Электростатическая акустика в Китае и мире
В начале 1990-х годов китайское научное и технологическое сообщество электроакустики начало разрабатывать электростатические динамики. В 1994 году компания Wuhan Shuntai Vibration Technology Co., Ltd. (ныне Wuhan Shuntai Electronics Co., Ltd., именуемая SHT) выпустила первый в Китае электростатическую акустику.
В 1995 году она выпустила первый в мире горизонтальный всенаправленный 360-градусный динамик. электростатический динамик; в 1997 году был выпущен самый маленький в мире электростатический динамик (21 × 100 × 3 мм).
РЕЗОНАНС ШУМАНА мобильный вариант
В 1998 году крупное коммерческое предприятие Китая (Wushang Group) инвестировало в индустрию электростатических громкоговорителей и сделало крупномасштабные капиталовложения в компанию SHT.
Позднее, компания SHT быстро создала международную первоклассную научно-исследовательскую систему электростатических громкоговорителей и стала лидером в ее разработке.
Разработка кольцевой диафрагмы (низкое сопротивление на периферии и высокое сопротивление в середине) точечные электроды и электростатические динамики с фиксированными электродами, нанесенными на изолирующую плату токопроводящей краской . К началу 1999 года продукция электростатических громкоговорителей SHT насчитывала более 40 видов, и она стала одним из главных производителей электростатических громкоговорителей с наибольшим разнообразием и спецификациями в мире. Их продукция вышла на рынки Америки и Европы.
Если посмотреть на информацию в Интернете, результаты научных исследований электростатической акустики за последние 10 лет превзошли все предыдущие 60 лет. Среди них более заметны японская компания SONY и китайская компания SHT. Наиболее важные из них:
«Схема согласования импеданса оптического ответвителя» компании Philips в Нидерландах решает проблему согласования между электростатическими динамиками и выходными усилителями с низким сопротивлением.
Преимущества
К преимуществам электростатических громкоговорителей можно отнести:
- уровень искажений на один-два порядка ниже, чем у обычных диффузоров в коробке[нужна цитата]
- чрезвычайно легкий вес диафрагмы, которая перемещается по всей ее поверхности
- образцовый частотный отклик (оба в амплитуда и фаза), потому что принцип создания силы и давления почти свободен от резонансов, в отличие от более распространенного электродинамического драйвера.
Музыкальная прозрачность может быть лучше, чем у электродинамических динамиков, потому что излучающая поверхность имеет гораздо меньшую массу, чем у большинства других динамиков, и, следовательно, гораздо менее способна накапливать энергию для последующего высвобождения. Например, типичные динамические динамики могут иметь движущиеся массы в десятки или сотни граммов, тогда как электростатическая мембрана весит всего несколько миллиграммов, что в несколько раз меньше, чем самая легкая из электродинамических. твитеры. Сопутствующая воздушная нагрузка, часто незначительная в динамических динамиках, обычно составляет десятки граммов из-за большой поверхности сопряжения, тем самым способствуя демпфированию резонанса, нарастающего самим воздухом, в значительной, хотя и не полной, степени. Электростатика также может быть выполнена в виде полнодиапазонных конструкций без обычных фильтров кроссовера и корпусов, которые могут окрашивать или искажать звук.
Поскольку многие электростатические колонки имеют высокие и тонкие конструкции без ограждение, они действуют как вертикаль диполь линейный источник. Это приводит к совершенно иному акустическому поведению в помещениях по сравнению с обычными электродинамическими громкоговорителями. Вообще говоря, дипольный излучатель с большой панелью более требователен к правильному физическому размещению в комнате по сравнению с обычным громкоговорителем в корпусе, но, оказавшись там, он с меньшей вероятностью будет вызывать плохо звучащие резонансы в комнате, а его прямое попадание внутрь. — коэффициент отраженного звука выше примерно на 4–5 децибел.[нужна цитата] Это, в свою очередь, приводит к более точному стереовоспроизведению записей, которые содержат правильную стереофоническую информацию и атмосферу места проведения. Планарные (плоские) драйверы имеют тенденцию быть очень направленными, что дает им хорошие качества изображения, при условии, что они были тщательно размещены относительно слушателя и отражающих звук поверхностей в комнате.[нужна цитата] Были построены изогнутые панели, что сделало требования к размещению немного менее строгими, но несколько ухудшило точность изображения.
