Фазоинвертор или закрытый ящик что лучше
Фазоинвертор или цельный (Закрытый) короб
Что такое Фазоинвертор.
Фазоинвертор
Фазоинвертор по конструкции напоминает закрытый ящик, однако он не является полностью герметичным. Внутренний объем воздуха связывается с внешним пространством при помощи специального тоннеля, обычно круглой или прямоугольной формы, называемый фазоинвертором. Такая конструкция использует энергию от тыльной стороны диффузора и в результате волны излучаемые диффузором и фазоинвертором находятся в одинаковой фазе. Такой эффект достигается в довольно узком диапазоне частот, но КПД в нем значительно возрастает. На самом деле это может показаться странным, но в диапазоне настройки фазоинвертора большая часть звука излучается тоннелем, а колебания диффузора минимальны, что благоприятно сказывается на жизнеспособности головки. В этом диапазоне частот допустимо подводить максимально возможную мощность без особого риска механического повреждения головки.
К плюсам этого оформления стоит отнести то, что благодаря излучению фазоинвертора звуковое давление всей конструкции повышается в 2 раза, низкий уровень искажения, из-за небольшого хода диффузора и более низкая частота воспроизведения по сравнению с закрытым ящиком.
К минусам стоит отнести сложность расчета данного оформления, значительный объем корпуса и возможность появления аэродинамических шумов на больших уровнях звука, возникающих из-за завихрения воздуха на выходе порта.
При выборе акустического оформления необходимо помнить, что для каждого типа необходимо выбирать динамик, обладающий определенными характеристиками. Зачастую производители указывают рекомендуемые оформления на упаковках динамиков.
Теперь несколько слов о готовых корпусных сабвуферах, которых представлено достаточное количество на нашем рынке. Такие сабвуферы разделяются на активные и пассивные. Активные, в отличие от пассивных, уже содержат встроенный в корпус усилитель и кроссовер и все, что для него необходимо – это подключить источник питания и цепи входного сигнала. Плюс таких сабвуферов, конечно, низкая стоимость и простота в установке, так что, даже не обладая профессиональными навыками, можно установить корпус в самостоятельно. Минусы – низкое качество компонентов несомненно скажется на качестве звука.
Закрытый ящик
Относится к самому простому типу акустического оформления. Колебания, излучаемые тыловой частью, находятся в замкнутом пространстве, в результате чего, в конечном счете, они гасятся, переходя в тепло. Для улучшения затухания волн, корпус внутри покрывается звукопоглощающим материалом.
Несмотря на простоту, этот тип акустического оформления имеет много плюсов. Во-первых, это простота в изготовлении и расчете. Во-вторых, колебания динамика сдерживаются упругостью воздушного объема корпуса, что снижает вероятность механического повреждения при экстремальных режимах работы. В-третьих, динамик, находящийся в грамотно спроектированном закрытом корпусе, имеет очень хорошие импульсные характеристики. Если вы поклонник стилей музыки, в которых требуется очень качественная передача низших частот, например, джаз или блюз, то, скорее всего, это ваш выбор.
Минус оформления – низкий коэффициент полезного действия. Поэтому лучше сразу подготовиться к большим энергозатратам
Так что если еще будете говорить что все херня саб без фазиков не саб, просто утруждаете себя. Каждый подгоняет музыку под себя.
Какое акустическое оформление выбрать для своего проекта: ЗЯ, ФИ, БП, ЧВ или рупор?
Напомню, какие бывают сабвуферные акустические оформления и их характерные особенности:
1. Бесконечный экран, или фриэйр (ФЭ).
Это динамик в полке, или подобные вариации. По звуку он хорош, четкий, быстрый. Но тихий. И трудно сделать правильный ФЭ, ведь нам надо герметично отделить салон от багажника, сделать идеальную жесткость полки. И все равно, АКЗ (акустическое короткое замыкание) будет через улицу, что приведет к потерям в нижнем басе. Поэтому ФЭ имеет ограниченное применение, да и хорошие динамики для него не так просто найти.
2. Закрытый ящик (ЗЯ)
Это герметичный ящик. Отличное оформление, которое подходит для воспроизведения живой музыки, от классики до рока, джаза и блюза. И даже для клубной музыки, но применять надо уже крупные сабы, например 12-15″. А для живой музыки самый ходовой динамик это 10″. Один или 2, если бас должен быть быстрым, но его надо много.
