Трек с оркестром. На одной системе ты отдельно слышишь вторые скрипки, альты и виолончели, даже когда играют все. На другой в кульминации всё сливается в плотный шум, в котором угадываются только мелодия и бас. Громкость одна, АЧХ похожие. Разница в разрешающей способности.
Термин путают с детализацией. Детализация отвечает, слышны ли мелкие звуки. Разрешение отвечает, можно ли разделить много звуков, которые звучат одновременно. Хорошая детализация на тихом соло не гарантирует разрешения на форте.
Что убивает разрешение?
Когда звуков много, их сумма сложная, и любая нелинейность системы превращает её в кашу. Главные механизмы:
- Интермодуляционные искажения. Если динамик одновременно играет бас с большим ходом и середину, большой ход модулирует середину: появляются комбинационные частоты f2 ± f1, которых не было в записи. В отличие от гармоник, они не кратны основному тону и звучат особенно грязно.
- Выход за линейный ход. После Xmax сила BL и жёсткость подвеса перестают быть постоянными, и искажения быстро растут.
- Разбег полос по времени и фазе. Одна нота приходит двумя кусками из двух динамиков, и на плотном материале такие «двоения» перекрывают соседние инструменты.
- Резонансы и отражения. Каждая звенящая панель добавляет к музыке свой тон.
Разбор на реальных динамиках
Возьмём СЧ динамик ESB 9.4m: Sd 56,7 см², Xmax 2,8 мм. Посчитаем, сколько он может выдать без выхода за линейный ход. Для поршня, излучающего в полупространство, амплитуда давления на расстоянии r: p = ρ·Sd·x·ω² / (2π·r). Здесь x пиковое смещение, ω = 2πf. Подставляем x = Xmax и r = 1 м:
| Частота | Макс. SPL на 1 м при Xmax (один динамик, полупространство) |
|---|---|
| 100 Гц | ≈ 92,5 дБ |
| 150 Гц | ≈ 99,6 дБ |
| 200 Гц | ≈ 104,6 дБ |
| 300 Гц | ≈ 111,6 дБ |
| 500 Гц | ≈ 120,5 дБ |
При одинаковом ходе давление растёт как квадрат частоты, то есть +12 дБ на октаву. Опустив раздел со 150 до 100 Гц, мы теряем 7 дБ запаса. Именно поэтому СЧ динамик, которому оставили слишком много низа, на форте начинает «захлёбываться», а разрешение середины падает первым. У меня ESB 9.4m играют во фри-эйр от ~150 Гц, и по замеру THD там ниже 1%. Ниже я их не пускаю.
С твитером та же логика. ESB 9.1T-28 имеет Fs 900 Гц и без искажений работает от ~1,5 кГц. Я раздел ставлю около 2,5 кГц с крутизной 4–6 порядка: полоктавы с лишним запаса по ходу купола на громкости. Сабвуфер НОЭМА 300ГДН30-4 с Xmax 12 мм и Sd 531 см² закрывает низ, чтобы мидбасы не тратили ход на инфранизкие частоты.
Как это измерить и услышать?
Самый наглядный способ: замер THD каждой полосы на рабочей громкости в REW. Хорошо видно, где искажения начинают расти. Для глубокого анализа динамиков есть нелинейные параметры KLIPPEL: зависимость BL(x), Kms(x), Le(x) показывает, насколько симметрично и линейно работает динамик на ходу.
На слух разрешение проверяют на плотных фрагментах: оркестровое форте, хор, рок с плотными гитарами. Попробуй проследить за одним инструментом от начала до конца фрагмента. Если он теряется в кульминации, ищи, какая полоса работает на пределе.
Что спросить у установщика
- Какие разделы полос выбраны и почему, с учётом Xmax и Fs каждого динамика?
- Делался ли замер THD на рабочей громкости?
- Выровнены ли полосы по времени и фазе на стыках?
- Есть ли запас мощности усилителя на мидбасе, чтобы не клиппинговать на пиках?
С разрешением всегда всплывают смежные темы: усилитель, сабвуфер, интермодуляция.
Детализация отвечает, слышны ли мелкие и тихие звуки, а разрешающая способность отвечает, можно ли разделить много звуков, которые играют одновременно. Система может отлично показывать дыхание вокалиста на тихом соло и при этом сливать оркестр в кашу на форте. Детализацию проверяют на тихих фрагментах, разрешение на плотных и громких.
Нижнюю границу СЧ динамика выбирают по запасу хода на твоей рабочей громкости. Расчёт для ESB 9.4m с Xmax 2,8 мм: на 150 Гц он выдаёт около 99,6 дБ на 1 м без выхода за линейный ход, на 100 Гц только около 92,5 дБ. Поэтому у автора эти СЧ играют от ~150 Гц. Для других СЧ динамиков считают так же, по Sd и Xmax.
Интермодуляционные искажения это комбинационные частоты f2 ± f1, которые появляются, когда нелинейная система играет два сигнала сразу. Например, если динамик с большим ходом играет 50 Гц и одновременно 1 кГц, рядом с 1 кГц появляются 950 и 1050 Гц, которых не было в записи. Они не кратны основному тону и звучат грязнее гармоник. Подробнее в статье про нелинейные искажения.
Усилитель влияет на разрешающую способность, когда ему не хватает мощности на пиках. На форте он клиппирует, срезанные вершины сигнала добавляют искажения, и плотный материал превращается в шум. Особенно это касается мидбаса, где нужен самый большой запас. Поэтому при настройке проверяют и запас мощности, и замер THD каждой полосы на рабочей громкости.
Сабвуфер помогает разрешению мидбаса, забирая самые низкие частоты, на которые уходит больше всего хода диффузора. Без него мидбас тратит ход на инфранизкие частоты, быстрее выходит за Xmax и на громкости начинает модулировать всё, что играет выше. У автора эту работу делает сабвуфер НОЭМА 300ГДН30-4 с Xmax 12 мм и Sd 531 см².
Разрешение начинается с подбора компонентов: какие динамики на какие полосы и с каким запасом. Если система ещё не собрана, посмотри шаг «Подбор компонентов». Ход диффузора в ЗЯ и ФИ можно прикинуть в калькуляторе оформления E.BAEV.Air.
Хочешь проверить, не работает ли твой СЧ на пределе? Скинь параметры и разделы в Telegram-чат EBAEVSQ, посчитаем вместе.
Источники
- KLIPPEL GmbH, материалы по измерению нелинейных искажений громкоговорителей (klippel.de)
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- S. Linkwitz, «Active Crossover Networks for Noncoincident Drivers», JAES, 1976
См. также: Детализация, Нелинейные искажения, Xmax, СЧ динамик, Прозрачность.