Двухполосные или трехполосные? Портированные или цельнокорпусные? Аналог или DSP? Мы поможем вам разобраться.
Я занимался обзорами громкоговорителей в Sound On Sound на протяжении большей части последнего десятилетия, и одно из самых интересных изменений, которые я видел на рынке мониторов за это время — это доступность различных форматов громкоговорителей в нижнем ценовом сегменте. Когда я впервые начал заниматься домашней записью, студийные мониторы начального уровня были почти исключительно двухполосными, портированными, с дизайном «для книжных полок» (моя первая пара мониторов, набор активных Tannoy Reveals, идеально соответствуют этому описанию), и любому, кто задумывается о том, чтобы собрать бюджетную домашнюю студию теперь имеет возможностью использовать трехполосные динамики, с пассивными излучателями, коаксиальные, ленточные твитеры и DSP — все это когда-то было прерогативой очень дорогих динамиков.
В этой большой статье я попытаюсь распутать для вас клубок сомнений, с которыми сталкивается сегодня покупатель, впервые выбирающий мониторы, объяснив, почему существуют все эти разные форматы, какие проблемы они пытаются решить и почему стоит отдать предпочтение одному из других.
Вернемся к моим портированным двухполосникам Tannoy. Термин «двухполосный» в этом контексте означает конструкцию с двумя динамиками: относительно большим (обычно вогнутым и конусообразным), называемым «низкочастотным динамиком», и динамиком гораздо меньшего размера (обычно с выпуклым куполом), называемым «твитером». Причина использования двух драйверов заключается в том, что почти невозможно создать драйвер динамика, который способен одновременно двигаться достаточно быстро для воспроизведения чрезвычайно высоких частот и вытеснять достаточно воздуха для воспроизведения чрезвычайно низких частот.
Таким образом, работу по созданию шипения ваших тарелок и грохота бас-барабана необходимо разделить на две части: маленький и легкий высокочастотный динамик воспроизводит только высокие частоты, а более тяжелый, но гораздо больший низкочастотный динамик воспроизводит низкие частоты. Разделение сигнала достигается с помощью так называемого «кроссовера». Он принимает сигнал от вашего аудиоинтерфейса, микшерного пульта, iPad или чего-то еще и разделяет его так, что на твитер подаются только сигналы выше определенной частоты, а на низкочастотный динамик - только те, которые ниже этой частоты. (На практике разделение не такое четкое, как на практике; всегда есть некоторое совпадение между тем, что играют драйверы, но вы поняли идею.) Предположим, что вы, слушатель, находитесь на разумном расстоянии от динамика, выходные сигналы от двух драйверов колонки объединятся в воздухе, чтобы представить полную картину.
Традиционно в большинстве двухполосных динамиков высокочастотный динамик размещается над низкочастотным динамиком. Нет никаких причин, по которым низкочастотный динамик не может располагаться над высокочастотным динамиком (на самом деле иногда бывает полезно перевернуть студийные мониторы вверх тормашками, если это поможет направить высокочастотный динамик прямо на уши, как обычно рекомендуется), но в любом случае это почти всегда так. Лучше всего, чтобы твитер и низкочастотный динамик располагались вертикально. Чуть позже объясню почему.
«Портированная» часть нашего типичного студийного монитора просто означает, что в корпусе динамика есть отверстие — «рефлекторный порт» (фазоинвертор), если дать ему полное название. Громкоговорители без портов по-разному описываются как «непортированные», «герметичные», «закрытые» или «с бесконечной перегородкой», и эти два подхода оказывают огромное влияние на качество басов громкоговорителя.
Чтобы понять, почему это так, подумайте, зачем вообще нужен корпус колонки (в английской терминологии - кабинет). Что, если драйверы просто вмонтировать в плоскую деревянную плиту? Что ж, вы услышите звук, исходящий из передней части динамиков, как и должно быть, но звук, исходящий из задней части динамиков — особенно из низкочастотного динамика — также будет звучать. Звук, идущий назад, будет отражаться по вашей комнате и очень вредно мешать «прямому» звуку, который выходит, так сказать, вам «в лицо».
