Основи Hi-Fi: Що таке середньочастотний динамік?

Як ми дізналися, розглядаючи високочастотні твітери, ще на ранніх етапах розвитку електричного відтворення звуку люди виявили, що один широкосмуговий динамік не є найкращим рішенням для кожної ситуації. Оскільки різні частини музичного частотного діапазону мають різні вимоги, поєднання окремих динаміків, призначених для відтворення певних частотних діапазонів, забезпечує цілісне й узгоджене музичне звучання.

Найпоширеніша реалізація — поєднання високочастотного твітера та більшого середньо-/низькочастотного динаміка, що створює звичну двосмугову акустичну систему. Однак додавання середньочастотного динаміка між твітером і вуфером може дати додаткові переваги.

Отже, що таке середньочастотний динамік і що саме він робить? 

Що робить середньочастотний динамік? 

Як уже згадувалося, якщо дуже спростити, функція середньочастотного динаміка полягає в заповненні проміжку між високими частотами, що відтворює твітер, і нижніми октавами, які створює низькочастотний динамік. Технічно це може означати охоплення діапазону від верхньої межі 200 Hz для низькочастотного динаміка до найнижчих частот твітера — приблизно 2 kHz. Середньочастотні динаміки зазвичай охоплюють смугу від 200–300 Hz до 2 kHz або навіть до 5 kHz, залежно від реалізації та твітерів і низькочастотних динаміків, з якими вони працюють. Це дає змогу налаштувати ці динаміки-партнери так, щоб твітер працював у вужчій «комфортній зоні», а вуфер міг відтворювати лише басові частоти, без потреби також охоплювати середні частоти.

Чому ж середні частоти такі важливі? Простіше кажучи, саме тут відбувається більшість музики. Середньочастотний діапазон містить звуки, з якими ми найбільш знайомі: розмовні та співочі голоси, а також неозвучені гітари, фортепіано й подібні інструменти.

Наприклад, основна частота типового чоловічого голосу в розмові перебуває в межах 90–155 Hz, тоді як типовий жіночий голос — 165–255 Hz; звісно, співочий голос охоплює ширший частотний діапазон. Ми також дуже чутливі до якості відтворення голосів: послухайте розмовне радіо — і легко визначите, коли щось «не так» у звучанні голосу, а також почуєте різницю між студійним диктором і репортером, який виходить на зв’язок із виїзної трансляції. 

Хоча фортепіано може сягати 28 Hz, більшість «партії правої руки» лежить у смузі приблизно до 4 kHz, тоді як акустична гітара охоплює діапазон приблизно від 80 Hz до 1,3 kHz. Скрипка впевнено займає середньочастотний діапазон, а її верхні частоти сягають 3 або навіть 4 kHz.

Межі можливостей твітерів і низькочастотних динаміків можна відповідно розширити вниз і вгору, як це реалізовано в поширеній конструкції двосмугової акустичної системи «твітер плюс середньо-/низькочастотний динамік». Однак у такій конфігурації необхідні компроміси. Чимало конструкцій акустичних систем чудово справляються з цим, але використання середньочастотного динаміка дає змогу ще краще оптимізувати твітер і вуфер для їхніх завдань. 

Використання середньочастотних динаміків у компактних поличних акустичних системах і моделях для встановлення на стійці трапляється рідше, головно через брак місця на передній панелі, де розміщено динаміки. Багато компактних підлогових акустичних систем також мають двосмугову конструкцію та можуть чудово звучати, але там, де дозволяють простір і бюджет на проєктування та інженерію, використання середньочастотного динаміка забезпечує більшу гнучкість і роздільну здатність, створюючи ще музичніше звучання. 

Середньочастотні динаміки проти вуферів і твітерів 

Твітери та вуфери створені для своїх завдань: твітери — для дуже малих, швидких рухів, а вуфери — з більшим ходом дифузора, щоб переміщувати більше повітря та створювати довші хвилі низьких частот. Так само середньочастотні динаміки потрібно оптимізувати для їхнього завдання. Їм потрібна значна частина швидкості твітера, але водночас вони мають відтворювати довші хвилі, зберігаючи точну дисперсію — наші вуха чутливіші до спрямованості частот, які вони відтворюють, ніж до низьких частот від вуферів.

