Динамический диапазон динамиков

[sergeich171]

А измерял ли кто-нибудь, насколько линейна характеристика напряжение на динамике/звуковое давление в рабочем диапазоне частот громкоговорителей? Возможно, ТК существует и в самих АС? Можно разработать динамики, имеющие искривление (провал) АЧХ давления на малых сигналах? Или спад чувствительности в нужном месте ЧХ? Возможно, в этом и есть "секрет" хорошо звучащих (дорогих?) АС - одинаковая передаточная характеристика применённых динамиков в конкретной схеме кроссовера + низкие искажения во всём слышимом по частоте и динамическом диапазоне + изменение чувствительности типа "бабочка" АС со снижением громкости. Так сказать, пассивная ТК... Хотя, в принципе, соотв. характеристики динамиков можно снять (сложно, наверно, только с КНИ), и, для трёхполосной или четырёхполосной схемы усиления в УНЧ скомпенсировать имеющиеся нелинейности и сформировать необходимые. Думаю, звучание будет... И ещё. Не в тему. Думаю, пора сотворить процессорную примочку для компенсации недстатков АС и помещения - более продвинутую, чем в ресиверах. Там, насколько я посмотрел их схемы, после изм. микрофона - уилители-детекторы, а потом понятно. Т. е. фазу сигналов, похоже, ресиверы не регулируют.

[ash__]

А мне кажется в большинстве случаев (аудиофильских) мнение о т.н. микродинамике
связано не с сухим трением или подобными гистерезисными фокусами, а с хвостами
(см. вотерфолл). Есть *приятные* на слух хвосты - вот вам она, микродинамика, нет -
- невовлекающее, мониторное звучание, существенные детали нафик съедаются ;)
IMHO именно потому в защиту *поющих* корпусов приводят идиотскую псевдоаналогию
со скрипками и т.п.

[Borman]

На то мы и люди, чтобы жить мифами.

Ну почему же миф???

В установившемся режиме (воспроизведение синусоиды), в нормальной головке никаких искажений малых уровней не будет.
Воспроизведение синусоиды - это динамическое равновесие системы.
А вот воспроизведение импульсного сигнала, это другое дело!!!

Чтоб толкнуть диффузор, нужно преодолеть:
1) упругость подвеса
2) потери в подвесе
3) инерцию всех подвижных частей. Её нужно преодолеть только однажды, при разгоне. Вот она и является причиной нелинейности на маленьких уровнях громкости (в начале хода диффузора).

От чего оно зависит

Потери в подвесе, разумно будет пока не трогать, т.к. они линейны, и связаны только со скоростью, а не с амплитудой.

а) Динамик с мягким подвесом и слабеньким мотором (все цифры утрированные):
- вес диффузора 10 гр.
- упругость подвеса 5гр/см
- сила мотора 5 гр/А
Как видим, ток в звуковой катушке в 1А, сдвинет диффузор на 1 см, при этом мотору придётся преодолеть своими дохлыми силёнками в 5гр/А, ещё и инерцию массы в 10 гр. Сила инерции, разумеется, будет зависить от ускорения, то-есть от частоты.

б) Динамик с мощным магнитом и жестким подвесом (равной чувствительности с предыдущим)
- вес диффузора 10гр.
- упругость подвеса 100гр/см
- сила мотора 100гр/А
Смещение от тока в 1А опять 1 см (чувствительность прежняя), но теперь мотор силой 100гр/А преодолевает инерцию массы в 10гр.

Разумеется, в первом случае маленькие уровни будут сильнее "съедены" динамиком. Это вполне объективные, а не мифические искажения амплитудной характеристики головки. Замечу, что это не "ступенька", а растягивание диапазона "вниз".
Одностороннее увеличение силы мотора - повышение чувствительности головки, при прочих равных, повлияет на данные искажения незначительно, т.к. с увеличением хода увеличится и ускорение паразитной массы, что увеличит её инерцию. Чтоб искажения реально снижались, нужно уменьшать вклад инерции подвижной системы в общий расклад сил, а для этого нужно их ВСЕ пропорционально увеличивать, не трогая инерцию.
Сказанное и является одной из причин появления головок с огромными BL и с чувствительностью чуть больше средней.