Одним из способов решения этой проблемы было бы использование очень большой деревянной плиты (так называемой «перегородки») или даже бесконечно большой (теоретический оптимум, откуда и произошел термин «бесконечная перегородка»). Но это не очень практично, поэтому большинство дизайнеров динамиков по сути «складывают» перегородку вокруг динамиков, так и получился корпус динамика.
Корпус создает еще одну проблему: объем воздуха, подаваемый в заднюю часть низкочастотного динамика, значительно меньше, чем в переднюю часть, т. е. в вашу студию. Это ограничивает движение диффузора низкочастотного динамика (поскольку ему приходится толкать и тянуть воздух внутри корпуса), препятствуя его способности воспроизводить низкие частоты на высоких уровнях. Чем больше корпус, тем свободнее будет перемещаться низкочастотный динамик и тем лучше он сможет воспроизводить низкие частоты. Но не у всех есть место для огромных динамиков, и здесь на помощь приходят фазоинверторные порты.
Проделав отверстие в корпусе динамика, мы, по сути, высвобождаем во вне часть энергии, излучаемой задним ходом динамика, тем самым повышая его эффективность и позволяя ему воспроизводить больше басов. Однако есть одна загвоздка: порт повышает эффективность не во всем частотном диапазоне низкочастотного динамика, а на довольно конкретной частоте и с некоторым резонансом. Частота и величина резонанса определяются диаметром отверстия и длиной любой подсоединенной к нему трубки (большинство портов не являются простыми отверстиями; трубки используются для более точной настройки их резонансной частоты). В результате на резонансной частоте порта (обычно где-то между 40 и 60 Гц или выше в мониторах меньшего размера) низкочастотный динамик будет продолжать вибрировать в течение некоторого времени после того, как сигнал, вызвавший это, прекратился. Этот резонанс (правильно называемый «групповой задержкой», но иногда просто «басовым навесом») может серьезно повлиять на точность монитора. Это может заставить басовые барабаны звучать больше, чем они есть (за счет искусственного увеличения их сустейна), или сделать басовые ноты неравномерными по громкости (так называемый синдром «однонотного баса»). Такие термины, как «трубный» и «раздутый», почти исключительно предназначены для портированных мониторов!
Есть и другие подводные камни при проектировании портированного монитора. Некоторые из них при громком воспроизведении могут издавать «пыхтящий» звук, исходящий из самого порта, а не из низкочастотного динамика. Это вызвано турбулентностью (воздух входит и выходит из порта хаотично, а не аккуратным обтекаемым потоком), и обычно его можно свести на нет, расширяя порт на его концах - например, серия LYD от Dynaudio демонстрирует щедрое расширение вокруг выходного отверстия порта. Этот эффект «пыхтения» также можно сделать менее слышимым, просто расположив выход порта сзади динамика, а не спереди (мы снова встретились, Tannoy Reveals!).
Еще одним потенциальным недостатком портов является так называемый «резонанс органной трубы». Это сам порт, резонирующий по всей своей длине, почти так же, как органная труба (или как дуновение над бутылкой, если хотите). Есть и другие способы обойти эту проблему: например, в превосходных колонках Pioneer серии RM вставлена дополнительная трубка, выходящая из основного порта, на трети пути (в антиузле, т. е. в точке, где давление воздуха наибольшее), чтобы подавлять этот резонанс органной трубы, в то время как другие производители (например, Alesis в своей давно выпускаемой серии M1) решили эту проблему, изменяя площадь поверхности порта по его длине.
Существуют и другие способы использования энергии, исходящей из задней части низкочастотного динамика, которые не вызывают резонанса органной трубы и турбулентности порта — в первую очередь, с помощью так называемого «вспомогательного басового фазоинвертора» (иногда называемого «пассивным излучателем»)) или с помощью так называемой «линии передачи». Я обсудил это более подробно в своей статье «Когда порт на самом деле не порт?».
Итак, это были основы нашего типичного портированного двустороннего монитора. Но многие мониторы не портируются, в том числе, пожалуй, самый известный студийный монитор из всех, Yamaha NS 10. Так почему же разработчик акустических систем решил не использовать фазоинверторы?
