Арматурные излучатели что это
Какая разница в звучании между арматурным и динамическим басом?
Недавно натолкнулся на разбор полетов о том, какой бас правильный — арматурный или динамический. Владение разными наушниками и проведенными техническими тестами порядка 250 внутриканальных наушников (динамических, арматурных и гибридных) позволило сформировать свое мнение. Однако кому сегодня нужно чье-то мнение, независимо от авторитетности?
Для пояснения разницы звучания баса, выбрал основные объективные причины различий и сделал соответствующую обработку пары музыкальных треков. Послушав демонстрационные треки, можно будет для себя решить, справедливы ли различные предположения и лучше понять, в чем эта разница зарыта. И есть ли она вообще?
Прежде всего хочу обозначить свою позицию. Сама тема сравнения появилась не в пику и не поддержку кому-то, а просто так сошлись звезды.
На одном из форумов пошло обсуждение, что один авторитет считает так-то, а другой авторитет совсем иначе, и кто же кого «переавторитетил» в своих обзорах и видеобращениях?
Если да, то дальше можно не читать. Материал для только тех, кто будет делать выводы сам. И даже в большей степени для тех, у кого уже есть определенное мнение, на основе собственного использования разных наушников.
Причин различного звучания между арматурными и динамическими наушниками много. Разберем основные. Что не разберем, можно будет обсудить в комментариях и прикинуть, можно ли это перевести в дополнительные демонстрационные треки.
Все демонстрационные треки с возможностью воспроизведения из браузера доступны на отдельной странице. На мой взгляд, проще все скачать и воспроизводить из отдельного плеера, т.к. запуск следующего трека не останавливает предыдущий. В разных браузерах интерфейс и возможности тега audio индивидуальные.
Как обычно заявляется основное различие между “арматурой” и “динамикой”?
Практически все формулировки выглядят как “у арматуры быстрый и точный бас, а у динамики он медленный и вялый”.
Что ж, вперед слушать… и проголосовать, как сложится впечатление после прослушивания.
В качестве исходников для демонстрационных треков взял пару своих черновиков многолетней давности, которые вполне подходят для оценки баса, на количество и разборчивость. Какие-то определенные аудиофильские треки не использовал, чтобы не было заморочек с авторскими правами.
Оригиналы без обработки
АЧХ наушников
В большинстве случаев арматурные наушники обладают ровной АЧХ от самых низких частот до начала высоких. Динамические наушники наоборот, имеют подъем в области низких частот с провалом в области нижних высоких.
Для того, чтобы это можно было послушать в любых наушниках, демонстрационные треки обработаны в виде контраста — для того, чтобы почувствовать, как меняется звучание в ту или иную сторону.
В сторону “арматуры”:
В сторону “динамика”:
Какая обработка дала скорости и точности, а какая запоздалости и вялости?
Долгое затухание от динамика
Есть мнение, что арматурный излучатель не дает долгих послезвучий, а динамический не может сразу замолчать и дает долгие затухания.
Эта теория на мой взгляд базируется на прямой аналогии с большими АС фазонверторного типа, где басс-порт добавляет баса, но с небольшой задержкой. А так как фазонвертор работает в виде резонатора в низкочастотной области, то долгое затухание не только ощущается задержкой, но и снижает разборчивость баса в целом. В «правильных» системах обычно используют оформление “закрытый ящик” для получения “быстрого баса”.
В этой логической цепочке я не очень вижу, где в наушниках есть фазоинвертор, который давал бы такой резонанс. Наверно, наиболее близкая по сути конструкция есть только в Shure SE 846 и JVC HA-FXZ200, которые скорее дают просто задержку в выделенном длинном звуководе, а не затухание.
Но, может у нас есть еще переотражения корпуса и прочих вероятно не очевидных вещей, которые могут дать такой эффект.
Если сравнивать напрямую арматурный излучатель и динамик, то арматура — это по своей сути, динамик, который уже поместили в корпус с небольшим звуководом на выходе.
Для этого на диапазон до 120 Гц было наложено эхо малого объема. Величина затуханий довольно большая для возможности это услышать как в в наушниках за 1$, так и через простой смартфон.
