Акустична система своїми руками: вибір динаміків, акустичного оформлення, виготовлення

Зробити звукові колонки своїми руками - з цього у багатьох починається захоплення складним, але дуже цікавою справою - технікою звуковідтворення. Початковим спонуканням часто стають економічні міркування: ціни на брендову електроакустику завищені чи не надмірно - потворно нахабно. Якщо вже закляті аудіофіли, що не скупляться на раритетні радіолампи для підсилювачів і плоский срібний дріт для намотування звукових трансформаторів, нарікають на форумах, що ціни на акустику і динаміки для неї систематично здуваються, то проблема дійсно серйозна. Бажаєте колонки для будинку по 1 млн. Руб. пара? Будьте ласкаві, знайдуться і подорожче. Тому матеріали даної статті розраховані в першу чергу для самих-самих початківців: їм потрібно швидко, просто і недорого переконатися, що творіння рук своїх, на все для якого пішло коштів в десятки разів менше, ніж на «крутий» бренд, може «співати» не гірше або принаймні порівняно. Але, можливо, дещо з викладеного виявиться одкровенням і для метрів аматорської електроакустики - якщо буде удостоєно прочитанням ними ж.

Акустичні системи промислового і любительського виготовлення і динаміки для них

Колонка або АС?

Звукова колонка (КЗ, колонка звукова) це один з видів акустичного оформлення електродинамічних головок гучномовців (ГГ, динаміків), призначений для техніко-інформаційного озвучування великих громадських приміщень. Взагалі ж акустична система (АС) складається з первинного випромінювача звуку (ІЗ) та його акустичного оформлення, що забезпечує необхідну якість звучання. Домашні АС здебільшого на вигляд схожі на звукові колонки, тому їх так і прозвали. Електроакустичні системи (ЕАС) мають в своєму складі також електричну частину: дроти, клеми, розділові фільтри, вбудовані підсилювачі потужності звукової частоти (УМЗЧ, в активних АС), обчислювальні пристрої (в АС з цифровою расфільтровкой каналів) і ін. Акустичне оформлення побутових АС розміщується як правило в корпусі, від чого вони і виглядають більш-менш витягнутими вгору колонами.

Акустика і електроніка

Акустика ідеальної АС збуджується у всьому діапазоні чутних частот 20-20 000 Гц одним широкосмуговим первинним ІЗ. Електроакустика повільно, але впевнено йде до ідеалу, проте найкращі результати показують поки ще АС з поділом частот на канали (смуги) НЧ (20-300 Гц, низькі частоти, баси), СЧ (300-5000 Гц, середні) і ВЧ (5000 -20 000 Гц, високі, верху) або НЧ-СЧ і ВЧ. Перші, природно, називаються 3-х смуговим, а другі - 2-х смуговий. Починати освоюватися в електроакустиці найкраще з 2-смугових АС: вони дозволяють в домашніх умовах без зайвих витрат і складнощів отримати звук якості до високого Hi-Fi (див. Нижче) включно. Звуковий сигнал від УМЗЧ або, в активних АС, малопотужний від первинного джерела (плеєра, звукової карти комп'ютера, тюнера і т.п.) розподіляється по частотним каналах розділовими фільтрами; це називається расфільтровкой каналів, як самі розділові фільтри.

Далі в статті розглядається переважно, як зробити колонки, що забезпечують хорошу акустику. Електронна частина електроакустики - предмет особливого серйозного обговорення, і не одного. Тут потрібно зауважити тільки, що, по-перше, спочатку не потрібно братися за близьку до ідеальної, але складну і дорогу цифрову расфільтровку, а застосувати пасивну на індуктивно-ємнісних фільтрах. Для 2-смугової АС потрібна всього одна вилка розділових фільтрів низьких і високих частот (ФНЧ / ФВЧ).

Для розрахунку розділових сходових фільтрів АС є спеціальні програми, напр. JBL Speaker Shop. Однак в домашніх умовах індивідуальне налаштування кожної вилки під конкретний екземпляри динаміків, по-перше, не б'є по виробничим витратам в серійному виробництві. По-друге, заміна ГГ в АС потрібно тільки у виняткових випадках. Значить, до расфільтровке частотних каналів АС можна підійти нетрадиційно:

1. Частоту розділу НЧ-СЧ м ВЧ приймають не нижче 6 кГц, інакше не вийде досить рівномірною амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) всієї АС в області СЧ, що дуже погано, див. Далі. До того ж, при високій частоті розділу фільтр виходить недорогим і компактним;
2. Прототипами для розрахунку фільтра беруть ланки і полузвенья фільтрів типу K, тому що їх фазочастотную характеристики (ФЧХ) абсолютно лінійні. Без дотримання цієї умови АЧХ в області частоти розділу вийде істотно нерівномірного і в звучанні з'являться призвуки;
3. Для отримання вихідних до розрахунку даних потрібно виміряти імпеданс (повний електричний опір) НЧ-СЧ і ВЧ ГГ на частоті розділу. Зазначені в паспорті ГГ 4 або 8 Ом - їх активний опір на постійному струмі, а імпеданс на частоті розділу буде більше. Вимірюється імпеданс досить просто: ГГ підключають до генератора звукових частот (ГЗЧ), налаштованому на частоту розділу, з виходом не слабкіше 10 В на навантаження в 600 Ом через резистор свідомо великого опору, напр. 1 кОм. Можна скористатися малопотужним ГЗЧ і УМЗЧ високої вірності. Імпеданс визначається по відношенню напруг звукової частоти (ЗЧ) на резисторі і ГГ;
4. Імпеданс НЧ-СЧ ланки (ГГ, головки) приймають за характеристичний опір ρн фільтра низьких частот (ФНЧ), а імпеданс ВЧ головки - за ρв фільтра високих частот (ФВЧ). Те, що вони різні - ну і чорт з ними, вихідний опір УМЗЧ, «розгойдує» АС, дуже малий в порівнянні з тим і тим;
5. З боку УМЗЧ ставлять ланки ФНЧ і ФВЧ відображає типу, щоб не перевантажувати підсилювач і не відбирати потужність у сполученого каналу АС. До ГГ звертають, навпаки, поглинають ланки, що віддача від фільтра не давала призвуків. Таким чином, ФНЧ і ФВЧ АС матимуть не менше ланки з полузвеном;
6. Загасання ФНЧ і ФВЧ на частоті розділу беруть рівним 3 дБ (в 1,41 рази), тому що крутизна схилів K-фільтрів невелика і рівномірна. Чи не 6 дБ, як може здатися, тому що фільтри розраховуються за напругою, а підводиться до ГГ потужність залежить від нього по квадрату;
7. Налагодження фільтра зводиться до «приглушення» занадто гучного каналу. Вимірюють гучності каналів на частоті розділу за допомогою комп'ютерного мікрофону, відключаючи по черзі ВЧ і НЧ-СЧ. Ступінь «глушіння» визначається як корінь квадратний з відносини гучності каналів;
8. Надлишкову гучність каналу прибирають парою резисторів: гасить на частки або одиниці Ом включають послідовно з ГГ, а паралельно їм обом - вирівнюючий більшого опору, щоб імпеданс ГГ з резисторами залишився незмінним.

Пояснення до методики

У технічно обізнаного читача може виникнути питання: так у вас що ж, фільтр на комплексну навантаження працює? Так, і в даному випадку - нічого страшного. ФЧХ K-фільтрів лінійна, як сказано, а Hi-Fi УМЗЧ практично ідеальне джерело напруги: його вихідний опір Rвих - одиниці і десятки мОм. При таких умовах «отражёнка» від реактанс ГГ частково загасне в вихідному поглинає ланці / полузвене фільтра, але здебільшого просочиться назад на вихід УМЗЧ, де і згине без сліду. В пов'язаний канал фактично нічого не пройде, тому що ρ його фільтра багаторазово більше Rвих. Тут одна небезпека: якщо імпеданс ГГ і ρ різні, то в ланцюзі вихід фільтра - ГГ почнеться циркуляція потужності, чому баси стануть тьмяними, «плоскими», атаки на СЧ затягнутими, а верху - різкими, з подсвістом. Тому підганяти імпеданс ГГ і ρ потрібно точно, а в разі заміни ГГ канал доведеться налаштовувати заново.

Примітка: не намагайтеся расфільтровивать активні АС аналоговими активними фільтрами на операційних підсилювачах (ОП). Домогтися лінійності їх фазових характеристик в широкому діапазоні частот неможливо, тому, напр., Аналогові активні фільтри так і не прижилися толком в техніці електрозв'язку.

