История развития колонок. История акустики От телеграфа и катушки до электродинамических громкоговорителей

История создания акустических систем начинается с попытки преобразовать электрические сигналы в звуковые еще в середине ХІХ века. Именно тогда, в 1849 г. итальянец Антонио Меуччи, проживавший сначала на Кубе, а затем в США, изобрел аппарат, способный передавать звук по проводам, который он назвал телектрофоном.

Но продвинуть свое изобретение в массы у Меуччи никак не получалось. Денег на оформление патента у него не было, но итальянец не отчаивался. Он подавал заявки на свое изобретение снова и снова, а позже попытался заинтересовать новинкой телеграфную компанию «Вестерн Юнион». Чертежи у него приняли, но испытания все время откладывали. В конце концов, у Меуччи лопнуло терпение, и он решил забрать чертежи обратно. Но в компании сообщили, что его бумаги…утеряны.

В 1876 г. американские газеты сообщили об изобретении телефона Александром Беллом. Прочитав новость, Меуччи заподозрил, что у него просто украли идею, и подал в суд на «Вестерн Юнион». После многолетней тяжбы в 1887 г. он все-таки выиграл процесс. Но к тому времени патент на изобретение уже истек, и итальянец смог получить разве что моральное удовлетворение. Прошло больше ста лет, прежде чем американский конгресс вынес решение о том, что именно Меуччи, а не Белл, является изобретателем телефона.

Впрочем, вопрос о том, кто же был первым в создании акустических систем, на самом деле очень условный. Ведь этим занимались изобретатели разных стран. Так, еще в 1861 г. аппарат, передающий звуки с помощью электричества, создал немецкий физик Иоганн Рейс. Собственно, именно он и придумал название «телефон». Но его изобретение было недостаточно чувствительным: хорошо передавались лишь громкие звуки музыкальных инструментов, а вот человеческую речь было слышно плохо. Изобретением Рейса заинтересовались и знаменитый Томас Эдисон, и тогда еще малоизвестный Александр Белл. Самому же физику не повезло: проблемы со здоровьем свели его в могилу, и ничего изобрести он больше не успел.

Впрочем, тогдашние акустические системы могли и не иметь отношения к электричеству. Первые устройства звукозаписи и звуковоспроизведения приводились в движение механически. Так, например, было со знаменитым фонографом Эдисона, который представили публике в 1877 г. В этом устройстве звук записывался с помощью движения иглы, соединенной с мембраной, по барабану, покрытому фольгой или воском. Эта же игла, двигаясь по уже вычерченной дорожке, воспроизводила звук. Вскоре фонограф вытеснило другое устройство – граммофон. Здесь связанный с мембраной резец записывал звук, процарапывая спиральный след на лаковом диске. Затем этот диск можно было использовать как штамп для печатания пластинок. Вскоре граммофоны и их переносные версии – патефоны – получили огромное распространение.

И все же идея использования электричества для излучения звука оказалась более живучей и перспективной. Основные принципы работы такого устройства изложил еще в 1874 г. немецкий инженер Эрнст Вернер фон Сименс, основатель одноименной компании. В описанном им аппарате катушка с обмоткой должна была двигаться под действием электрического тока. Изобретатель утверждал, что колебания катушки можно использовать для получения звука, но показать это на практике не смог. Частично это сделал в своем телефоне уже знакомый нам Александр Белл. В 1915-1918 гг. эти разработки продолжили инженеры фирмы Белла, и вскоре на улицах городов появились первые рупорные громкоговорители.

Но диапазон частот у этих устройств был очень узким. Выход нашли американцы Честер Рейс и Эдвард Келлог из компании «Дженерал электрик». В 1924 г. они сконструировали электродинамический излучатель, в котором диафрагма могла работать в диапазоне выше своей резонансной частоты. Уже через два года это устройство появилось в промышленных громкоговорителях Radiola Model 104, а также в радиоприемнике Radiola 28. В 1927 г. в конструкции головки громкоговорителя появился постоянный магнит, что способствовало улучшению качества звука. С тех пор акустические системы претерпели массу изменений, но принцип их работы до сих пор остается все тем же.

Важнейшие элементы конструкции громкоговорителей остались неизменными с момента их изобретения в начале прошлого века. Современная электроакустика появилась на рынке с изобретением А. Г. Беллом и Т. Ватсоном телефона в 1876 году. И хотя с тех пор совершенствование электроакустических преобразователей (то есть громкоговорителей) было темой бесконечной череды научных изысканий и статей, значительно большей, чем посвященных любому другому элементу звукоусилительного тракта, кардинальных изменений практически нет.

