HiFiCompass

Purifi Audio PTT6.5W04-01A midwoofer

  Что  тестируем?

Известное выражение "Все дороги ведут в Рим" в контексте исегодняшнего дня должно звучать "Все дороги ведут в Данию". Я не ошибусь, если скажу, что большинство бытовых акустических систем вплоть до самого высокого класса в настоящее время собираются с использованием динамиков так или иначе имеющих датские корни. Посудитете сами:

  • Peerless
  • Vifa
  • ScanSpeak
  • Danesian Audio
  • Dali
  • Dynaudio
  • Wavecor
  • Timphany
  • Audiotechnology
  • PointSource Acoustics

- это неполный перечень  датских компаний или компаний, уходящих корнями в датское прошлое. Вот и сегодня этот список полнился еще одним совсем юным брендом PURIFI

PURIFI - это объединение успешных и всемирно известных профессионалов-энтузиастов в области аудиоинженерии, целью которых является, внимание(!), преодоление существующих качественных барьеров и создание самых лучших в мире аудио продуктов. С историей компании вы можете ознакомиться здесь, а пока что просто стоит упомянуть людей, стоящих во главе этой команды:

  • Bruno Putzeys, Соучредитель
    Изоборетатель UcD (Philips) технологии, вероятно, наиболее распространенный усилитель Д-класса для престижных аудиопродуктов. Изобретатель Ncore (Hypex), который общепринято считается первым усилителем Д-класса, который успешно конкурирует по звуковым характеристикам с усилителями А-класса. Разработал высококачественные АЦП и ЦАП для Grimm и Mola-Mola. Соучредитель Kii Audio. Обладает 8 патентами и многочисленными патентными открытиями
     
  • Lars Risbo, Соучредитель
    Первопроходец в области прямых импульсных PCM-PWM аудио усилителей как учредитель Toccata Technology, позднее поглощенной компанией Texas Instruments. Избранный член сообщества TI (2012) и Аудио CTO (2013). Исследовательские интересы включают цифровую обработку сигналов, оптимизацию сигнальных цепей и систем, конвертеры данных с передискретизацией, преобразователи и архитектуры со смешанными сигналами. Доктор философии (Danish Technical University (1994). Обладает более, чем 30 американскими патентами
     
  • Carsten Tinggaard, Совладелец (PURIFI Transducer Technology)
    Основатель и владелец PointSource Acoustics (2009). До этого Product Manager в Danish Sound Technology (2003) и CTO в Tymphany Denmark (2005), ответственный за  responsible for образование R&D Denmark производства, покрывающего Peerless, Vifa и Scan-Speak торговые марки. Инициировал перемещение производства Peerless на китайские производственные площадки. Совладелец PURIFI Transducer Technology (2017) - подразделение PURIFI
     
  • Peter Lyngdorf, Соучредитель
    Владелец Lyngdorf Family Holding, Hi Fi Klubben, DALI и Steinway Lyngdorf. Группа насчитывает более 1000 сотрудников и многочисленные фабрики в Дании и Китае. Ранее владел несколькими аудио компаниями, включая NAD Electronics и Snell Acoustics. Продвигал технологию Digital Room Compensation от Snell DSP 1000 (1993) через NAD, TacT Audio, а сейчас через Lyngdorf RoomPerfect
     
  • Claus Neesgaard, Совладелец, Директор
    Занимал Business/R&D Management, Product Definer и Systems Architect должности (Texas instruments), ответственные за запуск и развитие TAS/TPA серии усилителей Д-класса. Некоторое время возглавлял TI Audio DSP серию продуктов, переводя ее в системные решения, базирующиеся на стриминге. В начале карьеры разработал несколько ключевых решений в усилении Д-класса для Toccata Technology, приведшие к поглощению компанией TI в 2000. Ученая степень Master of Science in Engineering в Danish Technical University (1998). Обладатель 6 американских патентов
  • Kim Madsen, Менеджер по приложениям
    Специализировался в аудио и силовой электронике. Занимал должности Applications Manager, Product Definer и Lead Systems Engineer (Texas Instrument), в последенее время сфокусировался на TI Automotive Amplifier портфолио. Разработал силовые модули военного стандарта для Ariane 5 Rocket (Alcatel) и нескольких самолетов-истребителей (Dynatech). M.Sc.EE (1991) в DTU. Обладатель 5 патентов США и нескольких патентных открытий
     
  • Søren Poulsen, Разработчик
    Занимал должности Product Definer и Lead Systems Engineer (Texas Instruments), особенно фокусируясь на оптимизации производительности и надежности микросхем аудио усилителей Texas Instruments средней/высокой мощности. Обладал описанием и архитектурой  разработки самого мощного и производительного в мире микросхемного усилителя. Доктор философии в DTU (2004). Обладатель 5 патентов США и нескольких публикаций
     
  • Morten Halvorsen, Разработчик (PURIFI Transducer Tech.)
    Работал в качестве Senior Acoustic Engineer в PointSource Acoustics. Со-разработчик громкоговорителей и звуковых устройств в  Montana Sound и SoundBy PointSource продуктах. Специализировался в электромагнитных симуляциях, измерениях и процессах оптимизации. Исследовал эффект модуляции силового фактора в динамиках, разработал измерительное оборудование и модели для симуляции. Результаты представлены на  AES 138. Master of Science in Engineering в Danish Technical University в области акустики (2014)

 

В мае 2019 года компания дебютировала в Мюнхене (Германия), представив свои первые продукты, впечатляющие своими характеристиками - усилительный модуль Д-класса  1ET400A и низкочастотный динамик PTT6.5W04-01A. Как правило, любая компания стартует со своего самого сильного продукта, чтобы продемонстрировать свой технический уровень и потенциал, в противном случае может получиться смерть на взлете. Сегодня ее мидвуфер уже добрался до нас. Что ж, посмотрим, с чего стартует компания.

  Почему  тестируем?

Всегда интересно знакомиться с новинками, тем более, новых брендов, а еще и с такими амбициозными заявленными характеристиками. Поэтому, интерес совсем неподдельный.

Я выражаю огромную благодарность компании PURIFI, а также лично ее совладельцу и разработчику Ларсу Рисбо (Lars Risbo) за предоставленные на тестирование сэмплы динамиков PTT6.5W04-01A и уделенное время при обсуждении технических аспектов, касающихся конструкции и технических решений, примененных в динамике. Далее в тексте на выделенном фоне я буду приводить цитаты из нашего диалога, поясняющие некоторые моменты.

