Мы уже многое обсуждали в предыдущих разделах, от основ звука до типов акустического оформления. Теперь пришло время рассмотреть то, что находится внутри колонки, но не внутри динамика. Хорошее наполнение — это тонкий инструмент, который значительно влияет на звучание.
Когда звуковая волна возникает на диффузоре, часть ее энергии остается внутри корпуса, отражаясь от стенок и создавая вредные резонансы, которые привносят в музыку нежелательную окраску, делая звук гулким или неестественным. Для борьбы с этим необходимы специальные материалы.
В этом разделе мы рассмотрим, как простой звукопоглощающий материал делает «ящик» эффективным. Мы поговорим о том, чем минеральная вата отличается от синтепона, как правильно рассчитать количество наполнителя и почему не нужно использовать слишком много наполнителя. Это тот самый штрих, который отличает хорошую акустику от отличной.
Динамик в одиночестве почему-то не звучит
Еще один эксперимент, предложенный Давайте, состоит в том, чтобы положить небольшой широкополосный или среднечастотный динамик на стол с диффузором вверх. Затем подключим динамик к усилителю и послушаем музыку через него. Что удивительно, это то, что несмотря на то, что динамик работает хорошо, низкие частоты вообще отсутствуют, а звук искажен.
Продолжим эксперимент, окружив ладонями динамик с двух сторон и выстроив их за краями плоскости диффузора. Результатом стали низкие частоты и улучшенное звучание.
Вначале возникали проблемы, известные как акустическое короткое замыкание. Это происходит, когда звуковые волны, воспроизводимые передней поверхностью диффузора, находятся за краями динамика, взаимодействуют со звуковыми волнами, воспроизводимыми задней поверхностью диффузора, и эти звуковые волны вычитаются друг от друга, что приводит к ухудшению слышимого звука, особенно на низких частотах. Простейший способ, которым мы смогли справиться с этим недостатком,
В этой части речь пойдёт о различных формах акустических систем, включая стандартные прямоугольные колонки, необычные сферы, панели, конструкции, встроенные в стены и системы с длинными акустическими каналами. Оказывается, форма колонки влияет на то, как звук расходится по комнате, взаимодействует с поверхностями и воспринимается ухом. Некоторые типы делают звук более компактным или мощным, другие — более объёмным и равномерным. Главное
Плоская стена
Акустическое оформление предназначено для того, чтобы поверхность подвижной системы динамика работала правильно. В нашем эксперименте мы создали так называемую «плоскую стену», и если листовой материал имеет достаточно площади, чтобы проделать отверстие диаметром с диффузор и зафиксировать в нем наш динамик, это зазвучит достаточно хорошо.
Акустическое оформление плоская стена (слева) и открытое (справа)
Физически идеальным акустическим оформлением может быть плоская стенка бесконечной площади, за которой находится бесконечный объем; однако такой объект невозможен. Плоская стенка не полностью преодолевает короткое замыкание, и ее размеры должны быть выбраны по принципу «чем больше — тем лучше». Еще одним недостатком плоской стенки является то, что на ее основе можно создать только дипольный излучатель, что приводит к воспроизведению звука
Закрытый ящик
Другой тип акустического оформления, широко распространенный в настоящее время, называется «закрытым ящиком» (Z.Y.) и основан на его названии. Динамик устанавливается в стенку герметично закрытого ящика, в котором объем воздуха имеет собственный резонанс. При правильном рассмотрении этот резонанс может положительно повлиять на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) акустической системы, именно так называется созданный нами объект.
Акустическое оформление — закрытый ящик
Технологически проще и проще сделать нашу акустическую систему, то есть колонку, прямоугольным параллелепипедом. Однако у этого варианта есть несколько недостатков. Одним из них являются внутренние резонансы, когда звук «мечется», отражаясь параллельными стенками друг от друга на определенных частотах. Математические расчеты показывают, что шар является лучшим вариантом закрытого ящика, но никак не параллелепипед, от которого часто
Фазоинвертор, лабиринт, ПАС
При хорошем звучании акустика «закрытого ящика» имеет недостатки. Мало того, что сам по себе коэффициент полезного действия нашего динамика не так уж высок, в закрытом ящике «работает» только передняя поверхность диффузора, а излучение задней поверхности диффузора уменьшает КПД системы примерно вдвое.
Вставляя трубу в ящик, геометрия трубы и объем ящика рассчитываются таким образом, чтобы резонанс получившейся системы приходился в нужную область частотного диапазона, а излучение с передней стороны диффузора было синфазным (синхронным) с передней поверхностью слушателя. Это позволяет использовать излучение с задней стороны диффузора с пользой.
Таким образом, излучение, «забранное» от задней поверхности диффузора, дополняет излучение передней, что приводит к повышенному КПД системы на низких частотах. С другой стороны, использование фазоинвертора в большинстве современных колонок может привести к некоторому ухудшению качества звучания, особенно в басовом диапазоне.
