Рупорные громкоговорители

 

Рупорный громкоговоритель можно смело назвать пионером среди акустических конструкций. Он был создан еще в начале прошлого века и, вроде как, остался позади в гонке, в которой приняли участие различные устройства, начиная от динамических драйверов и заканчивая плоскими ленточниками. Но лет 20 назад рупорные драйверы начали набирать популярность и на сегодняшний день эта конструкция занимает устойчивое положение в области хай-энда.
 
В рупорном динамике используется небольшой динамический громкоговоритель, установленный узкой горловине рупорной конструкции. Таким образом достигается эффективная работа мембраны динамика с воздухом внутри рупора. 
 
Практически любой тип динамического драйвера можно вмонтировать в рупор, сложность только возникает с низкочастотными динамиками, для которых потребуется рупор гигантских размеров.   В связи с этим, рупорные драйверы в основном транслируют высокие и средние частоты, а бас передается динамиками без рупоров. 
 
Рупор обладает высокой чувствительностью (100 дБ и более). Всего несколько ватт мощности, поданные на динамик, выдают высокую громкость, прокачивая воздух через рупор. Это даёт возможность использовать усилители небольшой мощности (10W и менее). Ещё одно преимущество рупора, это значительно меньший ход мембраны динамика благодаря рупору, что обеспечивает ей работу в линейном диапазоне, снижая искажения.
 
Электрическим и магнитным силам, приводящим в движение мембрану, находящуюся в рупоре, необходимо достичь величины всего в 10% от аналогичного уровня электромагнитных сил, приводящих в движение мембрану обычного динамика без рупора. 
 
Рупорные громкоговорители воспроизводят музыку очень динамично и высоким уровнем натуральности. Резкий удар (атака) малого барабана воспроизводится с потрясающе реалистично. Это качество воспроизведения рупоров известно как jump factor, что, другими словами, можно передать как «коэффициент скачка» или уровень натуралистичности звучания. В этом смысле рупорам нет равных.   

А теперь плохие новости. При работе рупора часто возникают резкие изменения тональности. Попробуйте провести эксперимент: прочитайте предыдущее предложение вслух, а затем повторите его, на этот раз сложив ладони рупором у рта.
 
Для многих слушателей окрас звучания (sound coloration), который порождает рупор, является решающим фактором отказа от покупки. Окрас чаще всего перевешивает все преимущества рупоров и переводит их в разряд редких покупок.
 
Однако стоит сказать, что существуют рупорные акустические системы, которые звучат очень хорошо. И эти системы очень большие, экзотические и чрезвычайно дорогие. Все это результат дорогостоящего, экстраординарного технологического процесса, который требует качественного авиационного алюминиевого сплава в качестве материала для рупора.
 
Примером может служить 5-полосная рупорная система от компании Magico, у которой три рупора изготавливаются из цельных блоков авиационного алюминия: верхний рупор, который пропускает нижние средние частоты, имеет толстые стенки, усиленные 56 ребрами жесткости. Обратите внимание, что большой размер этого рупора необходим для пропуска частот вплоть до 120 Гц, а частоты ниже этой отметки передаются уже низкочастотным динамическим вуфером, расположенным внизу.
 
Если размер раструба рупора недостаточно большой по сравнению с длиной волны пропускаемого звука, то естественное рупорное усиление гаснет, и в этой ситуации рупор работает как обычный динамический драйвер с гораздо меньшей чувствительностью.
 
Узкая горловина рупора препятствует в некоторой степени (имеет высокий импеданс) свободному выходу звуковых волн, порождаемых ходом мембраны динамика, и формирует у себя зону повышенного давления (компрессию). Небольшой ход мембраны достаточен для накачки значительной компрессии в горловине. Далее волновой фронт, проходя по экспоненциально расширяющемуся раструбу, теряет в давлении, но прирастает в амплитуде. Таким естественным образом рупор усиливает звук.

Для усиления компрессии в горловине применяются специальные динамические драйверы, которые называют компрессионными драйверами (compression drivers). Мембрана для сжатия воздуха у него гораздо больше отверстия, через которое выходит звуковая волна. Такая комбинация обеспечивает чрезвычайно высокую чувствительность компрессионному динамику (до 115 дБ при мощности 1 Вт).
 
В компрессионных драйверах используются массивные магниты, соответствующие размеру мембран. Они изготавливаются вручную японскими мастерами и могут достигать в стоимости 15000 долларов за одну штуку. Такие драйверы вы можете видеть на фото вверху в виде цилиндров, установленных в горловинах трех рупоров системы Magico.

Волноводы / Waveguides

Иногда твитеры монтируются в углублении на передней панели акустической системы. Этот небольшой рупор называют волноводом (waveguide), который настраивает дисперсию (рассеяние) высоких частот таким образом, чтобы она соответствовала дисперсии среднечастотного динамика на частоте среза кроссовера. 



Такая конструкция помогает избежать разрыва в восприятии звука при переходе между средними и высокими частотами.  

Среднечастотный динамик имеет широкую дисперсию в нижней области среднечастотного диапазона. С увеличением частоты дисперсия сужается. Твитер также в нижней области высоких частот имеет более широкую дисперсию, которая сужается с ростом частоты. Задача волновода (мини-рупора) — обеспечить «бесшовное» совпадение дисперсии нижнего края высоких частот с дисперсией верхнего края средних частот.

Кроме того, волновод частично выполняет функцию рупора по естественному усилению высоких частот и, соответственно, увеличению чувствительности твитера. Это снижает нагрузку на твитер (обеспечивает меньший ход мембраны) и позволяет разработчику установить более низкую частоту среза кроссовера для более точного совпадения собственной дисперсии с дисперсией среднечастотного динамика.

Волноводы, как правило, имеют плавный неглубокий раструб, в отличие от рупоров, чтобы не допускать окрашивания звука. Главная задача волновода — согласование дисперсии с другим динамиком в акустической системе.