Доработка акустических систем

Изготовлению корпусов акустических систем ранее была посвящена отдельная статья «Аудио-кулибиным на заметку». Сегодня же речь пойдёт о доработке самой критичной начинки в готовых продуктах.

Во-первых

Доводить до ума имеет смысл далеко не все акустические системы. Существуют модели, которые, что называется, сами просят доработки. Тогда при минимальных затратах получаешь максимальное улучшение качества звучания. А вот с некоторыми моделями лучше не связываться: либо намаетесь без ощутимого результата, либо встанет себе дороже. Иногда в таких моделях уже выжат максимум, но, как правило, они изначально оказались не наделены каким-либо талантом и остались навек обыденными середнячками или откровенными неудачниками.

Если слегка порыться в Интернете, можно обнаружить довольно много самопальных переделок, причём достаточно подробно и грамотно (например, на www.audiotest.ru) описанных. И что любопытно: чаще всего доработке подвергаются одни и те же модели! Например, Defender SPK 720, Defender SPK 750 Volcano, Microlab 1/2/3, JetBalance 381 – из активно-мультимедийных, или Acoustic Energy AESprit, JBL Е60, Radiotehnika R400, Sven 740, Sven 730 B, AVE 330 – из недорого Hi-Fi.

Найдутся люди, которые категорически не захотят вторгаться во внутренний мир колонок за $300-400, особенно новых (увы, прощай бесплатный гарантийный ремонт). А излишне впечатлительные персоны будут дрожать даже за $50-100 по окончании гарантийного срока. Что ж, «каждый правый имеет право» распоряжаться своим добром по собственному усмотрению… Однако слушать пылкие увещевания перестраховщиков или нет – ваше личное дело. Корректная переделка оправдывается с лихвой! Отдельные акустические системы начинают звучать в 2-3 раза дороже при копеечных вложениях (ваш личный труд, естественно, не в счёт).

Почему этого не сделал производитель? – с ленинским прищуром спросит особо въедливый потребитель. Причин тому масса: в своё время не захотел связываться с дерзким улучшением звучания (влияние традиций в Hi-Fi весьма сильно), посчитал экономически рискованным поднимать цену (конкуренты порой вынуждают «ужаться» до последнего конденсатора), тривиально не додумался. При этом известны случаи, когда на базе спешно снятой с производства младшей модели выпускалась старшая, гораздо более дорогая. Но главная причина в том, что производитель по-прежнему вынужден втискиваться в рамки стандартов, которые по многим аспектам безнадёжно устарели.

Во-вторых

Главным объектом доработки являются разделительные (cross) фильтры, они же кроссоверы. Почему именно они? Да потому, что это самый дешёвый и самый эффективный в плане улучшения звучания вариант. Так почему же производитель сам до этого не додумался?! – опять воскликнет бдительный читатель-потребитель. Дело в том, что оптимизация фильтра – очень тонкий процесс (фактически ручной работы), до сих пор плохо поддающийся точному расчёту. А любое серийное производство по умолчанию ненавидит ручную работу, тем более утомительные исследования по науке. Особенно когда впопыхах шлёпаются недорогие колоночки. А «хай-фай» или не очень – роли не играет. Самое грустное – когда фильтры, как бы хороши они ни были, не в состоянии исправить неудачный выбор динамиков, а производственная процедура зашла уже слишком далеко, и замены ждать неоткуда.

Никто не спорит, во многих случаях целесообразно заменить хилые динамики или один наиболее дешёвый (во всех смыслах) динамик, чаще всего, высокочастотную «пищалку». Однако сей путь и дорог, и коварен. Замена пищалки вслепую, без измерения АЧХ, тянет за собой целый хвост проблем. На слух, да ещё не особо тренированный, полагаться чревато. Тестовые диски зачастую не спасут. Многочисленные итерации приведут лишь к измочаливанию колонки с неизбежным убиением сто раз перепаянных фильтров. Более того, попробуй найди хороший динамик, чтоб влез на место старого без столярных издевательств над корпусом.

