Бас вперед — Kii Three

Компания Kii предлагает свой продукт как аудиофилам (или шире — владельцам домашних аудиосистем), так и для профессионального использования (в данном случае следует уточнить: для студий звукозаписи). Это определяется не только маркетинговыми предположениями, но и особенностями самого устройства. Тот факт, что студийные громкоговорители активны, не делает их использование в домашних системах ненужным. Тем более, что серьезные изменения, происходящие за последние несколько лет, связанные со стримингом, системами зон и т. д., создают новые возможности для популяризации активных спикеров. Большее разнообразие устройств и конфигураций, чем раньше, разрушает монополию традиционных систем «источник-усилитель-громкоговорители».

Предложение Kii сводится к дизайну Three.

Есть только одна «тройка»

Над одним этим проектом работали все известные инженеры, в том числе Бруно Путцейс. Это важная фигура — разработчик усилителей UcD и Ncore, т.е. систем класса D. Концепция единого, универсального громкоговорителя, который будет оптимально работать как в маленьких, так и в больших помещениях, в различных условиях (у стены или далеко от нее). ) и в различных условиях звук кажется красивым, но нереальным…

Однако мы имеем дело с особой конструкцией. Характеристики обработки Kii Three можно менять в зависимости от условий, но суть в другом — установление кардиоидной диаграммы направленности в низкочастотном диапазоне. Любой, кто хоть немного разбирается в акустике, в том, как работают типичные громкоговорители и как работает низкочастотное излучение, будет удивлен этим. Ведь низкочастотное рассеяние «детерминировано». Некоторые добавят, что он всенаправленный, но такое утверждение — хотя и относится к 99% динамиков — не точно.

Басовые отражения

Низкие акустические частоты имеют не что иное, как средние и высокие частоты. Все они распространяются волнами, но способ их распространения зависит от размеров излучающего их источника и размеров объектов (препятствий), с которыми они сталкиваются на своем пути (при условии, что эти объекты не обладают демпфирующими свойствами).

Грубо говоря, волны, длина которых превышает размеры источника или препятствия, имеют свойство «обтекать» — и это излучение всенаправленное. Следовательно, даже самые низкие частоты (волны которых очень длинные) излучались бы направленно, если бы их источником был гипотетический огромный громкоговоритель диаметром в несколько метров. В свою очередь, восьмеричная характеристика (наибольшее давление, направленное вперед и назад, при нулевом давлении сбоку, а точнее — в вертикальной плоскости, «рассекающей» структуру) получается у дипольных систем, т.е. открытых перегородок. Эти, однако, имеют очень низкий КПД, именно в области низких частот, из-за почти полного «акустического короткого замыкания» даже на восьмой оси — давление на ней самое высокое, но все же значительно ниже, чем при всенаправленном излучении ( излучения передней и задней сторон диафрагмы, находящиеся в фазе, в значительной степени компенсируют друг друга).

Но зачем вообще быть против всенаправленного низкочастотного излучения? Всенаправленные волны не были бы проблемой на открытом пространстве, но в закрытом помещении они отражаются от стен и приходят к нам с разных сторон, с разной задержкой. Это делает невозможным локализацию их источника (или видимого источника, запланированного в стерео), а также размывает т.н. атака — искажает импульсную характеристику.

Эта проблема во многом решается установкой динамиков в стену. Это сюрприз для меломана, «воспитанного» на убеждении, что во всех отношениях наилучшее расположение динамиков заключается в том, чтобы отодвинуть их от стены. Однако правильно настроенная настенная установка потенциально лучше — как с точки зрения более высокого КПД, плавных характеристик, так и импульсной характеристики. В материалах Kii мы находим прямое указание на такую ​​систему как на желательную, хотя и не совершенную — динамик, излучаемый стеной, рассеивается в телесном угле 2Pi (так называемое полупространство), по-прежнему генерирует много отражений, но по крайней мере, нет временного сдвига волны, идущей прямо и отраженной от стены за динамиками (она находится в плоскости динамиков). Это смещение обычно наиболее вредно, потому что отраженная волна достигает слушателя с задержкой, слишком малой для нашего мозга, чтобы воспринимать ее не как другой звук (что было бы «меньшим злом»), а как временное расширение звука. исходящий непосредственно из громкоговорителя.

С этой точки зрения действительно лучше отодвинуть колонки подальше от стены за ними, что, однако, приведет к большим фазовым сдвигам между прямой волной и отраженной волной, а это в свою очередь — упущениям в обработке характеристики. И так плохо, и так плохо, но по крайней мере мы знаем, чего бы нам хотелось — чтобы низкочастотная энергия была сфокусирована перед громкоговорителем (вслед за средними и высокими частотами, которые не рассеиваются вокруг, за счет сильного более короткие волны).