История динамиков началась в далеком 19 веке. Первая заявка на патент на электродинамическую конструкцию с подвижной катушкой была подана в 1877 году, а на электродинамический громкоговоритель — в 1898 году. Однако практического применения эти изобретения тогда не получили — еще не было достаточно мощного источника, который позволил бы раскачать головку громкоговорителя с подвижной катушкой.

Коммерческие модели появились только в 20-х годах, когда стали доступны ламповые усилители. В первых электродинамических громкоговорителях катушки были высокоомные, использовались тканая подвеска и электромагниты с питанием постоянным током. Некоторые историки техники указывают, что первой электродинамическую головку в максимальном приближении к ее современной конструкции запатентовала в 1925 году фирма General Electric .

Внешне конструкции динамических головок для воспроизведения низких и высоких частот различаются, но содержат одни и те же компоненты. НЧ - головка имеет металлическую (реже пластиковую) раму, которую также называют корзиной за ее форму или диффузородержателем — это уже ее назначение. Окна диффузородержателя обеспечивают свободное движение воздуха у задней стороны диффузора. При отсутствии окон воздух мог бы воздействовать на подвижную систему как дополнительная акустическая нагрузка, уменьшая отдачу в области низких частот. Технология изготовления диффузородержателя определяется мощностью и размерами головки. Основное требование — обеспечение жесткой конструкции, свободной от вибраций, способных вызвать призвуки. С этой точки зрения лучше использовать литые конструкции из металлов или композитных материалов. На раме закрепляется конический диффузор, обычно изготавливаемый из бумаги (на самом деле — из измельченной древесины), чистого или с наполнителем пластика и реже — металла или керамики. К задней (более узкой) части конуса прикрепляется гильза (бумажная с пропиткой или металлическая), на которую наматывается звуковая катушка.

Звуковая катушка наматывается обычно в два (реже — четыре) слоя медным или алюминиевым проводом в эмалевой изоляции на каркас (гильзу) и закрепляется на нем лаком. Обычно используется стандартный провод круглого сечения, но для очень мощных головок применяется провод с прямоугольным сечением, обеспечивающим почти 100-процентное заполнение зазора.При сборке подвижной части головки широко используются современные материалы. Например, для приклеивания каркаса звуковой катушки к керамическому или металлическому купольному диффузору используются полимерные клеи с ультрафиолетовым отверждением. Выводы катушки с помощью специальных очень гибких проводов подключаются к контактам на плате соединений.

Несмотря на непрерывные исследования в области материаловедения, для большинства НЧ - и СЧ - головок, имеющих схожую конструкцию, но отличающихся размерами, используются конические диффузоры из бумажной массы. Кроме этого, используются такие материалы как полипропилен, бекстрен, а в последнее время и легкие металлы (алюминий, титан, магний). Фирмы с именем и историей, имеющие собственные исследовательские центры или заказывающие разработку, активно экспериментируют с различными наполнителями и композиционными материалами, создавая комбинированные диффузоры. Тут в качестве наиболее известного примера можно привести СЧ -головки B&W с диффузором из тканого кевлара с пропиткой.Конусы с прямолинейной образующей использовались в низкочастотных головках только в самых первых головках. Жесткости такой конструкции не хватает на весь рабочий диапазон частот, и выше некоторой частоты излучение приобретает изгибной характер: реально работает только центральная его часть. Диффузор оказывается слишком тяжел и слишком мягок, чтобы точно следовать за перемещением катушки. Он просто не успевает полностью отклониться и вернуться, а изгибные колебания порождают призвуки и дополнительное окрашивание звука.

Самый простой и древний способ борьбы с этим явлением — формирование в процессе изготовления на поверхности конуса серии концентрических канавок. В современных громкоговорителях используется целый комплекс мер для подавления параметрических резонансов. Во-первых, практически все диффузоры имеют криволинейную образующую. Во-вторых, все больше из них изготавливаются из материалов, эффективно гасящих продольные колебания и, кроме того, они имеют переменное сечение: у катушки оно больше, а у подвеса меньше. Конечно, все зависит от выбранного материала. Для бумажного диффузора подойдет специальная пропитка, а для слоистой или композитной структуры важно сочетание физико-механических свойств составляющих ее материалов. Поскольку диапазон воспроизводимых частот головки громкоговорителя определяется областью поршневого движения его диффузора, важно чтобы он был максимально жестким, но при этом еще имел бы и минимальную массу.
Внешний подвес диффузора, который обеспечивает его поступательное движение при работе, может быть выполнен как единое целое с диффузором (в виде гофра с одной или несколькими канавками) или как автономное кольцо из резины, каучука, полиуретана и других материалов с аналогичными свойствами, которое затем приклеивается к внешнему краю диффузора. Подвес, особенно низкочастотной головки, должен обладать большой гибкостью: это обеспечивает низкую частоту собственного резонанса. Практически сразу ниже этой частоты эффективность головки резко падает, то есть собственный резонанс определяет границу воспроизведения басов.

