Характерная особенность контрапертуры в том, что звук, приходящий к слушателю фактически со всех сторон, хотя и создает впечатляющий эффект присутствия, не может в полной мере передать информацию о звуковой сцене. Отсюда рассказы слушателей об ощущении летающего по комнате рояля и прочих чудесах виртуальных пространств.
Контрапертура
Плюсы: Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов.
Минусы: Акустическое пространство заметно отличается от звуковой сцены, задуманной при записи фонограммы.
И другие...
Если вы думаете, что на этом список вариантов оформления колонок исчерпывается, значит вы сильно недооцениваете конструкторский энтузиазм электроакустиков. Я описал только наиболее ходовые решения, оставив за кадром близкую родственницу лабиринта - трансмиссионную линию, полосовой резонатор, корпус с панелью акустического сопротивления, нагрузочные трубы...
Nautilus от Bowers & Wilkins - одна из самых необычных, дорогих и авторитетных в плане звучания акустических систем. Тип оформления - нагрузочные трубы Подобная экзотика встречается довольно редко, но иногда она материализуется в конструкции с действительно уникальным звучанием. А иногда и нет. Главное не забывать, что шедевры, как и посредственности, встречаются во всех оформлениях, что бы ни говорили идеологи того или иного бренда.
В последние годы российский рынок заполнен зарубежной звуковоспроизводящей аппаратурой. Однако продукция ведущих фирм, обеспечивающая, действительно, высокое качество звучания, стоит весьма дорого, а относительно дешёвые и доступные россиянам импортные мини и мидиакустические системы звучат весьма посредственно и не могут удовлетворить запросы любителей хорошего звучания.
Что касается отечественной промышленности, то она пока не радует слушателей новыми разработками головок громкоговорителей и акустических систем (АС) высокого класса. Авторы публикуемой статьи предлагают нашим читателям самостоятельно изготовить двухполосную АС, реализующую новый подход к получению пространственного звучания. Аналогичной идеологии в конструировании АС придерживается в некоторых своих разработках, например, американская фирма «Боус».
Прежде чем приступить к описанию конкретной АС, познакомимся с некоторыми аспектами проблем их конструирования. Прежде всего, рассмотрим характеристики направленности излучения звука обычной АС, головки которой смонтированы на её передней панели. В области низких частот звукового диапазона любая АС не имеет выраженной характеристики направленности, поскольку длина звуковых волн превышает геометрические размеры корпуса, и они его огибают. По этой причине звуковое давление на низких частотах будет примерно одинаковым в любой точке вокруг АС. С повышением частоты звук излучается преимущественно в переднее полупространство, причём на высших частотах звукового диапазона характеристика направленности настолько сужается, что для их восприятия слушатель должен располагаться в пределах относительного небольшого телесного угла напротив высокочастотной головки громкоговорителя. Помимо этого, на частотах разделения многополосных АС характеристика их направленности претерпевает и более сложную деформацию.
Чтобы понять, почему нужна широкая характеристика направленности АС, зададимся вопросом о форме этой характеристики реальных музыкальных инструментов. В доступной технической литературе таких данных почти нет. Очевидно, бессмысленно говорить о формировании характеристики направленности звукоизлучения целого оркестра, поскольку звук излучается в этом случае практически во все стороны. Исходя из этих соображений, вполне обоснованными выглядят попытки разработчиков создать акустическую систему, имеющую круговую характеристику направленности в горизонтальной плоскости для всего рабочего диапазона частот.
Рис.1. Внешний вид акустической системы
Один из возможных и наиболее простых вариантов конструкции такой АС и предлагается для самостоятельного изготовления. Она состоит из низко-среднечастотной головки 25ГДН-3-4 и высокочастотной 10ГДВ-2-16. Обе головки смонтированы в верхней части корпуса АС таким образом, что их рабочие оси расположены вертикально. Над головками вершинами вниз установлены звукорассеивающие элементы, изготовленные в виде большого и малого конусов. Эти конусы отражают звуковые волны во все стороны в горизонтальной плоскости, причём имеет место и огибание ими конусов. Низко-среднечастотная головка смонтирована в отверстии верхней стенки корпуса АС, а высокочастотная — в специальном углублении основания большого конуса. В дне корпуса просверлено 16 фазоинверторных отверстий диаметром 11 мм, которые заклеены изнутри одним слоем марли (рис. 2). Фазоинвертор настраивают путём подбора высоты резиновых ножек, прикреплённых по углам дна корпуса с его наружной стороны. Рекомендуемая высота ножек- 6 мм. Туннель фазоинвертора образуется при установке АС на любую гладкую и твёрдую поверхность (стол, полку и т. д.). Для нормальной работы фазоинвертора площадь опорной поверхности должна быть как минимум равной конфигурации дна АС. Рабочее положение АС — только вертикальное; устанавливать её желательно на расстоянии 30…50 см от ближайшей стены, но никак не в нишах мебельных стенок. Корпус АС герметичен. Он склеен из заготовок ДСП толщиной 16 мм. Боковые стенки изнутри покрыты простёганными ватными матами толщиной 40 мм. Габариты корпуса — 210x210x340 мм. Снаружи он оклеен плёнкой ПВХ, но можно и просто его покрасить в желаемый цвет.
Рис.2. Чертеж дна корпуса
Поскольку большой звукорассеивающий конус играет в АС роль акустического фильтра нижних частот, то оказалось возможным упростить разделительный фильтр, выполнив его всего из двух элементов (рис. 3). Частота раздела полос фильтра — 5 кГц. Конденсатор лучше всего применить неполярный, тонкоплёночный, например К73-11. Этот конденсатор имеет цилиндрическую форму, и его корпус удобно использовать в качестве каркаса для намотки катушки индуктивности. Для этого из текстолита следует изготовить две щёчки размерами 22×22 мм с отверстием в центре, диаметр которого равен диаметру корпуса конденсатора. Щёчки нужно приклеить к корпусу конденсатора на расстоянии 18 мм одна от другой, а между ними намотать катушку фильтра. Её обмотка должна содержать 158 витков провода ПЭВ-2 0,5. При этом, как показали специально проведённые измерения, электромагнитное поле катушки практически не влияет на поле конденсатора. Такой фильтр удобно закрепить на фланце постоянного магнита низко-среднечастотной головки с помощью резиновых колец и крючков из скрепок, зацепленных за перемычки окон диффузородержателя. Во избежание дребезга на фланец магнита необходимо предварительно наклеить кусок толстой ткани — синтепона, войлока и т. п.
Рис.3. Схема фильтра акустической системы
Наиболее сложны в изготовлении конусы. В домашних условиях их можно выполнить из цельного куска дерева, выточив, например, в соответствии с рис. 4 и рис. 5 на токарном станке. Однако доступнее использовать для изготовления конусов листовой материал (фанеру, доски, ДСП). Для этого из него лобзиком вырезают необходимое количество кругов и колец-заготовок, подлежащих последующему склеиванию друг с другом клеем ПВА. Каждую заготовку необходимо предварительно обработать напильником с торцов, сняв определённую толщину материала для сопряжения заготовок по высоте. Чтобы не ошибиться, лучше всего перенести очертания конусов с рис. 4 и рис. 5 на миллиметровую бумагу в натуральную величину, а затем, в зависимости от толщины листового материала, определить толщину удаляемых кромок. При обработке заготовок следует оставлять припуск для последующей доводки склеенного конуса. Склеивать его начинают с вершины, которую для фиксации устанавливают, например, в углублении доски. Заготовки смазывают клеем и скрепляют гвоздями, шляпки которых необходимо притолить. Причём в последовательно склеиваемых заготовках отверстия для гвоздей лучше предварительно просверлить. Поскольку в основании большого конуса устанавливается высокочастотная головка, то часть заготовок конуса необходимо изготовлять в виде колец.