Достоинства: отличный быстрый и четкий бас, способность играть низко в инфру, не требует подрезки снизу (хотя это и применяют иногда), занимает мало места.
Недостатки: тихий, не способен от души «навалить», для воспроизведения жанров с очень большим количеством баса не подходит. Ну и перегреваться может, ибо объем закрытый.
3. Фазоинвертор (ФИ).
Это ящик с портом, трубой или щелью. Не с дыркой, как многие говорят 🙂 Её нельзя просто так прорезать в готовом ЗЯ, это не будет работать. ФИ имеет 3 важных параметра:
— объем ящика
— площадь порта
— длина порта
Все эти параметры ящика рассчитываются специальным образом. Используются программы и формулы (ручной расчет для мазохистов).
ФИ имеет целый ряд модификаций, таких как:
— ФИ на щели
— ФИ на трубе
— Раскрытая щель или труба
— ФИ с экспопортом (экспоненциальная образующая одной или нескольких стенок порта)
— пассивный излучатель (ПИ), как ни странно, это тоже разновидность ФИ, только вместо объема воздуха колеблется мембрана.
Достоинства ФИ: громко, много баса. Если слушаете такую музыку, в которой надо много баса, то это для вас. Хорошее охлаждение в определенном диапазоне частот (правда в некоторых диапазонах все плохо).
Недостатки прямо вытекают из достоинств: худшие импульсные характеристики, бас более тормозной, менее чёткий, хлесткий. На частоте и ниже частоты настройки может повреждаться, как механически, так и есть риск спалить катушку.
Ну и объем багажника занимает немало. Для сравнения: если стандартный объем ЗЯ для 12″ динамика это 28-30 л, то для аналогичного ФИ уже 60-70 л.
4. Бандпассы (БП) или полосовые ящики.
Бывают 4 и 6 порядка (на самом деле делают и 8й порядок, но это уже для эстетов и маргиналов).
Если по-простому, то это комбинация двух оформлений — ЗЯ и ФИ (БП4) или двух ФИ с разной настройкой (БП). Это упрощенная модель, но, в принципе, так и есть.
Достоинства: высокая отдача, эти оформления очень громкие.
Недостатков больше: бас самый тормозной, нечеткий, рыхлый. Слушать замедленную негритятину годится, что-то другое — уже нет.
Часто используется в «стенах», там как раз «валево» и хейртрики нужны. Ну или в спортивных «стенах», ибо отдача высокая.
5. Волновые оформления (рупоры, ЧВ и др).
Крутые, но трудно считаемые и реализуемые оформления. Звук — огонь! Громко, можно валить. Четко — можно слушать что угодно.Недостатки — огромные размеры. Но если найдете место, или исхитритесь сделать компактный рупор или ЧВ (а это возможно), то будет очень круто. Есть еще недостатки, но про это как-нибудь в другой раз.
Сабвуферы ФИ ЗЯ
ФИ плюсы и минусы
ФИ преимуществаПреимущество ФИ существенны — это высокое КПД корпуса, то есть при одной и той же подводимой мощности к динамику в ФИ звуковое давление будет больше на определенных частотах. При построении СПЛ систем данный тип корпуса подходит идеально. Настройкой фазоинвертора, можно подчеркнуть нужную вам частоту, если хотите, чтобы максимальное звуковое давление было на 30Гц, настраиваете фазоинвертор, и получаете требуемый эффект, чего нельзя сделать в ЗЯ.
Недостатки ФИ — это сложное изготовление, не так изготовление как расчет самого фи, для данного типа оформления всегда требуется больше объем ящика чем для ЗЯ, качество звука не такое мелодичное, сложно добиться мягкого звучания, особенно если нуждается мягкий бас, данная система нуждается в фильтре (частот ниже 20Гц). Любители звукового давления, на вопрос ЗЯ или ФИ, всегда выбирают ФИ, так как с него можно выжать больше! Громкие сабвуферы стараются делать у ФИ исполнении.