  Что  заявил  производитель?

PTT6.5W04-01A это 6.5" динамик, который действительно взламывает код длинного хода диффузора. PURIFI исследовала и определила параметры, которые до сих пор мешали прорыву "длинноходов" в настоящее высококачественное аудио. Искажения акустического сигнала динамика являются комбинацией нескольких отдельных механизмов искажений в моторе (магнитной системе), мембране и подвесе. Во время тестирования динамика при помощи синусоидальных сигналов часто встречаются ситуации, когда небольшой твик кажется улучшает гармонические искажения (HD) позволяя двум отдельным механизмам компенсировать друг друга. Это всегда приводит к очевидному ухудшению интермодуляционных искажений (IMD), которые становятся очевидными во время тестирования устройства более сложным синалом. Вот почему традиционые тесты гармонических искажений оказываются безуспешными при передсказании субьективного качества звучания.

PURIFI заботится об оптимизации различных видов механизмов искажений отдельно, гарантируя таким образом то, что любое измеренное улучшение отражает реальное улучшение качества звучания независимо от того, какой сигнал. Разработаны точные математические модели для мотора, центрирующей шайбы и виброакустики мембраны и подвеса. Эти модели ясно объясняют различные механизмы искажений в каждой области, что обеспечивает фундаментальное понимание лучших способов конструирования мотора, диффузора и подвеса. В итоге, точно такие модели используются для числового моделирования точной геометрии. Такой способ разработки надежно снижает многочисленные механизмы искажений, гарантирующие низкие интермодуляционные искажения для сложных сигналов.

  • Low Force Factor Modulation - Низкая Модуляция Силового Фактора
    • Предотвращает модуляцию силового фактора (BL) током звуковой катушки. Мотор PURIFI полностью уничтожает классическую Ахиллесову пяту длинноходных динамиков. Это преобразовывается в низкие интермодуляционные искажения: чистая, неискаженная середина даже в присутствии тяжелого баса
    • Эквивалентна низкой модуляции импеданса, означая, что ток катушки не искажается движением диффузора
  • Very Constant Force Factor over Excursion - Постоянство Силового Фактора на Протяжении Всего Хода Диффузора
    • Устраняет модуляцию силового фактора в зависимости от положения звуковой катушки. Это классическая причина так называемого "дрожания", т.е. амплитудной модуляции средних частот большими низкочастотными амплитудами диффузора
  • Low Surround Radiation Distortion  - Низкие искажения излучения подвеса
    • Подвес вносит ощутимый вклад в излучаемый звук. Обычные подвесы производят искажения во время своей деформации. PURIFI’s Neutral Surround геометрия предотвращает этот механизм без ограничения движения. Это снижает гармонические и интермодуляционные искажения
  • Low Magnetic Hysteresis Distortion - Низкие Искажения Магнитного Гистерезиса
    • Гистерезис означает, что магнитные домены в железе помнять траектории предыдущих циклов намагничивания/размагничивания, что вызывает искажения, когда намагничиваются или размагничиваются вновь. Эти искажения маскируются, как доброкачественные гармонические искажения при испытании синусоидальным сигналом, но приобретают потрескивающий или шумовой характер при более сложных сигналах
    • Удаление гистерезисных искажений транслируется в очень "текучее" звуковоспроизведение с превосходным эшелонированием по глубине звуковой сцены и идеальному черному фону между инструментами
  • Cleaner than large-cone short-stroke drivers - Чище, чем короткоходные динамики с большими диффузорами
    • Комбинация вышеописанных характеристик приводит к компактному длинноходному динамику, обеспечивающему звучание с прозрачностью и легкостью, которые раньше были исключительной компетентностью больших короткоходных динамиков. Дополнительно, благодаря малому размеру диффузора, динамик обладает превосходным воспроизведением средних частот. Он исключительно хорошо подходит для двухполосных систем

Довольно смелые заявления, нужно заметить. Взломать  "код длинноходов" и сделать длинноход с маленькой мембраной и звуком, как у больших короткоходов - это что-то новое.

Даташит очень подробный и изобилует совершенно новыми "картинками", которые ни один производитель динамиков еще не приводил. Слово не воробей, выпустил - не поймаешь. Поэтому, публикуя излишнее количество всяких графиков и диаграмм все-таки накладывает определенные обязательства на производителя и свидетельствует о его уверенности в своей правоте. Он ничего не боится и охотно демонстрирует преимущества своего продукта. Большая редкость.

Из параметров мидвуфера следует отметить следующие:

  • Четырехслойная звуковая катушка - ого, такое встречается только в чистой воды басовиках или сабвуферах, что-то не припоминаю таких катушек в мидвуферах, да еще и с претензией на хорошее воспроизведение средних частот. Обычно это приводит к огромной индуктивности, которая естественным образом ограничивает диапазон частот динамика. Как исключение, вспоминаются только серии мидвуферов Scan-Speak Illuminator 15WU/xxxx и 18WU/xxxx
  • Индуктивность 0.36 мГн - ну, не так уж и много на самом деле
  • Высокая механическая добротность Qm=8.4
  • Невысокая чувствительность - 88.2 дБ/2.83 Вольт*1м
  • Линейный ход 10мм (!) на сторону - очень высокий показатель, действительно длинноход. Я что-то не припомню мидвуферов с площадью 133см2 и таким ходом.
  • Да, звуковая катушка длиной аж 24 мм при рабочем зазоре всего лишь 4 мм
  • Масса подвижной системы  Mms аж 26.5 грамм... Сейчас начнется... Уже слышу - чтооо? 6.5" с такой массой? Да ему место только в компактном автомобильном сабвуфере, скривятся многие, какие там средние частоты?

Да, сочетание параметров весьма непривычное. Посмотрим, что покажут измерения...