Несмотря на меньшую эффективность динамика закрытого типа по сравнению с портированным, у герметичных динамиков есть явное преимущество: отсутствие резонанса порта. Это проявляется в том, что низкочастотный динамик перестает двигаться, когда он музыкально и должен остановиться, а не подпрыгивает постфактум, не вносит артефакты в звук. Никаких комковатых басовых нот и искусственных гулких бас-барабанов.
Также, помещая низкочастотный динамик в закрытый корпус, мы получаем еще одно любопытное влияние на воспроизведение низов. При использовании портированного динамика низкие частоты будут иметь тенденцию снижаться со скоростью 24 дБ на октаву, а это означает, что по мере достижения нижнего предела частотной характеристики уровень будет падать довольно резко. Таким образом, если портированный динамик имеет равномерный отклик до 80 Гц, он будет на 24 дБ тише при 40 Гц и на 48 дБ тише при 20 Гц.
Для закрытого громкоговорителя спад составляет всего 12 дБ на октаву, поэтому для аналогичной, но непортированной модели он будет только тише на 12 дБ и 24 дБ при 40 и 20 Гц соответственно. При этом вы должны учитывать тот факт, что для данного размера корпуса и низкочастотного динамика портированный динамик будет «плоским» на более низкой частоте, чем непортированный... Итак, проще говоря, портированные динамики будут воспроизводить громкие басы на более низкой частоте, но ниже этой частоты они будут намного тише, тогда как динамики закрытого корпуса не будут воспроизводить басы особенно громко, но будут продолжать воспроизводить слышимые басы на более низких частотах, чем портированные. Кроме того, они не страдают от многих потенциально вредных искажений, которые несут порты. Все эти атрибуты являются ключом к непроходящей популярности Yamaha NS 10 и успеху ее воссоздания компанией Avantone, Крис Лорд Алдж поддержал CLA 10.
Однако это не значит, что портированные динамики не способны воспроизводить точные басы. DSP Neumann KH80, несмотря на то, что он потенциально является «идеальным штормом» в сегменте небольших динамиков с фазоинверторным портом, демонстрирует удивительно хорошие басы, как и доступные динамики JBL 306P MkII и динамики Focal Alpha 65 Evo. Портированные динамики иногда получают плохую репутацию, отчасти потому, что с ними проще наделать ошибок в миксе, чем с герметичными, а отчасти потому, что в стремлении заставить маленькие динамики звучать крупнее, более дешевые модели часто жертвуют точностью ради более низкой точки среза (что выглядит хорошо по характеристикам, и звучит «впечатляюще» в магазинах). Но, как доказывают эти (и многие другие, гораздо более дорогие) примеры, они действительно могут работать очень хорошо.
Поговорим о драйверах, обозначение «двухполосный» монитор подразумевает существование однополосных, трехполосных и, возможно, даже четырехполосных мониторов. Так оно и есть. Как я уже намекал ранее, невозможно, чтобы один динамик воспроизводил как чрезвычайно низкие, так и очень высокие частоты на любой полезной громкости. Тем не менее, некоторые специализированные мониторы действительно имеют только один динамик, наиболее известные из которых — Auratone 5C, и его современный вариант. эквиваленты, такие как Avantone MixCube. Но зачем инженеру выбирать крошечные однополосники с одним динамиком вместо множества доступных полнодиапазонных мониторов?
Есть две основные причины, и обе относятся к среднему диапазону. Средние частоты в музыке особенно важны для поп-музыки (начнем с того, что средние частоты — это то место, где находится вокал), и наличие динамика, который в значительной степени воспроизводит только средние частоты, может быть чрезвычайно полезно при микшировании. В частности, многие инженеры сообщают, что им гораздо проще настраивать и автоматизировать уровни вокала на одном динамике, поскольку это позволяет им по-настоящему сосредоточиться на том, что важно в треке.
