Зберегти і прочитати потім -

Ми ще в минулий раз збиралися скористатися цифрами, які супроводжують динаміки, але зупинилися на час, щоб зрозуміти, звідки вони взялися. А тепер, оскільки зрозуміли, можна і користуватися.

Запитаємо себе. ЧОМУ ЦЕ МИ, БОРЦІ за автомобільний звук, так стурбовані параметрами динаміків, а ті, кому ближче звук домашній, про це говорять дуже мало. Або зовсім не говорять. В тому річ, що в автозвуку пустив набагато більш міцні корені природничо-науковий підхід до електроакустиці, а в домашньому хай-фае-хай-енді - скоріше чуттєвий? Частково так, але це не головне. Найголовніше те, що в домашньому звуці цього всього можна не знати. Є така можливість. Причин для цього як мінімум дві.

ПРИЧИНА ПЕРША, ТЕХНОЛОГІЧНА

Суть її в тому, що домашня акустика приходить до власника в завершеному вигляді. Параметри закладених в неї компонентів в більшості випадків не можна не те що змінити, а навіть дізнатися без повного розбирання готового, красивого і дорогого вироби. А хто і, головне, навіщо це буде робити? Винятки бувають, але раз на тисячу або рідше. Тому так популярні в домашньому звуці гри з проводами: більше-то нічого змінити не можна. І цінової гіпноз: варто акустика тисячу - значить, повинна зіграти на тисячу, а ця, за п'ять сотень, як вона на тисячу може зіграти? У нас все по іншому.

Те, що для нас готовий виріб, в домашньому звуці означало б радіодеталей. Та й для нас, строго кажучи, динаміка не готовий виріб, кінцевий продукт - це система в машині, але готовими системами не торгують (заводські не береться до уваги, самі знаєте чому).

Якби торгували готовими аудіосистемами, ми б теж могли дозволити собі розкіш нічого не знати про параметрах динаміків, туди встановлених. Сідай і слухай, кому належить, все вже врахував. Але нам в обмін на гроші видають динамік, який сам по собі ніяк не звучить, навіть якщо його до чого-небудь підключити. Як зрозуміти, чого від нього чекати, чи підходить він, а якщо підходить - то для чого, в сенсі, що для нього треба зробити, щоб він розкрив свої можливості?

Поки, нагадаємо, ми говоримо тільки про роботу динаміків на низьких частотах. Свого часу будемо заходити і вище по частоті, але значна частина технічних рішень, які доводиться приймати при виборі динамічних головок, пов'язана саме з їх роботою в басовому регістрі. І майже вся теорія, на основі якої, не вдаючись до експерименту, можна спрогнозувати поведінку акустики, теж виведена для низьких частот. А ми саме до цього прагнемо - зрозуміти, як буде працювати динамік до того, як стали його господарем.

На низьких частотах в машині, в загальному випадку, працюють два типу акустики. Фронтальні мідбаси (або басовік трьохсмуговими системи, тут не важливо) і сабвуфер. Підхід до прогнозу і розрахунку для цих типів акустики принципово різний. Більшість сабвуферних головок призначені для установки в ту чи іншу свідомо побудоване акустичне оформлення. Його характеристики вибираються так, щоб разом з «вродженими» параметрами динаміка дати необхідні підсумкові значення резонансної частоти і добротності, які і визначать форму АЧХ в машині, багато інших характеристик і в підсумку - характер звучання. Виняток становлять сабвуфери, призначені для роботи в акустичному екрані (більше популярним стало назва free air). Для них обсяг ящика, куди вони встановлені, - це обсяг багажника, який завжди настільки великий, що ніяк не позначається на підсумкових значеннях параметрів динаміка в оформленні. Динамік перестає «відчувати» дію обсягу ящика, в який він встановлений, коли цей обсяг в 5 разів більше еквівалентного обсягу динаміка Vas. «Перестає відчувати» означає, що резонансна частота і повна добротність змінюються не більше ніж на 10%. Типові значення Vas для 12-дюймових, наприклад, головок, вкрай рідко перевищують 80 л, отже, типовий багажник для них - це вже безмежний простір. Це якщо вважати багажник дійсно закритим ящиком, яким він, по суті, не є, але про це трохи пізніше, в іншому контексті. Тому для сабвуферних головок параметри Тіля - Смолла - це зовсім вже «інформаційне сировину», до пори до періоду не означає характеристики готового виробу.