Вот комментарий, данный производителем относительно последней особенности:

Lars Risbo : За повышенную массу подвижной системы ответственна четырехслойная звуковая катушка длиной 24mm и диаметром 39mm. Она добавляет около 10 грамм по сравнению с короткой двухслойной катушкой типичного 6.5" мидвуфера со средним линейным ходом. Сам бумажный диффузор на самом деле даже легче, чем  такой же типичный полипропиленовый или алюминиевый. Большая катушка дает преимущество в более высоком силовом факторе Bl и рассеиваемой мощности, что позволяет работу в малых закрытых ящиках с использованием глубокой низкочастотной коррекции (подъема) в области низких частот. Так как мы также достигли очень низкой индуктивности катушки Le, то среднечастотная характеристика  бескомпромиссна, т.е. динамик по-прежнему очень быстр, несмотря на его высокую массу подвижной системы. Это как в спорткарах: максимальная скорость определяется его мощностью и коэффициентом трения, а не его массой ( Bugatti Chiron весит около двух тонн и при этом экстремально быстр). Однако, бОльший мотор одновременно и более тяжелый - то же самое справедливо и для динамиков

Рисунок 1 - отражает поведение силового фактора и жесткости подвеса в зависимости от смещения мембраны. Если кривая жесткости не удивляет, то практически плоская зависимость BL(x) вызывает уважение. Что-то там сделано правильно в моторе.

Рисунок 3 свидетельствует об очень низких гармонических искажениях по звуковому давлению.

Рисунок 4 - гармонические искажения по току звуковой катушки -  выше 100 Гц весьма впечатляет, правда такой вид зависимости сравнить не с чем, никто такого не публикует. Но сам факт такого низкого уровня токовых гармоник говорит об очень хорошем моторе.

Рисунок 6 - еще один способ взглянуть на искажения в зависимости от частоты и уровня сигнала. При уровне звукового давления 2-я гармоника не превышает -50 дБ, а третья -62 дБ на частоте 1 кГц. Это круто!

  Внешний осмотр

Беру в руки и... ничего не понимаю. Обычный 6" мидвуфер, только с каким-то причудливым инопланетным подвесом, да еще с ферритовым магнитом. Нее, никакой это не хай-энд...

Что они там себе думают?! Ладно, не нервничаем и разбераем по косточкам.

Итак,

  • Качество изготовления - все на самом высоком уровне. Никаких следов клея, царапин, грязи и пыли. Никаких пятен и вмятен на диффузоре. Никаких сколов на ферритовом магните и нигде никаких щелей и перекосов. Придраться не к чему.
  • Корзина - литая из алюминиевого сплава с черным микротекстурным порошковым покрытием. Акустически очень прозрачная, ажурная. Крепится при помощи клея и двух винтов. У меня сложилось впечатление, что фланец корзины немного хлипковат, можно было и потолще сделать. Он не сплошной по толщине, а профилированый, с целью экономии, наверное. Некоторые компании так делают. Надеюсь, что все разумные нагрузки были учтены при разработке.
    Интересная деталь - основание корзины, которое крепится к магнитной системе, не сплошное кольцевое, как у всех динамиков, а с разрезами между ребрами. Зачем?
  • Верхний и нижний фланцы магнитной системы - обычные металлические, окрашенные в черный цвет для улучшения теплоотвода.
  • Магнит - ферритовый, ничего особенного.
  • Подвес - очень необычный. Материал - резина NBR. По форме напоминает чередующиеся горные хребты, четыре хребта смотрят наружу и четыре внутрь. Подвес получается абсолютно симметричным относительно плоскости фланца корзины. В этом принцип PURIFI Neutral Surround - он симметричный, в отличие от обычных полукруглых подвесов, юлагодаря чему эффективная площадь излучения остается постоянной на всем протяжении хода диффузора. В полукруглых подвесах площадь излучения увеличивается во время движения диффузора внутрь и уменьшается при движении наружу, внося дополнительную нелинейность в процесс излучения звука. Остроумно!
  • Диффузор - изготовлен из целлюлозы с добавлением длинных синтетических армирующих волокон. Колпачок вогнутый, из того же материала. Материал очень плотно спресованный и при постукивании пальцем дает отзвук, говорящий о большой жесткости мембраны. Профиль диффузора имеет едва заметную кривизну, можно сказать почти прямолинейный. С тыльной стороны у основания диффузор имеет шесть довольно крупных отверстий для вентиляции подколпачкового пространства.
    Еще одна необычная деталь - по всей окружности края тыльной стороны диффузора приклеено ребро жесткости с треугольным профилем из того же материала. Этот элемент существенно повышает жесткость диффузора и призван решить извечную проблему резонанса подвес-край мембраны. 
  • Подводящие провода - посеребреные, подключаются к обычной клеммной колодке на стеклотекстолитовом основании. жесткость клеммной колодки и контактов могла быть и повыше. Нужно быть аккуратным во время подсоединения клемм.
  • Центрирующая шайба - из материала "BIMAX". Популярный нынче материал, отличается повышенной устойчивостью к механическим нагрузкам и долговечностью. Применяется, как правило, в топовых моделях динамиков.
  • Каркас звуковой катушки - изготовлен из стеклотекстолита. Тоже популярный непроводящий материал, позволяющий избежать дополнительных потерь от вихревых токов, как в случае алюминиевых каркасов, и сохранить высокую механическую добротность подвижной системы. Сквозь вентиляционные отверстия в каркасе можно разглядеть огромный массивный медный стакан, одетый на керн магнитной системы.
  • Звуковая катушка - визуально очень длинная, типа "оверханг", четырехслойная, намотанная омедненым алюминиевым проводом и... и это легко можно заметить - имеющая переменный шаг намотки. Очень редкий прием, настолько редкий, что я пока еще такого не встречал! Видимо, это тоже один из секретов получения линейности BL(x) и Le(x).

В целом, очень современный конструктив в очень качественном исполнении. Отлично!

  Частотная характеристика импеданса

На диаграммах изображены импедансные кривые двух мидвуферов из пары. Зеленая - динамик #4 после разминки, пурпурная - динамик #5 до разминки. Перед разминкой первого динамика кривые полностью совпадали, что говорит об идеальном подборе динамиков в пару.

Измеренная резонансная частота Fs=29.61 Гц чуть ниже заявленной 31 Гц, а полная добротность Qts=0.297 наоборот чуть выше паспортного значения 0.28. Отличия совсем несущественные. Более значимым является отличие в заявленной механической добротности Qms=8.4 и измеренной 5.364, что отражено в высоте резонансного пика импеданса - выше 100 Ом на резонансе в даташите и 65 Ом измеренном. Вероятнее всего, причина в разном значении механических потерь. 