Рис.4. Чертеж большого конуса
Рис.5. Чертеж малого конуса
Последующую обработку и доводку конуса проводят в тисках. Для этого к основанию конуса шурупами прикрепляют технологическую доску, в центре которой закреплён кубик. Кубик зажимают в тисках и начинают обработку конуса. Вначале её ведут полукруглым напильником (до получения требуемой кривизны образующей), а затем шлифуют поверхность конуса наждачной бумагой. После такой обработки поверхность конуса шпатлюют и ещё раз обрабатывают мелким напильником и шлифуют мелкой наждачной бумагой. В заключение конус два-три раза красят нитроэмалью.
При самостоятельном изготовлении АС предлагается использовать более простой, чем показанный на фото, способ крепления конусов. Большой конус устанавливают над низко-среднечастотной головкой с помощью специально изготовленных для этой цели четырёх шпилек из латуни или дюралюминия (рис. 6) и четырёх металлических ушек (рис. 7). Последние следует прикрепить к основанию большого конуса шурупами по взаимоперпендикулярным радиусам. Шпильки, в соответствии с положением ушек, закрепляют одной стороной в сквозных отверстиях, просверленных в верхней стенке корпуса, причём две из них используют в качестве токопроводящих шин для подведения сигнала от фильтра к высокочастотной головке. Подводить сигнал к этим шпилькам следует с помощью латунных лепестков, подложенных под гайки. К этим лепесткам и припаивают провода.
Из высшего ценового сегмента уже давно перестали быть простыми колонками, эдакими коробками, издающими звук с помощью пары динамиков. Инженеры из года в год ухищряются, превратив индустрию и каждое устройство в небольшое произведение искусства, которое не каждому дано повторить. Появились новые типы динамиков, новые способы вывода звука, изменение мощности и амплитуды, и так далее и тому подобное. Со временем появилась целая многокомпонентная структура, описывающая разные типы акустических систем. Собственно, об этом и пойдет речь в нижеизложенном материале.
Категоризация акустических систем
Итак, для начала разберемся в базовых аспектах в том, какие бывают а уже потом выясним, что они собой представляют и чем друг от друга отличаются.
Существуют следующие типы акустических систем:
- Полочные и напольные системы. Из названия понятно, что отличаются они по принципу установки в помещении и по своему размеру.
- Также акустические системы отличаются по количеству полос (по сути, количеству динамиков) - от одной до семи.
- Существуют динамические, электростатические, планарные и другие акустические системы, в зависимости от конструкции динамиков, которая может вовсе не попадать ни под одну категорию (все зависит от фантазии инженеров).
- В зависимости от акустического оформления корпусов, колонки делятся на системы с открытым корпусом, закрытым корпусом, с фазоинверторным оформлением, с акустическим лабиринтом и так далее.
- Также колонки делятся на пассивные и активные , в зависимости от наличия в них встроенного усилителя звука.
Однополосные и многополосные акустические системы
Однополосные оснащаются одним-единственным излучателем, а так как настроить один излучатель на хорошее воспроизведение всех частот сразу невозможно, производителям приходится использовать сразу несколько по-разному настроенных излучателей.
Существуют также 2-х полосные акустические системы (также 3-х, 4-х). В таких системах устанавливаются два излучателя. Один берет на себя воспроизведение низких и средних частот, а второй воспроизводит только высокие частоты. За счет такого подхода в 2-х полосных акустических системах достигается идеальный баланс звучания, невозможный при использовании единственного динамика (даже если он очень хороший). Звучания таких колонок обычно достаточно для людей неискушенных, не владеющих более продвинутыми системами, но есть и более приемлемые варианты, например, 3-полосные системы. 3-х полосные акустические системы делят сразу все три типа частот между собой. Один излучатель занимается воспроизведением низких частот, второй - высоких, третий - средних. 3-х полосные акустические системы встречаются чаще остальных, так как именно благодаря такой конструкции достигается высочайшее качество воспроизведения слышимых человеческим ухом частот.
Пассивные и активные акустические системы
Активные и пассивные системы различаются наличием интегрированного усилителя мощности в конструкции самих колонок.
Активные колонки имеют такой усилитель, поэтому их можно напрямую подключить к предварительному усилителю с помощью межблочного кабеля, а каждая отдельная колонка питается от электросети без подключения дополнительных источников питания.
Пассивные колонки хоть и сложнее в устройстве, все же встречаются гораздо чаще и находятся в приоритете у пользователей, которые ценят качественный звук. Такие колонки подключаются к усилителю мощности через специализированный разделительный фильтр. Подключение происходит с помощью акустических проводов. Многие производители (фирмы) акустических систем предпочитают производство именно таких колонок, так именно они приносят большую прибыль и позволяют инженерам воплотить в жизнь свои идеалы звучания. Помимо определенных сложностей в установке, есть и проблема финансовая, ведь хороший усилитель и акустические кабели стоят немалых денег, а без них такую систему не «заведешь».
Рупорные акустические системы
Это особый тип акустических систем. Их особенностью является имеющаяся над излучателем рупорная установка. Преимущество таких колонок заключается в высокой чувствительности динамиков. Это делает их идеальным дополнением для недорогих и маломощных ламповых усилителей, неспособных дать их обладателю достаточную громкость. Такие акустические системы требуют грамотного размещения в помещении, где планируется их эксплуатация, но если потратить на это какое-то время, то можно достичь наиболее реалистичной и насыщенной стереокартины.
Электростатические акустические системы
Такие системы отличаются своей необычной конструкцией. Вместо классических динамиков используется пленка из токопроводящего материала, которая вытягивается по вертикали вдоль колонки. Принцип работы следующий: на пленку подается звуковой сигнал на определенной частоте, а на расположенные по бокам проводники подается постоянное напряжение (в некоторых случаях наблюдается обратный порядок, когда постоянное напряжение подается на токопроводящую пленку). Между пленкой и проводниками создается электростатическое поле, на которое накладывается переменное поле. Из-за этого возникают колебания пленки, которая и воспроизводит звуковое излучение. Звучание таких акустических систем отличается высокой детализацией, ясной передачей каждой отдельной частоты. Музыка кажется более свободной и открытой. Из минусов стоит выделить недостаточное количество басов, которые не могут передать всей глубины, особенно когда речь идет о таких жанрах, как хип-хоп или трэп.
Система центрального канала
В качестве конечно) используются комплекты из 5 колонок и одного сабвуфера. Это классическая система, зарекомендовавшая себя и использующая большинством любителей хорошего звука. Ключевым элементом этой системы является центральная колонка, которая воспроизводит диалоги в кино и основные музыкальные фрагменты. Такая колонка устанавливается прямо по центру. Некоторые пользователи используют ее в акустических системах для компьютера, так как смотря кино именно на нем.
Фронтальная и тыловая акустические системы
Фронтальная система представляет собой классическую пару колонок, создающих эффект стерео. Такие колонки нередко формируют полноценную (так как обычно больше ничего и не нужно). Если речь идет о домашнем кинотеатре, то между двумя фронтальными колонками (или же под телевизором) ютится колонка центрального канала. Опираясь на фронтальную пару колонок, нужно собирать остатки акустической системы 5.1, так как именно они воспроизводят основной массив звуков.
