Jak powstaje Bellatrix

Jak powstaje Bellatrix

Po ponad 3 latach projektowania, Bellatrix jest najbardziej złożonym i najlepiej brzmiącym głośnikiem, jaki zbudowałem.

Jak powstaje Bellatrix 

Przygoda z Bellatrixem zaczęła się w 2017 roku.  Po trzeciej generacji Proximy i Electry, które zostały dobrze przyjęte przez rynek, nadszedł czas na coś zupełnie nowego i pod każdym względem lepszego.

Przez kilka miesięcy trwały poszukiwania nowego kształtu, który będzie od razu rozpoznawalny, inny od konkurencji, a jednocześnie będzie nawiązywał do „płaskich skrzynek” Proximy i Electry.

Potrzebna była jednak większa objętość, która „obsłuży” 2 głośniki basowe, więc po zbudowaniu kilku makiet, początkowo z tektury, Bellatrix otrzymał przekrój ośmiokąta nieforemnego. Bryła jest dodatkowo pochylona ku tyłowi, ścięta u dołu i z góry pod różnymi kątami, a jej głębokość jest nadal mniejsza od szerokości.

Przy całej złożoności kształtu obudowy i tak wielu różnych kątach cięcia, dla każdego drewnianego i metalowego elementu powstał szablon, a wewnętrzna rama obudowy powstaje w specjalnie dla niej zbudowanym stole montażowym. Aby uzyskać powtarzalność i założoną dokładność wykonania elementów poniżej 0,3mm, opracowanie szablonów oraz technologii cięcia zajęło prawie 9 miesięcy. Elementy drewniane Bellatrixa formatowane są tradycyjnym sposobem, bez użycia maszyn CNC.

Jednak efekt wizualny stanowi tylko część projektu obudowy. To, co ważniejsze, kryje się wewnątrz. Obudowa jest wentylowana w dół, jednak nie jest to pospolity bass-reflex.  Bellatrix podzielony jest przegrodami na kilka współdziałających ze sobą komór, które razem tworzą rozpraszająco – tłumiący układ rezonansowy, będący interpretacją obudowy TQWT (stożkowej rury ćwierćfalowej).

Stworzenie takiej obudowy wymagało zbudowania specjalnego prototypu, który można było otwierać, przestrajać i wykonywać badania. Dzięki temu każdą komorę można było przetestować podczas odsłuchów, a także badać, jak różne materiały tłumiące wpływają na brzmienie średnich tonów oraz basu.  Stosowana w Divine Acoustics od lat technologia CRCdesign otrzymała podczas projektowania Bellatrixa nową, bardziej skomplikowaną, doskonalszą formę.

Owocem ponad roku pracy jest obudowa, która nie posiada luźnego miękkiego materiału tłumiącego wewnątrz.  Posiada szereg wzmocnień, poprzeczek i żeber, dodatkowo wzmocniona jest stalową kratownicą, która spina ze sobą boczne ścianki i rozkłada drgania po wymiarze wysokości. Jednak mimo to, nie jest obudową, która całkowicie tłumi drgania. Zastosowane w jej projekcie rozwiązania pozwalają, żeby cześć jej ścianek pozostała nadal „żywa” dla drgań. Odpowiednia ilość specjalnie dobranego materiału rozpraszającego wklejona jest w ściśle określonych miejscach.

Głośniki  

Początek prac nad Bellatrixem zbiegł się w czasie z wprowadzeniem przez firmę Eton nowej serii głośników. Po rozmowach z przedstawicielem Etona postanowiłem zamówić kilka rodzajów nowych głośników na testy. Tym, co mnie w nich urzekło, była budowa membrany: zastosowanie celulozy w sposób nowoczesny, a jednocześnie trochę vintage. Membrany są niepowlekane, tak jak robiło się wiele lat temu, ale jednocześnie dzięki licznym przetłoczeniom uzyskano ich bardzo wysoką sztywność, wtedy nieosiąganą.

Po wprowadzeniu niezbędnych modyfikacji – precyzyjnego wytłumienia koszy głośników (Bascet Accurate Dampening) oraz zamontowaniu głośników na oddzielających je od obudowy podkładkach – 7 calowe Etony serii Orchestra zaczęły odtwarzać bas i średnie tony Bellatrixa.

Dopełnieniem Etonów musiał być wysokiej klasy głośnik wysokotonowy. Jego wybór nie był prosty i trwał bardzo długo.

Naturalnym „partnerem” celulozowych membran głośników średniotonowych jest głośnik wysokotonowy z membraną jedwabną. Oba materiały są naturalne, uzupełniają się wyśmienicie. Tweeterów z membraną jedwabną na rynku jest cała masa, jednak głośników, które mogłem użyć do tego projektu, było naprawdę niewiele.