Электростатическая акустика изобретение
В марте 1927 года Ли первым получил патент США на электростатический динамик. В 1928 году Тулон открыл электростатический динамик с круглой алюминиевой диафрагмой и двойными круглыми фиксированными электродами; в 1929 году Данман написал об этом динамике и его развитии. В статье началось академическое обсуждение электростатических колонок; в том же году «Радио и радиообзор» проанализировал структуру электростатических громкоговорителей; в 1930 году Ханна предложила теоретическую модель электростатических колонок, думая: из-за эффекта стабилизации электростатическое поле, диафрагма электростатических громкоговорителей подверглась электростатическому напряжению, приложенному в каждом блоке, емкость конденсатора и функция отрицательного подобия; 1931 г. предложил Vogt со структурой из алюминиево-марганцевого сплава диафрагмы электростатической акустики.
Электростатическая-акустика-Статик-ЗМ-обзор
Результаты измерений: КПД электромагнитных громкоговорителей составляет 7 ~ 8%, КПД электродинамических громкоговорителей составляет 1%, а КПД электростатических громкоговорителей составляет 2%; Gesell проанализировал стоимость производства таких громкоговорителей.
Из-за стоимости и многих факторов промышленность выбрала электромагнитные громкоговорители. В 30-х и 50-х годах электромагнитная акустика получили широкое распространение. Общий объем производства более 50 миллионов. После 1950-х годов, с появлением компакт-дисков и магнитофонных источников звука, развитие акустических систем снова стало кульминационным моментом, и моторизованные акустические системы развивались очень быстро. Общий объем производства на данный момент превысил 5 миллиардов. В начале 1960-х годов, когда появился цифровой аудиоисточник, электроакустическая промышленность обнаружила, что не существует динамика, который мог бы действительно воспроизводить акустический сигнал цифрового аудиоисточника в идеале. Так начался третий пик развития громкоговорителей. В то же время научно-технические круги выдвинули различные схемы, такие как ленточный тип, ионный тип, электростатический тип и так далее.
Динамика
В арсенале MartinLogan имеется технология PoweredForce, позволяющая получить динамичный и артикулированный бас с помощью небольшого корпуса за счет применения инновационных драйверов и эффективного усиления, а встроенный НЧ-эквалайзер позволяет точно согласовать сабвуфер с особенностями помещения. Конструкция BalancedForce, используемая в одноименной линейке сабов, уравновешивает действие движущихся частей нескольких подключенных синфазно НЧ-драйверов и предусматривает их оппозитное расположение друг по отношению к другу.
Сабвуфер MartinLogan BalancedForce
Система PBK (Perfect Bass Kit) помогает откалибровать сабвуферы в соответствии с особенностями комнаты для прослушивания. Технология ForceForward (применяется в модели Ethos и др.) контролирует взаимодействие динамика с тыльными стенами комнаты и борется со стоячими басовыми волнами.
MartinLogan также выпускает модели с обычными динамическими СЧ/НЧ-головками, но комплектует их твитерами Folded Motion на основе преобразователей Хейла. Подобная конструкция обладает площадью излучения в 8 раз большей классического 1-дюймового твитера. Помимо этого высокочастотники Хейла обладают высокой чувствительностью.
Как видим, из любительских экспериментов за тридцать лет MartinLogan вырос в империю электростатов с первоклассной командой разработчиков. Бывших законодателей мод электростатического дизайна сегодня знают лишь знатоки, а конструкция и технологии, опробованные в колонках MartinLogan обрели своих поклонников среди ценителей звучания во всем мире.