Строители Киа знают, как это сделать. Идея акустического решения известна уже много лет. Открытую перегородку достаточно модифицировать по-простому — добавить боковые стенки сзади к передней панели, где размещен динамик, или в таком типе перегородки (П-образной в горизонтальном сечении) разместить динамики сбоку стены, близко к фронту. Тогда для слушателя сзади фазовый сдвиг между излучением с передней и задней сторон диафрагмы будет наибольшим (близким к 180°), а спереди — наименьшим (хотя все же большим для самых низких частот , что означает большие потери, а значит, и низкий КПД в этом диапазоне).

Конкретные размеры такого корпуса в конечном счете определяют характеристики направленности (для конкретной частоты; его форма меняется при изменении частоты).

Цифровая акустика

Концепция характеристик Kii Three напрямую отсылает к вышеизложенным предположениям, но реализует их ультрасовременным способом — формирует характеристики направленности низких частот (т. различные части корпуса. В этом смысл установки целых четырех НЧ-динамиков: двух на боковых панелях (ближе к передней) и двух на задней панели. Речь идет не только об увеличении мощности и звукового давления, но и о создании определенного геометрического расположения источников НЧ, что вместе с соответствующими фазовыми сдвигами между громкоговорителями отдельных секций формирует характеристику направленности, отличную от всенаправленной (круговой ) (примерно кардиоидный), направляя низкочастотную энергию вперед.

Было бы идеально, если бы мы могли добиться полной гармонизации фазы излучения всех преобразователей спереди (т.е. максимальное давление, являющееся суммой давлений от всех преобразователей), и прямо противоположной фазы излучения боковых секций громкоговорителя и тыла. секции громкоговорителей сзади (т.е. нулевое давление). Даже при использовании самой современной электроники для определения фазового сдвига любого динамика эта ситуация «ноль-единица» возможна только на одной частоте (определяемой расстоянием между боковыми и задними динамиками). Однако коррекция фазы в зависимости от частоты может эффективно работать для оптимизации, т.е. получения максимально возможной (при заданной частоте) разности давлений между прямым и обратным излучением. С понижением частоты эта разница, к сожалению, должна быть меньше, а значит, если настаивать на нулевом давлении сзади, давление спереди будет уменьшаться, а если задать максимальное давление спереди, то давление сзади увеличится.

Система, работающая вышеописанным способом, т.е. с системой НЧ-динамиков с соответствующим образом согласованными фазовыми характеристиками, не является чем-то совсем новым, однако — лет десять назад ее представила компания Martin Logan, назвав ее Powered Force Forward. (). Однако там определенные фазовые соотношения определялись действием пассивных фильтров. Фазовые характеристики связаны с крутизной ската: чем выше его порядок, тем больше фазовый сдвиг. При тщательном подборе фильтров для фронтальных и тыловых динамиков можно добиться описанного эффекта, но с гораздо меньшей точностью и контролем над характеристиками, чем в случае использования самой современной цифровой техники в составе активной системы, т.е. громкоговорителя. набор, оснащенный собственными усилителями. При таком подходе к теме Kii Three — уникальный проект.

Лучше, но тише

Таким образом, система, снижающая давление за счет фазовых сдвигов, снижает эффективность. Чем ниже частоты, подлежащие такой операции, тем больше потери. Их можно уменьшить, увеличив физическое расстояние между передними и задними колонками, но сложно принять кабинет глубиной в несколько метров.

Это соотношение похоже на отношение открытых перегородок, где их ширина является важным параметром. Мы также знаем, что открытые перегородки используют целые батареи больших низкочастотных динамиков для поддержания достойной эффективности. Между тем, Kii Three, конструкция которого довольно велика для монитора, в абсолютном выражении мала. Пусть нас не смущают четыре НЧ-динамика — они имеют умеренный диаметр, да и расстояние между боковыми и задними динамиками, важное для фазовых манипуляций, тоже не очень велико. Значительная глубина корпуса вкупе с тем, что на задней панели установлены два динамика, наверняка убедит многих пользователей в том, что эти мониторы достаточно хлопотны в настройке. Впрочем, дальнейшее уменьшение глубины корпуса уже слишком серьезно ухудшило бы характеристики (эффективность системы «нацеливания на басы», или нижняя частота среза, или максимальное звуковое давление — или всего понемногу, в зависимости от настройки системы) . Также был сделан рациональный выбор, ограничивший диапазон формирования кардиоидной характеристики примерно до 40 Гц — более низкие частоты излучаются во все стороны. Концентрация энергии таких низких частот, как уже было сказано, повлекла бы за собой очень низкий КПД. Это правда, что Kii Three — это активная система, поэтому пользователь не будет чувствовать, что она должна обеспечивать большую мощность, но это все равно приведет к ограничению максимального звукового давления (максимальной громкости) и даже к сотням. Вт на борту, вы не можете толкать динамики в одиночку. К счастью, самые большие проблемы с комнатными резонансами, снижаемыми кардиоидной характеристикой, возникают в среднем и верхнем басовом диапазоне — можно сказать, что система «сдает» борьбу за кардиоидные характеристики там, где это самое дорогое. и приносит наименьшую пользу.