Евгений Кожушко : Относительно Qms импедансного пика. Я использую WT3 (Dayton Audio) прибор для измерения импеданса. Он обеспечивает вполне корректное получение данных, но не знаю, какая модель динамика в нем используется для расчета параметров Тилля/Смолла из полученных отсчетов импедансах. Вполне реально, что модель устаревшая и не учитывает последних достижений в этом вопросе (FDD модель, учет вихревых токов и Re вместо Rdc и т.п.). А может быть WT3 слишком быстро производит частотный свип...

Lars Risbo : Возможно, я могу объяснить причину более высокого импедансного пика Zmax, который мы получаем: мы измеряем широкополосным шумом, наподобие эквализированного сигнала, поэтому в нем меньшее напряжение на низких частотах. Это означает, что амплитуда смещений катушки очень маленькая. Мы наблюдали много раз, что Zmax падает для большинства динамиков, когда используется синусоидальный свип или, еще больше, если используется синусоидальный генератор для нахождения максимума. Тогда вся энергия сконцентрирована в области резонанса, что приводит к гораздо большей амплитуде смещения. Внутренние потери резинового подвеса возрастают с повышением амплитуды смещения, поэтому метод с использованием синусоидального свипа будет показывать меньшие значения Zmax, чем для широкополосного шума. Я почти уверен, что это и есть причина наблюдаемой разницы. Сложно спорить какой метод более корректный (промышленный стандарт отсутствует), но по меньшей мере важно знать причину различий во время сравнения результатов

Ну, а теперь самое интересное. Кривая импеданса настолько гладкая во всем частотном диапазоне, что в это невозможно поверить, без единого взбрыка! Никаких следов брейкапов и это для бумажного диффузора - просто сказка. Я никогда не видел такой гладкой кривой ни у одного мидвуфера. Здорово!

Рост импеданса на высоких частотах немного выше, чем в динамиках с двухслойными катушками, из-за более высокой индуктивности. Этот факт сам по себе не имеет большого значения, если удастся обеспечить постоянство этой индуктивности и импеданса, соответственно, в любом положении диффузора. 

Частотная зависимость импеданса - визитная карточка динамика и говорит об очень многом. В данном случае о подвижной системе с малыми потерями и прекрасно сбалансированном диффузоре с хорошим мотором. Отлично!

  Осевая  АЧХ

АЧХ двух образцов идеально совпадают. Измеренная чувствительность в диапазоне от 300 Гц до 800 Гц составила в среднем 87.8 дБ, что на 0.4 дБ ниже заявленной 88.2 дБ. Расхождение очень небольшое и находится внутри переделов погрешности нашей измерительной системы.

В целом, АЧХ очень ровная в диапазоне до 1.3 кГц (неравномерность в полосе 130 - 1300 Гц не более +/-1 дБ) с небольшим и плавным подъемом на 3 дБ к частоте 3.3 кГц. Начиная с 3.5 кГц АЧХ начинает красиво, почти монотонно, спадать с крутизной порядка 20 дБ/окт вплоть до 40 кГц.

Как видим, отсутствует типичная проблема краевого резонанса мембраны и подвеса в области 1 кГц и нет никаких признаков серьезных брейкапов.

На мой взгляд, просто великолепная АЧХ!

  Внеосевые АЧХ (315 мм)

Внеосевые АЧХ так же хороши, как и осевая, даже добавить нечего. Никаких скрытых резонансов не обнаружилось.

  Нелинейные искажения  (315 мм)

Выше приведены зависимости гармонических искажений при средних уровнях звукового давления 88 и 100 дБ. На этих диаграммах анализируем диапазон частот от 150 Гц и выше. 

Искажения очень низкие, одни из самых низких, котрые я встречал при тестировании 6" динамиков. Особенно удивляет низкий уровень второй гармоники и отсутствие проблемных всплесков искажений в диапазоне 1 - 2 кГц. Все-таки, им удалось решить проблему резонса подвес-край мембраны. Наблюдается небольшой всплеск искажений в районе 2.4 кГц, но он узкий и не настолько серьезный и, скорее всего, не попадет в рабочую полосу частот динамика в двухполосной системе, а если о попадет, то уже ослабленным. Также не видно следов серьезных брейкапов даже при высоком уровне звукового давления.

Измерения гармонических искажений подтвердили как значения, приведенные в даташите. Отлично! 

  Нелинейные искажения  (5 мм - 20 мм)

В связи с особенностями измерительного стенда, для анализа нелинейных искажений мидвуферов в диапазоне частот до 200 Гц корректнее использовать результаты, полученные при измерениях в ближнем поле на расстоянии от 5 до 20 мм от диффузора. Диаграмма демонстрирует искажения при напряжении 5.6 Вольт. Видно, что ниже 80 Гц структура гармоник нарушается и третья гармоника начинает доминировать. Однако, общий уровень гармоник для 6" мидвуфера  можно охарактеризовать как "очень низкий", один из лучших образцов вне зависимости от цены, который мне доводилось тестировать. Нижним пределом диапазона частот, ограниченным искажениями, вполне можно считать 30 Гц, что очень даже хорошо.

  Интермодуляционные искажения

Измерение интермодуляционных искажений - один из способов анализа нелинейности устройства. Он является не альтернативным, а дополнительным методом и позволяет выявить спектральные компоненты негармонической структуры, гораздо более вредные для качественного звуковоспроизведения и к которым наш слух более чувствителен. Считается, что измерение гармонических искажений достаточно корректно отражает степень нелинейности устройства и при увеличении их уровня интермодуляционные искажения также возрастают. Поэтому, до сих пор я не измерял интермодуляционные искажения динамиков, полагая, что для относительного сравнения динамиков между собой достаточно измериний гармонических искажений. 

