Время пилить рояли

Время пилить рояли
Полноценная звукопередача сегодня немыслима без низкочастотной
составляющей акустического сигнала. Поэтому все чаще водители,
неравнодушные к качеству звука в автомобиле, дополняют
стереомагнитолу и пару колонок (как сказал бы американский
установщик, "deck and two") динамиками, расширяющими
воспроизводимый звуковой диапазон как в сторону верхнего, так и в
особенности нижнего предела. Поскольку сигнал в 20 Гц - 150 Гц не
оказывает практического влияния на стереоэффект, принято выделять
его в один канал, который оформляют одним акустическим корпусом,
упрощая тем самым схемное решение и сохраняя пространство салона
автомобиля. А благодаря тому, что звук в области басовых частот
распространяется, огибая препятствия, размещать сабвуферный корпус
можно в любой свободной части автомобиля. Акустический короб
изготавливают из разных материалов: фанеры, ДСП, пластика. Есть и
такие мастера, которые используют древесину от музыкальных
инструментов.
Акустическое оформление сабвуфера, если это не набор
уже готовых деталей заводского изготовления, обычно
включает: проектирование и расчет акустической системы
для конкретного заказа, изготовление акустического
корпуса и установку системы в автомобиль. Поскольку
акустическое оформление сабвуферов требует творческого
подхода, каждый мастер-установщик находит собственный
ключ к его воплощению в жизнь. Согласовав с заказчиком
принципиальные вопросы, мастер приступает к детальным
расчетам будущей акустики. Десятки схем корпусов для
сабвуферов можно свести к нескольким основным типам,
среди которых наиболее известны закрытые,
фазоинверсные системы и системы с пассивными динамиками.
При конструировании сабвуферной акустической системы обычно стремятся получить хорошую
передаточную функцию, то есть хорошее соотношение создаваемого ею звукового давления и
комплексного входного сигнала. Передаточные функции трех упомянутых систем в принципе аналогичны
передаточной функции фильтра верхних частот соответственно второго и четвертого порядка, с крутизной
спада амплитудно-частотной характеристики в сторону низких частот 12 дБ на октаву и 24 дБ на октаву, а
итоговая АЧХ в области рабочих частот сабвуфера зависит от характеристик используемого динамика,
применяемого фильтра-кроссовера, конструкции и материала корпуса, а также возможностей усилителя
мощности. Учитывая все эти особенности в акустическом оформлении сабвуфера, мастера стремятся
уменьшить амплитуду смещения подвижной системы динамика и тем самым повысить уровень входной
электрической мощности, а также максимального звукового давления, что поможет снизить его перегрузки
и искажения сигнала.
Для детальной проработки конструктивного исполнения сегодня можно пользоваться специальными
компьютерными программами расчета, закладывая "на входе" параметры сабвуфера и получая "на выходе"
рекомендуемые характеристики корпуса акустической системы. Иногда для расчета некоторых объемных
характеристик корпуса мастеру-установщику приходится пользоваться и "эквивалентами": если
изготовитель сабвуфера дает рекомендации относительно типов акустических корпусов и их объема,
рассчитать собственный объем сабвуфера, то есть объем измещаемого им воздуха, в силу сложности его
геометрии бывает непросто. Некоторые дотошные установщики иногда используют какое-либо
однородное сыпучее вещество (не способное, конечно, повредить поверхность динамика), засыпая его и
измеряя эквивалентный объем измещаемого воздуха.
Акустический корпус - важнейший элемент всей сабвуферной акустической системы. Он должен не только
иметь оптимальный внутренний объем для размещения динамика и необходимых компонентов, но и
обладать достаточной прочностью - не только механической, но и акустической. Дело в том, что сабвуфер
динамического типа работает как помпа, уплотняя воздух перед диффузором и разрежая его с тыльной
стороны в осевом направлении. При этом величины давлений с обеих сторон равны, но обращены по фазе,
поэтому при отсутствии или недостаточной изоляции передней и задней поверхностей динамика будет
иметь место "акустическое короткое замыкание". Чтобы избежать его, необходимо обеспечить фазовый
сдвиг акустического сигнала, излучаемого с тыльной стороны диффузора, например, на половину длины
волны. Это достигается за счет установки "звуковой панели-перегородки", чаще всего замкнутой в виде
корпуса. Чем больше эта перегородка (или больше объем корпуса), тем теоретически ниже тональность
сигнала, который не будет замкнут акустически. Если объем корпуса (т.е. величина заключенной в нем
воздушной массы) влияет на высоту его резонансной частоты, то форма корпуса влияет прежде всего на
образование стоячих волн в результате собственного резонанса корпуса, возникающего на той или иной
частоте. Чтобы бороться с образованием стоячих волн, прибегают к смещению динамика от центра
акустического корпуса. Наиболее неудачной считается при этом кубическая форма акустического корпуса
с динамиком, расположенным на равном удалении от всех его стенок.
Конструкция корпуса во
многом определяет
акустические характеристики
сабвуферной системы, хотя не
менее важно то, какие
материалы используются при
его изготовлении. Сегодня ими
могут быть: дерево,
пластмассы, органическое
стекло, керамика и даже бетон.
Наиболее практичным
Pасположение динамика относительно стенок корпуса
большинство мастеров считает
среднедисперсные
древесностружечные плиты (MDF): они имеют хорошие звукоизолирующие свойства, доступны по цене,
обладают равномерной плотностью (в отличие от многослойной фанеры), высокой удельной массой, а
также хорошо поддаются столярной обработке. Следует заметить также, что мастера, изготавливающие
конкурсные автомобильные аудиосистемы, часто пользуются при изготовлении сабвуферных корпусов
экзотическими или прозрачными материалами не по причине их необычных свойств, а в погоне за внешней
оригинальностью или желанием продемонстрировать внутреннее устройство системы.
Системы закрытого типа
Системы этого типа обладают хорошими
акустическими характеристиками при
конструктивной простоте. Объем корпуса
определяет пределы частотного диапазона, в
котором установленный сабвуфер будет иметь
оптимальные характеристики: если объем
недостаточен для данного динамика, то давление
внутри корпуса будет более высоким, чем
снаружи, и наиболее низкие тона будут
ослабляться. При дальнейшем уменьшении его
объема потери низкочастотной составляющей
будут возрастать, а более высокие тона,
наоборот, подчеркиваться, усиливая "эффект
бочки", вместо плотных и ясных басов. Поэтому
при недостатке свободного пространства лучше
использовать сабвуфер меньшего размера,
например, 8-дюймовый, вместо того, чтобы
максимально ограничивать корпус 10- или 15дюймового динамика.
Увеличение объема корпуса выше
рекомендуемого изготовителем сабвуфера может
повысить отдачу на самых низких частотах,
однако мастер столкнется с еще большими
Оптимальный размер корпусов сабвуферов
проблемами при его установке в автомобиль.
График сверху характеризует рекомендуемые
оптимальные размеры корпусов для сабвуферов различного диаметра.
Фазоинверсные системы
В поисках более эффективных схем акустического оформления низкочастотных динамиков мастера уже
десятилетия назад стали использовать корпуса с фазоинверторами и акустическими воздуховодами
различного типа. Интерес к ним особенно возрос в последние годы, с развитием hi-fi-аппаратуры благодаря
тому, что они позволяют расширить диапазон воспроизводимых частот. Некоторые мастера считают
оправданным потратить дополнительные усилия на то, чтобы пойти дальше закрытой конструкции и
получить выигрыш в отдаче на низких частотах.
В фазоинверсных корпусах применяются цилиндрические или прямоугольные трубы, настраиваемые
обычно на определенную частоту. Акустическое оформление сабвуфера с применением таких корпусов
требует от мастера-установщика больших теоретических знаний и опыта, так как для получения хорошей
передаточной функции приходится согласовывать, например, такие факторы, как взаимное влияние
сопротивлений излучения диффузора и трубы фазоинвертора через взаимно соколеблющуюся массу
воздуха.
Ошибки, например, при расчетах добротности, а также конструировании и настройке фазоинвертора
являются причиной того, что акустическая система "бубнит" или же бас "размазан". И даже если труба
фазоинвертора настроена на необходимую частоту, она может стать источником нелинейных искажений,
если, например, объемная скорость воздуха в ней превышает допустимую (она не должна превышать 5% от
скорости звука): в этом случае поток воздуха становится турбулентным. Чувствительность передаточной
функции (звукового давления) фазоинверсной системы к расстройке частоты фазоинвертора очень высока,
и после окончательной сборки может возникать необходимость точной подстройки.
Оценивая эффективность и качество звучания той или иной сабвуферной системы, специалисты-практики
часто пользуются анализом уровня звукового давления, например, в третьоктавных полосах диапазона его
рабочих частот. Для измерения этого уровня и других важных характеристик готовой сабвуферной
системы можно пользоваться инструментами реальновременного анализа (см. "Мастер 12 Вольт" N 3 за
1997 год). Признается и законность субъективных оценок аудиоэкспертов.
Тяжелые ящики для легких басов
Нельзя сказать, что
изготовить корпус или
акустическую колонку для
автомобильного сабвуфера
чрезвычайно сложно. Если
следовать инструкциям и
рекомендациям
специалистов, то даже при
наличии ограниченного
набора ручных
инструментов способный
мастер в состоянии сделать
качественную
акустическую систему. Как
отмечалось выше, мастера
чаще всего используют
древесностружечную плиту
типа MDF, обладающую
необходимыми
механическими и
акустическими свойствами.
Реже пользуются
многослойной фанерой. В
зависимости от
квалификации мастера в
столярном деле трудность
для него могут представить
распиловка и подгонка
поверхностей короба по
углам. Особенно трудно
добиться качественного
соединения, пользуясь
только ручным инструментом. "Популярное" при изготовлении таких конструкций сочленение
поверхностей по принципу "ласточкин хвост" не годится, так как большинство древесностружечных плит,
как и многослойная фанера, не обладает необходимой механической прочностью структуры клеевого
состава и стружечного наполнителя. На рисунке представлены некоторые виды угловых сочленений,
используемых при изготовлении коробов автомобильных сабвуферных систем.
Взгляд мастера
Виктор Поляков, компания "Русская Игра"
Мы на практике убедились, что клиенты, ценящие качество звучания аудиосистемы автомобиля, отдают
предпочтение фазоинверторным конструкциям несмотря на дополнительные расходы. Тем более что
изготовители сабвуферов облегчают нашу задачу рекомендациями по расчетам корпусов, труб и частот
среза кроссоверов.
Мы убедились также, что применение высококачественных материалов для акустических корпусов
оправданно. Мы применяем мелкодисперсную стружечную плиту Jamo. Для сабвуферов идеальна
дюймовая плита, которая не только прочна, хорошо обрабатывается, но и имеет хорошие акустические
свойства, не требуя дополнительной поверхностной обработки. Для внутренней отделки используется
специальный поролон, а для общей завершенности дизайна корпуса покрываются ковролином и
специальными акустически прозрачными материалами.
Наша фирма располагает сейчас полной цветовой гаммой таких материалов, и важно, чтобы заказчик был
лучше осведомлен об имеющихся возможностях и вариантах исполнения акустики в его автомобиле.
Дмитрий Гуринович, компания "Ремерс-Центр"
Многие заказчики склонны сэкономить сотню-другую на материалах для автомобильной акустики,
поэтому мы обнаружили, что можно с успехом применять 20-миллиметровую многослойную фанеру и 15миллиметровую ДСП для изготовления корпусов сабвуферов, тем более что сегодня можно
воспользоваться при их сборке горячим пластиком, специальным акустическим клеем или клеем Flex,
который очень хорошо держит и создает герметичность. Виниловое покрытие дает хороший внешний вид
и герметичность, что немаловажно для условий автомобиля. Мы считаем, что такая оптимальная
достаточность - правильный подход. Когда мы получаем очень дорогой заказ, в дело идет цельная
древесина.
Вообще, выбор материалов напрямую зависит от финансового положения клиента.
Сергей Дудырев, компания SV Art
При расчете коробов в первую очередь нужно иметь в виду, какой динамик требуется заключить в корпус.
Не секрет, что фирма-производитель комплектует свою продукцию описанием технических характеристик,
в котором и должны быть указаны параметры, скажем, тех же самых динамиков. Понятно, что это во
многом упрощает работу установщика. Некоторые фирмы, которые изготавливают акустику, предлагают
различные варианты конфигурации коробов для того, чтобы с одного и того же динамика получить
различную окраску звука. Это большой плюс при работе с клиентом, у которого есть определенные
музыкальные пристрастия.
Если же в процессе установки приходится иметь дело с динамиком, параметры которого заранее
неизвестны или требуют более точной перепроверки, то эти необходимые данные можно получить путем
собственных измерений - при помощи звукогенератора. Считается, что этот способ более точен, но он
более трудоемкий и соответственно требует больших материальных и временных затрат.
В принципе для любого динамика возможно изготовление короба любой конфигурации. Жестких
ограничений нет - все зависит от целей, которые преследует установщик. Возьмем для примера обычный
замкнутый короб. При его небольшом объеме демпфирование динамика очень высокое, и он
соответственно способен выдержать большую мощность. Однако при увеличении громкости может
появляться гулкость. Увеличивая объем короба, мы уменьшаем гулкость, но при этом убывает и предел
подводимой мощности. Обычно мы проектируем короба, в которых динамик выдает приличную мощность
и при этом не гудит.
Мы изготавливаем короба из высококачественной многослойной фанеры. Причем для достижения
наилучшего качества стенки короба мы изготавливаем из соединенных специальным клеем двух слоев 10миллиметровой фанеры. Таким образом, толщина стенок составляет не менее 20 мм; для 10-дюймового
динамика допустимый минимум - 15 мм. Изнутри фанерные стенки обязательно оклеиваются
звукопоглощающим материалом.
Трапециевидная форма короба выбрана нами не случайно. Такая конфигурация сразу позволяет исключить
пару направлений стоячих волн. Желательно, чтобы стенки короба не были параллельны, поэтому
трапеция нас вполне устраивает. Кроме того, такая форма короба более оправданна ввиду конфигурации
багажного отделения автомобиля.
.. Как сыграют ящики
Опубликовано в апрельском номере журнала Салон AUDIO VIDEO
Автор статьи: Андрей ЕЛЮТИН
Басы в автомобиле нужны. Это, тривиальное с точки зрения многих, в том числе и автора, заявление я
предпосылаю всему дальнейшему специально в пользу тех, кто эту точку зрения не разделяет, с тем чтобы они
могли со спокойной совестью углубиться в другие материалы, опубликованные в этом номере "Салона АВ".
А мы тем временем попробуем, в рамках отведенного объема журнальных полос, определиться, что надо делать для
того, чтобы за свои деньги получить баса столько, сколько нужно (или сколько хотим) и такого, какого хотим (или
какого нужно).