Преимущества ЗЯ очевидны, данный тип корпуса легко рассчитать, и еще легче собрать. Объем корпуса сабвуфера для одного и того же низкочастотного динамика требуется меньше, нежели у фазоинвертора. В данном типе корпуса получается хорошая, ровная АЧХ, что дает качественный ровный бас. При работе на больших мощностях, вероятность вылета диффузора сабвуфера с корпуса небольшая, когда при ФИ такое бывает. Происходит это из-за того, что при подаче очень низкочастотного сигнала 15-25гц, диффузор сабвуфера пытается максимально отойти от магнита самого динамика, и в закрытом ящике воздух внутри, держит диффузор, а в ФИ на такой частоте, воздух спокойно проходит в фазоинверторе, и не держит диффузор динамика.
Если вам надо громкое звучание, чтобы слышно было на пару кварталов то лучше ФИ но сразу надо готовится к сложным работам с корпусом и мучительным настройкам ФИ. А если Вам надо качественное и приятное звучание, то лучше выбрать ЗЯ, немного теряете в давлении, но выигрываете в качестве и в размере ящика. Когда у меня спрашивают ФИ или ЗЯ, то я выбираю ЗЯ — качество звучания прежде всего, если не считать SPL:)…
В данной статье мы не будем углубляться в теорию четвертьволнового резонатора или в простонародье – четвертьволновик (ЧВ), а рассмотрим вещи с бытовой точки зрения обычного пользователя. У данного типа оформления, используемого для сабвуфера, есть как преимущества, так и недостатки, последних впрочем совсем не много.
tn_1.jpg tn_2.jpg tn_3.jpg
Основные преимуществами ЧВ являются:
1. Низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность порой даже выше закрытого ящика;
2. Плавный и на удивление широкий диапазон воспроизводимых частот, при правильном подходе ЧВ легко отрабатывает как верхний бас, так и самый нижний;
3. Высокий КПД, с одинаковой мощности Вы получаете отдачу, в среднем на 20-40% превышающую фазоинверторы или бандпассы, и на 150-300% закрытый ящик.
Согласитесь, это просто отличный бонус даже к самому хорошему сабвуферу.
Однако, есть и недостатки:
1. Занимает приличную часть багажника, если не его весь;
2. Довольно требователен к выбору динамика, слабые магнитные системы, низкая величина линейного хода и тяжелая подвижная часть – все это не для ЧВ, противопоказан к использованию с мощностями, в 2 и более раза превышающими номинальную мощность сабвуфера.
И так какие же сабвуферные головки можно использовать в данном типе оформления:
В данном оформлении можно применять любые динамики 10″, 12″ с добротностью до 0.5!
Для каллибра 15″ добротность до 0.45 а 18″ не выше 0.4!
Рекомендую использовать динамики с большим линейным ходом, это даст очень хорошую прибавку в отдаче!
_________________________________________________________________________________________
Особенно важно следить за превышением допустимого хода диффузора! В отличие от ФИ Четверьволновой резонатор может играть очень низко! Короб типа ФИ ниже частоты настройки будет плохо демпфировать динамик и будут слышны шумы и искажания, в ЧВ этого нет! Спад АЧХ относительно частоты настройки не более 6 Дб\октаву! То есть на частоте 25-27 Гц, будет слышан бас он будет глушить искажения, от черезмерного хода!
Вывод из всего выщеизложенного то что ЧВ демфирует динамик лучше ФИ но на самых низких частотах НЕОБХОДИМО не допускать превышения линейного хода динамика! В этом может помочь правильно настроенный сабсоник! настраивать его необходимо на 10-15 Гц ниже частоты настройки! Но и он не всегда спасает…Так что следить за ходом динамика просто необходимо!
Также желательно ипользовать усилитель с хорошим контролем динамика!
Этот момент продлит жизнь вашему динамику и положительно повлияет на конечный воспроизводимый звук!
_________________________________________________________________________________________
В двух словах, если Вам не жалко места – ЧВ будет лучшим выбором оформления для сабвуфера.
Итак, классический четвертьволновой резонатор представляет из себя тоннель определенной длины и определенной площади сечения, и все. Он удивительно прост в расчетах и при наличии свободного пространства, прост и в изготовлении. На рисунке 1 представлена принципиальная схема работы ЧВ, где красной линией указана расчетная длина туннеля. На рисунке изображен туннель с круглым сечением, но на практике в подавляющем большинстве случаев используется квадратное сечение той же площади.
TQ.jpg
Рассчитывается ЧВ следующим образом. Площадь сечения туннеля зависит от калибра сабвуфера, а именно от его эффективной площади!
Таблица средних площадей динамиков.
