Рис. 3 (c). Индексы твердого подобия:взвешенные пометки

Рис. 3 (d). Результаты прослушиваний: общее количество пометок

Рис. 3 (f). Количественный и статистический сравнительный анализ

Примечание: A — Quad Electrostatic; B — Son Audax Direct Radiator; C — Fostex/Emilar, Horn/Driver; D — Tannoy 15” Dual Concentric; N — ни один из перечисленных.
* Результаты для образца №16 изменены для колонок (c) и (d) согласно тому, рассчитаны ли статистические индексы соответствия результатов в 90 % или выше, или только для 100%. Все остальные результаты независимы от используемой системы.

Здесь стоит кое-что сказать о типичных «рупорно» звучащих рупорах: образцы №12, №13, №14 и №16 являются длинными рупорами. Расстояние между диафрагмой драйвера и раструбом находится в диапазоне от 13 до 30 дюймов. Из «нерупорных» рупоров (образцы №4, №5, №8 и №10) первые три — это короткие рупоры с типичным расстоянием между диафрагмой и раструбом в 12 дюймов или меньше. В какой-то момент мне показалось, что длина играет важную роль в «рупорности» звучания рупоров, и результаты этого теста, кажется, подтверждали это. Приблизительное расстояние от диафрагмы до раструба всех задействованных в тесте рупоров показано на рис. 4. Таки да, весьма определенно размер имеет значение!

Рис 4. Образцы рупорных громкоговорителей, сгруппированные в соответствии со схожестью

Те, которые отмечены значком (*), показали особенно значимое сходство с образцом

Стоит отметить, что образец №10 был единственным исключением, не подпадающим ни под определение группы «Рупоры, похожие на прототип «В», которые имеют длину меньше 12 дюймов (310 мм), ни под определение группы «Рупоры, похожие на прототип «С», длина которых больше 16 дюймов (400 мм). Действительно, образец №10 — это один из двух рупоров, которые показали самое сильное подобие прототипу «В», хотя длина его составила 18 дюймов (440 мм). Помню, когда я только появился в ISVR с рупорами, выбранными для этого тестирования, их заметил доктор Франк Фэхи (теперь уже профессор). Среди всех он вы- брал один из рупоров — деревянный рупор Fostex — и спросил, что это такое. Я ответил, что это рупор. Франк возразил, что согласно его знаниям общей акустики (лишь единичные представители рода человеческого могут считать его вторым в этой области), это никакой не рупор, а просто разновидность волновода.
Как можно заметить на рис. 12.8, «рупор» состоит из очень короткого экспоненциального расширения, сопровождаемого довольно резким окончанием в нечто, представляющее собой секцию «волновода», создаваемую парой больших, почти полукруглых деревянных «губ», дающих хорошую диаграмму направленности сверх 120° в горизонтальной плоскости. Рупор показал довольно нежелательный набор графиков импеданса горловины, что подразумевает неравномерную амплитудную характеристику давления при работе с драйвером. Тем не менее на прослушивании перед тестами этот рупор звучал музыкально и приятно и, как уже упоминалось, получил некоторые положительные комментарии непосредственно во время тестов.
Если согласиться с профессором Фэхи, что большая часть этого рупора состоит просто из больших «губ», то секция самого «рупора» будет всего около 6 дюймов (150 мм), что делает этот прибор самым коротким рупором из всех образцов. Тогда образцы №4 и №10 — два рупора, показывающие самое сильное подобие прототипу «В», тоже оказываются самыми короткими рупорами в этом тестировании. Если в продолжение мысли представить себе прямой излучатель как крайний случай 180° конического рупора нулевой длины, тогда корреляция вышеупомянутых результатов становится еще более сильной. Другими словами, нет никакой четкой разделительной линии между рупорами и прямыми излучателями.