Тыловая часть системы - это две небольшие колонки, расположенные позади зрителей. Их использование необязательно, но они всегда идут в комплекте с акустическими системами 5.1 для достижения максимального погружения в атмосферу воспроизводимых фильмов. Если звуковая дорожка фильма поддерживает технологию звукового окружения, то некоторые события и сцены в фильме будут воспроизводить звук только на тыловых колонках (такое встречается, когда кто-то крадется позади героя фильма). При использовании акустических стоек можно внедрить эту систему и в компьютерную акустику.
Сабвуфер
Это отдельная колонка, которая способна воспроизводить только низкие частоты и бас. Часто используется вместе с парными колонками и дополняет акустическую систему для компьютера, так как фронтальные колонки не могут справиться со всем диапазоном звучания. Сабвуфер привносит баланс в акустическую систему. Визуально сабвуфер выглядит так же, как и обычная колонка, но в нем устанавливается один массивный излучатель в открытом виде. Сабвуфер устанавливается в угол комнаты или под компьютерным столом. Из-за этого, кстати, нередко страдают соседи.
Полочные и напольные акустические системы
Такие акустические системы еще можно назвать настольными и напольными (или компьютерными и для домашних кинотеатров). Полочные колонки занимают гораздо меньше пространства и при этом гораздо меньше весят, а значит, их можно установить повыше. Например, в случае если вы собираете аудиосистему для дома, которая будет подключаться к телевизору (для создания глубины звучания), можно поставить полочные колонки даже на шкаф (это обеспечивает максимальный охват площади). Для выведения максимального потенциала из таких компактных колонок их обычно устанавливают на специальные акустические стойки.
Напольные системы куда лучше подходят для больших помещений (их часто называют акустическими системами для кинотеатров). В них устанавливаются более крупные динамики, а их количество варьируется от одного до семи. Установка таких колонок в маленьком помещении может спровоцировать чрезмерное усиление низких частот и сильно заметный гул. Напольные системы гораздо дороже полочных и требуют от конструкторов намного большего внимания в расчетах при их создании.
Акустические системы с фазоинвертором
Фазоинвертор - это отверстие в корпусе, от которого идет труба во внутреннюю часть колонки. Благодаря такой конструкции акустика может воспроизводить низкие частоты, недоступные для стандартных колонок без фазоинвертора. При конструировании колонки инженеру необходимо выбрать диаметр и длину трубы в соответствии с частотой, которую должен воспроизводить будущий В момент, когда происходит воспроизведение музыки, объем воздуха в трубе фазоинвертора резонирует и усиливает воспроизведение той частоты, на которую изначально был настроен диаметр трубы. Размер самой колонки не имеет значения, фазоинвертор встраивается как в огромные аудиосистемы для дома, так и в компактные наушники. Труба для вывода воздуха может выходить в любую часть колонки или наушника, но от этого будет зависеть положение колонки в помещении (труба не должна быть заслонена чем-либо).
Акустические системы с акустическим лабиринтом
По своей сути акустический лабиринт - это тот же фазоинвертор. Разница заключается в том, что труба, уходящая в корпус, имеет множество изгибов, и длина ее гораздо больше. Задача трубы та же - усиление громкости и насыщенности звучания низких частот. К сожалению, такие колонки гораздо дороже вариантов с обычным фазоинвертором, так как их производство занимает намного больше времени и при этом требует от инженеров особой точности, да и материалы стоят дороже. Так же как и в случае с фазоинверторными колонками, размер выводящего звук устройства может быть любым, но в наушниках вы такой системы не встретите.
Закрытые и открытые акустические системы
Некоторые фирмы акустических систем производят колонки открытого типа. Акустическое оформление таких колонок отличается отсутствием задней стенки. Благодаря этому у диффузоров появляется некоторая свобода. Такой подход обеспечивает звучание близкое к электростатическим audio-акустическим системам.
Существуют и закрытые акустические системы. Собственно, отличаются они именно тем, что в их корпусах нет никаких отверстий. Такой подход делает звучание более "упругим". Это происходит из-за того, что воздуху некуда выходить, движение диффузора становится скованным. Чтобы избежать негативного эффекта от подобной конструкции, колонки такого типа делают очень большими, чтобы у диффузора появилось больше свободы для движения. Большим плюсом подобных систем является отсутствие каких-либо излишних шумов, треска и иже с ними.
Акустические системы с пассивным излучателем
Пассивный излучатель выполняет ту же задачу, что и фазоинвертор, к примеру. Он необходим для того, чтобы обеспечить нормальное звучание низких частот. В подобных колонках нет никаких труб. В колонке просто проделывается отверстие, а внутрь устанавливается пассивный динамик (динамик без магнитной системы, построенный на базе одного диффузора, подвеса и рамы). Преимуществом пассивного излучателя является возможность воспроизводить бас и любые, даже самые низкие частоты. Такие типы акустических систем очень ценны и требуют недюжинного мастерства инженеров.
Акустическая система (Общие понятия и наиболее часто задаваемые вопросы)
1. Что такое акустическая система (АС)?
Это устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителей (ГГ), необходимые акустическое оформление (АО) и электрические устройства, как то переходные фильтры (ПФ), регуляторы, фазовращатели и т.п. Смотрите так же: на нашем сайте.
2. Что такое головка громкоговорителя (ГГ)?
Это пассивный электро акустический преобразователь, предназначенный для преобразования сигналов звуковой частоты из электрической формы в акустическую.
3. Что такое пассивный преобразователь?
Это такой преобразователь, который НЕ увеличивает энергию электрического сигнала, поступающего на его вход.
4. Что такое акустическое оформление (АО)?
Это конструктивный элемент, обеспечивающий эффективное излучение звука ГГ. Иными словами, в большинстве случаев АО - это корпус АС, который может иметь вид акустического экрана, ящика, рупора и т.д.
5. Что такое однополосная АС?
Фактически то же самое, что и широкополосная. Это АС, все ГГ которой (обычно одна) работают в одном и том же диапазоне частот (т.е.фильтрация входного напряжения при помощи ПФ, равно как и сами фильтры отсутствуют).
6. Что такое многополосная АС?
Это АС, ГГ которой (в зависимости от их числа) работают в двух или более разных диапазонах частот. Однако непосредственный подсчет количества ГГ в АС (особенно выпуска прошлых лет) может ничего не сказать о реальном числе полос, поскольку на одну и ту же полосу может выделяться несколько ГГ.
7. Что такое АС открытого типа?
Это такая АС, в которой влияние упругости воздуха в объеме АО пренебрежимо мало, а излучения передней и тыльной сторон подвижной системы ГГ не изолированы друг от друга в области НЧ. Представляет собой плоский экран или ящик, у которого задняя стенка или полностью отсутствует, или же имеет ряд сквозных отверстий. Наибольшее влияние на частотную характеристику АС с АО открытого типа оказывают передняя стенка (в которой смонтированы ГГ) и ее размеры. Вопреки распространенному мнению, боковые стенки АО открытого типа влияют на характеристики АС крайне мало. Таким образом важен не внутренний объем, а площадь передней стенки. Даже при сравнительно небольших ее размерах воспроизведение НЧ значительно улучшается. Вместе с тем в области СЧ и, особенно, ВЧ экран уже не оказывает существенного влияния. Существенным недостатком таких систем является их подверженность акустическому «короткому замыканию», которое приводит к резкому ухудшению воспроизведения НЧ.
