Джим Тиль и Thiel Audio

"Что бы ты ни делал, — стремись к совершенству."
Генри Ройс

Джим Тиль (James Edward Thiel) родился 29 сентября 1947 года в Ковингтоне (Covington, Kenton County), штат Кентуки (Kentucky), в семье Ральфа Тиля (Ralph Henry Thiel), уроженца Кентуки, и Мэри Роуз Тиль (Mary Rose Thiel), уроженки штата Луизиана. Он был старшим из семи детей, посещал католическую школу и увлекался игрой на фортепьяно. В возрасте 12 лет Джим начал ремонтировать радиоприемники и другие звукоусилительные устройства, а позже начал изготавливать акустические системы для расплодившихся тогда рок-групп. В 1968 году Джим завершил физико-математическое образование в Университете Кентуки.

В 1977 году Джим, его жена Кэти Горник Тиль (Kathy Gornick Thiel) и брат Том основали компанию Thiel Audio в Лексингтоне (Lexington, Fayette County), штат Кентуки, взяв ссуду 20 тысяч долларов.

В 1976 году Джим разработал модель 01 — крупную полочную акустическую систему с хорошими, даже по современным меркам, параметрами:

полоса 30–18000 Гц, ±2 дБ
частота разделения 2000 Гц
чувствительность 94 дБ при 1 Вт/м на 400 Гц
импеданс 6 Ом
габаритные размеры 30х48х23,5 см
10-дюймовый НЧ-динамик с магнитом весом 1 кг, 2-дюймовой длинноходной звуковой катушкой и полуволновым полиуретановым подвесом
1,5-дюймовый купольный ВЧ-динамик из майлара с 1,5-дюймовой звуковой катушкой и 200-граммовым магнитом Alnico.

К системе прилагался эквалайзер для расширения диапазона до 30 Гц; его следовало включать между источником и усилителем (как и для модели 03).

Модель 02 была меньше по размерам, но почти одинакового веса (около 10 кг), с акустическим оформлением ФИ (порт выведен вперед), продавалась без эквалайзера; 6,5-дюймовый длинноходный НЧ-динамик обеспечивал нижнюю частоту 45 Гц; новый 1-дюймовый ВЧ-динамик с тканевым куполом расширил диапазон до 20 кГц (±2 дБ). Модели 01 и 02 производились в Канаде и продавались третьей фирмой. Модель 03 (1978 г.), соответствующую новой концепции когерентного источника, производила и продавала уже созданная компания Thiel Audio.

В напольных моделях 03 и 04 появилась фирменная, сильно скошенная назад к ВЧ-динамику, передняя панель, которая обеспечивала временную когерентность, т.е. выравнивала времена прихода к слушателю фронта звукового давления от излучателей, работающих в разных полосах частот.

В результате интенсивных исследований, к концу 1970-х Джим сформулировал следующие основные требования к акустическим системам высокого разрешения:

Тональная верность:

точная АЧХ, без подъема или провала в любой области звукового спектра;
отсутствие резонансов в динамиках или корпусе, чтобы не вносить окрашивание звука.

Пространственная верность:

однополярное излучение, точечный источник;
точность временной характеристики для сохранения естественных пространственных деталей;
отсутствие дифракции корпуса;
равномерное распределение энергии всех частот по широкой области.

Верность переходной характеристики:

фазовая когерентность для обеспечения реалистичного воспроизведения переходных процессов при нарастании сигнала;
очень низкое накопление энергии для обеспечения прозрачности музыкальных деталей (в противном случае, они маскируются "послезвучаниями" громких звуков).

Динамическая верность:

способность воспроизводить сигналы с высоким звуковым давлением и низкими искажениями.

По глубокому убеждению Джима, только одновременное соблюдение всех этих требований на достаточно высоком уровне позволяет создать универсальную и нейтральную акустическую систему, доставляющую наслаждение музыкой любых жанров.

Перечисленные технические требования приводят к следующим основным целям проектирования:

Очень ровная АЧХ;
Точность временной характеристики;
Точность фазовой характеристики;
Низкое накопление энергии;
Низкие нелинейные искажения.

К 1984 году Джим разработал линейку когерентных громкоговорителей и представил на выставке модель CS3 (CS — coherent source, когерентный источник). В аудиофильской прессе появились благоприятные отзывы. «Моей первой реакцией на эту систему было полное недоверие! Никогда в жизни я не слышал такого плотного, глубокого баса из громкоговорителя столь малого размера. Thiel CS3 существенно превосходит большинство других за ту же цену», писал обозреватель Stereophile Magazine в марте 1984 года, не поняв главных отличий новой акустики.