7. Интересные наблюдения

Рис. 5. Геометрия рупора Fostex (образец № 10)

Прототип «A» — электростатический громкоговоритель — только в сравнительно небольшом числе случаев назвали похожим на какой-либо из образцов. Время от времени отмечалось, что при воспроизведении «водопада», ограниченного диапазоном от 1 до 6 кГц, прототип «А» звучал более «влажно», чем какой-либо другой из имеющихся приборов. Громкоговорители с меньшей площадью излучения — прямые излучатели и маленькие рупоры — почти ни разу не сочли подобными прототипу «A», тогда как рупоры с большими раструбами, согласно собранным отзывам, показали значительное приближение в подобии к прототипу «A». Комментарии о «чистоте» звучали в адрес прототипа «A», а также в адрес образцов №8 и №10, тогда как образцы №9, №11, №13 и №15 зачастую назывались «странными». Тому факту, что лишь в немногих образцах было найдено сходство с Quad Electrostatic (ESL), коим и был прототип «A», мы обязаны, подозреваю, его точной полной переходной характеристике — ведь далеко немногие громкоговорители способны приблизиться к нему в этом показателе. Существует несколько способов доказательства данного утверждения, например, измерения с использованием свертки передаточной характеристики, которые должны заставить один громкоговоритель «подражать» другому, хотя и не в режиме реального времени. И Кейт Холланд, и я чувствовали, что Quad наиболее точен и естественен среди всех громкоговорителей в тесте. Этот громкоговоритель — в пределах своей выходной мощности и частотного диапазона — один из самых точных вообще. В безэховой камере двунаправленные свойства громкоговорителя Quad не имели никакого значения, поскольку тыловое излучение целиком поглощалось. Переднее осевое излучение — это именно то, что имело значение. На более позднем этапе в тест для сравнения был введен Quad ESL63, и хотя его эксплуатационные показатели и отличаются от используемого в тестировании ESL, общее звучание, как было отмечено, оказалось наиболее схожим с прототипом «А», чем с любым другим прототипом или образцом. Фактически, переходные характеристики ESL и ESL63 очень похожи. В дальнейшее развитие темы замечу, что введенный в исследования уже после тестов электростатический громкоговоритель Sony показал такое же ясное подобие Quad.
Графики амплитудно-частотных характеристик давления всех громкоговорителей, использованных в тестах, показаны на рис. 1, но подобие или различие между громкоговорителями, как кажется, лежит не только и не столько в этой области. Тесная взаимосвязь фазовых и амплитудных характеристик давления проявляется в изменении волновой формы сигнала, и многие различия почти наверняка лежат именно в этой области. Именно взаимное сочетание амплитуды и фазы отклика системы образует ее переходную характеристику (рис. 5).

8. Нелинейные искажения

Рис. 6. Широкополосная импульсная характеристика (переходная характеристика)

