Один в поле не воин

Аюр Санданов

Время требует
объединиться в массивы.
Линейные

Наверное, никому из читателей нашего журнала не нужно объяснять, что такое «линейный массив». То есть вообще никому. Можно даже не вспоминать о материалах, посвященных этому техническому решению, которые уже опубликованы на наших страницах. Достаточно просто хотя бы «краем» войти в мир концертного звукоусиления или полистать любое специализированное издание, чтобы понять: линейные массивы — это хороший тон, линейные массивы производит или мечтает производить любой поставщик концертной акустики, без них не обходится почти ни один по-настоящему серьезный концерт. Линейный массив — это модно, черт побери, и даже не ведающий ничего о различиях между сферическими и цилиндрическими звуковыми волнами дилетант сделает серьезное лицо и кивнет при этих волшебных звуках.
На сегодняшний день так все и обстоит: профессионалы и специалисты по звуковому оборудованию обсуждают тонкости из высших сфер, связанные с этой, по сути совсем молодой технологией; остальные же ниcколько не сомневаясь принимают модное нововведение как должное. И их можно понять — достоинства линейного расположения громкоговорителей в кластере очевидны.
Однако попробуем совершить небольшой экскурс в историю этих «звуковых башен» и затронуть проблемы, связанные со взрывом их популярности.

…Но не видит ничего,
что под носом у него
Только что технология линейного расположения громкоговорителей была названа «молодой». Это не совсем так. Мы по привычке опускаем в разговоре о мощной концертной акустике наработки, воплощенные известными эстетами и педантами — мастерами High-End. Действительно, еще давным-давно излюбленным форм-фактором кабинета у них стала вертикальная «башня» с дублирующими друг друга громкоговорителями. В далеких 60-х интуитивно воплотила этот принцип
в схему своих гитарных стеков и фирма Marshall. В
70-х гг. компании Martin Audio и Altec Lancing делали попытки сконструировать модульные массивы с линейными свойствами. Все эти системы объединяла одна особенность, которую дружно отмечали звукоинженеры, — четкая, совершенно отличная от обычной направленность.
Однако High-End рассчитан на слабое звуковое давление и небольшие расстояния до слушателя, чего не скажешь о концертном аппарате. И Martin, и Altec поначалу потерпели относительную неудачу в своих экспериментах с массивами.
Мир продолжал ходить на концерты любимых групп и воспринимать их выступления посредством внушительно выглядящих радиальных, «веерных» кластеров. Ни для кого не секрет, что на большинстве «громких» концертов не самого высокого класса в зале полно частотных «провалов» и аномалий, и это зависит, конечно же, не только от звукорежиссера, но и от акустики. Многие из этих проблем оказались в итоге врожденными недостатками радиальных кластеров, и больше всего они были связаны с интерференцией, которая возникает при суммировании пересекающихся звуковых полей от одинаковых громкоговорителей. Да и общая направленность таких систем только с натяжкой может быть названа определенной, так как разнится в каждом отдельно взятом частотном диапазоне. В результате за пределами «гарантированного» производителем звукового поля возникает масса «мусора» и лишней реверберации.
Решение этой задачи в каком-то смысле лежало под ногами проектировщиков. Поднял и отряхнул его от книжной пыли, а заодно и сформулировал теорию линейных акустических массивов никто иной как физик-ядерщик. Да-да, в один прекрасный день доктору Кристиану Хейлу, французскому ученому, надоело слушать неудовлетворительный «саунд» на концертах, и он разработал методологию создания линейных акустических систем. Мало того, этот предприимчивый доктор наук основал собственную компанию по производству аудиосистем, с названием красноречивым и простым: L’Acoustics. Спустя короткое время компания выпустила первый в истории реально работающий линейный массив.
Это был настоящий прорыв. Маститые коллеги Хейла немедленно погрузились в разработку своих систем на линейном принципе, а история систем звукоусиления подошла к новому большому повороту в своем развитии. Теперь бесполезно спорить о том, кому первому пришло в голову собрать излучатели в одно; сама идея о больших перспективах линейных массивов для «доставки» звука на большие расстояния и собственно термин впервые прозвучали в работе Гарри Олсона в 1957 г. Но победителей не судят, и L'Acoustics стала первой, кому удалось обуздать множество ограничений, заложенных в этой технологии.

