Pada saat yang sama, pemancar digital dari berbagai jenis telah diproduksi dalam jumlah terbatas untuk waktu yang lama. Yang terakhir ini sedikit diketahui oleh berbagai konsumen, mahal dan jarang digunakan. Selanjutnya, sejarah singkat dari pemancar suara digital, perangkat di mana mereka digunakan dan digunakan, serta pertimbangan tentang prospek mereka.
Prasyarat untuk penampilan
Sejak pertengahan 20-an, dominasi tak terbagi dalam electroacoustics tetap dengan pengeras suara elektrodinamik, dalam berbagai variasinya. Tidak ada elektrostat, yang pada awalnya terbakar hebat, mengganggu sesi film suara pertama di tahun 30-an, dan kemudian menjadi sangat mahal, tidak bisa memerasnya. Tidak ada ionofon, yang tidak mampu mereproduksi frekuensi rendah dengan memadai. Tidak ada emulator piezoelektrik, yang tidak dapat menahan persaingan karena rentang frekuensi yang kecil.
koil speaker subwoofer yang terbakar habis
Dalam hal ini, secara teknis speaker hampir tidak sempurna. Jadi, untuk tweeter, suhu kumparan 100 derajat Celcius bukanlah batas, efisiensi untuk alasan ini jarang melebihi 1%, dan suhu kumparan driver bass driver dinamis dapat dengan mudah melebihi 150 dan bahkan 200 derajat ketika bekerja pada daya pengenal. Distorsi, baik frekuensi maupun non-linear, membutuhkan koreksi atau teknologi yang dapat secara signifikan menguranginya. Kisah serupa terjadi dengan respons sementara, yang dalam solusi mahal membuat Anda terus-menerus mengejar rentang frekuensi yang besar, yang, idealnya, jauh melampaui spektrum yang dapat didengar oleh telinga manusia.
Namun, terlepas dari semua kekurangan pembicara, dialah yang menjadi yang paling dituntut dalam hal kombinasi keuntungan. Pada saat yang sama, para peneliti yang tak kenal lelah tidak berhenti mencari sesuatu yang lebih produktif, hemat energi, dan juga lebih mudah dikelola. Insinyur mulai mencari cara untuk mengubah sinyal digital menjadi suara secara langsung, tanpa menggunakan DAC.
Eksperimen akustik Bell Labs pada 1920-an
Secara teori, speaker digital pertama kali dijelaskan oleh Bell Labs pada tahun 1920-an. Prinsip mereka cukup sederhana. Bit yang paling tidak signifikan mengontrol speaker, di mana nilai "1" menggerakkannya pada amplitudo maksimum, nilai "0" berhenti memberi sinyal sepenuhnya. Selanjutnya, bit yang paling tidak penting menggandakan area radiasi awal, yang berikutnya menggandakan area, dll sesuai dengan jumlah bit. Pada tahun 20-an tidak ada kebutuhan mendesak untuk jenis konversi sinyal digital menjadi suara, dan secara teoritis, karya-karya meletakkan meja selama bertahun-tahun.
Bel Speaker
Dalam versi sebelumnya, area radiasi bit berikutnya terletak secara konsentris di sekitar segmen bit sebelumnya, tetapi aturan ini tidak wajib. Teori ini pertama kali dipraktikkan pada tahun 1980. Bell Lab juga menjadi pengembang. Itu adalah elektroda berbentuk cakram tempat membran film tipis dipasang. Elektroda dibagi menjadi segmen terisolasi, dengan rasio area yang dijelaskan di atas, dengan jumlah debit 4.3, 2.1.0. Segmen bersemangat dengan sinyal persegi panjang digital, sesuai dengan nilainya.
Untuk komunikasi telepon, kesetiaan reproduksi sudah cukup, tetapi emitor ini tidak cocok untuk mereproduksi musik. Faktanya adalah bahwa untuk mendapatkan kenyaringan yang cukup, area radiator yang sesuai dalam faktor bentuk sistem speaker adalah sangat besar. Distorsi konversi juga merupakan masalah, yang dalam DAC klasik dapat dihilangkan dengan menggunakan filter. Tetapi dalam pemancar digital, penggunaannya tidak mungkin, karena konversi terjadi secara langsung dan mereka adalah penghubung akhir dalam reproduksi.
Eksperimen Jepang
Tahap selanjutnya dalam pengembangan pemancar suara digital adalah penciptaan pengeras suara digital electret dan piezoelektrik oleh SONY. Prinsip operasi tidak jauh berbeda dari yang digunakan di Bell Lab, tetapi desainnya berbeda. Elektroda pemancar tersebut adalah bagian konsentris dengan luas yang sama. Bagian-bagian dihubungkan dalam kelompok, jumlah kelompok tergantung pada kapasitas emitor.