Третья область потенциального различия находится в нелинейности, которая дает начало гармоническим и интермодуляционным искажениям. Один производитель усердно критиковал некоторые из моих журнальных статей, настаивая на том, что я не обратил должного внимания на гармонические искажения. Но дело не в моей невнимательности к проблеме. Наоборот, я предельно внимательно изучал данный аспект. Но до тех пор, пока продукты искажения оставались в общепринятых пределах, я не на- ходил никаких явных связей между слышимым подобием и гармоническими искажениями.
На рис. 6 дается таблица измеренных продуктов гармонического искажения четырех использованных громкоговорителей. При звуковом давлении в 75 дБ на расстоянии 3 м электростатический Quad, конический динамик Son Audax и компрессионный драйвер Emilar на осесимметричном рупоре модификации 2 производили вторые и третьи гармоники в области -60 дБ, или 0,1%. JBL 2426/2370 произвел около -53 дБ с преобладанием второй гармоники. Все устройства звучали практически одинаково на синусоидальном сигнале. При уровне 95 дБ на расстоянии 3 метра Quad начал   перегружаться, но Audax, Emilar и JBL все еще держались. Искажения возросли до -50 дБ у Audax и до -40   дБ (1%) у двух рупоров с компрессионными драйверами. При уровне 105 дБ на расстоянии 3 м и синусоидальном сигнале на частоте 1 кГц Audax сгорел — в буквальном смысле. Рупоры начали произво- дить вторые гармоники в области -25...-30 дБ, что можно объяснить началом воздушных искажений в объеме между диафрагмой и фазирующими вставками. Менее приятные третьи гармоники все еще находились ниже, в районе -30...-40 дБ. Общее звучание при этом, как было отмечено, не стало чересчур резким или неприятным.
Хотя гармонические искажения являются очень нежелательным явлением, тем не менее, легко сойти с правильного пути и увлечься поиском способов их устранения как первоочередной задачей. Есть несколько моментов, на которых я бы хотел остановиться относительно уместности показателей искажения. Существует слишком мало свидетельств того, что типичное гармоническое искажение на уровне ниже 0,4% (или -48 дБ) заметно человеческому уху. В большинстве случаев уровни в 1% (-40 дБ) находятся только-только на пороге слышимости. Все трое из вышеупомянутых драйверов, использованных в измерениях на уровне давления в 95 дБ, на синусоидальном сигнале, конечно же, звучали одинаково.
Для тех, кто считает недопустимым 3-процентный уровень искажений рупора, измеренный на уровне в 105 дБ на расстоянии в 3 метра, я вынужден напомнить, что типичный прямой излучатель, развивающий такое давление на непрерывном сигнале синусоидальной формы, уже вышел из строя, тогда как все рупоры уверенно работали и звучали не очень жестко. Что еще более важно для студийного мониторинга — мы стремимся здесь к уровням в 110, 120 и 130 дБ, правда, не на непрерывных сигналах, а в  кратковременных пиках. Я знаю некоторых сумасшедших в этом бизнесе, но я не знаю никого, для кого привычно слушать продолжительные сигналы на уровне 125 дБ, поэтому испытание синусоидальным сигналом не продолжалось выше уровня в 105 дБ. Звуковые тесты программного материала с уровнями до 130 дБ обсуждаются в следующем разделе. Поскольку даже громкая музыка — это в значительной степени ряд переходных процессов, а не непрерывный установившийся сигнал, то эффекты гармонического искажения менее существенны, чем кажется. Существует эффект маскировки, при котором продукты гармонического искажения маскируются всплесками переходных процессов. В результате этого на высоких уровнях дополнительные гармонические искажения вряд ли покажутся недопустимо сильными. Искажения в самом ухе тоже могут маскировать до некоторой степени искажения на более высоких уровнях, но уши добавляют искажения даже тогда, когда, человек, например, стоит рядом с громко звучащими литаврами. Следовательно, искажения ушного канала — неотъемлемая часть нашего восприятия звука высокого уровня, будь то из воспроизводящих или естественных источников.
Закончив испытания синусоидальным сигналом на уровне 105 дБ, мы перешли к исследованию старого, но часто всплывающего утверждения, что рупоры имеют тенденцию «звучать тем жестче, чем громче». Мы записали набор из семи измерительных сигналов, пропущенных через серию комбинаций из компрессионного драйвера и рупора, а также через прямые излучатели. Звукозаписи
были сделаны через измерительный микрофон B&K с использованием предусилителя, у которого есть возможность пошагового ослабления сигнала. Сигналы проигрывались на уровнях 70, 80, 90, 100, 110, 115, 120, 125 и 130 дБ, микрофон находился на расстоянии 3 м на оси излучателя в безэховой камере. Каждый раз, когда уровень увеличивали на 5 или 10 дБ, предусилитель ослабляли на ту же величину, чтобы обеспечить один и тот же уровень записи на цифровой ленте. Когда эти записи впоследствии воспроизводились через громкоговорители хорошего качества или наушники, тембральные различия между уровнями на 115 дБ и на 70 дБ были почти незаметны. На уровне 125 дБ рупоры довольно-таки внезапно начали вносить неприятные искажения, которые мы приписываем воздушной перегрузке. Однако на этих уровнях излучатели прямого типа уже выпали из оценок из-за тепловой или механической неисправности.
Хотя на этих уровнях рупоры нельзя было назвать «звучащими, как hi-fi», сомнительно, что «звучание hi-fi» вообще на таких уровнях существует как таковое. Основной момент здесь в том, что комбинации рупор драйвер все еще не были подвержены ни тепловой, ни механической неисправности. До опреде- ленного момента не было абсолютно никакого свидетельства того, что средне-частотные рупорные громкоговорители проявляют какую-либо тенденцию к тембральному «ужесточению». Момент этот наступает гораздо позже, на тех уровнях, когда обычные излучатели больше не выдерживают. Поэтому верным будет сказать, что любая такая критика недействительна в терминах сравнений в отношении других типов излучающих устройств. Просто рупоры с большей легкостью способны развивать такие уровни, на которых эти проблемы становятся заметны.
В конечном счете, поскольку частоты выше 7-8 кГц не требуются в среднеча-стотном громкоговорителе, уменьшить нелинейности до уровней, соизмеримых с прямыми излучателями, можно удалением фазирующих вставок компрессионного драйвера или общим сокращением степени сжатия. Однако даже со степенью сжатия, дающей относительно высокую чувствительность и хороший отклик на высоких частотах (через фазирующие вставки), нелинейности, как оказывается, не являются обусловливающим фактором «рупорного» звучания.