Прямая задержка баса
При использовании разделительных фильтров происходит сдвиг фаз и низкочастотная секция начинает играть с небольшой задержкой без дополнительного эха. Для компенсации этого в некоторых АС делают наклон фронтальной панели так, чтобы высокочастотник был дальше от слушателя на определенное расстояние. Там, где габариты АС большие, делают сдвиги отдельно среднечастотной и высокочастотной секций вглубь. Такие АС называют фазолинейными.
Считаются крутыми, но не все эту крутость слышат, считая, что наше ухо такие вещи не фиксирует. В большинстве студийных мониторов такой компенсации нет.
Такое можно встретить и во внутриканальных наушниках, недавно на тестах были Astell&Kern Billie Jean
В этих наушниках используются звуководы разной длины.
Здесь просто по времени были разнесены частотные диапазоны с разделением на 120 Гц. Задержка довольно большая, 10 мс.
Технически такая задержка наиболее вероятна в многодрайверных наушниках с использованием фильтров высоких порядков. Но, обычно в наушниках используется только первый порядок из-за невозможности использовать крупногабаритные катушки индуктивности.
Попробуйте почувствовать разницу между сдвигом по времени и затуханиями из прошлого примера.
Перегруз звуковода
В чем проблема многих малогабаритных фазоинверторных АС? Малый корпус не позволяет делать длинный фазоинвертор. А чем короче труба, тем у нее должен быть меньше диаметр для сохранения выбранной частоты на резонанс.
Это приводит к тому, что при повышении громкости воздух не может “прокачаться” через трубу и происходит аналог мягкого клиппирования. Это сопровождается или призвуками, или обогащением дополнительных гармоник. Т.е. если основной диапазон баса был в области 40-80 Гц, то при перегруженном фазоинверторе мы получим дополнительные гармоники в диапазоне 80-320 Гц.
Кстати, некоторые пользователи порой уверенно слышат “самые низкие частоты” во время разнообразных тестов “на качество звука” в малогабаритных АС именно по паразитным дополнительным гармоникам в среднечастотном диапазоне, принимая это за способность АС играть от 15 Гц.
Такое подробное объяснение с аналогией фазоинвертора сделано не спроста. Дело в том, что именно у подавляющего большинства арматурных динамиков вывод звука организован через узкое горлышко! И именно они потенциально готовы дать призвуки, которые не дадут динамические излучатели.
Мне встречались наушники без узкого горлышка только у Sony. Не уверен, что это было продиктовано логикой в сторону повышения качества звука. Вероятнее это от того, что излучатели делает она сама (или полностью под себя) в уже заготовленный корпус наушников, где нет необходимости крепить трубочки звуководы.
Формально, этот тест покажет и как будут звучать наушники, у которых излучатель уходит в перегрузку.
Здесь низкочастотный диапазон был поджат компрессором.
Арматурные наушники. Принцип работы и проблема выбора, статья. Портал «www.iphones.ru»
Сохранить и прочитать потом —
Зачастую любой излучатель звука у рядового слушателя ассоциируется с круглой мембранной и установленной катушкой, работающих в магнитом поле. Под действием тока возникает магнитное поле, которое и вызывает частотные колебания мембраны. В результате, мы слышим звук. Такой принцип построения действительно лежит в подавляющем большинстве современных динамических наушников, но существует и еще один особо стоящий класс портативной акустики – арматурные наушники.
ИСТОРИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ АРМАТУРНЫХ НАУШНИКОВ
Впервые принцип, заложенный в работе современных арматурных наушников, был задействован еще в начале 1920 года. В то время инженеры всячески стремились отойти от традиционной рупорной акустики и вывести эпоху электрического звука на новый уровень. В отличие от традиционного динамика, наушники с уравновешенным якорем (так еще называют арматурные наушники) работают совсем по другому принципу. Звуковая катушка арматурных наушников располагается вокруг металлической «П-образной» пластины, которую и называют якорем. Его размещение строго центруется по отношению к электромагнитному полю и проходит вдоль оси. Под действием электрического сигнала магнитное поле приводит в действие якорь, а тот, в свою очередь, вызывает движение миниатюрной мембраны, колебания которой мы и слышим.