Що таке хайфай

Hi-Fi, як відомо, скорочення від High Fidelity - висока вірність (відтворення звуку). Поняття Hi-Fi спочатку приймалося як розпливчасте і не підлягає стандартизації, але поступово виробилося неформальне поділ його на класи; цифрами в списку позначені відповідно діапазон відтворюваних частот (робочий діапазон), максимально допустимий коефіцієнт нелінійних спотворень (КНС) на номінальній потужності (див. далі), мінімально допустимий динамічний діапазон щодо власних шумів приміщення (динаміка, ставлення максимальної гучності до мінімальної), максимально допустимі нерівномірність АЧХ на СЧ і її завал (спад) на краях робочого діапазону:

• Абсолютний або повний - 20-20 000 Гц, 0,03% (-70 дБ), 90 дБ (в 31 600 разів), 1 дБ (в 1,12 рази), 2 дБ (в 1,25 рази).
• Високий або важкий - 31,5-18 000 Гц, 0,1% (-60 дБ), 75 дБ (в 5600 разів), 2 дБ, 3 дБ (в 1,41 рази).
• Середній або базовий - 40-16 000 Гц, 0,3% (-50 дБ), 66 дБ (в 2000 разів), 3 дБ, 6 дБ (в 2 рази).
• Початковий - 63-12 500 Гц, 1% (-40 дБ), 60 дБ (в 1000 разів), 6 дБ, 12 дБ (в 4 рази).

Цікаво, що високий, базовий і початковий Hi-Fi приблизно відповідають вищому, першого і другого класів побутової електроакустики по системі СРСР. Поняття абсолютного Hi-Fi виникло з появою конденсаторних, плівковий-панельних (изодинамического і електростатичних), струменевих і плазмових випромінювачів звуку. Важким (Heavy) високий Hi-Fi обізвали англо-сакси, тому що High High Fidelity по-англійськи все одно що масло масляне.

Який потрібен хайфай?

Домашня акустика для сучасної квартири або будинку з хорошою звукоізоляцією має відповідати умовам на базовий Hi-Fi. Високий там, звичайно, гірше не зазвучить, але обійдеться набагато дорожче. У блокової хрущовці або брежневка, як їх не ізолюй, початковий і базовий Hi-Fi розрізняють тільки професійні експерти. Підстави для такого загрубления вимог до домашньої акустики наступні.

По-перше, повний діапазон звукових частот чують буквально одиниці людей з усього людства. Люди, обдаровані особливо тонким музичним слухом, такі як Моцарт, Чайковський, Дж. Гершвін, чують високий Hi-Fi. Досвідчені професійні музиканти в концертному залі впевнено сприймають базовий Hi-Fi, а 98% пересічних слухачів в звукомерной камері по частоті майже ніколи не розрізняють початковий і базовий.

Криві рівної гучності

По-друге, в найбільш чутної області СЧ людина по динаміці розрізняє звуки в діапазоні 140 дБ, рахуючи від порога чутності в 0 дБ, рівного інтенсивності звукового потоку в 1 пВт на кв. м, см. рис. праворуч криві рівної гучності. Звук голосніше 140 дБ це вже біль, а потім - пошкодження органів слуху та контузія. Симфонічний оркестр розширеного складу на найпотужнішому фортисимо видає динаміку звуку до 90 дБ, а в залах Великого Оперного, Міланського, Паризького, Віденського оперних театрів і Метрополітен-опери в Нью-Йорку здатний «розігнатися» до 110 дБ; такий же динамічний діапазон провідних джаз-банд з симфонічним супроводом. Це - межа сприйняття, голосніше якого звук перетворюється в ще терпимий, але вже безглуздий шум.

Примітка: рок-групи можуть грати і голосніше 140 дБ, ніж по молодості захоплювалися Елтон Джон, Фредді Меркюрі і Роллінг Стоунз. Але динаміка року не перевищує 85 дБ, тому що ніжне піанісімо рок-музиканти не можуть зіграти при всьому бажанні - апаратура не дозволяє, а року «на духу» не буває. Що до попси будь-якого роду і саундтреків до фільмів, то це взагалі не тема - їх динамічний діапазон вже під час запису стискають до 66, 60 і навіть 44 дБ, щоб можна було слухати на будь-чому.

По-третє, природні шуми в найтихіше вітальні заміського будинку за задвірках цивілізації - 20-26 дБ. Санітарна норма шуму в читальному залі бібліотеки - 32 дБ, а шелест листя на свіжому вітрі - 40-45 дБ. Звідси ясно, що динаміки високого Hi-Fi в 75 дБ більш ніж достатньо для осмисленого прослуховування в побутових умовах; динаміка сучасних УМЗЧ середнього рівня, як правило, не гірше 80 дБ. У міській квартирі розпізнати по динаміці базовий і високий Hi-Fi практично неможливо.

Примітка: в приміщенні, зашумлення більш ніж на 26 дБ, частотний діапазон обраного Hi-Fi можна звузити до попер. класу, тому що позначається ефект маскування - на тлі невиразних шумів чутливість вуха по частоті падає.

Але щоб Hi-Fi був хайфаем, а не «щастям» для «улюблених» сусідів і шкодою для здоров'я власника, потрібно забезпечити ще можливо менші спотворення звуку, вірне відтворення НЧ, гладку АЧХ в області СЧ, і визначитися з необхідною для озвучування даного приміщення електричною потужністю АС. З ВЧ проблем, як правило, не буває, тому що їх КНІ «йдуть» в нечутні ультразвукову область; потрібно тільки поставити в АС хорошу ВЧ головку. Тут досить помітити, що, якщо ви віддаєте перевагу класиці і джаз, ВЧ ГГ краще брати з дифузором на потужність 0,2-0,3 від такої НЧ каналу, напр. 3ГДВ-1-8 (2ГД-36 по-старому) і подібні. Якщо ж вас «пре» від жорстких верхів, то оптимальною буде ВЧ ГГ з купольним випромінювачем (див. Далі) потужністю 0,3-0,5 від потужності НЧ ланки; гру на барабанах щітками натурально відтворюють тільки купольні «пищалки». Втім, хороша купольна ВЧ ГГ годиться для будь-якої музики.

спотворення

Спотворення звуку можливі лінійні (ЧИ) і нелінійні (НІ). Лінійні спотворення це, просто, невідповідність середнього рівня гучності умов прослуховування, для чого в будь-якому УМЗЧ і є регулятор гучності. У дорогі 3-смугові АС для високого Hi-Fi (напр., Радянські АС-30, вони ж S-90) часто вводять і атенюатори потужності для СЧ і ВЧ, щоб якомога точніше підігнати АЧХ АС до акустики приміщення.

Що стосується НІ, то їм, як то кажуть, несть числа і постійно виявляються нові. Наявність НІ в звуковому тракті виражається в тому, що форма вихідного сигналу (який звук вже в повітрі) не цілком ідентична формі вихідного сигналу від первинного джерела. Найбільше псують чистоту, «прозорість» і «соковитість» звуку слід. НІ:

1. Гармонійні - обертони (гармоніки), кратні основній частоті відтвореного звуку. Виявляються як надмірно рокочучий бас, різкі і жорсткі СЧ і ВЧ;
2. Інтермодуляційне (комбінаційні) - суми і різниці частот складових спектра вихідного сигналу. Сильні комбінаційні НІ чутні як хрип, а слабкі, але псують звук можна розпізнати тільки в лабораторії многосігнальной або статистичними на тестових фонограмах методами. На слух же - звук на кшталт чистий, але якийсь не такий;
3. Перехідні - «тремтіння» форми вихідного сигналу при різких наростаннях / спадах вихідного. Проявляють себе короткими хрипами і схлипуваннями, але нерегулярно, на скачках гучності;
4. Резонансні (призвуки) - подзвон, брязкіт, бубнение;
5. Фронтальні (спотворення атаки звуку) - затягування або, навпаки, форсування різких змін загальної гучності. Майже завжди виникають спільно з перехідними;
6. Шумові - гул, шелест, шипіння;
7. Нерегулярні (спорадичні) - клацання, тріски;
8. Інтерференційні (ІІ або ІФІ, щоб не плутати з інтермодуляційними). Характерні саме для АС, в УМЗЧ ІФІ не виникають. Дуже шкідливі, тому що відмінно чутні і не підлягають ремонту без капітальної переробки АС. Детальніше про ІФІ див. Нижче.