Телефоны берет звукоинженер, а не менеджер. Звоните
- Галереи→
- Авторский электростатический излучатель
Авторский электростатический излучатель, обкладки и мембрана авторских электростатических излучателей
Электростатическая технология от MartinLogan
Сегодня излучатель в фирменном исполнении MartinLogan включает в себя сверхлегкую пленочную мембрану, помещенную между двумя выгнутыми перфорированными пластинами статоров. Мембрана изготовлена из прочного полиэстера и обладает проводящим покрытием, нанесенным на ее поверхность путем плазменного напыления в вакууме. Пластины изогнуты в виде арки под углом в 30° для получения точных дисперсных характеристик. Между статорами из углеродистой стали, покрытыми нейлоновым полимером во избежание пробоя, и тонкой мембраной толщиной в 12 микрон установлены изолирующие пластины-ограничители ClearSpar, которые препятствуют их соприкосновению и усиливают жесткость конструкции.
На диафрагму подается постоянный электрический потенциал (2500–3000 В) от плюсовой клеммы высоковольтного блока питания, создающий мощное электростатическое поле. Статоры подключены к выходу усилителя аудиосистемы через повышающий трансформатор, создающий высоковольтные сигналы одинаковой силы, но разной полярности. Их поляризация меняется в зависимости от формы аудиосигнала. Между статорами и мембраной формируется переменное электростатическое поле, которое распределяется по ее поверхности равномерно и превращает ее в колеблющийся излучатель звуковых волн, работающий в двухтактном режиме. Конструкция обеспечивает мгновенный отклик по причине ничтожно малого веса диафрагмы и не подвержена паразитным резонансам в отличие от диффузора обычного динамика.
Слева: A — пленочная мембрана, B — изолирующие пластины-ограничители ClearSpar, C — статоры MicroPerf Справа: Работа электростатов. Мембрана всегда заряжена положительно. На статоры подается заряд, положительный притягивает к себе мембрану, а отрицательный — отталкивает.
Компания разработала свой электростатический преобразователь XStat, помещенный в алюминиевую раму AirFrame сложной конструкции для подавления интермодуляционных искажений. Статоры MicroPerf имеют множество более мелких, чем обычно принято, отверстий перфорации и в итоге увеличивают открытую рабочую зону панели, т.е. по эффективности XStat соответствует традиционному электростатическому излучателю вдвое большего размера.
Гибридный дизайн: сверху — электростаты, а снизу — традиционная акустика
Для достижения баса инженеры MartinLogan применяют гибридный дизайн, дополняя электростаты традиционным НЧ-динамиком. Гейл Сандерс объяснил необходимость в этом шаге так: «К гибридной конструкции нас привела физика. Увеличение площади излучателей, требуемое для хорошего воспроизведения низких частот, делает габариты электростатической системы неприемлемо большими. Тщательная разработка НЧ-блока, фильтры с фазовой компенсацией и другие идеи способны объединить достоинства различных излучателей».
Изогнутая электростатическая панель CLS
Модели MartinLogan используют изогнутые в горизонтальной плоскости под углом в 30° электростатические панели CLS (Curvilinear Line Source – «параболический источник линейного сигнала», другими словами, криволинейный излучатель, внешне напоминающий секцию цилиндра), демонстрирующие отличные характеристики направленности по горизонтали. Вертикальная дисперсия при этом ограничена с целью у уменьшения количества нежелательных волновых отражений от пола и потолка.
MartinLogan CLX Art: искусство в полном диапазоне
Топовый представитель «чистых» полнодиапазонных электростатов — CLX Art из серии Reserve ESL — не использует динамические головки и потому габариты его весьма солидны (1790 х 650 х 373 мм). Флагман оснащен ВЧ/СЧ-панелью XStat CLS (размер: 57″ х 8.6″) и плоским басовым электростатом DualForce (57″ х 11.5″) с парой мембран и тройным статором.
