Какие бывают излучатели для наушников и акустических систем
Как следует из названия, излучатель (он же драйвер или громкоговоритель) — это элемент наушников или акустической системы, непосредственно создающий звук путем преобразования электрической энергии в акустическую. Сегодня мы поговорим про самые распространенные типы излучателей в наушниках и акустических системах и разберемся в их особенностях.
1. Электродинамические излучатели
Также известные как просто динамические или «динамики» — наиболее распространенный тип драйверов как для наушников, так и для акустических систем. Их популярность объясняется многочисленными преимуществами: относительно низкой ценой и простотой конструкции, широким динамическим диапазоном, высокой мощностью, чувствительностью и надежностью.
Как небольшой динамик внутриканальных наушников отличается от крупных для акустики, так и отвечающий за высокие частоты твитер будет отличаться от низкочастотного вуфера. Несмотря на это, все они работают по одному и тому же принципу. В упрощенном виде: электрический ток от усилителя мощности протекает через звуковую катушку драйвера. Этот ток создает магнитное поле вокруг звуковой катушки, которое расширяется и сжимается с той же частотой, что и звуковой сигнал. Звуковая катушка подвешена в постоянном магнитном поле, создаваемом магнитной системой в драйвере. Оно, в свою очередь, взаимодействует с магнитным полем, создаваемым током, который протекает через звуковую катушку, попеременно толкая последнюю вперед и назад. Поскольку звуковая катушка прикреплена к диффузору динамика (диафрагме), это магнитное взаимодействие тянет диффузор вперед и назад, толкая воздух и производя звук. Чем быстрее чередуется звуковой сигнал, тем быстрее движется диафрагма и тем выше частота воспроизводимого звука. В английском языке динамические драйверы также называются драйверами с подвижной катушкой (moving coil).
В самом начале мы отметили ряд достоинств динамика, так почему же он все еще не вытеснил другие типы излучателей? Есть у него и свои недостатки — нелинейная амплитудно-частотная характеристика, компрессия и искажения на высокой громкости.
Хотя основная концепция динамика не сильно изменилась почти за 100 лет, она была значительно усовершенствована, и сегодня у различных производителей имеются свои ноу-хау для решения проблем динамических драйверов. Поэтому их можно встретить как в самых простых устройствах, так и в лучших образцах High End-аудиотехники.
Интересные примеры современных динамических наушников
Вид кабеля: прямой односторонний
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ), %: 0.05
Максимальный уровень звукового давления, дБ: 125
Тип гарнитуры: стерео
Бренд: Beyerdynamic
Тип наушников: проводные
Большая часть улучшений динамика происходит за счет использования новых материалов. Так, некоторое время назад производители перешли на более мощные неодимовые магниты — выросла эффективность динамиков. Активно ведутся эксперименты с материалами диафрагмы. Если в прошлом веке она чаще всего была бумажной, то сегодня можно встретить различные металлы (алюминий, титан, бериллий), биоцеллюлозу, текстиль, всевозможные композитные материалы и даже дерево (как в наушниках JVC Wood).
Бренд: JVC
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 6
Бренд: JVC
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 6
Бренд: JVC
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 6
Бренд: JVC
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 6
Отдельно стоит сказать про способность динамика отыгрывать низкие частоты. Часто он используется в связке с драйверами других типов в наушниках или акустике с гибридной конструкцией. Практически всегда в таком случае динамический драйвер становится вуфером и отвечает за басы.
Гибридные наушники с динамическим вуфером
Бренд: FiiO
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 10
Бренд: 1MORE
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 20
Бренд: Fir Audio
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 10
2. Излучатели с уравновешенным якорем
Из-за английского названия «Balanced armature» данный тип излучателей в России часто называют «арматурными». Как и динамики, они были изобретены почти сто лет назад, но использовались в основном в военной технике и слуховых аппаратах. В 90-х годах прошлого века эта технология начала получать распространение в наушниках. Поскольку эти драйверы небольшие (намного меньше динамических), они используются только во вставных наушниках.