Второе основное требование к подвесу — упругие свойства должны сохранять линейность во всем диапазоне перемещений подвижной системы громкоговорителя.

Достаточно долго высокочастотные головки имели такой же конический диффузор, только меньшего размера. Однако сегодня наиболее распространенным у ВЧ - головок является купольный диффузор. Он может быть мягкий (из текстиля, например шелка с пропиткой) или жесткий — из металла или керамики. Конструкция типичного ВЧ - динамика отличается не только размером диффузора. Обычно купольный диффузор с подвеской изготавливается как единое целое, к которому приклеивается гильза со звуковой катушкой. При этом в конструкции отсутствует гибкая центрирующая шайба. Магнитная система, как и диффузор, закрепляется на пластине переднего фланца.

Купольные диффузоры, которые могут быть выпуклыми или реже вогнутыми, изготавливаются прессованием из натуральных или синтетических тканей с обязательной последующей пропиткой. Все большее распространение получают диффузоры ВЧ - головок из синтетических полимерных пленок или металлической фольги. Для повышения жесткости диффузоры изготавливают методом осаждений из паровой фазы различных материалов: бора, бериллия, золота и даже алмаза. Существуют многочисленные примеры купольных диффузоров из керамики, которая, по сути, является окислом металлов, например, алюминия.

Центрирующая шайба — непременная часть НЧ - или СЧ - головки; ее задача обеспечить правильное положение гильзы со звуковой катушкой в воздушном зазоре магнитной системы. Требования к шайбе такие же, как и к подвесу — максимальная гибкость в осевом направлении и сохранение линейности во всем диапазоне перемещений, дополняются еще и требованием максимальной жесткости в радиальном направлении. Для повышения эффективности головки зазор должен быть минимальным, и малейшее смещение в радиальном направлении неминуемо приведет к заклиниванию звуковой катушки. На всем пути совершенствования головок центрирующая шайба изготавливалась из разных материалов (картона, бумаги, текстолита, ткани). Сегодня практически все головки имеют центрирующую шайбу с концентрическими канавками, прессованную из ткани с последующей пропиткой.

Важнейший элемент конструкции и динамика, который во многом определяет ее электроакустические характеристики, — это магнитная система. Она образуется кольцевым магнитом, расположенным между двумя кольцевыми фланцами и цилиндрическим керном, который образует с передним фланцем воздушный зазор. Конструкция магнитной системы с керновым магнитом, широко распространенная в середине прошлого века, ныне в головках, предназначенных для многополосных акустических систем, практически не используется. Магнитная система создает в зазоре постоянное магнитное поле. При подаче сигнала на катушку ее магнитное поле взаимодействует с полем магнитной системы, заставляя ее перемещаться в зависимости от направления тока вперед и назад и двигать прикрепленный к ней диффузор. Зазор должен быть как можно меньше: так повышается эффективность взаимодействия катушки и постоянного магнита.

Магнитное поле системы с кольцевым магнитом не замыкается полностью в магнитопроводах. Эта конструкция имеет внешнее поле рассеяния, которое может влиять на другие устройства, например, кинескоп цветного телевизора. Поэтому в случае использования таких динамиков в акустических системах домашнего кинотеатра требуется дополнительный магнитный экран, представляющий собой стакан из магнитомягкого материала, которым закрывают снаружи всю магнитную систему.

Форма полюсных наконечников (отверстия верхнего фланца) и керна определяет величину магнитной индукции в воздушном зазоре и равномерность распределения в нем магнитного потока. От размеров элементов магнитной системы и ширины воздушного зазора зависит степень нагрева звуковой катушки и, следовательно, ее термостойкость. Здесь сталкиваются противоречивые требования. Для улучшения вентиляции нужно увеличить зазор, но это снижает чувствительность головки и требует увеличения магнита. Тут появляется поле деятельности для поиска компромиссного инженерного решения. Поэтому, например, в мощных НЧ - головках диаметр катушки больше, и часто используются два кольцевых магнита.

