Супертвитер в вопросах и ответах

«Супервитеры» или высокочастотники? Где заканчиваются ВЧ и начинается ультразвук?

В.

На сайтах (форумах, в соцсетях) мне встретилось слово «супертвитер». Что это такое?

О.

Такого слова в русском языке нет, не было, и надеюсь, не будет. Это неудачная попытка заимствования из английского языка. Есть хорошее слово «суперобложка». Давайте по аналогии называть supertweeter “супервысокочастотный громкоговоритель», суперВЧ.

В.

Ну хорошо, что такое «суперВЧ»?

О.

Супервысокочастотный громкоговоритель, строго говоря, это дополнительный ВЧ-громкоговоритель, причем обычно внешний. С его помощью частотный диапазон «готовой» акустической системы расширяется за пределы слышимости человеческого слуха, то есть выше 20 кГц. Обычно суперВЧ работает в диапазоне до 40 кГц, иногда выше, но не более 100 кГц.

В.

А ионофон или плазменный излучатель — это суперВЧ? А высокочастотник с металлическим куполом, у которого верхняя граница рабочего диапазона частот 40 кГц?

О.

Нет, строго говоря, у таких излучателей другие задачи. Они работают в составе акустической системы в качестве ВЧ-громкоговорителя, но с дополнительным бонусом в виде широкого диапазона частот. Отметьте себе, что они встречаются редко, и это не случайно. Оставим их в стороне этого обсуждения.

В.

А что такое тогда «высокочастотный громкоговоритель»?

О.

ВЧ-излучателем в электроакустике называют громкоговоритель, который воспроизводит диапазон частот от 1 кГц до 30 кГц. На практике, подавляющее большинство «высокочастотников» работают примерно от 2–3 кГц и до 18–20 кГц.

В.

Чем конструктивно отличается суперВЧ от ВЧ? Трудно ли его разработать и изготовить?

О.

Чем меньше длина волны, тем меньше должны быть линейные размеры излучателя и тем меньше его масса. Соответственно у суперВЧ излучающая поверхность обычно имеет небольшую площадь и меньшую массу. Принципиально разработка суперВЧ и ВЧ мало чем отличаются: линейность и поршневой характер движения подвижной системы, отсутствие выраженных резонансов, удобное для усилителя сопротивление нагрузки и т. д. Реализация конструкции может быть связана с большими затратами, так как потребуются другие материалы, технологические процессы и исследования — не такие, как у хорошо налаженного и изученного производства обычных ВЧ-излучателей.

Зачем нужны частоты выше 20 кГц? Их же не слышно!

В.

Более или менее понятно, что представляет собой суперВЧ. А самое-то интересное где?! Отвечайте мне — зачем он нужен? Ведь мы не слышим эти ваши 20 кГц и выше!

О.

Тут простым ответом не отделаешься. Есть исследования и опыт, накопленные в разных областях науки и техники. Предстоит изучить вопрос с точки зрения:

• медицинской акустики и аудиологии (что мы слышим и как, есть ли отличия слуха у индивидуумов); нейробиологии (биологическое объяснение слышимого);

• акустики музыкальных инструментов (а с какими частотами мы вообще имеем дело в пространстве музыка—речь—природа);

• психоакустики (как мы воспринимаем то, что слышим)

• звукозаписи (есть ли в фонограммах частоты выше 20 кГц)

• теории сигналов (передача атаки/затухания, частотный спектр, фазовые соотношения);

• электроакустики и звукотехники в целом (как реагируют на «ультразвук» усилители и акустические системы, приводит ли расширение спектра воспроизведения в сторону ВЧ к ухудшению или улучшению других параметров передачи сигнала);

• парадокса измерения/восприятие в передаче музыкального сигнала (иногда явления, легко воспринимаемые слухом, не поддаются количественному анализу, пока по крайней мере, ждем совершенствования методов измерений и измеряемых параметров).

В.

Давайте только покороче. Что говорит медицина?

О.

Покороче не получится, так как современная медицина уже не отделима от психоакустики и психологии восприятия. Но для начала начнем с простого.

В стандартной медицинской аудиологии исследуется как человек воспринимает чистые тона (то есть синусоидальный сигнал). Опыты проводятся в наушниках.

В данных условиях клинически доказано, что способность воспринимать высокие частоты зависит от пола, возраста и от особенностей чувствительности нервной системы.