Зовсім інша ситуація з Мідбасові компонентами фронтальної акустики, відпрацьовують значну частину басового матеріалу. Типова схема установки фронтальних мидбасов - в двері. Формально двері - той же закритий ящик об'ємом 30 - 50 л (крайні випадки). Типові значення Vas компонентних мидбасов (або коаксиалом такого ж калібру) такі: 90% 5-дюймових головок потрапляють з цим параметром в коридор 6 - 10 л, для 6-дюймових це 8 - 15 л. Тобто виходить, в принципі, що обсяг двері десь на кордоні просторого закритого ящика і нескінченного екрану. Це - кажучи формально. Насправді двері - це ніякий не ящик. Судіть самі: якби щось, відштампованих з листа товщиною 0,6 мм, без будь-яких істотних елементів жорсткості обшивки, з численними прогалинами (для дверних ручок, обмежувача ходу, опускного скла, зливу води та ін. Та ін.) Можна було б вважати серйозним корпусом акустичної системи, навіщо в усьому світі вже яке десятиліття корпусу для домашньої акустики будують з товстих дощок, з численними ребрами і розпірками, причому тим більше товстих і з тим більш численними, ніж краще акустика? Підійдіть до машини (краще - своєю) і натисніть пальцем на центр двері. Міліметр прогину особливого зусилля не потребують. Виконайте те ж саме з самої заяложеній домашньої колонкою. Тут можна скористатися і чужий, збиток виключений, якщо ваша прізвище не Кличко.

Що таке міліметр? Приблизно амплітуда коливань дифузора мидбаса на всіх частотах, крім гранично для нього низьких. А площа його куди менше, ніж площа дверної панелі, тому вібрація металевого листа двері в значній мірі компенсує пульсації тиску у внутрішньому обсязі, то, на чому заснована дія закритого ящика як акустичного оформлення. Так що сам по собі обсяг без урахування жорсткості - фікція. Якщо не переконав, доведемо ситуацію до абсурду: поставимо на місце корпусу акустичної системи поліетиленовий мішок, нехай і необхідного обсягу. Це він для сміття 60 л, а для акустики - сам сміття. Тому, говорячи про умови роботи дверних мидбасов, слід віддавати собі звіт в тому, що вони працюють не в закритому об'ємі в акустичному сенсі. Таке оформлення найближче відповідає акустичному екрану, і тим ближче, чим ретельніше усунені умови для акустичного короткого замикання між лицьовою стороною дифузора і тильної, що знаходиться в двері.

Чи є винятки з цього принципу? Зрозуміло. Назвіть мені такий, з якого немає, я запам'ятаю. Один виняток (або майже) - суперустановкі, які роблять для перемог на змаганнях, і то, як правило, не заради насолоди партикулярної персони, а на славу великої настановної студії або пафосною торгової марки. Друге - час від часу (останнім часом - все частіше) з'являються установки, в яких мідбаси поміщають в дійсно закритий і жорсткий обсяг, коли виправдовуючи його в дверях, коли - в кикпанелях, коли (новітнє віяння) - у вигляді підлогової конструкції, одна така є в цьому номері. Але тут і підходи інші, і динаміки потрібні особливі, їх не так і багато. Переважна ж більшість моделей Мідбасові головок спочатку розраховувалися на дверну установку з усіма її реаліями, як би ми часом ні кепкували з приводу прорахунків конструкторів, вони найчастіше свою справу знають.