Как известно, для эффективной работы НЧ - головки необходимо, чтобы звуковые волны от передней и задней стороны диффузора были изолированы (см. «Акустическое оформление», S&V, 4/2004). Поэтому центральное отверстие конического диффузора закрывают колпачком, который из-за дополнительной функции называется пылезащитным. В некоторых конструкциях в центральном сердечнике магнитной системы делают отверстие, закрытое звукопоглотителем, а в качестве материала колпачка используют плотную ткань или нетканый материал с большим акустическим сопротивлением. Поршневое движение диффузора в широкой полосе частот возможно только при его идеальной жесткости. Для реальных диффузоров из-за возникновения продольных колебаний диффузора эффективная полоса существенно сужается. Заметим, что и для идеального диффузора полоса ограничена его физическими размерами, но уже по другой причине. Скорость звука в воздухе имеет конечное значение около 340 м/с при комнатной температуре. При некоторой частоте длина звуковой волны становится соизмерима с размером диффузора и даже меньше его. На практике это проявляется как сужение диаграммы направленности динамической головки с повышением частоты. То есть чем выше частота, тем ближе к оси головки должен находиться слушатель, чтобы услышать высокие частоты. Так для диффузора диаметром 10 дюймов (250 см) теоретическая максимальная частота, на которой диаграмма акустического излучения сжимается до узкого луча, равна 1335 Гц.

Для наиболее часто используемого размера 8 дюймов (200 мм) она составит уже 2015 Гц, для головки с диффузором 5 дюймов (125 мм) — 3316 Гц, а для типичного твитера диаметром 1 дюйм (25 мм) — 13680 Гц. На низких и средних частотах конструкторы стараются не заставлять головки работать выше этих частот. Для ВЧ - головок приходится идти на технические хитрости. Как правило, перед диффузором устанавливается рассекатель той или иной формы, в зависимости от того, в какой плоскости необходимо расширить диаграмму направленности излучения. В нашем примере конструкции ВЧ - головки шестилучевой рассекатель обеспечивает оптимальное рассеивание, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. В СЧ -головках для расширения диаграммы также используют рассекатели в виде конусов со сложной образующей.

Очень важным параметром динамиков является линейность его амплитудной характеристики. Это зависимость звукового давления от амплитуды колебания диффузора. В некотором диапазоне средних значений все работает нормально. Однако при малых значениях входного сигнала силы взаимодействия поля катушки и постоянного магнита не хватает на преодоление упругих сил подвеса. Это проявляется на слух как ухудшение воспроизведения низких частот при малых уровнях сигнала. При больших амплитудах катушка выходит за пределы поля магнита в зазоре, что резко увеличивает уровень нелинейных искажений. Амплитуда перемещения диффузора, в пределах которой амплитудная характеристика головки сохраняет линейность, очень небольшая. Для НЧ - головок она редко превышает 6 мм, а для ВЧ - головок — 0,3 мм. Благодаря столь малому ходу для улучшения теплопередачи в ВЧ - головках зазор магнитной системы заполняют магнитной жидкостью, которая представляет собой смесь силиконовой смазки и мельчайшего порошка ферромагнитного материала. Однако их применение ограничивает срок службы головки из-за значительного увеличения со временем вязкости смазки.

Выбор акустики остается самым важным среди других компонентов системы для окончательного звучания, которое вы хотите получить в своей комнате прослушивания. Кроме всего прочего, для акустических систем очень велик диапазон цен: от менее $100 до более чем $70000 за пару. Возникает вопрос, что там такое внутри, если столь велика цена. Ответ так же прост, как и в случае с дорогими усилителями. Более дорогие акустические системы выпускаются малыми партиями, в них установлены сделанные на заказ головки (и, кроме того, тщательно отобраны по параметрам) и высококлассные корпуса, чаще всего ручной работы. В общем случае вы видите, за что платите деньги, но тональные характеристики акустических систем индивидуальны: отличия от образца к образцу возможно больше, чем у всех остальных компонентов системы звуковоспроизведения. Необходимо слушать и слушать различные системы, чтобы наконец найти ту одну, звук которой наиболее приятен вашему уху. Одна акустика дает яркий звук на высоких, другая — жесткое звучание на средних, а третья — очень глубокий бас. Хотя, конечно, существуют системы с более нейтральным (тонально правильным) звуком, но громкоговорителя, воспроизводящего правильно весь звуковой диапазон (тот, что слышит человеческое ухо), нет. Все они окрашивают звук в разной степени, которая зависит от их цены. Иногда тональная окраска специально добавляется в соответствии со вкусом создателя акустической системы. Поиски акустики, удовлетворяющей ваш вкус, требуют усилий и времени.

