0

Сравнение

VIP Club

Акустическое оформление

Автор статьи: Бабахов Сергей
20.10.2004 4020 0
Давно уже стали цифровыми носители, устройства обработки сигнала, да и в новых усилителях, все больше используются цифровые методы усиления. А вот акустические системы практически не изменились за свою уже почти столетнюю историю.

Акустическая система по-прежнему остается самым консервативным звеном в цепи звуковоспроизведения. В качестве электроакустических преобразователей, в большинстве моделей, используются электродинамические головки. В них диффузор приводится в движение за счет взаимодействия тока, протекающего по звуковой катушке, с полем магнитной системы.

Благодаря колебанию конуса диффузора и возникает звуковая волна, которую мы слышим. Для качественного и правильного воспроизведения необходимо, чтобы для всех слышимых частот звуковое давление было одинаково. Однако, если взглянуть на частотную характеристику громкоговорителя, свободно подвешенного в пространстве, то мы увидим, что при понижении частоты сигнала, начиная с некоторого её значения, уровень давления будет плавно падать. Принципиальная проблема всех громкоговорителей заключается в том, что они излучают звук как вперед, так и назад, причем с одинаковой интенсивностью. Скорость распространения звука в воздухе постоянна, а поскольку сами излучатели, по сравнению с длиной волны на низких частотах,, относительно малы, то излучение и спереди, и сзади от диффузора взаимно компенсирует друг друга. Такой эффект называется акустическим коротким замыканием. На высоких частотах длина волны мала, и волна не успевает обогнуть головку за один период колебания, поэтому излучаемая энергия увеличивается. Граничная частота, ниже которой эффективность головки падает, зависит от размеров диффузора и определяется конечным значением скорости звука в воздухе. Например, для головки диаметром 20 см спад начинается ниже 1 кГц. С уменьшением диаметра частота повышается.

Для того, чтобы исключить акустическое замыкание, динамической головке создают акустическое оформление, а проще говоря помещают в корпус. Самый простой тип оформления - открытый, когда задняя стенка корпуса (обычно прямоугольного) просто напросто отсутствует, или представляет собой перфорированную панель. У автономных акустических систем для высококачественного воспроизведения такое оформление не встречается, но у большинства телевизоров, переносных магнитол и радиоприемников акустическое оформление - открытое. Основное достоинство такого оформления заключается в том, что оно не повышает резонансную частоту головки, ниже которой головка просто не работает. Самым серьезным недостатком являются относительно большие размеры, когда требуется воспроизведение низших частот звукового диапазона.

Характеристика акустики в области низких частот должна быть максимально гладкой, для того, чтобы при воспроизведении импульсов (а музыка, по сути, и является практически одними импульсами), не появлялось послезвучания и дополнительных призвуков. Если произвести расчет объема акустической системы, то для современных головок он будет большим - порядка 150 литров, что, по эстетическим соображениям, недопустимо для квартиры.

Поскольку при колебании диффузора задняя сторона излучает половину акустической мощности, а в закрытой акустике эта мощность пропадает, интересно попытаться ее использовать. Для этого следует найти способ изменить фазу звуковой волны от задней стороны на противоположную, чтобы при достижении плоскости передней панели произошло акустическое сложение, а не вычитание. Решение было найдено давно (в 1937 году), и получило название акустического оформления с фазоинвертором. Однако монополию открытых акустических систем нарушило закрытое акустическое оформление, когда головка помещалась в закрытый корпус. Пионером такой конструкции считается компания Acoustic Research, которая в 50-х годах прошлого века выпустила первую закрытую акустическую систему AR1. А ее двухполосная система AR2a (появившаяся на свет в 1957 году) считается родоначальницей всей полочной акустики.

Современные акустические системы крайне неэффективные электродинамические устройства. В зависимости от конструкции, они преобразуют в акустическую мощность от 0,25 до 2,5% подводимой к ним электрической мощности. Остальная же мощность выделяется в виде тепла.

