ГлавнаяРазноеСабвуферный динамик в открытом пространстве free air что это

Выбор сабвуфера в оформлении "Free air" 10''. Сабвуферный динамик в открытом пространстве free air что это


Что такое Опэн Эир (Open Air) ? » Теория автозвука » Бас Клуб

Давайте попробуем разобраться, что из себя представляет акустическое оформление типа – Open Air. Не путать с free air, означающим акустический экран. Оформление типа free air получилось бы, если бы сабвуфер был врезан в стенку, отделяющую кабину от грузового отсека, стенка была бы герметичной, а все, что за ней – наплевать какое, лишь бы не было акустического короткого замыкания между передней и задней стороной диффузора. То, что при этом получилось бы, – схематично показано на рисунке. Однако такой тип акустического оформления – редкость в SPL-машинах. Если сделать объем за диффузором замкнутым, в виде жесткого ящика с объемом, сравнимым с эквивалентным объемом динамика, получится классический закрытый ящик. Для музыки это лучший тип оформления, а для SPL – нет. Гораздо эффективнее фазоинвертор. Сделали фазик, все по правилам, вот динамик, вот выход тоннеля, настроенного на нужную частоту. Теперь посмотрим, что произойдет, если начать увеличивать объем ящика при сохранении частоты настройки. Тоннель будет нужен все короче и короче, причем если увеличить его сечение (обычно это приводит к возрастанию длины и доставляет головную боль создателям музыкальных систем), то все равно рано или поздно окажется, что длина его сравнима с расстоянием до динамика. Так рождается корпус типа Open Air, где тоннель фазоинвертора – часть внутреннего пространства корпуса, с огромным (и потому способствующим эффективности фазоинвертора) поперечным сечением.Для «большей лучшести» в таких корпусах сглаживают резкие переходы, так что получается как бы гигантский волновод от тыльной стороны диффузора к передней стенке. Главная проблема, связанная с таким типом оформления, – это совершенная невозможность его расчета. Все существующие методики и модели предполагают тоннель фазоинвертора по размерам на порядок или два меньше объема корпуса, а здесь непонятно, где заканчивается объем ящика и где начинается тоннель.

Free аir. Сабвуфер работает на весь объем кузова, намного, в десятки раз превышающий величину эквивалентного объема динамика Vas. Звуковое давление максимально на тех частотах, где движение диффузора становится неконтролируемым, а это грозит бедой и материальными убытками.

 

Сабвуфер в закрытом корпусе объема, сравнимого (по порядку величины) с Vas. Для музыки – отлично, но для SPL эффективность такого оформления недостаточна.

 

 

Фазоинвертор – вот путь к победе. Но только что с ним станет происходить при настройке на «эспиэльные» характеристики?

 

 

С увеличением объема растет отдача, а тоннель становится короче и короче. Его диаметр делают намного больше, чем у музыкальных сабвуферов, но это помогает только до поры до времени…

 

 

Частота настройки «эспиэльного» сабвуфера выше, чем у музыкального, поэтому тоннель надо делать настолько широким и коротким, что его пропорции приближаются к пропорциям остального объема ящика.

 

 

Так рождается Open Air: оформление, в котором часть внутреннего объема корпуса работает как тоннель фазоинвертора. Для уменьшения потерь на завихрения обводы фазоинверторного канала сглаживают.

 

по материалам журнала Автозвук

www.bassclub.ru

Сабвуфер. Удар ниже. | Статьи на avtorinok.ru

В автомобильном тюнинге можно найти не один десяток различных устройств, прослывших из-за неправильного использования и упрощенного исполнения просто бесполезными пафосными вещицами.

Видимо, подобная участь постигла и сабвуферы, у многих они ассоциируются с громыханием «музона» из проезжающей машины...

Сабвуфер

ПРОЩАЙ, БАГАЖНИК?

Сабвуфер это ящик, занимающий половину багажника? Совсем не обязательно. Все можно сделать гораздо компактнее. Чтобы динамик играл в полный голос, надо отделить излучение лицевой стороны диффузора от его тыльной части. Самый простой способ разделения - так называемый акустический экран. Его можно представить как лист ДСП с отверстием под динамик (в которое и будет установлен саб). Вот и все. Но идеальный экран, это очень жесткий лист с максимально возможной площадью. Поскольку идеального не бывает, гораздо чаще динамик устанавливают в ящик. В этом случае волны, излучаемые тыльной стороной диффузора, как раз и «хоронят» в этом ящике.

Вроде бы все просто, но есть подводный камень. В ящике воздух противостоит работе динамика, хотя это и не всегда плохо! Наверняка вы хотя бы краем уха слышали о так называемых параметрах Тиля–Смолла, которые характеризуют работу динамика и его басовые возможности. Когда динамик работает в акустическом экране, эти характеристики остаются без изменения, но при работе в ящике часть их трансформируется в совершенно другие. Естественно, меняются не параметры одного динамика, а параметры системы: динамик - замкнутое воздушное пространство в ящике. Таким образом, объемом воздуха мы можем как бы «корректировать» параметры системы и располагать динамиком, работающим абсолютно по-другому. Кстати, очень большой ящик похож на тот самый акустический экран, о котором упоминали выше (отделение волн от разных сторон диффузора и никакого противодействия).

Сабвуфер в багажнике

В автомобиле на роль большого ящика может подойти и багажник, но с одним условием: если его тщательно изолировать от салона. В таких случаях сам динамик обычно устанавливают в доработанную заднюю полку или выводят в лючок подлокотника. Подобная конструкция сабвуфера практически не съедает пространство и не нужно высчитывать объем ящика. Главное  это подобрать подходящий динамик для такой установки. Называют его «сабвуфер для установки в открытое пространство» (Free air). К сожалению, этот сабвуфер рационален только для автомобилей с кузовом седан. Универсалам и хэчбекам лучше подходят сабвуферы для установки в закрытый ящик или с фазоинвертором. В отличие от полностью закрытого ящика у последнего присутствует так называемый порт. В чем его смысл?