8″ 195 кв.см
10″ 310 кв.см
12″ 480 кв.см
15″ 810 кв.см
18″ 1210 кв.см
Рассчитывается по следующей формуле. Sтуннеля = S(эффективн.) * 1.5. Длинна туннеля определяет настройку ЧВ. Используется вот такая простая формула: Lтуннеля = (343/Fb)/4, где Fb – желаемая частота настройки, результат в метрах. Мы рекомендуем использовать настройки от 34 до 47Гц, оптимальной и наиболее универсальной настройкой считаем 39-41Гц.
Пример расчета ЧВ, настроенного на 40Гц, для сабвуфера калибром 12″(Эффективная площадь — 480 кв.см). Sтуннеля = 480*1.5 = 730кв.см. Lтуннеля = (343/40)/4 = 2,14метра. Для удобства, длинна туннеля (L) на всех наших рисунках изображена красной линией. Как мы видим, длина прямого ЧВ выходит около 2-х метров, для автомобиля это конечно не приемлемо и на практике не используется. Для того, чтобы уместить туннель такой длины в багажник, его необходимо свернуть. На рисунке ниже показаны классические схемы сворачивания туннеля. Рассчитали, выбрали наиболее удобную форму сворачивания, путем не сложных геометрических построений и расчетов выполнили чертеж, и готово, можно пилить и наслаждаться великолепным басом!
2.jpg
Для тех наших пользователей, которым качество звучания особенно важно, мы рекомендуем использовать сужающийся свернутый ЧВ. Он гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат безусловно впечатляющий – бас уникально быстрый, точный и глубокий. Этот вид корпуса отлично себя проявит в соревнованиях на качество звука. Разница с классическим ЧВ заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце. Традиционные схемы сужающегося свернутого ЧВ показаны на рисунке ниже.
3.jpg
Наверняка после предварительных расчетов всех Вас беспокоит вот такой вопрос: “габариты корпуса выходят слишком большими для желаемой настройки, что будет если уменьшить площадь сечения. ” Ответ на этот вопрос прост – при уменьшении площади сечения вплоть до 0.75 площади НЧ динамика постепенно исчезают и все преимущества ЧВ. На еще меньших площадях сечения туннеля появляются неприятные струйные шумы. При площади туннеля меньше 0.5, струйные шумы вероятно на слух будут громче баса. Думаю, что теперь многим стало понятно, что такое ЧВ и почему он столь обсуждаем. Стройте свои уникальные басовые установки и делитесь впечатлениями!
Также таблица длинны ЧВ в зависимости от настройки.
Частота Расчетная длинна ЧВ
30Гц 2.86м.
31Гц 2.78м.
32Гц 2.7м.
33Гц 2.62м.
34Гц 2.54м.
35Гц 2.46м.
36Гц 2.398м.
37Гц 2.336м.
38Гц 2.274м.
39Гц 2.212м.
40Гц 2.15м.
41Гц 2.102м.
42Гц 2.054м.
43Гц 2.006м.
44Гц 1.958м.
45Гц 1.91м.
Добавлю еще то что ЧВ строится не так как обычный ФИ. Унего нет такой величины как обьем, есть только два основных параметра
Длинна и площадь. После расчетов используя эти два параметра можно расчитать короб.Используя площадь находим высоту и ширину которая будет максимально удобной. Длину ЧВ размещяем лабиринтом как будет удобно.
Очень важный аспект — в получившемся коробе надо обязательно скруглить углы!
Подобно тому что указанно на рисунке.
Выбор акустики: фазоинвертор против закрытого ящика?
Здравствуйте уважаемые форумчане. Давно тут не был.
На какое-то время остановился в бесконечных поисках своего звука. Система не особо мудреная — Denon PMA-1520AE, полочники Heco Celan GT 302 на укороченных стойках Paradigm, саб Castle, и ЦАП Arcam irDAC.
Что сказать. Определенно намучился, пока не заставил эту связку петь. Были проблемы с басом. От Хеко с трудом получил более менее внятные НЧ. Виной всему конструкция ФИ в этих колонках. Без гула они играют только на полу. Баса много. Но он проявляется не так и не там, где я хочу его слышать. Если коротко — это какая-то каша. Масло-масляное. Саб, по сути, не нужен. Колонки не для рока. Возможно для определенных жанров — они (Целаны) идеальны. Но в классическом роке что-то не то.