Помимо принципа работы отличаются наушники с уравновешенным якорем и типом корпуса, в который заключен излучатель. Зачастую он напоминает миниатюрный сосуд. Сформированный звук от мембраны выводится через так называемое «горлышко».
Попытки популяризации арматурной акустики в 20-е годы прошлого века провалились из-за несовершенства технологии. Первая коммерческая модель арматурных наушников Baldwin Mica Diaphragm была воспринята потребителями весьма критично. Они выдавали бедный звук с практически полным отсутствием низких и высоких частот, но чрезмерно «вываленной» серединой. Одним словом, для качественного прослушивания музыки первые арматурные наушники были не пригодны. В сфере же, где нужно было четкое и ясное воспроизведение человеческой речи, им не было равных. Так наушники с уравновешенным якорем на долгие годы становятся главным элементом военного вооружения.
Традиционный динамический излучатель нельзя разместить во внутренней части ушной раковины человека из-за геометрических особенностей корпуса. Арматурные же наушники по части миниатюрности превосходили возможности своих «коллег» и стали одним из самых востребованных типов звукового оборудования в медицине и военной промышленности.
Одним из пионеров построения арматурных наушников стала американская компания Westone. В 1959 году, в штате Колорадо (США), Рон Морган основал небольшой семейный бизнес по производству внутриканальных наушников под заказ. Используя специальный материал, Рон Морган получал точный слепок ушной раковины заказчика. А дальше предстояла кропотливая работа с полученной формой.
За последующие 30 лет семейный бизнес Моргана становится не только одним из авторитетнейших игроков на рынке внутриканальных мониторных наушников, но и главным производителем медицинского оборудования для слухопротезирования и ведущим разработчиком средств для защиты органов слуха военных. В 1987 году компания Westone, совместно с Etymotic начинает освоение новой сферы – производства наушников для музыкантов, вскоре получивших обобщенное имя «мониторы». Etymotic занимается разработкой начинки, а Westone берет на себя ответственность за производство мягких ушных насадок.
В 1991 на рынок профессионального звукового оборудования выходит легендарная модель первых однодрайверных наушников внутриканального типа Etymotic ER-4. Предложенная Westone конструкция звукоизлучателя открывает новую страницу в жизни аудиофилов: арматурные наушники обеспечивают звучание с минимальным количеством фазовых искажений. В 1995 году наступает еще один ключевой этап в развитии наушников с уравновешенным якорем. Контракт между Ultimate Ears и Westone позволяет положить начало производству индивидуальных арматурных наушников для музыкантов.
Всего за шесть лет внутриканальные мониторы двух брендов становятся главным атрибутом в среде звезд-исполнителей по всему миру. Арматурные наушники начинают плотно входить в повседневную жизнь меломана.
ТИПЫ И КОЛИЧЕСТВО ДРАЙВЕРОВ
Современный рынок представлен внушительным количеством моделей арматурных наушников разного ценового диапазона. Помимо цены есть и еще одна определяющая характеристика – количество установленных в наушник драйверов-излучателей.
Миниатюрный корпус арматурных наушников зачастую относят к их главным преимуществам. Увы, любой инженер-акустик с уверенностью готов заявить, что для звука нужен объем. Слишком миниатюрный корпус может стать не только причиной полного отсутствия линии баса, но и внутреннего перегруза излучателя. Компенсировать такие потери можно либо установкой дополнительных драйверов, либо увеличением объема корпуса.
Однодрайверные, двухдрайверные, пятидрайверные арматурные наушники – в чем же их принципиальное различие? Ответ весьма прост: в количестве установленных излучателей. При этом следует учитывать тот факт, что больше излучателей – не значит лучшее качество звучания. С одной стороны, каждый дополнительный драйвер действительно расширяет частотные характеристики наушников. С другой, он требует наличия дополнительных фильтров (кроссоверов), а их избыток приводит к росту фазовых искажений. Другими словами, звук становится не столь естественным.
Количество установленных драйверов влияет и на потенциальную чувствительность арматурных наушников. Чем больше излучателей установлено, тем более громкий звук способны воспроизводить наушники.