Известная сумятица в понимании принципов формирования басового звена автомобильной акустики во многом
обусловлена информационной политикой рекламных, а чaсто и справочных публикаций. Там потенциальному
покупателю в первую очередь сообщают размер динамика, затем - его мощность, потом еще мифический "диапазон
частот" и завершают это победным аккордом цены.
Все? Не тут-то было! Здесь все только и начинается. В английском собственно динамик называется driver - привод,
и это очень правильно. Подобно тому как двигатель станет автомобилем только обогатив себя всем тем, что
выработало для этого человечество, так и динамик станет громкоговорителем только в присущем ему акустическом
оформлении.
С верхнечастотными и среднечастотными головками дело обстоит относительно просто: ВЧ головки свое
акустическое оформление несут на себе, а СЧ - требуют в минимальных размерах.
Иное дело - басовики. Здесь почти все определяется выбором акустического оформления, причем в зависимости от
этого выбора пересмотру будут подлежать все сообщенные вам параметры: и мощность, и диапазон частот, и, в
известном смысле - цена. Ибо при умелом выборе параметров можно добиться тошнотворного звучания самого
дорогого и породистого басового динамика.
Каравай, каравай….
Журнал вкратце уже касался основных типов акустического оформления, теперь настала пора "огласить весь
список". Он не такой уж длинный:
Акустический
экран
Закрытый ящик
Фазоинвертор
Громкоговоритель
с пассивным
излучателем.
Полосовой
громкоговоритель
(4-го порядка)
Полосовой
громкоговоритель
(6-го порядка)
Квазиполосовой
громкоговоритель
Трехкамерный
полосовой
громкоговоритель
(4-го порядка)
Трехкамерный
полосовой
громкоговоритель
(6-го порядка)
Акустический
лабиринт
Свернутый рупор
Апериодическая
нагрузка
(акустическое
сопротивление)
Задача любого низкочастотного акустического оформления решается по древнему принципу "разделяй и властвуй".
"Разделяй" означает, что колебания, излучаемые одной стороной дифузора должны быть чем-то отделены от
колебаний, создаваемых обратной его стороной, одновременно и в противофазе с первыми. "Властвуй" означает,
что с отсеченными таким образом "лишними" звуковыми волнами можно поступить по разному.
Исторически первым акустическим оформлением был акустический экран. Он держит оборону, не пуская
колебания с одной стороы диффузора на другую и не давая им взаимно уничтожиться вплоть до частот, на которых
кратчайшее расстояние между лицевой и обратной стороной диффузора станет сопоставимо с длиной полуволны
излучаемой частоты. А ниже этой частоты акустический экран "расписывается в полном неумении" и
предоставляет противофазным волнам гасить друг друга как им заблагорассудится. Для пресечения акустического
короткого замыкания на частоте, скажем, 50 Гц, щит должен иметь размер 3 метра на 3. Поэтому этот вид
акустического оформления практическое значение давно утерял, хотя и используется до сих пор в качестве
эталонного при измерении параметров динамиков.
Конструктивно простейшее акустическое оформление из практически применяемых- закрытый ящик (sealed или
closed в зарубежной терминологии). Здесь с ненужными колебаниями поступают решительно и круто: запертые в
замкнутом пространстве позади диффузора, они рано или поздно угаснут, и превратятся в тепло. Количество этого
тепла мизерно, но в мире акустики все носит характер малых возмущений, поэтому то, как происходит этот
термодинамический обмен, небезразлично для характеристик акустической системы. Если позволить звуковым
волнам внутри корпуса громкоговорителя болтаться без присмотра, значительная часть энергии будет рассеяна на
содержащемся внутри корпуса объеме воздуха, он, пусть и незначительно, нагреется и изменится упругость
воздушного объема, причем в сторону повышения жесткости. Для того, чтобы этого не происходило, применяют
заполнение внутреннего объема звукопоглощающим материалом. Поглощая звук, этот материал (обычно вата,
натуральная, синтетическая, стеклянная или минеральная), поглощает и тепло. Из-за существенно боьшей, чем у
воздуха, теплоемкости звукопоглощающих волокон повышение температуры становится намного меньше и
динамику "кажется", что позади него существенно больший объем, нежели не самом деле. На практике таким
способом удается добиться увеличения "акустического" объема по сравнению с геометрическим на 15 - 20%. В
этом, а вовсе не в поглощении стоячих волн, как считают многие, заключается основной смысл введения
звукопоглощающего материала в закрытые громкоговорители.
Разновидностью этого (а не предыдущего, как часто полагают) типа акустического оформления является так
называемый "бесконечный экран". В англоязычных источниках такой тип оформления называют infinite baffle или
free-air. Все приведенные названия одинаково дезориентируют. Мы все тут взрослые люди и понимаем, что
бесконечного экрана на практике быть не может. На самом деле бесконечным экраном принято считать закрытый
ящик с объемом настолько большим, что упругость заключенного внутри него воздуха значительно меньше
упругости подвески диффузора, так что динамик эту упругость просто не замечает и характеристики акустической
системы определяются только параметрами головки. Где проходит та граница, начиная с которой объем ящика
становится как бы бесконечным, зависит от параметров динамика. Впрочем, при решении практических задач
таким объемом всегда оказывается внутренний объем багажника, который, даже у небольшого автомобиля будет
давать реакцию "бесконечно большого" объема даже для большого динамика. Другое дело, что не всякий динамик
будет хорошо работать в таком оформлении, но это мы обсудим отдельно, когда будем говорить о выборе
динамика под акустическое оформление (или наоборот).
При всей (кстати, кажущейся) простоте закрытого ящика как акустического оформления низкочастотного звена
автомобильной акустики, это решение обладает многими достоинствами, отсутствующими у других, более
мудреных конструкций.
Во-первых, простота (или пости протсота) расчета характеристик. У закрытого ящика есть всего один параметр внутренний объем. Уж один-то можно правильно выбрать, если постараться! Поле для ошибок здесь сведено к
минимуму.
Во-вторых, во всем диапазоне частот, вплоть до нуля, колебания диффузора сдерживаются упругой реакцией
воздушного объема внутри ящика. Это существенно снижает вероятность перегрузки динамика и его механических
повреждений. Не знаю, насколько утешительно это звучит, но у заядлых любителей баса динамики в закрытых
ящиках, бывает, горят, но практически никогда не "выплевываются".
В-третьих, только закрытый ящик является акустическим фильтром второго порядка, то есть имеет спад АЧХ ниже
частоты резонанса системы головка-ящик крутизной 12 дБ/окт. А именно такой крутизной, только в
противоположным знаком, обладает АЧХ внутреннего объема салона автомобиля, ниже некоторой частоты. Если
угадать, рассчитать или измерить (как кому доведется) - появляется возможность получить идеально
горизонтальную частотную характеристику на нижних частотах.
В-четвертых, при грамотном выборе параметров головки и объема для нее закрытый ящик не имеет себе равных в
области импульсных характеристик, в значительной мере определяющих субъективное восприятие басовых нот.
Естественный вопрос теперь - так в чем же подвох? Если все так хорошо, зачем нужны все остальные типы
акустического оформления?
Подвох один-единственный. К.п.д. У закрытого ящика он - наименьший по сравнению с любым другим типом
акустического оформления. При этом чем меньше нам удастся сделать объем ящика, при сохранении отго же
рабочего частотного диапазона, тем меньше будет его эффективность. Нет более ненасытной твари в смысле
подводимой мощности, чем закрытый ящик малого объема, поэтому-то динамики в них, как и было сказано, хоть и
не выплевываются, но горят нередко…
Следующий по распространенности тип акустического оформления - фазоинвертор (ported, vented, bass-reflex),
более гуманен по отношению к излучению тыловой стороны диффузора. В фазоинверторе часть энергии, которая в
закрытом ящике "ставится к стенке" используется в мирных целях. Для этого внутренний объем ящика сообщается
с окружающим пространством тоннелем, заключающим в себе некоторую массу воздуха. Величина этой массы
выбирается таким образом, чтобы, в сочетании в упругостью воздуха внутри ящика создать вторую колебательную
систему, получающую энергию от тыльной стороны диффузора и излучающую ее куда нужно и в фазе в
излучением диффузора. Такой эффект достигается в не очень широком диапазоне частот, от одной до двух октав,
но в его пределах к.п.д. существенно возрастает, по принципу "нет отходов - есть неисопльзованные ресурсы".
Помимо более высокого к.п.д. фазоинвертор обладает еще одним важнейшим достоинством - вблизи частоты
настройки значительно уменьшается амплитуда колебаний диффузора. Это может на первый взгляд показаться
парадоксом - как наличие здоровенной прорехи в корпусе громкоговорителя может сдержать движение диффузора,
но тем не менее это - факт жизни. В своем рабочем диапазоне фазоинвертор создает для динамика совершенно
тепличные условия, причем точно на частоте настройки амплитуда колебаний минимальна, а большая часть звука
излучается тоннелем. Допустимая подводимая мощность здесь максимальна, а искажения, вносимые динамиком наоборот, минимальны. Выше частоты настройки тоннель становится все менее и менее "прозрачным" для
звуковых колебаний, за счет инерции заключенной внутри него воздушной массы, и громкоговоритель работает как
закрытый. Ниже частоты настройки происходит обратное: инерция отннеля постепенно сходит на нет и на самых
низких частотах динамик работаеи практически без нагрузки, то есть как будто его вынули из корпуса. Амплитуда
колебаний быстро возрастает, а вместе с ней и риск выплевывания диффузора или повреждения звуковой катушки
от удара о магнитную систему. В общем, если не предохраняться, поход за новым динамиком становится реальной
перспективой.
Средством предохранения от таких неприятностей, помимо осмотрительности в выборе уровня громкости, служит
использование фильтров инфранизких частот. Отрезая часть спектра, где все равно никакого полезного сигнала не
содержится (ниже 25 - 30 Гц), такие фильтры не дают диффузору идти в разнос с риском для собственной жизни и
Вашего бумажника.
Фазоинвертор существенно более капризен к выбору параметров и настройке, поскольку выбору, под конкретный
динамик, подлежат уже три параметра: объем ящика, поперечное сечение и длина тоннеля. Тоннель очень часто
делают так, чтобы у уже готового сабвуфера можно было регулировать длину тоннеля, меняя частоту настройки.
Из-за наличия двух взаимосвязанных колебательных систем фазоинвертор является акустическим фильтром
четвертого порядка, то есть его АЧХ теоретически имеет спад 24 дБ/окт ниже частоты настройки. (Реально - от 18
до 24). Получить горизонтальную АЧХ при установке в салоне практически невозможно. В зависимости от
соотношения размера салона (а, стало быть, характерной частоты, с которой начинается подъем АЧХ внутренней
акустики) и частоты настройки фазоинвертора суммарная характеристика может иметь отклонения от деликатного
горба до безумных Амурских волн. Горб, то есть плавный подъем АЧХ на низших частотах часто бывает как раз
тем что надо для оптимального субъективного восприятия басов в зашумленном пространстве, а вот резкие
перепады амплитуды при неудачном выборе параметров снискали фазоинвертору, совершенно незаслуженно,
прозвище boom-box ("бухало"). Чтобы восстановить справедливость, заметим, что бухающего эффекта можно
добиться и от закрытого ящика - я в следующий раз объясню, как; а правильно рассчитанный фазоинвертор
способен дать очень ясный и музыкальный бас при разумной подводимой мощности.
Разновидностью фазоинверторного оформления является громкоговоритель с пассивным излучателем (или
радиатором). Иноязычные термины: passive radiator, drone cone. Здесь творая колебательная система, позволяющая
утилизовать энергию, снимаемую с задней стороны диффузора, реализована не в виде массы воздуха в тоннеле, а в
виде второго диффузора, ни к чему не присоединенного, но утяжеленного до требумой массы. На частоте
настройки этот диффузор колеблется с наибольшей амплитудой, а основной - с наименьшей. С продвижением
вверх по частоте они постепенно меняются ролями. До недавнего времени этот тип акустического оформления не
находил применения в мобильных установках, хотя в домашних используется довольно часто. Причиной нелюбви
были неоправданные хлопоты по добыванию второго диффузора (это, обычно, такой же динамик, но без магнитной
системы и звуковой катушки) и трудности в размещении двух больших диффузоров там, где у обычного
фазоинвертора надо разместить диффузор и небольшой тоннель. Однако в самое последнее время автомобильные
сабвуферы с пассивным излучателем появились - нужда заставила. Дело в том, что в последнее время стали
появляться динамики нового поколения с очень большим ходом диффузора, рассчитанные на работу в малых
объемах. Объем "выдуваемого" ими при работе воздуха очень велик, и отннель пришлось бы делать занчительным
в диаметре (иначе скорость воздуха в тоннеле возрастет настолько, что он будет шипеть как паровоз). А сочетание
малого объема и большого диаметра тоннеля заставляет выбирать для тонеля большую длину. Вот и оказалось, что
фазоинверторы обычной конструкции для таких головок украсились бы трубами метровой длины. Чтобы избежать
таких никому не нужных казусов, предпочли требуемую соколеблющуюся массу сосредоточить в пассивном
излучателе с ходом диффузора, таким же, как и у активного динамика.
Третий тип сабвуфера, довольно часто используемый в автоустановках (хотя и реже, чем два предыдущих) полосовой громкоговоритель (bandpass). Иногда встречается название "громкоговоритель с симметричной
нагрузкой" (symmetric loading). Если закрытый ящик и фазоинвертор - акустические фильтры верхних частот, то
полосовой, как и вытекает из названия - объединяет в себе фильтры верхних и нижних частот.
Простейший полосовой громкоговоритель - одинарный 4-го порядка (single reflex). Он состоит из закрытого
объема, т.н. задней камеры и второго, снабженного тоннелем, как у обычного фазоинвертора (передняя камера).
Динамик установлен в перегородке между камерами так, что обе стороны диффузора работают на полностью или
частично замкнутые объемы - отсюда и термин "симетричная нагрузка".
Из традиционных конструкций полосовой громкоговоритель, в любом варианте - чемпион по эффективности. При
этом эффективность прямо связана с шириной полосы пропускания. Частотная характеристика полосового
громкоговорителя имеет вид колокола. Путем выбора соответствующих объемов и частоты настройки передней
камеры, можно построить сабвуфер с широкой полосой пропускания, но органиченной отдачей, то есть колокол
будет низким и широким, а можно - с узкой полосой и очень высоким к.п.д. в этой полосе. Колокол при этом
вытянется в высоту.
Бандпасс - капризная штука в расчете и самая трудоемкая в изготовлении. Поскольку динамик закопан внутри
корпуса, приходится идти на ухищрения по сборке ящика так, чтобы наличие съемной панели не нарушало
жесткости и герметичности конструкции. Согласование частотных характеристик сабвуфера, салона и фронтальной
акустики также связано с известной головной болью. Импульсные характеристики тоже не из лучших, в
особенности при широкой полосе. Чем же это компенсируется?
