Хтось Джеймс Бойківські з Каліфорнійського технологічного інституту проводив дослідження на тему "чи Є життя вище 20 кГц?". Ну, по-перше, він з'ясував, що є, але це зараз нам якось не в тему. Але паралельно він встановив на деяких типових, за його висновками, фонограмах, як розподіл за спектром потужностних вимог та обмежень, якщо вимірювати СЕРЕДНЮ і ПІКОВУ потужності сигналу. Адже дійсно, піковий характер музичних записів найбільш яскраво виражається саме на верхніх, найбільш "швидкісних" частотах. Ось що у братика Джеймса вийшло. Він узяв три записи і два кросовера. Записи належать перу співачки на ім'я Diana Krall, групи Talking Heads і нашого співвітчизника Дмитра Шостаковича. А кросовери для досліду було взято трьохсмугові, з частотами розділу НЧ/СЧ 300 Гц, СЧ/ВЧ – 3000 Гц або першого порядку (з характеристикою Баттерворта, там інший і не виходить) або ж – четвертого, з характеристикою Линквица – Райлі. У всіх випадках потужність сигналу вимірювалася прямо і безпосередньо на затискачах відповідних смугових випромінювачів. Типу – що є, те і є.
Ось який розподіл потужностей по смугах він отримав, коли мова йшла про середніх (RMS) потужностях:
Любо-дорого, все по науці, просто радість аспіранта. Якщо застосовуються фільтри з великою крутизною, коли на динамік потрапляє тільки йому притаманна смуга частот, і нічого стороннього, виходить прямо по кривих на графіках, вже знайомих вам. Одиниці відсотків потужності. При фільтрах з малою крутістю, першого порядку, ясна річ – побільше, але теж не бозна скільки. На нижніх частотах знову все по науці. Симфоністи (третій стовпчик) перетрудиться басовим динамікам не дають, рокери-попсовики підкидають роботу. Зверніть увагу: сума відсотків потужності не завжди складається на 100 відсотків, оскільки така властивість фільтрів з рівномірною АЧХ, там потужність розподіляється не порівну.
Подивимося тепер, що відбувається, якщо вимірювати пікові значення потужності.
Ось вам і будьте люб'язні! Ні в чому протиправному не помічена, Дайана Кролл при вимірах по піковій шкалою показала, що на ВЧ-смугу (вище 3 кГц) часом доводиться більше 50% потужності. Так що прийнята і дуже комфортна для конструкторів аудіоапаратури школа малопотужних ВЧ-каналів при многополосном посилення сучасних записів з великою динамікою може дати збій і явно виграє від критичного погляду. Практична рекомендація: пікову потужність ВЧ-каналу багатосмугової системи при досить низькій частоті розділу СЧ/ВЧ (типу 3 кГц, нижче у нас вже не буває) треба вибирати одного порядку з потужністю СЧ-каналу.
Комфортна школа малопотужних ВЧ-каналів мало пристосована до сучасних записів з великою динамікою.
Спектр удару в цимбали. Він – куди ширше, ніж можна було б припускати.
А наскільки далеко і наскільки енергійно проникають музичні інструменти в верхнечастотную область? Не вдаючись у ситуацію вище 20 кГц, куди вже там, обмежимося тим, що діється в звичному нам звуковому діапазоні. Ось, наприклад, академічні оркестрові цимбали. Хто останній раз в консерваторії був ніколи, пояснимо: цимбали – це тарілки, які музикант тримає в руках (з допомогою петель на тильній стороні тарілок) і за сигналом диригента шарашит ними один об одного, надаючи драматизм виконання твору відповідно до задуму автора. Звучать цимбали, з погляду спектра частот – ось так, як на графіку.
Забавно, звичайно, що чимало енергії цих, здавалося б, дуже навіть високочастотних ударних інструментів, зосереджена на середніх частотах, аж до 200 Гц. Головний внесок трудяги-стукача в загальний спектр – вище 2 кГц, при цьому навіть на верхній межі нашої зони уваги, на 20 кГц – амплітуди – будьте люб'язні. І все ж, такий інструмент буде у БУДЬ-якої аудіосистеми відтворюватися як мінімум двома динаміками в кожному каналі.
Література
- Журнал "Автозвук" № 11 / 2000
Автор: Андрій Елютин; Публікація: www.avtozvuk.com, www.cxem.net