Очень часто налево и направо раздаются советы по замене внутриколоночного провода на более толстый, более медный, а то и вовсе серебряный. Сама по себе, без решения «первопричиной» проблемы в комплексе, подобная элегантная «рацуха» малоэффективна.

Другой совет с подвохом: демпфирование (заглушка) корпуса акустической системы. Опять-таки, без комплексного подхода набивка ватой (поролоном, сентипоном) или заливка битумом (!) обычно почти ничего не даёт. Если уж корпус совсем никакой, то поутихнут призвуки, ну а дальше как бы немного улучшаются низы – и всё. Тут следует отметить, что правильно сделанный, достаточно крепкий и мудро заглушенный корпус в сочетании с подобранными динамиками и тщательно подогнанными фильтрами обеспечивают чёткий и не перевранный бас. В противном случае велика вероятность того, что колонка будет продолжать бубнить на одной частоте, примерно одинаково отвечая на разные ноты.

Теперь ещё один «полезный» совет: замена промышленных конденсаторов на специальные аудиофильские (ценой от 20 долларов и выше), вроде немецких M-Cap Supreme и прочих подобных. Да, правильный конденсатор способен ощутимо улучшить звук (на высоких частотах), но правильный – ещё не значит наиболее дорогой. А самое главное, если звук портит некая сильная гадость, то любые попытки замены даже на супер-пупер конденсатор попросту умрут незамеченными в этой преобладающей пакости.

Наиболее каверзные по последствиям советы касаются переделки лицевой части корпуса, например, сглаживания углов. Положительный эффект безнадёжно стремится к нулю, а внешний вид с большой вероятностью станет далёк от понятий эстетики.

В-третьих

Делать собственноручно или обратиться к специалисту – вот в чём вопрос. Прогнозируемый ответ: без соответствующей аппаратуры и без должного опыта и знаний быстрый позитивный результат гарантируется только при использовании готового апробированного рецепта, предложенного кем-то достаточно квалифицированным.

В отдельных случаях можно слегка поэкспериментировать методом «научного тыка», однако допустимые рамки этого фривольства очень узки, о чём подробнее будет рассказано далее.

Известно, что неизбалованный слух превыше всего порадует любимый частотный (он же тембральный) баланс. Заядлый меломан легко простит неровности-шероховатости частотного отклика и нелинейные искажения, но предпочитаемое соотношение (!) частотных компонент обязательно должно ласкать слух. Основное преимущество доработки заключается в том, что вы можете сделать такое звучание, какое персонально желаете (в определённых пределах; зависит от конкретной акустики).

Однако следует иметь ввиду: без спектрального анализатора обойтись очень тяжело. И если таковой у специалиста отсутствует, лучше поискать другого мастера. Впрочем, существуют спецы с уникальным слухом, способные вычислить проблемные области частот при воспроизведении правильных фрагментов музыки с корректировкой в реальном времени программными (параметрическим или многополосным) эквалайзерами.

Характерный случай доработки акустической системы

Стыковка СЧ-и ВЧ-динамиков в частотной (а также фазовой) области – ахиллесова пята недорогих колонок. По «обычаю», у разработчиков попросту не доходят руки согласовать динамики. Причём сие распространяется как на мультимедиа, так и на Hi-Fi акустику.

Вот пример АЧХ разошедшейся в огромных количествах стереопары Microlab Solo-1 (оценка АЧХ проводилась с внешним усилителем без вмешательства тембра). Мало того, что провал на стыке слишком велик, так ещё масла в огонь подливает губительное обрамление вспученными горбами в районе 1 кГц и 6 кГц. Сие безобразие исправимо доработкой фильтра. А вот акцентирование верхнего баса без замены СЧ/НЧ динамика и переделки корпуса толком не подправить.

Обычно в недорогих колонках в точке стыка (от 1,5 до 5 кГц) «по традиции» красуется глубочайший провал АЧХ, но может быть вспученность, и не одна. Провал на слух определить сложнее. Точнее говоря, наши уши гораздо легче мирятся с пониженным уровнем звука на определённых частотах, особенно на тех, на которых чувствительность слуха максимальна. А вот вздутия и острые пики режут слух где бы то ни было в широкой полосе частот.