8. Что такое АС закрытого типа?
Это такая АС, в которой упругость воздуха в объеме АО соизмерима с упругостью подвижной системы ГГ, а излучения передней и тыльной сторон подвижной системы ГГ изолированы друг от друга во всем диапазоне частот. Иными словами, это АС, корпус которой выполнен герметично закрытым. Преимущество таких АС в том, что задняя поверхность диффузора не излучает и, таким образом, акустическое «короткое замыкание» полностью отсутствует. Но закрытые системы имеют другой недостаток - при колебаниях диффузора он должен превозмогать дополнительную упругость воздуха в АО. Наличие этой дополнительной упругости приводит к тому, что повышается резонансная частота подвижной системы ГГ, в результате чего ухудшается воспроизведение частот, лежащих ниже этой частоты.
9. Что такое АС с фазоинвертором (ФИ)?
Стремление получить достаточно хорошее воспроизведение НЧ при умеренном объеме АО довольно хорошо достигается в так называемых фазоинверсных системах. В АО таких систем делается щель или отверстие, в которое может быть вставлена трубка. Упругость объема воздуха в АО резонирует на какой-то частоте с массой воздуха в отверстии или трубке. Эта частота называется резонансной частотой ФИ. Таким образом, АС в целом становится состоящей как бы из двух резонансных систем - подвижной системы ГГ и АО с отверстием. При правильно выбранном соотношении резонансных частот этих систем воспроизведение НЧ значительно улучшается по сравнению с АО закрытого типа с таким же объемом АО. Несмотря на очевидные преимущества АС с ФИ, очень часто такие системы, изготовленные даже опытными людьми, не дают ожидаемых от них результатов. Причина этого в том, что для получения необходимого эффекта ФИ должен быть правильно рассчитан и настроен.
10. Что такое bass-reflex?
То же самое, что ФИ.
11. Что такое кроссовер?
То же самое, что переходной или разделительный фильтр.
12. Что такое переходной фильтр?
Это пассивная электрическая схема (обычно состоящая из катушек индуктивности и емкостей), которая включается перед входным сигналом и обеспечивает то, чтобы на каждую ГГ в АС поступало напряжение только тех частот, которые они должны воспроизводить.
13. Что такое «порядки» переходных фильтров?
Поскольку никакой фильтр не может обеспечить абсолютного обрезания напряжения на заданной частоте, ПФ рассчитывают на определенную частоту разделения, за пределами которой фильтр обеспечивает выбранную величину затухания, выражаемую в децибелах на октаву. Величина затухания называется крутизной и зависит от схемы построения ПФ. Не углубляясь особо в подробности, можно сказать, что простейший фильтр - так называемый ПФ первого порядка - состоит всего из одного реактивного элемента - емкости (при необходимости обрезать НЧ) или индуктивности (при необходимости обрезать ВЧ) и обеспечивает крутизну в 6дБ/окт. Вдвое большую крутизну - 12дБ/окт. - обеспечивает ПФ второго порядка, содержащий по два реактивных элемента в цепи. Затухание в 18дБ/окт. обеспечивает ПФ третьего порядка, содержащий по три реактивных элемента и т.д.
14. Что такое октава?
В общем случае - это удвоение или ополовинивание частоты.
15. Что такое рабочая плоскость АС?
Это плоскость, в которой расположены излучающие отверстия ГГ АС. Если ГГ многополосной АС расположены в разных плоскостях, то за рабочую принимается та, в которой расположены излучающие отверстия ГГ ВЧ.
16. Что такое рабочий центр АС?
Это точка, лежащая на рабочей плоскости, от которой производится отсчет расстояния до АС. В случае однополосных АС за него принимают геометрический центр симметрии излучающего отверстия. В случае многополосных АС за него принимается геометрический центр симметрии излучающих отверстий ГГ ВЧ или проекций этих отверстий на рабочую плоскость.
17. Что такое рабочая ось АС?
Это прямая, проходящая через рабочий центр АС, и перпендикулярная рабочей плоскости.
18. Что такое номинальное сопротивление АС?
Это заданное в технической документации активное сопротивление, которым замещают модуль импеданса АС при определении подводимой к нему электрической мощности. Согласно стандарту DIN минимальное значение модуля импеданса АС в заданном диапазоне частот не должно быть менее 80% от номинального.
19. Что такое импеданс акустических систем (АС)?
Без углубления в основы электротехники можно сказать, что импедансом называется ПОЛНОЕ электрическое сопротивление АС (включая и кроссоверы, и ГГ), в состав которого в виде довольно сложной зависимости входит не только привычное всем активное сопротивление R (которое можно измерить обычным омметром), но также и реактивные компоненты в лице емкости C (емкостное сопротивление, зависящее от частоты) и индуктивности L (индуктивное сопротивление, также зависящее от частоты). Известно, что импеданс является комплексной величиной (в смысле комплексных чисел) и, вообще говоря, представляет собой трехмерный график (в случае АС он часто похож на «поросячий хвост») в координатах «амплитуда-фаза-частота». Именно по причине его комплексности, когда говорят об импедансе как о численной величине, говорят о его МОДУЛЕ. Наибольший интерес с точки зрения исследований представляют проекции «поросячьего хвоста» на две плоскости: «амплитуда-от-частоты» и «фаза-от-частоты». Обе этих проекции, представленные на одном графике, носят название «графика Боде». Третья проекция «амплитуда-от-фазы» носит название «графика Найквиста». С появлением и распространением полупроводников усилители звуковой частоты стали вести себя более менее как источники «постоянного» напряжения, т.е. они, в идеале, должны поддерживать на выходе одно и то же напряжение вне зависимости от того, какая нагрузка на него повешена, и какова потребность в токе. Поэтому если предположить, что усилитель, приводящий ГГ АС в движение, представляет собой источник напряжения, то импеданс АС четко покажет, каков будет потребляемый ток. Как уже было сказано, импеданс не только реактивен (т.е. характеризуется ненулевым углом сдвига фаз), но еще и изменяется с частотой. Отрицательный угол сдвига фаз, т.е. когда ток опережает напряжение, обусловлен емкостными свойствами нагрузки. Положительный угол сдвига фаз, т.е когда ток отстает от напряжения, обусловлен индуктивными свойствами нагрузки.
Каков же импеданс типичных АС? Стандарт DIN требует, чтобы величина импеданса АС не отклонялась от указываемого номинала более чем на 20%.Однако на практике все обстоит гораздо хуже - отклонение импеданса от номинала составляет в среднем +/-43%! До тех пор, пока усилитель характеризуется низким выходным сопротивлением, даже такие отклонения не привнесут каких либо слышимых эффектов. Однако как только в игру вводится ЛАМПОВЫЙ усилитель с выходным сопротивлением порядка нескольких Ом(!), результат может быть весьма плачевным- окраска звучания неизбежна.