Для закрытых систем крутизна спада ниже частоты резонанса составляет 12 дБ на октаву. Этот спад можно компенсировать (но лишь частично) расположением акустических систем относительно стен в помещении. Кроме того, регуляторы тембра, сделанные по классической схеме, имеют характеристику с таким же наклоном, и также позволяют компенсировать спад АЧХ в области низких частот. Однако, подъем более чем на 6 дБ невозможен, так как при дальнейшем увеличении вступает в силу фактор максимальной подводимой мощности, превышение которой грозит механическим разрушением головки из-за перегрева звуковой катушки. Поэтому, одним из главных параметров, определяющих низкочастотную границу воспроизводимых акустическими системами частот, является максимально подводимая мощность,

закрытое
Наиболее распространенными вариантами акустического оформления низкочастотных громкоговорителей являются: закрытое (1); фазоинвертор с простым отверстием (2), в которое может быть помещен пассивный радиатор; фазоинвертор в виде трубы (3) - самый распространенный; лабиринт (4) - технически сложное и дорогое решение.

Простейший конструктивный вариант фазоинвертора — это отверстие (порт). Однако в жизни такое решение используют редко. Поскольку параметры воздуха зависят от температуры и влажности, то порт можно закрыть пассивным радиатором. Но всё же чаще фазоинвертор делается в виде трубы. В таком случае, к головке и воздуху в корпусе, добавляется и объем воздуха в трубе.

Также заставить работать звуковой фронт, который излучается задней стороной диффузора, можно использовав конструкцию под названием лабиринт (эдакий изогнутый вариант длинной линии). Но такая конструкция очень сложна и дорога, потому что длина такого лабиринта получается более двух метров. Фазоинвертор размещают как на передней стенке корпуса, так и на задней. Размещение на лицевой части акустической системы считается более правильным. В напольных моделях акустических систем используют и донный вариант, когда фазоинвертор работает в пол. Естественно, полочную акустику с фазоинвертором расположенным на задней стенке нельзя устанавливать на полку (отверстие фазоинвертора будет закрыто, и он просто-напросто не будет работать), а только на подставки. Но при этом теряется вся прелесть ее компактности.

Несмотря на широкое распространение акустического оформления с фазоинвертором (если посмотреть наши тесты за последние два года, то чуть ли не единственной акустической системой с закрытым оформлением окажется полочная акустическая система Yamaha NS-6940), оно имеет ряд недостатков. Основная проблема оформления с фазоинвертором - на низких частотах, по сравнению с закрытыми акустическими системами, увеличивается коэффициент нелинейных искажений. А поскольку результаты всех измерений акустических систем опубликованы в журнале, то можно легко оценить уровень КНИ в области работы фазоинвертора.

К сожалению, современные акустические системы проектируются не исходя из законов физики, а в угоду требованиям моды и дизайна. Для качественного (а главное, без искажений) воспроизведения низких частот нужна головка с большим диффузором, которая будет размещенна в ящике большого объема.
У акустической системы, снижение граничной частоты на треть октавы в области 50 Гц, потребует удвоения объемов корпуса. Это и имеет место в сильно распространенных сегодня сабвуферах. Пример тому - новый сабвуфер фирмы Cabasse.

Еще одна особенностью фазоинвертора является акустический шум. Причина его кроется в возникновении завихрений на выходе из порта. Существенно снизить шум путем выравнивания потока на выходе можно, изменив форму трубы фазоинвертора. Сегодня, различные меры для создания как можно меньше шумящих портов, применяют почти все изготовители акустических систем.
Можно высказать еще одно предположение, почему в нынешнее время сильное распространение получили малогабаритные акустические системы с фазоинвертором. Поскольку большинство из них воспроизводит не музыкальные звуки, а низкочастотные эффекты, без которых немыслим домашний кинотеатр, то их специфический окрас, за счет относительно больших искажений в низкочастотной области, придает звучанию совсем неестественные сочность и живость. Это делает их более привлекательными в умах маркетологов фирм-производителей и продавцов, а следом и в глазах покупателей.
Раскрыв выходного отверстия порта фазо- инвертора с обработкой поверхности (B&W)


Использование данных материалов допускается только с разрешения автора.

Вступайте в закрытый клуб Pult.ru!
Подпишитесь на рассылку
и получите 500 бонусов 👋
Нажимая кнопку «Подписаться», я даю согласие на получение рассылок информационно-рекламного характера и обработку персональных данных.
Вы успешно подписаны!