Все вуферы работают в замкнутой системе, характеристики которой формируются процессорами. Таким образом, активная система позволяет установить низкую граничную частоту. Однако бесплатно ничего не бывает — для этого нужны и усилители, и динамики большой мощности.

Лучше, но позже

Современная электроника позволяет, с другой стороны, регулировать минимальные фазовые сдвиги результирующей характеристики обработки во всей полосе пропускания без какой-либо нагрузки на динамики, что в принципе находится за пределами возможностей пассивных фильтров и неочевидно и в активных системах. Система также оснащена системой защиты от перегрузок, и в то же время работает гибко – изменяет характеристики (повышает нижнюю предельную частоту) по мере увеличения риска слишком высоких амплитуд, связанных с ними.

Есть, к сожалению, одна проблема, связанная с этой «обработкой» сигнала, которая в домашних приложениях не имеет практического значения, а вот в студийных — может. Ну и цифровая секция должна буферизировать данные, что вносит задержку в 90 миллисекунд, неприемлемую при монтаже материала в студии. Однако можно отключить секцию фазовой коррекции (и защиту) — хоть и с некоторым ущербом для качества звука, но зато обеспечив работу почти без задержки (1 мс), что в некоторых ситуациях может оказаться самым важным.

Входы и правила

Все входные сигналы, поскольку они вытекают непосредственно из топологии всей электроники, должны быть преобразованы в цифровую форму. Kii Three также будет использовать аналоговые, преобразовывая их в цифровые, а также цифровую повышающую дискретизацию и повторную обработку для уменьшения искажений.

Один разъем — XLR — имеет двойную функцию: вход для аналогового сигнала (один канал) и цифровой (AES-3). Затем подаем на один блок стереосигнал от усилителя, а на другой только сигнал выбранного канала по кабелю CAT5. Каждая Kii Three оборудована одинаково, каждая может работать в обеих ролях, но только на один вход… Суть не в том, чтобы подключить несколько источников к активным колонкам, эту роль («коммутатор») должно выполнять внешнее устройство, а в ограниченной степени для формата XLR/AES.

Решение проблемы готово, правда за дополнительную плату, в виде контроллера Kii Control. Он принимает цифровые сигналы через более широкий набор входов, более известных нам по домашним системам — Toslink (оптический), S/PDIF (электрический коаксиальный) и, наконец, USB, что, наверное, порадует больше всего, так как может принимать сигналы PCM до 24 бит/384 кГц и DSD64/128. Вход S/PDIF тоже хорош, принимает 24/192. Драйвер позволяет выбирать между этими входами, а также входом XLR (на самих мониторах). Он отправляет как аудиосигнал, так и сигналы управления (он же принимает питание от Kii Three) по кабелю CAT5 — на один выбранный монитор (на другой сигнал будет передаваться через вышеупомянутый CAT5). Kii Control также дает нам в прямом смысле регулятор громкости — классический поворотный регулятор, он же переключатель Kii Three (они просыпаются из состояния после получения сигнала, сами переключателя у них нет, только розетка).

Регламенты касаются характеристик обработки и разделены между двумя переключателями — один называется, другой. Первый предполагает регулировку уровня самой низкой частоты в зависимости от положения мониторов — вдали от стен (), у стены () и в углу (). Такой тип управления был бы отличным решением для всех обычных колонок, излучающих вокруг себя низкие частоты (а ведь такую ​​роль играет, например, замыкание фазоинвертора). Но зачем такой вариант в конструкции, который за счет направления низкочастотной энергии вперед, тем самым устраняя влияние отражений от стены за колонками? Все правильно; регулирование работает только в самом низком частотном диапазоне, примерно ниже 40 Гц, где Kii Three уже излучает всенаправленно, по причинам, объясненным ранее. Второй переключатель имеет больше положений; регулирует уровень в более широком диапазоне низких частот (ниже 300 Гц), а также в высоких (выше 3 кГц) и высших (выше 10 кГц) диапазонах.