Примітка: «хрип» та ін. Образні описи спотворення тут і далі дані з точки зору Hi-Fi, тобто як уже чутні досвідченими слухачами. А, напр., Мовні динаміки проектуються на КНІ при номінальній потужності 6% (в Китаї - на 10%) і 1 <Q <1,4, див. Далі.

Крім інтерференції, АС можуть давати переважно НІ по пп. 1, 3, 4 і 5; клацання і тріски тут можливі як результат неякісного виготовлення. З перехідним і фронтальними НІ в АС борються, підбираючи відповідні ГГ (див. Далі) та акустичне оформлення для них. Способи уникнути призвуків - раціональна конструкція корпусу АС і правильний вибору матеріалу для нього, також див. Далі.

На гармонійних НІ в АС потрібно затриматися, тому що вони принципово відмінні від таких у напівпровідникових УМЗЧ і схожі з гармонійними НІ лампових УНЧ (підсилювачів низької частоти, стара назва УМЗЧ). Транзистор - квантовий прилад, і його передавальні характеристики аналітичними функціями не беруться принципово. Наслідок - точно прорахувати всі гармоніки транзисторного УМЗЧ неможливо, а їх спектр тягнеться до 15-ої і вищих компонент. Також в спектрі транзисторних УМЗЧ велика частка комбінаційних складових.

Єдиний спосіб впоратися з усім цим неподобством - запроторити НІ глибше під власні шуми підсилювача, які, в свою чергу, повинні бути багаторазово нижче природних шумів приміщення. Треба сказати, що сучасна схемотехніка справляється з цим завданням цілком успішно: за теперішніми уявленнями УМЗЧ з 1% КНІ і -66 дБ шумів «ніякої», а з 0,06% КНІ і -80 дБ шумів досить-таки посередній.

З гармонійними НІ динаміків АС інша справа. Їх спектр, по-перше, як і у лампових УНЧ, чистий - тільки обертони без помітної домішки комбінаційних частот. По-друге, гармоніки АС простежуються, теж як у ламп, не вище 4-й. Такий спектр НИ не псує помітно звук і при КНІ в 0,5-1%, що підтверджується експертними оцінками, а причина «брудного» і «млявого» звуку саморобних АС криється найчастіше в поганій АЧХ на СЧ. До відома, якщо трубач не почистити як слід інструмент перед концертом і під час гри не вихлюпує своєчасно слину з амбушюра, то КНІ, скажімо, тромбона, може вирости до 2-3%. І нічого, грають, слухачам подобається.

Висновок звідси випливає дуже важливий і сприятливий: діапазон відтворюваних частот і власні гармонійні НІ АС не є параметрами, критично важливими для якості створюваного нею звуку. Звучання АС з 1% і навіть 1,5% гармонійних НІ експерти можуть віднести до базового, а то і високому Hi-Fi, якщо виконані соотв. умови по динаміці і гладкості АЧХ.

інтерференція

ІФІ - результат сходження звукових хвиль від поруч розташованих джерел синфазно або в протифазі. Результат - сплески, аж до різі в вухах, або провали майже але нуля, гучності на окремих частотах. Свого часу первісток радянського Hi-Fi 10МАС-1 (НЕ 1М!) Була терміново знято з виробництва після того, як музиканти виявили, що ця АС зовсім не чути ля другої октави (наскільки пам'ятається). На заводі-то прототип «ганяли» в звукомерке трехсігнальним методом, допотопним вже тоді, а посади експерта з музичним слухом в штатному розкладі не було. Один з парадоксів розвиненого соціалізму.

Імовірність виникнення ІФІ різко зростає з підвищенням частоти і, соотв., Зменшенням довжини хвилі звуку, тому що для цього відстань між центрами випромінювачів має бути кратним половині довжини хвилі відтворюється частоти. На СЧ і ВЧ остання змінюється від одиниць дециметрів до міліметрів, тому ставити в АС дві-кілька СЧ і ВЧ ГГ язик не повертається - ІФІ тоді не уникнути, тому що відстані між центрами ГГ вийдуть того ж порядку. Взагалі, золоте правило електроакустики - по одному випромінювача на смугу, а діамантове - одна широкосмугова ГГ на весь частотний діапазон.

Довжина хвиль НЧ - метри, що багато більше не тільки відстані між ГГ, але і розмірів АС. Тому виробники і досвідчені любителі часто збільшують потужність АС і покращують баси, спаріваясь або счетверяя (ставлячи квадруплетом) НЧ ГГ. Однак починаючому так робити не слід: може виникнути внутрішня інтерференція відбитих хвиль, «гуляють» з самої АС. На слух вона проявляється як резонансні НІ: бухтить, гундосить, деренчить, чому - незрозуміло. Так що дотримуйтесь дорогоцінним правилами, щоб не перебирати раз по раз всю АС без толку.

Примітка: ставити в АС непарна кількість однакових ГГ не можна ні в якому разі - ІФІ тоді гарантовані 100%

СЧ

На відтворення середніх частот початківці любителі звертають мало уваги - їх, мовляв, будь-який динамік «проспіває» - а даремно. СЧ чутні найкраще, на них же припадає вихідні ( «правильні») гармоніки основи всього - басів. Нерівномірність АЧХ АС на СЧ здатна дати дуже сильно псують звук комбінаційні НІ, тому що спектр будь фонограми «плаває» по частотному діапазону. Особливо - якщо в АС використовуються ефективні та недорогі динаміки з коротким ходом дифузора, див. Далі. Суб'єктивно, при прослуховуванні, експерти однозначно віддають перевагу АС з АЧХ на СЧ, плавно змінюється за діапазоном частот в межах 10 дБ перед тією, у якій є 3 провалу або «бугра» по 6 дБ. Тому, проектуючи і роблячи АС, потрібно на кожному кроці ретельно перевіряти: а чи не «загорбатітся» чи від цього АЧХ на СЧ?

Примітка, до речі про басах: рокерський анекдот. Отже, молода перспективна група прорвалася на престижний фестиваль. Через півгодини їм виходити, а вони вже за лаштунками, хвилюються, чекають, але басист загуляв десь. 10 хвилин до виходу - його немає, 5 хвилин - теж немає. Вихід махають, а басиста все немає. Що робити? Ну, будемо грати без баса. Невихід це миттєвий крах кар'єри навічно. Зіграли без баса, зрозуміло, як. Бредуть до службового виходу, плюються, матюкаюся. Глядь - басист, піддатий, з двома тьолками. Вони до нього - ах ти, козлина, ти хоч розумієш, як ти нас кинув? !! Ти де був?! - Так я вирішив в залі послухати. - І що ти там наслухався? - Чуваки, без баса - відстій!

НЧ

Бас в музиці все одно що фундамент для будинку. І точно так же «нульовий цикл» електроакустики найважчий, складний і відповідальний. Чутність звуку залежить від потоку енергії звукової хвилі, який залежить від частоти по квадрату. Стало бути, баси чути найгірше, див. Рис. з кривими рівної гучності. Для «закачування» енергії в НЧ потрібні потужні динаміки і УМЗЧ; реально на баси витрачається більше половини потужності підсилювача. Але на великих потужностях зростає ймовірність виникнення НІ, найсильніші і, зрозуміло, чутні складові спектра яких від басів припадуть якраз на найкраще чутні СЧ.

«Накачування» НЧ ускладнюється ще й тим, що розміри ГГ і всієї АС малі порівняно з довжиною хвиль НЧ. Будь-яке джерело звуку віддає йому енергію тим краще, чим більше його розміри щодо довжини звукової хвилі. Акустичний ККД динаміків на НЧ - одиниці і частки відсотка. Тому велика частина робіт і клопоту зі створення АС зводиться до того, щоб змусити її краще відтворювати НЧ. Але нагадаємо ще раз: не забувайте при цьому якомога частіше контролювати чистоту СЧ! Власне ж створення НЧ тракту АС зводиться до:

• Визначенню потрібної електричної потужності НЧ ГГ.
• Вибору НЧ ГГ, що підходить для даних умов прослуховування.
• Вибору оптимального для обраної НЧ ГГ акустичного оформлення (конструкції корпусу).
• Правильному його виготовлення в придатному матеріалі.

