожал к 5 раз. Сплав самария и кобальта прекрасно выдерживает перегрев, но он еще дороже. Так что редкоземельные магниты чаще всего встречаются в ВЧ-динамиках, а остальные по-прежнему верны ферритам.

Кстати, магниты поставляются на заводы по производству громкоговорителей ненамагниченными — иначе их было бы трудно перевозить.

И еще: магнитная полоса на кредитной карте сделана из феррита бария.

Наконец, знаете ли вы, какая часть электродинамического излучателя самая дорогая ? Нет, не золотая катушка и не диффузор из японской бумаги, а магнит.

 

ПРИКЛАДНАЯ ГЕОМЕТРИЯ

Перейдем к более скучному, но не менее важному предмету. Что делает магнитная цепь в излучателе, мы обсудили в предыдущей части руководства: она концентрирует магнитное поле в воздушном зазоре, в котором движется звуковая катушка.

Расположить магнит в магнитной цепи можно двумя основными способами, и в этих случаях он носит названия магнит кольцевой или керновый.

Поскольку в звуковой катушке течет переменный ток звуковой частоты, она будет двигаться в магнитном поле в воздушном зазоре в двух направлениях: вверх и вниз. И при движении вверх, и при движении вниз собственное электромагнитное поле катушки должно сталкиваться с симметричным постоянным магнитным полем. Если напряженность поля будет гулять, то искажения звукового сигнала, рождаемого нашим электроакустическим преобразователем, неизбежны.

 

Распределение эквипотенциальных линий магнитного потока вокруг зазора (по материалам расчетного ПО FEMM 4.2)

 Казалось бы, в небольшом по длине воздушном зазоре совсем нетрудно обеспечить равномерное магнитное поле.

Так и было бы, если бы магнитное поле хотело в этом зазоре оставаться. Ан нет — оно не хочет и из-за разброса магнитной проницаемости керна, воздуха и нижнего фланца норовит разбежаться по сторонам.

Для начала можно, например, изменить края керна у зазора, сделать их фигурными: с выемкой или выступом. Тогда магнитный поток стабилизируется и лучше сконцентрируется в зазоре. Это замечательно, но такое решение предъявляет более жесткие требования к качеству станочных работ и пресса, вбивающего керн в задний фланец.

Чем уже зазор, тем больше полезный магнитный поток в витках катушки, но и здесь очевидны ограничения: если катушка начнет скрести по керну или переднему фланцу, о качестве звука можно забыть.

ДЛИНА ХОДА.

Осталось, наконец, привлечь к делу звуковую катушку. Пока как некую теоретическую концепцию, без технологий и материалов. В НЧ-излучателе катушка должна двигать диффузор не с таким уж малым смещением — иначе не получить нужное звуковое давление на самых низких частотах. Чтобы сбалансировать равномерность и мощность магнитного потока при минимуме нелинейных искажений и максимуме отдачи, конструкторам динамиков приходится думать над соотношением высоты намотки катушки и высоты зазора. Есть два полярных способа выбрать это соотношение.

Намного шире распространен случай, когда высота катушки больше высоты зазора, поскольку сила поля (зависящая от произведения магнитной индукции в зазоре на длину катушки) будет явно больше, как и максимальное смещение катушки. Главное, чтобы при смещении число витков в зазоре оставалось таким же, как и в положении покоя, и тогда линейность преобразования сохраняется на должном уровне. Случай, когда высота катушки меньше высоты зазора, дает более высокую линейность, но лишь в узком диапазоне смещений. Масса звуковой катушки меньше, но поскольку произведение магнитной индукции в зазоре на длину катушки меньше, то меньше и чувствительность. Поэтому системы, у которых высота катушки меньше высоты зазора, встречаются редко.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В общем заключительные выводы сводятся к тому, что однозначный вердикт тем или иным материалам, используемым в High End-динамиках, вынести нельзя, не углубившись в функции и особенности реализации (в том числе и в производстве) конструктивных узлов, в которых эти материалы применяются. В следующей части мы подробнее рассмотрим вопрос о материалах диффузоров и других элементов подвижной системы, а также поговорим о средне- и высокочастотных динамиках, которые пока остаются за пределами нашего с вами компендиума.

 Подготовлено по материалам журнала "АудиоМагазин"