Прежде всего, как говорилось - высочайшим к.п.д.
Во-вторых - тем, что весь звук излучается через тоннель, а динамик полностью закрыт. При компоновке такого
сабвуфера открываются немалые возможности для установщика (или любителя) с фантазией. Достаточно найти
небольшое местечко на стыке багажника и салона, гда может разместиться жерло тоннеля - и путь мощнейшим
басам открыт. Специально для таких установок фирма JLAudio, например, выпускает гибкие пластмассовые
рукава-тоннели, которыми она предлагает (и многие соглашаются) соединять выход сабвуфера с салоном. Вроде
шланга пылесоса, только толще и жестче.
Еще большей эффективностью обладают полосовые громкоговорители 6-го порядка с двумя тоннелями. Камеры
такого сабвуфера настраиваются с разносом примерно в октаву. Двойной бандпасс обеспечивает меньшие
искажения в рабочей полосе, поскольку динамик нагружен фазоинверторами с обеих сторон диффузора, со всеми
преимуществами такой нагрузки, но имеет более крутой, по сравнению с одинарным, спад АЧХ ниже рабочей
полосы.
Промежуточное положение занимает так называемый квази-полосовой громкоговоритель, он же - с
последовательной настройкой, где задняя камера соединена тоннелем с передней, а передняя еще одним тоннелем с окружающим пространством.
Трехкамерные полосовые громкоговорители представляют собой просто альтернативные конструктивные
реализации обычных полосовых, и составлены из двух обычных, полсе чего убрана разделяющая их стенка.
Существует еще три варианта акустического оформления низкочастотной акустики, которые хоть и сужществуют,
но применения практически не находят. Первый из аутсайдеров - акустический лабиринт, где "отвод энергии" от
тыльной стороны диффузора происходит по длинной трубе, обычно сложенной для компактности, но все равно
увеличивающей габариты сабвуфера до пределов, недопустимых в мобильной установке.
Второй - экспоненциальный рупор, который для получения достаточно низкой граничной частоты должен иметь
циклопические размеры, что делает редкостью его использование в низкочастотном звене даже в стационарных
системах, где места побольше, чем в автомобиле.
Третий тип, имеющий единичные прецеденты применения - громкоговоритель в апериодической нагрузкой в виде
сосредоточенного акустического сопротивления (aperiodic membrane). У нас раньше это называлось ПАС - панель
акустического сорпотивления. Идея заключается в том, что нагрузкой для диффузора является
близкорасположенная полупроницаемая преграда, например, плотная ткань или слой секловаты, зажатый между
перфорированными панелями. Теоретически, такая нагрузка носит неупругий характер и, как амортизатор в
автомобильной подвеске, гасит акустическую энергию, не влияя на резонансную частоту динамика. Но это теоретически. А на практике наличие воздушного объема между динамиком и ПАС создавало такую мешанину
характеристик и реакций, что результаты становились малопредсказуемы.
Итак, из беглого взгляда на основные типы акустического оформления ясно, что совершенства в мире нет. Любой
выбор будет компромисом. А чтобы существо компромиса стало яснее, давайте завершим эту заочную встречу как
положено - подведением промежуточных итогов. Сравним рассмотренные варианты с точки зрения основных
факторов, определяющих успех их использования в мобильной аудиоустановке.
К этим факторам следовало бы отнести:
К.П.Д.
Величина к.п.д., присущего тому или иному типу акустического оформления определяет, в конечном счете,
насколько мощный усилитель понадобится для достижения требуемого уровня громкости, а заодно и насколько
трудна будет жизнь динамика.
В наиболее важном с точки зрения воспроизведения информации басового регистра диапазоне частот 40 - 80 Гц
места распределятся так: узкополосные полосовые громкоговорители - чемпионы в этом зачете, особенно двухтоннельные 6-го порядка. За ними идут широкополосный двухтоннельный и обычный фазоинвертор. И
наконец, самые охочие до подводимой мощности - закрытый ящик и широкополосный одинарный бандпасс.
Вносимые искажения
В нижней октаве - полутора музыкального диапазона (30 - 80 Гц) все типы акустического оформления ведут себя
прилично при небольших уровнях мощности. Фазоинвертор и полосовой громкоговоритель - несколько лучше
других, но ненамного. А вот при больших мощностях соперники растягиваются вдоль дистанции. Наилучшие
результаты здесь следует ожидать от двойного полосового громкоговорителя. За ним - одинарный полосовой и
фазоинвертор. И замыкает цепь - закрытый ящик, дающий наибольшие искажения при больших амплитудах
сигнала.
Импульсные характеристики
Точная передача фронтов басовых инструментов - едва ли не главное качество для басовой акустики. Немного
проку в низких басовых потугах, если они будут смазанными и вялыми. В этом отношении закрытый ящик обещает
наилучшие результаты (при правильном расчете).Переходные характеристики фазоинвертора могут быть очень
достойными, но все же в среднем уступят закрытому оформлению. Одинарные полосовые громкоговорители имеют
неплохие характеристики, которые, однако, ухудшаются с расширением полосы пропускания. Наихудшей реакцией
на импульсный сигнал обладает двойной полосовой громкоговоритель, опять же, в особенности - широкополосный.
Согласование в фронтальной акустикой
Работа сабвуфера должна быть, начиная с определенной частоты, перепоручена мидбасам фронтальной акустики.
Для закрытого ящика и фазоинвертора это не проблема и конструктор системы обладает изрядной свободой в
выборе частоты раздела полос, поскольку и эта частота и крутизна спада определяются внешними цепями. А вот
узкополосные бандпассы часто обладают собственным спадом частотки уже начиная с 70- 80 Гц, где далеко не все
мидбасы могут безболезненно подхватить песню. Требования к мидбасам при этом усложняются, да и работа с
кроссовером проще не становится.
Поместим все вышесказанное в таблицу, на основе привычной нам пятибалльной системы:
Полосовой громкоговоритель
одинарный
двойной
Закрытый ящик
Фазоинвертор
Узкая
полоса
Широкая
полоса
Узкая
полоса
Широкая
полоса
Искажения на малой
мощности
4
5
5
4
5
4
Искажения на
большой мощности
2
4
4
3
5
4
Импульсные
характеристики
5
4
4
2
3
2
Согласование с
фронтальной
акустикой
5
5
2
4
2
4
4
5
4
5
4
Перегрузочная
способность в
рабочем диапазоне
(выше 30 Гц)
Transfer
interrupted!
>
Перегрузочная
способность в
инфранизкочастотном
диапазоне (ниже 30
Гц)
5
2
5
5
2
2
Гладкость АЧХ с
учетом внутренней
акустики автомобиля.
5
4
2
3
2
3
Чувствительность к
ошибкам расчета и
изготовления
5
4
2
2
2
2
Заключение
Какое заключение? Мы только начали! В следующем номере будем динамик выбирать, Вы пока
определяйтесь с типом сабвуфера.
…Заряжаем…..
Потом стал считать объем
скрипичной коробки, и работа эта
была долгая и увлекательная. ….
Объем нельзя уменьшить скрипка засипит, начнет глухо
бубнить. Если увеличить пронзительно завизжит, басы
танут тусклыми и слабыми.…
(А.А.Вайнер, Г.А.Вайнер Визит к
Минотавру)
Контекст
В предыдущей части нашего разговора выяснилось, чем хороши различные типы
акустического оформления и чем плохи. Казалось бы, теперь "цели ясны, за
работу, товарищи.." Не тут-то было. Во-первых, акустическое оформление, в
которое не установлен собственно динамик - всего лишь с той или иной степенью
тщательности собранная коробка. А зачастую и собрать-то ее нельзя, пока не
будет определено, какой динамик окажется в нее установлен. Во-вторых, и в этом
главная потеха в проектировании и изготовлении автомобильных сабвуферов характеристики сабвуфера немногого стоят вне контекста характеристик, хотя бы
самых основных, автомобиля, где он будет работать. Есть еще и в-третьих.
Мобильная акустическая система, одинаково приспособленная для любой музыки
- редко достигаемый идеал. Грамотного установщика можно узнать обычно по
тому, что, "снимая показания" с клиента, заказывающего аудиоустановку, он
просит принести образцы того, что клиент будет слушать на заказанной им
системе после ее завершения.
Как видно, факторов, влияющих на решение - очень много и свести все к простым
и однозначным рецептам нет никакой возможности, что и превращает создание
мобильных аудиоустановок в занятие сильно родственное искусству. Но
некоторые общие ориентиры наметить все же можно.
Цифирь
Робких, ленивых и гуманитарно образованных спешу предупредить - формул
практически не будет. Покуда возможно, попытаемся обойтись даже без
калькулятора - забытым методом устного счета.
Сабвуферы - единственное звено автомобильной акустики, где измерение
гармонии алгеброй - дело небезнадежное. Прямее скажу - без расчета
спроектировать сабвуфер просто немыслимо. В качестве же исходных данных для
этого расчета выступают параметры динамика. Какие? Да уж не те, которыми вас
гипнотизируют в магазине, будьте уверены! Для расчета, даже самого
приблизительного, характеристик низкочастотного громкоговорителя требуется
знать его электромеханические параметры, которых - тьма. Это и резонансная
частота, и масса подвижной системы, и индукция в зазоре магнитной системы и
еще по меньшей мере два десятка показателей, понятных и не очень. Расстроены?
Неудивительно. Так же расстроены оказались лет около двадцати назад два
австралийца - Ричард Смолл и Невил Тиль. Они предложили вместо гор цифири
использовать универсальный и довольно компактный набор характеристик,
увековечивший, вполне заслуженно, их имена. Теперь, когда вы увидите в
описании динамика таблицу, озаглавленную Thiel/Small parameters ( или просто
T/S) - вы знаете, о чем речь. А если такой таблицы вы не найдете - переходите к
следующему варианту - этот - безнадежен.
Минимальный набор характеристик, которые вам понадобится выяснить - это:



Собственная резонансная частота динамика Fs
Полная добротность Qts
Эквивалентный объем Vas.
В принципе, есть и другие характеристики, которые полезно было бы знать, но
этого, в общем-то, хватит. (сюда не включен диаметр динамика, поскольку его и
так видно, без документации.) Если хотя бы одного параметра из "чрезвычайной
тройки" нехватает, дело - швах. Ну а теперь - что все это означает.
Собственная частота - это частота резонанса динамика без какого-либо
акустического оформления. Она так и измеряется - динамик подвешивают в
воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих предметов, так что
теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик массы подвижной системы и жесткости подвески. Бытует мнение, что чем ниже
резонансная частота, тем лучше выйдет сабвуфер. Это верно только отчасти, для
некоторых конструкций излишне низкая частота резонанса - помеха. Для
ориентира: низкая - это 20 - 25 Гц. Ниже 20 Гц - редкость. Выше 40 Гц - считается
высокой, для сабвуфера.
Полная добротность. Добротность в данном случае- не качество изделия, а
соотношение упругих и вязких сил, существующих в подвижной системе
динамика вблизи частоты резонанса. Подвижная система динамика во много
сродни подвеске автомобиля, где есть пружина и амортизатор. Пружина создает
упругие силы, то есть накапливает и отдает энергию в процессе колебаний, а
амортизатор - источник вязкого сопротивления, он ничего не накапливает, а
поглощает и рассеивает в виде тепла. То же самое происходит при колебаниях
диффузора и всего, что к нему прикреплено. Высокое значение добротности
означает, что преобладают упругие силы. Это - как автомобиль без амортизаторов.
Достаточно наехать на камешек и колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое.
Прыгать на той самой резонансной частоте, которая присуща этой колебательной
системе.
Применительно к громкоговорителю это означает выброс частотной
характеристики на частоте резонанса, тем больий, чем выше полная добротность
системы. Самая высокая добротность, измеряемая тысячами - у колокола, который
в результате ни на какой частоте, кроме резонансной звучать не желает, благо еще,
что этого от него никто и не требует.
Популярный метод диагностики подвески машины покачиванием - не что иное как
измерение добротности подвески кустарным способом. Если теперь привести
подвеску в порядок, то есть прицепить параллельно пружине амортизатор,
накопленная при сжатии пружины энергия уже не вся вернется обратно, а
частично будет загублена амортизатором. Это - снижение добротности системы.
Теперь опять вернемся к динамику. Ничего, что мы туда-сюда ходим? Это,
говорят, полезно…С пружиной у динамика все, вроде бы, ясно. Это - подвеска
диффузора. А амортизатор? Амортизаторов - целых два, работающих
параллельно. Полная добротность динамика складывается из двух: механической и
электрической. Механическая добротность определяется главным образом
выбором материала подвеса, причем в основном - центрирующей шайбы, а не
внешнего гофра, как иногда полагают. Больших потерь здесь обычно не бывает и
вклад механической добротности в полную не превышает 10 - 15%. Основной
вклад принадлежит электрической добротности. Самый жесткий амортизатор,
работающий в колебательной системе динамика - это ансамбль из звуковой
катушки и магнита. Будучи по своей природе электромотором, он как и полагается
мотору, может работать как генератор и именно этим и занят вблизи частоты
резонанса, когда скорость и амплитуда перемещения звуковой катушки максимальны. Двигаясь в магнитном поле, катушка вырабатывает ток, а нагрузкой
для такого генератора служит выходное сопротивление усилителя, то есть
практически - ноль. Получается такой же электрический тормоз, каким снабжены
все электрички. Там тоже при торможении тяговые двигатели заставляют работать
в режиме генераторов, а нагрузка их - батареи тормозных сопротивлений на
крыше.
Величина вырабатываемого тока будет, естественно, тем больше, чем сильнее
магнитное поле, в котором движется звуковая катушка. Получается, что чем
мощнее магнит динамика, тем ниже, при прочих равных, его добротность. Но,
конечно, поскольку в формировании этой величины участвуют и длина провода
обмотки, и ширина зазора в магнитной системе, окончательный вывод только на
основании размера магнита было бы делать преждевременно. А предварительный
- почему нет?…
Базовые понятия - низкой считается полная добротность динамика меньше 0,3 0,35; высокой - больше 0,5 - 0,6.
Эквивалентный объем. Большинство современных головок громкоговорителей
основано на принципе "акустического подвеса".
У нас их иногда называют "компрессионными", что неправильно.
Компрессионные головки - это совсем другая история, связанная с
применением в роли акустического оформления рупоров.
Концепция акустического подвеса заключается в установке динамика в такой
объем воздуха, упругость которого сопоставима с упругостью подвеса динамика.