Акустическое оформление — трасмиссионная линия
Одним из элементов акустического оформления является лабиринтное пространство, в котором к тыльной стороне динамика примыкает достаточно длинный фазоинвертор, сделанный в виде криволинейного канала. Кроме того, сам порт фазоинвертора может иметь различное сечение и особую аэродинамическую геометрию поверхностей, чтобы предотвратить дополнительные призвуки, вызванные движением столба воздуха внутри фазоинвертора.
Иногда это действительно похоже на лабиринт
Акустическое оформление с использованием панели акустического сопротивления использует аналогичный подход. Например, перфорированная задняя стенка закрытого ящика имеет несколько отверстий, закрытых тканью, что сопротивляется потоку воздуха.
Пассивный излучатель
Наконец, пассивный излучатель (ПИ) — это акустическое оформление, распространенное в автономных аккумуляторных спикерах, особенно популярных в последнее время. ПИ — это тот же динамик, но без магнитной системы и голосовой катушки, а его диффузор имеет определенный вес и параметры подвижной системы. Резонансная частота такого пассивного излучателя может быть определена в определенном диапазоне из-за того, что его размеры гораздо меньше, чем у ана
Акустическое оформление — пассивный излучатель
В результате пассивные излучатели стали очень популярными в компактных спикерах. В более сложной системе применения ПИ низкочастотный динамик с малым диаметром, но длинным ходом работает на пассивный излучатель гораздо большей площади, что позволяет получить пониженный низкочастотный предел колонки.
Рупор
В основном все варианты акустического оформления, упомянутые выше, используются для низких частот. Для остальных частот слышимого диапазона применимы рупорные варианты акустического оформления. Хотя рупоры также используются для низких частот, они получаются слишком большими.
Так работает рупор
Рупорные системы сейчас не используются часто, потому что они позволяют сделать изучение динамика узконаправленным, резко подняв звуковое давление, то есть громкость, в зоне прослушивания. С одной стороны, рупорные системы можно назвать аудиофильскими, но они имеют серьезную неравномерность амплитудно-частотных характеристик, что делает их непригодными для некоторых жанров музыки.
Как устроен кабинет?
Лучший корпус колонки или кабинета, обычный ящик, подвергается значительным нагрузкам, вызванным движением диффузора, поэтому внутри корпуса должны быть установлены дополнительные элементы жесткости, такие как ребра и распорки. В идеале объем корпуса не должен быть слишком большим, чтобы создавать резонансы.
Типичный корпус из MDF
Если бы стенки корпуса были сделаны из обычной древесины, это было бы разумно, но в этом случае возникают проблемы с неоднородностью (анизотропностью) и плохой повторяемостью параметров материала. В результате вместо этого в кабинетах используется древесно-волоконная плита (МДФ). Кроме того, используются композитные материалы (например, стеклопластик) и металлические экструдеры.
Колонки из бетона
Последние выставки показали очень хорошие колонки из бетона. Материалы, используемые для ландшафтных, морских и автомобильных систем, естественно, должны быть устойчивыми к погоде, солнечному излучению, воде и пыли.
Для каждой полосы — свой динамик и вариант акустического оформления
Не забывайте, что широкополосные динамики требуют отдельного кабинета с тщательно просчитанными характеристиками. Однако для систем с двумя или более полосами частот излучатель должен иметь свое собственное акустическое оформление.
Существует множество мнений о том, сколько частотных полос должно быть в хорошей акустической системе. Например, в некоторых образцах колонок семидесятых годов прошлого века количество полос могло составлять от пяти до семи, но в настоящее время считается, что идеальное количество полос для полноразмерных акустических систем составляет от двух до четырех. Бюджетные напольные системы и полочные системы обычно имеют две полосы, а более серьезные модели могут даже име
Некоторые разработчики очень много внимания уделяют форме камер драйверов
Большинство полноразмерных напольных колонок имеют три полосы, что делает практически весь объем кабинета пригодным для низкочастотных динамиков и среднечастотников. Среднечастотник находится в своем собственном боксе внутри колонки, что полностью изолирует заднюю сторону диффузора динамика от влияния низкочастотника. Что касается твитера, то тыльная сторона его мембраны работает на небольшой объем, созданный конструкцией самого динамика или специально сформиро
Среди пищалки обычно есть вариант рупорного оформления, который часто называют волноводом. Этот рупор широкого раскрытия настроен таким образом, чтобы диаграмма направленности пищалки соответствовала всем остальным излучателям, формируя правильную область прослушивания, то есть область, в которой звучание нашей колонки будет наиболее качественным.
В этом разделе мы рассмотрели необычные акустические системы, такие как стены, сферы, ящики и каналы. Каждая из этих форм — это инженерные решения, влияющие на то, как звук образуется и распространяется в пространстве.
Сферическая форма, к примеру, помогает избавиться от нежелательных внутренних отражений, а конструкция стены превращает всю поверхность в излучатель, создавая необычно широкую звуковую сцену. Оказалось, что классический прямоугольный корпус не единственный путь.
Главный вывод прост: форма колонки тесно связана с ее звучанием. Понимание этих принципов не только привлекает внимание, но и помогает людям принимать более разумные решения, учитывая как внешний вид, так и физику внутри колонки. В конечном счете, именно это разнообразие подходов делает мир аудиотехники таким увлекательным.
