Наиболее часто задаваемые вопросы по акустике и ответы на них

1. Что такое акустическая система (АС)?

Это устройство для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителей (ГГ), необходимые акустическое оформление (АО) и электрические устройства, как то переходные фильтры (ПФ), регуляторы, фазовращатели и т.п.

2. Что такое головка громкоговорителя (ГГ)?Это пассивный электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования сигналов звуковой частоты из электрической формы в акустическую.

3. Что такое пассивный преобразователь?Это такой преобразователь, который НЕ увеличивает энергию электрического сигнала, поступающего на его вход.

4. Что такое акустическое оформление (АО)?Это конструктивный элемент, обеспечивающий эффективное излучение звука ГГ. Иными словами, в большинстве случаев АО – это корпус АС, который может иметь вид акустического экрана, ящика, рупора и т.д.

5. Что такое однополосная АС?Фактически то же самое, что и широкополосная. Это АС, все ГГ которой (обычно одна) работают в одном и том же диапазоне частот (т.е. фильтрация входного напряжения при помощи ПФ, равно как и сами фильтры отсутствуют).

6. Что такое многополосная АС?Это АС, ГГ которой (в зависимости от их числа) работают в двух или более разных диапазонах частот. Однако непосредственный подсчет количества ГГ в АС (особенно выпуска прошлых лет) может ничего не сказать о реальном числе полос, поскольку на одну и ту же полосу может выделяться несколько ГГ.

7. Что такое АС открытого типа?Это такая АС, в которой влияние упругости воздуха в объеме АО пренебрежимо мало, а излучения передней и тыльной сторон подвижной системы ГГ не изолированы друг от друга в области НЧ. Представляет собой плоский экран или ящик, у которого задняя стенка или полностью отсутствует, или же имеет ряд сквозных отверстий. Наибольшее влияние на частотную характеристику АС с АО открытого типа оказывают передняя стенка (в которой смонтированы ГГ) и ее размеры. Вопреки распространенному мнению, боковые стенки АО открытого типа влияют на характеристики АС крайне мало. Таким образом важен не внутренний объем, а площадь передней стенки. Даже при сравнительно небольших ее размерах воспроизведение НЧ значительно улучшается. Вместе с тем в области СЧ и, особенно, ВЧ экран уже не окзывает существенного влияния. Существенным недостатком таких систем является их подверженность акустическому «короткому замыканию», которое приводит к резкому ухудшению воспроизведения НЧ.

8. Что такое АС закрытого типа?Это такая АС, в которой упругость воздуха в объеме АО соизмерима с упругостью подвижной системы ГГ, а излучения передней и тыльной сторон подвижной системы ГГ изолированы друг от друга во всем диапазоне частот. Иными словами, это АС, корпус которой выполнен герметично закрытым. Преимущество таких АС в том, что задняя поверхность диффузора не излучает и, таким образом, акустическое «короткое замыкание» полностью отсутствует. Но закрытые системы имеют другой недостаток – при колебаниях диффузора он должен превозмогать дополнительную упругость воздуха в АО. Наличие этой дополнительной упругости приводит к тому, что повышается резонансная частота подвижной системы ГГ, в результате чего ухудшается воспроизведение частот, лежащих ниже этой частоты.

9. Что такое АС с фазоинвертором (ФИ)?Стремление получить достаточно хорошее воспроизведение НЧ при умеренном объеме АО довольно хорошо достигается в так называемых фазоинверсных системах. В АО таких систем делается щель или отверстие, в которое может быть вставлена трубка. Упругость объема воздуха в АО резонирует на какой-то частоте с массой воздуха в отверстии или трубке. Эта частота называется резонансной частотой ФИ. Таким образом, АС в целом становится состоящей как бы из двух резонансных систем – подвижной системы ГГ и АО с отверстием. При правильно выбранном соотношении резонансных частот этих систем воспроизведение НЧ значительно улучшается по сравнению с АО закрытого типа с таким же объемом АО. Несмотря на очевидные преимущества АС с ФИ, очень часто такие системы, изготовленные даже опытными людьми, не дают ожидаемых от них результатов. Причина этого в том, что для получения необходимого эффекта ФИ должен быть правильно рассчитан и настроен.

10. Что такое bass-reflex?То же самое, что ФИ.