При этом получается, что в параллель к уже имеющейся в подвеске пружине
поставили еще одну. Эквивалентным объемом будет при этом такой, при котором
веновь появившаяся пружина равна по упругости уже имевшейся. Величина
эквивалентного объема определяется жесткостью подвеса и диаметром динамика.
Чем мягче подвес, тем больше будет величина воздушной подушки, присутствие
которой начнет беспокоить динамик. То же происходит с изменением диаметра
диффузора. Большой диффузор при одном и том же смещении будет сильнее
сжимать воздух внутри ящика, тем самым испытывая большую ответную силу
упругости воздушного объема.
Именно это обстоятельство зачастую определяет выбор размера динамика, исходя
из имеющегося объема для размещения его акустического оформления. Большие
диффузоры создают предпосылки для высокой отдачи сабвуфера, но требуют и
больших объемов. Аргумент из репертуара комнаты в конце школьного коридора
"а у меня больше" здесь надо применять осмотрительно.
У эквивалентного объема интересные родственные связи с резонансной частотой,
без осознания которых легко промахнуться. Резонансная частота определяется
жесткостью подвеса и массой подвижной системы, а эквивалентный объем диаметром диффузора и той же жесткостью.
В результате возможна такая ситуация. Предположим, имеется два динамика
одинакового размера и с одинаковой частотой резонанса. Но только у одного из
них это значение частоты получилось вследствие тяжелого диффузора и жесткой
подвески, а у другого - наоборот, легкого диффузора на мягком подвесе.
Эквивалентный объем у такой парочки при всей внешней схожести может
различаться очень существенно, и при установке в один и тот же ящик результаты
будут драматически различны.
Итак, установив, что означают жизненно важные параметры, начнем наконец
выбирать суженого. Модель будет такая - считаем, что вы определились, на
основе, скажем, материалов предыдущей статьи этой серии, с типом
акустического оформления и теперь надо выбрать для него динамик из сотен
альтернатив. Освоив этот процесс, обратный, то есть выбор подходящего
оформления под выбранный динамик, дастся вам без труда. В смысле - почти без
труда.
Закрытый ящик
Как было сказано в приведенной статье, закрытый ящик - простейшее
акустичнское оформление, но далеко не примитивное, напротив, имеющее, в
особенности в автомобиле, ряд важнейших преимуществ перед другими.
Популярность его в мобильных приложениях нисколько не угасает, потому с него
и начнем.
Что происходит с характеристиками динамика при установке в закрытый ящик?
Это зависит от одной-единственной величины - объема ящика. Если объем
настолько велик, что динамик его практически не замечает, мы приходим к
варианту бесконечного экрана. На практике такая ситуация достигается, когда
объем ящика (или другого замкнутого объема, находящегося позади диффузора, а
проще говоря, что там скрывать - багажника автомобиля) превышает
эквивалентный объем динамика втрое или больше. Если такое соотношение
выполняется, резонансная частота и полная добротность системы останутся
практически такими же, какими они были у динамика. А значит - их и выбирать
надо соответственно. Известно, что акустическая система будет обладать наиболее
гладкой частотной характеристикой при величине полной добротности, равной
0,7. При меньших значениях улучшаются импульсные характеристики, но спад
частотки начинается довольно высоко по частоте. При больших - частотная
характеристика приобретает подъем вблизи резонанса, а переходные
характеристики несколько ухудшаются. Если вы ориентируетесь на классическую
музыку, джаз или акустические жанры - оптимальным выбором будет несколько
передемпфированная система с добротностью 0,5 - 0,7. Для более энергичных
жанров не повредит подчеркивание низов, которое достигается при добротности
0,8 - 0,9. И наконец, любители рэпа оттянутся по полной программе, если из
система будет обладать добротностью, равной единице или даже выше. Значение
1,2 надо, пожалуй, признать предельным для любого жанра, претендующего на
музыкальность.
Надо еще иметь в виду, что при установке сабвуфера в салоне машины
происходит подъем низких частот, начиная с определенной частоты,
обусловленной размерами салона. Типичные значения для начала подъема АЧХ 40
Гц для большой машины, вроде джипа или мини-вэна; 50 - 60 для средней, вроде
восьмерки или "корейки"; 70 - 75 для маленькой, с Таврию.
Теперь ясно - для установки в режиме бесконечного экрана ( или Freeair, если вас
не смущает, что последнее название запатентовано Stillwater Designs) нужен
динамик с полной добротностью не ниже 0,5, а то и выше и резонансной частотой
никак не ниже герц эдак 40 - 60, в зависимости от того, во что будете ставить.
Такие параметры обычно означают довольно жесткий подвес, только это и спасает
динамик от перегрузки в условиях отсутствия "акустической поддержки" со
стороны закрытого объема. Вот пример - фирма Infinity выпускает в сериях
Reference и Kappa варианты одних и тех же головок с индексами br (bass reflex) и
ib (infinite baffle).Параметры Тиля-Смолла, например, у десятидюймовой
Reference различаются так:
Параметр 1000w.br 1000w.ib
T/S
Fs
26 Гц
40 Гц
Qts
0,28
0,77
Vas
83 л
50 л
Видно, что вариант ib по резонансной частоте и добротности - готовенький для
работы "как есть", а судя и по частоте резонанса и по эквивалентному объему - эта
модификация намного жестче другой, оптимизированной для работы в
фазоинверторе, а, значит, более вероятно выживет в нелегких условиях Freeair.
А что случится, если, не обратив внимания на маленькие буковки, вы загоните в
эти условия похожий, как две капли воды динамик с индексом br? А вот что: из-за
низкой добротности частотная характеристика начнет заваливаться уже на
частотах около 70 - 80 Гц, а ничем не сдерживаемая "мягкая" головка будет себя
чувствовать очень неуютно на нижнем краю диапазона, причем перегрузить ее там
- проще простого.
Итак, договорились:
Для применения в режиме "бесконечного экрана" надо выбирать динамик с
высокой полной добротностью (не меньше 0,5) и резонансной частотой (не
ниже 45 Гц), уточнив эти требования в зависимости от типа
преимущественного музыкального материала и размера салона.
Теперь о "небесконечном" объеме. Если поставить динамик в объем,
сопоставимый с его эквивалентным объемом, система приобретет характеристики,
существенно отличающиеся от тех, с которыми в эту систему явился динамик.
Прежде всего при установке в закрытый объем возрастет резонансная частота.
Жесткость-то увеличилась, а масса - осталась прежней. Возрастет и добротность.
Судите сами - приставив в помощь жесткости подвеса жесткость небольшого, то
есть неподатливого воздушного объема, мы тем самым как бы поставили вторую
пружину, а амортизатор оставили старый.
С уменьшением объема добротность системы и ее резонансная частота растут
одинаково. Значит, если мы увидели динамик с добротностью, скажем, 0,25, а
хотим иметь систему с добротностью, скажем, 0,75, то резонансная частота тоже
увеличится втрое. А какая она там у динамика? 35 Гц? Так значит, в правильном, с
точки зрения формы частотной характеристики, объеме она окажется 105 Гц, а
это, знаете ли, уже не сабвуфер. Значит - на подходит. Вот видите, и калькулятор
не понадобился. Смотрим другой. Резонансная частота 25 Гц, добротность 0,4.
Получается система с добротностью 0,75 и частотой резонанса где-то около 47 Гц.
Вполне достойно. Попробуем тут же, не отходя от прилавка, прикинуть, какого
объема понадобится ящик. Написано, что Vas = 160 л (или же 6 cu.ft, что более
вероятно).
(Тут бы формулу написать - она простенькая, но нельзя - обещал). Поэтому для
расчетов у прилавка дам шпаргалку: скопируйте и положите в бумажник, если
покупка басового динамика входит в планы вашего шопинга:
Резонансная Если объем
частота и
ящика
добротность составляет
возрастут в
от Vas
1,4 раза
1
1,7 раза
1/2
2 раза
1/3
3 раза
1/8
У нас - примерно вдвое, так что получается ящичек объемом литров 50 - 60.
Многовато будет….Давайте следующий. И так далее.
Получается, что для того, чтобы вышло мыслимое акустическое оформление,
параметры динамика мало того, что должны находиться в каком-то определенном
коридоре значений, но еще и быть увязаны между собой.
Эту увязку опытные люди свели в показатель Fs/Qts.
Если величина Fs/Qts составляет 50 или меньше, динамик рожден для
закрытого ящика. Необходимый объем ящика при этом будет тем меньше,
чем ниже Fs или чем меньше Vas.
По внешним данным "прирожденных затворников" можно узнать по тяжелым
диффузорами и мягким подвесам (что дает низкую резонансную частоту), не
очень большим магнитам (чтобы добротность была не слишком низкой), длинным
звуковым катушкам (поскольку ход диффузора у динамика, работающего в
закрытом ящике, может достигать довольно больших значений).
Фазоинвертор
Другой тип популярного акустического оформления - фазоинвертор, при всем
горячем желании у прилавка посчитать нельзя, даже приблизительно. Но
прикинуть пригодность для него динамика - можно. А про расчет мы вообще
будем говорить отдельно.
Резонансная частота системы этого типа определяется уже не одной только
резонансной частотой динамика, но и настройкой фазоинвертора. Это же
относится и к добротности системы, которая может существенно меняться с
изменением длины тоннеля даже при неизменном объеме корпуса. Поскольку
фазоинвертор может быть, в отличие от закрытого ящика, настроен на частоту,
близкую или даже ниже, чем у динамика, собственной резонансной частоте
головки "позволено" быть выше, чем в предыдущем случае. Это означает, при
удачном выборе, более легкий диффузор и, как следствие, улучшение импульсных
характеристик, в чем фазоинвертор нуждается, поскольку его "врожденные"
переходные характеристики не из лучших, хуже, чем у закрытого ящика, по
крайней мере. Зато добротность желательно иметь возможно ниже, не больше
0,35. Сводя это в тот же показатель Fs/Qts, формула выбора динамика для
фазоинвертора выглядит просто:
Для работы в фазоинверторе подходят динамики, у которых показатель
Fs/Qts составляет 90 и больше.
Внешние признаки фазоинверсной породы: легкие диффузоры и мощные магниты.
Бандпассы (совсем коротко)
Полосовые громкоговорители, при всех своих громких достоинствах (это в смысле
наибольшей эффективности, в сравнении с другими типами) - наиболее сложны в
расчете и изготовлении, а согласование их характеристик с внутренней акустикой
автомобиля при недостаточном опыте может превратиться в кромешный ад,
поэтому с этим видом акустического оформления лучше идти по камушкам и
воспользоваться рекомендациями изготовителей динамиков, хоть это и связывает
руки. Однако, если руки все же находятся в развязанном состоянии и чешутся
попробовать: для одиночных бандпассов подходят практически те же динамики,
что и для фазоинверторов, а для двойных или квазиполосовых - они же или, что
более желательно, головки с показателем Fs/Qts равным 100 и выше.
Как все это рассчитать уже отойдя от прилавка - в следующий раз.
…Звук в конце тоннеля
Автор статьи: Андрей ЕЛЮТИН
"Володя, будешь на складе - захвати порты для фазиков …"
(подслушано в одной из московских установочных студий)
Когда АвтоЗвук был еще маленьким и сидел под крылом Салона АВ, вышли в свет две первые части
трилогии о сабвуферах - о том, чего ждать от разных типов акустического оформления и как подобрать
динамик для закрытого ящика.
Значительная часть тех, кто, обдумывая житье, решил с пониманием отнестись к басовому вооружению
своего автомобиля, этим, в принципе, уже могла бы обойтись. Но не все. Поскольку существует как
минимум еще один, чрезвычайно популярный тип акустического оформления, по распространенности не
уступающий закрытому ящику
Фазоинвертор в отечественной литературе, bass reflex, ported box, vented box - в англоязычной - все это, по сути,
звукотехническая реализация идеи резонатора Гельмгольца. Идея проста - замкнутый объем соединяется с
окружающим пространством с помощью отверстия, содержащего некоторую массу воздуха. Вот именно
существование этой массы - того самого столба воздуха, который, по утверждению Остапа Бендера, давит на
любого трудящегося, и производит чудеса, когда резонатор Гельмгольца нанимают на работу в составе сабвуфера.
Здесь мудреная вещь имени германского физика приобретает прозаическое имя тоннеля (по-буржуйски port или
vent) .
Как работает фазоинвертор? Почему вдруг наличие в корпусе громкоговорителя аккуратно выполненной дырки
определенных размеров драматически сказывается на работе всего ансамбля? Как уже говорилось, вскользь, в
предыдущих частях этого эпического полотна, тоннель фазоинвертора служит для того, чтобы, задержав на строго
определенное время звуковую волну, возникающую внутри ящика громкоговорителя, выпустить ее наружу в той
же фазе, что и создаваемая "лицевой" стороной динамика. Здесь, на воле, они объединят свои децибелы и дадут по
ушам (при правильном расчете) так, что мало не покажется. Вот за это, собственно, фазоинвертор и любят - за
повышенный, по сравнению с закрытым ящиком, к.п.д.
Но не только. Грубая сила - не аргумент, если она не подкрепляется точностью воспроизведения сигнала. Здесь
имеется в виду другая, существенно менее тривиальная особенность фазоинвертора - его способность производить
требуемое звуковое давление при существенно меньшей амплитуде колебаний диффузора. Это звучит несколько
парадоксально. Все знают, что именно наличие позади диффузора закрытого объема сдерживает колебания
диффузора, так почему же в "дырявом" корпусе они вдруг окажутся меньше? А из-за массы, как и было сказано.
Отверстие в корпусе фазонивертора потому и сделано как довольно протяженный тоннель - труба, проще говоря,
чтобы держать внутри некоторую массу воздуха. На относительно высоких частотах, выше 200 Гц, инерция
воздушной массы в тоннеле приводит к тому, что он акустически совершенно непрозрачен. Как будто закупорен
совсем.
Ниже по частоте воздушная пробка в тоннеле начинает оживать и шевелиться, поскольку ее сзади толкает
пульсируюшее внутри ящика давление. Инерция воздушной массы приводит к тому, что она двигается не в такт с
действующей на нее волной, а с некоторым сдвигом. Этот сдвиг достигает 180 градусов по фазе, то есть начинает
быть противофазен звуковой волне, исходящей от тыльной стороны диффузора на некоторой частоте, которая и
называется частотой настройки фазоинвертора.
Здесь почти все усилия динамика идут на раскачивание несговорчивой воздушной
массы внутри тоннеля, так что на
собственные колебания уже
почти ничего не остается и
минимальная. (А звук - идет, да
почти весь идет из тоннеля). А
колебаний диффузора и
искажения - обстановка в
благоприятная.
амплитуда колебания диффузора
еще какой! Просто на этой частоте он
поскольку именно большие амплитуды
порождают заметные на слух
смысле звука наступает самая
Еще ниже по частоте дела, правда, начинают меняться в худшую сторону.Для совсем медленных низкочастотных
колебаний масса воздуха в тоннеле уже никакая не инерция и тыльная сторона диффузора качает ее туда-сюда как
насос.