потужність

Стандартний акустичний екран

Віддача по звуку в дБ (характеристична чутливість) вказується в паспорті динаміка. Вимірюється вона в звукомерной камері в 1 м від центру ГГ вимірювальним мікрофоном, розташованим строго по її осі. ГГ ставлять на звукомерний щит (стандартний акустичний екран, див. Рис. Справа) і підводять електричну потужність 1 Вт (0,1 Вт для ГГ потужністю менше 3 Вт) на частоті 1000 Гц (200 Гц, 5000 Гц). Теоретично за цими даними, класу бажаного Hi-Fi і параметрам приміщення / області прослуховування (місцевої акустиці) можна розрахувати необхідну електричну потужність ГГ. Але на ділі облік місцевої акустики настільки складний і неоднозначний, що з цим і фахівці рідко морочаться.

Примітка: ГГ для вимірювань зміщують від центру екрану для того, щоб уникнути інтерференції звукових хвиль від фронтальної і тильної випромінюючих поверхонь. Матеріал екрану зазвичай - пиріг з 5-ти шарів неошкуренной 3-шарової соснової фанери на казеїновому клею товщиною по 3 мм і 4-прокладок між ними з натурального повсті товщиною по 2 мм. Клеїться все разом теж казеином або ПВА.

Набагато простіше йти від наявних умов на технічне озвучування слабо зашумленних приміщень, з поправками на динаміку і частотний діапазон Hi-Fi, тим більше, що отримані результати в такому випадку краще узгоджуються з відомими емпіричними даними і експертними оцінками. Тоді для початкового Hi-Fi потрібно, при висоті стелі до 3,5 м, 0,25 Вт номінальної (довготривалої) електричної потужності ГГ на 1 кв. м площі підлоги, для базового Hi-Fi - 0,4 Вт / кв. м, а для високого - 1,15 Вт / кв. м.

Наступний крок - облік реальних умов прослуховування. Динаміки на сотню Вт, здатні працювати і на мікроваттних рівнях, жахливо дороги, з одного боку. З іншого - якщо для прослуховування не виділене окреме приміщення, обладнане як звукомерная камера, то їх «мікрошепота» на Найтихіший піанісімо в будь-який житловій кімнаті і чутно не буде (див. Вище про рівні природних шумів). Тому збільшуємо отримані значення вдвічі-втричі, щоб «відірвати» прослуховувати від шумового фону. Отримуємо для початкового Hi-Fi від 0,5 Вт / кв. м, базового від 0,8 Вт / кв. м і для високого від 2,25 Вт / кв. м.

Далі, оскільки нам потрібен хайфай, а не просто розбірливість мови, потрібно від номінальної потужності перейти до пікової (музичної). «Сік» звуку залежить в першу чергу від динаміки його гучності. КНІ ГГ на піках гучності не повинен перевершувати його значення для Hi-Fi на клас нижче обраного; для початкового Hi-Fi беремо на піку КНІ 3%. У торгових специфікаціях на Hi-Fi динаміки вказується саме пікова потужність як більш значуща. За радянсько-російською методикою пікова потужність дорівнює 3,33 довготривалої; за методиками західних фірм «музика» дорівнює 5-8 номіналах, але - стоп поки!

Примітка: китайські, тайванські, індійські і корейські методики - в ігнор. Вони для базового (!) Hi-Fi на піку приймають телефонне КНІ в 6%. А ось Філіппіни, Індонезія і Австралія міряють свої динаміки грамотно.

Справа в тому, що всі без винятку західні виробники Hi-Fi ГГ безбожно завищують пікову потужність своїх виробів. Краще б просували свої КНІ і рівність АЧХ, тут їм дійсно є чим пишатися. Та ось тільки пересічний закордонний обиватель таких складнощів розуміти не стане, а якщо на динаміці наляпано «180W», «250W», «320W», це реально круто. Насправді ж прогони динаміків «звідти» в звукомерке дають їх піки в 3,2-3,7 номіналів. Що цілком зрозуміло, тому що обгрунтовано дане співвідношення фізіологічно, тобто будовою наших з вами вух. Висновок - націлившись на західні ГГ, виходьте на фірмовий сайт, шукайте там номінальну потужність і множте на 3,33.

Примітка 9, щодо позначень піку і номіналу: в Росії за старою системою цифри перед літерами в позначенні динаміка вказували його номінальну потужність, а тепер дають пікову. Але одночасно змінені були і корінь з суфіксом позначення. Тому один і той же динамік може позначатися зовсім по різному, приклади див. Нижче. Правду шукайте з довідкових джерелах або на Яндексі. Там, яке позначення ні введи, в результатах буде нове, а поруч у дужках старе.

В кінцевому підсумку отримуємо для кімнати до 12 кв. м пік для початкового Hi-Fi в 15 Вт, базового в 30 Вт і високого в 55 Вт. Це найменші допустимі значення; взяти ГГ ще вдвічі-втричі потужніший, буде краще, якщо тільки не слухається симфонічна класика і дуже серйозний джаз. Для них бажано обмежитися потужністю в 1,2-1,5 від мінімальної, інакше на піках гучності можливі хрипи.

Можна обійтися ще простіше, орієнтуючись на перевірені прототипи. Для початкового Hi-Fi в кімнаті до 20 кв. м підійде ГГ 10ГД-36К (10ГДШ-1 по-старому), для високого - 100ГДШ-47-16. Расфільтровка їм не потрібна, це широкосмугові ГГ. З базовим Hi-Fi складніше, відповідного шірокополосніка для нього не виявляється, потрібно робити 2-смугову АС. Тут на перших порах оптимальне рішення - повторити електричну частину старої радянської АС S-30B. Ці колонки вже десятиліття справно і дуже добре «співають» в квартирах, кафешках і просто на вулиці. Обшарпані донезмоги, але звук тримають.

Електрична схема розділових фільтрів АС S-30B і вказівки до неї для намотування котушок

Розділові фільтри АС S-30B зі схемою індикації перевантаження

Схема расфільтровкі S-30B (без індикації перевантаження) дана на рис. зліва. Незначна доробка проведена для зменшення втрат в котушках і можливості підгонки під різні НЧ ГГ; при бажанні відводи від L1 можна зробити частіше, в межах 1/3 загального к-ва витків w, рахуючи від правого за схемою кінця L1, підгонка буде точніше. Праворуч - вказівки і формули для самостійного розрахунку та виготовлення котушок фільтрів. Деталей прецизійної точності для цієї расфільтровкі не потрібно; відхилення індуктивності котушок на +/- 10% також не впливають помітно на звучання. Движок R2 доцільно вивести на задню стінку для оперативної підгонки АЧХ під кімнату. До импедансу динаміків схема мало чутлива (на відміну від расфільтровкі на K-фільтрах), тому замість зазначених можна застосовувати інші ГГ, які підходять по потужності і опору. Одна умова: вища відтворена частота (ВВч) НЧ ГГ за рівнем -20 дБ повинна бути не нижче 7 кГц, а нижча відтворена частота (НВЧ) ВЧ ГГ на тому ж рівні - не вище 3 кГц. Зрушуючи-розсовуючи L1 і L2, можна кілька коригувати АЧХ в області частоти розділу (5 кГц), не вдаючись до таких складнощів, як фільтр Цобеля, здатним до того ж збільшувати перехідні спотворення. Конденсатори - плівкові з ізоляцією з ПЕТ або фторопласта і напиляним обкладинками (MKP) К78 або К73-16; в крайньому випадку - К73-11. Резистори - метало плівкові (MOX). Провід - аудіо з безкисневої міді перетином від 2,5 кв. мм. Монтаж - тільки на пайку. На рис. праворуч показано, як виглядає оригінальна расфільтровка S-30B (зі схемою індикації перевантаження), а на рис. нижче зліва дана популярна за кордоном схема 2-смугової расфільтровкі без магнітної зв'язку між котушками (чому і полярність їх не вказана). Справа там же, на всякий випадок - 3-смуговий расфільтровка радянської АС S-90 (35АС-212).

Схеми розділових фільтрів для 2-смугової і 3-смугової акустичних систем

Про проводах

Спеціальні аудіопровода - не породження масового психозу і не маркетинговий трюк. Ефект, відкритий радіоаматорами, нині підтверджено дослідженнями і визнаний фахівцями: якщо в міді дроти є домішка кисню, на кристалітів металу утворюється найтонша, буквально в молекулу, плівочка оксиду, від якої звуковим сигналом може бути що завгодно, крім поліпшення. У сріблі такого ефекту не виявляється, чому витончені аудіогурмани і не скупляться на срібний дріт: торговці безсоромно шахраюють з мідним проводами, тому що відрізнити безкисневому мідь від звичайної електротехнічної можна тільки в спеціально обладнаній лабораторії.