Metode yang berbeda secara mendasar untuk membagi bagian-bagian dari pengeras suara digital diusulkan oleh para insinyur di Matsushita Electric Corporation (sekarang Panasonic Corporation). Paten, yang masih dimiliki oleh perusahaan, diusulkan untuk menggabungkan segmen pemancar suara ke dalam kelompok sesuai dengan faktor bobot pembuangan.
Tidak ada perkembangan yang dijelaskan dalam bagian yang dikembangkan karena biaya produksi, distorsi tinggi, manufakturabilitas rendah, dan masalah spesifik lainnya dari teknologi baru lahir.
Pembicara digital
Upaya untuk membuat emitor digital elektrodinamik dimulai segera setelah munculnya piezo dan pengeras suara electret jenis ini. Masalah yang terakhir adalah dalam rentang frekuensi yang sempit dan semacam respon frekuensi, yang tidak memungkinkan mereka untuk digunakan secara efektif di mana saja, kecuali untuk perangkat komunikasi untuk mereproduksi bagian suara dan HF pembicara.
menggambar dari paten Philips
dan Sony memulai percobaan untuk menciptakan speaker digital pada tahun 1982. Prinsipnya adalah bahwa jumlah kumparan dalam emitor meningkat, sedangkan jumlah bagian sesuai dengan kapasitas. Hasilnya adalah paten Philips # 4612420 , tak lama sebelum itu di Jepang # 58-31699 terdaftar, menunjukkan desain speaker digital yang serupa.
Speaker digital multi-koil dapat dianggap sebagai salah satu varian driver digital yang paling lama hidup. Penyebutan terakhir tentang pengembangan yang serupa dimulai pada tahun 2000, ketika prinsip yang sama diterapkan oleh B&W, unggulan pengembangan audiophile.
Emitor piezo universitas
Selain perusahaan yang menciptakan elektronik, topik emitor digital secara aktif dikembangkan di universitas. Sekelompok ilmuwan dari Universitas Shinzu di Nagano memfokuskan upaya mereka pada 1990-an pada pengeras suara digital piezoelektrik. Mereka mendapatkan hasil pertama mereka pada tahun 1993, dan pada tahun 1999 mereka menunjukkan sebuah emitor yang dirancang untuk sinyal 16-bit dengan laju sampling 48 kHz.
Kita dapat mengatakan bahwa pengembangan ini adalah penghasil emisi digital pertama, yang karakteristiknya cukup untuk penggunaan multimedia terbatas. Karakteristik perangkat adalah sebagai berikut:
- Rentang frekuensi: 40-10000 Hz;
- Respons frekuensi tidak merata dalam 4 dB.
- THD 3,5% pada 50 Hz dan 0,1% pada 10.000 Hz
- Sensitivitas 84 dB
Kebisingan kuantisasi dan artefak lain dari jenis konversi digital-ke-analog yang serupa yang terkait dengan kedalaman bit rendah pada penghasil emisi tersebut cukup kuat untuk berbicara tentang kesetiaan tinggi. Jelas bahwa pengeras suara jenis ini hanya dapat digunakan dalam perangkat multimedia, terutama untuk komunikasi dan notifikasi suara, tetapi tidak untuk reproduksi musik berkualitas tinggi.
Algoritma Brighton kisi atau Helsinki
Ilmuwan Inggris yang paling berkesan menerapkan prinsip baru yang fundamental. Sekelompok peneliti dari Brighton University, dengan dukungan keuangan dari B&W, mengembangkan AS di mana mereka tidak mencoba untuk mendorong pemancar digital ke dalam satu rumah, tetapi disajikan sebagai array terdistribusi dari banyak penghasil emisi dinamis yang terpisah, yang dikelompokkan sesuai dengan keluarnya sinyal. Dengan demikian, dua arah dibuka untuk pengembangan pengeras suara digital. Yang pertama adalah peningkatan kedalaman bit kuantisasi, yang memungkinkan untuk mengurangi noise, dan yang kedua adalah koreksi sinyal untuk mengkompensasi distorsi emitor dinamis (atau lainnya).
Penciptaan jenis baru emitor digital telah menghasilkan minat yang besar dalam komunitas akademik. Akibatnya, perusahaan Finlandia Audio Signal Processing Espoo dan University of Helsinki telah menciptakan algoritma yang mengoptimalkan pengoperasian gril sectional Brighton. Algoritma memungkinkan untuk menyamakan fase dan amplitudo dalam seluruh spektrum frekuensi yang dapat direproduksi. Algoritma juga muncul pada tahun 2000.
Proyektor Suara Digital
Perkembangan di atas digunakan oleh 1..limited untuk membuat The Digital Sound Projector, perangkat yang diperkenalkan pada tahun 2002. Kita dapat mengatakan bahwa ini adalah produk penuh pertama dalam sejarah electroacoustics yang menggunakan emitor digital untuk mereproduksi musik dengan kesetiaan tinggi.