Пробовал в разных комнатах. Результат везде один. Ну не моя это акустика. Не несет она мне радости от прослушивания музыки. Утомляет. И вот, задумал я ее сменить. Попробую, конечно, их продать. Хоть и не думаю, что это будет легко. А менять надо однозначно. И вот вопрос. На что?
Смотрю в сторону трехполосных ЗЯ. А поскольку сейчас практически не делают таких, то скорее всего это должно быть что-то из прошлого. Но достойного прошлого)). Потому и создал эту тему. Возможно, кому-то приходилось копать в этом направлении с похожей сборкой. Может кто что подскажет. Бюджет в пределах уровня составляющих этой самой сборки. Ездить со всем этим добром на прослушивания, у меня нет возможности. Пока собираю информацию. Спасибо.
Ответы
Винтаж был актуален когда стоил оптимальных денег, примерно в 2010 г., когда аппаратура из Японии стала массово продаваться с аукционов к примеру за культовые модели АС от диатонов, ямах и др. просили 30-50 тр, про усилки вообще молчу, сейчас просят в том же состоянии и намного хуже 80-120 тр. типо для настоящих ценителей, коллекционеров и тех кто не успел, а сильно нужно. Для рядового слушателя hi-fi нет не какого смысла тратить эту сумму за кота в мешке. Надо понимать, что в то время были другие требования к системам, слушали и проектировались АС под другую музыку, средства измерения и проектирования были другими. Многие же баловались в настройках звуковой карты или ещё где, режимами настроек эквалайзера типа рок, поп, в ванной, так вот когда слушаешь эти АС, особенно несколько моделей в один раз в сравнении создаётся ощущение, что в этих АС «всегда включен» какой то режим эквалайзера, не говорю, что это плохо, да же очень музыкально в ряде случаев, но за эти деньги целесообразно купить АС уровня топ hi-fi современный. Там много подводных камней!
Если б/у, то поищите Quad 25l signature (именно «подпись»), верх попроще чем у модели S, но в остальном все тоже.
Это уже что-то. Спасибо, сейчас поищу инфу об этой акустике. Да, имел ввиду бюджет в стоимость Heco Celan. Вобщем, все компоненты моей системы находятся приблизительно в одной ценовой категории. Усилитель достаточно мощный. Думаю, с ним проблем не должно возникнуть. Комната 20 м.кв.
В интернете про них информации не много. На счет усилителя, не обольщайтесь. ) В 20 кв.м с меньшим индексом «за глаза».
По Вашему, Denon 1520 слабоват? На счет усилителя, я как раз был спокоен, и ничего менять не собирался)
Хороший усилитель, но не уровень колонок, если купите АС будет видно устроит или нет. Я пробовал разные, тот что нравился по деньгам не тянул, данные АС отзывчивы к качеству усиления, потому и заморочился.
Присмотритесь из » Танной «, там есть акустика закрытого типа.
Arslab Old School Superb 90
Смотрел. Для меня очень дорого. Долго копить)
Можно из любой советской акустики сделать хорошо звучащую. И без особых переделок и возьни с фильтрами. Есть комплект динамиков, специально разработанных для этой цели. И недорого.
С Эстонией не знаком.
А так переходить на более серьёзный бюджет.
а JBL4344,JBL 4365,JBL S4700,JBL S9900 потянете?закрытые по моему неплохо басы выдают-лучше чем с фазоинвертором.
Преимущество закрытых сабов еще и в том, что его можно вплотную к стене ставить, нет влияний от ФИ.
а с другим усилком крутить не довелось?
Крутил. И с младшим Деноном, и с лампой. Акустика, похоже, не для моих жилищных условий.
У меня,уже четвертый год АС Opera Seconda(ЗЯ), 2.5 полосы очень радует,правда в 15кв.м и слушаю я в основном джаз! Хотя и Slayer,какой нибудь вполне способна отыграть😂 На вторичке,где то за 70-80 т.р. была,с год назад примерно.
Из пенопласта вырежи затычку и заткни фазоинвертор, получишь ас с зя.
Неужели ты допускаешь, что за два года пользования этой акустикой, я не затыкал им ФИ?
Без фазиков они вообще НЧ не воспроизводят.
Вопрос в следующем.