В закрытом ящике, как мы говорили, часть энергии волн остается запертой, что не всех устраивает. Оставлять ее без дела нельзя. Так появился фазоинвертор. Это тот же ящик, но с торчащей из него трубой-портом (труба может выглядеть как угодно: в виде овала и в виде щели, двух труб). Смысл  в самом названии. Излучаемые тыльной стороной динамика волны имеют обратный характер. Конструкция фазоинвертора делает сдвиг по фазе на 180 градусов, в результате порт излучает то же, что и основной динамик, но только в меньшем диапазоне частот. В каком именно – определяет настройка порта (длиной и диаметром трубы, объемом ящика). Таким образом получаются два излучателя – диффузор и порт. Итог – при той же мощности отдача на определенных частотах (в зоне настройки порта) оказывается почти в два раза выше. Очень неплохой вариант в том случае, если мощность усилителя не запредельная.

Есть еще более навороченный вариант сабвуфера – бандпасс (что в переводе звучит как полосовой фильтр). С вида простейший бандпасс – ящик, разделенный внутри перегородкой, в которую и установлен динамик. Он как бы работает в закрытом ящике, но не сразу «на улицу», а в другую камеру, где имеется порт. Таким образом, излучатель один – порт, причем, как было сказано, он в достаточно узкой полосе (отсюда и название конструкции бандпасс), зато с каким «напором»! Более того, появляется возможность, например, собрать сам ящик в багажнике, а порт-излучатель вывести в салон, благо место под вывод порта найти куда легче, чем под динамик.

Думаете, все? Ошибаетесь. Бандпассы тоже бывают разные… Скажем, делаем из одной камеры не закрытый ящик, а фазоинвертор. Теперь два порта – излучатели. Отдача правильно настроенных бандпассов будет в своей полосе еще похлеще, чем даже у фазоинвертора. Казалось бы, все эти варианты намного лучше закрытого ящика. Оказывается, не во всем: у последнего, например, самая ровная амплитудно-частотная характеристика, так что опять компромиссы…

Варианты размещения сабвуфера

Конечно, названо далеко не все возможное акустическое оформление, а лишь самое распространенное. Если спросите, какой из вариантов предпочтительнее, однозначного ответа нет, поскольку все решения содержат компромиссы  каждый имеет свои плюсы и минусы, не говоря уже о том, что связано с типом кузова автомобиля. Если это седан, неплохим вариантом может оказаться Free air установка, если хэтчбек, то сабвуфер за спинкой сиденья: направленный динамик на заднее стекло получает некое подобие рупора. Если хочется сэкономить место, есть смысл выгораживать корпус сабвуфера под форму крыла автомобиля (кстати, иногда умудряются устанавливать «сабы», работающие в малом объеме, вместо бардачка или даже части центральной консоли).

Но если не хочется возиться, считать или платить за качественную установку, тогда, пожалуй, выбирайте готовую конструкцию. А если все-таки мечтаете о красивом, оптимально подобранном расположении и т.д., готовьтесь к тратам.

автор: Денис Чиликинисточник: Журнал "За рулем"

www.avtorinok.ru

FAQ по динамикам и сабвуферам

В связи с множественными вопросами, как рассчитать корпуса длядинамиков я выкладываю несколько статей, связанных с расчетом акустического оформления для динамиков. Не забываем, что акустическое оформление важно для НЧ-головок. И так начинаем....

В последнее время стало слышно очень много вопросов про динамики и сабвуферы. Подавляющее большинство ответов можно получить на первых трех страницах любой книги, написанной профессионалами. Материал адресован в первую очередь начинающим , ленивым ;) и сельским самодельщикам, подготовлен на основе книг И.А.Алдощиной, В.К.Иоффе, отчасти Эфрусси, журнальных публикаций в Wireless Worrld , АМ и (немного) личного опыта . HЕ использовалась информация из Интернета и ФИДОнета. Материал никоим образом не претендует на полноту освещения проблемы, а представляет собой попытку объяснить на пальцах азы акустики.

Чаще всего вопрос звучит примерно так: "нашел динамик, что с ним делать?", или "Товарищч, а говорят такие сабвуферы бывают...". Здесь мы рассмотрим только один вариант решения этой проблемы: По имеющемуся динамику сделать ящик , с оптимальными параметрами на HЧ, насколько это возможно. Этот вариант сильно отличается от задачи заводского конструктора-натянуть нижнюю частоту системы до необходимой по ТУ величины

[Q] Hашел по случаю большой динамик без опознавательных знаков. Как узнать, можно ли сделать из него сабвуфер?

[A] Hужно измерить его T/S параметры. Hа основании этих данных принимать решение о виде HЧ оформления.

[Q] Что такое T/S параметры?

[A] Минимальный набор параметров для расчета HЧ оформления, предложенный Тиллем и Смоллом.

  • Fs – резонансная частота динамика без оформления
  • Qts– полная добротность динамика
  • Vas– эквивалентный объем динамика.

[Q] Как измерить T/S параметры?

[A] Для этого нужно собрать схему из генератора, вольтметра, резистора и исследуемого динамика. Динамик подключается к выходу генератора с выходным напряжением несколько вольт через резистор сопротивлением порядка 1 кОм.

1. Снимаем V(F)=АЧХ сопротивления динамика в области резонанса. Динамик должен во время этого измерения находиться в свободном пространстве(вдали от отражающих поверхностей) . Hаходим сопротивление динамика на постянном токе (пригодится), записываем частоту резонанса в воздухе Fs (это та частота, на которой показания вольтметра максимальны :) , показания вольтметра Uo на минимальной частоте (ну к примеру 10 Гц) и Um на частоте резонанса Fs.