Электростатическая акустика MartinLogan CLX Art
Кроссовер Vojtko, укомплектованный полипропиленовыми конденсаторами и катушками без сердечника, делит полосы на отметке в 360 Гц. Технология Dipole Phase Stabilization (дипольная фазовая стабилизация) позволяет уменьшить степень подавления излучаемых тыльной стороной басовой панели НЧ-волн (электростатические панели имеют свойства диполей), что достигается за счет увеличения пространства позади АС и задержки сдвинутых по фазе волн, обращенных назад.
Электростатическая акустика MartinLogan CLX Art
Рама корпуса Art Frame выполнена из дерева, также используется экологически чистый материал EcoSound. Флагман включает в себя два трансформатора (тороидальный для ВЧ/СЧ-панели и Ш-образный для баса), имеет диапазон частот от 56 Гц до 23 кГц и рассчитан на мощность в 225 ватт.
Энергетический антивампир
Я посчитала: за весь текст я использовала слово «четкость» и его производные восемь раз (теперь уже девять). И это слово характеризует звучание акустики в первую очередь.
Вне зависимости от расстановки и электростатический модуль, и басовый скрупулезно препарируют композиции и выдают мелодию с совершенно ясно разграниченными дорожками, инструментами, образами. От расстановки, однако, зависит характер: если хочется больше резкости и яркости, то стоит сесть поближе; если же в фаворе цельность и собранность мелодии, даже с неким подобием мягкости, то надо бы садиться подальше.
И если сидеть далеко, колонки начинают играть хорошо, причем они играют хорошо все. От их дискретного подхода к разделению композиции на компоненты не устаешь, но есть жанры, в которых он себя показывает еще лучше. Они любят непростые задачи, они любят копаться в аудиоаду, собирая звуковой хаос и эмоциональный раздрай в подобие порядка. И слушать такую музыку на этих колонках хочется часами — от звука не устаешь, а даже наоборот, бодрости прибавляется.
Задача по созданию электростатической акустики
Оптимально стоит задача по созданию электростатического громкоговорителя лишенного вышеуказанных недостатков с широкой диаграммой направленности.
Расширить диапазона воспроизведения (особенно в его нижней части спектра) позволят специальные криволинейные отражатели. Такие элементы, фиксируемые с обеих сторон излучателя, являются своего рода свернутым акустическим щитом.
Для решения задачи к плоскому излучателю 1 (рис. 11) добавляются акустические нижнее и верхнее основания 2 (рис. 12).
Рис. 11. Вид сверху электростатической системы с широкой диаграммой направленности. Патент RU 2 547 897 C2. 
Рис. 12. Общий вид электростатической акустики с широкой диаграммой направленности. Патент RU 2 547 897 C2.
При этом высота излучателя намного больше его ширины. С обеих сторон электростатического излучателя закрепляются жесткие отражатели 3 (рис. 11), имеющие криволинейную поверхность.
Рис. 13. Электростатическая акустика с газовым наполнением. Патент RU 2 547 897 C2.
Так достигается разный угол отражения звука от гладкой поверхности, а также достигается необходимая диаграмма направленности. В низкочастотной области диапазон звучания также расширяется.
Для качественного приема звука акустическая система (как дипольный громкоговоритель) направляется в сторону слушателя одной из своих сторон. Противоположная сторона системы излучает звук в стену, около которой акустика и располагается на заданном расстоянии.
Многократно отражаясь от стен помещения, излучаемый задней стороной громкоговорителя, звук достигает слушателя с определенной задержкой, и дополняют звук, излеченный передней стороной.
Различный угол раскрытия формируется в зависимости от того какой формы отражатели используются, а также от радиуса и где размещается центр дуги относительно самой панели излучателя. Для минимизации призвуков в средне и низкочастотном диапазоне следует применять только криволинейные отражатели. А гладкая и жесткая поверхность позволяет добиваться максимального отражения звука на высоких частотах.
Воспроизводимая частотная полоса расширяется в низкочастотном диапазоне в случае, когда длина звуковой волны, исходящей с обеих сторон громкоговорителя и имеющей сдвиг по фазе 180°, равна или превышает расстояние L (рис. 13). Это расстояние звук проходит от одной излучающей стороны панели до другой.