На мой взгляд, такую технику можно покупать только при личном осмотре, после проверки работоспособности, косметического состояния и конечно же подачи музыкального материала. Заказывать и покупать в слепую, это все равно что в рулетку сыграть.
имхо винтаж дешевле новодела равного по звуку.да и качество изготовления высокое-микро сейки на инджапане стоят неслабо и спрос на них есть.то же самое можно сказать и про усилители винтажные например накамичи сансуй и т.п. а JBL4344,JBL 4365,JBL S4700,JBL S9900 маленьких комнат не боятся.это не ширпотреб.
подводные камни зависят от уровня разработчика.если разработчик хороший специалист то их нет.а это стоит неслабо.
Может кто-то знает такие места в Киеве, где можно было бы послушать, пощупать и купить древние АС?
Только авторизованные пользователи могут отвечать на вопросы, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Акустические системы: стены, сферы, ящики, каналы (часть 5)
В общих чертах, мы уже узнали, какие бывают источники звука, преобразующие электрический сигнал в акустический, и более подробно ознакомились с тем, как устроен самый распространенный в настоящее время источник звука — динамик. Но чтобы воспроизвести звук правильно, или, как принято говорить, с высокой верностью (hi-fidelity), соответствующей аппаратуре Hi-Fi, одного только динамика явно недостаточно.
Динамик в одиночестве почему-то не звучит
Давайте проделаем эксперимент. Возьмем любой простенький широкополосный или среднечастотный динамик небольшого размера и поставим его на стол диффузором вверх. Подключив к усилителю, послушаем через динамик музыку. Странно: динамик, вроде, в порядке, но как-то не звучит. Получается искаженно, не полно, а низких частот почему-то вообще нет.
Теперь продолжим эксперимент. Окружим ладонями динамик с двух сторон, выстроив ими продолжение плоскости диффузора за краями. Результат: появились низкие частоты и все зазвучало гораздо лучше.
То, что создавало проблемы в начале, называется акустическим коротким замыканием. Звуковые волны, воспроизводимые передней поверхностью диффузора, за краями динамика взаимодействуют со звуковыми волнами, воспроизводимыми задней поверхностью, и вычитаются между собой, что приводит к ослаблению слышимого звука, особенно на низких частотах. Для того, чтобы преодолеть этот негатив, и существует такое понятие как акустическое оформление. Простейший вариант нам удалось создать вручную. А теперь изучим основные типы акустического оформления.
Плоская стена
Акустическое оформление призвано заставить правильно работать поверхность подвижной системы динамика. Простейший вариант акустического оформления называется «плоская стена». В нашем эксперименте мы, собственно говоря, ее и создали. И если взять листовой материал достаточной площади, проделать в нем отверстие диаметром с диффузор и зафиксировать в нем наш динамик, то он зазвучит очень пристойно.
Акустическое оформление плоская стена (слева) и открытое (справа)
Физически оптимальным акустическим оформлением может быть плоская стенка бесконечной площади, за которой находится бесконечный объем — на него работает тыльная поверхность диффузора. В реальности такой объект невозможен. Плоская стенка преодолевает короткое замыкание не полностью, а ее размеры должны выбираться по принципу «чем больше — тем лучше». Еще одним недостатком плоской стенки является то, что на ее базе можно создать только дипольный излучатель — звук будет воспроизводиться с обеих сторон, что не всегда является позитивным фактором.
Закрытый ящик
Этих недостатков лишен другой тип акустического оформления, широко распространенный по сей день. Он называется «закрытый ящик» (З.Я.) Смысл его работы следует из названия. Динамик монтируется в стенку герметично закрытого ящика, объем воздуха в котором, кстати, имеет собственный резонанс и, будучи правильно рассчитанным, способен позитивно повлиять на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) акустической системы — именно так называется созданный нами объект. Для демпфирования внутреннего объема ящика в него часто помещают пористый материал, распределяя его по стенкам или локально. Это может быть хлопковая вата, стекловата, поролон и т. д.
Акустическое оформление — закрытый ящик
Технологичнее и проще всего сделать нашу акустическую систему, то есть, колонку, в виде прямоугольного параллелепипеда. Но у такого варианта есть немало недостатков. Прежде всего, это внутренние резонансы — когда звук «мечется», отражаемый параллельными стенками, от стенки к стенке, резонируя на определенных частотах. Математические расчеты показывают, что одним из лучших вариантов закрытого ящика является шар, но уж никак не параллелепипед, от которого часто пытаются отойти. Разработчики стремятся сделать стенки не параллельными, закруглить углы и так далее, что позитивно влияет на звучание и негативно — на стоимость системы.
