стерео динамик что это
Стереодинамики
Строго говоря, стереодинамиков как таковых не существует, а под этим термином мы часто понимаем наличие в телефоне двух независимых динамиков, что позволяет воспроизводить качественный стереозвук.
Что же такое «стереозвук»? Стереозвуком называется такое воспроизведение или запись звука, при которых сохраняется впечатление расположения источников звука по стереопанораме относительно слушателя. Это достигается посредством разложения звукового сигнала на два (или более) независимых звуковых канала. В отличие от стереозвука монофонический сигнал поступает из одного места, что не позволяет слушателю определить расположение источников звука.
Как известно, стереофония основывается на способности человека на слух определять месторасположение источника звука. Это определяется, по всей видимости, по разнице фаз колебаний звука между правым и левым ухом, что становится возможным из-за относительно небольшой скорости звука.
Стереофоническая запись ведется посредством двух отдельных микрофонов, которые разносят на некоторое расстояние друг от друга. При этом каждому микрофону отводится определенный канал, который может быть правым или левым. Имеются и другие системы объемного звучания, например, четырехканальные (квадрофонические), которые не получили широкого распространения из-за разницы в стандартах разных фирм-производителей, не сумевших договориться о совместной стандартизации. Стереофонический же звук получил широчайшее распространение, в том числе и в мобильных телефонах.
Получившие широкое распространение в бытовой аудиотехнике более сложные системы — шестиканальные и восьмиканальные в мобильных телефонах не используются.
Стереодинамики в телефоне способны создавать пространственное звучание и используются для качественного проигрывания мелодий вызова и комфортного прослушивания музыки. Мелодии вызова и музыка в стереозвучании звучат намного более эффектно и содержательно. Если же музыку прослушивать со стереодинамиками, то удовольствие будет намного больше.
Отметим, что стереодинамики могут быть встроены в телефон, а могут быть и внешними.
Имеет встроенные стерео динамики
Что такое стереодинамики?
Стереофонический звук, чаще всего известный как стереозвук, создает иллюзию звукового спектра с источниками звука, поступающими из разных направлений, как при естественном звучании. В результате звук получается более интересным и приятным.
Стереодинамики и стереонаушники работают, передавая звук с независимых аудиоканалов с левой и правой сторон, по контрасту с монофоническим (или просто моно) звуком, в котором одинаковый звук воспроизводится из всех динамиков, как будто он идет из одной точки.
Стереодинамики работают при наличии записи стереозвука и воспроизводят то, что некоторые называют «настоящим стерео». Запись стереозвука содержит два или более независимых аудиоканала, которые можно проигрывать через стереодинамики.
Хотя стереосистемы обеспечивают более реалистичное звучание, по сравнению с монофоническими системами, важно отличать стереозвук от объемного звука. Последний требует особого процесса записи и установки как минимум пяти динамиков, расположенных так, чтобы, как следует из названия, окружить слушателя.
До недавнего времени существовал дефицит смартфонов со стереодинамиками, но постепенно их доступность увеличивается. Учитывая этот недавний всплеск интереса, удивительно осознавать, что первые смартфоны со стереодинамиками появились довольно давно: первыми были Motorola 398 и E680 (оба выпущенные в 2004 году), а затем громоздкий LG VX-9800 телефон-раскладушка 2005 года (также известный как LG The V). Мобильному рынку явно потребовалось много времени, чтобы обратить внимание на стереодинамики.
Расширяем кругозор: откуда пошла мода на стереодинамики?
Какие требования к смартфону предъявит подавляющее большинство современных пользователей? Прежде всего, будут упомянуты качественный дисплей с хорошей плотностью пикселей на квадратный дюйм и камера с приличным количеством мегапикселей. После этого — немалый объем оперативной и встроенной памяти, современный процессор и корпус из приличных и практичных материалов. Что-нибудь ещё? Да. Самые требовательные захотят видеть в своём гаджете стереодинамики, акцент на которых был сделан ещё в первом поколении HTC One. Но в каком телефоне двойные динамики появились впервые? Давайте выяснять.
В целом стереодинамики можно назвать относительно новой особенностью. Как уже было сказано выше, настоящую популярность они обрели после релиза первого поколения флагманов тайваньского производителя HTC. Именно One дал понять пользователям, что хороший звук в девайсе может быть и без наушников, а в просмотре видео без участия последних нет ничего зазорного. Впрочем, поверили в это далеко не все, но факт остаётся фактом.