Ещё одна причина искажения амплитудной характеристики - неидеальность диффузора. На маленьких уровнях излучает звук не вся поверхность, а только её часть.
А компенсировать сие безобразие можно только характеристиками подвеса головки, который и делают нелинейным с целью получения итоговой линейной амплитудной характеристики.

По-моему так!!!

[Nota Bene]

Как видим, ток в звуковой катушке в 1А, сдвинет диффузор на 1 см, при этом мотору придётся преодолеть своими дохлыми силёнками в 5гр/А, ещё и инерцию массы в 10 гр. Сила инерции, разумеется, будет зависить от ускорения, то-есть от частоты.

Как вы думаете, чему пропорционально звуковое давление, производимое движущимся диффузором? Если вы ответите смещению, то сразу скажу, что это - неправильно

Для разрядки выдам цитату (пойдет для пёрлов) подсмотренную на ХиФисру -

А что тут обосновывать, у этих двенах слабое магнитное поле в зазоре. Катушке своим полем не от чего оттолкнуться достаточно быстро и точно при подведении сигнала к ней.

Потому пики амплитуд будут подъедаться.

В 4-хслойной катушке также проходят паразитные процессы, поскольку между витками и слоями возникают всяческие потери и т. п. Индуктивность большая, что тоже работает как задержка и сократитель рабочей полосы.

Высокая добротность, значительная масса приводят к значительной доле отдачи засчёт резонанса, или попросту болтанки диффузора со сниженным контролем.

На маленьких уровнях излучает звук не вся поверхность, а только её часть.

Обосновать сможете?

[Sferoid]

слуховые опыты показывают, что такой ступеньки (в доступном уху ДД) нет.

Перед решением использовать концертный динамик в нч полосе я несколько раз задавал об этом вопрос всем, кто рассказал на страницах форума о своих проектах на про- динамиках(Это Виталий Korotkoff, Пётр, Андрей..). Все ответили, что этого порога не услышали. Позднее я сам сделал нч звено на концертном 15" динамике, и теперь сам могу послушать.
Сожалею, но мои опыты говорят об обратном. Я не стал бы говорить, что это ступенька, но скорее, ветвь пораболы с вершиной в нуле. В многополосной системе на 15" про- однозначно чувствуется нехватка нч на малой громкости и потеря детальности на этих частотах, тогда, как домашние динамики в остальных полосах играют всё и сразу. При добавлении громкости до уровня при котором сводил - выравнивается, при дальнейшем увеличении громкости(это когда уже очень громко), в противоположность к домашним колонкам, когда дин диапазон на нч начинает ограничиваться, а середина выпирать, как писал December, у меня происходит обратный эффект. Ограничивается всё остальное, а нч играют динамично и детально.
Если же подавать широкополосный сигнал на головку - без фильтра, то на очень малых уровнях, также ощущается нехватка нч. На пороге слышимости слышно, что начинает играть именно сч и вч. Низа нет. Приблизившись ухом к динамику, заметил, что играет только центр динамика, то есть играет большой пылезащитный колпачок(а у меня он действительно очень большой). И лишь с прибавлением громкости включается в работу весь поршень. При этом происходит и рост детальности на нч. Начиная с какого то уровня наступает баланс, который уже сохраняется в широком(в сторону увеличения) диапазоне громкости. Уровень этот - порог - мал, в дневное время в квартире можно и не заметить, но я не могу согласиться, с тем что его нет.
В старых дискуссиях отмечали, что если концертную систему перед концертом включить очень тихо, то она звучит плохо, детальность теряется, но это объясняли концертными ус-ми работающими в классе В. Мой опыт, когда серединка - сч уже играет серединкой динамика, а низов ещё нет, опровергает, что дело только в усилителях.

[Sferoid]

На маленьких уровнях излучает звук не вся поверхность, а только её часть.

О как здорово Пока сочинял сообщение, уже написали.

[Borman]

Nota Bene

Как вы думаете, чему пропорционально звуковое давление, производимое движущимся диффузором? Если вы ответите смещению, то сразу скажу, что это - неправильно

Ага, а если я не буду так говорить???
Ускорению и диаметру диффузора оно пропорционально, только я Вас не понимаю - Вы это к чему???

Обосновать сможете?

Смогу, но зачем???