11. Что такое кроссовер?То же самое, что переходной или разделительный фильтр.

12. Что такое переходной фильтр?Это пассивная электрическая схема (обычно состоящая из катушек индуктивности и емкостей), которая включается перед входным сигналом и обеспечивает то, чтобы на каждую ГГ в АС поступало напряжение только тех частот, которые они должны воспроизводить.

13. Что такое «порядки» переходных фильтров?Поскольку никакой фильтр не может обеспечить абсолютного обрезания напряжения на заданной частоте, ПФ рассчитывают на определенную частоту разделения, за пределами которой фильтр обеспечивает выбранную величину затухания, выражаемую в децибелах на октаву. Величина затухания называется крутизной и зависит от схемы построения ПФ. Не углубляясь особо в подробности, можно сказать, что простейший фильтр – так называемый ПФ первого порядка – состоит всего из одного реактивного элемента – емкости (при необходимости обрезать НЧ) или индуктивности (при необходимости обрезать ВЧ) и обеспечивает крутизну в 6дБ/окт. Вдвое большую крутизну – 12дБ/окт. – обеспечивает ПФ второго порядка, содержащий по два реактивных элемента в цепи. Затухание в 18дБ/окт. обеспечивает ПФ третьего порядка, содержащий по три реактивных элемента и т.д.

14. Что такое октава?В общем случае – это удвоение или ополовинивание частоты.

15. Что такое рабочая плоскость АС?Это плоскость, в которой расположены излучающие отверстия ГГ АС. Если ГГ многополосной АС расположены в разных плоскостях, то за рабочую принимается та, в которой расположены излучающие отверстия ГГ ВЧ.

16. Что такое рабочий центр АС?Это точка, лежащая на рабочей плоскости, от которой производится отсчет расстояния до АС. В случае однополосных АС за него принимают геометрический центр симметрии излучающего отверстия. В случае многополосных АС за него принимается геометрический центр симметрии излучающих отверстий ГГ ВЧ или проекций этих отверстий на рабочую плоскость.

17. Что такое рабочая ось АС?Это прямая, проходящая через рабочий центр АС, и перпендикулярная рабочей плоскости.

18. Что такое номинальное сопротивление АС?Это заданное в технической документации активное сопротивление, которым замещают модуль импеданса АС при определении подводимой к нему электрической мощности. Согласно стандарту DIN минимальное значение модуля импеданса АС в заданном диапазоне частот не должно быть менее 80% от номинального.

19. Что такое импеданс АС?Без углубления в основы электротехники можно сказать, что импедансом называется ПОЛНОЕ электрическое сопротивление АС (включая и кроссоверы, и ГГ), в состав которого в виде довольно сложной зависимости входит не только привычное всем активное сопротивление R (которое можно измерить обычным омметром), но также и реактивные компоненты в лице емкости C (емкостное сопротивление, зависящее от частоты) и индуктивности L (индуктивное сопротивление, также зависящее от частоты). Известно, что импеданс является комплексной величиной (в смысле комплексных чисел) и, вообще говоря, предствляет собой трехмерный график (в случае АС он часто похож на «поросячий хвост») в координатах «амплитуда-фаза-частота». Именно по причине его комплексности, когда говорят об импедансе как о численной величине, говорят о его МОДУЛЕ. Наибольший интерес с точки зрения исследований представляют проекции «поросячьего хвоста» на две плоскости: «амплитуда-от-частоты» и «фаза-от-частота». Обе этих проекции, представленные на одном графике, носят название «графика Боде». Третья проекция «амплитуда-от-фазы» носит название «графика Найквиста».

С появлением и распространением полупроводников усилители звуковой частоты стали вести себя более менее как источники «постоянного» напряжения, т.е. они, в идеале, должны поддерживать на выходе одно и то же напряжение вне зависимости от того, какая нагрузка на него повешена, и какова потребность в токе. Поэтому если предположить, что усилитель, приводящий ГГ АС в движение, представляет собой источник напряжения, то импеданс АС четко покажет, каков будет потребляемый ток. Как уже было сказано, импеданс не только реактивен (т.е. характеризуется ненулевым углом сдвига фаз), но еще и изменяется с частотой. Отрицательный угол сдвига фаз, т.е. когда ток опережает напряжение, обусловлен емкостными свойствами нагрузки. Положительный угол сдвига фаз, т.е когда ток отстает от напряжения, обусловлен индуктивными свойствами нагрузки.