2. Hаходим частоты F1 и F2, в которых кривая V(F) пересекается с уровнем V=SQRT(Vo*Vm).

3. Hаходим Qts=SQRT(F1*F2)*SQRT(Uo/Um) / (F2-F1) это полная добротность динамика, можно сказать, важнейшая величина.

4. Для нахождения Vas нужно взять небольшой закрытый яшик объема Vc, с отверстием, немного меньшим диаметра диффузора. Плотно прислонить динамик к отверстию и повторить измерения. От этих измерений понадобится резонансная частота динамика в корпусе Fc. Hаходим Vas=Vc*((Fc/Fs)^2-1).

Эта методика написана в Аудио Магазине •4 за 99 год. Я ее не проверял.. Есть и другие, когда измеряются механические параметры головки, масса, гибкость и т.п.

[Q] У меня теперь есть параметры динамика, что с ними делать?

[A]Каждый динамик при проектировании затачивается под определенный вид акустического оформления. Чтобы узнать, подо что именно, посмотрим на добротность.

  • Qts > 1,2 это головки для открытых ящиков, оптимально 2,4
  • Qts < 0.8-1.0 - головки для закрытых ящиков, оптимально 0,7
  • Qts<0.6 - для фазоинверторов, оптимум - 0,39
  • Qts<0.4 - для рупоров

Правильнее будет сортировать головки не по добротности, а по величине Fs/Qts. Приведу по памяти, неохота формулы просчитывать.

  • Fs/Qts >30 (?) экран и открытый корпус
  • Fs/Qts >50 закрытый корпус
  • Fs/Qts >85 фазоинверторы
  • Fs/Qts >105 Бандпассы (полосовые резонаторы)

Упругость, мясистость, сухость и др. подобные характеристики звука, издаваемого басовой колонкой, во многом определяются переходной характеристикой системы, образованной динамиком, нч оформлением и окружающей средой. Чтобы в этой системе не было выброса на импульсной характеристике, ее добротность должна быть меньше 0,7 для систем с излучением одной стороной динамика (закрытые и фазоинверторы) и 1,93 для двухсторонних систем (оформление типа экран и открытый ящик)

[Q] Где почитать про открытое оформление?

[A] Открытые ящики и экраны — простейший тип оформления. Достоинства: простота расчета, отсутствие повышения резонансной частоты (от размеров экрана зависит только вид частотной характеристики), почти неизменная добротность. Hедостатки: большой размер передней панели. Достаточно грамотные и простые расчеты этого вида оформления можно найти в В.К. Иоффе, М.В.Лизунков. Бытовые акустические системы, М., Радио и связь. 1984. Да и в старых Радио наверняка есть примитивные радиолюбительские расчеты.

[Q] Как расчитать закрытый ящик?

[A] Оформление "закрытый ящик" бывает двух типов, бесконечный экран и компрессионный подвес. Попадание в тот или иной разряд зависит от соотношения гибкостей подвеса динамика и воздуха в ящике, обозначается альфа (кстати говоря, первую можно померять, а вторую посчитать и изменить с помощью заполнения ). Для бесконечного экрана соотношение гибкостей меньше 3, для компрессионного подвеса больше 3-4. Можно в первом приближении считать что головки с бОльшей добротностью заточены под бесконечный экран, с меньшей-под компрессионный подвес. Для наперед взятого динамика закрытый корпус типа бесконечный экран имеет бОльший объем, чем компрессионный ящик. (Вообще говоря, когда есть динамик, то оптимальный корпус под него имеет однозначно определенный объем . Ошибки, возникшие при измерении параметров и расчетах, можно в небольших пределах поправить с помощью заполнения). Динамики для закрытых корпусов имеют мощные магниты и мягкие подвесы в отличие от головок для открытых ящиков. Формула для резонансной частоты динамика в оформлении объемом V

Fс=Fs*SQRT(1+Vas/V)

,а приближенная формула, связывающая резонансные частоты и добротности головки в корпусе (индекс "с") и в открытом пространстве (индекс "s") Fc/Qtc=Fs/Qts

Другими словами, имеется возможность реализовать требуемую добротность акустической системы единственным способом, а именно выбором объема закрытого ящика. Какую добротность выбрать? Люди , которые не слышали звучания натуральных музыкальных инструментов, обычно выбирают колонки с добротностью более1,0. У колонок с такой добротностью (=1.0) наименьшая неравномерность частотной характеристики в области низших частот( а при чем здесь звук?), достигнутая ценой небольшого выброса на переходной характеристике. Максимально гладкая АЧХ получается при Q=0.7, а полностью апериодичная импульсная характеристика при Q=0.5. Hомограммы для расчетов можно взять в вышеприведенной книге.

[Q] В статьях про колонки часто встречаются слова типа "апроксимация по Чебышеву, Баттерворту " и т.п. Какое это имеет отношение к колонкам?

[A] Акустическая система представляет собой фильтр верхних частот. Фильтр может быть описан передаточной характеристикой. Передаточную характеристику всегда можно подогнать под известную функцию. В теории фильтров используют несколько типов степенных функций, названных по имени математиков, первыми обсосавшими ту или иную функцию. Функция определяется порядком(максимальным показателем степени, т.е. H(s)=a*S^2/(b2*S^2+b1*S+b0) имеет второй порядок) и набором коэффициентов a и b (от этих коэффициентов можно потом перейти к значениям реальных элементов электрического фильтра, или электромеханическим параметрам.)

Далее, когда речь будет идти об аппроксимации передаточной характеристики полиномом Баттерворта или Чебышева или еще чем-то другим, это надо понимать так, что сочетание свойств динамика и корпуса (или емкостей и индуктивностей в электрическом фильтре) получилось таким, что с наибольшей точностью частотную и фазовую характеристики можно подогнать под тот или иной полином. Hаиболее гладкой частотная характеристика получается, если ее можно аппроксимировать полиномом Баттерворта. Чебышевская аппроксимация характеризуется волнообразой частотной характеристикой, и бОльшей протяженностью рабочего участка (по Госту до -14 дБ) в область низших частот.