Цель типичной доработки фильтров: убрать по возможности нежелательные пики или сместить их в безобидную область, например, туда, где есть провалы. В идеале хорошо бы некоторые провалы сгладить, но это уже программа максимум для особо умелых ручек.

Что же, хватит рассусоливать, пора засучить рукава. В первую очередь придётся выполнить относительно неприятную процедуру демонтажа динамиков. У недорогих колонок либо используются съёмные клеммы, от которых в любой момент жди подвоха, либо разделительные конденсаторы припаяны прямо к динамику. Более того, частенько акустические провода внутри проведены в обрез и, потянув за колодку разъёмов, размещаемую на тыльной части, с большой вероятностью можно сдёрнуть зажим с клеммы, серьёзно нарушив электрический контакт. В итоге всё равно придешь к демонтажу и пайке.

Первое железное правило доработки акустических систем: перепаять накидные клеммы! Исключение: когда утопленные в корпус, к тому же сидящие с натягом, динамики невозможно вынуть без опасных повреждений. Внимание: припайка к контактам ВЧ-динамиков с корпусом из пластмассы должна происходить без перегрева зоны пайки.

Демонтаж динамиков следует проводить предельно аккуратно, чтобы отвёртка не соскочила и не повредила диффузор (особенно нежны бумажные). Найти в продаже идентичный динамик вдалеке от столиц будет архитрудно. Да и в первопрестольной, если колонки редкостные, элементарно можно угодить впросак. Любая замена на близкий по параметрам чужой динамик грозит вылиться в смену на парной колонке. Если провода действительно оказались коротковаты, то их надо нарастить. А если ещё и тонковаты (для начального Hi-Fi – менее 0,75-1,00 кв. мм на жилу), то заменить предпочтительно на OFC медные, чтобы к проводным делам больше не возвращаться.

Соблюдайте полярность! Дабы не запутаться с самого начала доработки, маркируйте провода, или меняйте по одиночке.

Далее – самое интересное.

Главное – не тип конденсатора, а разброс номинала! Технология современного (и не очень) крупносерийного производства обеспечивает разброс с 5 до 20%. Чтобы подобрать с приемлемой для качественного стерео точностью (в пределах 2%), понадобится специальный измерительный прибор ($50 минимум). Если же влепить ёмкости с разбросом 20% в левую и правую колонки, то сильно нарушится фазировка стереопары в области частот, где работает фильтр.

Итак, рассмотрим доработку фильтра на примере фронтальной пары «напольников» из 5.0 комплекта «Mirage» (~8100 руб.) от датской Eltax.

Основанием для доработки послужил просочившийся факт снятия с производства данной модели и выпуска на её базе флагманской стереопары ценой под 600 евро. Правда, модернизированный корпус немного нарастили в высоту, зато, судя по внешнему виду, динамики если и изменились, то не глобально.

Переделываемый «напольник» оказался 2.5 полосный, т.е. один из СЧ/НЧ-динамиков (верхний) просто сидел в параллель к ВЧ-и НЧ-фильтрам других динамиков. Колонки имели воздушное, открытое звучание, но, увы, слишком подчёркивали частоты в области 6 кГц, что приводило к шепелявости. Также отмечались заметные нелинейные искажения и раздражающие призвуки на верхне-средних частотах. К счастью, бас поставлен правильно, корпус имеет выгнутые боковины и нужные распорки (чтобы придать необходимую жёсткость), вдобавок отлично задемпфирован изнутри. Посему работы вроде бы предстоит не много.

Основательная переделка любого фильтра начинается с прорисовки его блок-схемы. Конечно, если вы действуете по готовому сценарию, то данный этап можно пропустить, но для общего развития не помешает.