Так що загальне правило буде таке: для сабвуфера параметри головки ми використовуємо для розрахунку, за яким робимо оформлення, вважається оптимальним. Крім фрі-ейрних установок, в яких параметри Тіля - Смолла головки стануть і підсумковими параметрами головки в оформленні. Але таких меншість. А для мидбасов, приречених на роботу у фрі-ейрних умовах, в акустичному екрані, параметри головки і будуть фінальними, тут розрахунок не «проектувальний», а «перевірочний», як прийнято говорити (виняток - «ящикові» установки мидбасов). А на основі піврічного розрахунку, та іноді і просто прикидки, можна спробувати зрозуміти, чого ми вправі очікувати від того чи іншого мідбасового динаміка, знаючи про нього тільки параметри Тіля - Смолла. На низьких частотах - це майже все, що треба знати. Але тут, неподалік - друга причина настільки різних підходів в акустиці будинку і в машині.

ПРИЧИНА ДРУГА, АКУСТИЧНА

Так, ви правильно зараз подумали: акустика салону. У нас була свого часу була стаття про передавальну функцію салону, на мій погляд, це одна з кращих публікацій в цьому журналі за весь час його існування. Якщо є можливість - загляньте, це було в «АЗ» №8 / 2000, с. 68 і далі. Коротко суть в наступному: в салоні машини нижче 100 Гц створюване будь акустичною системою звуковий тиск буде рости зі зниженням частоти зі швидкістю 12 дБ / окт. З якою саме частоти починаючи? Це питання цікаве. В Інтернет-конференціях нерідко знаходяться буквоїди, що вимагають, щоб їм розшукали передавальну функцію рівно для їхнього автомобіля, мало не з урахуванням року випуску та клімат-контролю. Наші ж висновки (частково збіглися з висновками американських колег) були такі: АЧХ салону в смузі частот 80 - 100 Гц передбачити неможливо, вона дуже індивідуальна, а нижче 80 поведінку машин навіть з різними розмірами салону, навпаки, дуже схоже. І ми запропонували деяку узагальнену передавальну функцію, достатню для попередніх розрахунків. Та й не тільки для попередніх. Зіставивши накопичилися за кілька років результати моделірвоанія АЧХ сабвуферів з коня вже кілька місяців даними, отриманими в реальних установках за допомогою RTA-аналізатора, ми виявили дуже непогане збіг, так що до запропонованої скоро як п'ять років тому функції нам зараз додати нічого.

Як впливає передавальна функція на критерії вибору параметрів акустики? Як неважко здогадатися - драматично, саме процеси і результати дому та в машині при інших рівних виявляються різними, різними будуть і підходи до питання.

Візьмемо акустичну систему (динамік в оформленні типу «закритий ящик»). Будемо поки дотримуватися цього типу оформлення як найбільш універсального, що включає і випадок акустичного екрану, для нас дуже важливий. Форма АЧХ такої акустичної системи на низьких частотах буде вичерпно визначатися двома параметрами: резонансна частота в оформленні Fc і повна добротність (теж в оформленні) Qtc. Зміна «s» на «с» якраз і означає, що від «голого» динаміка ми перейшли до «одягненому».