Но, зачастую, громкость – это главный критерий отбора наушников для музыкантов-исполнителей, вынужденных по несколько часов находится в непосредственной близости мощной многокиловаттной аппаратуры. Для рядового же слушателя каждый дополнительный излучатель прямопропорционально отразится на стоимости наушников, а вот результат может разочаровать.
ЧТО СЛЕДУЕТ ЗНАТЬ ПЕРЕД ПОКУПКОЙ
Да, арматурные наушники стоят несколько дороже динамических. Главная причина такого неравенства – сложный производственный процесс. Как и любой продукт, наушники с уравновешенным якорем имеют свои преимущества и недостатки, поэтому выбирая наушники этого типа следует обращать внимание на некоторые их особенности:
Арматурные наушники со сбалансированным якорем – отличия и особенности против других типов излучателей в наушниках
Мы давно привыкли, что в наушниках используются динамики для излучения звука и зачастую не обращаем внимание, что существуют и другие типы излучателей.
В английском языке слово «driver» означает «излучатель». Из-за доминирующего использования динамических излучателей многие ставят равенство между словами «driver» и «динамик», что так же грамотно, как утверждать, что «горючее» и «бензин» – одно и то же.
Помимо динамических излучателей существуют альтернативы: арматурные, электростатические, изо- и орто-динамические излучатели.
Арматурные излучатели получили широкое распространение относительно недавно и занимают уже почти равное количество моделей с динамическими наушниками в среднем и верхнем секторе внутриканальных наушников.
Арматурный излучатель похож на прямоугольную продолговатую бутылочку, где звук излучается из горлышка. Таким образом, ось излучения совпадает с основной длиной, а ширина и высота излучателя относительно небольшие. Благодаря такой форме, этот тип излучателя получил широкое распространение во внутриушных слуховых аппаратах, где обычный динамический излучатель разместить невозможно в узком слуховом канале.
Маркетологи разных компаний любят сравнивать габариты арматурного и динамического излучателя, показывая, что арматурный излучатель намного мельче, а играет не хуже.
Но законы физики обмануть нельзя и все параметры, которые зависят от габаритов, справедливы и для арматурного излучателя: малые габариты – это ограничение баса и перегрузочной способности излучателя.
Что бы арматурные наушники не уступали динамическим по перегрузочной способности в области низких частот, требуется или использовать арматурный излучатель с сопоставимыми габаритами или использовать одновременно несколько излучателей.
Как и любой излучатель, арматурный или динамический, сам тип не является синонимом определения качества или обязательных характеристик. Есть бюджетные модели с посредственным звучанием, а есть дорогие и очень дорогие с высоким качеством звучания. Совершенно бессмысленно сравнивать недорогие арматурные наушники с дорогими динамическими и наоборот. Предпочтения зачастую будут в сторону дорогой модели, независимо от типа излучателя.
Конструктивно при одинаковой площади мембраны у арматурного и динамического излучателя, ход мембраны больше у динамического. По этой причине у динамических излучателей выше перегрузочная способность, которая выражается в отсутствии треска в звуке на высокой громкости. Когда стоит задача получить аналогичный бас, как у динамического излучателя с помощью арматурного – требуется большая суммарная площадь от арматурного излучателя (компенсирующая малый ход мембраны).
Дополнительным недостатком у многих арматурных излучателей является узкая горловина, которая добавляет искажений в области низких частот из-за неспособности «прокачать» необходимый объем воздуха. Горловина необходима для крепления звуковода в слуховых аппаратах. Вероятно по этой причине у арматурных излучателей компании SONY (которая не выпускает свои излучатели под слуховые аппараты) горловина отсутствует.
Развитие арматурных наушников
В истории зарождения арматурных наушников наиболее яркую роль сыграл Джерри Харви.
Арматурные излучатели в то время использовались преимущественно в слуховых аппаратах. Если слабослышащим был важен только среднечастотный диапазон (слышать речь окружающих) и высокая громкость, то музыкантам и аудиофилам необходим был широкий диапазон частот, высокая перегрузочная способность и максимально высокое качество звучания. Это требовало уже совсем другого подхода.