Алексей Грудинин (Stereo&Video)

Сегодня мы уже не представляем нашей жизни без звуков, музыки, наушников, недорогих колонок и брендовых акустических систем по несколько сотен ватт, повергающих соседей в ужас. Давайте окунемся в почти двухвековую историю развития акустических систем и проследим нелегкий путь эволюции этого неотъемлемого атрибута нашей жизни. Тишина стала громче. Терри Пратчет Электричество и звук: первые опыты В 1831 году мир ждало одно из величайших открытий современности: английский физик-эксперементатор Майкл Фарадей наблюдает за таким явлением, как электромагнитная индукция. Через три года появится понятие электрического и магнитного полей, электромагнетизма, а чуть позднее и пьезоэлектричества. Человек плавно входит в эру электричества. Тогдашний быт нам может показаться несколько скучным: отсутствие телевидения, радио, электрического освещения. Для развлечения – балы и театры, для души – живая музыка, для работы – ручная сила, водяное колесо, ветряные мельницы и механические приспособления. До появления устройств, хотя бы отдаленно напоминающих современные акустические системы, пройдет еще не один десяток лет, а пока итальянец Антонио Меучи занимается разработкой «говорящего телеграфа». В 1849 году Меучи конструирует полностью рабочий прототип прародителя современного телефона, но недостаток денежных средств не позволяет ему выплатить сумму в $250 за получение патента. Через 11 лет изобретатель демонстрирует как с помощью телеграфа можно передавать голос певца на расстояние в несколько миль, а уже в 1861 году к исследованиям подключаетсяИоганн Филипп Рейс. Опубликовав доклад «О телефонии посредством электрического тока», Иоганн Рейс демонстрирует общественности устройство, которое заслуженно можно назвать первым громкоговорителем. Впрочем, Рейс предпочитает ему название «музыкального телефона». В качестве мембраны Рейс выбрал свиную кишку, погруженную в ртуть.Медная катушка приемника под влиянием тока, идущего от гальванической батареи, заставляла намагничиваться и размагничиваться стальной стержень приемника. Динамик Рейса можно было услышать на расстоянии до 100 метров и его появление положило прочный фундамент на пути построения электродинамических акустических систем. Увы, несовершенство конструкции и специфика материалов позволяли воспроизводить лишь очень громкие звуки. Для человеческой речи громкоговоритель был не пригоден. Спустя пару месяцев изобретение Иоганна Рейса назовут «забавной игрушкой», а немецкий механик Альберт собственноручно наладит производство этого «бесполезного изобретения». Одно из таких устройств попадает к Александру Грэхему Беллу. Изучив принцип работы динамика Рейса, Белл берется за разработку собственного «ноу-хау» – прибора для глухих людей, преобразующего звук в световой сигнал. Последующие 16 лет Белл занимается разработкой телефонного аппарата и в 1876 году 14 февраля наконец патентует свое устройство. Проделав сотни опытов по передаче телеграфных сообщений и разработав десятки всевозможных конструкций, Белл пришел к созданию своего следующего изобретения.Телефон Белла был представлен трубкой с натянутой кожаной мембранной, соединенной с магнитной системой и катушкой индуктивности. В качестве микрофона использовался аналогичный по устройству «динамик», в связи с чем, вызываемые человеческим голосом электрические колебания, были слишком малы для преодоления сопротивления длинных проводов. Максимальная дальность передачи звука посредством телефона Белла составляла всего 500-600 метров. Эра рупорных динамиков Несмотря на то, что основы усиления звука были заложены еще в III веке до нашей эры и были связаны с появлением такого музыкального инструмента как орган (получивший в Александрии имя «гидравлоса»), использование рупора, аналогичного духовым музыкальным инструментам в сфере акустики началось лишь во второй половине XIX века. В 1877 году американский изобретатель Томас Эдисон оканчивает работу над первым устройством, способным записывать и воспроизводить звук. Фонограф стал революционным изобретением, благодаря которому в последующие тридцать лет мир увидит граммофон, патефон, пластинки и столкнется с таким понятием как звукозапись(подробнее в статье: «История звукозаписи»). И хотя Эдисона всегда привлекало электричество, в своих акустических опытах он все же решил отталкиваться от исключительно механических возможностей своего изобретения. Принцип воспроизведения звука фонографом заключался в скольжении иглы-резца по углубления и неровностям (звуковой дорожке), образовавшихся при записи на покрытом фольгой валике. Механические колебания иглы передавались на мебрану-излучатель, оснащенную рупором. Физика звука позволяла при помощи простейшего акустического устройства значительно усилить мизерные колебания иглы. Впрочем, у подобной чисто механической акустической системы был целый ряд недостатков. Уровень громкости и коэффициент усиления был недостаточным, а качество звучания оставляло желать лучшего. К тому же, рупорные динамики были слишком громоздкими и о мобильности не могло идти и речи. Их пик популярности приходится на период с 1880 по 1920 год, как раз в то время, когда пытливые умы со всех уголков мира занимаются изобретением и освоением электродинамических акустических систем. К рупорному оформлению динамиков производители вернутся и в дальнейшем, а уже в XXI веке именно этот тип излучателей, но работающих по законам электродинамики, будет