Пересмотреть свои взгляды меня сподвигла работа Bruno Putzeys "Distortion, The Sound That Dare Not Speak Its Name" , в которой очень хорошо описаны механизм возникновения интермодуляционных искажений в мидвуфере, а также один интересный эксперимент, который может проделать каждый. Суть его в одновременной подаче на басовый динамик музыкального сигнала с певучим, а не речевым (для лучшей слышимости эффекта), мужским или женским вокалом, или же скрипки, кларнета, и синусоидального синала частотой, к примеру, 30 Гц, уровень которого можно регулировать. Низкочастотный сигнал вызывает большую амплитуду колебаний диффузора, что приводит к появлению нелинейности подвеса и силового фактора. Нелинейность подвеса приводит лишь к появлению гармонических искажений низкочастотного сигнала и никак не отражается на воспроизведении средних частот, в то время как модуляция силового фактора ведет к изменению чувствительности динамика для средних частот, что проявляется в амплитудной модуляции голосового диапазона басовыми нотами. Проделайте сами подобный эксперимент и вы будет очень удивлены насколько сильно слышны интермодуляционные искажения и как они растут при увеличении низкочастотной составляющей. Возможно, это станет для вас большим открытием.

Так вот, протестировав таким способом несколько очень хороших мидвуферов, которые были у меня на руках, в том числе ScanSpeak 18W/8531G00, Audiotechnology 18H521706SD, Satori MW16P-8, Satori MW19P-4Usher 8945P и, конечно же, PURIFI PTT6.5W04-01A, я был удивлен насколько велика разница в звучании. При одинаковой амплитуде низкочастотных колебаний диффузора PTT6.5W04-01A звучал заметно чище остальных. 

Это побудило меня включить в состав измерений также измерение интермодуляционных искажений, как один из способов, позволяющих глубже исследовать нелинейный характер устройств.

Для тестирования я выбрал частоты 30 Гц и 255 Гц. При таком соотношении (1:8.5) вклад Допплеровских искажений ещё не является доминирующим и ещё можно наблюдать вклад амплитудной модуляции. Кроме того, это вполне реалистичная ситуация, встречающаяся как в двух, так и в трехполосных системах. Измерения производились для разной амплитуды смещения сигнала 30 Гц.

PURIFI PTT6.5W04-01A

Для корректной интерпретации диаграмм и оценки величины интермодуляционных искажений необходимо иметь ввиду, что помимо интермодуляционных искажений, вызываемых нелинейностью устройства, существует принципиально неизбежный параллельный механизм, связанный с эффектом Допплера и генерирующий спектр побочных компонент, подобный интермодуляционным искажениям. Принципиальное отличие механизмов в том, что нелинейность устройства приводит к паразитной амплитудной модуляции, а эффект Допплера к паразитной частотной модуляции. Т.е.,  спектры являются суммарным результатом двух механизмов. Как же их тогда различить? Различить, действительно, сложно, но для оценки предельной величины допплеровских искажений можно воспользоваться формулой, рекомендованной в  работе [G. L. Beers and H. Belar, ”Frequency-Modulation Distortion in Loudspeakers”, Proc. IRE 31, 132 (April 1943)]:

d.f.(%) = 0.033*A1*f2
 
где A1= амплитуда колебаний диффузора в дюймах на модулирующей частоте
f2 = модулированная частота (Гц)
d.f. = коэффициент искажений в процентах, определенный как квадратный корень отношения мощности всех боковых спектральных компонент к полной мощности сигнала
 
В метрических единицах формула будет выглядеть так:
d.f.(%) = A1*f2/770,  где A1 - в миллиметрах
 
В децибеллах уровень искажений можно оценить по формуле:
 
d.f. (dB) = 20*log10(A1*f2) - 97.7
 
Оценить уровень каждой спектральной компоненты первой пары боковых компонент можно также при помощи следующей формулы [http://www.linkwitzlab.com/frontiers.htm#J]:
 
As(dB) = 20*log10(pi*A1*f2/c), где pi=3.14, A1- амплитуда колебаний нижней частоты в метрах, c=343 м/с
 
Применяя последнюю формулу, мы получаем максимальный уровень спектральных компонент, соответствующих допплеровским искажениям, примерно следующий:
d.f. (3 mm) = -43.1 dB
d.f. (6 mm) = - 37.1 dB
d.f. (8 mm) = -34.6 dB
d.f. (10 mm) = -32.6 dB
 
Если измеренные боковые спектральные компоненты выше этих значений, то преобладающей является нелинейность динамика и амплитудная модуляция, если ниже, то допплеровские искажения.
 
Оценим характер искажений PTT6.5W04-01A для разных амплитуд сигнала 30 Гц:
 
Для 3 мм -  (-10.02-(-52.5))=-42.48 дБ
Для 6 мм -  (-10.8-(-49))=-39 дБ
Для 8 мм -  (-11.94-(-46))=-34.06 дБ
Для 10 мм -  (-10.99-(-44))=-33.01 дБ
 
С учетом погрешности измерений, нужно сказать, что спектральный состав интермодуляционных искажений для PTT6.5W04-01A при амплитудах модулирующего сигнала 30 Гц от 3 мм до 10 мм говорит о полном доминировании допплеровских искажений, т.е. частотной модуляции над амплитудной. Отлично!
 
Вы можете спросить, а какая разница, какой механизм является источником, ведь все равно появляется паразитный спектр? Дело в том, что существет предположение, что наш слух значительно менее восприимчив к частотным искажениям, по сравнению с амплитудными. Интересная статья, опубликованная в Stereophile, на тему Допплеровских искажений - Red Shift: Doppler distortion in loudspeakers
 

Ниже я привожу спектры искажений, полученные в идентичных условиях, для одних из лучших мидвуферов на рынке. Выводы можете сделать сами:

 

ScanSpeak 18W/8531G00

 

Satori MW16P-4

 

Audiotechnology 18H521706SD-4

 

 

  Переходная характеристика

Переходная характеристика демонстрирует отличную скорость нарастания и быстрый спад. Возвращение в состояние покоя также происходит монотонно.  Небольшие волнения в районе 1.8 мс соответствуют примерно 3 кГц, где начинается перегиб АЧХ в сторону спада. Видимо, там есть небольшой резонанс, который трудно распознать на АЧХ. Хорошая переходная характеристика.

  Водопад

Водопад демонстрирует те же эффекты, что и переходная характеристика, вдобавок обнажая скрытые резонансы, которые сложно разглядеть на других видах измерений. В данном случае наблюдаются отголоски резонанса вблизи 3.5 кГц. Хвост не очень длинный и уже через промежуток времени 2.5 мс снижается до порога заметности. 