В 1995 году Джерри Харви создал первые custom мониторы для музыкантов, заложив основу для развития многодрайверных моделей. Custom мониторы представляли собой аналог слухового аппарата с высокой шумоизоляцией для выступления на сцене. Корпус custom наушников (как и слуховых аппаратов) изготавливается индивидуально по слепку уха, что обеспечивает надежную посадку и наилучшую шумоизоляцию. У музыкантов custom мониторы называются как система персонального ушного мониторинга.
Использование нескольких излучателей позволило получить высокое качество звука и уйти от уровня «слуховых аппаратов». Постепенно удачные custom модели перекочевали в универсальные наушники и сегодня широко распространены.
Немного ранее, в 1991 Etymoic представили модель ER-4 (до сих пор пользующуюся высоким спросом среди однодрайверных моделей). Однако модель ER-4 с одним излучателем предназначена преимущественно для аудиофилов.
Среди аудиофилов есть немало приверженцев, как однодрайверных моделей (отсутствие фильтров и соответственно меньше фазовых искажений), так и многодрайверных моделей (больше фазовых искажений из-за фильтров, но с преимуществом по какому-либо другому параметру: перегрузочная способность, глубокий приподнятый бас и т.п.).
Много излучателей и качество звука
Последнее время производители стараются вместить как можно больше арматурных излучателей в наушник, намекая, что чем больше излучателей, тем выше качество. На сегодняшний день среди массовых продуктов количество драйверов достигает 6 шт. В не массовых и Custom наушниках количество драйверов доходить до 12 шт и более (например JH Audio Layla).
Custom наушники с «всего» 8 излучателями
Большое количество излучателей не всегда дает выигрыш в качестве и создает проблемы с габаритами конечных наушников, в это ограничивает массовое производство наушников с количеством более 3-х излучателей. В большинстве случаев, при сопоставимых габаритах с трехдрайверной моделью, 6-ти драйверная модель попросту использует меньшие по размерам арматурные излучатели. Например у Westone W60 использует 6 излучателей, но полос для воспроизведения три, и на каждую полосу используется по два одинаковых излучателя. Стоимость при таком подходе увеличивается совсем не пропорционально качеству.
Когда дело касается Custom моделей, то зачастую по слепку уха определяется, какое максимально количество излучателей можно использовать и какие модели наушников автоматически исключаются.
Какой реальный толк от моделей с огромным количеством драйверов?
В концертных мониторах стараются за счет большого количества излучателей поднять чувствительность наушников, что в свою очередь обеспечивает громкий звук даже от слабых источников (мало ли с каким оборудованием на сцене придется работать).
Обычно, если рядовой пользователь берет концертные мониторы, то часто начинает жаловаться на хорошую слышимость фоновых помех от источника (например телефона). Большинство компаний, разрабатывающих многодрайверные модели, ориентируются на музыкантов и по этой причине надо придирчиво подходить к выбору многодрайверных наушников – результат не часто совпадет с ожиданиями. Большинство концертных мониторов предназначены для эксплуатации в условиях повышенного шума и в менее шумной обстановке воспринимаются глухими. В этом случае, переход от традиционных моделей с тремя излучателями не способствует переходу на новый уровень качества, а лишь опустошает кошелек.
Для аудиофилов необходимо настроить излучатели так, что бы они работали в облегченном режиме с низким уровнем искажений при обычной чувствительности наушников.
Помимо количества и качества излучателей на звук сильно влияют фильтры (кросооверы), разделяющие звуковой поток на отдельные частотные диапазоны. Из-за невозможности использовать катушки индуктивности и крупногабаритные конденсаторы, кроссовер и подбор излучателей является очень затратной частью в разработке и порой влияет на итоговое качество больше, чем качество излучателей по отдельности. Наушники с большим количеством излучателей и низкой ценой (пусть и кажущейся адекватной по суммарной цене комплектующих) могут существенно уступать именитым моделям, с казалось бы более простой элементной базой.