Статистически хуже всего слышат стационарные высокочастотные сигналы лица мужского пола в возрасте старше 20 лет и без повышенного тонуса нервной системы. Согласно учебнику акустики для ВУЗов Я.Ш. Вахитова и Э.И. Вологдина чувствительность слуха на частоте 10 кГц человека мужского пола в 20 и 60 лет обычно отличается на 20 дБ. В учебнике И.А. Алдошиной и Р. Приттса по музыкальной акустике сообщается, без ссылок на источники, что каждые 10 лет прожитой жизни убавляют примерно 1000 Гц из слышимого ВЧ-диапазона, а к 60 годам мужской пол как правило не слышит синусоидальный сигнал выше 10–12 кГц.

Задача аудиолога — выявить дефекты слуха. Медицину не интересует качество звучания и наличие или отсутствие частот выше 20 кГц в акустическом поле в комнате.

В.

Ну хорошо, медицинская акустика «не про это». Давайте «про это». В музыке есть ультразвук?

О.

Ну ультразвук не совсем подходящий термин, сейчас ультразвуком принято называть ВЧ-колебания в невоздушных средах, то есть термин больше используется в гидроакустике, эхолокации и прикладной механике, когда мы генератором ультразвука чистим ювелирное украшение из серебра от грязи. Или делаем водяную ванну для грампластинки, а туда ультразвуковой вибратор и вся грязь с канавок улетает в воду.

С другой стороны, у летучих мышей хоть и эхолокация, а лоцируют они ушами. Да и собаки с кошками явно ушами ловят колебания в 40–50 кГц. Так что пусть будет ультразвук…

В музыкальной акустике есть и тональные инструменты (миниатюрные саксофоны или флейты), которые излучают обертоны выше 20 кГц, а есть и ударные инструменты, спектр сигнала которых практически сплошной, без выраженных тонов, но широкий — до 40 или 50 кГц. Есть специальные сурдины для трубы, с которыми спектр расширяется до 100 кГц. Да и у таких общеизвестных инструментов как скрипка или гобой, в спектре есть составляющие до 40 кГц.

В.

Но там же совсем малые уровни ультразвука, разве нет? Чуть выше шумов зала?

О.

Не всегда. У перкуссии, скажем у тарелок, так почти наоборот — треть звуковой энергии сосредоточена выше 20 кГц.

В.

А речь? Или бытовые звуки?

О.

Вот в речи как раз встречаются импульсные звуки с широким спектром. Это многие согласные. Если длительность импульса менее 20 мс, то в спектре много ультразвуковых компонентов. Вокруг нас таких звуков тоже немало — погремите связкой ключей, там тоже широкий звуковой спектр в сторону высоких частот.

В.

Понятно — в природе и в музыке есть частотные составляющие выше 20 кГц. А мы их все-таки слышим или нет?

О.

От медицины мы переходим к смежным отраслям науки — к психоакустике и в целом к психологии восприятия. Тут объяснение становится сложным и не интуитивным.

Начнем с парадокса. Есть примеры глухих музыкантов. Глухих — в том смысле, что у них не работает улиточный орган в среднем ухе. Музыку (и тона) они слышат, речь разобрать не могут. Скажем Эвлин Гленни считает, что ощущение вибрации и музыкального звука схожи. Потеряв слух в детстве, она со временем, тренируя нейропластичность, научилась разделять высокочастотные вибрации по тонам с помощью ощущений в разных точках лица, горла и тд. А НЧ-вибрации — ногами и стопой.

В.

То есть мы слышим не только ушами?

О.

Да, наше восприятие мультисенсорно. Оно гаптическое. Информация приходит от множества рецепторов и некоторые из них работают на очень высоких частотах. Костная проводимость и глазная проводимость, например, легко справляется с частотами в 25–60 кГц. Таким образом глаза и межчерепные ткани становятся «ультразвуковым ухом». Возникающие вспышки нейронной активности фиксируются на энцефалограмме или томографе ПЭТ, так что это явление подтверждается наблюдениями.

Если чуть подробнее (и увы сложнее в понимании), то к слуху примешивается проприоцепция haptics (гаптика, в данном случае больше тактильная чувствительность) — это восприятие информации от рецепторов, расположенных в коже, мышцах, сухожилиях, суставах. Как результат гаптики, человек овладевает определенными способностями, которые современная психология называет межсенсорность и синестезия. Межсенсорность — это способность ЦНС интегрировать информацию, поступающую от разных органов чувств: в головном мозге происходит синтез данных, получаемых через разные сенсорные системы (зрение, слух, осязание и др.). А термин «синестезия», скорее, относится к сфере искусства. Так называют общезначимое свойство человеческой психики — межчувственную ассоциацию. Это, например, способность «видеть» пластику мелодии, «слышать» звучание цветов и т. д. Отсюда синестетические метафоры в поэтической и обыденной речи: «яркий звук», «матовый тембр» и т. п.