С тех пор в акустические системы Thiel Audio внедряются весьма необычные (и дорогостоящие) технические решения, которые стали фундаментальными для инженерного подхода Джима, позволяя достигать чрезвычайно высокого качества звучания.

Наиболее примечательными из них являются:

полная фазовая когерентность (устранение фазовых искажений), достигаемая использованием разделительных фильтров первого порядка при частоте разделения СЧ/ВЧ не более 3 кГц, обеспечивает постоянство звукового давления по всем углам излучения и не приводит к потерям энергии реверберации в помещении в области частоты разделения полос;
точная временная когерентность (отсутствие задержек по времени между динамиками), достигаемая коаксиальной/совмещенной установкой излучателей и/или наклонными передними панелями, также способствует формированию ровной диаграммы направленности;
системы привода с короткой звуковой катушкой и длинным магнитным зазором, которые радикально снижают нелинейные искажения (см. рисунок);
очень жесткая и тяжелая конструкция корпуса и литые алюминиевые или магниевые корзины для динамиков (начиная с CS3);
ослабленная краевая дифракция корпуса, достигаемая скруглением краев передней панели (начиная с модели 04);
алюминиевые диафрагмы излучателей, чья жесткость устраняет резонансы в рабочем диапазоне частот.

Применение разделительных фильтров первого порядка (спад 6 дБ/октаву по звуковому давлению) предъявляет жесткие требования к АЧХ динамиков, которая должа быть ровной на протяжении не менее двух октав от частоты разделения, и к качеству конденсаторов в схеме фильтра (начиная с CS3, Джим использовал только полипропиленовые конденсаторы).

Почти с самого начала, Джим вносил небольшие, но серьезные изменения в покупные динамики. Затем стал заказывать по своим чертежам динамики с параметрами, оптимизированными путем компьютерного моделирования под свои акустические системы.

В начале 1980-х доводка заказного динамика требовала 2–3 итераций, в начале 1990-х — более десяти, и занимала около года.

В 1998 году Джим запустил собственное производство динамиков, и дело пошло быстрее.

Первыми на фирме были изготовлены 10-дюймовые пассивные излучатели для CS2_2 и CS3.6 (остальные динамики были разработаны Джимом и изготовлены фирмой Vifa), затем НЧ-динамик для CS7 (77 экспериментальных вариантов!); полный комплект динамиков впервые был изготовлен для трехполосной системы CS6, причем ВЧ-динамик имел новую конструкцию с использованием необычных для того времени материалов, которые позже стали использовать и другие фирмы.

Следует отметить, что Джим фактически заново изобрел тяжелое медное кольцо, устанавливаемое вокруг центрального полюсного наконечника, которое стабилизировало напряженность магнитного поля в зазоре при изменении тока через звуковую катушку, предотвращало размагничивание ферритов при больших токах, приводившее к компрессии выходного сигнала, и снижало индуктивность катушки путем короткого замыкания "вторичной обмотки" этого трансформатора с железным сердечником.

Революционным усовершенствованием стала короткая звуковая катушка в длинном зазоре, однако такой системе потребовались значительно более мощные и дорогие магниты.

Чтобы создать выдающийся коаксиальный СЧ/ВЧ динамик для CS7, Джиму пришлось решить ряд сложных проблем, связанных с окрашиванием звука (из-за резонансов и дифракции на ВЧ и СЧ) при установке ВЧ-излучателя в глубине раскрыва СЧ-диафрагмы. В результате было найдено изящное решение в виде композитной алюминиевой СЧ-диафрагмы особой формы (с необычным углом раскрыва) с прослойкой из стиреновой пены. Из-за увеличения массы такой диафрагмы пришлось - для сохранения чувствительности - применить два больших магнита, но дополнительным преимуществом стало повышение жесткости диафрагмы и подавление резонансов в рабочей полосе частот.

В 21 век компания Thiel Audio вошла с линейкой великолепных акустических систем.