[Q] Какой вид аппроксимации выбрать для фазоинвертора?

[A] Итак перед постройкой простого фазоинвертора нужно знать объем ящика и частоту настройки фазоинвертора(трубы, отверстия, пассивного радиатора). Если в качестве критерия выбрать наиболее гладкую АЧХ( а это не единственно возможный критерий), то получится следующая табличка А) Qts < 0,3 -наиболее гладкой будет кривая квазитретьего порядка Б) Qts = 0,4- лучше описывается баттервортовскими кривыми В) Qts> 0,5- придется допустить волны на АЧХ, по Чебышеву. В случае А) фазоинвертор настраивается на 40-80% выше частоты резонанса В случае Б)-на частоту резонанса, В случае В) ниже частоты резонанса. Кроме того в этих случаях будет и различный объем корпуса.. Для того, чтобы найти точные частоты настройки, надо взять исходные формулы, достаточно громоздкие для того, чтобы приводить их здесь. Поэтому отсылаю интересующихся в АудиоМагазин за 1999 год, после этого ликбеза там уже можно будет разобраться, или в книги Алдошиной. И даже статьи Эфрусси в Радио за 69 год сгодятся.

Заключение

Если после прочтения всего этого у Вас еще осталось желание что-то склепать самому, то можно взять в Интернете какую-нибудь програмку типа WinspeakerZ : http://www.trueaudio.com/downloads/winspkse.exe и расчитать все это самому, памятуя о том, что из Г.. конфетку не сделать . Hе следует увлекаться снижением частоты среза, ни в коем случае не нужно пытаться скомпенсировать спад АЧХ усилителем. АЧХ может чуть чуть и выровняется, а вот звук обогатится массой гармоник и субгармоник. Hапротив , лучшие результаты, в смысле приятности для уха, можно достичь принудительно загубив на входе УМ самые низшие частоты, т.е. частоты ниже частоты среза HЧ колонки. Еще одно замечание, касающееся фазоинверторов, ошибка в настройке частоты резонанса фазоинвертора в 20% приводит к всплеску или спаду АЧХ на 3 дБ.

baseacoustica.ru

Выбор сабвуфера в оформлении "Free air" 10''

Доброго времени суток! Задался вопросом установки сабового звена. Рассматривается только оформление free air, отговаривать в сторону зя и фи не стоит, решение окончательное, изменению не подлежит. Почему именно free air? На то есть причины - бак за задним сиденьем, машина седан, багажное отделение связано с салоном только полкой, которая соответственно будет усиливаться для данного оформления. На участие в соревнованиях не претендую, хочу лишь качественный и по возможности громкий звук в своем авто.

Итак создал эту тему, т.к. не нашел на форуме внятных ответов, читал недели 2, но по-поводу фришек, никаких объективных объяснений не нашел. Это на случай если будут ответы типа - "юзай поиск" и т.п.)

Теперь о главном: седан(toyota mark 2 90й кузов), ГУ Alpine IDA-X313, фронт Pioneer TS-A1713I(временно, т.к. пока подбираю компонентную), тыл Pioneer TS-A2013i, усь на эти колонки Kicx QS 4.95. К ГУ в планах приобрести процессор Alpine PXA-h200 чтобы магнитола обрела полноценные настройки. Силовые провода КГ-25. В процессе установки сабвуферного звена будет произведена полная ШВИ багажника, задней стенки салона, полки. Задняя полка будет вырезана из 20мм фанеры, так-же будет зашумлена и покрыта карпетом/алькой. Крыша и пол пока остаются без шви, финансы не позволяют.(

Музыкальные предпочтения: ну тут по настроению, в основном клубняк, дабстеп, изредка хиты 90х, 80х, пару нигерских треков.

Что хочу от фриэирного саба - ну во первых сочные, насыщенные низы, ну и немного встряски, тактильные ощущения тоже важны Мега давление не нужно, фи советовать не надо. Динамик будет один, 10 дюймов.

На форуме вычитал только про Challenger PRO 10WF. В принципе хороший саб, но мне кажется что номинальная мощность маловата.. если ошибаюсь, выслушаю критику) Остальные сабы нашел на просторах интернета. Очень бы хотелось выслушать мнения по каждому из них, если возможно. Может у кого-то стояли, стоят фришные сабы, и можете посоветовать с выбором, выслушаю очень внимательно.

1) Challenger PRO 10WF 2) Ground Zero GZIW 250X 3) DLS OA10D 4) Pioneer TS-W255F (днем с огнем не найдешь..) 5) Pioneer TS-W258F (аналогично предыдущему.. как и 257.) 6) Cadence S1W10-D2 (сомневаюсь по поводу игры в free air) 7) Alpine SWR-M100 (если найду - это будет чудо) 8) Oris ASW-1040F (цена пугает.. аля мистери. могу ошибаться) 9) Alpine SWE-1043IB (снят с продажи и найти нет возможности) 10) Hertz HX 250 11) Pioneer TS-W259D4 (Fs конечно высоковат, но добротность очень хорошая, сомневаюсь, заиграет ли во фри?) 12) Earthquake Subzero 10 (вычитал где-то что использовали как фри, по характеристикам вроде подходит.. Но я знаю про этот сабвуфер, как мощный блин для ФИ. Но его так-же не найти..)

Собственно, что лучше выбрать для моих предпочтений в музыке? Бюждет на саб - 9-10р. Усь будет подбираться после покупки блина и не входит в этот бюджет.

Заранее спасибо за ответы, и потраченное время на чтение моей писанины

Полезные темы:

magnitola.org

10-дюймовые сабвуферы до 4700 рублей

Даже неловко ещё раз признаваться, что «десятки» мы здесь очень уважаем. Но лишнее признание чувствам не вредит, просто скажу другими словами.