Каков же импеданс типичных АС? Стандарт DIN требует, чтобы величина импеданса АС не отклонялась от указываемого номинала более чем на 20%. Однако на практике все обстоит гораздо хуже – отклонение импеданса от номинала составляет в среднем +/-43%! До тех пор, пока усилитель характеризуется низким выходным сопротивлением, даже такие отклонения не привнесут каких либо слышимых эффектов. Однако как только в игру вводится ЛАМПОВЫЙ усилитель с выходным сопротивлением порядка нескольких Ом(!), результат может быть весьма плачевным – окраска звучания неизбежна.

Измерение импеданса АС является одним их наиболее важных и мощных диагностических средств. По графику импеданса можно очень много сказать о том, что представляют собой данные АС, даже не видя их в глаза и не слыша. Имея перед глазами график импеданса, можно сходу сказать, какого типа данные АС – закрытого (один горб в области баса), фазоинверторного или трансмиссионного (два горба в области баса) или же какой либо разновидности рупорных (последовательность равномерно разнесенных пиков). Судить о том, насколько хорошо будет воспроизводиться бас (40-80Гц) и самый нижний бас (20-40 Гц) теми или иными АС можно по форме импеданса в этих областях, равно как и по добротности горбов. «Седло», образованное двумя пиками в низкочастотной области, типичными для фазоинверторной конструкции, указывает на частоту, на которую «настроен» фазоинвертор, каковая обычно является частотой, на которой отдача НЧ ГГ падает на 6дБ, т.е. приблизительно в 2 раза. Из графика импеданса можно также понять, есть ли в системе резонансы, и каков их характер. К примеру, если проводить измерения с достаточным разрешением по частоте, то, возможно, на графике появятся своего рода «зарубки», свидетельствующие о наличии резонансов в акустическом оформлении.

Ну и, пожалуй, самое важное, что можно вынести из графика импеданса, это то, насколько тяжела будет эта нагрузка для усилителя. Поскольку импеданс АС реактивен, ток будет либо отставать от напряжения сигнала, либо опережать его на фазовый угол. В худшем случае, когда фазовый угол составляет 90 градусов, от усилителя требуется выдать максимальный ток в то время как напряжение сигнала стремится к нулю. Поэтому знание «паспортных» 8 (или 4) Ом в качестве номинального сопротивления НЕ дает ровным счетом ничего. В зависимости от фазового угла импеданса, который будет на каждой частоте разным, те или иные АС могут оказаться тому или иному усилителю «не по зубам». Также очень важно отметить, что БОЛЬШИНСТВО усилителей НЕ кажутся нам не справляющимися с АС лишь потому, что на ТИПИЧНЫХ уровнях громкости, допустимых в ТИПИЧНЫХ домашних условиях, ТИПИЧНЫЕ АС НЕ требуют от ТИПИЧНОГО усилителя «пропитания» более чем всего несколько Ватт.

20. Что такое номинальная мощность ГГ?Это заданная электрическая мощность, при которой нелинейные искажения ГГ не должны превышать требуемые.

21. Что такое максимальная шумовая мощность ГГ?Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.

22. Что такое максимальная синусоидальная мощность ГГ?Это электрическая мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ длительно выдерживает без тепловых и механических повреждений.

23. Что такое максимальная кратковременная мощность ГГ?Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1с (испытания повторяют 60 раз с интервалом в 1 мин.)

24. Что такое максимальная долговременная мощность ГГ?Это электрическая мощность специального шумового сигнала в заданном диапазоне частот, которую ГГ выдерживает без необратимых механических повреждений в течение 1 мин. (испытания повторяют 10 раз с интервалом в 2 мин.)

25. При прочих равных, АС с каким номинальным сопротивлением является более предпочтительной – 4, 6 или 8Ом?Более предпочтительной в общем случае является АС с более высоким номинальным сопротивлением, поскольку такая АС представляет собой более легкую нагрузку для усилителя и, следовательно, гораздо менее критична к выбору последнего.

26. Что такое импульсная характеристика АС?Это ее отклик на «идеальный» импульс.