Круглая арматура
Отдельным видом арматурных излучателей является круглая арматура, многим известная по названию первой успешной серии Siren Armature. Круглая форма повторяет динамические излучатели и конкурирует с ними только за счет качества или характера звучания. Основным преимуществом является более высокая чувствительность и отсутствие горловины. Сегодня с круглой арматурой можно встретить в основном однодрайверные модели высокого класса (такие как Grado GR8 и GR10). В большинстве случаев, наушники с круглой арматурой демонстрируют нейтральное и ровное звучание с высокой детальностью. Что интересно, у Grado GR10 позиционируется выше GR8, хотя класс наушников одинаков и модели различаются тональным балансом, GR8 обладают более «темным» звучанием, а GR10 более «светлым».
Если раньше однодрайверные наушники с широкополосными арматурными излучателями были для многих дефакто стандартном качества (Etymoic ER-4, Klipsh X10 и т.п.), то наушники с круглой арматурой достаточно уверенно потеснили лидирующие места.
Модели с младшими излучателями круглых арматур не прижились на рынке (S-Jays, Fischer Audio SBA-1), т.к. очевидного преимущества перед традиционной балансной арматурой или динамиком не было. Заявка на использование “Siren Armature” как гаранта качества восторга у потребителей не вызвала, т.к. были завышенные ожидания у разных групп. Наушники не смогли тягаться с арматурными Etymoic ER-4 и Klipsh X10 по детальности, а с динамическими моделями по качеству.
Преимущества и недостатки арматурного излучателя
Преимущества
Недостатки
Особенности
Качество и тип излучателя
Арматурные наушники часто считают более качественными, однако важно не попадаться на некоторые манипуляции.
Ровная АЧХ
Из-за низкой перегрузочной способности большинство арматурных наушников не имеет подъема в области низких частот, что обеспечивает ровную АЧХ (технически правильную). В определенных случаях это можно квалифицировать как более высокое качество – это более правильный тональный баланс и зачастую «быстрый и артикулированный» бас. Однако существует психоакустическая адаптация к тональному звучанию у уха, аналогично подстройке зрения к балансу белого. Помимо этого, на улице и транспорте подъем в области низких частот компенсирует окружающий низкочастотный гул и поэтому динамически наушники для улицы пользуются повышенным спросом.
Ровная АЧХ существует не только у арматурных наушников, среди динамических наушников существуют исключения из правил в виде «не басовитых» моделей, вроде Hifiman ReZero, Re 100/400.
Но при прочих равных, при необходимости выбора наушников с «ровной» АЧХ арматурные однодрайверные наушники предпочтительнее, т.к. усилителю легче проработать средне и высокочастотный диапазон у арматурных наушников и соответственно получить на выходе меньше искажений.
Самые дорогие наушники – арматурные, а значит лучшие
Среди самых дорогих моделей наушников можно увидеть в основном арматурные модели. Высокая стоимость продиктована количеством, качеством (стоимостью) излучателей и настройкой фильтров.
Многодрайверные динамические модели в большинстве случаев невозможно сделать из-за геометрии динамических излучателей и требованием к корпусу. Это обеспечивает первенство среди самых дорогих наушников арматурным моделям. Но понятие «лучший» распространяется только в рамках своего ценового диапазона, а не на все модели.
Аудиофильские предпочтения
Идеологические баталии, что лучше, идут давно и прекращаться не собираются. Кто-то в своей коллекции держит несколько моделей наушников под настроение или конкретный жанр музыки. У других предпочтения носят временный характер, пару лет «арматура», потом «мне надоел пресный звук, хочу мяса», переход в сторону динамических наушников и обратно после заявления «надоел долбящий бас, хочу расслабится». Все как с усилителями: «транзистор» или «лампа».
Вывод
Арматурный излучатель является полноправной альтернативой динамическому излучателю. Благодаря конструктивным особенностям, корпус наушников с арматурными излучателями может быть произвольной формы и допускает использование многодрайверной системы.
Качество звучания зависит от конкретной модели, однако из-за того, что корни развития арматурных наушников уходят в профессиональную сферу, в большинстве случаев арматурные наушники обладают более натуральным звучанием. Динамические наушники (в рамках своей ценовой группы) лидируют по глубине баса и высокой перегрузочной способностью, из-за чего пользуются повышенным спросом для улицы.
Матерые аудиофилы очень часто держат в своей коллекции наушники разных типов или периодически меняют их. А какие наушники используете Вы?