При этом возникает ситуация, как будто динамик вообще не установлен в корпус, то есть волны от тыльной
стороны диффузора и от лицевой встречаются в противофазе и в значительной степени друг-дружку съедают, как
при нормальном акустическом коротком замыкании. Поэтому-то ниже частоты настройки отдача фазоинвертора и
падает вдвое быстрее, чем у закрытого ящика. Хуже, однако, другое - диффузор уже ничего не тормозит и
амплитуда его колебаний на совсем низких чатотах начинает расти просто катастрофически. Подтональные
фильтры (subsonic filters), которыми снабжаются некоторые, обычно породистые, кроссоверы и усилители, сделаны
почти исключительно для противодействия этой вредной привычке фазоинверторов.
Итак, что же мы конкретно поимеем, выбрав для своего проекта фазоинвертор как акустическое оформление?
Хочу сразу предупредить - расчет фазоинвертора без предназначенных для этого компьютерных
программ - возможен и для него существуют расчетные формулы и номограммы. Однако на пороге
третьего тысячелетия квалифицировать такие методы иначе как мазохизм, я не могу.
Аннотированная подборка проверенных программ разной степени сложности и совершенства здесь.
Вот картинка, которая объясняет (почти) все. Взят 10-дюймовый динамик, по своим параметрам подходящий для
установки в фазоинвертор и смоделированы характеристики, которые получатся при его установке в оптимальном
для него фазоинверторе (20 л, настроен на 42 Гц) и таком же по объему закрытом ящике.
Верхняя из двух черных кривых, понятно, наша. По сравнению с закрытым ящиком, во всей полосе частот ниже
примерно 150 Гц отдача существенно выше. Что значит "существенно"? Взгляните: на частоте, скажем, 60 Гц
разница составляет около 4 дБ. А это равносильно повышению мощности усилителя в 2,5 раза. То есть со
скромным 100-ваттным усилителем такой саб сыграет как будто к нему подведено 250 Вт. За те же деньги.
А вот из красных кривых, изображающих зависимость амплитуды колебаний диффузора от частоты, наша нижняя. Как раз там, где сосредоточена большая часть басовой энергии - ниже 100 Гц, амплитуда начинает падать и
остается намного ниже, чем у закрытого ящика, хотя создаваемое звуковое давление - вдвое больше!
У закрытого ящика при этом амплитуда колебаний растет неуклонно и при подведении мощности, указанной как
максимальная, выходит за пределы рабочего диапазона (красный пунктир) уже к 70 Гц, а ниже - вообще беда. Тамто и будут порождены такие знакомые на слух хрипы, сопровождающие басовые ноты. У фазоинвертора благодать
с амплитудами продолжается вплоть до примерно 30 Гц, а там амплитуда начинает расти неуемно. Впрочем, там
уже и звука-то никакого почти нет, так что прямой смысл "придушить" эту часть спектра подтональным фильтром
(если есть) и наслаждаться ударной эффективностью при минимуме искажений в действительно звуковом
диапазоне.
"Здорово!" - воскликнет нетерпеливый и охочий до децибел читатель, закроет эти страницы и отправится тотчас
ладить прорехи в собственном сабвуфере. Товарищ, стой! Смотри, что может произойти дальше. Пусть, оставив
все без изменения, мы вывернем из нашего 20-литрового ящика прежний динамик и установим другой предназначенный для работы именно в закрытом корпусе.
Его характеристика в закрытом, родном для него ящике- нижняя на графике - была очень даже славная. А после
переделки в фазоинвертор она станет как верхняя, то есть даст ярко выраженный "хлопун" между 50 и 100 Гц.
Именно в результате создания таких сочетаний фазоинверторы получили в свое время обидное прозвище boom-box
("бухало"), позже использованное, на этот раз вполне справедливо, для какой-то портативной магнитолы.
В чем же была разница между двумя динамиками? В двух параметрах, ктороые должны находиться в определенной
гармонии для данного акустического оформления, иначе - оставть надежду всяк сюда звучащий, так сказать. Эти
параметры - резонансная частота Fs и полная добротность Qts.
У "закрытого динамика они были Fs=25 Гц, Qts=0,4. А у "фазоинверторного" - 30 Гц и 0,3. Вроде не так велика
разница, а результаты - существенно различны. Придуманный в свое время параметр энергетической полосы
пропускания Fs/Qts сразу показывает кто есть кто: его значение для первого динамика 62,5, а для второго - 100.
Правило простое - если Fs/Qts заметно меньше 100 - забудьте слово "фазоинвертор". Если близко или больше снова вспоминайте, а забывайте про закрытый ящик. В районе 90 - 100 - "сумеречная зона", где, с известными
уступками, можно применять и одно и другое.
А что все-таки произойдет, если настоять на своем и втолкнуть динамик в несвойственное ему оформление?
Давайте попробуем, благо пока драма разворачивается на бумаге и экране компьютера, то есть "малой кровью, на
чужой территории".
Для начала ставим "фазоинверторный динамик" в закрытый ящик и пробуем варьировать тем единственным
параметром, который имеем - объемом этого ящика.
На графике - три кривые. Самая пологая - результат установки в ящик объемом 50 литров, самая круто спадающая
ниже 100 Гц - при объеме ящика 10 л. А посередине - наша исходная характеристика в 20-литровом объеме. Видим:
объем меняется от неприлично маленького до непрактично большого, а путной характеристики не выходит - она
или начинает спадать слишком рано или спадает слишком быстро.
У динамика, рожденного для закрытого ящика, как видно из следующего графика, есть возможность или попасть в
оптимум (средняя кривая) или же "накроить" на объеме, получив при этом довольно заметно "гукающую"
характеристику (верхняя кривая, полученная в объеме 10 л).
А наоборот? Можно ли при установке "закрытого" динамика в фазоинвертор так его настроить, чтобы получить
ровную АЧХ? Теоретически - да, благо у фазоинвертора можно при неизменном объеме перестраивать частоту,
меняя диаметр и длину тоннеля (на практике - всегда длину, разумеется). Начинаем эксперимент с верхней,
совершенно ужасно кривой (объем 20 л, частота настройки 50 Гц) и, постепенно, перестраивая фазоинвертор,
вдруг, на частоте настройки 20 Гц, замечаем, что пришли к очень симпатичной кривой (нижняя на графике).
Опаньки, давайте сейчас вычислим, какой тоннель для этого нужен - и вперед! Через пол-секунды компьютерного
времени получаем, что для того, чтобы настроить 20-литровый объем на частоту 20 Гц, нужен тоннель диаметром
75 мм и длиной 1 м 65 см. То есть - ростом с миниатюрную даму, а никак не с деталь компактного сабвуфера.
А вот зато "фазоинверторный" динамик позволит с минимальными хлопотами (вдвинуть трубу - выдвинуть трубу)
перестраивать частотку не хуже чем эквалайзером. На графике - результаты такой деятельности в диапазоне
частоты настройки тоннеля от 35 до 52 Гц, для чего понадобилась длина тоннеля от 190 до 400 мм - не бог весть что
даже при наибольшем значении.
В следующей части саги о сабвуферах (разумеется, не последней - тема безбрежна, а Бог милостив и, возможно,
продлит годы автора), мы займемся уже непосредственно решением вопроса о практическом воплощении
задуманного - для тех, кто хочет это делать сам или же для тех, кто хочет уметь отличить работу грамотного
установщика от потуг невежественного халтурялы. Согласитесь - даже едучи в такси полезно знать, что путь из
Сокольников в Измайлово проходит как-то в стороне от Чертаново….
….
Сидит краса в темнице..
Автор статьи: Андрей ЕЛЮТИН
…а на улице, в данном случае, только тоннель фазоинвертора. Таков удел самого великолепно отделанного
динамика, если его поместили в полосовой громкоговоритель (bandpass). В истории наших басовых публикаций
этот тип акустического оформления сабвуферов - замыкаюший. И дело здесь не в том, что он последний по своим
качествам. Это совсем не так. Просто для того, чтобы совладать с бандпассом, и самостройщику и профессионалу
необходимо "обогатить свою память знанием всех тех богатств…" и далее по тексту, кто проходил и помнит,
конечно.
Полосовой громкоговоритель - самая капризная конструкция, какую можно представить в багажнике автомобиля,
причем это относится и к фазе изгоотвления, и, главное, к работе конечного продукта. Как мы покажем чуть
дальше, простор для ошибок, порождающих чудовищное звучание, недостижимое в более простых конфигурациях
- огромен. Естественно спросить - кой же черт понесет нас на эти галеры? Ответ прост - жадность и любовь.
Жадность - до звукового давления. При сколько-нибудь грамотном изготовлении бандпасс по создаваемой им
громкости басового излучения побеждает соперников даже не нокаутом, а "за явным преимуществом".
Любовь - к прекрасному. Бандпасс все свои могучие децибелы выдает через трубу, сиречь тоннель фазоинвертора.
Динамик скрыт внутри и для него не надо искать места, откуда он излучал бы в салон. Найти место для тоннеля, по
диаметру редко больше 100 - 120 мм куда проще и конструкции возможны самые остроумные.
Еще об одном преимуществе, на которое любят напирать в некоторых руководствах, я умалчиваю, ибо оно мнимое.
Речь идет о том, что, раз, мол, громкоговоритель полосовой, то ему и разделительного фильтра не ребуется.
Экономия-то какая! Никакой, потому что требуется, но об этом - потом. Сейчас - по порядку.
Полосовой громкоговоритель 4-го порядка состоит из двух камер, одна из которых - закрытая, а другая сообщается
с окружающим пространством через тоннель, как обычный громкоговоритель фазоинверторного типа.
Динамик установлен в стенку, разделяющую эти камеры. Получается как будто бы взяли фазоинвертор и
приставили к нему "с лица" закрытый ящик, или наоборот, взяли динамик в закрытом ящике и снабдили паранджой
в виде фазоинвертора. Любая из этих моделей заключает в себе великий тайный смысл бандпасса, который
сводится к понятию симметричная нагрузка. В чем беда обычного громкоговорителя прямого излучения? В том,
что акустическое сопротивление среды, которую динамик должен возбуждать и приводить в колебания, очень
мало. Мало по сравнению с силами упругости и трения, бушующими в подвижной системе самого динамика.
Подведенную к нему энергию динамик практически всю гасит у себя в утробе, превращая в конечном иотге в
тепло. В акустическую энергию переходит от 0,2% до 0,5%. Ничего себе к.п.д.? В каком-то смысле это похоже на
попытку грести игрушечным веслом, привязанным к ковшу экскаватора. Шуму и пыхтения много, солярка течет
рекой, но все это гибнет в замасленных механизмах, потому что среда-то почти не сопротивляется. Можно,
конечно, сделать весло побольше, что и приходится делать в басовых динамиках, где в роли весла выступает
диффузор.
В обычном динамике - закрытом ли или с фазоинвертором, позади диффузора - полностью или частично замкнутое
пространство, где акустическая энергия или гибнет, но перед этим отчасти контролирует колебания диффузора в
закрытом ящике; или же концентрируется и выплескивается наружу через тоннель фазоинвертора, заметно
увеличивая к.п.д. динамика в той полосе частот, где это происходит. Но, если в этих громкоговорителях за
"спиной" диффузора есть какой-то присмотр, то его "лицо" брошено на произвол судьбы и тщетно пытается
вызвать энергичные сотрясения в вялой, почти невесомой воздушной массе.
Создатели бандпасса, заключив динамик между закрытыми объемами, как раз и добились того, что обе стороны
диффузора нагружены довольно энергично сопротивляющимися воздушными массами, которые, сопротивляясь,
поневоле концентрируют излученную акустическую энергию и выдают ее "на гора" уже в усиленном виде.
В реальной жизни это выглядит так. На графике изображены АЧХ громкоговорителей в открытом пространстве,
построенных на основе одной и той же головки с оптимальными для данного оформления параметрами. В качестве
динамика для всех рассматриваемых примеров выбран Infinity Kappa 100w.br.
Этот динамик (см. групповой тест в №2 нашего журнала) по своим параметрам представляет почти идеальный
компромис, позволяющий реализовать на его базе и закрытый громкоговоритель, и фазоинвертор и полосовик.
Так случается не очень часто, реже, во всяком случае, чем это сулят производители, приписывая
безоговорочную бисксуальность своим творениям.
Уже на этом графике видно, что ниже 90 - 100 Гц полосовой громкоговоритель (красная кривая) дает завидную
фору фазоинвертору (синяя кривая), не говоря уже о закрытом ящике (зеленая). Пугает, правда, эдакий
откровенный горб на характеристике бандпасса, из-за которого можно легко заподозрить, что полосовик при
отменной отдаче будет отчаянно бубнить на одной ноте. Тем более, что многие реально созданные конструкции так
и делают, чем отпугнули от себя многих поборников выразительного баса (зато притянули любителей баса
громового). Все не так. Да, бывает, бубнят, только не из-за этого. Взгляните на второй график - АЧХ той же
троицы, но с учетом внутренней акустики салона автомобиля средних размеров, для которого и оптимизировались
зарактеристики:
В этих, на самом деле реальных условиях меломанский фаворит - закрытый ящик, дает идеально, до пол-децибела
горизонтальную АЧХ. Фазоинвертор - заметный горб в районе "вкусного" баса, который многие предпочитают
стерильной горизонтальной АЧХ - не зря все басс-корректоры на усилителях, если есть, настроены на частоту 40 45 Гц. А полосовой вариант, с тем же динамиком и при той же подведенной мощности, выдает на 6 дБ большее
звуковой давление. Это, между прочим, эквивалентно увеличению мощности усилителя в 4 (прописью - четыре)
раза. Куда подевался горб? А пропал, скомпенсированный возрастанием отдачи на частотах ниже критической для
выбранного в этом примере размера салона.
Ну как, руки зачесались? Подождите немного, постирайте что-нибудь, чтобы унять зуд и прочтите еще раз
написанное чуть выше: с оптимальными параметрами. А какие параметры оптимальны и что будет, если в них не
попасть? Здесь простор и для маневра и для ДТП шире, чем у закрытого, к примеру, ящика, ровно втрое, ибо как
раз во столько раз большее число характеристик подлежит выбору. Два объема (по числу камер) и настройка
тоннеля в одной из них. Еще скажите Bose спасибо что второго тоннеля не разрешают делать…
Давайте в порядке поступления:
Объем задней (закрытой) камеры Vr определяет, по существу, "рабочий диапазон" готового бандпасса. Из графика
видно, что чем больше объем закрытой камеры, тем ниже становятся обе границы рабочей полосы, и тем ниже
отдача (к.п.д.) громкоговорителя. Разумеется, также как и в закрытом ящике, с возрастанием объема снижается
максимально допустимая подведенная мощность, поскольку теряется контроль за перемещением дифузора. Если
объем задней камеры уменьшать, вся колоколообразная АЧХ сдвигается вверх по частоте, к.п.д. растет, но ценой
сужения полосы пропускания.
