Некто Джеймс Бойк из Калифорнийского технологического
института проводил исследование на тему «Есть ли жизнь выше 20 кГц?». Ну,
во-первых, он выяснил, что есть, но это сейчас нам как-то не в тему. Но
параллельно он установил на некоторых, типичных, по его заключению,
фонограммах, каково распределение по спектру мощностных требований и
ограничений, если измерять СРЕДНЮЮ и ПИКОВУЮ мощности сигнала. Ведь
действительно, пиковый характер музыкальных записей наиболее ярко
выражается именно на верхних, наиболее «скоростных» частотах. Вот что у
братца Джеймса получилось. Он взял три записи и два кроссовера. Записи
принадлежат перу певицы по имени Diana Krall, группы Talking Heads и
нашего соотечественника Дмитрия Шостаковича. А кроссоверы для опыта были
взяты трехполосные, с частотами раздела НЧ/СЧ 300 Гц, СЧ/ВЧ – 3000 Гц или
первого порядка (с характеристикой Баттерворта, там другой и не
получается) или же – четвертого, с характеристикой Линквица – Райли. Во
всех случаях мощность сигнала измерялась прямо и непосредственно на
зажимах соответствующих полосных излучателей. Типа – что есть, то и
есть.
Вот какое распределение мощностей по полосам он получил, когда
речь шла о средних (RMS) мощностях:
Любо-дорого, все по науке, просто радость аспиранта. Если
применяются фильтры с большой крутизной, когда на динамик попадает только
ему присущая полоса частот, и ничего постороннего, получается прямо по
кривым на графиках, уже вам знакомых. Единицы процентов мощности. При
фильтрах с малой крутизной, первого порядка, понятное дело – побольше, но
тоже не бог весть сколько. На нижних частотах опять все по науке.
Симфонисты (третий столбец) перетрудиться басовым динамикам не дают,
рокеры-попсовики – подбрасывают работенку. Обратите внимание: сумма
процентов мощности не всегда складывается в 100 процентов, поскольку
таково свойство фильтров с равномерной АЧХ, там мощность распределяется не
поровну.
Посмотрим теперь, что происходит, если измерять пиковые
значения мощности.
Вот вам, и будьте любезны! Ни в чем противоправном не
замеченная, Дайана Кролл при измерениях по пиковой шкале показала, что на
ВЧ-полосу (выше 3 кГц) временами приходится больше 50% мощности. Так что
принятая и очень комфортная для конструкторов аудиоаппаратуры школа
маломощных ВЧ-каналов при многополосном усилении современных записей с
большой динамикой может дать сбой и явно выиграет от критического взгляда.
Практическая рекомендация: пиковую мощность ВЧ-канала многополосной
системы при достаточно низкой частоте раздела СЧ/ВЧ (типа 3 кГц, ниже у
нас уже не бывает) надо выбирать одного порядка с мощностью СЧ-канала.
Комфортная школа маломощных ВЧ-каналов мало приспособлена к
современным записям с большой динамикой.
|
Спектр удара в цимбалы. Он – куда шире, чем можно было
бы предполагать. |
А насколько далеко и насколько энергично проникают музыкальные
инструменты в верхнечастотную область? Не вдаваясь в ситуацию выше 20 кГц,
куда уж там, ограничимся тем, что творится в привычном нам звуковом
диапазоне. Вот, например, академические оркестровые цимбалы. Кто последний
раз в консерватории был никогда, поясним: цимбалы – это тарелки, которые
музыкант держит в руках (с помощью петель на тыльной стороне тарелок) и по
сигналу дирижера шарашит ими друг об дружку, придавая драматизм исполнению
произведения в соответствии с замыслом автора. Звучат цимбалы, с точки
зрения спектра частот – вот так, как на графике.
Забавно, конечно, что немало энергии этих, казалось бы, очень
даже высокочастотных ударных инструментов, сосредоточено на средних
частотах, вплоть до 200 Гц. Главный вклад трудяги-стукача в общий спектр –
выше 2 кГц, при этом даже на верхней границе нашей зоны внимания, на 20
кГц – амплитуды – будьте любезны. И все же, такой инструмент будет в ЛЮБОЙ
аудиосистеме воспроизводиться как минимум двумя динамиками в каждом
канале.