Еще одним преимуществом мониторов с одним динамиком является отсутствие кроссовера. Один из основных недостатков двухполосников - частота разделения обычно находится в середине слышимого диапазона (где-то между 2–3 кГц), и даже при наличии теоретически идеального разделительного фильтра и динамиков, которые должны работать наиболее стабильно в пределах своего рабочего диапазона, ваши уши должны находиться на равном расстоянии от двух динамиков, чтобы их звук оптимально сочетался. Каждый раз, когда вы двигаете головой вертикально (наклоняясь или вставая), вы меняете относительные расстояния между вашими ушами и высокочастотными и низкочастотными динамиками, что приводит к тому, что некоторые частоты нейтрализуются, а другие усиливают друг друга — как раз вокруг частоты кроссовера, на которой находится ваш вокал. (Горизонтальное перемещение не является проблемой, потому что, если вы выровняли высокочастотный и низкочастотный динамик вертикально, относительная длина пути между ними и вашими ушами не будет сильно меняться при боковом движении.)
Таким образом, прослушивание ваших миксов на мониторе с одним динамиком может не только поможет с точки зрения содержания средних частот, но и фактически даст более точную и последовательную картину середины всего микса, гораздо точнее, чем двухполосный монитор. Однако отсутствие низких и высоких частот означает, что люди обычно используют динамики типа Auratone в сочетании с полнодиапазонными мониторами, проверяя средние частоты на меньших мониторах и используя основные мониторы для получения более широкой картины.
Однако есть много способов «ошкурить» мидрейндж вашего микса, и один из них предполагает увеличение, а не уменьшение количества драйверов. Трехполосные динамики следуют той же парадигме, что и двухполосные, в том смысле, что сигнал разделяется для каждого динамика, но на этот раз он разделяется на три — по одной полосе на драйвер. Трехполосные мониторы существуют уже несколько десятилетий, но они всегда дороже (при прочих равных условиях), чем двухполосные, потому что вы платите не только за третий динамик, но и за более сложный корпус, а также дополнительный кроссовер и большее усиление. Лишь относительно недавно они стали доступны по ценам начального уровня: такие модели, как KRK Rokit 10-3 G4 и M3-8 от M Audio, продаются по той же цене, которую я платил за свои двухполосные Tannoy много лет назад.
Причина, по которой трехполосные мониторы могут обеспечить более точную передачу средних частот, заключается в том, что у них есть целый драйвер, посвященный этой задаче, а аномалии кроссовера, по существу, смещаются вверх и вниз, в сторону от средних частот. Наличие отдельного среднечастотного динамика также дает то преимущество, что он требует меньше усилий от двух других динамиков: низкочастотному динамику не нужно беспокоиться о средних частотах (которые для более крупных низкочастотных динамиков и их соразмерно более высокой инерции может быть довольно сложно воспроизвести), и твитер может сконцентрироваться на быстрых, но крошечных движениях, необходимых для воспроизведения высоких частот, не перенапрягаясь на низких частотах.
Небольшое количество производителей мониторов идут еще дальше, предлагая «четырехполосные» мониторы, но почти во всех случаях «четвертый динамик», по сути, представляет собой сабвуфер, и его лучше всего рассматривать как дополнение к обычной трехполосной конструкции. Они также дорогие по цене — например, превосходная система Kii Audio BXT, состоящая из пары башен-сабвуферов, которые также служат подставками для динамиков серии Three той же компании (также отличных по качеству).
Однако здесь существует вероятность путаницы, поскольку некоторые мониторы имеют несколько драйверов, охватывающих одну полосу частот. Возьмем, к примеру, Barefoot Sound MM45. У него четыре динамика, но на самом деле это трехполосный монитор, потому что сигнал разделяется только на три части: высокие частоты идут на твитер, а низкие - на низкочастотный динамик (как и следовало ожидать), но задача по воспроизведению средних частот лежит на двух драйверах посередине картинки.
Есть несколько веских причин для использования двух меньших драйверов вместо одного большого. Во-первых, драйверы меньшего размера способны работать быстрее, а это значит, что они могут воспроизводить более высокие частоты без чрезмерных искажений. Это позволяет разработчику громкоговорителей установить верхнюю частоту кроссовера (точку, в которой среднечастотные динамики останавливаются и высокочастотный динамик берет на себя управление звуком) выше, по сути, делая «окно» средних частот немного больше, а также облегчая работу высокочастотного динамика.