В случае с нашим «Миражом» ВЧ-динамик обрамлялся фильтром низких частот второго порядка, состоящим из конденсатора ёмкостью 4,7 мкФ и одной катушки с воздушным сердечником. Кроме того, для согласования динамиков по чувствительности ВЧ-головка обвешивалась двумя сопротивлениями на 5 Вт: одно последовательно (1,5 Ом), другое параллельно (15 Ом). На нижний СЧ/НЧ динамик отведён фильтр первого порядка, состоящий из одной катушки (также с воздушным сердечником) индуктивностью 0,3 мГ. Обратите внимание: для «басовика» катушка ставится последовательно, а конденсатор – параллельно (для «пищалки» всё наоборот). Применённый в Eltax Mirage подход во многом традиционный, ничего экзотического нет, за исключением довеска из одного басовика без фильтра.

Как видим, фильтры изготовлены цивилизованно добротно, можно сказать, с любовью. Катушки намотаны толстым проводом и установлены перпендикулярно друг другу – намек на аудиофильский подход. Провод, идущий к динамикам, приличного диаметра и удобно промаркирован цветом. Короче, качество на должном европейском уровне.

Насторожила величина сопротивления колонки по постоянному току, измеренная тестером. 2,8 Ом – ой-ёй, что-то маловато будет! Даже умножив на положенные 1,25, никак заявленные 4 Ом не получим. Непонятно, что имел в виду производитель, указав 4-8 Ом. Возможный технологический разброс? Вряд ли… Измерение импеданса показало крайне слабую зависимость от частоты. А вот это славненько! Любому усилителю будет очень легко работать с подобными акустическими системами.

Снятая АЧХ полностью подтвердила слуховые впечатления. Нездоровое вспучивание на 6 кГц очевидно. Верхний басовик явно не справляется с возложенной на него дополнительной функцией замазывать стык между СЧ и ВЧ. Удаление на расстояние 2,5 метра сглаживает частотный отклик, но полностью проблему не устраняет.

Первое, что интуитивно пришло в голову, это включить оба СЧ/НЧ-динамика синфазно в параллель на один и тот же фильтр (сразу после катушки). Сказано – сделано! В результате призвуки на средних частотах исчезли. Ура-а-а!!! Стоп, проверим получившееся сопротивление колонки. Самую малость возросло. Уф-ф-ф…

Давно настал черёд измерить АЧХ отдельно для каждого динамика. Смотрим. Пищалка способна эффективно работать с 2 кГц, жаль только, что искажения при этом могут быть опасно велики по причине близости резонанса. Не зря умудрённые опытом инженеры Eltax отодвинули частоту раздела намного выше 2 кГц!

СЧ/НЧ-динамик с успехом вытягивает не только верхний бас. Напрашивается стыковать динамики на частоте 2,5 кГц, переведя СЧ/НЧ-динамик в поршневой режим. Тут, похоже, понадобится фильтр второго порядка, убирающий тягостные данному «басовику» высокие частоты. Увы, у «пищалки» на 2,8 кГц торчит чесночным зубчиком нехороший пичок. Вдобавок мастерить самодельный стык прямо в центре частотной зоны, отвечающей за стереоэффекты, чревато деградацией. Непростая ситуация! Поскольку СЧ/НЧ-динамик имеет «чуткий» бумажный диффузор и выделяется хорошей чувствительностью, то рискнём пока оставить, как было… Яма на 200-300 Гц? Меньше паразитного подвывания в комнате. Дырка на 3 кГц? Некритично! В этой области (2-5 кГц) слух у многих очень чувствительный, побережём его.

Займёмся экспериментами над фильтром «пищалки». Смена конденсатора с 4,7 мкФ на 2,18 мкФ дала любопытный результат. Как и следовало ожидать, частота среза уехала вверх, и провал на стыке усугубился. Зато вжался горб на 6 кГц. На слух шепелявость полностью исчезла, но с ней сгинул и определенный шарм звучания. Да, столь широкий по частоте провал и неравномерность >15 дБ – это, пожалуй, перебор. Параллельное соединение конденсаторов (при котором, напомню, ёмкости складываются) в сумме на 3,2 мкФ дало некий компромисс. Стыковочный провал ощутимо выравнивается комнатой при удалении на 2,5 метра, а шарм звучания не теряется.

На первый взгляд АЧХ изменилась несущественно. Какие-то крохи (~3 дБ), да и то лишь в районе 4-7 кГц. Но не следует забывать: слух здесь очень чувствителен. Так что не удивительно, что разница в звучании получилась значимой.