Pabrikan mikroprosesor ARM Ltd, Cambridge Display Technology, perusahaan ilmiah interdisipliner, dan Analog Devices, pabrikan chip, mengambil bagian dalam pembuatan The Digital Sound Projector. Kemudian, produksi skala kecil dari produk dilanjutkan oleh Pioneer.
Perangkat ini menggunakan 256 emitor kecil, yang masing-masing mereproduksi satu pulsa. Seperti piksel pada monitor, sistem menyatukan gambar besar dari banyak sinyal. Prosesor, sesuai dengan algoritma Finlandia, mengontrol parameter pemutaran dan melakukan penghapusan noise dan kompensasi distorsi. Proses kompensasi memperhitungkan artefak decoding dan gelombang gangguan dari berbagai emitor.
Salah satu pencapaian penting adalah efisiensi, yang mencapai 10%, yang secara signifikan melebihi nilai-nilai speaker analog klasik. Prinsip radiasi digital terkontrol terdistribusi juga secara signifikan mengurangi distorsi harmonik dan intermodulasi. Mungkin kelemahan yang paling signifikan dan jelas dari sistem adalah kompleksitasnya, manufakturabilitas rendah, dan, akibatnya, biaya tinggi. Pada awal tahun 2000-an, dunia tidak siap untuk menerima sesuatu yang begitu kompleks dan, jelas, belum siap untuk menerima sampai sekarang. Masalah yang dapat dilihat dalam bentuk kompleksitas dan biaya tidak membuat teknologi kisi diproduksi secara massal dan menguburnya di kuburan ide-ide yang gagal.
Tahap perkembangan modern
Meskipun kesulitan yang jelas, teknologi radiasi digital telah menerima perkembangan yang tidak terduga. Jadi pada 2015, penciptaan emitor MEMS diumumkan, yang didasarkan pada struktur logam-oksida-semikonduktor (CMOS) pelengkap. Kami terbiasa dengan mikrofon MEMS dan accelerometer MEMS, dan sekarang giliran pengeras suara.
Audio Pixels mengumumkan pembuatan emitor MEMS, yang mengatakan hampir membuat emitor digital yang dapat mengungguli speaker analog. Limiters adalah amplitudo kecil, serta batasan rentang frekuensi rendah yang dihadapi oleh kebanyakan inovator di bidang pemancar suara.
Contoh lain dari penggunaan emitor digital adalah headphone Audio-Technica ATH-DSR9BT , yang tanpa DAC biasa dan dilengkapi dengan speaker digital Pure Digital Drive. Pabrikan tidak mengungkapkan esensi teknologi secara terperinci, namun, menilai dari informasi yang tersedia, ini adalah reinkarnasi dari speaker digital dengan banyak gulungan, namun, tidak seperti radiator Philips pada pertengahan 80-an, Pure Digital Drive beroperasi dengan sinyal multi-bit.
Saya tidak tahu bagaimana masalah radiasi ultrasonik, kebisingan kuantisasi, dan juga koreksi distorsi yang diperkenalkan oleh bagian mekanik perangkat diselesaikan. Namun dilihat dari fakta bahwa perangkat diposisikan sebagai nirkabel andalan perusahaan, ada kemungkinan solusinya efektif. Diketahui juga bahwa pembicara diciptakan dalam kemitraan dengan Trigence Semiconductor.
Analog hangat dalam waktu dekat
Saya akan mencoba bermain Nenek Wang dan merangkum semua hal di atas. Harapan radiasi digital adalah MEMS, tetapi ia memiliki keterbatasan fisik yang sangat besar yang akan membatasi penggunaannya pada faktor bentuk yang dapat dipakai secara umum. Masalah lain adalah kecepatan pengembangan teknologi MEMS yang membuat rencana, seperti bercanda di antara para pengembang, di "tahun anjing", yaitu. di mana industri lain secara kondisional membutuhkan satu tahun, MEMS akan memakan waktu tujuh tahun.
Masalah lainnya adalah biaya. Dan sampai manufakturabilitas tumbuh, biaya tidak akan berkurang, dan itu tidak akan tumbuh dengan cepat karena kecepatan pengembangan MEMS yang telah disebutkan. Pabrikan sangat menyukai kesederhanaan dan kemunduran produksi speaker sehingga untuk mengubahnya untuk sesuatu, diperlukan argumen yang sangat berbobot, dan peningkatan efisiensi jelas bukan salah satunya. Oleh karena itu, pendukung techno-archaic dan audiophile analog lainnya "steampunk" tidak perlu khawatir. Amplifier tabung, tentu saja, tidak akan kembali setelah vinil yang dibangkitkan, tetapi speaker analog yang hangat dan panas (dalam arti harfiah) akan hidup sepuluh atau dua tahun lagi. Sayangnya, banyak pengeras suara digital saat ini masih relatif mahal, produk eksperimen langka dan penelitian ilmiah.