При изменении объема передней камеры (с тоннелем) Vf крайние пределы рабочей полосы остаются на месте, зато
меняются очертания "верхушки" колокола. Чем теснее передняя камера, тем меньше ее усиление, зато оно
рпоявляется в более широкой полосе частот. Показанный на графике объем передней камеры 8 л следует считать
критическим, потому что на этом рубеже уже начинает "проседать" средняя часто горизонтального участка АЧХ.
При дальнейшем уменьшении Vf характеристика приобретет откровенно двугорбую форму и это уже ничем не
выправить.
В обоих приведенных примерах тоннель в передней камере имеет идеальную настройку, то есть точно на середину
полосы пропускания. А если? Пожалуйста:
Ласковая макушечка, достигнутая при настройке передней камеры как положено, на середину полосы пропускания,
превращается в картины, почти точно повторяющие рисунок Маленького принца "Удав, проглотивший слона",
хоботом то в одну, то в другую сторону. "Не беда", -- скажет оптимистически настроенный читатель, уже
покончивший со стиркой и готовый к полосованию древесины, --"настраиваем на середину, по предписаниям
доктора и наслаждаемся шедеврами Стенли Кларка на зависть остальным". Опаньки! Вот здесь-то как раз - главная
ловушка, в которую мы вместе с Вами чуть не угодили, и где многие, увы, побывали. Приведенные характеристики
относятся к свободному пространству, ну или хотя бы к большому, скажем - жилому помещению. Но никак не к
салону машины. Скорректированные на внутреннюю акустику, эти три характеристики будут выглядеть так:
То что было идеально в безграничном просторе (настройка на 55 Гц), обратилось в бурно заваливающуюся выше 50
Гц характеристику. Состыковать ее с мидбасами - абсолютно нереально, потому что частоту раздела придется
выбирать герцах на 60, а так низко мидбасы не затянуть. А если не затянуть, возникнет яма как раз там, где
сосредоточены самые выразительные элементы басового регистра - нижний мидбас (80 - 100 Гц). Зато то, что
выглядело кривовато на предыдущей картинке, расцвело в очень достойную и довольно ровную характеристику,
без натуги доходящую до 90 - 95 Гц, где ее можно поженить даже с 5-дюймовыми мидбасами. (Вы эту кривульку
уже видели на самом первом графике - она у меня была припрятана.) Характеристику с настройкой на 45 Гц из
предыдущего примера даже не привожу, чтобы не пугать лишний раз. Зато дополню график тем, что может
получиться при ошибке в другую сторону - настройке тоннеля на 75 Гц. Видите узенький и противный горбик на 80
Гц? Вот он-то и будет тошнотворно бубнить, отравляя нам жизнь, а бандпассу - репутацию.
Вы можете сказать: "Ну и что, дурно рассчитанное оформление обязано производить дурные характеристики и
соответствующие звуки". Правильно, но цена ошибки - несколько различна. Вот Вам пример: для той же головки
Infinity Kappa 100w.br, помещенной в закрытый ящик, "ошибемся" в объеме по сравнению с исходными 14 л в
полтора раза, а потом, где наша не пропадала, еще в полтора. Частотки для объема ящика 20 и 30 литров в
свободном пространстве вообще пости не различаются, в салоне - расходятся ниже 50 Гц, но остаются более чем
благоприятными.
А мы с объемом размахнулись больше чем вдвое! Более нервный фазоинвертор острее реагирует на фальшь в
настройке тоннеля, но все же сохраняет приличия. Для примера - результаты перестройки тоннеля от 30 до 45 Гц
при неизменном объеме 29 л. Корчит АЧХ сильно, но жить все же можно.
Вот из-за такой "строгости в пилотировании" и беспощадности к ошибкам расчета, неудачных бандпассов создано,
похоже, больше, чем удачных. Добавьте к этому возможности, которые сулит выбор неподходящего динамика мы-то оперировали с одним из лучших для такого случая. В общем, жизнь могла бы запросто не удаться…
Другой отпугивающий от бандпасса элемент его специфики - намного более сложное и хлопотное изготовление.
Там, где динамик "смотрит на улицу", его с улицы можно и устанавливать. Все сделать, все скрепить,
загерметизировать, а уж напоследок притянуть головку. Здесь ставить ее придется внутрь, а, стало быть, как
минимум одну стенку делать отъемной, теряя жесткость и приобретая взамен головную боль с уплотнением стыка.
Работа "не для мальчика, но для мужа".
Зато…. У всего в жизни есть свое "зато". Кроме, разве что, мигрени…
Зато бандпасс дает необыкновенные компоновочные возможности. Скажем: простешая кнструктивная реализация,
показанная в начале статьи, выглядит как закрытый со всех сторон ящик, повредить который невозможно, а, стало
быть, и размещать в пределах багажника можно "по вкусу". Если идти по пути установки двух динамиков, здесь
открываются возможности вообще уникальные. Посмотрите: два идентичных бандпасса можно срастить в один
трехкамерный, сделав им общую переднюю камеру, а два тоннеля заменить одним, удвоенного сечения. Тогда вся
конструкция может передавать басы в салон через одно-единственное окно не бог весть какого размера,
пристроенное, например, в центре задней полки или напротив проема подлокотника заднего сиденья. Изящно?
А можно наоборот: посадить динамики "спина к спине" в закрытую камеру, а басовый "выхлоп" организовать через
тоннели, расположенные вне объема ящика и подведенные к отверстиям, исходно предназначавшимся для задних
динамиков.
Одним словом, развернуться здесь можно очень душевно, надо только все время иметь в виду: бандпасс - мощное,
самое, фактически мощное оружие басовой атаки. А такое вооружение - не для новобранцев, поэтому, если у Вас,
или даже у Вашего, вполне профессионального установщика, нет достаточного опыта расчета, проектирования,
изготовления, настройки и измерения характеристик сабвуферов - лучше остановиться на чем-нибудь попроще. А
если все перечисленное есть и Вы "попали в настройку" - пригласите послушать, а?
….Новый звукопоглощающий материал, позволяет в 50 раз (!) уменьшить
звуковое давление, возникающее внутри колонки
Одной из основных проблем воспроизведения звука является качество звучания, эффективное функционирование
источников звука. В этой технике накопились противоречия между возможностью записи и воспроизведения
электрических сигналов звукового диапазона с высокой достоверностью, с одной стороны, и низким качеством
преобразования электрических сигналов в звуковые с другой стороны. С появлением цифровой записи
электрических сигналов, практически сняты все вопросы, касающиеся качества записи и воспроизведения, однако
существенное использование этих достижений затруднено в связи с неразрешимыми проблемами, имеющими
место при воспроизведении низких частот и паразитными гармониками, обусловленными в первую очередь
пневматической реакцией объема звуковых колонок, особенно, в недорогих и малогабаритных.
Достаточно сказать, что при воспроизведении низких частот даже в 100-литровых колонках диффузор
низкочастотной головки испытывает нагрузки, обусловленные пневматическим эффектом до 3:4 кг.с. Эта
пневматическая сила ограничивает размах колебаний диффузора, а также вызывает спонтанную его деформацию и
многочисленные резонансы, как в самом диффузоре, так и в объеме колонки. Ограничение размаха колебаний
обуславливает спад амплитудно-частотной характеристики на низких частотах, а паразитные резонансы гармоническое искажение воспроизводимых сигналов.
Спад амплитудно-частотной характеристики в 100 - литровых колонках начинается примерно с 60 Гц, для
обеспечения качественного звука от 30 Гц требуется объем колонок уже 400 литров. Эти противоречия
иллюстрируются табл.1
Как видим, даже в очень дорогих колонках, объемом до 400 литров, неудовлетворительно воспроизводится целая
октава - 16:32 Гц, а гармонические искажения в 20 раз превышают допустимые значения. В колонках средней
стоимости, объемом 60:100 литров неудовлетворительно воспроизводится вторая октава - 32:64 Гц и практически
отсутствует первая, гармонические же искажения превышают допустимый предел в 50:100 раз.
Последним словом в решении этой проблемы является активный сабвуфер - отдельный громкоговоритель,
предназначенный для воспроизведения исключительно низкочастотной области звукового спектра. Габариты таких
сабвуферов колеблются в пределах 70:40 литров, частотный диапазон, как правило, 30:150 Гц, зато
"сладкоголосые" колонки к нему не превышают 10 :12 литров. Подъем низких частот в сабвуферах обеспечивается
за счет форсированных режимов усиления, встроенным в него усилителем, что неизбежно порождает увеличение
гармонических искажений. Для согласования сабвуфера с парой стандартных колонок требуется специальный
цифровой фильтр - все вместе взятое приводит к цене порядка 500 американских долларов.
Как видим, улучшение акустических характеристик малогабаритных колонок с помощью звукопоглощения внутри
бокса остается по-прежнему привлекательным.
Предлагаемое новое оригинальное техническое решение для формирования звукопоглощающей среды может
существенно упростить ситуацию. Экспериментально получено уменьшение звукового давления в такой среде до
50 раз. Кроме того, звукопоглощающая среда по сравнению с воздухом обладает существенно большей вязкостью,
это качество в сочетании со способностью уменьшать звуковое давление самым благоприятным образом
сказывается на подавлении многочисленных резонансов в боксе, т.е. ведет к сглаживанию (спрямлению)
амплитудно-частотной характеристики и уменьшению гармонических искажений. Нет ограничений на габариты и
форму поглощающей среды, на величину звукового давления.
Современная акустическая система содержит, как правило, 3 электроакустических преобразователя:
высокочастотный, среднечастотный и низкочастотный (вуфер). Первые 2 преобразователя не требуют больших
объемов для качественного воспроизведения звука, поэтому поставляются уже корпусированными, а вуфер требует
больших объемов, поэтому его корпусом является корпус акустической колонки. Новое техническое решение
позволит сократить физические размеры корпуса вуфера до размеров самого вуфера и открывает возможность
поставлять его также корпусированным, тогда исчезают специальные требования к корпусу акустической системы.
Например, корпусирование 10-дюймового вуфера со звукопоглощающей средой в объеме 6 литров обеспечивает
следующие характеристики:

Диапазон частот (при неравномерности 0,5 дБ и спаде на 31,5 Гц-6 дБ) - 31,5...1250 Гц.


Максимальное акустическое давление - 110 дБ.
Коэффициент гармоник на уровне 90 дБ - 0,5 %
Результаты исследований иллюстрируются графиками на рис.1 и рис.2, из которой следует, что по сравнению с
современным сабвуфером воспроизведение низких частот с помощью предлагаемого решения глубже на полоктавы даже с акустическим оформлением закрытого типа, диффузор испытывает пневматическую нагрузку не
больше, чем в свободном пространстве, среда является вязкой, о чем свидетельствует исчезновение собственного
резонанса акустической системы - все это обеспечивает предельно низкие гармонические искажения. Если принять
во внимание, что новое техническое решение обеспечивает габариты на порядок меньше, не нуждается в усилителе
и дорогом цифровом фильтре, обеспечивает цену в несколько раз ниже, то невольно начинаешь солидироваться с
теми, кто считает, что современные сабвуферы это "шаг в сторону":"жест отчаяния, порожденный сознанием
серьезных ограничений по достижению самых глубоких басов при использовании классических акустических
систем". Настоящий путь решения проблемы глубоких басов открывает Российский патент № 2107949 на
изобретение "Устройство для высококачественного воспроизведения звука".
Доктор наук
И. Воженин
Таблица 1. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И СОВРЕМЕННАЯ ТОЧНОСТЬ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
ЗВУКА.
Основные
Числовая запись Предельные
Мировой уровень
Отечественные Лучшие
параметры.
и
возможности
электроакустических колонки 35-АС отечественные
воспроизведение человека.
преобразователей
(ходовые для колонки 3 SLэлектрических
(выходных колонок) меломанов)
113
сигналов
MONOLITH-111X
звукового
диапазона.
Полоса
воспроизведения 10-20000
16-22000
28-24000
50-20000
63-25000
частот, Гц.
Неравномерность
+
+
+
0.5
0.5
/-2
/-5
/-3
АЧХ, дБ.
Нелинейные
искажения (клир- 0.005
0.05
1
12
2
фактор), %.
Динамический
90
120
120
100
110
диапазон, дБ.
Предпочтительная
80 для
громкость
любителей. 90
(динамический
для
диапазон), дБ.
профессионалов
Объем, литры.
380
70
125
Стоимость, долл.
500
7000 за пару
300 за пару
500 за пару
США.
Рис.1
Рис.2
Сабвуфер в багажнике:
теперь все будет серьезнее
Дмитрий Цыпченко(АвтоЗвук)
Статья была опубликована в журнале Автозвук №5 за 2002 год.
После изготовления подиумов пришла очередь подумать о сабвуфере. Конечно, можно было бы просто купить
корпусной саб, но для меня это слишком легкий путь:-) Да и вообще, готовый ящик - несколько неоднозначная
вещь... Поэтому решил делать ящик самостоятельно.
Материалов по выбору, расчету и изготовлению вуферов масса. Для начала я изучил все статьи А.Елютина о
теории и практике "сабостроения" на его сайте http://www.caraudio.ru/. В данный момент там находится журнал
"Автозвук", но искомые странички мне все-таки удалось отыскать. Также можно посмотреть "Бубуку" Клауса. А по
работе с композитными материалами много ценных сведений можно подчерпнуть здесь.
Обосновывать свой выбор головки для саба я не стану, скажу только, что купил у Вадима динамик MTX Thunder
5124 - 12 дюймов соответственно. Параметры головки указывали на закрытый ящик, производитель рекомендовал
1.25 cu.ft, а с учетом характеристик зубильного салона Вадим рассчитал 1.22 cu.ft. На чем я основывался.
Внимательно ознакомившись со всеми рекомендациями, решил строить ящик типа "stealth" (скрытый,
неправильной формы, повторяющий форму части багажника) из стеклоткани и углеволокна со стенками из фанеры.
Коллекцию всевозможных сабвуферов можно посмотреть здесь. Я же предоставлю свой вариант изготовления.
Материалы и инструменты
Из основных материалов мне понадобилось:






Эпоксидка, 9 флаконов по 300гр, пр-во г. Дзержинск;
Стеклоткань толщиной 0,3 мм (скорее всего она промышленная) - без воска, с синтетическими волокнами порядка 2,5 кв. м.;
Углелента, толщиной 0,1 мм и шириной 0,4 м - порядка 4м.