Похоже, что одним из дебютантов с данной особенностью стал Motorola E398. Многие любители высоких технологий, к слову, сходятся во мнении, что данный телефон является самым популярным девайсом компании после известного каждому RAZR V3. Выпущен он был в начале 2004 года и благодаря мощным стереодинамикам чуть ли не мгновенно нашёл себе множество поклонников.
Возможно, отчасти это стало возможно благодаря 1,9-дюймовому дисплею с разрешением 176 х 220 пикселей, поддержке карт памяти microSD объемом до 1 ГБ и 0,3-мегапиксельной камере.
Как сообщают представители ресурса phonearena, не менее значимым стал релиз LG VX-8000 в январе 2005 года. Выполнен он был в форм-факторе так называемой «раскладушки». Стереодинамики находились на верхней половине корпуса. Там же располагалась и 1,3-мегапиксельная камера, просмотреть результаты трудов которой можно было на TFT-дисплее с разрешением 176 х 220 пикселей.
Какие ещё старые телефоны со стереодинамиками вам известны? Приходилось ли когда-либо обладать девайсом с данной особенностью? Поделитесь своими ответами в комментариях.
Акустические системы: типы динамиков (часть 3)
В прошлый раз мы разобрались, по крайней мере, в общих чертах, в конструкции динамика. Основные ее элементы — общие для всех типов динамиков, но главное, как всегда, кроется в различиях. О них и стоит рассказать подробнее.
Широкополосник
Частотный диапазон, воспринимаемый человеческим слухом, как уже говорилось, находится в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Логичнее всего было бы иметь такой динамик, который способен воспроизвести его полностью. И такие динамики есть. Они называются широкополосными.
Вопрос в том, насколько качественно они способны работать в крайних значениях частот этого диапазона. Дело в том, что для эффективного воспроизведения низких частот диффузор классического динамика должен иметь достаточно большие размеры. Например, для частоты 40 Гц его диаметр должен быть около 30 см. Это достаточно просто реализовать.
Широкополосный динамик ScanSpeak 10F/4424G00
Но на высоких частотах такой диффузор попросту не сможет «успевать» передавать колебания всей своей поверхностью. Именно поэтому чаще всего широкополосные динамики являются результатом компромисса.
Для качественного воспроизведения верхней части частотного диапазона в центр диффузора широкополосника зачастую вклеивается дополнительный высокочастотный диффузор — «рупорок» (конус-визер, «дудка»), который способен воспроизводить «быстрые» колебания в то время, как основной, большой диффузор работает гораздо медленнее.
Применяемые в аудиофильских системах широкополосники — предмет серьезных инженерных разработок, граничащих с искусством. Здесь используются материалы с максимально возможными параметрами, ноу-хау, позволяющие все-таки получить полнодиапазонный драйвер.
Широкополосный динамик Lii Audio 2PCS Fast-10
Наиболее проблемным для широкополосного динамика является воспроизведение крайних частот слышимого диапазона. Если широкополосник способен работать в диапазоне 60–16000 Гц с неравномерностью ± 10 дБ — это уже неплохой результат.
При этом в связи с простотой конструкции и отсутствием фильтров (кроссоверов) акустическая система с широкополосником способна демонстрировать высокую чувствительность — от 90–92 дБ и выше. Это делает колонки с широкополосными динамиками особо востребованными среди любителей ламповых усилителей, имеющих, как правило, ограниченную мощность.
В связи с этим голосовые катушки таких широкополосников обладают повышенным сопротивлением. Общепринятые значения для всех остальных динамиков, предназначенных для установки в акустические системы — от 2 до 8 Ом.
Кроме того, именно широкополосный динамик максимально приближен по своим параметрам к точечному источнику звука — идеальному акустическому объекту с точки зрения его локализации. Направление на источник в таком случае определяется слушателем максимально точно. Такой излучатель позволяет создать самую точную стереосцену (звуковую сцену), поскольку источник звука в стереоканале — всего один и он имеет минимальную площадь.
С другой стороны, простейшая колонка с широкополосником — самое дешевое решение, но говорить о полнодиапазонном воспроизведении в этом случае не приходится.
Твитер
Понятно, что, если трудно воспроизвести весь диапазон одним излучателем, есть смысл разделить этот диапазон на несколько частот, в каждой из которых будет работать отдельный динамик. За верхние частоты в этом случае отвечает твитер (пищалка).