  Слуховые  впечатления

О полноценных и объективных впечатлениях пока говорить рано, только после тестирования в составе реальной акустической системы. Пока что скажу только о тех впечатлениях, которые удалось получить при кратковременном прослушивании мидвуфера в щите в процессе измерений. дБ

Характер звукового почерка очень детальный и прозрачный. Мне кажется, что они ближе по звучанию к динамикам с твердыми мембранами, но при этом не теряют тембральных оттенков, присущих динамикам с мягкими мембранами. При этом напрочь отсутствтует характерная мягкость и своего рода "вуаль", характерная для мидвуферов типа ScanSpeak 18W/8531G00 и других из этого семейства, Usher 8948A в диапазоне выше 800 Гц. Очень динамичное и контрастное звучание. Удивительно низкий аэродинамический шум при амплитуде 10 мм на частоте 30 Гц. Здесь они тихие в отличие, например, от ScanSpeak Illuminator 18WU/4741T00.

  Рекомендации  по  применению

Основное назначение PTT6.5W04-01A - использование в компактных двухполосных акустических системах самого высокого класса. Работать может вплоть до 3 кГц. 

Если ограничиться нижней частотой порядка 30 Гц, то 4 таких мидвуфера на один корпус прекрасно справятся с работой даже в открытом оформлении.

Однако, весь потенциал его огромного линейного хода не так уж и просто реализовать. Из-за небольшой площади диффузора динамик требует небольшой объем, от 7 до 15 литров, а большое объемное смещение требует увеличенного сечения порта, чтобы скорость воздуха в нем не превысила допустимых значений. В свою очередь, большое сечение порта ведет к огромной длине при сохранении той же частоты настройке. В итоге, длина порта получается не менее 400 мм, а это уже за всеми границами добра и зла. 

Выход один - использовать оформление типа "Пассивный излучатель". Никаких ограничений в этом нет. Сейчас, в связи с тенденцией снижения габаритов акустических систем, на рынке есть немало вариантов подходящих пассивных излучателей. 

Я просимулировал несколько вариантов оформлений для PTT6.5W04-01A в программе VituixCAD (между прочим, великолепная программа, рекомендую всем!). Ниже приведены симуляции двух типов оформлений. Первые две, для фазоинверторного оформления, носят, скорее, теоретический характер, так как длина порта для корпуса 7 литров получилась 550 мм, а для корпуса 13.4 литра - 350 мм (на грани возможного). Для работы в объеме 13.4 литра необходимо добавочное сопротивление порядка 1 Ом.

Вторые две - для пассивного излучателя - представляют практический интерес. В объеме 10 литров получается добиться F-3=46.2 Гц при максимальном звуковом давлении на 30 Гц порядка 95 дБ.
А в объеме 15 литров и добавочном сопротивлении 1 Ом выходим на F-3=35.6 Гц при максимальном звуковом давлении на 30 Гц порядка 96.5 дБ.

PTT6.5W04-01A в оформлении Фазоинвертор

Bass reflex type of enclosure. Vb=7 liters, Fb=41.8 Hz, F3=55 Hz, Rg=0 Bass reflex type of enclosure. Vb=13.4 liters, Fb=35.8 Hz, F3=38.3 Hz, Rg=1 Ohm

 

PTT6.5W04-01A - Пассивный излучатель

Passive Radiator type of enclosure. Vb=10 liters, Fb=40.2 Hz, F3=46.2 Hz, Rg=0 Passive Radiator type of enclosure. Vb=15 liters, Fb=35.6 Hz, F3=37.8 Hz, Rg=1 Ohm

  Цена  и  где  приобрести

Приобрести мидвуферы PTT6.5W04-01A можно прямо у компании PURIFI через онлайн интернет-магазин.

Цены в $ таковы (без НДС):

От 1 до 3 штук - $349/шт
От 4 до 5 штук - $316/шт
От 6 до 7 штук - $281/шт
От 8 штук и более - $250/шт

  Резюме

Тестирование подтвердило очень близкое соответствие всех измеренных параметров заявленным, за исключением механической добротности Qms. Она оказалась немного ниже заявленной, но это абсолютно не критично. Также подтвердилась небезосновательность заявлений производителя о технических достижениях, реализованных в динамике. Они действительно взломали "код длинноходов"!

Измеренные характеристики позволяют отнести PTT6.5W04-01A к самому высокому классу 6" мидвуферов. Многие характеристики на уровне или выше самых лучших конкурентов, присутствующих в настоящее время на рынке. Некоторые характеристики (интермодуляционные искажения, частотная характеристика импеданса) просто удивляют.

Честно сказать, за последние два года это третий динамик, наряду с BlieSMa T34A и Viawave SRT-7, который обрадовал и удивил меня. Эти продукты двигают прогресс.

Это, несомненно, прекрасный старт молодой компании и, едва ли, не лучший мидвуфер в своем классе. Браво, PURIFI !

Интересно, если их первый динамик так хорош, то каков же их первый усилитель 1ET400A?

Итак, что можно отметить:

  • невысокая чувствительность - 88/2.83 Вольт/1 метр
  • очень большой линейный ход - 10 мм на одну сторону
  • действительно работающая технология "нейтрального подвеса"
  • жесткий бумажный диффузор с отсутствием серьезных брейкапов
  • очень ровная АЧХ
  • очень низкие гармонические искажения
  • очень низкие интермодуляционные искажения
  • великолепное качество изготовления
  • идеальная частотная зависимость импеданса
  • возможность использования в 2-х полосных АС вплоть до частоты 3 кГц
  • кроме высоковатой массы подвижной системы (26.5 грамм) больше придраться не к чему

 

С более подробными результатами измерений можно ознакомиться здесь.

Евгений Кожушко/26.01.2020

  P.S.

Я хотел бы привести отрывок из беседы с Lars Risbo - одним из основателей и разработчиков компании PURIFI Transducer Technology, затрагивающей конструктивные и технические аспекты нового мидвуфера:

Yevgeniy Kozhushko:  Lars, what does the logo of Purifi brand mean?
Lars Risbo:  Three droplets, being gradually purified down. As sketched by Bruno, the leaf initially pointed the other way, forming a P. Then a real graphics designer intervened.
The name itself is Putzeys-Risbo-Fidelity.