Всё бы хорошо, но нелинейные искажения по-прежнему не радуют. Точные измерения THD в условиях обычной комнаты (когда дребезжит то сам сервант, то рюмки в нём) – задачка не из приятных. Тем не менее, с Божьей помощью выявляем проблемные участки в частотной области. Да и тренированный слух пока ещё не подводит: искажения, особенно на мощности, заметны, как ни грустно это признать. Усилитель – неоднократно перепроверенная Yamaha – прекрасно вытягивает колонки на 4 Ом, но чтобы в среднем на 3 Ом при локальных снижениях до 2 Ом – и Ямахе через силу.

Посоветовавшись с народом, почитав книжки («Высококачественные Акустические Системы и Излучатели» И.А. Алдошина, А.Г. Войшвилло. - М.: Радио и Связь, 1985.) и статейки того же «доктора» Клячина, добавляем «в послед» на левой и правой колонке сопротивление аккурат на 2,7 Ом (10 Вт). Ясно, чувствительность колонки от этого вынужденного шага пострадает. Ничего не поделаешь: из двух зол выбирается меньшее. Два Ома чисто активной нагрузки в целом сказываются отрезвляюще положительно: неравномерность АЧХ слегка снизилась, а главное – ощутимо минимизировались искажения. Правда, чуть-чуть, самую малость (на слух фактически не заметно) проседает по уровню бас (при этом становясь шустрее), и снова активизируется выгиб на пресловутых 6 кГц.

Да, АЧХ доработанной колонки с точки зрения классических канонов далеко не идеальна. Зато звучание стало радовать! А ведь это только начало поэтапной доработки (не всё сразу). Получившаяся акустическая система не прощает огрехов записей, особенно старых аналоговых, и примитивного ремастеринга хард-роковых хитов из-за чуткой проработки средних частот. Зато наш «твик» исправляет клиппинг начальной тяжести у задранных цифровых записей. Людям с особо чутким слухом в районе 1 кГц, возможно, не понравится «возвышенная» трактовка средних частот, однако городить режекторный фильтр в навес – дело тонкое, тут как бы не наломать дров с фазой. Фронт «киношного» комплекта стал способен неплохо озвучивать чистое стерео, не тушуясь на классике, а электронику преподносить вообще изумительно – ну чем не результат?

Подведём промежуточные итоги. Варьированием ёмкости одного конденсатора вряд ли можно добиться критического улучшения, хотя подправить звук под свой слух вполне реально. В случае с фронтами Mirage от Eltax, думаю, нам откровенно повезло. Отделавшись лёгким испугом, улучшили звук на порядок! Но это в немалой степени благодаря изначально нереализованному потенциалу колонки, нежели нашим продвинутым стараниям. Следует заметить, что изменение ёмкости гораздо сильнее будет влиять на звук, когда в фильтре отсутствует катушка (например, в Microlab Solo-1). Если же в доработку внедряться серьёзно по всем правилам, то надо пересчитывать фильтры и перематывать катушки. А это уже совсем другая история.

Музыкальный десерт

Вместо заключения

Если модель ваших акустических систем фигурирует в качестве активно дорабатываемых как профессионалами, так и любителями, то тут сам Бог велел записаться в ряды передельщиков. Тем более что занятие это на редкость увлекательное. А купить новые колонки ещё успеете (чтоб было красиво и при этом классно звучало – влетит в копеечку)!

Без серьёзной подготовки, полагаясь лишь на бесплатные советы лихих форумчан, браться за самостоятельную переделку акустических систем – тёмных лошадок – категорически не рекомендуется.

Готовые рецепты, как показала практика, могут быть весьма эффективны и, что не менее важно, доступны. Только для результатов, не подкреплённых измерениями АЧХ, желательно каким-то образом учесть специфику своего слуха и слуха того, кто модернизировал колонки под свои уши. Например, расспросить автора, как он до переделки выставлял тембр на конкретном усилителе.

Рассмотренный в данной статье пример является показательным (и даже типичным) для начального этапа доработки акустических систем.