Этот динамик должен иметь диффузор (мембрану) небольшой площади, но достаточно жесткий и максимально легкий, ведь полоса излучения твитера, в большинстве случаев, не ниже 1,5 кГц. Среди динамиков наибольшее распространение получил купольный твитер. В нем центральное тело диффузора или элемент, который в полноразмерном динамике называется пылезащитным колпачком, занимает практически всю площадь излучающей поверхности.
Твитер колонки Apple HomePod
Мембрану купольного твитера чаще всего делают из ткани с пропиткой, повышающей ее жесткость. Применяют и более жесткие материалы, лучшим из которых по праву считается бериллий.
Важный параметр твитера — это частота его собственного резонанса. Разработчики стремятся к тому, чтобы она находилась ниже полосы его воспроизведения. В этом случае пищалка звучит максимально точно. Дело в том, что на частотах, близких к резонансу, комплекс усилитель-динамик начинает работать некорректно, «идет в разнос», и система становится плохо управляемой.
Результат — искажения, причем в той частотной области, в которой наш слух к ним особенно чувствителен. Выход оказался прост: кроссовер — устройство, ограничивающее частотный диапазон работы твитера, «обрезает» частоты его собственного резонанса, расположенные ниже рабочего диапазона твитера, который начинается, как правило, от 2–3 кГц.
Твитер с алмазной мембраной Seas Excel E0100-04
Второе требование к твитеру — повышенная верхняя граничная частота воспроизведения. В оптимальном случае она должна превосходить верхний частотный порог слышимого диапазона, т.е. быть выше 20 кГц. Казалось бы, зачем выше, если на этих частотах мы уже не слышим ничего?
Расширенный вверх предел частотного диапазона позволяет твитеру воспроизводить так называемые верхние гармоники, формируя максимально точное звучание высоких частот. До какого предела должен иметь возможность работать твитер — а зачастую высказываются мнения о величинах в 40, а то и в 60 кГц — вопрос, являющийся предметом дискуссий.
Названные два требования к конструкции твитера являются взаимоисключающими. Для понижения резонанса необходимо делать мембрану большего размера и веса, а для повышения верхней границы АЧХ — наоборот. Выход — максимальное соотношение жесткости и массы мембраны твитера, за которое и идет технологическая борьба.
Среднечастотный динамик
Динамик, который играет средние частоты (его еще иногда называют мидренч или, правильнее, мидрейндж — этот термин, от английского midrange speaker, пришел из автозвука), обычно наиболее близок по конструкции к классическому динамику. Важно, что этот динамик воспроизводит именно тот диапазон частот, в котором располагается человеческий голос и на котором наш слух особенно чувствителен к искажениям.
Пример поведения динамика, замеры получены лазерным интерферометром
Ахиллесовой пятой среднечастотника является эффект появления специфических деформаций диффузора — так называемой изгибной волны, когда периферическая область диффузора не успевает за движениями центральной зоны, где крепится голосовая катушка. То есть разные зоны диффузора (кстати, расположенные, как правило, пятнами, а не концентрически, как следовало бы из логики процесса) колеблются не синфазно — одни участки отстают от других.
Звучание становится «рыхлым», неточным. Значит, диффузор должен быть максимально жестким. Если решать проблему в лоб — получим действительно жесткий диффузор, который будет весить так много, что не сможет звучать. Поэтому, как и в твитере, и в широкополоснике, в конструкции диффузора заложен сложнейший компромисс — между жесткостью и легкостью.
Среднечастотный драйвер Morel SCM 634 с карбоновым диффузором
Для колонок высокого класса конструкция диффузоров — важнейший момент. В экзотических вариантах среднечастотники (так же, как и твитеры, но гораздо реже) получают диффузор из бериллия. Но гораздо чаще в среднечастотниках можно видеть диффузоры из композитных материалов на базе углеволокна, стекловолокна, кевлара, древесного волокна или классической целлюлозы.
НЧ-драйвер
Низкочастотный динамик часто еще называют вуфером. Для практически любого класса акустических систем вуфер, естественно, является самым большим по площади излучателем. Для низкочастотника предпочтительным является полностью поршневой режим работы, когда диффузор движется возвратно-поступательно, как единое целое.
Здесь проблема решается еще более радикально, чем в случае со среднечастотным драйвером. Диффузор делают максимально жестким, даже за счет его утяжеления. Дело в том, что на низких частотах наш слух наименее чувствителен к искажениям. И в случае, когда для диффузора вуфера прежде всего важна амплитуда колебаний, ради жесткости идут на увеличение веса.