Измерение импеданса АС является одним их наиболее важных и мощных диагностических средств. По графику импеданса можно очень много сказать о том, что представляют собой данные АС, даже не видя их в глаза и не слыша. Имея перед глазами график импеданса, можно сходу сказать, какого типа данные АС- закрытого (один горб в области баса), фазоинверторного или трансмиссионного (два горба в области баса) или же какой либо разновидности рупорных (последовательность равномерно разнесенных пиков). Судить о том, насколько хорошо будет воспроизводиться бас (40-80Гц) и самый нижний бас (20-40 Гц) теми или иными АС можно по форме импеданса в этих областях, равно как и по добротности горбов. «Седло», образованное двумя пиками в низкочастотной области, типичными для фазоинверторной конструкции, указывает на частоту, на которую «настроен» фазоинвертор, каковая обычно является частотой, на которой отдача НЧ ГГ падает на 6дБ, т.е. приблизительно в 2 раза. Из графика импеданса можно также понять, есть ли в системе резонансы, и каков их характер. К примеру, если проводить измерения с достаточным разрешением по частоте, то, возможно, на графике появятся своего рода «зарубки», свидетельствующие о наличии резонансов в акустическом оформлении.
Ну и, пожалуй, самое важное, что можно вынести из графика импеданса, это то, насколько тяжела будет эта нагрузка для усилителя. Поскольку импеданс АС реактивен, ток будет либо отставать от напряжения сигнала, либо опережать его на фазовый угол. В худшем случае, когда фазовый угол составляет 90 градусов, от усилителя требуется выдать максимальный ток в то время как напряжение сигнала стремится к нулю. Поэтому знание «паспортных» 8 (или 4) Ом в качестве номинального сопротивления НЕ дает ровным счетом ничего. В зависимости от фазового угла импеданса, который будет на каждой частоте разным, те или иные АС могут оказаться тому или иному усилителю «не по зубам». Также очень важно отметить, что БОЛЬШИНСТВО усилителей НЕ кажутся нам не справляющимися с АС лишь потому, что на ТИПИЧНЫХ уровнях громкости, допустимых в ТИПИЧНЫХ домашних условиях, ТИПИЧНЫЕ АС НЕ требуют от ТИПИЧНОГО усилителя «пропитания» более чем всего несколько Ватт.
20. Что такое номинальная мощность ГГ?
Это заданная электрическая мощность, при которой нелинейные искажения ГГ не должны превышать требуемые.
21. Что такое максимальная шумовая мощность ГГ?
Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.
22. Что такое максимальная синусоидальная мощность ГГ?
Это электрическая мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.
23. Что такое максимальная кратковременная мощность ГГ?
Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1с (испытания повторяют 60 раз с интервалом в 1 мин.)
24. Что такое максимальная долговременная мощность ГГ?
Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 мин. (испытания повторяют 10 раз с интервалом в 2 мин.)
25. При прочих равных, АС с каким номинальным сопротивлением является более предпочтительной -4, 6 или 8Ом?
Более предпочтительной в общем случае является АС с более высоким номинальным сопротивлением, поскольку такая АС представляет собой более легкую нагрузку для усилителя и, следовательно, гораздо менее критична к выбору последнего.
26. Что такое импульсная характеристика АС?
Это ее отклик на «идеальный» импульс.
27. Что такое «идеальный» импульс?
Это мгновенный (время нарастания равно 0) рост напряжения до некоторого значения, «застревание» на этом постоянном уровне на короткий промежуток времени (скажем, доли миллисекунды) и затем мгновенный же спад обратно до 0В. Ширина такого импульса обратно пропорциональна ширине полосы частот сигнала. Если бы нам захотелось сделать импульс бесконечно коротким, то для того, чтобы передать его форму в полной неизменности, нам потребовалась бы система с бесконечной полосой пропускания.
28. Что такое переходная характеристика АС?
Это ее отклик на сигнал типа «ступенька». Переходная характеристика дает наглядное представление о поведении всех ГГ АС во времени и позволяет судить о степени когерентности излучения АС.
29. Что такое сигнал типа «ступенька»?
Это когда напряжение на входе в АС мгновенно нарастает от 0В до некоторого положительного значения и остается таким продолжительное время.
30. Что такое когерентность?
Это согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов во времени. Применительно к АС означает одновременность прихода сигналов от различных ГГ к слушателю, т.е. фактически отражает факт сохранности фазовой целостности информации.
31. Что такое полярность ГГ?
Это определенная полярность электрического напряжения на выводах ГГ, вызывающая движение подвижной системы ГГ в заданном направлении. Полярность многополосной АС определяется полярностью ее НЧ ГГ.
32. Что такое подключение ГГ в абсолютной положительной полярности?
Это подключение ГГ к источнику напряжения таким образом, что при подаче на нее электрического напряжения положительной полярности происходит выдвижение катушки из зазора магнита вперед, т.е. имеет место компрессия воздуха.
33. Что такое АЧХ АС?
Это амплитудно-частотная характеристика, т.е. зависимость от частоты уровня звукового давления, развиваемого АС в определенной точке свободного поля, находящейся на определенном расстоянии от рабочего центра (обычно 1м).
34. Что такое полярная характеристика?
Это графическая зависимость в условиях свободного поля уровня звукового давления (для данной полосы частот и расстояния от рабочего центра ГГ) от угла между рабочей осью ГГ и направлением на точку измерения.
35. На какие условные части разделяется частотный диапазон для удобства словесного описания?
- 20-40Гц - нижний бас
- 40-80Гц - бас
- 80-160Гц - верхний бас
- 160-320Гц - нижний мидбас
- 320-640Гц - мидбас
- 640-1.280Гц - верхний мидбас
- 1.28-2.56кГц - нижняя середина
- 2.56-5.12кГц - середина
- 5.12-10.24кГц - верхняя середина
- 10.24-20.48кГц - верх
36. Как называются переменные регуляторы, которые можно увидеть на некоторых АС?
Аттенюаторы. Иногда их называют акустическими эквалайзерами.
37. Каково назначение аттенюаторов?
В зависимости от градуировки - увеличивать и/или уменьшать напряжение, поступающее на ту или иную ГГ, что, соответственно, приводит к увеличению и/или уменьшению уровня звукового давления в определенном частотном диапазоне. Аттенюаторы не вносят изменений в форму АЧХ отдельных ГГ, но изменяют ОБЩИЙ вид АЧХ АС за счет «подъема» или «опускания» определенных участков спектра. В ряде случаев аттенюаторы позволяют в той или иной степени «адаптировать» АС к конкретным условиям прослушивания.
38. Что такое чувствительность АС?
Чувствительность АС часто и повсеместно путают с КПД. КПД определяется как отношение выдаваемой АС АКУСТИЧЕСКОЙ мощности к потребляемой ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ. Т.е. вопрос формулируется так: если я засажу в АС 100 электрических Ватт, сколько Ватт акустических (звуковых) я получу? А ответ на него - «немного, мало». КПД типичной ГГ с подвижной катушкой составляет порядка 1%.
КПД обычно дается в виде уровня звукового давления, создаваемого АС на заданном расстоянии от рабочего центра АС при подводимой мощности в 1 Вт, т.е. в Децибелах на Ватт на метр (дБ/Вт/м). Тем не менее, знание этой величины полезным никак не назовешь, поскольку определить, что такое для данных конкретных АС подводимая мощность в 1 Вт, крайне сложно. Почему? Потому что налицо зависимость как от импеданса, так и от частоты. Подайте на АС с импедансом 8 Ом на 1 кГц сигнал этой же частоты и уровнем в 2.83 Вольта, и да, вне всякого сомнения, вы запитаете АС мощностью в 1 Вт (по закону Ома «мощность» = «напряжение в квадрате» / «сопротивление»). И вот здесь всплывает большое «НО» - мало того, что импеданс АС непостоянен и зависит от частоты, на более низких частотах он может драматически снижаться. Скажем, до 2 Ом на 200 Гц. Запитав теперь АС все теми же 2.83 Вольтами, но на частоте 200Гц, мы тем самым потребуем от усилителя отдать нам в 4(!) раза больше мощности. Для одного и того же уровня звукового давления АС на 1 кГц оказываются работающими вчетверо более эффективно, чем на 200 Гц.