Правила игры
Основные положения «принципов Хейла», изложенных в так называемом «Белом Документе», гласят, что множество одиночных звуковых источников, расположенных в виде плоской или искривленной поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга («шаг» массива), эквивалентно одиночному источнику с размерами, равными размерам массива источников, при выполнении нескольких условий.
Во-первых, шаг между акустическими центрами элементов массива должен быть меньше половины длины волны во всем частотном диапазоне этих элементов.
Во-вторых, волновой фронт каждого источника должен быть плоским (при максимальной излучающей плоскости источника не менее 80% от общей его площади). Кривизна волнового фронта не должна превышать четверть длины волны для наивысшей рабочей частоты.
В-третьих, кривизна самого массива должна соответствовать расстоянию до слушателей.
В целом все эти параметры, включая расстояние до слушателя, должны удовлетворять определенной зависимости.
Из этих критериев ясно, что само использование линейных массивов в изменяющихся ситуациях предполагает расчет настройки кривизны всего массива, а это непростая задача. А уж проектировать их — и вовсе зубодробительная задача. Особенно остро встает проблема с первым критерием: ведь для НЧ-громкоговорителя даже с самой большой диафрагмой длина волны на «дне» диапазона гораздо больше его диаметра (170 см / 20 Гц), и это прекрасно, зато на вершине диапазона — частота 20 кГц (соответственно 1,7 см) и компрессионный драйвер высокого давления гораздо больше по размерам (не говоря уже о половине длины волны). Способов решить эту проблему или хотя бы смягчить ее придумано уже довольно много. По сути, каждая компания — производитель кабинетов для массива утверждает, что ее способ наиболее новаторский и эффективный. Но по правде говоря, история вопроса еще слишком коротка, и, по всей видимости, осталось множество путей для альтернативного решения проблемы с ВЧ-массивом; да и существующие решения, конечно, будут оттачиваться и улучшаться с каждым годом.

Эпоха неограниченных возможностей
Вернемся к истории развития линейных массивов (ЛМ). В 1989 г. компания L’Acoustics выпустила свою знаменитую модель V-DOSC, построенную по замысловатой геометрической модели, основанной на вертикальной симметрии и так называемом «теле Вента», конусе, симметрично усеченном плоскостями с двух сторон. Начались первые эксперименты с развертыванием линейных массивов, тогда еще не вполне совершенных; кабинеты сцеплялись передними кромками и имели простую прямоугольную форму. В ответ на первые возникшие в полевых условиях проблемы Хейл говорил о том, что применение ЛМ — задача не для дилетанта и требует тщательного учета особенностей площадки. Как оказалось впоследствии, звукоинженерам нужно было только накопить немного опыта в применении ЛМ. Лучшее доказательство этого — тот факт, что даже ту самую модель V-DOSC все еще используют при озвучении туров. С тех пор разработка и производство ЛМ по всему миру приняли прямо-таки угрожающие масштабы. Корифеи жанра начали разрабатывать свои собственные решения проблем с формированием ЛМ, а главное — агрессивно продвигать их, так как конкуренция в этой нише стала весьма горячей. На сегодняшний день, кроме равномерного изгиба, который Хейл добавил своему массиву сразу после первых испытаний, ЛМ приобрели характерный параболический изгиб, улучшающий распределение направленности на разном расстоянии от излучателей. В целом ныне существует несколько вариантов линейных массивов: ряд драйверов прямого излучения, ряд рупоров, ряд изофазных щелевых волноводов и сочетание плоских ленточных излучателей. Кроме того, нельзя забывать об электронных контроллерах, которые являются принципиальной составной частью многих конструкций массивов; они «помогают» элементам ЛМ согласоваться друг с другом по частотам и даже (в случае с компактными ЛМ) позволяют регулировать направленность звукового поля в определенных пределах. Оговорюсь: уже много лет (и с легкой руки того же Хейла) существуют и горизонтальные линейные массивы, используемые либо как центральный кластер, либо для группирования субвуферов. В дальнейшем, так как речь пойдет о проблеме ВЧ-массива, я буду подразумевать все-таки вертикальный стек громкоговорителей.
Самое интересное, что за сплошной стеной «переворачивающих мир инноваций» и «новых слов» в построении ЛМ можно разглядеть относительное несовершенство нынешних конструкций, активные, разнонаправленные поиски оптимального решения. Если бы конструкция ЛМ в каком-либо отношении перешла за эти без малого двадцать лет на принципиально новый уровень, достигла какой-то точки отсчета, звукоинженеры высокого класса уже просто не стали бы использовать первую модель ЛМ-кабинетов. Это приводит многих смелых и, возможно, не вполне обеспеченных (а вы помните, ЛМ — штука модная, а значит, дорогая) звукоинженеров к искушению создать свой собственный ЛМ.
В России еще с советских времен почти абсолютная невозможность достать нормальные, фирменные кабинеты всемирно известных фирм толкала местных умельцев к постройке собственных вариантов желанной и недосягаемой аппаратуры. Строили, понятно, почти что «на ощупь» и из самых неожиданных материалов и деталей (одни детские матрацы чего стоят). С тех времен за «самоделками» от концертной акустики закрепились обидное прозвище «скворечники» и ассоциации с глухой провинцией, где иначе просто никак. Но кроме «жеста отчаяния», кустарное изготовление акустических систем имеет и другое лицо. Не секрет, что многие зарубежные фирмы по производству особо высококачественной продукции имеют размеры мастерской ремесленника — дело тут в мастерстве, опыте, дотошном подходе к изготовлению изделия и, конечно, в материалах, из которых оная продукция создается. Это сырье и составные части высшего качества, тщательно подобранные из всего многообразия рыночного предложения, в духе гоголевского составного портрета идеального жениха.
Именно поэтому многие производители составных частей акустических систем (а точнее, акустических излучателей) выходят из тени своих клиентов — всемирно известных компаний — и предлагают свою продукцию на международном рынке по всем правилам маркетинга. Так сделала фирма Precision Devices, о которой мы уже рассказывали; по такому пути пошла и фирма Beyma.