Дизайн и функциональность
В динамиках используется тонкий плоский диафрагма обычно состоит из пластикового листа, покрытого проводящий материал, такой как графит зажат между двумя электропроводящими решетками с небольшим воздушным зазором между диафрагмой и решетками. Для работы с низким уровнем искажений диафрагма должна работать с постоянным обвинять на его поверхности, а не с постоянным Напряжение. Это достигается одним или обоими из двух методов: выбирается проводящее покрытие диафрагмы и наносится таким образом, чтобы придать ей очень высокую поверхность. удельное сопротивление, и / или резистор большого номинала подключается последовательно между источником питания EHT (сверхвысокое напряжение или напряжение) и диафрагмой (резистор не показан на схеме здесь).[нужна цитата] Однако последний метод по-прежнему допускает искажение, поскольку заряд будет мигрировать через диафрагму в точку, ближайшую к «решетке» или электроду, тем самым увеличивая силу, перемещающую диафрагму; это будет происходить на звуковой частоте, поэтому диафрагме требуется высокое сопротивление (мегом), чтобы замедлить движение заряда для практического динамика.[нужна цитата]
Диафрагма обычно изготавливается из полиэстер пленка (толщина 2–20 мкм) с исключительными механическими свойствами, такими как ПЭТ пленка.[нужна цитата] Благодаря проводящему покрытию и внешнему источнику высокого напряжения диафрагма поддерживается постоянным током. потенциал нескольких киловольт по сетям. Сетки приводятся в движение звуковым сигналом; передняя и задняя решетки забиты противофаза. В результате униформа электростатическое поле пропорциональный звуковому сигналу создается между обеими сетками. Это вызывает силу, действующую на заряженную диафрагму, и возникающее в результате движение движет воздух по обе стороны от нее.
Практически во всех электростатических громкоговорителях диафрагма приводится в движение двумя решетками, по одной с каждой стороны, поскольку сила, действующая на диафрагму одной решеткой, будет недопустимо нелинейной, что приведет к гармоническое искажение. Использование сеток с обеих сторон устраняет часть нелинейности, зависящую от напряжения, но оставляет часть, зависящую от заряда (силы притяжения). Результат — почти полное отсутствие гармонических искажений. В одной из последних разработок диафрагма приводится в движение звуковым сигналом, а статический заряд находится на решетках (Transparent Sound Solutions).
Решетки должны быть в состоянии генерировать как можно более однородное электрическое поле, но при этом пропускать звук. Поэтому подходящими конструкциями решеток являются перфорированные металлические листы, каркас с натянутой проволокой, катанка и т. Д.
Для создания поля достаточной напряженности звуковой сигнал в сетях должен быть высокого напряжения. По сути, электростатическая конструкция представляет собой конденсатор, и ток необходим только для зарядки емкости, создаваемой диафрагмой и пластинами статора (в предыдущих параграфах назывались решетками или электродами). Следовательно, этот тип громкоговорителей является высокоэффективным.сопротивление устройство. Напротив, современный электродинамический конус громкоговоритель это устройство с низким импедансом и более высокими требованиями к току. В результате необходимо согласование импеданса, чтобы использовать нормальный усилитель мощности. Чаще всего трансформатор используется с этой целью. Конструкция этого трансформатора имеет решающее значение, поскольку он должен обеспечивать постоянный (часто высокий) коэффициент трансформации во всем слышимом диапазоне частот (то есть большую полосу пропускания) и, таким образом, избегать искажений. Трансформатор почти всегда специфичен для конкретного электростатического динамика. На свидание, Акустат построил единственный коммерческий «бестрансформаторный» электростатический громкоговоритель.[нужна цитата] В этой конструкции аудиосигнал подается непосредственно на статоры от встроенного высоковольтного лампового усилителя (поскольку клапаны также являются устройствами с высоким импедансом) без использования повышающего трансформатора.
Детальки? Кто сказал детальки?!