24-дюймовый басовый динамик в сабвуфере Pro Audio Technology
Масса подвижной системы многих крупных сабвуферных динамиков может достигать 200 г и более. Диффузоры в некоторых случаях получают пространственную конструкцию наподобие самолетного крыла из многослойного композита с заполнением внутренних полостей легкими ячеистыми или сотовыми структурами.
Для аудиофильских систем массу диффузора низкочастотного драйвера по-прежнему стараются минимизировать, поскольку натренированный слух не любит низкочастотных искажений, равно как и всех остальных.
Причем амплитуда колебаний у вуферов — самая большая среди всех перечисленных динамиков. Для этого они оснащаются так называемой длинноходовой (удлиненной) голосовой катушкой. Внешний подвес делается из резины. Все это позволяет диффузору иметь очень большую экскурсию — так называют смещение диффузора от центральной точки.
18-дюймовый басовый вуфер JBL
Особенно ярко «порода» низкочастотного динамика проявляется в драйверах, которые устанавливаются в сабвуферы. Это тяжелое, мощное устройство диаметром от 8 до 15 дюймов (наиболее часто применяемый в пользовательской АС диапазон размеров). Они имеют очень мощные магнитные системы и, в связи с этим, немалый общий вес. При этом в низкочастотных драйверах, работающих от мощных полупроводниковых усилителей, часто устанавливаются катушки минимального сопротивления — 2, а то и 1 Ом.
Коаксиальные драйверы
В двух- трехполосной колонке твитер, среднечастотник и низкочастотный динамик устанавливаются отдельно, то есть, они разнесены в пространстве. Это является серьезным недостатком. Наш слух, который легко определяет направление на источник звука, бывает обманут тем, что средние частоты и высокие частоты поступают практически из разных точек.
Направление на низкочастотный излучатель определить труднее, но тем не менее его удаленность также вносит свою лепту. В результате, такая геометрия колонки ухудшает восприятие стереообраза.
Строение коаксиального драйвера KEF UniQ
Широкополосный динамик, о котором написано выше, просто в силу физики процесса имеет ограничения как по максимальной мощности, так и по частотному диапазону. Кроме того, для широкополосного динамика неизбежна высокая неравномерность АЧХ (выше 10–20 дБ), которую практически невозможно, да и нет смысла компенсировать электроникой либо акустическим оформлением.
Выходом из этой ситуации стал коаксиальный драйвер. На первый взгляд, такой совмещенный динамик выглядит достаточно просто. В двухполосном варианте твитер расположен в центре низкочастотного динамика — традиционные размеры пищалок вполне для этого подходят. Но с инженерной точки зрения такая конфигурация резко затрудняет разработку (расчет) и изготовление подобной системы.
Коаксиальный динамик TAD CST
И это отражается на ее стоимости. Есть варианты, которые позволяют упростить конструкцию: например, размещение твитера перед низкочастотным диффузором на специальном креплении. И все-таки именно «полновесные» коаксиальные системы создают наиболее точный стереоэффект. Поэтому во все времена разные разработчики и компании выпускали коаксиальные драйверы, которые присутствовали в составе их топовых систем.
Специализированные динамики
Воспроизведение звука в условиях, отличных от комнатных, требует применения динамиков, учитывающих эту специфику в свей конструкции. Динамики ландшафтного, шахтного, морского применения должны выдерживать повышенное содержание пыли, способной проникать в магнитный зазор, длительное солнечное излучение, повышенную влажность, воздействие морской соли и других негативных факторов. Для этого в конструкцию вносится серьезные изменения: выбираются материалы, защищаются уязвимые элементы.
Динамики наушников
Для наушников прежде всего пришлось разработать миниатюрные динамики: калибром от 6 до 12 мм для внутриканальных и до 50–60 мм максимум — для накладных моделей. В подавляющем большинстве случаев это широкополосные драйверы. Малый размер облегчает им задачу воспроизведения полного диапазона.
С другой стороны, производство осложняется именно минимальными размерами. Чаще всего диффузор такого динамика сделан из синтетического материала, хотя целлюлоза и другие натуральные волокнистые материалы тоже могут присутствовать. Ввиду требований компактности и низкого веса именно в наушниках наиболее часто используются неодимовые магниты, благодаря которым динамики могут демонстрировать высокую чувствительность — до 120 дБ и выше.
Динамик наушников Apple EarPods
Специфика применения требует, чтобы динамики наушников имели повышенное сопротивление. И если звуковые катушки динамиков акустических систем имеют сопротивление от 2 до 16 Ом (чаще всего от 4 до 8), то динамики наушников имеют сопротивление не ниже 16 Ом, а максимальное значение может достигать 600–800 Ом для профессиональных моделей.