Деякі акустичні системи з кількома динаміками використовують однаковий розмір і тип динаміка для середньо-/низькочастотного та басового діапазонів, змінюючи частотну фільтрацію відповідно до різних завдань. Однак загалом за відтворення середніх частот відповідають динаміки меншого діаметра, ніж низькочастотний динамік або динаміки, встановлені на передній панелі нижче твітера та вище басової секції. Це також має перевагу розміщення середньочастотного динаміка ближче до рівня вух слухача — знову ж таки, усе залежить від спрямованості. 

Типи й розміри середньочастотних динаміків 

Деякі акустичні системи просто використовують як середньочастотний динамік меншу версію дифузорних динаміків, що застосовуються для баса, у розмірах від 3” (7,5 cm) до приблизно 6,5” (16,5 cm). Більший динамік переміщує більше повітря, а отже, потенційно може грати голосніше за менші моделі. Він також забезпечує краще розширення в нижньому частотному діапазоні, даючи змогу налаштувати розташовані нижче басові динаміки більш цілеспрямовано на відтворення чистого баса. Однак компромісом для більшого динаміка може бути обмеженіше відтворення верхніх частот, що вимагатиме від твітера опускатися нижче, щоб передати сигнал середньочастотному динаміку.

Як згадувалося вище, у багатодинамікових акустичних системах матеріал дифузора середньочастотного динаміка зазвичай такий самий або подібний до матеріалу басових динаміків, що забезпечує кращу інтеграцію. У дифузорних середньочастотних динаміках зазвичай використовують дифузори з паперу чи деревного волокна, стабілізуючи їхні коливання певним способом: просочуючи матеріал полімером або смолою чи наносячи подібне покриття на поверхню мембрани. Водночас для таких середньочастотних дифузорів можуть використовуватися й інші матеріали.

Альтернативою, яку можна знайти в деяких акустичних системах і яку особливо часто обирають для певних моніторів професійного призначення, є купольний середньочастотний динамік, що працює як «великий твітер» для відтворення нижніх частот середньочастотного діапазону. Тут також можуть застосовуватися різні матеріали, але виробники купольних середньочастотних динаміків часто обирають конструкцію з м’яким куполом: тканинну мембрану, зміцнену просоченням або поверхневим покриттям для збереження її напівсферичної форми. Купольні середньочастотні динаміки зазвичай мають діаметр від 2” (5 cm) до 3” (7,5 cm), але в деяких професійних і висококласних рішеннях він може сягати 4” (10 cm) або навіть більше.

На відміну від дифузорних динаміків, у яких магнітно-котушковий двигун приводить мембрану в рух із центру, купольні середньочастотні модулі використовують більший двигун, що приводить купол у рух по його окружності — так само, як працюють купольні твітери.

Для оптимізації роботи середньочастотний динамік зазвичай встановлюють у власному внутрішньому корпусі всередині корпусу акустичної системи, ізолюючи його від сильніших вібрацій басового динаміка або динаміків. Це також забезпечує ізоляцію твітера, що працює над ним, даючи всім динамікам змогу виконувати свої завдання без перешкод.

Як згадувалося вище, середньочастотний динамік зазвичай розташований нижче твітера та вище басового динаміка або динаміків акустичної системи. Часто середньочастотний динамік розміщують близько до твітера для кращої акустичної інтеграції.

Переваги й недоліки спеціалізованих середньочастотних динаміків — чи потрібен додатковий динамік? 

Як ми побачили, використання спеціалізованого середньочастотного динаміка може надати акустичній системі вищу чіткість, особливо системі з кількома динаміками. Середньочастотні динаміки також популярні в таких сферах, як студійний моніторинг, де якості відтворення голосів та інструментів приділяють особливо пильну увагу.

Однак у багатьох домашніх умовах, особливо в менших приміщеннях для прослуховування, двосмугових акустичних систем із високочастотним твітером і комбінованим середньо-/низькочастотним динаміком цілком може бути більш ніж достатньо. Вони також приваблюють меншим розміром і нижчою вартістю. А коли акустичні системи використовуються з підсиленням помірної потужності, роздільної здатності простішої двосмугової конструкції може бути достатньо. 

Висновок 

У складі добре спроєктованої багатодинамікової акустичної системи переваги спеціалізованого середньочастотного динаміка легко почути: він не лише зробить голоси та інструменти чіткішими й реалістичнішими, а й дасть змогу іншим динамікам системи працювати якнайкраще. Незалежно від того, оцінюєте ви студійні монітори чи домашні акустичні системи високої точності, наявність справжнього середньочастотного динаміка часто, хоча й не завжди, визначає різницю між хорошим звуком і по-справжньому захопливим аудіо.