[anli]

Sferoid, вот как раз в данный момент играет джазовый альбом 62 года (то есть без электронных бухов, да и вообще скромненько так в смысле нч-диапазона), всю партию контрабаса слышно совершенно без проблем. Ну а уровень громкости такой, что в соседней комнате спит ребёнок. А набор этого сообщения вообще глушит всё звуками клавиатуры (мицуми классик). Я как-то не так слушаю? В чём ошибка? С другой стороны, может, просто есть разные паучные технологии, и на каких-то подвесах действительно есть проявление класса B для излучателей? Мне, правда, трудно представить, как надо постараться для такой ступеньки

Следует отметить, что у меня усилитель УПТ, и, как известно, оформление ЗЯ.

[Nota Bene]

только я Вас не понимаю - Вы это к чему???

Тогда при чем тут разговоры про инерцию и 1см смещения?
Ускорение пропорционально силе, сила пропорциональна B*L и току, протекающему через ЗК; диаметр диффузора применим только к понятию акустического КПД на конкретной частоте. Про акустическое оформление пока говорить не будем.
Все разговоры о real-time компрессии динамика в конце-концов сведутся к величине его нелинейных искажений Иначе никак не получится объяснить амплитудную нелинейность.

Смогу, но зачем???

Интересно

[ash__]

В установившемся режиме (воспроизведение синусоиды), в нормальной головке никаких искажений малых уровней не будет.

Воспроизведение синусоиды - это динамическое равновесие системы.
А вот воспроизведение импульсного сигнала, это другое дело!!!

Т.е. в рамках линейной модели (см. выше про синусоиду, проходящую м.пр. через ноль) простой связи между импульсным откликом
и частотным откликом нет? Это очень интересно.

[olvicgor]

Так вот, слуховые опыты показывают, что такой ступеньки (в доступном уху ДД) нет. То есть, сколь угодно малые сигналы вызывают соответствующие перемещения и потерь малых сигналов нет.

Да, я пока тоже придерживаюсь такого мнения.

Я полностью согласен с sia_2.

В чем? Что "мягкие" головки за пределами поршневого режима давят низкоуровневые сигналы? И этому есть реальные доказательства? Тогда, если можно, дайте ссылку.

Именно поэтому я и стараюсь применять много полос, каждую с головкой соответствующего диаметра, чтобы обеспечить максимально работу поршнем для каждой.

Вы, вероятно, принципиально не используете металлические головки, иначе для работы все АС в "поршне" хватило бы и классической трехполоски.

Интересно

Присоединяюсь

Мое почтение, уважаемый ash__

А мне кажется в большинстве случаев (аудиофильских) мнение о т.н. микродинамике
связано не с сухим трением или подобными гистерезисными фокусами, а с хвостами
(см. вотерфолл).

Интересно, а кто-нибудь может дать определение "микродинамике", желательно в технических терминах?

[olvicgor]

Т.е. в рамках линейной модели (см. выше про синусоиду, проходящую м.пр. через ноль) простой связи между импульсным откликом
и частотным откликом нет? Это очень интересно.

Может имеется ввиду, что головка становится линейной только по истечение некоторого времени?

[ash__]

Давно не сталкивались, уважаемый olvicgor

Интересно, а кто-нибудь может дать определение "микродинамике", желательно в технических терминах?

Определение не попадалось, но косвенно феномен описан. Удачный (IMHO) вариант:
"Новый жупел -"микродинамика" пришел на смену пресловутому джиттеру"
здесь, в принципиально флеймовой ветке
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=12:42798-122#3287

[sia_2]

Значительно интереснее утверждение sia_2, что: сильнодемпфированные диффузоры «мягких» головок вызывают низкоуровневые искажения из-за будто бы механического гистерезиса материала. Утверждение любопытное, но голословное. Вот, если бы автор привел результаты своих или чужих измерений, то наша благодарность не имела бы границ в рамках разумного

1. Похоже, меня неправильно поняли. Про искажения "а-ля ступенька" я не писал, и в нормальных головках их нет. Речь о другом - использование вязкого демпфирования (которое по определению является нелинейным процессом) приводит к тому, что зависимость уровней искажений от величины сигнала перестает описываться простой полиномиальной зависимостью - при снижении уровня сигнала искажения падают существенно медленнее, чем в "алгебраическом" (полиноминальном) приближении. Факт, кстати, давно известный.
2. График зависимости первых 3 гармоник в функции уровня сигнала для пары типичных головок постараюсь найти, я эти измерения проводил еще в 1995-1997 годах.