считаться одним из эталонных по качеству звучания. От телеграфа и катушки до электродинамических громкоговорителей Принцип работы динамика, заложенный Александром Беллом, на протяжение почти полувека остается неизменным. В 1874 году Эрнст Сименс получает патент на использование «магнитоэлектрического аппарата для получения механического движения электрической катушки под действием тока». Заключенная в магнитном поле катушка со специальной поддержкой, согласно задумке автора патента, должна была воспроизводить звук. Увы, Сименс не смог подтвердить патент на практике. Лишь в 1898году английский физик и изобретатель Оливер Лодж патентует конструкцию первого электродинамического громкоговорителя. Заложив принцип преобразования входных сигналов переменного тока для получения звука, Сименс фактически изобрел велосипедную раму до появления колес: решения, которое бы позволило усилить звуковую волну у немецкого изобретателя не было и раскачать головку громкоговорителя для получения достаточного уровня громкости в конце XIX века так и не представлялось возможным. В последующие 25 лет индустрия «электрического звука» практически стоит на месте, а аналоговый фонограф Эдисона достигает пика своей популярности. Исследования ведущих физиков и экспериментаторов в конце-концов позволяют найти решения для обеспечения катушки и головки громкоговорителя достаточной мощностью. Проведя серию опытов в рамках лаборатории компании General Electric, изобретателиЧестер Райс и Эдвард Келлог в 1924 году патентуют принцип работы электродинамического излучателя. В его основу легла простая физика: акустическая мощность растет пропорционально квадрату частоты входного сигнала. Используя колебания диафрагмы в области частот с максимальным превышением резонанса подвижной системы можно получить мало искаженное воспроизведение звука. Связав оба принципа воедино, Райс и Келлог получили излучатель, оснащенный диафрагмой извуковой катушкой. 1926 год стал переломным в дальнейшей эволюции акустических систем. На рынок выходит первая промышленная модель радиолы Radiola Model 104 со встроенным усилителем мощностью в 1 Вт. Ее стоимость в 1926 году составляла $260, сумма, эквивалентная $3000 в 2015 году. Для потребителя становится доступным и радиоприемник Radiola 28. Ответом со стороны СССР стал громкоговоритель «Рекорд» для проводного вещания («радиоточка») и его рупорный аналог для вещания на площадях «ТМ», разработанные в Центральной радиолаборатории Петрограда. Конструкция первых электродинамических громкоговорителей предусматривала наличие высокоомных катушек, которые по сути выполняли роль магнита, приводящего в действие бумажную или тканевую мембрану. На тот момент в промышленности уже активно использовались мощные магниты и в 1927 году Гарольд Хартлей предлагает заменить громоздкую катушку на постоянный магнит. Благодаря стабильности магнитного поля в зазоре, постоянный магнит мог обеспечить низкие искажения (в рамках эволюционного периода громкоговорителей первой половины XX века) звука. За такую «высокую верность» (англ. «верность» – fidelity) поколение электродинамических громкоговорителей, использующих постоянный магнит, относят к новому классу – Hi-Fi (High Fidelity – англ. «высокая верность»), стандарт на который был утвержден в 60-х годах прошлого века. «Закрытый ящик» Удивительно, но заложенный Оливером Лоджем и доработанный Райсом и Келлогом принцип работы электродиамических излучателей остался неизменным вплоть до сегодняшнего дня. Колонки, которые вы видите на своем столе, и те, что стоят в комнате или пылятся на родительском шкафу – все они работают по тому же принципу, что и установленные динамики в вышедшей почти 90 лет назад радиоле Radiola Model 104. Принцип остался прежним, но вот их акустическое оформление изменилось кардинально. Если бы в эволюции акустических систем не появился гениальный изобретатель по имени Эдгар Вильчур, ответить однозначно что именно вам бы довелось слушать сегодня и как бы выглядели современные колонки было бы нелегко. Но Вильчур не только появился на свет в далеком 1917 году, он сумел произвести настоящую революцию в мире электрической акустики. Вплоть до середины 50-х годов XX века инженеров волновал вопрос улучшения качества звучания электродинамических громкоговорителей. С этой целью проводились исследования по поиску «священного грааля»: эксперименты с материалами мембраны, напряжением, катушками. Увы, звук по-прежнему оставался резким, а о наличие «глубокого баса» не могло быть и речи. Тыльная сторона корпуса громкоговорителя оставалась открытой,что приводило к «короткому замыканию» по низким частотам. Еще одним вариантом оформления громкоговорителя было использование фазоинвертора,который, впрочем, также мало влиял на резонансную частоту головки, но позволял расширить характеристику в область низки частот. В 1954 году американский изобретатель Эдгар Вильчур подает патентное заявление на регистрацию устройства, именуемого как «закрытый ящик». Спустя 2,5 года Бюро Патентов удовлетворяет заявку и автор получает лицензию на свое изобретение, которое очень скоро перевернет весь акустический мир. С целью облегчения конструкции упругого подвеса в электродинамических громкоговорителях и уменьшения действующих на него нагрузок (вызывающих значительные искажения звука), Вильчур предлагает включить в работу воздух. Идея может показаться немыслимо простой, но секрет гениальности всегда заключается