А почему, собственно, КПД вообще имеет значение? Если полвека назад аудиоинженеры были сильно озабочены проблемой передачи мощности(а инженеры-телекоммуникационщики заинтересованы в этом и по сей день!) то с приходом полупроводниковых устройств усилители звуковой частоты стали вести себя более менее как источники «постоянного» напряжения - они поддерживают одно и то же напряжение на выходе вне зависимости от того, какая нагрузка на него повешена, и каков потребляемый ток. Вот поэтому-то на передний план и выходит НЕ КПД, а ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ по напряжению, т.е. то, как громко играет АС при заданном напряжении на выходе усилителя. Чувствительность по напряжению обычно определяется как уровень звукового давления, развиваемого АС на расстоянии в 1 метр от рабочего центра АС при напряжении на клеммах в 2.83 Вольта (т.е. напряжении, необходимом для рассеивания 1 Ватта на 8-ми омном резисторе).
Преимущество указания чувствительности вместо КПД состоит в том, что она всегда остается постоянной вне зависимости от импеданса АС, поскольку предполагается, что усилитель всегда сможет обеспечить ток, достаточный для поддержания 2.83 Вольт. Чем ближе приближается модуль импеданса АС к оному чистого 8-ми омного резистора, тем выше степень эквивалентности этих двух критериев. Однако в случае, когда импеданс АС существенно отличается от 8Ом, польза от знания КПД сводится на нет.
Чувствительность АС по напряжению важна в частности при подборе пары «усилитель - АС». Если у вас есть усилитель мощностью в 20 Вт, вам лучше крепко подумать об АС с ОЧЕНЬ высокой чувствительностью, поскольку в противном случае громко музыку вам никогда не слушать. И обратно, если вы возьмете АС с достаточно высокой чувствительностью - скажем, 100 дБ/2.83В/м, то может оказаться, что и 5-ти ваттного усилителя вам хватит за глаза в том смысле, что тратить 10.000 $ на усилитель мощностью в 600 Вт при таких АС было бы швырянием денег на ветер.
Однако, не смотря на то, что всем совершенно очевидно, что чувствительность по напряжению является более чем важным параметром АС, многие люди все равно не хотят приводить ее как следует. Проблема заключается в том, что АС имеют тенденцию характеризоваться НЕровной АЧХ, а потому отыскание пикового значения среди всех ее горбылей и заявления из серии «Раз на этой частоте АС играет громче всего, значит, это и есть чувствительность!», является для маркетинговых отделов компаний, производящих АС, ВЕЛИКИМ ИСКУШЕНИЕМ.
Так какова же реальная чувствительность типичных АС? Оказывается, порядка 85-88 дБ/2.83В/м. Доля таких АС составляет около 40%. Любопытно, что АС с низкой чувствительностью (менее 80) - это в основном панельные АС всевозможных типов, а АС с высокой чувствительностью (более 95) - профессиональные мониторы. И это неудивительно. Достижение большой чувствительности требует героических усилий на инженерном поприще, что, разумеется, ВСЕГДА дорого обходится. А подавляющее большинство конструкторов АС стеснены рамками БЮДЖЕТА, что означает лишь то, что они ВСЕГДА будут искать компромиссы, экономя на размерах магнитов, форме подвижных катушек и диффузорах.
Также стоит отметить, что реально измеряемая чувствительность ВСЕГДА МЕНЬШЕ той, что указывается производителем в документах. Производители всегда слишком оптимистичны.
39. Нужно ли устанавливать АС на шипы?
Очень желательно.
40. Для чего нужны шипы?
Для того, чтобы максимально редуцировать передачу вибрации акустического оформления АС соприкасающимся с ним предметам (перекрытиям помещения, полкам, например). Эффект применения шипов основан на радикальном снижении площади контактирующих поверхностей, которая сводится к площади острий шипов/конусов. Важно понимать при этом, что установка АС на шипы НЕ устраняет вибрации корпуса, а лишь снижает эффективность их дальнейшего распространения.
41. Имеет ли значение место расположения шипов под АС?
Самой неблагоприятной опорой для АС является установка ее на 3 (три) металлических шипа/конуса, из которых один размещается посередине у задней стенки, а два остальных - под двумя передними углами. Такая постановка АС «дает волю» практически ВСЕМ корпусным резонансам.
42. Как минимизировать корпусные резонансы АС?
Самым ЛУЧШИМ способом СНИЖЕНИЯ корпусных резонансов АС, обусловленных тем, как и на что они установлены, является использование в качестве прокладки вибропоглощающего материала вроде плотного синтепона.
43. В каких случаях оправдано использование bi-wiring/bi-amping?
Bi-wiring НЕ имеет под собой физической основы и, как следствие, НЕ имеет НИКАКОГО слышимого эффекта, а стало быть, абсолютно лишен смысла.
Bi-amping бывает двух типов: ложный и грамотный. Посмотреть, что это означает, можно. Несмотря на существование физической обоснованности применения, эффект от bi-amping"а исчезающе мал.
44. Влияет ли внешняя отделка АС (виниловая пленка, натуральный шпон, порошковая краска и т.д.) на звук?
Нет, на звук НЕ влияет никоим образом. Только на ЦЕНУ.
45. Влияет ли внутренняя отделка (поролон, минвата, синтепон и т.д.) АС на звук?
Целью ЛЮБОЙ "набивки" АС чем-либо является стремление или необходимость подавлять стоячие волны, возникающие внутри любого акустического оформления, наличие которых может серьезным образом ухудшать характеристики АС. Поэтому все "влияние" внутренней отделки на звук сводится к тому, насколько хорошо эта отделка препятствует возникновению стоячих волн. Оценить наличие внутрикорпусных резонансов можно, например, по результатам измерения импеданса, проведенного с высоким разрешением по частоте.
46. Влияют ли на звук грили, а также другие декоративные обрамления передних панелей АС или же отдельных ГГ (например, металлические сетки)?
Строго говоря, ДА, влияют. И это можно в большинстве случаев воочию увидеть при измерениях. Вопрос лишь в том, можно ли это еще и услышать? В некоторых случаях, когда это влияние превышает 1дБ, его вполне возможно/реально услышать в форме некоторой "шероховатости" звучания, как правило, в области ВЧ. Влияние матерчатых "декораций" минимально. По мере повышения жесткости "декораций" (особенно касается металлических изделий) степень заметности увеличивается.
47. Есть ли реальные преимущества у колонок со скруглёнными углами?
Нет никаких.
48. Специальная форма пылезащитных колпачков на динамиках - необходимость или украшение?
Ответ может носить только предположительный характер. В наши дни, когда для наблюдения за "поведением" поверхности диафрагмы при возвратно-поступательном движении используется (или МОЖЕТ использоваться) лазерная виброметрия, вполне может быть, что форма колпачков выбирается НЕ случайным образом и НЕ для красоты, а для оптимизации работы диафрагмы в поршневом режиме. Кроме того, пылезащитные колпачки в ряде случаев способствуют выравниванию АЧХ (обычно в области 2-5кГц).