Pierwszy parametr wzięty pod uwagę to impedancja. Bellatrix jest układem 2,5 drożnym, więc w szerokim zakresie nominalnie 4 omowym. Głośnik wysokotonowy musiał być więc 4 omowy, aby zapewnić bardziej „przewidywalną” impedancję dla współpracujących z Bellatrixem wzmacniaczy. Z wyścigu odpadły więc wszystkie głośniki 8 i 6 omowe.

Drugim kryterium wyboru była efektywność głośnika. Nie mogła być zbyt wysoka, ponieważ tony średnie uzyskają nie więcej niż 87dB/1W/1m efektywności. Odnoszę wrażenie, że producenci głośników, nie wiedzieć czemu, biorą udział w wyścigu na skonstruowanie głośnika o jak najwyższej efektywności, nawet kosztem jakości dźwięku. Rynek zasypany jest głośnikami wysokotonowymi „chwalącymi się” efektywnością 93, 95dB i większą. I jak go użyć z głośnikiem basowym nie osiągającym 90 decybeli efektywności?  Stłumić do granic przyzwoitości? Z konieczności dzielić napięcie w zwrotnicy? Tracić mikrodynamikę? Odpadły więc wszystkie głośniki z efektywnością powyżej 90dB.

Ostatecznie wybór padł na głośnik pierścieniowy Scan-Speak Iluminator ze wszystkimi stojącymi za nim zaawansowanymi technologiami. Wybrałem wersję z dużą komorą tłumiącą za membraną, bardzo niskim rezonansem i pożądaną przeze mnie efektywnością poniżej 90dB. Dlaczego nie ten bardziej popularny, w wersji z frontem z „koniczyną”? Właśnie ze względu na jego wyższą efektywność.

Od lat w Divine Acoustics stosowany jest system TMI, który polega na odseparowaniu głośnika wysokotonowego od głównej bryły obudowy. Ze względu na bardzo mały front Scan-Speaka klasyczny zestaw podkładek z różnych materiałów musiał przejść metamorfozę. W ten sposób, po wielu miesiącach prób z różnymi materiałami i ich konfiguracjami, opracowano nową technologię stosowania twardych materiałów – CeraGem. Tweeter otrzymał swoją własną obudowę, w której zintegrowany jest system wielu warstw tłumiących. Ta sama technologia została wykorzystana w naszych stopach antywibracyjnych Kepler.

W obudowach Bellatrixa zaplanowano osobną bardzo precyzyjnie tłumioną komorę, w której montowany jest głośnik wysokotonowy wraz z całym systemem tłumiącym jego drgania.

Zwrotnica  

Jaka powinna być zwrotnica, która będzie sterować tak dokładnie przygotowanymi głośnikami i nie zniweczy efektów pracy włożonych w projekt obudowy? Na pewno ekstremalnie precyzyjna… Ile trzeba poświęcić czasu, żeby ją zaprojektować? Tyle, ile potrzeba!

Przez lata w Divine Acoustics stosowane były zwrotnice różnych rzędów, w miarę rozwoju stawały się coraz dokładniejsze. Z czasem opracowane zostały systemy SGP (wspólnego punktu masy) oraz RFpath – eliminacji dzielnika napięcia w torze głośnika wysokotonowego. Bellatrix potrzebował jednak przeorganizowania całego schematu zwrotnicy, ustalenia, jakie nachylenia zboczy współpracują najlepiej w układzie 2,5 drożnym, które z elementów wpływają na poszczególne cechy brzmienia i jakie są między nimi zależności.  W toku prac nad zwrotnicą Bellatrixów opracowane zostały nowe technologie projektowania i montażu, niezbędne do panowania nad jakością dźwięku i uzyskania powtarzalności przy budowie kolejnych egzemplarzy: ESM (kontrola magazynowania energii) i FDC (w pełni kierunkowy obwód).  

Ostatecznie zwrotnica Bellatrixa, pomimo zastosowania filtrów 1 i 2 rzędu, zawiera ponad 50 elementów montowanych metodą punkt-punkt, dwustronnie, na płytce bez ścieżek. Samo rozplanowanie wspólnego punktu masy zajęło kilka miesięcy, a „zszycie” Scan-Speaka z Etonami to efekt ponad roku odsłuchów i setek mikro poprawek. Żeby głośniki były bardzo wysokiej jakości, trzeba naprawdę poświęcić im tak wiele czasu.

Zwrotnica montowana jest w swojej osobnej obudowie. Podczas montażu lista kontrolna obejmuje ponad 200 punktów pomiarowych.