в простоте. Для осуществления своей задумки Вильчур предлагает использовать закрытый деревянный ящик, в который и поместить электродинамический громкоговоритель. Как когда-то в древности Архимед закричал «Эврика», так и весь мир должен был воскрикнуть: «Нашли»! Использование закрытого корпуса позволило не только значительно обогатить звучание громкоговорителя, насытить его низкими частотами и добавить «мясистости», но и уменьшить размеры акустических систем с огромных тяжеловесных шкафов до небольших прикроватных тумбочек. Еще одним не менее гениальным изобретением Эдгара Вильчура по праву считается использование купольной пищалки (ВЧ-изулчателя или твитера). Первое использование отдельного динамика для воспроизведения высоких частот можно найти в легендарной акустической системе AR3, ставшей логичным эволюционным продолжением системAR1 и AR2, выпущенных компанией Acoustic Research. Сегодня колонка AR3 занимает почетное место в Смитсонианском музее в Вашингтоне. Найти ее можно среди экспонатов «Информационной эпохи», между телеграфным ключом Морзе и первым ПК Стива Джобса Apple I. И понеслось… Основные принципы работы электродинамических излучателей были заложены еще в 1924 году, конструкция закрытого ящика, предложенная Вильчуром, была зарегистрирована в 1956. Настало время экспериментов, совершенствования существующей конструкции акустической системы и вывода звука на качественно новый уровень. Наиболее стремительный период в развитии акустических систем приходится на 1970 – 1985 год, когда ведущие производители устраивают настоящее соревнование технологий. В 1972 году компания Sansui представляет первую колонку SF1 с 360-градусным излучением звука. Свой ответ тут же дает и японский производитель Pioneer, презентуя модель CS-3000 с использованием купольных динамиков. Благодаря рупору с неординарной конструкцией и захвату излучения с тыльной стороны диффузора, небольшая колонка Victor FB-5-2 позволяет озвучить стандартное жилое помещение, потребляя всего 1 Вт. Первая колонка с действительно внушительным басом (нижняя частота воспроизведения стартует от 20 Гц) выходит в 1973 году. Technics SB-1000: 22-сантиметровые магниты, 10-сантиметровые катушки и вес в 52 килограмма. Год спустя на рынок выходит одна из самых популярных колонок за всю истории существования индустрии. В 1974 году компания Yamaha презентует акустическую систему NS 1000. Используя при производстве диффузоров бериллий, японские инженеры сумели превзойти представленные на рынке головки практически по всем характеристикам. Начав изучение вопроса достоверности звучания акустических систем, Technics вновь осуществляет технологический прорыв в этой сфере. В марте 1975 года на пресс-конферении в Токио она демонстрирует трехполосную АС Technics SB-7000 – бестселлер своего времени. В СССР порадовать потребителя мощным звуком решились лишь к концу 70-х. На суд советских граждан поступила серия колонок 35 АС-1 и 35 АС 212, известная как «громкая и гулкая S-90». Пока западные производители занимаются продвижением больших и мощных акустических систем, рассчитанных на концертные залы, японские компании в качестве приоритетного направления выбирают разработку «домашних акустических систем». Перечислить все то обилие акустических систем, которое на хлынуло на рынок в период с начала 70-х до середины 80-х не представляется возможным. Производители экспериментируют со всем чем можно: от размещения динамиков, их формы и звукоизоляции, до использования самых неординарных материалов при изготовлении головок. В 1976 году английская компания Bowers & Wilkins впервые берется за изготовление диффузора среднечастотного динамика из кевлара. Так на рынок выходит модель B&W DM6. Дальнейшие поиски производителей акустических систем уже направлены на получение максимального погружение слушателя в атмосферу музыки. Но эксперименты в области звука могут продолжаться бесконечно долго, но только точное оборудование, необходимое техническое оснащение и понимание того, к чему действительно стремятся все производители акустических систем могло дать свои плоды. В 1981 году сооснователь компании Bowers & Wilkins Джон Бауэрс принимает решение открыть отдельную исследовательскую лабораторию в небольшом английском городкеСтейнинге. Спустя несколько лет детище Бауэрса станет известным далеко за пределами Великобритании, а «Университет звука» сделает внушительный список открытий, которые позволят вывести АС совершенно на новый уровень звучания. После общепринятого стерео-формата 2.0 на рынок поступают акустически системы, состоящие из 3, 5, 7 и даже 9 колонок, позволяя слушателю наслаждаться многоканальным звуком и ощущением пространственного 3D-звучания. Появление в 1994 году технологии Bluetooth для беспроводной передачи данных не могло не повлиять и на сферу акустических систем. В октябре 2009 года компанияCreative представила первую акустическую систему формата 2.1, использующую для передачи аудио сигнала от источника звука технологию Bluetooth. Год спустя, 1 сентября 2010, в рамках презентации в Сан-Франциско компания Apple представит собственную технологию для беспроводной потоковой передачи данных между устройствами – AirPlay. Вслед за AirPlay начинается новая страница в истории электроакустики – эра беспроводных акустических систем, сочетающих удивительный дизайн, отменное звучание и потрясающую функциональность. Но это уже тема для отдельной статьи. http://iphones.ru