Очередным достижением Джима стала разработка в 1997 году коаксиального совмещенного СЧ/ВЧ громкоговорителя. Этот динамик использовался в акустических системах PCS, MCS1, CS2.3, CS2.4 и CS7.2. Совмещенный динамик содержит ВЧ-излучатель с алюминиевым куполом, находящимся в центре среднечастотной диафрагмы (см. рисунок), гарантируя одновременное прибытие звуковой волны в уши слушателя, независимо от расстояния или высоты прослушивания. Кроме того, отсутствует электрический разделительный фильтр между СЧ и ВЧ динамиками; колебания звуковой катушки, поступающие на ВЧ-динамик, механически отфильтровываются окружающим его подвесом. Исключение компонентов разделительного фильтра из тракта ВЧ-сигнала обеспечило очевидные преимущества.

Джим также отмечал, что себестоимость совмещенного динамика гораздо ниже, чем коаксиального динамика с раздельными звуковыми катушками.

Джим обдумывал концепцию такого динамика более года, откладывая создание прототипа, поскольку он полагал, что понадобится от 6 до 12 месяцев для его совершенствования. У Джима были более неотложные дела, которые требовали его внимания. В один из выходных дней, любопытство пересилило, и он сделал динамик, который оказался первым из десятков прототипов. Спустя пару часов, к большому удивлению Джима, динамик заработал почти безупречно. Именно он стал краеугольным камнем новой линейки акустических систем Thiel Audio. (Примечательно, что Джим разработал динамик и каждую деталь его конструкции полностью в голове, чтобы он заработал так, как предполагалось. Череда проб и ошибок состоялась в его воображении.)

Благодаря тщательному подбору податливости и затухания в связывающем подвесе и оптимизации соотношения площади и массы ВЧ и СЧ диафрагм, совмещенный динамик демонстрирует чрезвычайно плоскую АЧХ от 100 Гц до 20 кГц.

Позже Джим разработал новаторскую ребристую алюминиевую диафрагму СЧ-излучателя и применил её и в коаксиальном динамике, разработанном для флагманской модели CS3.7 (2006 г.), которая была глубокой модернизацией CS2.7. Однако коаксиальный динамик для финального варианта CS3.7 уже не был совмещенным, поскольку Джим считал, что качество последнего составляет 98% от качества более дорогого коаксиального СЧ/ВЧ-динамика. Джим был перфекционистом, и эти 2% решили дело.

Джим испытал различные материалы и формы диффузора, чтобы получить наибольшую жесткость при наименьшей массе. Его усилия окупились 10% приростом жесткости и 10% снижением массы. Большинство разработчиков громкоговорителей были бы в восторге, и внедрили бы динамик в производство. Но Джим не удовлетворился этим, и захотел попробовать увеличить жесткость не на 10%, а в десять раз. Вдохновение привело к радикально другой, ребристой алюминиевой СЧ-диафрагме совмещенного динамика (а также к плоским ребристым НЧ-динамикам в CS3.7, которые имеют в десять раз большую жесткость по сравнению с обычными).

«Джим Тиль несомненно является тем разработчиком громкоговорителей, кто никогда не прекращает улучшение своих изделий. Каждое новое поколение громкоговорителей THIEL звучало более детально, более слитно и более прозрачно… Каждое добавленное усовершенствование было следующим шагом к более реальному впечатлению от прослушивания».
— Audio Magazine

К своему 30-летию компания Thiel Audio насчитывала 30 человек, имела дистрибьюторов более чем в 30 странах мира и удостоилась более 60 почетных наград за проектирование акустических систем. Весь производственный цикл, начиная с разработки и заканчивая выпуском готовой продукции, осуществлялся в США, что к 2007 году стало редкостью для высокотехнологичных американских компаний. Джим справедливо полагал, что ОЕМ-производство не выгодно в долгосрочной перспективе и затрудняет выпуск изделий исключительно высокого качества, каковыми являлись акустические системы Thiel Audio.

Джим Тиль скончался от рака у себя дома 18 сентября 2009 года, не дожив полторы недели до своего 62-летия. Он оставил нам ценнейшее инженерное наследние и компанию Thiel Audio, которая стала одним из самых уважаемых в мире изготовителей динамиков и акустических систем. Его последняя разработка — CS3.7 является не только лучшей, но и — по мнению большинства специалистов — одной из самых выдающихся акустических систем, созданных за всю историю. Квалифицированный инженер, придерживаясь пяти основных целей Джима (см. выше), может построить систему с превосходным звучанием.

К сожалению, Кэти Горник в 2013 году была вынуждена продать компанию из-за разногласий с новыми акционерами. В апреле 2015 новая команда представила дилерам свои разработки (серию Т), которые не имеют ничего общего с наследием Джима, — это просто мебель.