27. Что такое «идеальный» импульс?Это мгновенный (время нарастания равно 0) рост напряжения до некоторого значения, «застревание» на этом постоянном уровне на короткий промежуток времени (скажем, доли миллисекунды) и затем мгновенный же спад обратно до 0В. Ширина такого импульса обратно пропорциональна ширине полосы частот сигнала. Если бы нам захотелось сделать импульс бесконечно коротким, то для того, чтобы передать его форму в полной неизменности, нам потребовалась бы система с бесконечной полосой пропускания.

28. Что такое переходная характеристика АС?Это ее отклик на сигнал типа «ступенька». Переходная характеристика дает наглядное представление о поведении всех ГГ АС во времени и позволяет судить о степени когерентности излучения АС.

29. Что такое сигнал типа «ступенька»?Это когда напряжение на входе в АС мгновенно нарастает от 0В до некоторого положительного значения и остается таким продолжительное время.

30. Что такое когерентность?Это согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов во времени. Применительно к АС означает одновременность прихода сигналов от различных ГГ к слушателю, т.е. фактически отражает факт сохранности фазовой целостности информации.

31. Что такое полярность ГГ?Это определенная полярность электрического напряжения на выводах ГГ, вызывающая движение подвижной системы ГГ в заданном направлении. Полярность многополосной АС определяется полярностью ее НЧ ГГ.

32. Что такое подключение ГГ в абсолютной положительной полярности?Это подключение ГГ к источнику напряжения таким образом, что при подаче на нее электрического напряжения положительной полярности происходит выдвижение катушки из зазора магнита вперед, т.е. имеет место компрессия воздуха.

33. Что такое АЧХ АС?Это амплитудно-частотная характеристика, т.е. зависимость от частоты уровня звукового давления, развиваемого АС в определенной точке свободного поля, находящейся на определенном расстоянии от рабочего центра (обычно 1м).

34. Что такое полярная характеристика?Это графическая зависимость в условиях свободного поля уровня звукового давления (для данной полосы частот и расстояния от рабочего центра ГГ) от угла между рабочей осью ГГ и направлением на точку измерения.

35. На какие условные части разделяется частотный диапазон для удобства словесного описания?20 – 40 Гц – нижний бас
40 – 80 Гц – бас
80 – 160 Гц – верхний бас
160 – 320 Гц – нижний мидбас
320 – 640 Гц – мидбас
640 – 1280 Гц – верхний мидбас
1280 – 2560 Гц – нижняя середина
2560 – 5120 Гц – середина
5120 – 10240 Гц – верхняя середина
10240 – 20480 Гц – верх

36. Как называются переменные регуляторы, которые можно увидеть на некоторых АС?Аттенюаторы. Иногда их называют акустическими эквалайзерами.

37. Каково назначение аттенюаторов?В зависимости от градуировки – увеличивать и/или уменьшать напряжение, поступающее на ту или иную ГГ, что, соответственно, приводит к увеличению и/или уменьшению уровня звукового давления в определенном частотном диапазоне. Аттенюаторы не вносят изменений в форму АЧХ отдельных ГГ, но изменяют ОБЩИЙ вид АЧХ АС за счет «подъема» или «опускания» определенных участков спектра. В ряде случаев аттенюаторы позволяют в той или иной степени «адаптировать» АС к конкретным условиям прослушивания.

38. Что такое чувствительность АС?Чувствительность АС часто и повсеместно путают с КПД. КПД определяется как отношение выдаваемой АС АКУСТИЧЕСКОЙ мощности к потребляемой ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ. Т.е. вопрос формулируется так: если я засажу в АС 100 электрических Ватт, сколько Ватт акустических (звуковых) я получу? А ответ на него – «немного, мало». КПД типичной ГГ с подвижной катушкой составляет порядка 1%.

КПД обычно дается в виде уровня звукового давления, создаваемого АС на заданном расстоянии от рабочего центра АС при подводимой мощности в 1 Вт, т.е. в Децибелах на Ватт на метр (дБ/Вт/м). Тем не менее, знание этой величины полезным никак не назовешь, поскольку определить, что такое для данных конкретных АС подводимая мощность в 1 Вт, крайне сложно. Почему? Потому что налицо зависимость как от импеданса, так и от частоты. Подайте на АС с импедансом 8 Ом на 1 кГц сигнал этой же частоты и уровнем в 2.83 Вольта, и да, вне всякого сомнения, вы запитаете АС мощностью в 1 Вт (по закону Ома «мощность» = «напряжение в квадрате» / «сопротивление»). И вот здесь всплывает большое «НО» – мало того, что импеданс АС непостоянен и зависит от частоты, на более низких частотах он может драматически снижаться. Скажем, до 2 Ом на 200 Гц. Запитав теперь АС все теми же 2.83 Вольтами, но на частоте 200 Гц, мы тем самым потребуем от усилителя отдать нам в 4(!) раза больше мощности. Для одного и того же уровня звукового давления АС на 1 кГц оказываются работающими вчетверо более эффективно, чем на 200 Гц.