 

Yevgeniy Kozhushko:  I was very glad to see paper as a cone material in the PTT6.5W04-01A. I like paper membranes because their natural timbre, smooth and rich sounding.  The PTT speakers sound exceptionally well. I would characterize them as very dynamic, clear, transparent and natural sounding speakers.

Lars  Risbo: Great to hear that you like paper - we all love paper as cone material here - its an amazing material. Carsten Tingaard has build up so much experience in selecting fiber mixes and fiber lengths. Unfortunately, there seems to some folks who consider paper as less good simply because it also happens to be quite cheap. There is not much appreciation for how much optimization of the geometry means for the performance - exotic materials seems to be a more sexy story.  We have a client who insisted on an alu cone and the prototype has actually more distortion than the paper cone (plus a more peaky response).  We are of course keeping an eye open for new cone materials we plan to continuously experiment.  But good point you made about our documentation not mentioning paper.
Our marketing challenge is that only few people seem to care about measured performance and often judge quality just on the looks and materials. Our driver has all the expensive parts (except the special surround) hidden inside the motor but it looks quite normal seen from the outside and then its even using paper as cone material. There are also people who dismiss our driver due to its approx. 26 g Mms and 4 layer coil because they think it is 'slow' - that changes of course when they measure or listen to it. Our motor construction and use of very thick copper rings gets inductance down below a normal 2 layer coil so the bandwidth is not affected. Actually, a higher cone mass can allow a stiffer construction so higher mass can actually give higher bandwidth (at the expense of sensitivity).

 

Yevgeniy  Kozhushko: The membrane is made of paper composite with some synthetic long fibers added?
Lars  Risbo: It's a mix of cellulose with some other fibres and then hard pressed. The actual material of the fibres is part of the "secret sauce" but the precise mix of fibre lengths even more so. Coupled with an optimised profile this yields breakup behaviour that we think is rather more useful than, say, a metal cone.

 

Yevgeniy  Kozhushko: I think the peripheral circular rib at the back edge of the cone is made for resolving surround-edge-of-cone resonance problem?
Lars  Risbo: Yes, this is to strengthen the cone rim and thereby to suppress unwanted modes.

 

Yevgeniy  Kozhushko: What materials are the basket and surround made of?
Lars  Risbo: The basket is diecast aluminium, which tends to use recycled aluminium so the exact alloy varies a bit. To be honest, being able to use recycled rather than recyclable materials was a strong argument in favour of aluminium. The surround is made of NBR rubber so pretty much standard. Again, it is it's special geometry that makes the difference.

 

Yevgeniy  Kozhushko: For what purpose is the base of the basket not made solid, but with slots between the spikes of the basket? I have not seen this anywhere before.
Lars  Risbo: It wouldn't make much difference in any other speaker but when you manage to get such constant Le(x) it's worth considering even such minutiae as the shorting from eddy currents caused by the basket. The change in Le(x) is measurable for a solid base basket so we got this special basket designed and tooled.

 

Yevgeniy Kozhushko: What is kind of material the coil former is made of?
Lars  Risbo: Glass fibre composite.

 

Yevgeniy  Kozhushko: I see that the voice coil has variable winding pitch. Is it correct? I think it is one of the reasons of very linear BL(x) and L(x) behavior.
Lars  Risbo: That's correct when it comes to BL(x), but it does very little to solve Le(x). That trick is hidden in the magnet system geometry. We'll discuss it when the secret outs but we should stress that we managed to flatten Le(x) down to DC.  Shorting/Faraday rings aren't the secret for constant Le(x) because even the most solid Faraday rings won't help much below 100Hz. We use very thick and long copper rings (the by far most expensive components in the design) but this is mainly to control the hysteresis distortion from the iron and to reduce Le at mid frequencies.

 

Yevgeniy Kozhushko: Your speaker forced me to extended my of measurements and to add IMD ones because its are the measurements where PTT6.5W04-01A really excells.  I have to add this type of measurements to my standart set and will be publishing them at individual speaker's measurement pages. 

Lars  Risbo:  It is a great idea to include IMD plots since it probably tells a lot about more the sound quality. Whereas a 2nd harmonic might sound warm then there is nothing nice about the atonal IMD2 components coming from the very same2nd-order  distortion source. I have done some two tone experiments and found that IMD products can be 20 or even 30dB lower than for a benchmark driver.
Our goal is indeed to drastically reduce the IMD and e.g. let bass and mids to come from the same driver. I suspect that a conventional half roll driver exhibits even more distortion/IMD when put in a small box due to the position dependent change of the radiating area Sd(x). This modulates the box air compliance - this does not happen in free air infinite baffle. So the improvements may be even bigger in a real life box.

Yevgeniy Kozhushko: I did a listening test - to a musical recording with female vocal I added 30 Hz sine signal and listened to a quality of midrange reproduction. PTT6.5W04-01A had undistorted sounding at much more 30 Hz excursions than many other renowned high quality speakers I have on hands. The PTT is able to find its place in the most sophisticated two way loudspeakers. 

Lars  Risbo: The two tone IMD is ultimately limited by the Doppler distortion (increasing proportionally with the voice tone frequency). The big question if of course how sensitive our human ears are to the Doppler distortion. The fact that we seem to hear a dramatic sound improvement with our new 6.5 Driver suggests that Doppler may not be so audible - more investigation is needed of course.

Yevgeniy Kozhushko:You mention in PTT6.5W04-01A specification about low magnetic hysteresis distortion...
Lars  Risbo: We discovered that the magnetic hysteresis distortion is a problem both for speakers and class D amplifiers (when using a ferrite cored inductor). The same goes for cross over inductors with iron/ferrite cores.

Yes it is a bit of a challenge to measure since it just shows up as odd harmonics when you drive a sine wave. For a more complex signal (like music) the memory effects get exposed (this most likely why it is so bad for the sound). Bruno did a simple experiment where the drivers response to a short tone burst changes depending on what the speaker played back a minute back in time - this change was in the order of 0.1%.