Кроме того, закон Гука с его упругостью, работает в диапазоне частот, близких к резонансу и ниже. А выше по частоте Гук уходит на второй план, а вместе с ним и механическое демпфирование.

Не совсем так. Неидеальность выполнения закона Гука сказывается во всем диапазоне частот, но в РАЗНЫХ конструктивных элементах. На НЧ - в подвесе и ЦШ, на СЧ - в первую очередь в диффузоре, на ВЧ - еще и в каркасе ЗК (этот каркас, кстати, у мидбасов и СЧ сейчас часто удлиняют, превращая в длинную трубку, в том числе чтобы создать механический фильтр для подавления подъема АЧХ на ВЧ).

Добавлено через 16 минут

Но насколько я понял, sia_2 имеет ввиду прежде всего не низкие частоты, а средние. Там, где головка с «мягким» диффузором перестает работать поршнем. Он пишет о вредности применения материалов с высоким внутренним демпфированием для изготовления диффузора. Головки, сделанные из таких материалов в отличие от жестких поршневых головок (например металлических) как будто бы съедают мелкие звуковые детали. А потому он считает, что лучше собственные высокодобротные резонансы мягких диффузоров на частотах зонного режима работы вообще не демпфировать – дешевле обходится для результата.

Да, именно так.

Согласен с тем, что Вы написали. Но я говорил про другой момент. Бытует такое мнение, что при определенных, очень малых сигналах, катушка перестает перемещаться. Происходит это якобы потому, что потери на трение в подвесе превышают полезную силу перемещения. И как следствие, такие потери ведут к искажению или полному исчезновению низкоуровневых деталей из сигнала (ухудшению микродинамики).
Если сказать иначе, то график перемещения от приложенной силы для материала подвеса выходит не из нуля, а имеет в нуле некую ступеньку.

Про "ступеньку" - чистый миф, по силе (да и по ускорению) ее нет, более того, актюатор, построенный по принципу ЗК электродинамического громкоговорителя, обладает наибольшим динамическим диапазоном среди всех известных человечеству (6-7 декад по напряжению/току).
А вот с "исчезновением низкоуровневых деталей" налицо полная путаница и отсутствие четкого определения. Одни люди ставят такой "диагноз" системам с реально низкими искажениями, типа "бедное звучание", другие - наоборот, при появлении маскирующих интермодов, к примеру, в ШП ГГ. IMHO, кому поп, кому попадья .

Сожалею, но мои опыты говорят об обратном. Я не стал бы говорить, что это ступенька, но скорее, ветвь пораболы с вершиной в нуле. В многополосной системе на 15" про- однозначно чувствуется нехватка нч на малой громкости и потеря детальности на этих частотах, тогда, как домашние динамики в остальных полосах играют всё и сразу. При добавлении громкости до уровня при котором сводил - выравнивается, при дальнейшем увеличении громкости(это когда уже очень громко), в противоположность к домашним колонкам, когда дин диапазон на нч начинает ограничиваться, а середина выпирать, как писал December, у меня происходит обратный эффект. Ограничивается всё остальное, а нч играют динамично и детально.

Ощущения описаны правильно, так и должно с непривычки казаться при высокой линейности ГГ. У высоколинейных "домашних" ГГ та же история, почему они и неважно продаются.
Причина - взгляните на раствор кривых равной громкости на НЧ и СЧ, на НЧ он много меньше, соответственно вывалиться "вниз" из него, в неслышимую область, на НЧ очень легко. Поэтому для субъективно привычной для многих людей передачи НЧ АС (или процессор обработки) должны обладать на НЧ заметной собственной компрессией уже в рабочем диапазоне мощностей. На практике это делают за счет использования ГГ с сильно нелинейным подвесом, жесткость которого при увеличении хода резко растет, и рассчитывая акустическое оформление так, чтобы на малых уровнях получить "горб" АЧХ на НЧ, исчезающий при увеличении подводимой мощности. Еще в тех же целях используется нелинейность порта фазоинвертора. АС, спроектированные без таких "цыганских хитростей", продаются заметно хуже тех, где это учтено.