динаміки

Якість первинного випромінювача звуку (ІЗ) на басах визначає звучання АС прим. на 2/3; на СЧ і верхах - практично без остачі. В аматорських АС майже завжди ІЗ є електродинамічні ГГ (динаміки). Изодинамического системи досить широко використовуються в висококласних навушниках (напр. ТДС-7 і ТДС-15, якими охоче користуються профі для контролю звукозапису), але створення потужних изодинамического З наштовхується на непереборні поки технічні труднощі. Що до інших первинних ІЗ (див. Перелік на початку), то вони поки далеко ще не «доведені до розуму». Особливо це стосується цін, надійності, довговічності і стабільності характеристик в процесі експлуатації.

Долучаючись до електроакустиці, знати про те, як влаштовані і працюють в акустичних системах динаміки, потрібно наступне. Збудник динаміка - тонка котушка з дроту, що коливається в кільцевому зазорі магнітної системи під впливом струму звукової частоти. Котушка жорстко пов'язана з власне випромінювачем звуку в простір - дифузором (на НЧ, СЧ, іноді - на ВЧ) або тонкої, дуже легкої і жорсткої купольної діафрагмою (на ВЧ, рідко - на СЧ). Ефективність випромінювання звуку сильно залежить від діаметра ІЗ; точніше - від його відношення до довжині хвилі випромінюваної частоти, але в той же час зі збільшенням діаметра ІЗ зростає і ймовірність виникнення нелінійних спотворень (НІ) звуку внаслідок пружності матеріалу ІЗ; точніше - не нескінченні його жорсткості. Борються з НИ в ІЗ, виконуючи випромінюють поверхні з звукопоглинальних (антіакустіческіх) матеріалів.

Діаметр дифузора більше діаметра котушки, і в діффузорних ГГ він і котушка кріпляться до корпусу динаміка окремими гнучкими підвісами. Конфігурація дифузора - порожнистий конус з тонкими стінками, звернений вершиною до котушки. Подивись котушки тримає одночасно і вершину дифузора, тобто його підвіс подвійний. Утворює конуса може бути прямолінійною, параболічної, експоненційної і гіперболічної. Чим крутіше конус дифузора сходиться до вершини, тим вище віддача і менше НІ динаміка, але одночасно звужується його частотний діапазон і зростає спрямованість випромінювання (звужується діаграма спрямованості ДН). Звуження ДН звужує також зону стереоефекту і відсуває її від фронтальної площини пари АС. Діаметр діафрагми дорівнює діаметру котушки і окремого підвісу для неї немає. Це різко знижує КНІ ГГ, тому що підвіс дифузора - вельми помітний джерело НІ звуку, а матеріал для діафрагми можна брати дуже жорсткий. Однак добре випромінювати звук діафрагма здатна тільки на досить високих частотах.

Котушка і дифузор або діафрагма разом з підвісами складають рухливу систему (ПС) ГГ. У ПС є частота власного механічного резонансу Fр, на якій рухливість ПС різко зростає, і добротність Q. Якщо Q> 1, то динамік без правильно підібраного і виконаного акустичного оформлення (див. Далі) на Fр захріпев на потужності менше номінальної, не те що пікової, це т. зв. замикання ГГ. До спотворень замикання не відноситься, тому що є конструкторсько-виробничим браком. Якщо 0,7 <Q <1, то на АЧХ в околиці Fр з'явиться сильний, яких важко горб і різко зростуть НІ. У разі, коли 0,5 <Q <0,7, невеликий сплеск АЧХ на Fр можна виправити схемотехнически в УМЗЧ еквалайзером або в расфільтровке АС. Нарешті, якщо Q <0,5, Fр ГГ на АЧХ не впливає, це т. Зв. байдужий резонанс. Ці закономірності особливо сильно проявляються на НЧ, тому що зі збільшенням частоти зростає поглинання резонансних коливань в матеріалі ІЗ. Разом з тим при зменшенні Q падає і віддача ГГ, тому при розробці СЧ-ВЧ ГГ задаються 0,7 <Q <1, а Fр намагаються зрушити за межі робочого діапазону частот. НЧ ГГ середньої якості розробляються на 0,5 <Q <0,7, а високого - на Q <0,5.

Ефективність передачі ІЗ енергії електричного сигналу звуковим хвилям в повітрі визначається миттєвим прискоренням дифузора / діафрагми (хто знайомий з Матаналіз - другий похідною його зміщення за часом), тому що повітря - легко стискається і дуже текуча середу. Миттєве прискорення котушки, штовхає / тянущей дифузор / діафрагму, має бути дещо більше, інакше вона не «розгойдає» ІЗ. Кілька, але не набагато. В іншому випадку котушка буде згинати і змушувати вібрувати випромінювач, що призведе до появи НІ. Це т. Зв мембранний ефект, при якому в матеріалі дифузора / діафрагми поширюються поздовжні хвилі пружності. Попросту кажучи, дифузор / діафрагма повинні трохи «гальмувати» котушку. І тут знову протиріччя - чим сильніше випромінювач «гальмує», тим сильніше він випромінює. На практиці «гальмування» випромінювача роблять таким, щоб його НІ у всьому діапазоні частот і потужностей вкладалися в норму для заданого класу Hi-Fi.

Примітка, висновок: не намагайтеся «вичавити» з динаміків того, чого вони не можуть. Напр., АС на 10ГДШ-1 можна побудувати з нерівномірністю АЧХ на СЧ в 2 дБ, але по КНІ і динаміці він все одно тягне на Hi-Fi не вище початкового.

На частотах до Fр мембранний ефект не проявляється ніколи, це т. Зв. поршневий режим роботи ГГ - дифузор / діафрагма просто ходять вперед-назад. Вище по частоті важкий дифузор все більше не встигає за котушкою, мембранне випромінювання починається і все посилюється. На деякій частоті динамік починає випромінювати тільки як гнучка мембрана: на стику з підвісом його дифузор вже нерухомий. При 0,7 <Q <1 поршнева область по частоті тягнеться прим. до 1,4Fр, а при 0,5 <Q <0,7 - до 2Fр. При Q <0,5 ГГ працює в поршневому режимі на будь-якій частоті. КНІ динаміка «на поршні» мінімальний, але мінімальна і віддача. АЧХ ГГ в поршневий області максимально гладка.

Мембранний ефект різко покращує віддачу ГГ, тому що миттєві прискорення вібруючих ділянок поверхні ІЗ виявляються дуже великими. Ця обставина широко використовується конструкторами ВЧ і частково СЧ ГГ, спектр спотворень яких відразу йде в ультразвук, а також при конструюванні ГГ не для Hi-Fi. КНІ ГГ з мембранним ефектом і рівність АЧХ АС з ними сильно залежать від моди мембрани. На нульовій моді, коли вся поверхня ІЗ тремтить як би сама себе в такт, Hi-Fi до середнього включно можна домогтися і на НЧ, див. Далі.

Примітка: частота, на якій ГГ переходить з «поршня на мембрану», а також зміна мембранної моди (не зростання, вона завжди целочисленная) істотно залежать від діаметра дифузора. Чим він більший, тим нижче за частотою і сильніше динамік починає «мембраною».

вуфери

Високоякісні поршневі НЧ ГГ (попросту - «поршня»; по-англійськи woofers, гавкаючі) роблять з відносно невеликим, товстим, важким і жорстким дифузором з антіакустікі на дуже м'якому латексному підвісі, см. Поз 1 на рис. Тоді Fр виявляється нижче 40 Гц або навіть нижче 30-20 Гц, а Q <0,7. У мембранному режимі поршневі ГГ здатні працювати до частот 7-8 кГц на нульовий-першої модах.

Періоди хвиль НЧ довгі, весь цей час дифузор в поршневому режимі повинен рухатися з прискоренням, тому і хід дифузора робиться довгим. НЧ без акустичного оформлення не відображаються, але воно завжди в тій чи іншій мірі замкнуто, ізольовано від вільного простору. Тому дифузора доводиться працювати з великою масою т. Зв. приєднаного повітря, для «розкачки» якої потрібно значне зусилля (від чого поршневі ГГ іноді називають компресійними), також як і для прискореного переміщення важкого дифузора з малою добротністю. З цих причин магнітну систему поршневий ГГ доводиться робити дуже потужною.