But even with a sine, we can see a telltale sign: if you plot harmonic distortion ratio for a sine versus level then you see a region where the HD ratio (both for the 3rd and 5th harmonic) increases slower or equal to 1st order. A memoryless 3rd order nonlinearity would show a 2nd order slope of this curve. This means that there is relatively more odd harmonics at low level from the hysteresis. You can also see it from the distortion vs frequency of the current when driving a voltage tot he speaker. The distortion is high at low frequencies (Kms and Bl etc) but as the frequency increases then the excursion drops very fast (2nd order with frequency). This means that the distortion drops very fast but then hits a minimum level and then rises with frequency again. This increase at high frequencies is due to the hysteresis (or rather magnetic domains flipping around). It increases in level with frequency since the induced voltage in the coil is proportional to the derivative of the flux in the coil. Our driver has its 3rd harmonic current distortion down around  the -80dB level (there are graphs in the data sheet). We may in the future release improved models with even lower hysteric distortion - we have the technology but we are looking into how to manufacture it in volumes. The dynamics, staging, space and  ‘black canvas’ are very much affected by this hysteresis distortion. Our driver is between 10 and 50dB better than what we have compared it to. Underhung drivers are prone to lots of hysteric distortion since there is so much iron around the coil.

It was first when Bruno discovered the Preisach model that we understood how complex this distortion is. There are some animations of Preisach models on the web. Meanwhile, the slide from the presentation I sent you explains quite a bit (see the slide below). The plot is measured using two windings on a ferrite core. The first winding is driven by an amplifier and the voltage induced on the 2nd winding is recorded (blue trace) along the current in the primary winding (red trace). The white trace shows the traditional BH-hysteresis loop (the B field is found by integration of the induced voltage in the 2nd winding).

Normally you see the BH hysteresis loop for a sinewave with just one max and min current (H-field). Bruno got the idea to mix in a 3rd harmonic to the current so that we get more local minimums and maximums (points 1 2 3 5 6 and 8). The ferrite core remembers the minimum at point 2 and when the current swings up again towards a maximum at point 3  then the slope of the BH curve changes and we get a sub BH loop ending in point 4 where the current passes the prior minimum from point 2. At this point the BH curve shanges slope suddenly and we get a step in the induced voltage (blue). This voltage step is even bigger at point 7 when the current passes the past minimum at point 5. This voltage step is equivalent to a voltage step out of the amplifier and will be played back by the speaker. The ferrite will remember an infinity of past local maximum and minimum current and produce step voltages whenever these points are passed again. For a sinewave, we just get odd harmonics but for a complex music signal, we get an extremely annoying  complex distortion that our ears are very sensitive to. Its not random noise (for which our ears are forgiving to) and it is also not a simple nonlinearity without memory. The response of the speaker depends on what it played moment ago (or even yesterday). When you reduce this distortion then our experience is that we get a much more dynamic sound. A transient passes all these remembered past maxima and minima so transients get very distorted compared to a steady sine wave.

Для тех, кому интересно наблюдать за обсуждением мидвуфера PTT6.5W04-01A - приглашаю посетить англоязычную ветку на известном ресурсе audiosciencereview.com

Также интересен обзор двухполосной демо-акустической системы на базе рассмотренного мидвуфера и твитера Mundorf AMT на ресурсе audiophilestyle.com

Комментарии (6)

lamode- Dec 30, 2019 02:14 PM Reply

Thanks for another interesting article, Yevgeniy. Looking forward to your test of the Purifi PTT4.0W04-01A as well. All the best for 2020!

HiFiCompass- Dec 30, 2019 02:33 PM Reply

Thank you! Wish to all to discover many new interesting and amazing speakers in New Year!

Savisabut- May 23, 2020 12:15 PM Reply

Thanks a lot for this very detailled review. Hard to decide between the purifi the AT 18h52 for my next project. Its difficult to put words on it but what are your feelings about listening differences ?

eriksquires- May 26, 2020 02:51 AM Reply

Hi,

 

Thank you so much for a very interesting writeup. Listen to be honest a lot of this has been above my head for a while, and I may have misread so I hope you can help an enthusiast out in an area where I got lost.

So the way I understand doppler distortion, it should be relatively consistent at a given output with a given type of driver?  That is, 2 different 6.5" drivers reproducing a 3k signal at 90 dB should result in the same amount of doppler related IM distortion, though at the end of the day two different drivers will have 2 different amounts of non-doppler IM distortion.  Is my understanding here correct?

Which then follows, if that's correct, then the difference in the sidebands from the Purify to the Scanspeak 18W has to be 100% IM distortion?

OK, then third question, if this is true, I'm not sure why you did the low frequency/high frequency testing for doppler?   Wouldnl't having closely matched input signals be the way to test for this?

 

Again, I apologize that I probably skipped too much in something you explained plainly, but I appreciate your help,

 

Erik

HiFiCompass- May 26, 2020 09:54 AM Reply

To Savisabut:

 

Hard to decide between the purifi the AT 18h52 for my next project. Its difficult to put words on it but what are your feelings about listening differences ?

To put it simple, think of PTT6.5W04-01A as more detailed and transparent speaker and of 18H52 as more warmer and softer sounding speaker

HiFiCompass- May 26, 2020 10:41 AM Reply

To eriksquires:

 

So the way I understand doppler distortion, it should be relatively consistent at a given output with a given type of driver?  That is, 2 different 6.5" drivers reproducing a 3k signal at 90 dB should result in the same amount of doppler related IM distortion, though at the end of the day two different drivers will have 2 different amounts of non-doppler IM distortion.  Is my understanding here correct?

Yes, you are absolutely correct

Which then follows, if that's correct, then the difference in the sidebands from the Purify to the Scanspeak 18W has to be 100% IM distortion?

Yes, those sidebands are the sum of doppler related and non-doppler IM distortion. 

OK, then third question, if this is true, I'm not sure why you did the low frequency/high frequency testing for doppler?   Wouldnl't having closely matched input signals be the way to test for this?

The term "modulation", as we used to understand and feel it, is in slow modulation of a higher frequency signal by a low frequency one. Subjective this effect is felt differently compare to harmonic distortion. The main reason of appearing of IMD in woofers is the BL-modulation by low frequency signals, which excitate the big excursion of voice coil, so the force-factor nonlinearity begins to appear. If you have two high frequency signals, 3 kHz and 3.5 kHz for example, it is just impossible to reach high excursion at 3 kHz due the fact the excursion is inversely proportional to a frequency square and you will get (3kHz/30Hz)^2=10000 less value. So, you can't use closely matched high frequency signals for estimating BL-induced IM distortion