[Jazzer]

В многополосной системе на 15" про- однозначно чувствуется нехватка нч на малой громкости и потеря детальности на этих частотах, тогда, как домашние динамики в остальных полосах играют всё и сразу. При добавлении громкости до уровня при котором сводил - выравнивается, при дальнейшем увеличении громкости(это когда уже очень громко), в противоположность к домашним колонкам, когда дин диапазон на нч начинает ограничиваться, а середина выпирать, как писал December, у меня происходит обратный эффект. Ограничивается всё остальное, а нч играют динамично и детально.

Частично согласен, но мои скромные опыты с 15" ПРО подталкивают на вывод, что проблема скорее в кривых равной громкости на НЧ, плюс влияние конкретного акустического оформления дина.
Т.е. необходимо (и достаточно) создать условия работы НЧ ПРО-дина на малых SPL уровнях, в режиме питания катушки повышенным током - соответствующему уже "линейному" участку. Априори принимаем, что запас мощности "вверху" диапазона мощностей про-дина вполне достаточен для неискаженной передачи сигнала (на высокой громкости). Собственно, ставим работу дина в привычные (расчетные?) для ПРО рамки подводимых "крейсерских" мощностей.

[gross]

В многополосной системе на 15" про- однозначно чувствуется нехватка нч на малой громкости и потеря детальности на этих частотах, тогда, как домашние динамики в остальных полосах играют всё и сразу

Для себя я это объясняю так - кривые равной громкости. Поэтому применяю тонкомпенсацию.

Что "мягкие" головки за пределами поршневого режима давят низкоуровневые сигналы?

Не в этом. В том, что "мягкие" головки за пределами поршневого режима - это вообще компромиссное решение, которого следует избегать. А на счет мягкости головок мне почему-то представляется обратное - начиная с определенных уровней, когда теряется устойчивость излучателя будут теряться детали. А на малых уровнях ситуация будет относительно неплохая.

Вы, вероятно, принципиально не используете металлические головки, иначе для работы все АС в "поршне" хватило бы и классической трехполоски.

Сказать более корректно было бы - еще не использовал металлических головок. Но не исключаю этого для себя. Если можно, приведите конкретный пример набора металлических головок для трехполоски. Только я не знаю, что такое "классическая". Мне нужна оная с полосой 16...20000, снизу аппроксимация не круче, чем по второму порядку и неискаженным SPL в полосе 40...1000 Гц не менее 110 дб.

[dekko]

Мне нужна оная с полосой 16...20000, снизу аппроксимация не круче, чем по второму порядку и неискаженным SPL в полосе 40...1000 Гц не менее 110 дб.

и мне б такую...

[rogozhin]

Сожалею, но мои опыты говорят об обратном. Я не стал бы говорить, что это ступенька, но скорее, ветвь пораболы с вершиной в нуле. В многополосной системе на 15" про- однозначно чувствуется нехватка нч на малой громкости и потеря детальности на этих частотах, тогда, как домашние динамики в остальных полосах играют всё и сразу. При добавлении громкости до уровня при котором сводил - выравнивается, при дальнейшем увеличении громкости(это когда уже очень громко), в противоположность к домашним колонкам, когда дин диапазон на нч начинает ограничиваться, а середина выпирать, как писал December, у меня происходит обратный эффект. Ограничивается всё остальное, а нч играют динамично и детально.

Все совершенно верно! Это именно то, о чем я и говорил пару страниц назад! У нас-же уши нелинейные, на низких уровнях нам слышно низкие и высокие частоты хуже, чем средние, поэтому для чайников и бытовухи и применяется тонкомпенсация! Если вы слышите такой эффект - это первый признак качественной, линейной системы!

Сразу предупреждаю вопрос "а зачем тогда это собственно нужно?" Ну так вы хотите иметь линейную систему с натуральным чистым звучанием или электромузыкальный инструмент? Я уже писал - представьте катящийся с горы камень. То тише стукнет, то громче. И совершенно наплевать ему на особенности восприятия нашего слуха, никакой тонкомпенсации для вас лично он делать не будет и при этом обвинить в "ненатуральности" звучания вы его разве сможете?