9. Заключения о подобии группировок

9.1. Электростатики
Как показали прослушивания, ни один из 16 испытательных образцов по звучанию не похож на электростатический громкоговоритель — прототип «A». Какие-то предположения о слышимом подобии были сделаны лишь несколькими людьми, и то только на некоторых образцах и определенных звуках. Первоначально мы начали задаваться вопросом: было ли что-то не так и что мы упустили из виду? Учитывая тот факт, что амплитудная характеристика давления электростатических громкоговорителей не представляет собой ничего уникального, но они все же единственные излучатели, способные к самому точному воспроизведению импульса, прямоугольной волны или переходной функции, приходим к выводу, что уникальность их звука лежит в области времени. Действительно, результаты более ранней работы в лаборатории только подчеркивают то большое значение, которое временные характеристики играют в субъективной оценке. На той же конференции IOA я представил доклад, в котором есть документ Кейта Холланда об измерениях импеданса горловины рупора. Некоторые сравнительные графики переходных характеристик показаны на рис. 5.
9.2. Прямые излучатели
Из трех громкоговорителей прямого излучения, включенных в испытательные образцы, два «серьезных» соперника проявили явное подобие прототипу «В» тоже прямого излучения. Как прежде сообщалось, один из испытательных образцов был идентичен прототипу «В» и результаты показали 100-процентное подтверждение подобия. Даже третий прямой излучатель, введенный в тесты для «контроля неподобия», показал тенденцию подобия в сторону прямого излучателя — прототипа «В». И действительно, некоторое подобие существовало на самом деле. Разброс в размере и конструкции трех прямых излучателей, используемых в тестах, гарантировал отсутствие неуместной сильной общности между образцами.
9.3. Рупоры
Оставшиеся тринадцать образцов были рупорами, девять из которых являются продуктами серийного производства и находятся в промышленном использовании. Из других четырех один был деревянным рупором от граммофона 1920-х годов, горловина которого заканчивалась входом с диаметром приблизительно 1 дюйм. Второй был идентичен одному из других девяти образцов, за исключением отпиленных от раструба радиальных «губ». Таким образом под- держивались те же самые характеристики горловины и особенности расширения, но нарушалось окончание раструба как метод согласования с комнатой. Оставшиеся два образца были сделаны специально для этих тестов прослушивания: один задумывался как «плохой» пример рупора с очень нерегулярным импедансом горловины, другой являлся попыткой объединить все знания, полученные в результате предыдущего исследования, в рупор с наилучшими характеристиками импеданса горловины, которые только можно было получить. Как уже говорилось, ни один из об- разцов, как посчитали слушатели, не был похож на электростатический громкоговоритель, и только один оказался похожим на осе-симметричный рупор Dual Concentric – прототип «D». Остальные в своем подобии распределились между протипом «В» — прямым излучателем, и прототипом «С» — нашим «типичным» рупором. По существу, образцы разделились между прототипами «В» и «С» в соответствии со своей длиной. Прототип «С» — типичный рупор — имел длину приблизительно 24 дюйма (600 мм) от диафрагмы драйвера до раструба рупора. Образцы с расстоянием менее 12 дюймов между диафрагмой и раструбом считались более или менее подобными прототипу «В», за исключением образца №8, который был близок к прототипу «D» – Tannoy. Те рупоры, у которых расстояние между диафрагмой и раструбом было больше 12 дюймов, сочли более или менее подобными прототипу «С».

Редакция благодарит автора
за любезно предоставленные материалы.