Динаміки для акустичних систем

Незважаючи на всі хитрощі, віддача поршневих ГГ мала, тому що розвивати велике прискорення на довгих хвилях НЧ дифузора не можна: пружності повітря не вистачить, щоб прийняти віддається енергію. Він розтечеться в сторони, а динамік піде в замикання. Щоб підвищити віддачу і плавність ходу рухомої системи (для зменшення КНІ на високих рівнях потужності), конструктори вдаються до крайніх заходів - застосовують магнітні системи диференціальні, з полурассеяніем і ін. Екзотику. КНІ додатково знижують, заповнюючи магнітний зазор не висихають реологічні рідиною. У підсумку кращі сучасні «поршня» досягають динамічного діапазону в 92-95 дБ, причому КНІ на номінальній потужності не перевищує 0,25%, а на пікової - 1%. Все це дуже добре, але ціни - мама, не горюй! $ 1000 за пару з діфмагнітамі і реозалівкой для домашньої акустики підібраних по віддачі, резонансної частоті і гнучкості рухомий системи це ще не межа.

Примітка: НЧ ГГ з реологическим заповненням магнітного зазору придатні тільки в НЧ ланки 3-смугових АС, тому що абсолютно не здатні працювати в мембранному режимі.

Є у поршневих ГГ ще один серйозний порок: без сильного акустичного демпфірування вони можуть механічно зруйнуватися. Знову-таки, просто: за поршневим динаміком повинна бути слабо пов'язана з вільним простором свого роду повітряна подушка. Інакше дифузор на піку зірве з підвісу і він вилетить назовні разом з котушкою. Тому ставити «поршня» можна не входить кожного акустичне оформлення, див. Далі. Крім того, поршневі ГГ не терплять примусового загальмування ПС: котушка згорає відразу. Але це вже рідкісний випадок, дифузори динаміків зазвичай рукою не притримують і сірники їм в магнітний зазор не вставляють.

Умільцям на замітку

Відомий «народний» спосіб підвищити віддачу поршневих ГГ: до штатної магнітної системі з тилу, нічого не переробляючи в динаміці, міцно прикріплюють додатковий кільцевої магніт відштовхується стороною. Саме відштовхується, інакше при подачі сигналу котушку відразу відірве від дифузора. Перемотати динамік в принципі можна, але дуже складно. І ще ніколи ніде жоден динамік від перемотування не став краще або хоча б залишився таким, як був.

Але мова взагалі-то не про те. Ентузіасти даної доопрацювання стверджують, що поле зовнішнього магніту концентрує поле штатного близько котушки, чому зростає прискорення ПС і віддача. Це вірно, але Hi-Fi ГГ це дуже точно сбаласірованная система. Віддача, дійсно, трохи збільшується. Але ось КНІ на піку відразу «стрибає» так, що спотворення звуку стають добре чутні і недосвідченими слухачами. На номіналі звук може стати навіть чистіше, але без динаміки Hi-Fi вже на хайфай.

провідні

Так по-англійськи (managers) називаються СЧ ГГ, тому що саме на СЧ припадає переважна частина смислового навантаження музичного опусу. Вимоги до СЧ ГГ для Hi-Fi багато м'якше, тому більшу їх частину роблять традиційної конструкції з великим дифузором, відлитий з целюлозної маси заодно з підвісом, поз. 2. Відгуки про СЧ ГГ купольних і з металевими диффузорами суперечливі. Переважає в основному тон, мовляв, жестковат звук. Любителі класики скаржаться, що смичкові від динаміків «не паперові» верещать. Звук СЧ ГГ з пластиковими диффузорами майже всі визнають тьмяним і в той же час жорстким.

Хід дифузора СЧ ГГ роблять коротким, тому що його діаметр порівняємо з довжинами хвиль СЧ і передача енергії в повітря не є важким. Для збільшення загасання пружних хвиль в дифузорі і, соотв., Зменшення НІ разом з розширенням динамічного діапазону в масу для відливання дифузора Hi-Fi СЧ ГГ додають дрібно нарізані волокна шовку, тоді динамік майже у всьому діапазоні СЧ працює в поршневому режимі. В результаті застосування цих заходів динаміка сучасних СЧ ГГ середнього цінового рівня виявляється не гірше 70 дБ, а КНІ на номіналі не вище 1,5%, чого цілком достатньо для високого Hi-Fi в міській квартирі.

Примітка: шовк додають в матеріал дифузора майже всіх хороших динаміків, це універсальний спосіб знизити КНІ.

Чірікалкі

По-нашому - пищалки. Як ви вже здогадалися, це tweeters, ВЧ ГГ. Пишеться з одним t, це не назва соцмережі для пліток. Зробити гарну «пискавку» з сучасних матеріалів було б взагалі просто (спектр НИ відразу йде в ультразвук), якби не одна обставина - діаметр випромінювача майже у всьому діапазоні ВЧ виявляється того ж порядку або менше довжини хвилі. Через це можлива інтерференція на самому випромінювачі внаслідок поширення в ньому пружних хвиль. Щоб не дати їм «зачіпки» для випромінювання в повітря як попало, дифузор / купол ВЧ ГГ повинен бути якомога більш гладким, з цією метою купола роблять з металізованого пластика (він краще поглинає пружні хвилі), а металеві купола полірують.

Критерій вибору ВЧ ГГ вказано вище: купольні універсальні, а шанувальникам класики, які вимагають обов'язково «співаючих» м'яких верхів, більш підійдуть діффузорного. Ці краще брати еліптичні і ставити в АС, орієнтуючи їх довгу вісь вертикально. Тоді ДН динаміка в горизонтальній площині буде ширше, а зона стерео більше. Ще в продажу є ВЧ ГГ зі вбудованим рупором. Їх потужність можна приймати в 0,15-0,2 від потужності НЧ ланки. Що до технічних якісних показників, то будь-яка ВЧ ГГ придатна для Hi-Fi будь-якого рівня, аби по потужності підходила.

шірік

Це просторічне прізвисько широкосмугових ГГ (ГГШ), які не потребують расфільтровкі частотних каналів АС. Випромінювач простий ГГШ із загальним збудженням складається з НЧ-СЧ дифузора і жорстко пов'язаного з ним ВЧ конуса, поз. 3. Це т. Зв. коаксіальний випромінювач, чому ГГШ називають ще коаксіальними динаміками або просто коаксиалом.

Ідея ГГШ - віддати мембранний режим ВЧ конусу, де він особливо не зашкодить, а дифузор на НЧ і внизу СЧ нехай працює «на поршні», для чого НЧ-СЧ дифузор гофрують поперек. Так робляться широкосмугові ГГ для початкового, іноді і середнього Hi-Fi, напр. згадуваний 10ГД-36К (10ГДШ-1).

Перші ГГШ з ВЧ конусом пішли в продаж на початку 50-х, але домінуючого положення на ринку так і не досягли. Причина - схильність до перехідних спотворень і затягування атаки звуку від того, що конус від поштовхів дифузора бовтається і хлябает. Слухати, як Мігель Рамос грає на електрооргані «Хаммонд», через коаксіал з конусом нестерпно обтяжливо.

Коаксіальні ГГШ з роздільним збудженням НЧ-СЧ і ВЧ випромінювачів, поз. 4, цього недоліку позбавлені. У них ВЧ ланка приводиться в рух окремим котушкою від її власної магнітної системи. Гільза ВЧ котушки проходить крізь котушку НЧ-СЧ. ПС і магнітні системи розташовані коаксіально, тобто по одній осі.

ГГШ з роздільним збудженням на НЧ по всьому техпараметрам і суб'єктивними оцінками звуку не поступаються поршневим ГГ. На сучасних коаксіальних динаміках можна будувати дуже компактні АС. Недолік - ціна. Коаксиал для високого Hi-Fi обходиться, як правило, дорожче комплекту НЧ-СЧ + ВЧ, хоча і дешевше НЧ, СЧ і ВЧ ГГ для 3-смугової АС.

авто

Автомобільні динаміки формально ставляться теж до коаксіальним, але на ділі це 2-3 окремих ГГ в одному корпусі. ВЧ (іноді і СЧ) ГГ підвішуються перед дифузором НЧ ГГ на кронштейні, см. Праворуч на рис. на початку. Расфільтровка завжди вбудована, тобто на корпусі всього 2 клеми для підключення проводів.

Завдання у Автодинамик специфічна: перш за все «перекричати» шуми в салоні автомобіля, тому їх конструктори з мембранним ефектом особливо не борються. Але динамічний діапазон Автодинамик з тієї ж причини потрібен широкий, не менше 70 дБ, а їх дифузори роблять обов'язково з шовком або застосовують ін. Заходи придушення вищих мембранних мод - хрипіти динамік не повинен і в машині на ходу.