TEAC TE-W210 | Lanzar VW-10D | Pioneer TS-W2501S4 | JBL GTO-1014 |Kicker CWS 104 | Precision Power SN.10 | Airtone SWF-1024 | MD.LabSW-B10F | Hertz Energy ES 250.5 | Phoenix Gold SL10d4

Сабвуферы этого калибра дарят нам свободу. Бас они дают так же, как другие, может быть — не всегда так много, но очень часто — «более лучшего». А свобода приходит с ними в виде объёма. Того, который остаётся незанятым, потому что себе «десятки» берут, как правило, немного.

Это были исходные данные, базирующиеся на прошлом (многолетнем, огромном и бесценном) опыте. Но каждый тест приносит какие-нибудь сюрпризы, никогда не обходится. В этот раз оказалось, что свободы участники дают больше обычного. Многие из них пошли по проторенному пути типичных значений. Типично для этого калибра — до 20 л закрытого объёма и процентов на 30 — 40 больше — для ФИ. Всегда находятся передовики, для которых объём ЗЯ в полтора (а бывает и в два) раза меньше. Для них и ФИ получается очень маленьким, беда только в том, что его не удаётся реализовать на практике, фазоинвертор устроен так, что чем меньше объём, тем при той же частоте настройки длиннее требуется тоннель.

Передовиков на этот раз немного, зато неожиданно много тех, кто принёс свободу щедро, от души, по полной. Это — динамики, рассчитанные (или пригодные) для работы в режиме free air, на весь объём багажника. Поэтический перевод free air на русский и стал заголовком этого сочинения.

Пропорция «воздуха свободы» оказалась неожиданной: три (из десяти) сабвуферов — чисто фри-эйрные, позиционируются так изготовителями и самым явным образом ни для какого иного оформления не предназначаются, ещё один раскрыл своё свободолюбие в ходе теста, в дополнение к иным вариантам оформления, тоже вполне реальным.

Другой аспект свободы, предлагаемой участниками именно этого теста, заключается в свободе финансовой. Верхнюю ценовую планку мы поставили достаточно демократичную, но и от неё многие участники предпочли расположиться поодаль, особенно интересные перспективы это создаёт именно для фри-эйрных головок: за невеликие деньги таких можно поставить в полку две, получив отменный басовый агрегат с нулевым «откатом» от объёма багажника. Разумеется, эти возможности ждут главным образом владельцев седанов, но такой тип кузова пока, кажется, в разряд редкостей не угодил. Иным имеет смысл присмотреться к моделям обычного, ящичного разбора, там тоже на всех хватит.

Местами развлекли измерения параметров динамиков, вернее — их сопоставление с цифрами, приведёнными изготовителями. Для большинства участников два набора параметров оказались близкими в той или иной степени, иногда — в степени превосходной, причём производителей, с техникой которых это случается постоянно, мы уже знаем. В некоторых случаях расхождения были заметными, и на «непрогретость» головок списать их нельзя. Во-первых, потому что иногда отклонения были как раз в «мягкую» сторону, а во-вторых, напомним, работе с динамиками предшествует процедура «разминки» динамика без оформления (в голом, так сказать, виде) синусоидальным сигналом на частоте, близкой к резонансной, что гарантирует максимальную амплитуду колебаний диффузора. А во-вторых, как минимум в одном случае в документацию к сабвуферу была чьей-то рукой (почему-то мы уверены, что рука была изящной, с тонким пальцами и свежим маникюром) вписана такая величина эквивалентного объёма, которую существующая реальность породить была не в состоянии. Дисциплинированно смоделировав динамик с наманикюренными параметрами из описания в рекомендованных (в том же описании, но, вероятно, другой руки) оформлениях, мы получили именно то, что должны были — катастрофу. Придя (не в первый раз) на помощь изготовителю, проверили рекомендации с нормальными, полученными путём измерений, параметрами — и всё не просто встало на место, а это место украсило. Ну, мы там по этому поводу прошлись, не сможете не заметить…

 

КОМУ — ЧТО

Все участники хороши, каждый по-своему. JBL — образец линейности, не требует больших объёмов, ладно скроен и крепко сшит. Его не стыдно установить корзиной наружу — тем более что большая монтажная глубина не очень-то способствует гармоничным пропорциям ЗЯ. Kicker и Phoenix Gold — универсалы особого рода. Для них оптимальные объёмы ЗЯ и ФИ совпали пусть не уникальным, но и не слишком частым образом, а это позволяет выбирать тип оформления буквально на ходу в зависимости от музыкального жанра, басовых потребностей и настроения в текущий момент. Решение такое применяется в некоторых промышленных конструкциях, а особо одарённые товарищи («Один немец» Майк Крюк) даже умудряются снабдить заглушку ФИ сервоприводом (см. №6/2009). По всем показателям — и объективным, и субъективным — «Лидером» становится Airtone. Аудиофильская АЧХ в сверхкомпактном ЗЯ, мощная басовая доминанта в довольно компактном ФИ, и всё это — при музыкальном спектре гармоник.

Звание «Фаворитов» заслужили двое — Hertz и Pioneer. Hertz позволяет получить аудиофильскую АЧХ и в ЗЯ, и в ФИ, хотя и не самого компактного размера. Pioneer отличается не только инновационной конструкцией, но и максимальной универсальностью оформления — от free air до ФИ, причём весьма компактного, всего 19 л.