А почему, собственно, КПД вообще имеет значение? Если полвека назад аудиоинженеры были сильно озабочены проблемой передачи мощности (а инженеры-телекоммуникационщики заинтересованы в этом и по сей день!) то с приходом полупроводниковых устройств усилители звуковой частоты стали вести себя более менее как источники «постоянного» напряжения – они поддерживают одно и то же напряжение на выходе вне зависимости от того, какая нагрузка на него повешена, и каков потребляемый ток. Вот поэтому-то на передний план и выходит НЕ КПД, а ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ по напряжению, т.е. то, как громко играет АС при заданном напряжении на выходе усилителя. Чувствительность по напряжению обычно определяется как уровень звукового давления, развиваемого АС на расстоянии в 1 метр от рабочего центра АС при напряжении на клеммах в 2.83 Вольта (т.е. напряжении, необходимом для рассеивания 1 Ватта на 8-ми омном резисторе).

Преимущество указания чувствительности вместо КПД состоит в том, что она всегда остается постоянной вне зависимости от импеданса АС, поскольку предполагается, что усилитель всегда сможет обеспечить ток, достаточный для поддержания 2.83 Вольт. Чем ближе приближается модуль импеданса АС к оному чистого 8-ми омного резистора, тем выше степень эквивалентности этих двух критериев. Однако в случае, когда импеданс АС существенно отличается от 8 Ом, польза от знания КПД сводится на нет.

Чувствительность АС по напряжению важна в частности при подборе пары «усилитель – АС». Если у вас есть усилитель мощностью в 20 Вт, вам лучше крепко подумать об АС с ОЧЕНЬ высокой чувствительностью, поскольку в противном случае громко музыку вам никогда не слушать. И обратно, если вы возьмете АС с достаточно высокой чувствительностью – скажем, 100 дБ/2.83В/м, то может оказаться, что и 5-ти ваттного усилителя вам хватит за глаза в том смысле, что тратить 10.000 баксов на усилитель мощностью в 600 Вт при таких АС было бы швырянием денег на ветер.

Однако, несмотря на то, что всем совершенно очевидно, что чувствительность по напряжению является более чем важным параметром АС, многие люди все равно не хотят приводить ее как следует. Проблема заключается в том, что АС имеют тенденцию характеризоваться НЕровной АЧХ, а потому отыскание пикового значения среди всех ее горбылей и заявления из серии «Раз на этой частоте АС играет громче всего, значит, это и есть чувствительность!», является для маркетинговых отделов компаний, производящих АС, ВЕЛИКИМ ИСКУШЕНИЕМ.

Так какова же реальная чувствительность типичных АС? Оказывается, порядка 85-88 дБ/2.83В/м. Доля таких АС составляет около 40%. Любопытно, что АС с низкой чувствительностью (менее 80) – это в основном панельные АС всевозможных типов, а АС с высокой чувствительностью (более 95) – профессиональные мониторы. И это неудивительно. Достижение большой чувствительности требует героических усилий на инженерном поприще, что, разумеется, ВСЕГДА дорого обходится. А подавляющее большинство конструкторов АС стеснены рамками БЮДЖЕТА, что означает лишь то, что они ВСЕГДА будут искать компромиссов, экономя на размерах магнитов, форме подвижных катушек и диффузорах.

Также стоит отметить, что реально измеряемая чувствительность ВСЕГДА МЕНЬШЕ той, что указывается производителем в документах. Производители всегда слишком оптимистичны.

39. Нужно ли устанавливать АС на шипы?Очень желательно.