Более 90% сегодняшних акустических систем сконструированы с использованием электродинамических головок, а в начале прошлого века альтернативы просто не было. Первый динамик, адекватно воспроизводящий звуки в диапазоне средних частот, был запатентован в 1924 году инженерами компании General Electric. Ч. Райс и Э. Келлог смогли разработать жизнеспособное техническое решение, основанное на достижениях радиоэлектроники того времени. Они же предложили использовать усилитель, и уже в 1926 году Radio Corporation of America выпускает радиоприемник с акустическими головками нового типа. В 1927 английский инженер Г. Хартлей из English Electric предлагает заменить контур подмагничивания в этом устройстве постоянным магнитом. Теперь динамики воспроизводят звук с высокой точностью, возникает термин Hi-Fi, который еще сыграет в будущем большую роль.

Однако до высокой точности на низких и высоких частотах было еще далеко. В 30-е годы громкоговорители уже массово используются для усиления звука в театрах, появляются двух- и трехполосные системы, где каждый из динамиков отвечает за свой диапазон частот. Но главную роль в развитии акустических систем сыграло звуковое кино. В 1937 году Metro-Goldwyn-Mayer представляет Shearer Horn — первую систему промышленного стандарта для кинотеатров. Параллельно с этим ведутся работы по созданию стереофонического звучания. Сам термин стереофония закрепляется после успешных испытаний трехканальной системы 1940-го года в нью-йоркском Карнеги Холл. А обеспечивающий стереофоническое звучание комплект аппаратуры, наконец, получает название акустической системы. В 40-е также появляются и первые бренды в сфере акустических систем, например, Altec Lansing со своей Voice of the Theatre (1945 год).

Лучшая аппаратура 50-х годов от Altec, Klipsch, Таnnоу или Lowther по качеству уже не уступала современным домашним системам, но владели ею единицы. Для массового рынка тех лет термин Hi-Fi применялся как маркетинговый и обозначал оборудование, воспроизводящее звук с приемлемой степенью достоверности. Тем не менее, лидеры индустрии 50-х задали идейное направление в развитии стандарта Hi-Fi. Измерительная аппаратура была несовершенной, а методы измерения недоработанными. Но главное, создатели акустических систем еще не до конца понимали, что считать надо эталоном точного звучания.

В 1973 году Институт стандартизации ФРГ утверждает DIN 45000, на который опирались все последующие стандарты Hi-Fi. А инженеры японской корпорации Matsushita в начале 70-х сопоставляют характеристики звука живого фортепьянного концерта и его студийной записи. Выяснилось, что системы того времени не могли адекватно воспроизводить звук даже отдельных инструментов. Поэтому в марте 1975 появляется Technics SB-7000. Эта система устранила указанные недостатки, соединяя Hi-Fi и прекрасное стереозвучание. Нa рубеже 70-х и 80-х происходит самый мощный рывок в эволюции акустических систем. Он связан с появлением новых материалов и технических решений.

В 90-е годы акустические системы приобретают настоящую массовость благодаря домашним кинотеатрам. Но технологические разработки приостанавливаются, фирмы сокращают бюджет, переходят на дешевые материалы и рабочую силу. Как следствие маркетинговых уловок, появляется акустика Life style, в которой внешний дизайн становится важнее характеристик воспроизведения звука. Несмотря на значительный рывок технического прогресса, до идеального акустического оформления, настоящего и живого звука, еще далеко, так что в следующие десятилетия нас, возможно, ждут новые достижения в этой области.