Zastosowane kondensatory to Miflex: miedziane KFPM i polipropylenowe MKP-14 oraz Jantzen Audio:  Alumen, Z-Superior oraz Z-Standard. Kondensatory łączone są w pakiety, aby uzyskać jak największą precyzję wymaganej pojemności – każdy z pakietów łączy ze sobą co najmniej 2 typy kondensatorów uzupełniających się brzmieniowo.

Cewki zostały przygotowane z „aptekarską” precyzją, są ważone, mierzone z największą dostępną dokładnością i izolowane bawełną w celu likwidacji zakłóceń RFI/EMI.  

Użyte rezystory to bezindukcyjne Superes z dokładnością 1% dodatkowo bocznikowane precyzyjnymi rezystorami metalizowanymi dla uzyskania wysoce dokładnej i powtarzalnej rezystancji.

Projektowanie Bellatrixa okazało się być niesamowitą przygodą, pełną chwil euforii i zwątpienia. Aktualnie trwają prace końcowe: projektowanie opakowania, końcowe testy, przygotowanie toku produkcji.

Nowy flagowy głośnik Divine Acoustics o pięknej nazwie Bellatrix dostępny będzie w najbliższych miesiącach.

 

W nowoczesnym systemie audio o doskonałych parametrach i ekstremalnie niskich zniekształceniach, głośnik nadal jest najsłabszym ogniwem. Ze względu na swoją złożoną budowę elektromechaniczną wprowadza do dźwięku najwięcej zniekształceń. Żeby je obniżyć i aby muzyka była odtwarzana przez niego jak najwierniej, elementy głośników, a w szczególności zwrotnice, powinny być wykonane z jak największą dokładnością i pełną powtarzalnością.

W obwodach zwrotnic Divine Acoustics, zamiast pojedynczego kondensatora o określonej pojemności z podstawowego typoszeregu, stosuje się pakiety kondensatorów, żeby uzyskać pożądaną sumaryczną pojemność z dużą dokładnością oraz jak najmniejszą różnicą pomiędzy egzemplarzami produkcyjnymi. W poszczególnych pakietach stosowane są kondensatory różnych producentów i różnych serii, aby uzupełniały się brzmieniowo.

Przy dokładnościach pojemności rzędu 0,01uF uzyskanych po złożeniu z 2 lub 3 różnych kondensatorów, ogromnego znaczenia dla otrzymania pożądanego brzmienia nabiera kolejność naładowania i rozładowania poszczególnych składników pakietu. Źle zestawione – zakłócają się wzajemnie, utrudniają wzmacniaczowi prawidłowe wysterowanie głośnika i powodują degradację brzmienia.

Okazuje się, że nawet dość znaczne zmiany w jakości dźwięku spowodowane jedynie różnicami w połączeniu tych samych kondensatorów są przez aparaturę pomiarową niemierzalne.

Aby uzyskać pożądane brzmienie głośników, w szczególności wysoką rozdzielczość, mikro i makro dynamikę oraz umiejętność prawidłowego określania położenia instrumentów w przestrzeni, sposób działania każdego z pakietów kondensatorów określany jest w procesie projektowania w trakcie długich testów odsłuchowych. Bardzo staranny bezpośredni montaż elementów zwrotnic wraz z ich odpowiednim wcześniejszym przygotowaniem i pomiarami przyczynia się do pełnej powtarzalności produkcji i uzyskania niskich zniekształceń, a tym samym wysokiej jakości brzmienia głośników.   

 

.

Najważniejszą częścią procesu projektowego w Divine Acoustics stanowią intensywne, wielomiesięczne testy odsłuchowe prowadzone w kontrolowanych warunkach. Podczas testów określane są też takie parametry elementów używanych do produkcji zwrotnic, których nie można zmierzyć aparaturą pomiarową, a które również wpływają na końcowy efekt brzmieniowy. Jednym z nich jest kierunkowość przepływu sygnału.

W naszych głośnikach wszystkie elementy w zwrotnicach oraz okablowanie wewnętrzne montowane jest z zachowaniem prawidłowej kierunkowości wykazanej w testach odsłuchowych.

Aby zapewnić w pełni kierunkową drogę sygnału w naszym flagowym modelu Bellatrix, w Divine Acoustics powstał projekt zacisków głośnikowych, w których sygnał przekazywany jest za pomocą elementów z czystej niepowlekanej miedzi o określonej w testach odsłuchowych kierunkowości. Zapewnia to w pełni kierunkową drogę sygnału od zacisków głośnikowych, poprzez okablowanie wewnętrzne i elementy zwrotnicy, aż do cewek przetworników.