40. Для чего нужны шипы?Для того, чтобы максимально редуцировать передачу вибрации акустического оформления АС соприкасающимся с ним предметам (перекрытиям помещения, полкам, например). Эффект применения шипов основан на радикальном снижении площади контактирующих поверхностей, которая сводится к площади острий шипов/конусов. Важно понимать при этом, что установка АС на шипы НЕ устраняет вибрации корпуса, а лишь снижает эффективность их дальнейшего распространения.

41. Имеет ли значение место расположения шипов под АС?Самой неблагоприятной опорой для АС является установка ее на 3 (три) металлических шипа/конуса, из которых один размещается посередине у задней стенки, а два остальных – под двумя передними углами. Такая постановка АС «дает волю» практически ВСЕМ корпусным резонансам.

42. Как минимизировать корпусные резонансы АС?Самым ЛУЧШИМ способом СНИЖЕНИЯ корпусных резонансов АС, обусловленных тем, как и на что они установлены, является использование в качестве прокладки вибропоглощающего материала вроде плотного синтепона.

43. В каких случаях оправдано использование bi-wiring/bi-amping?Bi-wiring НЕ имеет под собой физической основы и, как следствие, НЕ имеет НИКАКОГО слышимого эффекта, а стало быть, абсолютно лишен смысла.

Bi-amping бывает двух типов: ложный и грамотный. Посмотреть, что это означает, можно здесь. Несмотря на существование физической обоснованности применения, эффект от bi-amping’а исчезающе мал.

44. Влияет ли внешняя отделка АС (виниловая пленка, натуральный шпон, порошковая краска и т.д.) на звук?Нет, на звук НЕ влияет никоим образом. Только на ЦЕНУ.

45. Влияет ли внутренняя отделка (поролон, минвата, синтепон и т.д.) АС на звук?Целью ЛЮБОЙ “набивки” АС чем-либо является стремление или необходимость подавлять стоячие волны, возникающие внутри любого акустического оформления, наличие которых может серьезным образом ухудшать характеристики АС. Поэтому все “влияние” внутренней отделки на звук сводится к тому, насколько хорошо эта отделка препятствует возникновению стоячих волн. Оценить наличие внутрикорпусных резонансов можно, например, по результатам измерения импеданса, проведенного с высоким разрешением по частоте.

46. Влияют ли на звук грили, а также другие декоративные обрамления передних панелей АС или же отдельных ГГ (например, металлические сетки)?Строго говоря, ДА, влияют. И это можно в большинстве случаев воочию увидеть при измерениях. Вопрос лишь в том, можно ли это еще и услышать? В некоторых случаях, когда это влияние превышает 1дБ, его вполне возможно/реально услышать в форме некоторой “шероховатости” звучания, как правило, в области ВЧ. Влияние матерчатых “декораций” минимально. По мере повышения жесткости “декораций” (особенно касается металлических изделий) степень заметности увеличивается.

47. Есть ли реальные преимущества у колонок со скруглёнными углами?Нет никаких.

48. Специальная форма пылезащитных колпачков на динамиках – необходимость или украшение?Ответ может носить только предположительный характер. В наши дни, когда для наблюдения за “поведением” поверхности диафрагмы при возвратно-поступательном движении используется (или МОЖЕТ использоваться) лазерная виброметрия, вполне может быть, что форма колпачков выбирается НЕ случайным образом и НЕ для красоты, а для оптимизации работы диафрагмы в поршневом режиме. Кроме того, пылезащитные колпачки в ряде случаев способствуют выравниванию АЧХ (обычно в области 2-5кГц).

49. Что такое поршневой режим?Это режим, при котором ВСЯ поверхность диффузора ГГ движется как одно целое.

Очень удобно пояснить это понятие на примере широкополосной ГГ. В области НЧ скорость изменения фазы сигнала в звуковой катушке меньше скорости распространения механического возбуждения в материале диффузора и последний ведет себя как единое целое, т.е. колеблется как поршень. На этих частотах частотная характеристика ГГ имеет гладкую форму, что свидетельствует об отсутствии парциального возбуждения отдельных участков диффузора.

Обычно разработчики ГГ стремятся расширить область поршневого действия диффузора в сторону ВЧ путем придания специальной формы образующей конуса. Для правильно сконструированного целлюлозного диффузора область поршневого действия может быть приблизительно определена как длина волны звука, равная длине окружности диффузора в основании конуса. На средних частотах скорость изменения фазы сигнала в звуковой катушке превышает скорость распространения механического возбуждения в материале диффузора и в нем возникают волны изгиба, диффузор уже не колеблется как единое целое. На этих частотах показатель затухания механических колебаний в материале диффузора еще недостаточно велик и колебания, достигая диффузородержателя, отражаются от него и распространяются по диффузору обратно в сторону звуковой катушки.