Внешне такой излучатель чаще всего похож на сосуд с горлышком. Внутри вдоль длины сосуда располагается металлическая П-образная пластина — якорь, уравновешенный в магнитном поле постоянного магнита. На одной стороне якоря располагается звуковая катушка, а сам якорь соединен с мембраной с помощью стержня. Дальше логика похожа на динамик — на катушку подается ток, вокруг нее создается магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита. В результате этого взаимодействия та сторона якоря, на которую надета катушка, начинает совершать колебательные движения. Эти движения через стержень, соединяющий якорь с мембраной, передаются на мембрану, которая и «рождает» звук.
В очевидных плюсах у арматуры — размер. Она также обладает более линейным откликом с высокой детализацией, однако басы даются такому излучателю с трудом. Конструктивно при одинаковой площади мембраны у арматурного и динамического излучателя, ход мембраны больше у динамического. По этой причине у динамических излучателей выше перегрузочная способность.
Благодаря небольшому размеру драйвера эту проблему решают установкой срезу нескольких арматурных излучателей или гибридной конструкцией, сочетающей разные типы излучателей. Прямо как в многополосной акустике — отдельные драйверы отвечают за свою часть частотного диапазона. В High End-наушниках количество излучателей сегодня может превышать 10 на канал. Однако использование кроссоверов в многодрайверных наушниках может привести к фазовым проблемам в зонах разделения частот, поэтому некоторые слушатели и производители предпочитают однодрайверную схему. Тем не менее, самые современные и дорогие внутриканальные наушники на рынке сегодня, как правило, многодрайверные.
Тут нужно отметить, что «арматура» в принципе распространена меньше, поскольку дороже динамиков и сложнее в изготовлении — есть только пара компаний, у которых драйверы с уравновешенным якорем покупают все производители наушников (исключение здесь — компания Sony, имеющая собственное производство со своими конструктивными отличиями).
Одно- и многодрайверные наушники с «арматурной» начинкой
Вид наушников: вставные
Материал амбушюр: силикон
Модель: Aurian Ocean
Бренд: CTM
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 20
3. Планарные магнитные излучатели (изодинамика)
Планарные магнитные драйверы (они же магнитостатические или магнепланарные, изодинамические или ортодинамические) чаще встречаются в дорогих акустических системах и полноразмерных наушниках, но единично доступны и во внутриканальных моделях. Как и динамические драйверы, они используют магнитные поля для воспроизведения звука, но делают это совсем по-другому. Звуковая катушка в них наносится в виде токопроводящих дорожек прямо на плоскую мембрану из сверхтонкой пленки, которая, в свою очередь, помещается между двух магнитов. Такая конструкция обеспечивает более однородные колебания мембраны, выливающиеся в точное и сбалансированное звучание с более линейной, чем у динамиков, АЧХ.
Однако использование более крупных магнитов делает такие наушники более тяжелыми, к тому же они более требовательны к усилению, что снижает возможности для портативного использования.
Тем не менее, в 2010-х эта технология начала переживать второе рождение, а сегодня производители экспериментируют с расположением и количеством магнитов, с материалами мембраны, расположением и параметрами дорожек на мембране и так далее. Появляются более легкие как по весу, так и по нагрузке для усилителя модели. Среди основных производителей изодинамики стоит выделить Abyss, Audeze, Dan Clark Audio, HiFiMAN и Meze Audio.
Наушники с магнепланарными излучателями, которые стоит послушать
Бренд: Dan Clark Audio
Тип наушников: проводные
Сопротивление, Ом: 13
Бренд: Dekoni Audio
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 15
Бренд: Meze
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 4
Что касается акустических систем, чаще можно встретить твитеры с планарной технологией, но существует и полностью планарная акустика, например, модели компании Magnepan.
Есть еще два типа излучателей, которые часто называют родственными планарам, — ленточные и AMT. В одних источниках такие излучатели считаются подгруппой планаров, а в других, наоборот, планарно-магнитные излучатели — подвид ленточных. На самом деле основная разница в том, что в ленточном излучателе мембрана целиком выполнена из токопроводящего материала (например, алюминия). Сегодня такие излучатели можно встретить в наушниках RAAL-requisite SR1a, а в акустике, как и с планарами, они чаще используются в качестве твитеров.
Бренд: RAAL-Requisite
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 33
Наконец, AMT-излучатели (Air Motion Transformer, они же излучатели Хейла). Отличие от изодинамики заключается в том, что мембрана здесь не плоская, а сложенная «в гармошку».