Электростатическая панель играет от 380 Гц. За разделение частот отвечает продуманный кроссовер с заказным трансформатором, катушками с воздушными сердечниками, катушками, прослоенными сталью двойной холодной прокатки, и полипропиленовыми конденсаторами.
Важный момент: каждую колонку нужно подключать не только к усилителю, но и к розетке. Это особенность работы электростатической панели. За усиление в тестовой системе отвечали компоненты немецкой фирмы SPL, а контент поставлял Aurender A30, сигнал с которого выходил через аналоговые разъемы.
В тесте было много экспериментов, потому что электростаты звучат… странно. Непривычно. Своеобразно. Даже не самой крупной электростатической панели, как оказалось, нужно достаточно много места для того, чтобы генерируемый ей звук органично смешался с низами.
Если поставить колонки и диван в углах равностороннего треугольника, результат получится неуниверсальным: бас будет жить отдельно, а все, что выше — отдельно. Например, это очень хорошо проявлялось на треке «Saria’s Song» от BadBadNotGood: деталей — вагон, чувствуются даже щипки струн контрабаса, но при этом тарелки и верхний регистр фортепиано звенят где-то вдали от баса.
Однако даже при такой расстановке чувствуется, что электростатический модуль работает с какой-то хирургической точностью и четкостью. Бывает, что в детальных сетапах все нюансы возникают вокруг всполохами, как какие-нибудь вспышки гирлянды. Их много, их отчетливо видно, они расставлены в трехмерном пространстве согласно задумке исполнителя, но вспыхивают они не мгновенно и пропадают не сразу.
Так и хочется чесночку натереть
В MartinLogan же эти нюансы, эти отдельные элементы мелодии напоминают скорее кирпичики, а не всполохи: они четкие, с ровными границами, без лишних хвостов и послезвучий, и они будто бы телекинетически кружат вокруг, вставая на нужное место. Такой тип детальности хорош в быстрых треках, а вот там, где долго и надсадно гудит контрабас, он немного не к месту.
Этим колонкам хорошо, когда сложно — когда мелодии не минималистичные, а наполненные информацией, пусть даже сэмплами, но в десяток-другой дорожек. ESL 9 выстраивают мелодию, как Pink Floyd — стену, окружая слушателя и без промедления разбирая ставшие уже ненужными участки. И все это они проделывают без запинки, ничего не теряя, расставляя кирпичики в нужных местах.
Кстати, за счет такого подхода и относительно простая музыка звучит более полно: колонки вытаскивают максимум из того, что могут найти в мелодии — и подают в лоб. В треках The Heavy голос вокалиста будто бы парил немного в отрыве от микса, становясь более объемным, но не теряя разборчивости: слышно было каждый вздох.
Точно просчитанное закругление увеличивает дисперсию
На треках, где есть только голос и один инструмент, пресловутая фирменная электростатическая чувствительность может вылезать слишком ярко и начать отвлекать — в некоторых мелодиях она даже воспринимается как свист.
Оптимальнее всего, как выяснилось, слушать эту акустику на расстоянии, которое примерно в два раза превышает расстояние между самими колонками. Так звук становится более цельным, пропадает разрозненность и оторванность — но на поразительной детальности расстановка никак не сказывается, в обоих случаях нюансов столько, что их можно руками загребать.
На «Nazi Punks, GTFO» из саундтрека «Wolfenstein: The New Colossus» отчетливо слышна псевдовиниловость — характерные потрескивания, причем, что удивительно, акустике удалось добавить этому хрусту мягкости, чуть усмирив четкость. С «Way Out Is In» от The Glitch Mob история похожая — она звучит совершенно нежно, мягко и с какой-то просто неисчислимой глубиной
В треке «Crystal Peak» из саундтрека «Hollow Knight» на первое место вышла гитара, что немного необычно: чаще всего, наоборот, аудиосистемы уделяют внимание переливчатым моментам и ритму
Но чего-то в моей классической подборке треков недоставало для того, чтобы раскрыть все фишки звучания этой акустики. А потом я дошла до более или менее жестких вещей — и все встало на свои места.