Припустимо, що ми сидимо вдома, припустимо, що у нас є доступ до необмежених запасів акустичних систем з різними поєднаннями Fc і Qtc. Розумію, що нереально, але помріяти-то можна ... Ось картинка, яка обійшла, і не по одному разу, все книги і статті з акустики: АЧХ акустичних систем з одним і тим же значенням резонансної частоти і різної добротністю. У нашому прикладі ми використовували ряд значень 0,5 - 0,7 - 1,0 - 1,2. В реальному житті за ці межі зазвичай не виходять. При одній і тій же резонансній частоті чим вище добротність акустики, тим пізніше почнеться спад на FX {. А при великих значеннях Qtc йому передуватиме викид «в плюс». Чим керуються конструктори домашньої акустики при виборі Qtc (ми ж поки вдома)? Як завжди - компромісом. Висока добротність підвищує віддачу на нижній межі робочого діапазону, але породжує нерівномірність частотної характеристики, з тих, що добре чутні в формі «бурмотіння». Оптимальною з точки зору форми АЧХ вважається Qtc = 0,707, то саме «баттервортовское» значення, яке ми так часто згадуємо в тестах. Навіщо потрібні (на практиці) більш низькі значення добротності? На перший погляд - ні за чим, АЧХ виходить млявою, з раннім спадом. Однак, як не парадоксально це прозвучить, млява АЧХ - запорука коректної передачі імпульсних сигналів. Парадокс тут тільки здається: згадайте (все!) - чим вище добротність, тим ближче динамік до дзвону, так? А значить, коли на нього прийде короткий імпульс музичного сигналу, барабан або щипок струни, в музиці таких сигналів дуже багато, такий динамік і прореагує частково як дзвін: задзвенить на своїй резонансній частоті, а про це ніхто не просив. Від динаміка що потрібно: відтворив імпульс - і стій як укопаний в очікуванні наступного, а не Гуді на улюбленій ноті.

Як можна «і невинність дотримати, і капітал придбати»? Ну як: знизити резонансну частоту. Картинка виходить точно така ж, але зрушена по частоті вниз пропорційно Fc. Чого реально можна очікувати від перебору нашого необмеженого запасу акустики (оце життя!), Зрозуміло по серії графіків, де при одній і тій же добротності беруться колонки з різними Fc (з ряду 40 - 60 - 80 - 100 Гц). Бачите, при Qtc = 0,5 навіть з низькою резонансною частотою АЧХ виходить на рівень -3 дБ на 70 Гц, а якщо резонансна частота висока - починає валитися вже на 180 Гц. І навпаки, при високій добротності (Qtc = 1,2) акустика з низьким резонансом пристойно басить вже на 35 Гц, і навіть при високій Fc нижня гранична частота не опускається нижче 85 Гц. Ціною, правда, горба на АЧХ (його видно) і погіршення імпульсних характеристик (цього не видно, але повірте на слово). Загалом, набір опцій для вибору очевидний. Тепер згадаємо, що ми не домосіди, і поглянемо, як те ж саме виглядає в машині. Не забувши при цьому, що якщо динаміки стоять в дверях, то можна вважати Fc = Fs і Qtc = Qts, тобто необхідно і достатньо знати параметри «голого» динаміка. Чому, власне, ми і прагнемо їх знати.

У машині працює, хочемо ми того чи ні, передавальна функція салону. Ми, взагалі-то, хочемо, вона нам сильно допомагає з басами. І ось: з урахуванням цієї функції перші два графіка перестають бути близнюками, як їхні домашні аналоги. Перестають бути близнюками і містяться на графіках окремі криві. Повивчати, цікаві картинки. Однак для прийняття рішень потрібні трохи інші. На підставі наступної серії графіків можна вирішити, які мідбаси підходять для установок з сабвуфером, а які можуть, в принципі, впоратися і самі (в межах можливого), які вимагають високої частоти розділу смуг мидбас - сабвуфер, які згодні на низьку і так далі.

Тепер знову підемо по шляху вибору головок з різними значеннями резонансної частоти при одній і тій же добротності. Ряд частот ми взяли той же. Ось перший випадок: головка з низькою добротністю. Яка б у неї не була резонансна частота (в межах реально очікуваного), у нас завжди буде злегка провалений самий верхній бас (100 - 120 Гц), причому тим більше, чим вище резонансна частота головки (або її ж - в двері). Зате з нізкодобротного і нізкорезонансной головкою з'являється перспектива створення широкосмугової бессабвуферной системи, правда поки - досить примарна. Більш реальною вона стає при більш високому значенні добротності, якраз баттервортовской. Тут при значенні Fc між 40 і 60 Гц АЧХ стає або зовсім рівною, або з підйомом саме там де треба (при низькій добротності було нижче, ніж треба). І головне - при такому поєднанні параметрів, якщо в системі сабвуфер все ж передбачений, налаштовувати ФВЧ фронтальної акустики можна практично без обмежень: в смузі 50 - 100 Гц фронт працює ідеально.