Вторая причина связана с эффективностью. Драйверы динамиков и в лучшие времена были крайне неэффективны; подавляющее большинство энергии, поступающей к ним от усилителя, просто преобразуется в тепло, и по мере того, как динамик играет со временем или играет громче, количество выделяемого тепла увеличивается, что повышает электрическое сопротивление в магнитных катушках, которые перемещают диафрагму ( конус или, в случае некоторых высококлассных среднечастотных динамиков, выпуклый купол). Таким образом, по мере увеличения уровня входного сигнала способность драйвера воспроизводить его снижается. Это явление называется «тепловым сжатием», и на практике оно работает точно так же, как настоящий компрессор, делая громкие звуки тише. Очевидно, что попытка применить собственную компрессию микса, когда в ваших колонках скрывается невидимый компрессор, который встроен в законы физики, не даст идеальных результатов!
Распределение нагрузки между двумя драйверами значительно снижает этот эффект просто потому, что для рассеивания тепла используются две катушки, а не одна. Но есть и другое последствие, если попросить два драйвера воспроизвести один и тот же сигнал, и оно связано вот с чем:
«Связь драйверов» — это термин, используемый для описания того, как выходные сигналы нескольких драйверов объединяются в воздухе. Возвращаясь к нашему типичному двухполосному монитору, кроссовер не разделяет высокие и низкие частоты «идеально»; скорее, разделение происходит постепенно, а это означает, что будет некоторое перекрытие между тем, что воспроизведет твитер и низкочастотный динамик. В большинстве колонок «акустические центры» твитера и вуфера не идеально выровнены — середина твитера (обычно «внешний» динамик, как в наших старых верных Tannoy Reveals) почти всегда располагается немного впереди по сравнению с серединой низкочастотного динамика, и это приведет к тому, что выходные сигналы двух динамиков вокруг частоты разделения будут усиливать друг друга немного ниже линии высокочастотного динамика, а не полностью перпендикулярно, как можно было бы ожидать.
Это довольно тонкий эффект, потому что обычно в точке кроссовера нет большого перекрытия, но когда два динамика просят воспроизвести один и тот же сигнал во всем их диапазоне, происходит кое-что очень интересное, и это явление используется в PA-системах для эффекта «огромного» звука.
Если вы возьмете один динамик и поместите его в кабинет, он будет излучать звук... э-э, радиально, т.е. наружу из одной точки, более или менее полусферически. Однако подставьте рядом еще один и пропустите один и тот же сигнал через оба, и этот красивый полусферический волновой фронт станет немного более сложным и менее симметричным. Два динамика, расположенные рядом, генерируют волновой фронт, высота которого несколько превышает ширину, а расположение их один над другим приведет к выбросу большего количества звука по горизонтали и меньше по вертикали.
Поместите достаточное количество динамиков в вертикальную линию, и картина дисперсии начнет выглядеть как вертикальный полуцилиндр, «излучающий» звук наружу в горизонтальной плоскости, но очень мало выдающий в вертикальной — и именно так работают подобные длинные «шашлыки» из динамиков (также известные как «линейные массивы»), которые вы видите на фестивалях и аренах. Для крупномасштабных живых выступлений этот лучевой эффект чрезвычайно полезен как для оптимизации «броска» акустической системы (ее полезного рабочего расстояния), так и для предотвращения отражения звука от пола и потолка на больших эхо-аренах. Теперь «бросок» не является большой проблемой в довольно небольших помещениях, в которых обитает большинство студий, но уменьшение количества звука, отражающегося от потолка и от любых плоских поверхностей под мониторами (скажем, стола или консоли), это определенно большой плюс в контексте контрольной комнаты. Модель Barefoot MM45, о которой я упоминал ранее, разработана специально для уменьшения подобных ранних отражений.
Оригинал: https://www.soundonsound.com/sound-advice/how-choose-studio-monitors
Перевод и локализация: Studio Day