Фазоинвертор, лабиринт, ПАС
Акустическое оформление «закрытый ящик» при неплохом звучании имеет и негативные моменты. Мало того, что сам по себе коэффициент полезного действия нашего динамика не так уж высок. В закрытом ящике к тому же «работает» только передняя поверхность диффузора, излучение задней поверхности до нашего слуха не доходит, понижая КПД системы приблизительно вдвое.
Применить с пользой излучение с задней стороны диффузора позволяет акустическое оформление «фазоинвертор». В ящик вставляется труба, и ее геометрия в сочетании с объемом ящика рассчитывается таким образом, чтобы резонанс получившейся системы приходился в нужную область частотного диапазона, а излучение в этой частотной области для слушателя было синфазным (синхронным) с передней поверхностью диффузора.
Таким образом, излучение, «забранное» от задней поверхности диффузора, дополняет излучение передней. КПД системы на низких частотах резко повышается. Именно поэтому практически в большинстве современных колонок используется фазоинвертор. С другой стороны, такое оформление может привести к определенному падению качества звучания, причем именно в басовом диапазоне.
Акустическое оформление — трасмиссионная линия
Отдельным классом акустического оформления считается лабиринтное, в котором к тыльной стороне динамика примыкает достаточно длинный фазоинвертор, сделанный в виде некоего криволинейного канала. Кроме того, и сам порт фазоинвертора может иметь переменное сечение и специальную аэродинамическую геометрию поверхностей, которая предотвращает дополнительные призвуки от движения столба воздуха внутри фазоинвертора.
Иногда это действительно похоже на лабиринт
Отчасти аналогичный принцип реализован в акустическом оформлении с применением панели акустического сопротивления, когда, к примеру, задняя стенка закрытого ящика делается перфорированной, то есть, с множеством отверстий, закрытых тканью, создающей определенное сопротивление потоку воздуха.
Пассивный излучатель
И, наконец, акустическое оформление, получившее распространение в автономных аккумуляторных спикерах, особенно популярных последнее время. Это пассивный излучатель (ПИ). Фактически, ПИ — это тот же динамик, но только без магнитной системы и голосовой катушки. Его диффузор имеет определенный вес и параметры подвижной системы. Резонансная частота такого пассивного излучателя может быть рассчитана на заданный диапазон при том, что его размеры гораздо меньше, чем размеры аналогичного столба воздуха — впечатляющие «низы» можно получить от устройства сравнительно небольших размеров.
Акустическое оформление — пассивный излучатель
Потому пассивные излучатели и получили особое распространение в компактных спикерах. Существует система с более изощренным применением ПИ, когда низкочастотный динамик с малым диаметром, но длинным ходом, работает на пассивный излучатель гораздо большей площади, способный сформировать пониженный низкочастотный предел получившейся колонки.
Рупор
Все вышеперечисленные варианты акустических оформлений применяются, по большей части, в области низких частот. Что же касается остальных частот слышимого диапазона, то здесь применимы рупорные варианты акустического оформления. На самом деле, для низких частот рупоры тоже делают, но они получаются очень уж большими.
Так работает рупор
Рупор позволяет сделать изучение динамика узконаправленным, резко подняв звуковое давление, то есть громкость, в зоне прослушивания. Сейчас рупорные системы применяются нечасто. С одной стороны, их звучание можно назвать аудиофильским. С другой стороны, рупорным системам присуща серьезная неравномерность амплитудно-частотной характеристики — такие колонки бывают очень хороши для одних жанров музыки и не годятся для других.
Как устроен кабинет?
Простейший корпус колонки — его еще называют кабинет — это обычный ящик. Но не стоит думать, что здесь все так просто. На стенки корпуса действует серьезное давление, вызванное движением диффузора, поэтому корпус должен быть достаточно «жестким, но не звонким», то есть иметь хорошее сопротивление к возникновению собственных резонансов. Для этого внутри корпуса устанавливают дополнительные элементы жесткости — ребра, распорки. Внутренний объем корпуса в идеале не должен иметь параллельных стенок: зачастую они просто закруглены, но и полностью сферические корпуса — не такая уж редкость.