Beyma
Компания Beyma производит громкоговорители уже больше сорока лет, с 70-х годов. Не раз и не два и снаружи, и изнутри компании звучали голоса, предлагающие расширить сферу влияния за счет производства готовой продукции. Действительно, сейчас одно из подразделений Beyma выпускает автомобильную акустику и усилители высокого класса; но стержнем компании остается подразделение Beyma Professional, и единственной его продукцией остаются громкоговорители всех размеров и назначений. Такая специализация означает лишь одно — фирма чересчур ценит свою репутацию и качество своих продуктов, чтобы пытаться захватить другие сегменты рынка и распылять усилия. А вот шаг к расширению рынка сбыта за пределы Испании ей помог сделать менеджер по сбыту Хосе Матурана, занимающий эту должность с 1983 года по сегодняшний день (недавно он посетил фирму Nirovision, которая стала эксклюзивным дистрибьютором продукции Beyma в России). Интересно, что по договору конфиденциальности Beyma не раскрывает имен своих крупных клиентов, сдержанно оговариваясь, что среди них — ведущие производители акустических систем.
Спектр громкоговорителей, производимых Beyma, очень велик; предназначены они и для туровой акустики, и для компактных систем, и для студийных, и для архитектурных нужд (PA-системы). В сектор продукции для туровиков входят с недавних пор и специальные драйверы, о которых говорилось в данной статье — ВЧ-волноводы для установки в элементах линейного массива.
Флагман этой линейки (WL3, WL5) — волновод WL5. Надо заметить, что в «гонке вооружений», связанной с оптимизацией ЛМ-волноводов, большинство конструкторов делают максимальные ставки на идеально выровненный волновой фронт своих комбинаций «драйвер-волновод». Обратной стороной такого акцента является высокая сложность и соответствующая стоимость устройства (применяются сложные, «лабиринтные», конструкции волноводов), а также необходимость компенсировать излишнюю направленность высоких частот при конструировании собственно кабинетов. Таков, например, волновод Vertec компании JBL.
В данном случае речь идет о щелевых изофазных друг другу волноводах, расположенных вертикальным «столбиком». Они могут быть выведены на поверхность кабинета непосредственно (исходное решение L’Acoustics и, к примеру, Dynacord), или сгруппированы в устье общего рупора (как у JBL или Meyersound). Так или иначе, узкие вертикальные щели, образованные волноводами и\или рупорами, имитируют вертикальный ленточный излучатель и частично решают проблему ВЧ-шага. Как я уже говорил, в погоне за идеальными характеристиками своих систем и за строчкой о «совершенно новом слове» в конструировании ЛМ большинство фирм-производителей не обращают внимания на стоимость готового продукта.
Фирма Beyma издавна приняла за принцип не «давить» на конструктора кабинетов и предоставить ему наиболее удобное решение по минимальной цене. Поэтому волновод WL5 сконструирован по принципу максимальной простоты. По форме он представляет собой простой равномерный переход от круглого сечения в месте размещения драйвера к узкому прямоугольному сечению на выходе. Нет ни щелевых фильтров, ни акустических каналов; с другой стороны, плавный переход к прямоугольной секции волновода позволяет снизить внутренние переотражения в рупоре