49. Что такое поршневой режим?
Это режим, при котором ВСЯ поверхность диффузора ГГ движется как одно целое.
Очень удобно пояснить это понятие на примере широкополосной ГГ. В области НЧ скорость изменения фазы сигнала в звуковой катушке меньше скорости распространения механического возбуждения в материале диффузора и последний ведет себя как единое целое, т.е. колеблется как поршень. На этих частотах частотная характеристика ГГ имеет гладкую форму, что свидетельствует об отсутствии парциального возбуждения отдельных участков диффузора.
Обычно разработчики ГГ стремятся расширить область поршневого действия диффузора в сторону ВЧ путем придания специальной формы образующей конуса. Для правильно сконструированного целлюлозного диффузора область поршневого действия может быть приблизительно определена как длина волны звука, равная длине окружности диффузора в основании конуса. На средних частотах скорость изменения фазы сигнала в звуковой катушке превышает скорость распространения механического возбуждения в материале диффузора и в нем возникают волны изгиба, диффузор уже не колеблется как единое целое. На этих частотах показатель затухания механических колебаний в материале диффузора еще недостаточно велик и колебания, достигая диффузородержателя, отражаются от него и распространяются по диффузору обратно в сторону звуковой катушки.
В результате взаимодействия прямых и отраженных колебаний в диффузоре возникает картина стоячих волн, образуются участки с интенсивным противофазным излучением. При этом на частотной характеристике наблюдаются резкие нерегулярности (пики и провалы), размах которых может достигать у не оптимально сконструированного диффузора десятка дБ.
На ВЧ показатель затухания механических колебаний в материале диффузора возрастает и стоячие волны не образуются. Вследствие ослабления интенсивности механических колебаний, излучение высоких частот происходит преимущественно областью диффузора, прилегающей к звуковой катушке. Поэтому для увеличения воспроизведения ВЧ применяют рупорки, скрепленные с подвижной системой ГГ. Для уменьшения неравномерности АЧХ в массу для изготовления диффузоров ГГ вносят различные демпфирующие (увеличивающие затухание механических колебаний) присадки.
50. Почему в большинстве АС вообще используется несколько ГГ (две или более)?
Прежде всего потому, что качественное излучение звука в различных частях спектра предъявляет слишком различные требования к ГГ, полностью удовлетворить которым одна единственная ГГ (широкополосная) не в состоянии уже хотя бы чисто физически (в частности см. предыдущий пункт). Одним из ключевых моментов является существенное увеличение направленности излучения любой ГГ с ростом частоты. В идеале ГГ в АС должны не только работать в поршневом режиме каждая, что, вообще говоря, влечет за собой резкое увеличение общего числа ГГ в системе (и, соответственно, увеличение числа переходных фильтров, что автоматически вызывает резкий рост сложности и стоимости изделия), но также характеризоваться всенаправленностью излучения, что возможно только при том условии, что линейный размер ГГ много МЕНЬШЕ длины волны излучения, которое она испускает. Только в этом случае ГГ будет отличаться хорошей дисперсией.
Пока частота достаточно низка, это условие выполняется, и ГГ является всенаправленной. С ростом частоты длина волны излучения уменьшается и, рано или поздно, становится СОПОСТАВИМА с линейными размерами ГГ (диаметром). Это, в свою очередь, приводит к резкому увеличению направленности излучения - ГГ в конце концов начинает излучать как прожектор, строго вперед, что совершенно неприемлемо. Возьмем для примера басовик-лопух диаметром 30см. На частоте 40Гц длина волны излучения равна 8.6м, что в 28 раз превышает его линейный размер - в этой области такой басовик является всенаправленным. На частоте 1.000Гц длина волны уже составляет 34см, что уже буквально СОПОСТАВИМО с диаметром. На этой частоте дисперсия такого басовика будет радикально хуже, излучение - предельно направленно. Традиционные двухполосные АС с частотой перехода в районе 2-3кГц - что соответствует длинам волн 11-17см - оснащаются басовиками с линейными размерами точно такого же порядка, что приводит к РЕЗКОМУ ухудшению полярной характеристики АС в указанной области, имеющей форму провала или ущелья. Провал обусловлен тем, что в то время как НЧ ГГ в данной области становится резконаправленной, пищалка (обычно диаметром 1.5-2см) в той же самой области является практически всенаправленной.
В частности именно поэтому хорошие ТРЕХполосные АС всегда ЛУЧШЕ хороших ДВУХполосных.
51. Что такое дисперсия?
В данном контексте то же самое, что "излучательная способность в различных направлениях".
52. Что такое диаграмма направленности?
То же, что полярная характеристика.
53. Что такое неравномерность АЧХ?
Это разность (выраженная в дБ) максимального и минимального значений уровней звукового давления в заданном диапазоне частот. Часто можно прочитать в литературе, что пики и провалы АЧХ уже 1/8 октавы не учитываются. Однако такой подход не является прогрессивным, поскольку наличие на АЧХ серьезных пиков и провалов (пусть даже узких) свидетельствует о недоброкачественном выполнении диффузора, о наличии в нем стоячих волн, т.е. о недоработке ГГ.
54. Почему головки в АС иногда включаются в различной полярности?
Поскольку переходные фильтры в ЛЮБОМ случае изменяют (или как еще говорят, вращают) фазу входного сигнала - чем выше порядок фильтра, тем больше фазовый сдвиг - то в ряде случаев ситуация складывается таким образом, что в зоне перехода сигналы от различных ГГ «встречаются» в противофазе, что приводит к серьезным искажениям АЧХ, носящим вид крутых провалов. Включение одной из ГГ в другой полярности приводит к тому, что фаза переворачивается еще на 180 градусов, что зачастую благоприятно сказывается на выравнивании АЧХ в зоне перехода.
55. Что такое кумулятивное затухание спектра (КЗС)?
Это совокупность осевых АЧХ АС, полученных с определенным временным промежутком при затухании поданного на нее единичного импульса, и отображенных на одном трехмерном графике. Поскольку, будучи электромеханической системой, АС является устройством «инерционным», то колебательные процессы продолжаются какое-то время и после прекращения импульса, постепенно затухая во времени. Таким образом, график кумулятивного затухания спектра наглядно показывает, какие области спектра отличаются повышенной пост-импульсной активностью, т.е. позволяет выявлять так называемые запаздывающие резонансы АС.
Чем «чище» выглядит график КЗС АС в области выше 1кГц, тем выше шанс того, что такие АС будут субъективно оценены слушателями как отличающиеся «большой прозрачностью», «отсутствием зернистости» и «чистотой звучания». И наоборот, АС, о которых говорят, что они звучат «зернисто» или «жестко», почти со 100% вероятностью характеризуются сильной «гребнистостью» графиков КЗС (хотя, конечно же, такие факторы как нелинейные искажения и нарушения частотного баланса тоже могут играть свою роль).
56. Как называются своеобразные рассекатели причудливой формы или геометрии, которые ставят поверх некоторых ГГ?
Фазовращатели, дефлекторы, акустические линзы.
57. Зачем применяются фазовращатели?
Во всяком случае не для красоты, а для предположительного улучшения дисперсионных характеристик АС.
58. Оказывает ли материал, из которого изготовлен диффузор ГГ (шелк, металл, бумага, полипропилен, кевлар, карбон, композит и т.д.), какое-либо влияние на звук?