Лист фанеры 9 мм - порядка 1,8 кв.м.;
Полиэфирная шпаклевка со стекловолокном - 150 гр.;
А также шкурка, гвоздики, шурупы, бумажный скотч, пластилин, аэрозольная краска "Matson", клей типа
"Момент", термоклей, карпет (ковролин).
Электролобзика у меня нет, поэтому использовал обычные пилы - широкую и узкую, также электродрель,
строительный фен "Black&Decker", ножницы по металлу, нож-резак и еще молоток :-)
Выклейка
Решил разместить вуфер слева в багажнике - меньше расстояние до аккумулятора и больше места в нише из-за
отсутствия горловины бензобака. Место, которое находится за пластиковой заглушкой, тоже задумал использовать,
и как потом оказалось не зря, это дополнительно 5 литров объема.
Для начала подготовил поверхности: все заклеил бумажным скотчем, включая пластиковую боковину. Затем с
помощью картона, скотча и пластилина сделал обечайку (торцы) вокруг выреза вровень с кромками,
предварительно наклеив кусок пенки 8-мм на внутреннюю поверхность заднего крыла. Это для того, чтобы готовая
форма не упиралась в крыло изнутри. Здесь важно проследить, чтобы боковые картонные стенки располагались под
небольшим углом, иначе слепок невозможно будет вытащить из отверстия. Потом тем же пластилином немного
подкорректировал получившуюся матрицу для придания более плавных обводов слепку. Пластилин разогревал
феном.
Подготовленную таким образом поверхность обильно смазал литолом и приступил к оклейке. Стеклоткань
накладывал внахлест, полосками шириной порядка 15 см, слегка подогревая их феном и выдавливая пузырьки.
Поверхность смолой не мазал (она в литоле), а предварительно пропитывал полоски. На этом этапе я не очень ясно
представлял себе будущую форму ящика, поэтому заклеил заведомо большую площадь.
Не удалось
сфотографировать
форму перед
оклейкой.
Стеклоткань
положена в один
слой внахлест,
сквозь нее виден
бумажный скотч
и пластилин.
Эпоксидка медленно полимеризуется при низких температурах, поэтому мне пришлось искать теплый гараж для
затвердевания формы. Это оказалось гораздо легче, чем я предполагал, и, после ночевки машины в огромном
теплом заводском гараже я торжественно выдрал получившийся слепок, правда с некоторым усилием...
Стенки
Число, форму и размер боковых стенок прикидывал уже по месту, вырезая их из картона и скрепляя клеемрасплавом (продается в виде стержней, плавится паяльником либо вставляется в спец."пистолет"). Но на этом этапе
есть очень важная проблем, решение которой не столь тривиально.
Как прикинуть объем ящика? Готового ответа я так и не нашел, пришлось что-то придумывать. Коробка от
динамика вмещала 20 литров, поэтому на глазок вырезал из картона и скрепил стенки так, чтобы получилось
полторы коробки. Более точно измерить объем можно только при помощи сыпучих или жидких веществ... Может
подойти и крупа (30 литров крупы :-О)), и песок, и керамзит, и пенопластовые шарики... Про воду пока речь не идет
- конструкция негерметична в принципе. Но свежее решение пришло само собой, правда не сразу: в обычные
пакеты для мусора я налил воды по 6 литров, завязал их и просто побросал в макет ящика! Хотя конструкция чуть
было и не рассыпалась из-за тяжести воды, но цели своей я достиг...
Затем вырезал стенки уже из 9-мм фанеры, стараясь учесть уменьшения объема в дальнейшем: толщина стенок,
объем брусков и ребер жесткости, эпоксидку (9 флаконов по 300гр), стеклоткань и тд. Новые стенки скрепил
термоклеем и вторично произвел замер. Если есть сомнения в правильности замеров, то можно ширину стенок
сделать с запасом и отрезать лишнее потом, когда будет набрана достаточная прочность.
Верхнюю стенку пришлось вделать с вырезом под динамик в штатном месте накладки. Так я планирую
организовать тыловую подзвучку.
Этот вырез
под штатный
динамик
"тыловой
подзвучки".
использована
та же фанера
9 мм,
эпоксидка и
маленькие
гвоздики.
Далее скреплял стенки между собой при помощи шурупов (саморезов), брусочков и эпоксидки. Бруски лучше
вырезать из твердых пород дерева: бук, дуб, береза. Места под шурупы (я взял 4Х25мм) разметить и
предварительно засверлить сверлом 0,5-0,75 диаметра шурупа, иначе брусок расколется. Также хочу добавить, что
скреплял боковые стенки между собой не отделяя заднюю - чтобы постоянно контролировать положение
деревянной части относительно стеклопластиковой. То есть разрывал временное клеевое соединение, ставил брусок
и опять фиксировал участок термоклеем.
Саморезы
расположены
несколько
хитро - чтобы
они не
"встретились"
внутри бруска.
Для лучшего
утапливания
головок место
предварительно
рассверлил
большим
сверлом.
Деревянная
обвязка в один
слой, дно еще
не приклеено
основательно.
Слепок
изнутри
пришлось
немного
подшлифовать.
Когда деревянная обвязка высохла, капитально приклеил к ней заднюю стенку эпоксидкой, прибив штапичными
(маленькие такие) гвоздиками по периметру для полного прилегания. После этого срезал излишки слепка и кое-где
эти гвоздики повыдергал...
Слепок
отлично
приклеился к
деревянной
стенке на
самом
неровном
участке. Если
приглядеться,
то по
периметру
заметны
следы от
гвоздиков.
При
стыковке все
щели
заполнял
смесью
смолы и
опилок.
Первоначальная форма была готова. Даже на этом этапе ящик оказался полностью герметичен, поэтому я замерил
объем водой, причем уже без применения целлофановых пакетов
….Повесть о настоящем сабвуфере
относительно подробное изложение последовательности изготовления сабвуфера
комбинированной конструкции (дерево/стеклопластик)
"Январь - июль.
Строил надежный
туалет.
Тщательно все обдумав,
начал пока одно очко."
Д.Шинкарев
Дык, братушки....
"Первенький" в этой машине сабвуфер был исполнен на базе советских, основательно уже
позабытых головок 10ГД30 - в семидесятых - рабочей лошадке отечественной электроакустики.
При пристойной резонансной частоте (32 Гц), они обладали жуткой добротностью, порядка 0.8 0.9 (по разным оценкам), поэтому обладали изрядной отдачей, но сильно горбатой частотной
характеристикой. Ну да что там, надо ввязаться, а там посмотрим (оригинал высказывания On
s'engage, pius on verra принадлежит Наполеону Бонапарту, которому автор высказывает свою
признательность за продуктивный тезис).
В результате вышел ящик объемом около 20 л, почти прямоугольный (обращенная к спинке
заднего сиденья стенка, понятно, была сделана с соответствующим скосом), с двумя головками
на передней стенке и усилителем, прихваченым к
боковой.
Басила эта штука низко и охотно, но не очень
музыкально, в смысле явной
предрасположенности к определенным тонам и
явной нелюбви к другим, независимо от
произвола музыканта, который эти ноты брал.
Некое улучшение наступило после переделки в
изобарическую конструкцию, путем установки
еще двух таких же головок (все, больше не
осталось). Получившееся чудовище - на
снимочке.
Душа, однако, просила другого - уважения к музыкантам,
вооруженным басовыми инструментами. Они ведь чем-то думают, прежде чем дернуть за
струну или нажать на педаль колотушки. Новый сабвуфер был задуман на базе 25
сантиметровой головки фирмы a/d/s/. Я ее слышал в фирменном демонстрационном автомобиле
на соревнованиях и мне понравилось. Задач при проектировании ставилось две:
1. Получить частотку, согласованную с функцией передачи салона
2. Сделать сабвуфер, составляющий минимальную помеху при обыденном использовании
автомобиля, а точнее - его багажника.
Первая задача решалась с
помощью излюбленной мной
программы PerfBox 4.5.
(Программа лежит вот здесь,
берите, кому надо). Параметры
головки (Fs = 32 Гц, Qts = 0.3 ,
Vas = 70 л) однозначно
указывали на фазоинвертор, а
размер салона - на чатоту среза
эдак герц 55 примерно.
Результаты моделирования на графике, для трех частот
настройки, соответствующих
длине тоннеля от 170 до 250 мм (диаметр принимался 75 мм - минимальный для такой головки).
Требуемый объем оказался около 19 л, из чего и исходили. Красная линия на графике - для
сравнения, что бы получилось с этой же головкой в таком же объеме при закрытом ящике.
Забегая вперед, скажу, что не так-то просто его было сопоставить с реальной конструкцией, изза некоторой экзотичности форм.
Теперь об исполнении. Поскольку машина - хетчбек (античный Форд Сиерра, я не говорил?),
полновесное исопльзование достоинств багажного отделения возможно лишь при условии, что
ничто не мешает сложить сиденье. В этих предпосылках взгляд упал на правый задний угол
багажника, причем, поскольку боковая поверхность там далеко не плоская, это означало
необходимость некоторого изыска в выборе материалов и технологии. Темное прошлое автора
включало, на некотором этапе, возню с катерами и моторными лодками, поэтому вид
стеклоткани и запах ненасыщенных полиэфирных смол его (меня, если вы потеряли нить) не
пугал. Так и порешили.
Итак, этап первый и важнейший. Памятуя о пропорции 7:1 между измерением и обрезанием, для
всех плоских деталей, которые предполагалось изготавливать из доброй старой ДСП, были
сделаны шаблоны из оргалита, которые постепенно, прямо по месту в багажнике, подгонялись
до получения максимальной конформности, то бишь
отсутствия зияющих зазоров.
Затем по полученным шаблонам были вырезаны все
панели, кроме задней, обращенной к стенке
багажника, и лицевой (это придет потом) и
соединены по всем правилам - клей, шурупы, бруски
и косынки подкреплпения и т.д.. Детали обивки
(две), по которым предстояло выклеивать
стеклопластиковое дно ящика, были извлечены из
автомоби
ля и
временно
закреплены на листе фанеры в том же
относительном положении, которое они занимают в
багажнике.
Теперь главная задача - защитить их от всепроникающей смолы. Отличный материал для этого полиэтиленовая пленка для упаковки продуктов. Она тонкая и липнет сама к себе, что дает
некоторую уверенность в отсутствии мест возможной протечки смолы, последствия чего имеют
природу катастрофы. После того, как все было закрыто (в два-три слоя - пленка тонкая и форм
не искажает), деревянная часть ящика была поставлена на место, а все стыки с обивкой снаружи
заклеены рыжим упаковочным скотчем.
На рисунке видны первые слои стеклоткани,
уложенные по поверхности защищенной обивки,
играющей в этой технологии роль матрицы. Когда
они затвердеют, можно отодрать скотч, вытащить
ящик из обивки ( если вы были аккуратны с
разделительной пленкой. Если нет - то тоже
отодрать, с заметно большим ущербом), поставить
обивку на место и работать уже с корпусом
сабвуфера как таковым.
Последующие слои стеклоткани наклеиваются также изнутри ящика, чтобы оставить наружную
поверхность точно соответствующей обводам матрицы. Поскольку главное в конструкции
корпуса сабвуфера - жесткость, были использованы все трюки по обеспечению таковой: ребра
жесткости, выклеиваемые одновременно с поверхностью стенки, косынки в местах стыка
боковых плоских панелей, усиление под
установку лицевой панели
и могучая промежуточная стенка,
соединяющая две боковые (ДСП) и
заднюю
(стеклоп
ластик).
В этом
жанре много не
бывает. После того как вся структура прочностью и
статью станет напоминать линкор (на меньшее не
соглашайтесь), можно угомониться и, перед тем как
поставить лицевую панель, с уже вырезанными
дырками под голвку и тоннель (или тоннели, как в
моем случае), покрыть всю поверхность изнутри
вибропоглощающим материалом. Почти любое
антикоррозийное покрытие в аэрозоле подойдет.
После окончательной сборки корпуса, выравнивания неровностей на стыках и раковин
(неизбежных, увы) на стеклопластике все вышеизложенное приобретает такой вот вид (с лица и
со спины).
Остается самое приятное - отделка, установка и
подсоединение головки и победное завершение эпопеи.
Результаты - на снимке. Торчащие из тоннелей серые
ПХВ трубы использовались при доводочной настройке
фазонивертора и вскоре исчезли внутри.
Ну как?
Нравится?
Мне
понравилос
ь - звук
совсем другой пошел, не пугающий неуемным
буханьем, а воссоздающий то, что исходно было
сыграно.
Результаты измерений - во второй части
Как подобрать сабвуфер?
Если вы твердо намерены добиться самого лучшего звука в автомобиле, вам не обойтись без сабвуфера. Сабвуфер
обеспечивает достижение глубокого, громкого баса, делая акустическое оформление автомобиля законченным и
безукоризненным.
Многие авторитетные журналы рассказывают о сабвуферах, тестируют различные модели известных марок,
выбирая из них победителя. Но так ли важно для обычного потребителя, что некий сабвуфер получил высший балл
в результате проведенных тестов? Ведь тестируются в основном модели таких гигантов, как KENWOOD,
PIONEER, SONY, не говоря уж о производителях Hi-Fi аппаратуры - MTX, JL Audio и др. Они настолько хороши,
что большой разницы в их звучании среднестатистическому уху просто не ощутить. Так что, если вы не
собираетесь участвовать со своим автомобилем в конкурсах на лучшую автоакустику, то стоимость музыки в
машине не должна превышать 20% от стоимости автомобиля. И как бы не сопротивлялись ценители хорошего
автозвука - точкой отсчета должен быть именно автомобиль. Вряд ли стоит покупать мощный дорогой сабвуфер,
чтобы озвучить и без того поющие детали салона продукта отечественного. Поэтому рекомендуется к применению
эта стандартная для многих система расчета стоимости установки аппаратуры: если Вы купили автомобиль за 1500
долларов США, на музыкальное оформление не стоит тратить больше 300 долларов – те самые 20%.
Сабвуферы бывают двух видов: активные и пассивные. Активные сабвуферы, в отличие от пассивных, имеют
встроенный усилитель. При этом вам продается некий набор "быстрого приготовления c готовностью к
употреблению", т.е. вам стоит только подключить два контакта от головного устройства, и система готова к работе.
При этом отсутствует необходимость в согласовании компонентов (головное устройство – усилитель – сабвуфер).
Однако у активных сабвуферов есть свои минусы, а именно: при их изготовлении применяются более простые и
дешевые компоненты, что неминуемо сказывается на качестве звука. К активным сабвуферам относятся такие
модели как KENWOOD KRC-WA82RC, PIONEER TS-WX205A, PANASONIC EAB-12132J, Earthquake ASB 10,
Lanzar HWT-8.