В результате взаимодействия прямых и отраженных колебаний в диффузоре возникает картина стоячих волн, образуются участки с интенсивным противофазным излучением. При этом на частотной характеристике наблюдаются резкие нерегулярности (пики и провалы), размах которых может достигать у неоптимально сконструированного диффузора десятка дБ.

На ВЧ показатель затухания механических колебаний в материале диффузора возрастает и стоячие волны не образуются. Вследствие ослабления интенсивности механических колебаний, излучение высоких частот происходит преимущественно областью диффузора, прилегающей к звуковой катушке. Поэтому для увеличения воспроизведения ВЧ применяют рупорки, скрепленные с подвижной системой ГГ. Для уменьшения неравномерности АЧХ в массу для изготовления диффузоров ГГ вносят различные демпфирующие (увеличивающие затухание механических колебаний) присадки.

50. Почему в большинстве АС вообще используется несколько ГГ (две или более)?Прежде всего потому, что качественное излучение звука в различных частях спектра предъявляет слишком различные требования к ГГ, полностью удовлетворить которым одна единственная ГГ (широкополосная) не в состоянии уже хотя бы чисто физически (в частности см. предыдущий пункт). Одним из ключевых моментов является существенное увеличение направленности излучения любой ГГ с ростом частоты. В идеале ГГ в АС должны не только работать в поршневом режиме каждая, что, вообще говоря, влечет за собой резкое увеличение общего числа ГГ в системе (и, соответственно, увеличение числа переходных фильтров, что автоматически вызывает резкий рост сложности и стоимости изделия), но также характеризоваться всенаправленностью излучения, что возможно только при том условии, что линейный размер ГГ много МЕНЬШЕ длины волны излучения, которое она испускает. Только в этом случае ГГ будет отличаться хорошей дисперсией.

Пока частота достаточно низка, это условие выполняется, и ГГ является всенаправленной. С ростом частоты длина волны излучения уменьшается и, рано или поздно, становится СОПОСТАВИМА с линейными размерами ГГ (диаметром). Это, в свою очередь, приводит к резкому увеличению направленности излучения – ГГ в конце концов начинает излучать как прожектор, строго вперед, что совершенно неприемлимо. Возьмем для примера басовик-лопух диаметром 30см. На частоте 40Гц длина волны излучения равна 8.6м, что в 28 раз превышает его линейный размер – в этой области такой басовик является всенаправленным. На частоте 1.000Гц длина волны уже составляет 34см, что уже буквально СОПОСТАВИМО с диаметром. На этой частоте дисперсия такого басовика будет радикально хуже, излучение – предельно направленно. Традиционные двухполосные АС с частотой перехода в районе 2-3кГц – что соответствует длинам волн 11-17см – оснащаются басовиками с линейными размерами точно такого же порядка, что приводит к РЕЗКОМУ ухудшению полярной характеристики АС в указанной области, имеющей форму провала или ущелья. Провал обусловлен тем, что в то время как НЧ ГГ в данной области становится резко направленной, пищалка (обычно диаметром 1.5-2см) в той же самой области является практически всенаправленной.

В частности именно поэтому хорошие ТРЕХполосные АС всегда ЛУЧШЕ хороших ДВУХполосных.

51. Что такое дисперсия?В данном контексте то же самое, что “излучательная способность в различных направлениях”.

52. Что такое диаграмма направленности?То же, что полярная характеристика.

53. Что такое неравномерность АЧХ?Это разность (выраженная в дБ) максимального и минимального значений уровней звукового давления в заданном диапазоне частот. Часто можно прочитать в литературе, что пики и провалы АЧХ уже 1/8 октавы не учитываются. Однако такой подход не является прогрессивным, поскольку наличие на АЧХ серьезных пиков и провалов (пусть даже узких) свидетельствует о недоброкачественном выполнении диффузора, о наличии в нем стоячих волн, т.е. о недоработке ГГ.