В том смысле, что, может ли звук в зависимости от примененного материала быть «шелковым», «бумажным», «пластиковым», «металлическим» и всяким таким прочим, то ответ - НЕТ, НЕ может. Никакого влияния на звук в ПРЯМОМ смысле материал грамотно сконструированного диффузора НЕ оказывает. Так в чем же тогда смысл использования РАЗНЫХ материалов при изготовлении диффузоров? Смысл в том, что любой грамотный разработчик стремится, по сути, лишь к одной цели: использовать для производства диффузоров такой материал, который удовлетворял бы одновременно следующим требованиям: был бы жестким, легким, прочным, хорошо поддающимся демпфированию, недорогим и, главное, легко тиражируемым, особенно для целей массового производства. В контексте колонкостроения все перечисленные выше материалы (а также всевозможные остальные, не попавшие в список) отличаются друг от друга лишь только что перечисленными характеристиками и свойствами. А это отличие, в свою очередь, сказывается только и исключительно на подходах к снижению слышимой окраски звучания, появляющейся из-за резонансов, возникающих в диафрагмах.
59. Правда ли, что хороший, «настоящий» бас можно получить только на АС с большими басовиками-лопухами сантиметров по 30 в диаметре?
НЕТ, это - неправда. Количество и качество баса от размеров басовика зависят крайне мало.
60. В чем же тогда смысл больших басовиков-лопухов?
Большой басовик имеет бОльшую площадь поверхности и, стало быть, приводит в движение бОльшую массу воздуха, чем басовик меньшего размера. Следовательно, звуковое давление, развиваемое таким басовиком также больше, что напрямую сказывается на чувствительности - АС с большими басовиками, как правило, имеют очень высокую чувствительность (обычно выше 93дБ/Вт/м).
25.12.2005 Глобалаудио
Обычно в радиолюбительской и профессиональной литературе акустические системы рассматриваются в плане получения максимально широкой полосы воспроизводимых частот и минимальных искажений, то есть с точки зрения улучшения звучания. Нам эти аспекты также важны, но нужна еще максимальная отдача акустической системы, то есть максимальный КПД преобразования электрической мощности в акустическую.
Динамическая головка без акустического оформления имеет очень низкую отдачу и совсем плохо воспроизводит нижние частоты звукового спектра. Объясняется это просто: при поступательном движении диффузора воздух просто перегоняется с передней стороны диффузора на заднюю и обратно, происходит так называемое акустическое короткое замыкание, и лишь малая доля энергии превращается в звуковую волну.
Простейший способ устранить акустическое короткое замыкание - установить головку на плоский экран или «отражательную доску» достаточно больших размеров. Каких? Его размер должен достигать хотя бы четверти длины волны на низшей звуковой частоте. Зная скорость звука в воздухе (v = 330 м/с) длину волны легко сосчитать: λ = v / f. Даже для низшей частоты 100 Гц размер акустического экрана составит около метра. Теперь становится понятным, почему маленькие транзисторные приемники не могут воспроизводить нижних звуковых частот!
Идеальный акустический экран - перегородка между двумя комнатами или между комнатой и верандой. Если туда врезать динамическую головку, то будут озвучиваться оба помещения, причем с хорошим качеством. Правда, акустическая мощность поделится между помещениями пополам и звук будет тише. Чаще надо озвучивать лишь одну комнату, тогда экран целесообразно установить под потолком, как показано на рис. 3.1. Там он никому не будет мешать и вокруг головки можно создать значительный объем, что улучшит воспроизведение нижних частот, к тому же потолок и стены образуют своеобразный рупор.
Экран можно изготовить из фанеры, ДСП и даже оргалита. К потолку и стенам он должен прилегать плотно, без щелей (можно уплотнить стыки поролоном или ватой), это позволит существенно уменьшить все размеры, кроме одного - от головки до отверстия. Оно образует фазоинвертор - систему, позволяющую улучшить отдачу на нижних частотах, используя излучение и обратной стороны диффузора. Пройдя путь l, звуковая волна изменит фазу, и при условии l = λ /2 фаза изменится на обратную (инвертируется) и сложится с волной, излучаемой передней стороной диффузора. Площадь отверстия желательно выбрать не меньше, чем площадь диффузора головки.
Если края плоского прямоугольного экрана отогнуть назад, получится всем хорошо знакомый корпус радиоприемника, телевизора и т.д. Это АС с открытой задней стенкой. Она также звучит лучше в углу комнаты, причем расстояние от стен целесообразно подобрать по наилучшей громкости и качеству звука. Открытую АС очень легко сделать из корпуса старого телевизора - изготовить надо только отражательную доску из ДСП, установить на нее от 2 до 8 головок, обтянуть редкой материей и установить на место передней панели. И смотрится и звучит такое изделие очень неплохо (рис. 3.2а). Головки на отражательной доске лучше размещать асимметрично, тогда пики и провалы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) несколько выравниваются.
Устанавливать в АС несколько головок, даже разных, имеет смысл по нескольким соображениям: звуковые давления отдельных головок складываются, поэтому отдача АС возрастает, но пики и провалы на АЧХ отдельных головок не совпадают, как не совпадают и механические резонансные частоты, и общая частотная характеристика выравнивается. Схему включения головок надо подобрать так, чтобы выделяющаяся на них мощность была пропорциональна паспортной. Полярность включения головок также очень важна: при подаче на АС постоянного напряжения (например, от гальванического элемента) все диффузоры должны двигаться в одну сторону, что соответствует синфазному включению. Хотя бы одна головка, работающая в противофазе, резко понижает отдачу.
В качестве примера на рис. 3.2б показана схема включения семи динамиков: двух 4ГД-35 (4 Вт, 4 Ом), трех 1ГД-40 (1 Вт, 8 Ом) и двух высокочастотных («пищалок») 2ГД-36 (2 Вт, 8 Ом). Для расчета мощности, выделяющейся на каждой головке, приложите мысленно к зажимам АС какое-нибудь удобное для расчетов напряжение, например 8 В. Тогда ток в цепи мощных головок будет 1 А, в цепи трех одноваттных 1/3 А и в цепи высокочастотных (только на высоких частотах) - 1/2 А. Мощность, выделяющаяся на каждой головке (Р = I 2 R) составит 4 Вт для мощных, 0,9 Вт для одноваттных и 2 Вт для высокочастотных, что вполне приемлемо. Емкость конденсатора фильтра, пропускающего к «пищалкам» только высокие звуковые частоты, находим по формуле С = 0,16 / f . R, где f - частота среза, R - общее сопротивление ВЧ-головок. Задавшись параметрами 6,5 кГц и 16 Ом, получаем С = 1,5 мкФ. Общее сопротивление АС получается равным 6 Ом, несколько уменьшаясь на высоких частотах.
Если есть возможность изготавливать АС разной конструкции, то несколько динамиков лучше размещать вертикально, друг над другом, чтобы концентрировать излучение в горизонтальной плоскости, на уровне голов слушателей (рис. 3.3а). ВЧ динамики лучше размещать именно на этой высоте, в середине, а мощные низкочастотные - по краям колонны, поскольку направленность излучения на нижних частотах меньше. Установка колонны в угол комнаты повышает отдачу (рупорный эффект) и позволяет изготавливать лишь одну отражательную доску. В углах у потолка и пола можно попробовать установить треугольные листы фанеры или пластика - «акустические зеркала», отражающие излучение обратной стороны АС к слушателям (рис. 3.3б).
