Низкочастотный сигнал в музыкальном потоке может быть резким, то есть удар по барабану резко начинается и также резко прекращается. Звуковая катушка басовика в этом случае должна моментально начать движение и резко остановиться, чётко выполняя требование аудиосигнала. Проблема заключается в том, что инерцию никто не отменял. Получая сигнал на движение, катушка, имея собственный вес и вес диффузора, стартует медленнее, чем необходимо, а набрав скорость, не может резко остановиться после прекращения подачи сигнала.
Поэтому катушки и диффузоры стараются делать легкими и жесткими, чтобы эта механическая связка работала резко и чётко и без лишних движений описывала команды сигнала. Медленный старт и долгое торможение звуковой катушки и диффузора сформируют размытые (раздутые) басы и прочие нелинейные искажения.
В большинстве аудиосистем усилитель подает достаточную мощность для начала движения диффузора вуфера, а коэффициент демпфирования усилителя останавливает диффузор после прекращения сигнала. Однако это не может полностью решить инерционную проблему.
Аудиоинженеры Арни Нудел и Джон Ульрик предложили в 1968 году оригинальное решение этой проблемы, которое заключалось в создании системы принудительного контроля движения звуковой катушки. Они создали такую схему, которая ускоряет движение катушки или принудительно её останавливает в нужные моменты звукового потока. Данная схема состоит из акселерометра, который подключается к звуковой катушке вуфера и к усилителю мощности, который раскачивает только этот вуфер.
Акселерометр — это устройство, которое превращает механическое движение в электрический сигнал. Движение звуковой катушки преобразуется акселерометром в сигнал, который посылается в усилитель мощности. Отдельная схема в усилителе, которая называется сервоприводом, сравнивает полученный сигнал с реальным аудиосигналом и «понимает» отклонения движения катушки от оптимального движения, которое должно соответствовать аудиосигналу. Далее эта схема корректирует движения звуковой катушки вуфера, подавая нужное значение и направление тока на вуфер.
Например, инерция диффузора может продолжать движение катушки в тот момент, когда удар барабана уже окончен. Сервоусилитель при помощи акселерометра «поймёт», что катушка совершает «лишнее» инерционное движение, и мгновенно остановит её обратным током нужной величины. Если же диффузор движется с меньшей скоростью, чем предписано аудиосигналом, то сервоусилитель подаст в нужный момент больший ток, чтобы ускорить движение диффузора.
В результате такого мониторинга и коррекции движения звуковой катушки сервосистема снижает искажения и улучшает транзиентную (переходную) характеристику, создавая впечатление невесомости низкочастотного динамика. В обычных системах уровень искажений может доходить до 10% даже на умеренных уровнях громкости. Сервоприводная басовая система снижает эти искажения до уровня менее 1%. Кроме того, эта система делает АЧХ идеально ровной в безэховом режиме на самых низких частотах.
Чем ниже частота, тем больший ход должна совершить катушка для сохранения заданного уровня громкости. Помочь ей в этом может сервоусилитель, который, выдавая больший ток на катушку, заставляет её опускаться ниже и двигаться вверх на большее расстояние. В результате можно получить более низкие басы, не понижая громкости.
Однако следует помнить, что сервосистема создаёт огромную нагрузку как на вуфер, так и на сервоусилитель. Звуковая катушка должна выдерживать большой ток, а диффузор — не прогибаться при резких толчках, сохраняя поршневой тип прокачки воздуха. Все это требует более мощных и тяжелых звуковых катушек, мембрана диффузора должна быть достаточно жесткой, а усилитель следует конструировать гораздо более мощным, чтобы выдерживать возросшие значения тока.
Сервосабвуферы характеризуются хорошей низкочастотной отдачей, великолепным панчем и слэмом (slam — удар). В басовых переходах возникает ощущение внезапности (панч), что больше похоже на живую музыку. Басы прекращаются так же быстро, как и начинаются, без «навеса», замедления или размытия динамической структуры музыки. Ударный барабан обладает четкостью и мощностью, а не звучит как глухой стук. Сервоприводные вуферы могут воспроизводить глубокие басы в относительно небольших корпусах.
Однако сложность конструкции серводрайверов и их стоимость делают их довольно редкими компонентами в сетапах меломанов.
--------------------------------
На фото вверху 15-дюймовый сервосабвуфер от компании Paradigm Audio, Inc. (USA). Стоимость $2200.
Примечание: приставка «серво» пришла из латыни: servo — сберегать, следить; servus — слуга, помощник, раб.