Вот, собственно, еще один итог темы топика:

Ощущения описаны правильно, так и должно с непривычки казаться при высокой линейности ГГ. У высоколинейных "домашних" ГГ та же история, почему они и неважно продаются.
Причина - взгляните на раствор кривых равной громкости на НЧ и СЧ, на НЧ он много меньше, соответственно вывалиться "вниз" из него, в неслышимую область, на НЧ очень легко. Поэтому для субъективно привычной для многих людей передачи НЧ АС (или процессор обработки) должны обладать на НЧ заметной собственной компрессией уже в рабочем диапазоне мощностей. На практике это делают за счет использования ГГ с сильно нелинейным подвесом, жесткость которого при увеличении хода резко растет, и рассчитывая акустическое оформление так, чтобы на малых уровнях получить "горб" АЧХ на НЧ, исчезающий при увеличении подводимой мощности. Еще в тех же целях используется нелинейность порта фазоинвертора. АС, спроектированные без таких "цыганских хитростей", продаются заметно хуже тех, где это учтено.

Об этом собственно и речь

[Stasman]

Offтопик:
С интересом слежу за темой.И всё думаю, как бы её скрестить с темой про Bl/Mms ???

[rogozhin]

А мне кажется в большинстве случаев (аудиофильских) мнение о т.н. микродинамике
связано не с сухим трением или подобными гистерезисными фокусами, а с хвостами
(см. вотерфолл). Есть *приятные* на слух хвосты - вот вам она, микродинамика, нет -
- невовлекающее, мониторное звучание, существенные детали нафик съедаются ;)
IMHO именно потому в защиту *поющих* корпусов приводят идиотскую псевдоаналогию
со скрипками и т.п.

Это бесспорно тоже факт, но там мне кажется чаще речь идет об усилителях и источниках, чем об АС

Добавлено через 16 минут
Borman, понравились ваши мысли, я как-то раньше не догадался, ведь действительно сопротивление жесткого подвеса в отличие от массы подвижки на мягком подвесе с меньшим мотором действительно ведь инерции-то не имеет. Вот вам и все.

Добавлено через 10 минут

Сказанное и является одной из причин появления головок с огромными BL и с чувствительностью чуть больше средней

ну вот с этим наверное не соглашусь, пока что все что попадались такого типа были спроектированы с целью получения мощной нижней части диапазона в малых объемах оформления, "силовым" , так сказать, методом. У них масса подвижки обычно колоссальная, так что боюсь в таких головках то на то и выходит в среднем.
Вот например такая: http://www.magnet.com.ua/loudspeakers/A1502R.html

Добавлено через 2 минуты
Stasman, ну вот уже практически и скрестили

[Borman]

Тогда при чем тут разговоры про инерцию и 1см смещения?

1см смещения указан только чтоб показать, что чувствительности в обоих случаях одинаковы. Интересует нас, с точки зрения искажений, только начало движения - разгон диффузора.

Ускорение пропорционально силе, сила пропорциональна B*L и току, протекающему через ЗК; диаметр диффузора применим только к понятию акустического КПД на конкретной частоте. Про акустическое оформление пока говорить не будем.

Наверное, всё-же, задача заключается не в получении абстрактных ускорений, а в точном следовании диффузора за формой тока в катушке. И условие пропорциональности начнёт выполняться только после того, как будет преодолена инерция разгоняемого тела.
И относится сие не только к началу движения (о котором шел разговор), а вообще к любым моментам, когда меняется скорость диффузора.

Все разговоры о real-time компрессии динамика в конце-концов сведутся к величине его нелинейных искажений Иначе никак не получится объяснить амплитудную нелинейность.

Согласен, кроме как искажениями, компрессию никак не назовёшь!!!

Интересно

Nota Bene, это теоретическая механика. Подробный и обстоятельный ответ займет много места, да и не верю я, что Вам это неизвестно и нужны доказательства.
Если коротко:
Механическая система и не может себя вести по другому, когда в передаче сил участвует упругость и присутствуют механические потери.
В диффузоре, чтоб он работал как поршень, усилие от центра (звуковой катушки) передаётся к краю (воротнику диффузора) через сам диффузор. Дифузор не является идеально жестким звеном, а потери в нем (его материале) огромны.

С уважением

Borman, понравились ваши мысли...

Это не мои, это где-то было подробно описано. Или у Фурдуева, или у Сапожкова, или у Алдошиной...

Удачи!!!