54. Почему головки в АС иногда включаются в различной полярности?Поскольку переходные фильтры в ЛЮБОМ случае изменяют (или как еще говорят, вращают) фазу входного сигнала – чем выше порядок фильтра, тем больше фазовый сдвиг – то в ряде случаев ситуация складывается таким образом, что в зоне перехода сигналы от различных ГГ «встречаются» в противофазе, что приводит к серьезным искажениям АЧХ, носящим вид крутых провалов. Включение одной из ГГ в другой полярности приводит к тому, что фаза переворачивается еще на 180 градусов, что зачастую благоприятно сказывается на выравнивании АЧХ в зоне перехода.

55. Что такое кумулятивное затухание спектра (КЗС)?Это совокупность осевых АЧХ АС, полученных с определенным временным промежутком при затухании поданного на нее единичного импульса, и отображенных на одном трехмерном графике. Поскольку, будучи электромеханической системой, АС является устройством «инерционным», то колебательные процессы продолжаются какое-то время и после прекращения импульса, постепенно затухая во времени. Таким образом, график кумулятивного затухания спектра наглядно показывает, какие области спектра отличаются повышенной пост-импульсной активностью, т.е. позволяет выявлять так называемые запаздывающие резонансы АС.

Чем «чище» выглядит график КЗС АС в области выше 1кГц, тем выше шанс того, что такие АС будут субъективно оценены слушателями как отличающиеся «большой прозрачностью», «отсутствием зернистости» и «чистотой звучания». И наоборот, АС, о которых говорят, что они звучат «зернисто» или «жестко», почти со 100% вероятностью характеризуются сильной «гребнистостью» графиков КЗС (хотя, конечно же, такие факторы как нелинейные искажения и нарушения частотного баланса тоже могут играть свою роль).

56. Как называются своебразные рассекатели причудливой формы или геометрии, которые ставят поверх некоторых ГГ?Фазовращатели, дефлекторы, акустические линзы.

57. Зачем применяются фазовращатели?Во всяком случае не для красоты, а для предположительного улучшения дисперсионных характеристик АС.

58. Оказывает ли материал, из которого изготовлен диффузор ГГ (шелк, металл, бумага, полипропилен, кевлар, карбон, композит и т.д.), какое-либо влияние на звук?В том смысле, что, может ли звук в зависимости от примененного материала быть «шелковым», «бумажным», «пластиковым», «металлическим» и всяким таким прочим, то ответ – НЕТ, НЕ может. Никакого влияния на звук в ПРЯМОМ смысле материал грамотно сконструированного диффузора НЕ оказывает. Так в чем же тогда смысл использования РАЗНЫХ материалов при изготовлении диффузоров? Смысл в том, что любой грамотный разработчик стремится, по сути, лишь к одной цели: использовать для производства диффузоров такой материал, который удовлетворял бы одновременно следующим требованиям: был бы жестким, легким, прочным, хорошо поддающимся демпфированию, недорогим и, главное, легко тиражируемым, особенно для целей массового производства. В контексте колонкостроения все перечисленные выше материалы (а также все возможные остальные, не попавшие в список) отличаются друг от друга лишь только что перечисленными характеристиками и свойствами. А это отличие, в свою очередь, сказывается только и исключительно на подходах к снижению слышимой окраски звучания, появляющейся из-за резонансов, возникающих в диафрагмах. Подробнее на эту тему можно прочитать здесь (ближе к концу статьи).

59. Правда ли, что хороший, «настоящий» бас можно получить только на АС с большими басовиками-лопухами сантиметров по 30 в диаметре?НЕТ, это – неправда. Количество и качество баса от размеров басовика зависят крайне мало.

60. В чем же тогда смысл больших басовиков-лопухов?Большой басовик имеет бjльшую площадь поверхности и, стало быть, приводит в движение бjльшую массу воздуха, чем басовик меньшего размера. Следовательно, звуковое давление, развиваемое таким басовиком также больше, что напрямую сказывется на чувствительности – АС с большими басовиками, как правило, имеют очень высокую чувствительность (обычно выше 93дБ/Вт/м).

По материалам портала ldsound.ru

Клуб любителей акустики и аудиотехники
«Колонки и динамики | Акустика и аудиотехника»
группа в Контакте: vk.com/kolonkidinamikiканал в Телеграм: @kolonkidinamiki

> > > Колонки и динамики < < <

#колонкидинамики #kolonkidinamiki #rusaudiobaraholka