Для подключения пассивного сабвуфера необходимо выбрать усилитель, дающий при мостовом включении ту же
мощность, которая указывается в паспорте данного сабвуфера как номинальная.
Теперь о типах и конструктивных особенностях представленных на современном рынке сабвуферов. Выделяют
четыре типа сабвуферов:
* cабвуферы закрытого типа, имеющие герметичный корпус (closed);
* сабвуферы фазоинверторного типа (vented), характеризуются наличием фазоинвертора - щели или трубы,
служащей для настройки частотной характеристики компонента в области низких частот;
* сабвуферы полосового типа (bandpass) – отличаются от вышеперечисленных тем, что сам динамик убран внутрь
корпуса сабвуфера, а звук излучается через фазоинвертор;
* сабвуферы с пассивным радиатором имеют второй динамик, служащий, по большей части, для понижения общей
резонансной частоты громкоговорителя.
Сабвуферы типа vented более эффективно обеспечивают громкое и глубокое звучание, чем closed, но и стоят
дороже. Третий тип сабвуферов хорош тем, что помогает обойтись без кроссоверов, выполняя роль фильтра,
пропускающего сигналы с частотами в определенной полосе и подавляющего всё вне данного диапазона. Но минус
у него тот же, что и у сабвуферов типа vented – усложнение и, как следствие, удорожание конструкции. Сабвуферы
c пассивным радиатором распространены мало и эффективны только при ювелирной настройке в автомобиле выше
среднего класса.
Громкость всех видов и типов сабвуферов во многом зависит от положения компонента во внутреннем
пространстве автомобиля. Существующие автомобили по конструкции кузова можно разделить на три основных
типа:
* Седаны (к ним относятся вся ВАЗовская "классика", ВАЗ-21099 и Волга 3110).
* Хэтчбэки (небольшие двухобъемные автомобили). К этому типу относятся ВАЗ 2108-09, Москвич 2141.
* Кузова типа универсал (большие двухобъемные автомобили), например, ВАЗ-2104.
У седана динамик и порт направлены прямо на заднее сиденье, причем рекомендуется оставлять небольшой зазор
величиной до 8 см между сабвуфером и спинкой заднего сиденья. Во многих автомобилях (ВАЗ 2106-2107) на
спинке заднего сиденья есть подлокотник. Идеально было бы направить сабвуфер динамиком в эту часть сиденья,
так как при этом достигается максимальное проникновение в салон звука без видимого урезания частотного
спектра (эффекта "приглушения и гулкости", свойственного большим корпусным сабвуферам).
У автомобилей с кузовом хэтчбэк максимальные результаты по звуковому давлению достигаются при направлении
динамика сабвуфера и порта фазоинвертора в сторону багажника или вверх. В результате достигается необходимое
отражение звука, при котором звук проходит не через заднюю спинку сиденья, а через верхнюю полку.
В третьем случае (с кузовом универсал) сабвуфер направляется динамиком и фазоинвертором назад.
Отдельно стоит отметить компактные сабвуферы. Они интересны тем, что вносят минимальные изменения в
интерьер автомобиля, располагаясь чаще всего в скрытых от постороннего взгляда местах, что в современной
России очень актуально в связи с процветающими кражами автоаудиоаппаратуры. Небольшие модели сабвуферов
можно без особого труда разместить под передними сиденьями или в полости торпеды над нишей для ног
переднего пассажира.
Сторонников и любителей у этого отдельного типа сабвуферов множество. Их привлекают многочисленные плюсы,
а именно: простота установки, незаметность, относительная дешевизна, маленькие габариты, позволяющие
экономить полезный объем багажники и др. Но стоит отметить и характерный для компактных сабвуферов минус применение динамика меньшего диаметра (12 -13 см), чем в стандартных сабвуферах. Чтобы достигнуть
необходимую "низость" частот динамика, не увеличивая его размеры, конструкторы применяют разнообразные
технические разработки: новые формы корпуса, наполнение внутреннего объема минеральной ватой,
компрессионный режим работы динамика и т.п. И все же компактный сабвуфер играет не слишком громко. Именно
поэтому не стоит ставить его в задней части автомобиля - вы его просто не услышите. Среди компактных
сабвуферов наибольшей популярностью пользуются PANASONIC EAB-1213J, Blaupunkt CMS-265, PIONEER TSWX50, RCF BL 130
Стоит отдельно остановиться на оригинальных по конструкции сабвуферах, таких как указанный выше
компактный сабвуфер PIONEER TS-WX50. Он предназначен для установки в запасное колесо автомобиля. И хотя
задумка сама по себе весьма оригинальная, но реального применения ей найти трудно. Дело в том, что на типичных
хэтчбэках и седанах, когда запасное колесо находится в специальной нише под толстым ковриком, его будет просто
не слышно, а в седанах типа ВАЗ-2106-07 звук не сможет дойти от вертикально расположенного колеса - опять же
не хватит мощности. Да и эксплуатация такого сабфувера создает достаточно много трудностей.
В заключение стоит отметить, что ваш выбор сабвуфера будет напрямую зависеть от того, чем вы хотите
пожертвовать - деньгами, временем или внутренним пространством вашего автомобиля. Можно поступить иначе обратиться к профессиональным установщикам автоаудиоаппаратуры, и они по вашему заказу сделают не только
индивидуальный сабвуфер, но и идеально-гармоничную музыкальную систему в вашем автомобиле. Все опять же
зависит от суммы, которую вы готовы потратить... Алексей Барменков.
Тенденции сабвуферостроения на примере 12-дюймовых
динамиков Audiobahn
Статья взята с сайта 12 Вольт
Сразу внесем ясность, почему Audiobahn и почему 12-дюймовых. В порядке поступления.
С последней по счету линейкой американской компании мы впервые повстречались в ЛасВегасе на выставке лучших достижений человечества в области бытовой электроники
CES’2001. Из прочей “бытовой” мы, как водится, выделили автомобильную и уже в более
узких рамках начали расставлять приоритеты, рассуждая о том, куда катится мобильное
аудио. Так вот, когда процесс осмысления достиг такого важного компонента, как
“сабвуферный динамик”, то имя Audiobahn оказалось в списке передовиков и новаторов
чуть ли не на первом месте. И тут дело даже не в том, что калифорнийцы дважды
лауреатствовали на последней CES (хотя и в компетентности жюри, и в правильности
выбора не сомневаемся). А скорее в том, что суббасовые динамики фирмы это во многом
и есть отражение современных тенденций сабвуферостроения. Вот поэтому сегодня мы
встречаемся с ними во второй раз уже на нашей территории.
Теперь, почему только 12-дюймовые. Ну, во-первых, принято считать, что с этого
размера начинается так называемый “серьезный бас” (хотя и не без исключений). Вовторых, сабвуферная линейка Audiobahn настолько разрослась и вширь, и вглубь, что
разбор всех серий и всех типоразмеров отнял бы уйму времени и журнальной площади. К
тому же тенденции они на то и тенденции, чтобы на примере конкретных моделей
составить мнение об общем. В качестве самых конкретных и, если хотите, знаковых
экземпляров мы выбрали модели AWT12 и AW1208X из тех же серий, что получили награды
в Лас-Вегасе, но на калибр побольше.
А. КРАСНЕР
С общим мнением в принципе можно не тянуть, поскольку оно складывается уже при
самом поверхностном изучении конструкции и объективных параметров “аудиобанов”.
Картина видится такой: Audiobahn в числе многих взял курс на запредельные
мощностные характеристики и такие же запредельные величины звукового давления,
извлекаемые из самых глубин частотного спектра, не обращая особого внимания на
диапазон, располагающийся вне “зоны ответственности” сабвуфера. Отсюда —
доминирующая сегодня конструкция суббасовых головок, построенная на сверхпрочных и
сверхжестких диффузорах-поршнях, увеличенных звуковых катушках, огромных магнитах и
невероятно широких жестких подвесах. Навеяно ли это повсеместным распространением
цифровых технологий в усилительной технике, увеличением подводимой от нее мощности
или просто является отражением общего стремления к некоему абсолюту, которое обычно
свойственно инженерной мысли? Или, может быть, продиктовано потребностями рынка
мобильной техники и растущим числом передвижных кинотеатров, в
которых сабвуферу отводится особая роль? Наверное, и то, и другое,
и третье.
Скорее всего, есть еще четвертое и пятое, но зачем нам копаться в причинах? Лучше
займемся конкретными изделиями, они того стоят. Стоят не только “того”, но
достаточно внушительных сумм в долларовом эквиваленте. Мы (не специально, честное
слово) выбрали те динамики Audiobahn, которые у себя на родине выступают в дорогой
категории “за $400”. А раз так, то и требования к ним будем предъявлять повышенные,
они первые начали.
Если бы сабвуферы оценивались по одному только параметру — интенсивности блеска
корпусов, — то здесь, слов нет, Audiobahn вперед не пропустил бы никого. У самих же
меркантильных американцев есть устойчивое выражение “выглядеть на 100 долларов”. В
данном случае оно не работает, поскольку порядок цифр явно не тот и впечатление,
производимое внешностью “аудиобанов” не отражает. Покрыты хромом и отполированы до
невозможности почти все детали корпуса. И это тоже своего рода тенденция: неважно,
в каком оформлении предстоит играть басовому динамику, к потребителю он должен
попасть во всей красе. Кстати, элитные головки Audiobahn к владельцу попадают в
довольно стильном деревянном ящике. По сравнению со всем остальным — пустячок, но
не лишенный приятности.
AWT12 принадлежит к той же серии, что и его меньший собрат AWT10, который отметился
в списках новаторов (мы его публиковали, можете проверить). Серия называется Linear
Compression Subwoofer и объединяет исключительно длинноходовые низкочастотные
динамики с огромным запасом по мощности и такими же огромными значениями SPL.
“Длинноходовой” — это мягко сказано. Рабочий ход диффузора у AWT12 составляет 20
миллиметров в одну сторону! При этом допустимая мощность — 2 киловатта! Откуда что
берется? А вы посмотрите на подвес. Он у AWT12 занимает чуть ли не половину
полезной площади диффузора. В цифровом выражении ширина гофра 2 дюйма. Такой подвес
по определению должен качать огромные массы воздуха и сохранять линейность хода
диффузора, тем более что сделан он из вспененного полиуретана — материал, который в
плане обеспечения линейности хода считается более предпочтительным, чем мягкая
резина. Свою лепту вносит и мощная сдвоенная центрирующая шайба очень большого
диаметра.
Вся конструкция динамика — верх солидности и надежности. Корпус отлит из
алюминиевого сплава и покрыт хромом. Причем корпус — сборный: связующими звеньями
между магнитной системой и рамой служат шесть выточенных на фрезерном станке спиц,
которые крепятся 12 болтами к ободу диффузородержателя и к нижнему магнитопроводу.
Иначе было, видимо, нельзя, никакой клей семь килограммов веса двойного магнита не
выдержит. Ну и красиво, конечно, чего уж там.
Но основной сюрприз или, по-нашему, шок — это плоский, без пылезащитного колпачка,
тяжелый диффузор AWT12, выточенный из алюминиево-титанового сплава. То есть все —
способ изготовления, материалы и геометрия — направлено на максимально возможное
увеличение жесткости диафрагмы и соответственно снижение нелинейных искажений при
работе в условиях экстремальных нагрузок. Два киловатта мощности иначе и не
назовешь, а AWT12 их выдерживает, был бы усилитель адекватных способностей. Сейчас
это в принципе не проблема, к тому же двойная звуковая катушка ориентирована на
работу усилителя в режиме 2 или 0,5 Ом в зависимости от способа подключения
динамика, то есть к большим мощностям располагает. Сама катушка имеет в диаметре 4
дюйма, то есть раза в два больше стандартного калибра, чего следовало ожидать,
учитывая прямую и явную угрозу перегрева. К этой проблеме калифорнийцы подходят
также основательно, оснастив динамик до мелочей продуманной системой теплоотвода с
воздушными фильтрами. Во всяком случае по конструкции видно, что недостатка в
свежем воздухе звуковая катушка испытывать не будет. В заднем магнитопроводе
предусмотрено широкое вентиляционное отверстие, а сбоку катушка закрыта
алюминиевыми сетками, тоже процессу поступления прохлады не препятствующими.
AW1208X принадлежит к серии PRO PRESSURE и по своей конструкции
несколько отличается от AWT12. Но опять же компоновка динамика явно
указывает на его склонность к гигантским мощностям, высоким
значениям SPL и подвигам по части рабочего хода диффузора. Корзина, как и у AWT12,
— литая, что должно обеспечить высокую стабильность динамика. Такой же толстый
(кстати, так и называется — PHAT) 2-дюймовый гофр поддерживает плоский, без
пылезащитного колпачка композитный диффузор (стекловолокно/целлюлоза).
Соответственно Xmax у AW1208X аналогично большой — 20 миллиметров в одну сторону.
Правда, AW1208X проигрывает в мощности, которая у него ограничена 1500 ваттами.
Зато, как видно из таблицы, почти на 2 децибела превосходит AWT12 в
чувствительности, то есть по идее сигнал начнет искажаться на более высокой
громкости.
Высокая чувствительность — заслуга магнитной системы AW1008X. Она даже тяжелее, чем
у AWT12, и гораздо мудренее. По сути, это 8 магнитов, каждый из которых скомпонован
из 4 ферритовых шайб. Все это сооружение весит 8 килограммов и располагается по
окружности между верхним и нижним магнитопроводом, которые между собой скреплены 4
болтами. Практика показывает, что таким образом удается достичь более равномерного
магнитного поля и более линейных колебаний диффузора. Вдобавок между сборными
магнитами освобождается свободное пространство, что отнюдь не вредно для отвода
тепла. Система охлаждения звуковой катушки (опять двойная, увеличенного 3-дюймового
диаметра, допускается работа усилителя в режиме 2 и 0,5 Ом) снова на высоте.
Традиционно, посредине торцевой части динамика находится вентиляционное отверстие.
По бокам катушка тоже открыта всем ветрам, а вместо металлических сеток AWT12
располагаются 18 ребер охлаждения — у иного радиатора усилителя бывает и поменьше.
Теперь можно посмотреть и на параметры Тиля — Смолла. Как видно из таблицы, оба
динамика очень жесткие, эквивалентный объем (Vas) у AWT12 и AW1208X равен
соответственно 18 и 27 литрам. При этом благодаря тому, что подвижная система
“аудиобанов” весьма и весьма тяжелая, резонансная частота (Fs) остается достаточно
низкой — 29,7 и 27,2 Гц. А значит, для нормальных условий работы им требуются
весьма компактные, где-то до 20 литров закрытые ящики. Кроме того, низкие значения
полной добротности (Qts) обеих головок однозначно указывают на их склонность к
работе в фазоинверторе. В обоих случаях ошеломительные значения SPL гарантированы.
В духе современных тенденций.
……