Трое участников получают «Рекомендацию» по особому, так сказать, списку. Это три чисто фри-эйрных сабвуфера, такие, бывало, ищут с фонарём, а тут пришли сами и коллективом. TEAC показал не совсем обычную и по общепринятым критериям не лучшую АЧХ в единственном свойственном ему оформлении, но, как говорится, «надо уметь пользоваться». Этот сабвуфер – либо для маленького автомобиля, либо для парной установки (по цене одного), что, правда, потребует грамотной работы с фильтрами. Lanzar так и просится в эффектную и громкую инсталляцию, а MD.Lab отличается аудиофильским звучанием.

www.xn--80aeatqv1al.xn--p1ai

Типы акустического оформления сабвуфера

Любой сабвуферный НЧ-динамик обязательно требует акустического оформления. Оформление может быть корпусным, или бескорпусным – в зависимости от характеристик динамика. За редчайшим исключением, все современные автомобильные НЧ-динамики ориентированы на корпусное оформление. И если в параметрах самого облюбованного НЧ-динамика можно быть уверенным – за это ручается добросовестная компания-изготовитель, то исполнение корпуса остается предметом фантазии и навыков того, кто за это берется, будь то профессиональные инсталляторы, или любители делать все своими руками. Попробуем выяснить, как влияют разные типы корпусов на поведение НЧ-динамика, и как добиться от него наилучшего результата.

Акустическое оформление само по себеНЧ-динамик попросту не будет издавать баса, если подать на него аудиосигнал, но не обеспечить акустического оформления. Причина в том, что область повышенного давления, образующаяся спереди по ходу движения диффузора, и область пониженного давления сзади по ходу движения, оказываются ничем не разделены и взаимно компенсируют друг друга – поток воздуха просто перетекает в направлении пониженного давления. Грубо говоря, акустическое оформление как раз выполняет роль такого “разделителя”, изолируя объем с тыльной стороны динамика от объема с фронтальной стороны.

Типов акустического оформления великое множество, но абсолютное большинство из них принадлежит к корпусным типам – проще говоря, когда динамик ставится в ящик той или иной внутренней конфигурации. Типов корпусного оформления тоже множество, а в рамках каждого типа можно обнаружить разные вариации исполнения, отличающиеся прежде всего выбранным объемом и настройкой отдельных элементов конструкции на определенные частоты. Для того, чтобы сделать все правильно, необходимо понимать, какой тип оформления наилучшим образом подходит выбранному НЧ-динамику. Бывает так, что один и тот же динамик можно установить в разные типы корпусов, а бывает – что он пригоден только для одного строго определенного типа.

Наиболее востребованные на практике, составляющие 99 % процентов всего автомобильного сабвуферного парка типы акустического оформления: это бесконечный акустический экран (free air), закрытый ящик, корпус с фазоинвертором и корпус с пассивным излучателем. А среди них тотально доминируют закрытые ящики и корпуса с фазоинвертором. Причина такой популярности не только в выгодных акустических характеристиках, но и в простоте технической реализации, когда изготовление посильно практически в “домашних” условиях, не требует дорогостоящего оборудования, а процесс “подгонки” готового корпуса не слишком хлопотный.

Free airОформление типа “бесконечный акустический экран” или попросту “free air” исключительно привлекательно тем, что корпуса не требуется вовсе. Точнее, роль своеобразного “бесконечно большого” корпуса в данном случае выполняет изолированное задней полкой багажное отделение автомобиля. Технически правильно называть такой вариант все-таки достаточно большим “конечным” или “свернутым” экраном, но это неважно в данном случае, поскольку исходный англоязычный термин “infinite baffle” применим и к тому, и к другому случаю. Также неважно, большой багажник или маленький. Начиная с определенной цифры, которой удовлетворяет уже любой маленький багажник, рост объема уже никак не сказывается на поведении динамика. Плюсы в том, что не требуются расходы на изготовление корпуса, не страдает полезный объем багажника. Теоретические минусы тоже есть: это невысокая отдача и малая глубина баса. Но есть и практический минус: для установки в условиях free air пригодны только сабвуферы со строго определенным, довольно специфическим сочетанием основных электроакустических параметров, ориентированные специально на free air.Практика показывает, что если для free air выбрать НЧ-динамик, не специализированный для такого оформления, а только более-менее подходящий, то можно добиться нужной глубины баса и уровня громкости, но про четкость и структуру баса можно просто забыть – вместо них будет маловразумительный низкочастотный гул. Как это ни печально, исключений здесь не бывает.Та же практика показывает, что отсутствие корпуса не снижает трудозатраты при установке сабвуфера free air. Ничуть не меньшие силы уходят на “доведение до ума” герметично изолированной основательно усиленной задней полки. Так что единственная реальная выгода от free air – только сохранение объема багажника.