В отдельных моделях наушников, даже внутриканальных, могут использоваться раздельные динамики для разных полос частот — но это редкий случай. Чаще встречается совместное применение излучателей разных типов — динамических и арматурных.
Другие материалы цикла «Акустические системы»:
Моно и стерео — что это такое и отличия
Такие слова, как моно или стерео присутствуют в нашей жизни постоянно. Звуки и музыкальное сопровождение – то, что окружает людей, делает их мир ярче и интереснее. Человеческое ухо получило способность к распознаванию качества звучания до того как появились различные дополнительные эффекты, объем. Для того чтобы лучше понимать, что же собой представляют моно и стерео в музыке и звуковой сфере в целом, нужно провести сравнение каждого элемента. Также потребуется дать определение понятиям. Известно, что еще в самом начале развития звукозаписи, когда не существовало компьютерных технологий и цифровых возможностей, специальной аппаратуры, магнитных лент и знаний по обработке звуковых дорожек, работать со стереозвуком было вполне реально. Достаточно длительное время подобные способы обработки были подобием экспериментов и только в конце ХХ века они стали частью полноценной работы с музыкальной и звуковой составляющей в различных направлениях человеческой деятельности.
Определение понятий
Обще понятие для моно (монофонии) – одноканальная запись звука. Восприятие его человеческим ухом в одиночном потоке.
Стерео (стереофония)запись звукового потока и его последующее восприятие производится с помощью двух и более каналов.
Сравнение
Для того чтобы понять разницу межу двумя этими понятиями, необходимо провести детальное сравнение. Знать это нужно не только профессионалам, но и обычным потребителям звуковой или музыкальной аппаратуры. В первую очередь отличия имеются в пространственном отношении. Моно поток не дает возможности определить пространственное положение источника звука, то есть понять, откуда он исходит. В случае со стерео можно определить направление или источник звучания. Такой эффект связан с особенностями строения человеческого уха. Известно, что уши не могут воспринимать звук одновременно справа и слева.
Если источник звука будет располагаться справа, то первым его воспримет и зафиксирует именно правое ухо и только потом левое. Изменится для него не только время восприятия, но даже частота звучания. Затем полученную информацию начнет воспринимать и обрабатывать мозг. После этого человек сможет на слух определить источник звука.
В случае с записью звуковой дорожки на моно формате он будет воспроизводиться на одном динамике. На восприятие его человеческим ухом не влияет пространственное положение слушателя относительно источника этого звука. Нужно учитывать, что подключить можно и несколько колонок одновременно, но особенностью моно будет тот факт, что каждая будет транслировать звук одинаково. Стереозвук имеет несколько потоков, поэтому записывается при помощи двух микрофонов, получается 2 и более дорожки. Происходит также разделение по каналам на уровне частот, инструментов, голоса,. Можно различить разнообразие шумовых и звуковых эффектов. Пример для понимания различий межу форматами: при моно звучании шум от дороги идет параллельно разговору, что мешает восприятию речи и заставляет прислушиваться, если же используется стерео, то шум движения машин будет фоновым и не помешает разговору и его восприятию.
Для воспроизведения стереозвука и его преимуществ требуется не менее двух колонок, а для достижения оптимального эффекта сам человек должен находиться в центре. Объемность звучания достигается путем увеличения числа колонок (источников звука). В этом случае мозг будет воспринимать их как несколько справа и слева, что и придаст общему звучанию объемности.
Для получения качественного трехмерного эффекта (объема) и реальной звуковой картины,(важно во время просмотра видео, фильма, записи концертного выступления), необходимо следить за тем, чтобы звук дополнительно еще и разделялся на несколько потоков по вертикали.
Моно звук в современном мире используется редко. В большинстве случаев его применяют в работе профессионалы для решения поставленных перед ними задач. Считается, что моно формат звучания объективнее в отношении источника звука, когда требуется определить именно его источник. Формат стерео используется в том случае, когда необходимо определиться в отношении целостной звуковой картины.
Выводы
Моно представляет собой одноканальную запись звука, стерео же является двухканальной.
Для воспроизведения моно звучания достаточно одной колонки или динамика, для стерео потребуется два источника звука, которые нужно поставить справа и слева. Стерео формат позволяет определять, где звук располагается в пространстве и дает звуковую картинку, максимально приближенную к реальности.