В.

Допустим, в мире сенсорной информации есть много чего, связанного со звуками очень высокой частоты. Перейдем к звукозаписи: эти звуки кто-то записывает? Тиражирует в музыкальных релизах?

О.

Для начала сделаем заметочку на полях, что отсутствие тех или иных частот в записи — не повод не делать, к примеру, усилитель с рабочим диапазоном от 3 Гц до 100 кГц. То же самое применимо и к акустическим системам.

Да, на заре звукозаписи верхний регистр исходного музыкального или речевого события не сохранялся. Развитие техники меняло ситуацию. Микрофон для самых верхних ВЧ? Почему нет, капсюль маленький, ему даже удобнее реагировать на верхние частоты, чем на самые низкие. Ну и так далее, вплоть до студийных магнитофонов со скоростью 38 см/с. Пришла цифровая запись и в студии есть рекордеры с частотой дискретизации 88, 96 кГц и выше. Храни себе ультразвуки на здоровье.

В.

Ну будем считать, что записать некие сверхвысокочастотные звуковые послания можно. А на «виниле» ультразвук будет? На компакт-диске? В файле? В стриминге?

О.

На виниле он может быть, а может и не быть. Это воля инженера мастеринга. На компакт-диске ничего выше 22 кГц нет. Но, снова заметим — это не повод ограничивать диапазон дальше по звуковому тракту. В файлах высокого разрешения 96 кГц, 192 кГц и DSD, и в их «стриминге» через интернет, вероятность супервысоких частот велика. Опять же, это воля создателя контента, но таких проблем как при мастеринге винила при мастеринге файла высокого разрешения не возникает. Рекордер для матрицирования пластинок штука капризная, а в цифровом тракте действия немного попроще.

В.

Оставим в покое звукозапись. Вот у нас акустическая система с суперВЧ-громкоговорителем и без него. Можно ли измерить объективные отличия между ними? В чем они?

О.

Что-то измерить можно, но пока что не все поддается измерению. Тем не менее, порассуждаем. При прочих равных, и при стандартных вводных (минимально-фазовая система, отсутствие больших искажений и тд), чем выше верхняя граничная частота тракта звукопередачи, тем лучше он передает форму сигнала. Что такое форма сигнала? Это его поведение во времени, скорость атаки и затухания.

В.

А это важно для качества звука?

О.

Для качества звука все важно, но наука в общем считает, что чрезмерно увлекаться верным воспроизведением формы сигнала не стоит. Тем не менее, какое-то значение оно имеет.

Продолжу. Математические операции позволяют инженеру переносить сигнал из временной области в частотную. В виде ЧХ амплитуды и фазы. Амплитуду будем считать линейной (искажений нет), а фаза… Тут много сложностей, но можно хотя бы обозначить азы.

Найдется высокая частота, которую любая акустическая система (АС) воспроизвести не сможет. То есть АС представляет собой фильтр низких частот (пропускает частоты, которые ниже ее верхней граничной частоты, так понятнее?). Чем дальше мы отодвигаем верхнюю граничную частоту, то (при соблюдении ряда акустических условий, будем считать, что они соблюдены), тем более линейной становится фаза в вашем стандартном ВЧ-диапазоне, до 20 кГц!

В какой-то мере это аналогично добавлению встроенного сабвуфера. Сдвинув нижнюю граничную частоту АС вниз, мы уменьшим фазовые ошибки в том басе, который был граничным до добавления сабвуфера.

В.

Хорошо мы уменьшили фазовые искажения на краю диапазона. А если в музыке там ничего нет?

О.

А вот тут теория сигналов утверждает, что система все равно более линейна. И от себя добавлю, что это можно услышать. И с суперВЧ, и с сабвуфером. В музыке нет басовых составляющих, а у АС с более глубоким басом при прочих равных звучание лучше. В треке одни басы и вокал, казалось бы добавили суперВЧ, и ничего не изменится — ан нет. Стало лучше.

В.

То есть — если я куплю суперВЧ и поставлю в своей системе — не следует обязательно ждать больше всяких нюансов и высокочастотных звуков?

О.

Опыт использования показывает, что прямого количественного прироста высоких частот, скорее всего не будет. СуперВЧ как бы добавляет скрытое содержание, помогающее восприятию основного содержания музыки.