Як наслідок - Автодинамик в принципі придатні для Hi-Fi до середнього включно, якщо підібрати до них відповідне акустичне оформлення. У всі АС, описані далі, можна ставити Автодинамик відповідного розміру і потужності, тоді не потрібні будуть виріз під ВЧ ГГ і расфільтровка. Одна умова: штатні клеми з зажимами потрібно дуже акуратно видалити і поставити замість них ламелі під розпаювання. Колонки з автомобільних динаміків нового покоління дозволяють слухати хороший джаз, рок, навіть окремі твори симфонічної музики і багато - камерної. Скрипкові квартети Моцарта вони, звичайно, не потягнуть, але ж такі динамічні і наповнені змістом опуси слухають далеко не всі. Обійдеться ж пара Автодинамик в кілька разів, до 5 разів, дешевше, ніж 2 комплекти ГГ з компонентами фільтрів для 2-смугової АС.

жваві

Friskers, від frisky, так американські радіоаматори прозвали малогабаритні ГГ малої потужності з дуже тонким і легким дифузором, по-перше, за високу віддачу - пара «жвавих» по 2-3 Вт озвучує кімнату в 20 кв. м. По-друге - за жорсткий звук: «жваві» працюють тільки в мембранному режимі.

Виробники та продавці «жваві» в особливий клас не виділяють, тому що вони, за ідеєю, не Hi-Fi. Динамік як динамік, в будь-якому китайському радіо або дешевих комп'ютерних колонках такі. Однак на «жвавих» можна зробити хороші колонки для комп'ютера, що забезпечують Hi-Fi до середнього включно в околиці робочого столу.

Справа в тому, що «швидкі» здатні відтворювати весь звуковий діапазон, потрібно тільки зменшити їх КНІ і згладити АЧХ. Перше досягається добавкою шовку в дифузор, тут потрібно орієнтуватися по виробнику та його (не торговельна!) Специфікаціям. Напр., Все ГГ канадської фірми Edifier з шовком. До речі, Edifier - французьке слово і читається «едіфье», а не «ідіфайер» на англійський манер.

Рівняють АЧХ «жвавих» двояко. Дрібні сплески / провали прибирає вже шовк, а горби і западини побільше усувають акустичним оформленням з вільним виходом в атмосферу і демпфирующей передкамерою, див. Рис; приклад такої АС див. далі.

Вирівнювання АЧХ динаміків

акустика

Навіщо взагалі потрібно акустичне оформлення? На НЧ розміри випромінювача звуку дуже малі порівняно з довжиною звукової хвилі. Якщо просто покласти динамік на стіл, хвилі від фронтальної і тильної поверхонь дифузора тут же зійдуться в протифазі, погасять один одного, і басів взагалі чутно не буде. Це називається акустичним коротким замиканням. Просто заглушити динамік з тилу на НЧ можна: дифузора доведеться сильно стискати малий об'єм повітря, через що частота резонансу ПС «стрибне» так високо, що динамік просто не зможе відтворити баси. Звідси випливає головне завдання будь-якого акустичного оформлення: або погасити випромінювання від тильної сторони ГГ, або перевернути його на 180 градусів і в фазі перєїзлучить з фронту АС, не допускаючи в той же час витрачання енергії руху дифузора на термодинаміку, тобто на стиск-розширення повітря в корпусі АС. Додаткове завдання - по можливості сформувати на виході АС сферичну звукову хвилю, тому що в цьому випадку зона стереоефекту найбільш широка і глибока, а вплив акустики приміщення на звучання АС найменше.

Примітка, важливий наслідок: для кожного корпусу АС конкретного обсягу з певним акустичним оформленням існує оптимальний діапазон потужностей збудження. Якщо потужність ІЗ мала, він не розгойдає акустику, звук буде тьмяний, спотворений, особливо на НЧ. Надмірно потужний ГГ піде в термодинаміку, чому почнуться замикання.

Призначення корпусу АС з акустичним оформленням - забезпечити найкраще відтворення НЧ. Міцність, стійкість, зовнішній вигляд - само собою. Акустично домашні АС оформляються у вигляді щита (динаміки, вбудовані в меблі і будівельні конструкції), відкритого ящика, відкритого ящика з панеллю акустичного опору (ПАС), закритого ящика нормального або зменшеного обсягу (малогабаритні акустичні системи, МАС), фазоінвертора (ФЕ), пасивного випромінювача (ПІ), рупорів прямого і зворотного, четвертьволнового (ЧВ) і півхвильового (ПВ) лабіринтів.

Вбудована акустика - предмет особливого обговорення. Відкриті ящики з епохи лампових радіол, отримати від них в квартирі прийнятне стерео нереально. З інших початківцю для першої своєї АС найкраще зупинити вибір на ПВ лабіринті:

• На відміну від інших, крім ФМ і ПІ, ПВ лабіринт дозволяє поліпшити баси на частотах нижче власної резонансної частоти динаміка НЧ.
• Порівняно з ФМ ПВ лабіринт конструктивно і в налаштуванні нескладний.
• У порівнянні з ПІ ПВ лабіринт не вимагає дорогих покупних додаткових компонент.
• Колінчастий ПВ лабіринт (див. Нижче) створює ГГ достатню акустичне навантаження, маючи в той же час вільну зв'язок з атмосферою, що дає можливість застосовувати НЧ ГГ і з довгим, і з коротким ходом дифузора. Аж до заміни в уже побудованих АС. Зрозуміло, тільки парою. Випроменена хвиля в такому випадку буде практично сферичної.
• На відміну від всіх, крім закритого ящика і ЧВ лабіринту, акустична колонка з ПВ лабіринтом здатна згладити АЧХ НЧ ГГ.
• АС з ПВ лабіринтом конструктивно легко витягуються в високу тонку колону, що полегшує їх розміщення в невеликих приміщеннях.

Щодо передостаннього пункту - ви здивовані, якщо досвідчений? Вважайте це одним з обіцяних одкровень. І див. Нижче.

ПВ лабіринт

Лабіринтовими часто вважають акустичне оформлення типу глибока щілина (Deep Slot, різновид ЧВ лабіринту), поз. 1 на рис., І сверточних зворотний рупор (поз. 2). Рупорів ми ще торкнемося, а що до глибокої щілини, то це фактично ПАС, акустичний затвор, що забезпечує вільну зв'язок з атмосферою, але не випускає назовні звук: глибина щілини - чверть довжини хвилі частоти її налаштування. У цьому легко переконатися, заміривши за допомогою гостроспрямованої мікрофона рівні звуку перед фронтом динаміка і в розкриві щілини. Резонанс на кратних частотах пригнічується вистиланням щілини звукопоглотітелем. АС з глибокої щілиною теж демпфує будь динаміки, але підвищує їх резонансну частоту, хоча і менше, ніж закритий ящик.

Пристрій і принцип дії акустичної системи з лабіринтом

Вихідний елемент ПВ лабіринту - відкрита полуволновой труба, поз. 3. Як акустичне оформлення вона непридатна: поки хвиля з тилу добереться до фронту, її фаза перевернеться ще на 180 градусів, і вийде все той же акустичне коротке замикання. На АЧХ ПВ труба дає високий різкий пік, викликає замикання ГГ на частоті настройки Fн. Але що вже важливо - Fн і частота власного резонансу ГГ f (яка вище - Fр) теоретично ніяк між собою не пов'язані, тобто можна розраховувати на поліпшення басів нижче f (Fр).

Найпростіший спосіб перетворити трубу в лабіринт - перегнути її навпіл, поз. 4. Це не тільки сфазірует фронт з тилом, а й згладить резонансний пік, тому що шляху хвиль в трубі тепер будуть різні за довжиною. Таким способом в принципі можна згладити АЧХ до будь-якої наперед заданої ступеня рівності, нарощуючи кількість колін (воно має бути непарною), але на ділі використовувати більше 3-х колін виходить дуже рідко - заважає загасання хвилі в трубі.

У камерному ПВ лабіринті (поз. 5) коліна розбиті на т. Зв. резонатори Гельмгольца - звужуються до заднього кінця порожнини. Це ще покращує демпфірування ГГ, згладжує АЧХ, зменшує втрати в лабіринті і збільшує ефективність випромінювання, тому що тил вихідне вікно (порт) лабіринту завжди працює з «підприєм» з боку останньої камери. Розгородили камери на проміжні резонатори, поз. 6, можна з диффузорной ГГ домогтися АЧХ, майже задовольняє вимоги абсолютного Hi-Fi, але настройка кожної з пари таких АС вимагає десь від півроку (!) Праці досвідченого фахівця. Колись в якомусь вузькому колі лабіринтно-камерну АС з поділом камер прозвали Кремона, з натяком на унікальні скрипки італійських майстрів.