Типичный корпус из MDF
Казалось бы, логично сделать стенки корпуса из обычной древесины, но в этом случае возникают проблемы, связанные с неоднородностью (анизотропностью) и плохой повторяемостью параметров этого материала. Потому наиболее распространенным материалом кабинетов стал МДФ — древесно-волоконная плита. Часто применяется и березовая фанера, используют слои деревянного шпона, последовательно накладываемого на клей, композитные материалы, такие как стеклопластик, металлы — экструдированный алюминий, сталь и даже свинец.
Колонки из бетона
На нескольких выставках последнее время появились достаточно удачные колонки, отформованные из бетона. Технологии кабинетов акустики зависят от того, в каких условиях акустика будет работать. Естественно, что для ландшафтных, морских, автомобильных систем применяются материалы, устойчивые к погодным условиям, солнечному излучению, воде, пыли и т.д.
Для каждой полосы — свой динамик и вариант акустического оформления
Не стоит забывать, что в случае с широкополосным динамиком, ему понадобится один собственный кабинет с тщательно просчитанными характеристиками. Но если мы имеем дело с двух- или более полосной системой, то излучатель каждой полосы частот должен получить свое отдельное акустическое оформление.
Существовали различные воззрения на максимальное необходимое количество частотных полос в акустике. В некоторых образцах колонок семидесятых годов прошлого столетия, например, таких полос могло быть до 5–7. Сейчас пришли вроде бы к оптимальному количеству полос для полноразмерных акустических систем — от двух до четырех. В полочных и бюджетных напольных системах чаще делают две полосы, а более серьезные модели могут вдобавок к трем полосам иметь излучатель самых верхних частот, который называют супертвитером.
Некоторые разработчики очень много внимания уделяют форме камер драйверов
Чаще всего полноразмерная напольная колонка имеет три полосы, и тогда практически весь объем кабинета отдается под акустическое оформление низкочастотного динамика/ов. Среднечастотник имеет свой собственный бокс внутри корпуса колонки, который полностью изолирует заднюю сторону диффузора динамика от влияния низкочастотника. Что касается твитера, то тыльная сторона мембраны работает на небольшой объем, образованный конструкцией самого динамика, либо на специально сформированные дополнительные полости, например, в виде трубки.
Спереди пищалка чаще всего имеет вариант рупорного оформления, который в последнее время часто называют волноводом. Это рупор широкого раскрытия, рассчитанный таким образом, чтобы диаграмма направленности пищалки соответствовала всем остальным излучателям, формируя правильную область прослушивания, то есть область, в которой звучание нашей колонки будет наиболее качественным.
Каждому динамику — своя полоса сигнала
Понятно, что звуковой электрический сигнал, поступающий в нашу колонку от усилителя, должен быть разделен согласно возможностям каждого динамика, то есть, на каждый динамик должна попадать часть сигнала, соответствующая его рабочему диапазону частот. Чаще всего это разделение сигнала на полосы осуществляет установленная в колонке схема пассивного кроссовера.
Расчет работы системы кроссовер-динамики-кабинет является одной из важнейших задач создания качественной акустики. В зависимости от характеристик каждого из динамиков подбираются и рассчитываются свойства кроссовера — в частности, крутизна затухания сигнала за границами отведенного динамику частотного диапазона, которая определяет так называемый порядок кроссовера.
Слева направо: двухполосный кроссовер 1-го порядка, 3-го порядка, трехполосный кроссовер 2-го порядка
К альтернативным вариантам разделения частот между динамиками относится раздельное усиление, называемое еще бивайринг (Bi-wiring) и биампинг (Bi-amping). В этом случае к каждому динамику подключается отдельный усилитель. Распределение частот осуществляется на входе таких усилителей электронным кроссовером. Такой вариант может быть точнее настроен и чаще всего обеспечивает более качественное звучание. В случае, когда усилители интегрируются в кабинет, такая колонка называется активной.
Какие бы разные схемы и подходы мы не рассматривали, становится очевидно, что создание акустической системы — это инженерная задача, граничащая с высоким искусством и требующая от разработчика знаний акустики, хорошего уровня материаловедения, подготовки в области электроники и схемотехники. К тому же, всему этому хорошо бы еще сочетаться с хорошим слухом, музыкальным вкусом и большим опытом прослушивания музыки.
Другие материалы цикла «Акустические системы»: