Полнодиапазонный динамик

Полнодиапазонный динамик определяется как динамическая головка, воспроизводящая максимально возможную часть слышимого звукового спектра с учётом физических ограничений конкретной конструкции. Диапазон частот таких головок максимизируется использованием визер-конуса (англ. whizz – свистеть) и других методов. Большинство систем с одним динамиком, например в радиоприёмниках или небольших компьютерных колонках, не способны воспроизвести все слышимые частоты или весь диапазон слышимости (то есть звуки в пределах человеческого слуха)^[1][2][3].

Обычно полнодиапазонная головка состоит из одного излучателя, или звуковой катушки, которая приводит в движение диафрагму и управляет ею. Часто конструкция диффузора оптимизирована для улучшения воспроизведения высоких частот. Например, небольшой лёгкий рупор или дополнительный конус (визер) может быть установлен в месте соединения звуковой катушки и диафрагмы, что увеличивает отдачу на высоких частотах. Форма и материалы, используемые для диффузора и визера, тщательно оптимизированы. Производители стремятся оптимизировать материалы, дизайн и конструкцию каждого компонента для достижения наилучшей производительности и точности звучания. Передовые технологии, такие как неодимовые магниты, системы охлаждения звуковой катушки и волноводы, ещё больше расширяют возможности динамиков, обеспечивая точное воспроизведение звука и минимизируя искажения^[4].

В другом варианте вместо обычной пылезащитной крышки используется излучающий купол, который является акустически активным^[5]. В большинстве динамиков такие пылезащитные крышки изготавливаются так, чтобы быть относительно акустически инертными. Иногда пылезащитная крышка имеет форму небольшого конуса, что, как утверждается, улучшает дисперсию на более высоких частотах. В других конструкциях просто изменяют материалы диафрагмы и купола/пищалки вместо податливого соединения диафрагмы для достижения полнодиапазонной работы.

В некоторых конструкциях основной диффузор может быть соединён с звуковой катушкой с помощью гибкого соединения, чтобы высокочастотные вибрации не передавались на него, а вместо этого перемещали дополнительный конус (визер). Применение гибко соединённого (или модифицированного) диффузора для низких частот и вспомогательного визера или модифицированного пылезащитного колпачка (купола) для высокочастотного отклика динамика является механической реализацией аудиокроссовера.

Поскольку требования к широкополосному динамику включают хорошее воспроизведение как низких, так и высоких частот (что противоречиво с точки зрения физической конструкции), широкополосная головка обычно ограничена диапазоном выше примерно 100 Гц, оставляя низкие частоты для воспроизведения или усиления отдельным сабвуфером или специальной конструкцией корпуса для усиления низких частот. Эти требования обычно означают, что широкополосный динамик должен обладать хорошей чувствительностью (для низких частот) и лёгкой звуковой катушкой (для высоких частот). Такие динамики обычно используют более крупный или мощный магнит, чем обычно, что повышает чувствительность и, следовательно, снижает требования к мощности на низких частотах, а также позволяет использовать более лёгкую звуковую катушку. Кроме того, многие имеют ограниченный максимальный ход диффузора, что требует специальных корпусов, не требующих больших ходов диффузора на низких частотах для получения приемлемого низкочастотного отклика.

Имеются редкие исключения, когда используют несколько элементов для приведения в движение диафрагмы, но их не следует путать с коаксиальными головками, которые используют отдельные концентрически расположенные излучатели для достижения нужного диапазона воспроизведения, и они не относятся, строго говоря, к широкополосным головкам.

Полнодиапазонные головки используются в самых разных устройствах — от телевизоров и компьютерных колонок до высококачественных акустических систем. На эффективность головки существенно влияет корпус, который может быть как простым пластиковым ящиком, так и массивной рупорной акустической системой, обеспечивающим впечатляющее звучание.

Бумажные диффузоры известны своим тёплым и естественным звуком и плавно воспроизводят средние частоты, поэтому их часто предпочитают в полнодиапазонных акустических системах^[6]. Различные формы диффузоров ведут себя различно при разных частотах. Например, конические и экспоненциальные диффузоры хорошо ведут себя на широкой полосе частот, что делает их идеальными для полнодиапазонных головок. Параболические и эллиптические конусы, с другой стороны, прекрасны для высоких частот, делая их лучшим выбором для твитеров и среднечастотных головок^[7].

Немецкая компания Manger выпускает необычные полнодиапазонные головки с плоской диафрагмой и около двадцати сантиметров в диаметре. Manger утверждает, что характеристики головки как по максимальному уровню громкости, так и по расширенному воспроизведению низких частот, превосходят традиционные широкополосные динамики^[8].

Другой необычный дизайн полнодиапазонного динамика — головки Уолша^[9], который получил распространение в акустических системах Ohm. Эти динамики воспроизводили практически весь слышимый диапазон частот. Ранние модели динамиков Уолша были крупными и дорогими. В них использовался один диффузор, изготовленный из бумаги у основания для воспроизведения низких частот, алюминия в средней части и титана в области горловины для генерации высоких частот. Прорези в бумажной части диффузора, покрытые силиконовым демпфированием, в сочетании с внутренними поролоновыми прокладками позволяли добиться максимально ровной частотной характеристики. Акустические системы с динамиками Уолша до сих пор производятся, однако теперь они оснащаются твитером и поэтому уже не считаются широкополосными^[10][11].

Вариант динамика Уолша от компании German Physiks, расположенной в городе Майнталь близ Франкфурта, доступен в двух видах. Один использует диффузор из титановой фольги толщиной 0,025 мм, а улучшенная версия — из углеродного волокна толщиной 0,15 мм. Эти драйверы применяются в линейке их акустических систем для аудиофилов^[12][13][14].

Большие электростатические громкоговорители могут считаться широкополосными громкоговорителями в том смысле, что они способны воспроизводить большинство аудиочастот^[15].

Полнодиапазонные головки можно встретить в самых разных устройствах, от бюджетных мультимедийных громкоговорителей до дорогих эксклюзивных систем. Последние часто используют большие акустические системы типа трансмиссионная линия или рупорные акустические системы для усиления низкочастотного звучания. В интернете существует активное сообщество энтузиастов, занимающихся самостоятельным изготовлением акустических систем, которое специализируется на полнодиапазонных динамиках и корпусах для них^[16][17].

Большое число полнодиапазонных головок используется в коммерческих звуковых системах, которые могут включать несколько 200-миллиметровых (8 дюймов) полнодиапазонных головок, установленных в подвесных потолках или небольших акустических корпусах. Эти системы воспроизводят фоновую музыку и объявления для сотрудников и посетителей в магазинах и общественных местах. Хотя эти излучатели классифицируются как 'широкополосные', точнее было бы назвать их 'широкодиапазонными', поскольку их возможности воспроизведения редко достигают крайних пределов частотного диапазона. Некоторые производители встраивают широкополосные динамики небольшого диаметра (обычно 115 мм) в миниатюрные корпуса. Многие из них оснащены трансформаторами для линий 25 или 70 вольт, предназначенными для использования в коммерческих звуковых системах с длинными акустическими кабелями. Некоторые полнодиапазонные системы динамиков разработаны с использованием узкополосных излучателей, которые требуют применения эквалайзеров для выравнивания и расширения их частотной характеристики. Существуют широкополосные акустические системы, использующие одиночные динамики диаметром до 38 см^[19].

Критики полнодиапазонных динамиков указывают на их неспособность воспроизводить весь спектр звуковых частот с одинаковой громкостью, что приводит к искажению передаваемого аудиосигнала. Воспроизведение нескольких частот одним диффузором может увеличить интермодуляционные искажения, нелинейный эффект, возникающий при попытке одной поверхности воспроизвести две частоты одновременно. Насколько заметны умеренные интермодуляционные искажения, точно не установлено. В результате происходит некоторое «смешение частот», хотя и на относительно низком уровне. Полнодиапазонный динамик может иметь сниженную отдачу на обоих концах своего частотного диапазона или более ограниченную частотную характеристику, что приводит к компромиссному звучанию. Сторонники полнодиапазонных динамиков утверждают, что они обладают превосходной фазовой когерентностью, в то время как некоторые критики описывают их как среднечастотные динамики, работающие на пределе или за пределами своих возможностей. Были разработаны полнодиапазонные динамики с использованием 12- и 15-дюймовых излучателей, например, Audio Nirvana, которые преодолели ограничения по низким частотам у меньших динамиков благодаря использованию корпусов с фазоинвертором. Кроме того, поскольку большинство взрослых людей не слышат частоты выше 15 кГц, отсутствие высоких частот, как правило, не является проблемой для современных хорошо спроектированных полнодиапазонных динамиков^[20].

• Акустическая система
• Аудиокроссовер
• Твитер
• Супертвитер
• Среднечастотный динамик
• Вуфер
• Сабвуфер
• Психоакустика