Якщо повна добротність підвищена, що дорівнює одиниці, картина істотно змінюється. Тепер Fc = 60 Гц - це запорука помітного горба в системі, позбавленій сабвуфера, динамік з низьким резонансом дає зовсім грамотну АЧХ в області низького баса, а якщо в системі є сабвуфер, то вигідніше взяти динамік з резонансом вище, 80 - 100 Гц, і спокійно ділити частотні смуги на 80 - 100 Гц., як зазвичай і роблять.

А при дуже високою добротності, що дорівнює 1,2? Тут виходить цікаво: у динаміків з дуже низьким резонансом АЧХ виходить, в принципі, цікава, правда таке поєднання параметрів - велика рідкість, чому - ви повинні були б знати з «В.В.-4». Зате саме високе значення Fc дає можливість безбідно відфільтрувати фронт на найбільш часто використовуваних частотах: 70 - 80 Гц, навіть з гарантією, що в смузі частот сабвуфера фронти будуть культурно відпочивати, не вносячи сум'яття одночасної роботи двох випромінювачів в одній смузі.

Підміває на основе Щойно проведеного розбор дати якусь коротку и вагому рекомендацію, типу: если так, то брати вісь це, а если десь - то вісь ті. Але ви самі бачите: взаємодія внутрішньосалонового простору з характеристиками акустики одноманітністю не відрізняється, тут є маса варіантів, які потребують більш вдумливого аналізу, ніж слідування простий рекомендації.

І якщо все робити правильно, півсправи буде зроблено. Чому тільки «стать»? Тому, що без сабвуфера, як виявляється, в більшості випадків все одно не можна. Для з'ясування, чому не можна, для наступного випуску ми тут підготували цікаву штуку: спробували вивести з експериментальних даних ідеальну АЧХ в салоні машини. І, що цікаво, вивели. Вона відповідає на багато питань, залишається тільки їх задати, що ми і зробимо наступного разу.

Книжки і комп'ютерні програми пропонують зазвичай ввести частоту, з якою починається підйом на низьких частотах в залежності від розміру машини: чим більше, тим нижче. Наше універсальне рішення - частота початку підйому близько 80 Гц, при цьому на дуже низьких частотах графік реальної передавальної функції йде вниз від теоретичного, в силу тієї ж нежёсткості і негерметичність кузова

Зліва - як впливає величина добротності на хід АЧХ домашньої акустичної системи. Праворуч - той же випадок в машині, з урахуванням передавальної функції. Те ж, та не те ж ...

При більш низькій резонансній частоті акустики будинку АЧХ просто з'їжджають вниз, не змінюючи форми. У машині (праворуч) форма частотних характеристик змінюється найочевиднішим чином

Нехай тепер добротність залишається постійною, будинки при різних значеннях Fc як і раніше АЧХ покірно зсуваються по частоті. У машині характеристики стають зовсім несхожими: на цій серії графіків це найбільш наочно

Випадок баттервортовской добротності: вдома все якось звичайно, а в машині є можливість підібрати таке поєднання Fc і Qtc, яке обіцяє чарівні АЧХ

Будинки - ну що, все буденно. У машині при підвищеній добротності акустики з'являються поєднання параметрів, яких бажано уникати, інакше горб на АЧХ неминучий. Або трудноустранім. У той же час саме при високому значенні добротності з'являється можливість ефективно використовувати фронтальну акустику з високою резонансною частотою в системі з сабвуфером. Можливість, яка у нізкодобротного акустики, при інших її достоїнства, сильно обмежена

У разі зовсім високої добротності Qts вище 1,2 у нас зустрічається виключно рідко, вибір акустики з високою резонансною частотою - взагалі прописаний лікарем. Так що не буває поганих параметрів. Бувають неправильно використані поєднання ...

Підготовлено за матеріалами журналу "Автозвук", травень 2005 р www.avtozvuk.com