В.

В соцсетях мне попалось на глаза утверждение, что если есть суперВЧ-излучатель, то в звуке будут какие-то особые интерференции и искажения. Это так?

О.

Нет это не так. Если речь идет об интермодуляционных искажениях (когда тон в 20 кГц и рядом тон в 22 кГц рождают дополнительный тон в 2 кГц), то в акустических системах они практически всегда ничтожно малы, а уровень «ультразвуковых» сигналов в записи и так всегда низкий. «Интермодуляция» бывает появляется в неправильно спроектированных усилителях, но это не имеет отношения к громкоговорителям.

В.

Есть ли наушники с суперВЧ? Бывают же многополосные наушники?

О.

Да, есть. Некоторые фирмы делают многополосные наушники с дифференциальными излучателями (balanced armature), среди этих излучателей есть предназначенный именно для самых высоких «ультразвуковых» частот. Пример: Knowles Supertweeter.

В.

А насколько популярны суперВЧ? Какие фирмы их выпускают, где продаются?

О.

Конечно, это не ходовой массовый товар, а нишевый. Но любители есть. Можно сказать, что всплеск популярности начался в начале XXI века с появлением дисковых форматов аудио высокого разрешения, SACD и DVD-Audio. Основной спрос наблюдался среди японских аудиофилов. Среди производителей тогда выделялись Murata и Fostex (Япония) и Townshend Audio (Англия).

Сейчас на смену SACD и DVD-Audio пришли аудиофайлы и стриминг высокого разрешения. По-прежнему в Японии покупают и производят суперВЧ, производителей немало — это, к примеру, Fostex, TAKET, Kan Sound Lab. В Европе есть Audiosmile, наверное есть и другие фирмы-производители.

В России отдельные суперВЧ-громкоговорители представлены продукцией шотландской фирмы Fyne Audio.

В.

Чем на самом деле отличаются суперВЧ Fyne Audio от того, что делают сейчас и делали раньше другие?

О.

Доктор наук Пол Миллз, который руководит КБ Fyne Audio — один из самых известных специалистов по суперВЧ-излучателям в мире. Исследования на эту тему и их воплощение на практике он начинал еще во время работы на Tannoy. На нашем сайте есть интервью с ним.

Самое главное отличие Fyne Audio SuperTrax и его упрощенной версии S-trax от других в том, что эти суперВЧ-громкоговорители ненаправленные, то есть излучают во все стороны, в 360°.

В.

А зачем это? Это чтоб добавить в звук атмосферы, «воздуха»?

О.

Не знаю насчет воздуха, но аргумент у Пола Миллза такой: мы воспринимаем тембр музыкального инструмента как натуральный, если сохранены соотношения между основным тоном и его гармоническими составляющими (обертонами). И дополнительный толчок этой натуральности дает:

• баланс гармоник не только на оси излучения (как у обычного супервВЧ, который излучает тонкий пучок волн как лазерная указка), но под углами;

• баланс гармоник не только у прямых волн, но и у отраженных. Если суперВЧ не излучает, к примеру, в сторону боковой стены, то в боковом отраженном сигнале не будет обертонов.

В.

Есть еще какие-то особенности у SuperTrax?

О.

Вы мне не дали договорить про ненаправленность. Она реализована в чем-то аналогично басовому рассекателю Fyne Audio BassTrax. Специальный вкладыш, тело Венте, имеет форму направляющей «трактриса» (такое геометрическое сечение) и работает как рассекатель на самых верхних частотах, создавая сферическую направленность звука.

Второй плюс SuperTrax, что он рассчитан на использование с соосным изотропным излучателем НЧ/ВЧ IsoFlare, что теперь применен во всех моделях АС фирмы. Fyne Audio подготовила справочную таблицу места установки SuperTrax на верхней панели АС, на определенном расстоянии от передней панели. При правильной установке акустические центры излучения всего диапазона частот — от НЧ до самых верхних ВЧ — совпадают (рисунок).

В.

А что за мембрана применена в SuperTrax? Металлическая наверное?

О.

Нет, не металлическая. Впервые Fyne Audio пробует новейший хай-тек материал — TPCD (thin ply carbon diaphragm), особый плетеный материал на основе тонких углеродных нанопленок.

В.

Можно все-таки пояснить? Откуда взялись тонкие пленки, их разве применяют в акустике?

О.

Шведская фирма Oxeon в сотрудничестве с университетом им. Чалмерса в Гетеборге разработала технологию плетения, которая, среди прочего, позволила создать ряд материалов, специально предназначенных для мембран ВЧ-громкоговорителей — семейство Textreme TPCD.