Это значительно увеличивает площадь поверхности мембраны и количество толкаемого ей воздуха, повышая эффективность драйвера. Чаще всего такие излучатели выступают в качестве твитеров в акустических системах и студийных мониторах, в наушниках сегодня их можно встретить у бренда HEDD.
4. Электростатические излучатели
Электростатические драйверы используют статическое электричество. Они встречаются в редких и самых дорогих наушниках и акустических системах. На первый взгляд, конструкция излучателя напоминает мегнепланары — тут тоже плоская мембрана, но расположена она между электродами (а не магнитами). На мембрану подается постоянное напряжение, на электроды — высоковольтный сигнал. При переменах напряжения между электродами мембрана приходит в движение, генерируя акустические колебания.
Если продолжить сравнение с планарами — электростаты не имеют тяжелых магнитов и поэтому значительно удобнее для длительного прослушивания. Считается, что тонкость мембраны и скорость ее отклика обеспечивают электростатам самый чистый, пространственный и естественный звук, какой только можно услышать. Электростатические наушники отличаются превосходной детализацией, особенно когда речь идет о воспроизведении средних и высоких частот. С другой стороны, их басы быстрые, динамичные и точные, но часто не такие глубокие и увесистые, как у динамиков или магнепланаров. Однако современные модели, например, Dan Clark Audio Voce или STAX SR-009S стали заметно лучше в этом вопросе.
Электростатическая акустика и наушники сложны в производстве, очень дороги и требуют для работы специальных мощных усилителей, что ограничивает их распространение и портативность, несмотря на отличные качества.
Оценить невероятную детализацию электростатических излучателей можно в этих наушниках
Бренд: Stax
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 7
Бренд: Stax
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 5
Бренд: Dan Clark Audio
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 20
Бренд: HIFIMAN
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 7
Бренд: Sennheiser
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 8
Сегодня появляются гибридные внутриканальные наушники с электростатическими твитерами, но на самом деле все немного не так, и эти драйверы правильнее называть электретными. Мембрана в них выполнена из электрета, сохраняющего статический заряд, тогда как в электростатах он подается с внешнего генератора. Исторически электреты были менее дорогой и более простой вариацией электростатов, однако эти драйверы и их технологии также развиваются.
Бренд: Fir Audio
Тип наушников: проводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 10
5. Излучатели магнитострикции или костной проводимости
История появления наушников этого типа похожа на то, как появились модели с арматурными излучателями: сначала они использовались для создания слуховых аппаратов или специализированных гарнитур (например, для военных или аквалангистов), и только недавно их начали применять в потребительской электронике.
Драйверы костной проводимости кардинально отличаются от всех остальных в том смысле, что они не толкают воздух, а передают звук посредством вибраций через кости вашего лица — височные и челюстные — прямо во внутреннее ухо, минуя барабанные перепонки.
Поскольку уши в таких «наушниках» остаются открытыми, подобные модели хорошо подходят для занятий спортом, езды на велосипеде и другой активности, когда важно сохранить связь с окружающей средой. Детализация и качество звучания таких наушников пока проигрывает более традиционным излучателям, зато ваша безопасность на высоте.
Испытать на себе технологию костной проводимости можно с этими моделями
Бренд: Shokz
Тип наушников: беспроводные
Минимальная воспроизводимая частота, Гц: 20
Итоги
Существуют и другие типы излучателей — пьезокерамические или плазменные, однако они используются в аудиотехнике крайне редко. Тем не менее, каким бы ни был излучатель, у любой конструкции имеются свои плюсы и минусы, и конечное звучание устройства зависит от конкретной реализации, а не от типа излучателя.
Хотите закрепить теорию практикой? Приходите в Dr.Head! У нас есть модели с любыми излучателями, и все их можно послушать и сделать собственные выводы.
Все статьи, обзоры, обсуждения и мнения — в нашем Telegram-канале. Подписывайтесь и присоединяйтесь к обсуждениям в чате!
 |
Спасибо за дельную статью, с удовольствием прочитал её. Но самое поразило это Орфей за 5,4) |
|
Прочитав статью можно возгордиться знаниями о природе звука проникшими в сознание посредством красивой, пресыщенной информации, но в то же время не перегруженной презентации. Сам не понял что написал, но появилось желание переслушать всё выше представленное |