На ділі для отримання АЧХ під високий Hi-Fi виявляється достатньо всього пари камер на коліно. Креслення АС такої конструкції дані на рис; зліва - російської розробки, праворуч - іспанської. Та й інша - дуже хороша для підлоги акустика. «Для повного щастя» росіянці не завадило б запозичити і іспанки зв'язку жорсткості, що підтримують перегородку (букові палички діаметром 10 мм), а натомість дати згладжування вигину труби.

Креслення підлогових акустичних систем з лабіринтом

В обох цих АС проявляється ще одну корисну властивість камерного лабіринту: його акустична довжина більше геометричній, тому що звук дещо затримується в кожній камері, перш ніж пройде далі. За геометрії ці лабіринти налаштовані десь на 85 Гц, але вимірювання показують 63 Гц. Реально нижня межа частотного діапазону виявляється 37-45 Гц в залежності від типу НЧ ГГ. Якщо динаміки з расфільтровкой від S-30B переставити в такі корпусу, звук змінюється разюче. В кращу сторону.

Креслення акустичної системи Jet Flow

Діапазон потужностей збудження для даних АС - 20-80 Вт пікових. Звукопоглинальна вистилання там і там - синтепон 5-10 мм. Налаштування не завжди необхідна і нескладна: якщо бас глухуватий, порт симетрично з обох сторін прикривають шматочками пінопласту до забезпечення оптимальної якості звуку. Робити це потрібно не поспішаючи, кожен раз прослуховуючи по 10-15 хв один і той же відрізок фонограми. У ньому обов'язково повинні бути сильні СЧ з крутої атакою (контроль СЧ!), Напр., Скрипка.

Jet Flow

Камерний лабіринт успішно поєднується зі звичайним звивистих. Приклад - настільна акустична система Jet Flow (реактивний потік) розробки американських радіоаматорів, який здійснив в 70-х справжній фурор, див. Рис. праворуч. Ширина корпусу по всередині - 150-250 мм під динаміки 120-220 мм, в т.ч. «Жваві» і Автодинамик. Матеріал корпусу - сосна, ялина, МДФ. Звукопоглинальна вистилання і настройка не потрібні. Діапазон потужностей збудження - 5-30 Вт пікових.

Примітка: з Jet Flow зараз плутанина - під тим же брендом йдуть в продаж струменеві випромінювачі звуку.

Для жвавих і комп'ютера

Згладити АЧХ Автодинамик і «жвавих» можна і в звичайному звивистих лабіринті, влаштувавши перед входом в нього компресійну демпфуючу (НЕ резонуючі!) Передкамеру, позначена K на рис. нижче.

Міні акустична система для ПК (домашнього комп'ютера)

Ця міні-акустика призначена для ПК замість старої дешевою. Динаміки використовуються ті ж, але як вони звучатимуть починають - просто дивно. Якщо дифузор з шовком, інакше сенсу немає город городити. Додаткова перевага - циліндричний корпус, на якому інтерференція СЧ близька до мінімальної, менше вона тільки на сферичному корпусі. Робоче положення - з нахилом вперед-вгору (АС - звуковий прожектор). Потужність збудження - 0,6-3 Вт номінальних. Збірка проводиться в слід. порядку (клей - ПВА):

• На дет. 9 клеять пиловий фільтр (можна використовувати уривки капронових колготок);
• Дет. 8 і 9 обклеюють синтепоном (позначено жовтим на рис.);
• Збирають пакет перегородок на стягуванні і проставках;
• Вклеюють синтепонові кільця, позначені зеленим;
• Пакет обертають, проклеівая, ватманом до товщини стінок в 8 мм;
• Обрізають корпус в розмір і обклеюють передкамеру (виділено червоним);
• Вклеюють дет. 3;
• Після повної просушки шкурят, фарбують, прилаштовують підставку, монтують динамік. Провід до нього проходять по вигинах лабіринту.

Про рупорах

У рупорних АС висока віддача (згадайте, навіщо він вобще, рупор-то). Стара 10ГДШ-1 через рупор кричить так, що вуха в'януть, а сусіди «щасливі по саме не можу», через що рупорами багато і захоплюються. У домашніх АС використовуються покручені рупори як менш громіздкі. Зворотний рупор збуджується тильним випромінюванням ГГ і з ПВ лабіринтом подібний тим, що повертає фазу хвилі на 180 градусів. Але в іншому:

1. Конструктивно і технологічно набагато складніше, див. Рис. нижче.
2. Чи не покращує, а навпаки, псує АЧХ АС, тому що АЧХ будь-якого рупора нерівномірна і рупор не є резонуючій системою, тобто виправити його АЧХ можна в принципі.
3. Випромінювання з порту рупора істотно направлено, а хвиля його швидше плоска, ніж сферична, так що хорошого стереоефекту чекати не доводиться.
4. Чи не створює значного акустичного навантаження ГГ і в той же час вимагає значної потужності для збудження (ще згадаємо - шепочуть чи в переговорний рупор). Динамічний діапазон рупорних АС можна витягнути в кращому випадку до базового Hi-Fi, і у поршневих динаміків з дуже м'яким підвісом (отже, хороших і дорогих) дифузор при установці ГГ в рупор виривається дуже навіть не рідко.
5. Дає призвуків більше будь-якого іншого типу акустичного оформлення.

Креслення акустичної системи зі зворотним рупором

корпус

Корпус для динаміків найкраще збирати на букових шкантах і клею ПВА, його плівка зберігає демпфирующие властивості довгі роки. Для складання одну з боковин кладуть на підлогу, ставлять днище, кришку, передню і задню стінку, перегородки, див. Рис. праворуч, і накривають іншою боковиной. Якщо зовнішні поверхні йдуть під остаточну обробку, можна використовувати сталевий кріплення, але обов'язково з проклеюванням і герметизацією (пластилін, силікон) НЕ клейових швів.

Збірка корпусів акустичних систем

Набагато більше значення для якості звучання має вибір матеріалу корпусу. Ідеальний варіант - музична ялина без сучків (вони джерело призвуків), але знайти її великі дошки для АС нереально, ялинки адже дуже сучкуватою дерева. Що до пластикових корпусів АС, то вони добре звучать тільки промислового виробництва суцільнолиті, а аматорські саморобки з прозорого полікарбонату і ін. Це кошти самовираження, а не акустика. Скажуть вам, що така добре звучить - попросіть включити, послухайте і повірте вухам своїм.

Взагалі з натуральними дерев'яними матеріалами для АС туго: абсолютно прямошаруватої сосна без дефектів дорога, а інші доступні будівельні і меблеві породи дають призвуки. Найкраще використовувати МДФ. Згадана вище Edifier давно вже повністю на неї перейшла. Придатність будь-якого іншого дерева для АС можна визначити слід. чином:

1. Тест проводиться в тихому приміщенні, в якому самому потрібно попередньо пробути в тиші від півгодини;
2. Відрізок дошки довжиною ок. 0,5 м кладуть на призми з відрізків сталевого куточка, укладені на відстані 40-45 см одна від одної;
3. Кісточкою зігнутого пальця стукають прим. в 10 см від будь-якої з призм;
4. Повторюють простукування точно по центру дошки.

Якщо в обох випадках найменшого подзвона не чути, матеріал придатний. Тим краще, ніж м'якше, тихіше і коротше звук. За результатами такого тесту можна зробити хороші АС навіть з ДСП або ламінату, див. Відео нижче:

Відео: проста колонка з ламінату для телефону своїми руками

шипи

Підлогові і настільні АС встановлюються на спеціальні ніжки - акустичні шипи - виключають обмін вібраціями АС з підлогою або стільницею. Акустичні шипи є в продажу, але ціни - самі розумієте, спецвиробів. Так ось, точно такими ж конфігурацією (циліндр, що переходить в конус з заокругленим носиком) і властивостями матеріалу володіють важки для будівельних і теслярських схилів. Ціна - самі розумієте. Будь-які колонки сміливо ставте на шипи з важків для схилів, з незвичайною для них завданням вони впораються прекрасно.

(3 оцінок, середнє: 5,00 з 5)

Завантаження ...

що ще почитати:

Монтаж і підключення домофона в квартирі: покрокова інструкція Пристрій автоматичного відключення бойлера при підвищенні енергоспоживання Пайка своїми руками: основи для початківців, технологія, види і матеріали, тонкощі