Среди производителей ВЧ-головок TPCD используют, например, SB Acoustics, SEAS, Scan-Speak и Eminence.

В.

И чем он так хорош для суперВЧ?

О.

В отличие от металла TPCD имеет ортотропные свойства по всем важнейшим характеристикам: плотности, модулю Юнга, коэффициенту Пуассона и тд. Ортотропия, то есть различие параметров по геометрическим направлениям, дает легкой и жесткой мембране еще и возможность разбить резонансы по локальным участкам (наподобие распределенных мод в NXT), и позволяет получать свойства, заданные заказчиком. Иначе говоря, TPCD — это даже не материал, а технология создания материала, которая дает Fyne Audio свободу проектирования купола излучателя.

В.

Вы упоминали «более простой» суперВЧ, который делает Fyne Audio. S-Trax. Чем он отличается от «главного» SuperTrax, кроме цены, конечно?

О.

Если SuperTrax рассчитан на использование совместно с акустическими системами Fyne Audio серий Vintage, то S-Trax более универсален и в принципе его можно подключить к любой АС, не обязательно Fyne Audio. Лишь бы физически была такая возможность (место на верхней панели). При этом часть преимуществ суперВЧ, которые будут при совместной работе именно с соосным НЧ/ВЧ-излучателем IsoFlare, в случае с обычными, разнесенными в пространстве, излучателями обычной АС не реализуется. Но тем не менее, положительный эффект, проявляющийся в большей натуральности и открытости звучания, обычно заметен с любыми АС.

Если же брать отличия в реализации принципа ненаправленного суперВЧ, то в S-trax корпус не из ценного дерева, а алюминиевый, мембрана не из TPCD, а из магниевого сплава. Есть еще конструктивные отличия, конечно, но в целом сам принцип действия фактически един, просто в SuperTrax он технически более эффективен за счет более дорогих материалов и технологий.

В.

А я знаю, что Tannoy уже давно делает внешние суперВЧ-излучатели. Есть ли какая-то связь с тем, что сейчас мы видим у Fyne Audio?

О.

СуперВЧ Tannoy Prestige и ST300Mg — это тоже разработка Пола Миллза. Он же когда-то давно работал на Tannoy. Но они не такие. Это обычные, узконаправленные излучатели, а не сферической направленности.

В.

Напоследок, расскажите, как правильно пользоваться суперВЧ? Куда ставить, куда поворачивать, куда наклонять? Для тех, кто хочет, ваши теории проверить на практике…

О.

Начнем с того, что используя суперВЧ с соосным НЧ/ВЧ-громкоговорителем Isoflare мы можем без особых ухищрений получить времякогерентное излучение всех частот — если установить суперВЧ точно над акустическим центром излучения динамика lsoflare.

Акустический центр излучения не находится на вертикальной оси передней панели АС и ставить его надо несколько глубже. Фирма Fyne Audio рассчитала точное положение суперВЧ для всех совместимых моделей.

Для акустических систем с обычным, разнесенным, расположением ВЧ- и НЧ-динамиков нет строгих рекомендаций по расположению суперВЧ Fyne Audio, так как времякогерентное излучение не достижимо. Можно попробовать начальную позицию примерно на одной оси со звуковой катушкой ВЧ-динамика или на одной плоскости с передней панелью, а потом подобрать положение на слух. И повторим, положительный эффект, проявляющийся в большей натуральности и открытости звучания, обычно заметен с любыми АС.

Ненаправленный излучатель не надо поворачивать или наклонять, это не имеет практического смысла.

В.

А как и куда подключать?

О.

СуперВЧ подключается просто, без ухищрений, параллельно входным клеммам основных АС. В комплекте к S-trax и SuperTrax есть пара удобных полутораметровых кабелей. Разъемы банан 4 мм нужно вставить в клеммы «+» и «-» основной АС, а разъемы «лопатка» завинтить соответствующими клеммами на корпусе суперВЧ-громкоговорителя. Если на основной АС есть клемма заземления, то подключите и провод заземления. Главное — соблюдайте полярность соединения, «плюс» основных АС должен приходить к «плюсу» на суперВЧ и также делаете с «минусовыми» клеммами.

Fyne Audio еще и выпускает специализированный кабель для апгрейда, со сниженной собственной емкостью, он называется Fyne Audio SC1 Premium Cable.

Оригинальный текст АО «Нэкст». © 2026 Таранов С.А. Все права защищены