Закрытый ящикЗакрытый ящик – простейшее корпусное оформление для НЧ-головки. Как следует из названия, корпус полностью герметичен, объем воздуха в нем изолирован от внешней среды. К счастью, простота такого варианта сочетается с весомыми достоинствами. Прежде всего – закрытый ящик, как правило, представляет собой самое компактное по объему решение среди всех корпусных. Он очень прост не только в расчете, но также в изготовлении и окончательной доводке. Но главное достоинство закрытого ящика – отменное качество звучания. Этому есть теоретические предпосылки, хорошо знакомые сведущим в основах акустики, достаточно посмотреть на такой параметр любого корпусного сабвуфера, как “групповое время задержки”. Музыкальные преимущества закрытого ящика убедительно подтверждаются на практике. Добиться от корпуса с фазоинвертором такой же четкости и проработанности баса, какую имеют закрытые ящики – возможно, но сложно и встречается редко. Многие самые требовательные ценители точного баса придерживаются мнения, что только в закрытом корпусе можно добиться по-настоящему чистого, точного и собранного баса.Главным недостатком закрытого ящика выступает не столь большая глубина баса, как у корпуса с фазоинвертором. Также у него не самая высокая отдача среди возможных типов акустического оформления, поэтому он непопопулярен в ориентированных на громкое звучание системах. Если параметры НЧ-динамика позволяют устанавливать его как в закрытый ящик, так и в корпус с фазоинвертором, то во втором случае можно получить выигрыш в глубине от 10 Гц до нескольких десятков Гц. Эта разница зависит от множества факторов, но в любом случае для басовой области она существенна.Но есть немаловажный нюанс с учетом автомобильной специфики. У закрытого ящика спад на нижней границе АЧХ начинается на более высокой частоте (т.е. глубина баса меньше), но идет полого, с крутизной -12 дБ/окт. У корпуса с фазоинвертором спад начинается на пониженной частоте (т.е. бас глубже), но идет круче, составляя -24 дБ/окт. В то же время в закрытом салоне автомобиля неизменно присутствует эффект естественного усиления низких частот, теоретически составляющий как раз +12 дБ/окт (на практике несколько меньше и вид весьма далек от наклонной прямой линии). Получается, что при удачном совпадении характеристик сабвуфера в закрытом корпусе и автомобильного салона, результирующая АЧХ в басовой области будет иметь вид, близкий к ровной “полке” вплоть до единиц герц. Это теоретически, а на практике может оказаться по-разному, в том числе – когда нехватка глубины баса все-таки дает о себе знать. Исходя из соображений точности и “скорострельности” баса, в таком случае можно выбрать НЧ-динамик на размер больше, чем изначально предполагалось, скажем – 12-дюмовый вместо 10-дюмового, но все-таки предпочесть закрытый корпус фазоинверторному исполнению.К преимуществам закрытого корпуса относится также отсутствие возможных “лишних” призвуков от элементов конструкции (к примеру, порта фазоинвертора), когда единственной излучающей поверхностью выступает сам диффузор. Также закрытый корпус очень легко настраивать, используя жесткий (снижение объема корпуса) или мягкий (виртуальное увеличение объема корпуса) заполнитель. Также если у работающего с сабвуфером усилителя отсутствует фильтр инфранизких частот (ФИНЧ, subsonic) – а с включенным в мостовом режиме 2-канальным усилителем мощности, скорее всего, так и будет, - и предполагается частая работа на высокой мощности, то вероятность выхода динамика из строя в закрытом корпусе намного меньше, чем в фазоинверторном исполнении.

Корпус с фазоинверторомКорпус с фазоинвертором (ФИ) делит с закрытым ящиком пальму первенства по популярности среди всех возможных типов акустического оформления. Он также очень прост в изготовлении, отличаясь от закрытого лишь наличием ФИ, состоящего из трубы (форма сечения трубы может сколь угодно отличаться от круглой) и порта. Наличие ФИ настроенного на определенную низкую частоту, позволяет получить ощутимую “бесплатную” прибавку в глубине баса, а часто – также в отдаче. Частота настройки ФИ в рамках заданного объема корпуса определяется длиной ФИ и площадью сечения ФИ. Если НЧ-динамик допускает оба варианта акустического оформления: закрытый и фазоинверторный, то во втором случае, как правило, потребуется корпус несколько большего объема. Величина этого прироста в габаритах зависит от характеристик динамика: встречающиеся на практике варианты укладываются в рамки от нулевого прироста (такой же объем, как у закрытого) до двукратного увеличения.Увеличение требуемого объема корпуса при переходе к фазоинверторному исполнению вместо закрытого редко доставляет хлопот на практике, за исключением особо стесненных случаев установки. Преимущества корпуса с ФИ оказываются гораздо весомее, особенно для ориентированных на громкое звучание аудиосистем. Однако при ориентации на максимальную достоверность звучания приходится учесть, что добиться от фазоинверторного исполнения нужной точности, плотности и собранности звучания, сравнимой с закрытым вариантом, куда как сложнее. Чаще всего бас в корпусе с ФИ оказывается рыхлым, неплотным, “затянутым”. Приятные исключения бывают, но они редки. Кроме того, процесс доводки “по результату” уже готового корпуса с ФИ заметно сложнее, чем с закрытым, поскольку приходится оперировать замысловатым сочетанием уже нескольких переменных: объема корпуса, его заполнения, длиной трубы фазоинвертора и ее сечением. Что скрывать – нередко наилучший вариант так и остается ненайденным просто потому, что после N-й попытки его уже надоело искать.При использовании корпуса с ФИ очень желателен усилитель, оснащенный фильтром инфранизких частот (ФИНЧ, subsonic), особенно если предполагается время от времени “поддать жару” аудиосистеме, выкрутив громкость в максимум. Одной из особенностей такого оформления является резкий рост амплитуды колебаний диффузора при снижении частоты ниже определенного порогового значения. В худшем случае амплитуда может даже превысить конструктивный предел динамика Xmech.Наличие выходящего из порта фазоинвертора потока воздуха может послужить причиной посторонних призвуков в звучании, характерных “похрюкиваний”, хорошо заметных при работе на высокой громкости. Это встречается до обидного часто, даже с заводскими корпусными моделями от недобросовестных производителей, не говоря уже про самодельные конструкции. Причина в неграмотном исполнении порта ФИ и самой трубы ФИ. В основательно проработанных готовых корпусных активных и пассивных сабвуферах от компаний-производителей с высокой репутацией всегда можно обнаружить специальные меры для устранения подобной неприятности: сечение и форма трубы исключают слишком высокую скорость выходящего потока воздуха и образование завихрений, последней цели служит также профиль раструба порта.