волновода. Принцип Хейла гласит, что кривизна фронта волны на выходе из акустической системы не должна превышать четверти длины волны наивысшей рабочей частоты системы. В этом случае интерференция между соседними источниками звуковых волн остается в пределах допустимого. В качестве примера приводится показатель 5 мм при частоте 16 кГц. Инженеры Beyma утверждают, что их решение позволяет добиться минимальной интерференции в основном рабочем диапазоне частот, до тех самых 16 кГц (в то время как другие волноводы преследуют цель «сплющить» волновой фронт для соответствия всем частотам). Волноводы WL5 показывают себя неплохо как в рупорных конструкциях максимальной направленности, так и встроенные непосредственно в переднюю стенку.
Тесты, приведенные в документации на волновод WL5, показывают, что спаренные WL5, присоединенные к прямому коническому рупору в безэховой камере, выдают вполне ровную, предсказуемую АЧХ, практически неизменную с увеличением дистанции. Именно провалы в АЧХ на разных расстояниях от кластеров звуковых излучателей показывают на «нездоровую» интерференцию между недостаточно «сплющенным» волновым фронтом. В ходе теста на оба подключенные параллельно драйвера подавался 1 ватт мощности, АЧХ замерялась с помощью анализатора B&K 2012 и микрофона B&K на удалении 1 м, 2 м и 4 м в режиме гейтированного замера.
В ходе того же теста в тех же условиях был проведен замер следующей системы: два компрессионных драйвера от WL5, укрепленные в прямых рупорах (80_ по горизонтали, 50_ по вертикали) и размещенные друг над другом, с зазором между краями рупоров в 235 мм. На АЧХ образовался заметный провал в промежутке между частотами 5 и 10 кГц. Несмотря на то, что при условии почти безупречно выполненных рупоров эта проблема частично решаема путем размещения последних под углом друг к другу, их углы покрытия различны на разных частотах, и, следовательно, «затыкание» одного провала может привести к появлению другого. А простое и вполне эффективное решение Beyma нацелено на то, чтобы обеспечить конструктору кабинета максимальную свободу выбора компоновки.
Размер прямоугольного выхода волновода — 5’’ на 1’’, диаметр неодимового драйвера с титановой диафрагмой равен 3’’. Мощность драйвера — 70 Вт AES, минимальная рекомендованная точка кроссовера — 800 Гц. Чувствительность на расстоянии 1 м при нагрузке 1 Вт — 108 Дб (усредненная с 1 до 7 кГц). Низкая точка кроссовера позволяет применять этот ВЧ-волновод в среднеполосных линейных массивах с крупными среднечастотными громкоговорителями.
Конечно, было бы преувеличенным оптимизмом предполагать, что доступность комплектующих высокого уровня на российском рынке немедленно приведет к созданию конкурентоспособных отечественных разработок в области линейных массивов. Хотя лично для меня не будет неожиданностью вскоре увидеть российскую акустику достаточно приличного качества по заметно более низкой цене — по крайней мере в ресторане или не слишком «пафосном» концертном зале. Но в перспективе и появление русского акустического бренда вполне возможно, благо что конструкторская мысль со всеми ее парадоксами и принципом «нужда заставляет» порой цветет и приносит плоды в самых неожиданных местах.

Информация предоставлена
компанией Nirovision
www.beymapro.ru