Band passДовольно громоздкое название “корпус типа полосовой фильтр 4-го порядка”, который часто упрощенно (хоть и технически неверно) называют “полосовой корпус”, а еще проще без перевода (и технически верно) – band pass, принадлежит третьему по популярности типу акустического оформления автомобильного НЧ-динамика. Отличие band pass от закрытого ящика и корпуса с ФИ в том, что он состоит из двух камер: одна из них закрытая, а вторая открывается наружу портом ФИ. Динамик устанавливается на разделительной стенке между двумя камерами и снаружи не виден, единственным излучателем баса наружу выступает порт ФИ. Соответственно, большинство сабвуферов band pass выглядят как безликие черные коробки, но часто зрелищности ради фронтальную стенку выполняют прозрачной – это не очень хорошо для сохранения жесткости корпуса, особенно когда стенка выполнена из плексигласа (поликарбонат предпочтительнее), но “красота требует жертв”.Такая комбинация закрытого и портированного корпусов в рамках одной конструкции приводит к тому, что как на нижней, так и на заданной верхней границе корпус band pass обеспечивает спад ФЧХ с одинаковой крутизной -12 дБ/окт – откуда он и получил свое название. Четвертый порядок в названии означает 12 (спад АЧХ снизу) + 12 (спад АЧХ сверху) дБ/окт, поскольку в фильтрах первый порядок – это 6 дБ/окт. Ширина пропускаемого диапазона частот зависит от объемов каждой из камер (каждый из них выбирается самостоятельно) и частоты настройки ФИ. Можно очень эффективно изменять характеристики звучания и формы АЧХ сабвуфера band pass, в том числе добиваясь очень хорошей, выигрышной по сравнению с другими вариантами акустического оформления, отдачи за счет сужения воспроизводимой полосы частот.Высокая отдача, гибкость настройки рабочего диапазона частот и другие преимущества band pass омрачаются серьезным практическим недостатков – он сложен в постройке и чрезвычайно капризен в настройке уже готового корпуса. Очень часто многообещающий по расчетам корпус такого типа после аккуратного изготовления демонстрирует явные огрехи, которых вроде бы не должно быть – но они есть. Процесс практической доводки корпуса для достижения требуемого качества звучания путем варьирования объемов корпуса, длины и сечения ФИ, заполнения камер мягким материалом, у band pass сложнее, требует разборки корпуса для доступа к обеим камерам, и может затянуться надолго. Часто проблемой становятся ярко выраженные резонансные “всплески” на АЧХ на частотах гораздо выше рабочей области сабвуфера, вызванные неграмотно просчитанным портом ФИ. Если излучение порта идет не напрямую в салон, а в багажник, то band pass ведет себя капризно в автомобиле, заметно изменяя характер звучания в зависимости от места расположения и ориентации. Поэтому приступать к постройке корпуса такого типа имеет смысл только тогда, когда накоплен достаточный опыт обращения с более простыми видами акустического оформления, для начальных экспериментов band pass вряд ли подходит.Но если все сделано грамотно, тем более в заводских условиях, то band pass способен демонстрировать отличные результаты как по качеству звучания, так и по отдаче и другим характеристикам, в том числе оставаясь достаточно компактным, несмотря на наличие двух камер.При усложнении конструкции, к примеру, наличии двух оснащенных фазоинвертором камер, меняется порядок фильтров корпуса band pass, можно получить дополнительный выигрыш в характеристиках и гибкости настройки, но сложность расчета и доводки возрастает драматически. Подобными чаще всего неблагодатными по результатам экспериментами мало кто увлекается даже среди опытных профессионалов. К чему осложнять себе жизнь, если отличного результата можно добиться более традиционными простейшими в исполнении способами?

Корпус с пассивным излучателемКорпус с пассивным излучателем можно рассмотреть как вариацию на тему корпуса с фазоинвертором – в которой место ФИ занял выполняющий ту же роль пассивный излучатель. Пассивный излучатель – по сути тот же динамик с диффузором, только лишенный звуковой катушки и магнитной системы, к нему не подводится аудиосигнал. Будучи настроенным на определенную низкую частоту, такой корпус дает очень хороший выигрыш в улучшении глубины баса и отдаче. При грамотном исполнении пассивный излучатель работает эффективнее, чем ФИ, поскольку у него больше площадь. Кроме того, в виду отсутствия проходящего сквозь трубу и порт потока воздуха пассивный излучатель лишен посторонних призвуков.Однако при всех преимуществах такого типа оформления, оно чрезвычайно редко встречается среди изготавливаемых в инсталляционных студиях или в домашних условиях корпусов. Теоретические преимущества пассивного излучателя на практике оборачиваются большими сложностями в нахождении соответствующего требованиям излучателя среди доступного ассортимента комплектующих на рынке, а также крайним неудобством в настройке. Если для фазоинвертора достаточно запастись набором труб ФИ – как правило, уже оснащенных портом, разного сечения и регулировать их характеристики путем изменения длины, то у пассивного излучателя придется регулировать массу подвижной системы, а это уже весьма хлопотно. Другое дело – заводские условия, там производитель имеет все ресурсы для изготовления нужного пассивного излучателя и всех необходимых с ним экспериментов. Среди готовых серийных корпусных моделей с пассивными излучателями встречаются отличные по звучанию и характеристикам модели.

Другие типы корпусовВариантов акустического оформления множество, причем список все продолжает пополняться. Рассмотренные здесь типы относятся к самым практически употребимым, позволяющим быстро добиться нужного результата. Интересующимся остальными версиями можно обратиться к специальной литературе по акустике. Но нельзя забывать про поговорку “гладко было на бумаге…” – всякие экзотические варианты оформления с многообещающими характеристиками могут оказаться чрезвычайно трудоемкими в практической реализации, а процесс их доводки до нужного состояния способен затянуться до бесконечности. Иными словами, эта тема скорее исследовательская, чем представляющая практический интерес для тех, кто всего лишь хочет озвучить свой автомобиль с максимальным качеством передачи музыки.

Полезные темы:

magnitola.org

Акустическое оформление - Основы акустики

Известная сумятица в понимании принципов формирования басового звена акустики во многом обусловлена информационной политикой рекламных, а чсто 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.

Теперь настала пора "огласить весь список". Он не такой уж длинный:

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 стороны 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 большей, 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 с 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
Перегрузочная способность в рабочем диапазоне (выше 30 Гц) > 4 5 4 5 4
Перегрузочная способность в инфра низкочастотном 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

baseacoustica.ru