Элемент акустической системы загадка

Обновлено: 05.11.2024

Это новый цикл постов посвящён акустическим системам. В связи с тем, что тема крайне обширная, мы решили создать серию статей, отражающих критерии выбора при покупке АС. Это пост посвящен акустическим свойствам материалов корпуса и акустическому оформлению. Пост будет особенно полезен для тех, кто стоит перед выбором АС, а также даст информацию для людей, которые хотят создать собственные АС в процессе своих DIY экспериментов.

Существует мнение, что одним из решающих факторов, влияющих на звук АС, является материал корпуса. Эксперты PULT считают, что значение этого фактора часто преувеличивают, однако, он является действительно важным, и списывать со счетов его нельзя. Не менее важным фактором (в ряду множества других), определяющим звучание АС, является акустическое оформление.

Предупреждаю, в материале есть ссылки на товары не в качестве откровенной джинсы, но в качестве примеров (надеюсь никого не заденет), всё строго в рамках темы.

Материал: от пластмассы до гранита и стекла

Пластик – дешево, сердито, но резонирует

Пластик зачастую используется при производстве бюджетных АС. Пластмассовый корпус лёгок, существенно расширяет возможности дизайнеров, благодаря литью можно реализовать практически любые формы. Различные типы пластмасс очень серьёзно отличаются по своим акустическим свойствам. В производстве высококачественной домашней акустики большой популярностью пластик не пользуется, при этом востребован для профессиональных образцов, где важна низкая масса и мобильность устройства.

(для большинства пластмасс коэффициент звукопоглощения составляет от 0,02 – 0,03 при 125 Гц до 0,05 – 0,06 при 4 кГц)

С 90 %-ной вероятностью, если вы столкнулись с домашней акустикой из пластика – это либо бюджетный вариант для не слишком искушенных пользователей, либо образец, сравнимый по стоимости с аналогами из МДФ и ДСП. Пластиковый корпус устройства недостаточной толщины и плотности начнёт резонировать и дребезжать при увеличении громкости до 60 – 90 %. В качественных АС, с рассчитанной толщиной и подходящими акустическими свойствами материала, «паразитные» среднечастотные резонансы сводятся к минимуму, однако, стоимость подобных АС практически равна аналогам из других материалов. Выжать из бюджетной пластиковой АС глубокий и адекватный низ не поможет даже умопомрачительная эквализация.

Типичный представитель «пластикового братства» в домашней акустике с достойными характеристиками и привлекательной ценой: Полочная акустика JBL Jembe black

Дерево – от вырубки до золотых ушей

Благодаря хорошим поглощающим свойствам дерево считается одним из лучших материалов для изготовления колонок.

(коэффициент звукопоглощения древесины в зависимости от породы составляет от 0,15 – 0,17 при 125 Гц до 0,09 при 4 кГц)

Массив и шпон для производства АС применяются сравнительно редко и, как правило, востребованы в HI-End сегменте. Постепенно деревянные АС исчезают с рынка в связи с низкой технологичностью, нестабильностью материала и запредельно высокой стоимостью.

Интересно, что для создания действительно качественных АС такого типа, отвечающих требованиям самых искушенных слушателей, технологи должны отбирать материал ещё на этапе вырубки, как при производстве акустических музыкальных инструментов. Последнее связано со свойствами древесины, где важно всё, начиная от местности, где произрастало дерево, заканчивая уровнем влажности помещения, где оно хранилось, температурой и длительностью сушки et cetera. Последнее обстоятельство затрудняет DIY разработку, при отсутствии специальных знаний любитель, создающий деревянную АС, обречен действовать методом проб и ошибок.

Как обстоит дело на самом деле, и соблюдаются ли описанные условия, производители такой акустики не сообщают, а соответственно, любая деревянная система требует внимательного прослушивания перед покупкой. С высокой степенью вероятности, две АС одной модели из одной породы будут немного отличаться в звучании, что особенно важно для некоторых притязательных слушателей ~~с золотыми ушами~~ с большими деньгами.

Доступны колонки из массива ценных пород единицам, стоимость их астрономическая. Всё, что вашему покорному слуге приходилось слышать, звучит превосходно. Однако, на мой субъективно-прагматичный взгляд, несоразмерно стоимости. Порой, хорошо рассчитанные корпуса из фанеры и MDF, обладают не меньшей музыкальностью, но для многих аудиофилов «не дерево»= «не true hi-end», а кому-то «не дерево» попросту статус не позволяет или дизайн интерьера портит.

Полагаю, что одна из лучших деревянных систем в нашем каталоге эта:
Напольная акустика Sonus Faber Stradivari Homage graphite(цена соответствующая)

Фанера – почти дерево, если не пролетела над Пекином

Фанера, применяющаяся для производства акустических корпусов, имеет от 10 до 14 слоёв и почти не уступает дереву по акустическим свойствам, в частности по звукопоглощению, при этом несколько дешевле древесины, более технологична при обработке, легче ДСП и MDF. Многослойная фанера хорошо гасит нежелательные вибрации, благодаря структуре материала.

(коэффициент звукопоглощения 12-ти слойной фанеры составляет от 0,1– 0,2 при 125 Гц до 0,07 при 4 кГц)

Как и древесина – фанера применяется в достаточно дорогостоящих, а иногда и в элитных штучных продуктах. Стоимость фанерных АС не на много ниже тех, что произведены из массива, и вполне сопоставимы с ними по качеству.

В ряде случаев корпуса, заявленные производителем как «фанерные», изготовлены из ДСП и MDF. Поэтому низкие цены на АС с фанерным или деревянным корпусом должны насторожить. Ряд небольших азиатских производителей, регулярно меняющих названия и торгующих в основном в сети, создают комбинированные корпуса, включая несколько небольших, но заметных фанерных (деревянных) элементов, а основную часть изготавливают из ДСП.

Среди АС, созданных из фанеры, могу особо выделить эту: полочная акустика Yamaha NS-5000

ДСП – толщина, плотность, влажность

Древесно-стружечная плита по стоимости сравнима с пластиком, при этом не обладает рядом недостатков, которые присущи пластиковым корпусам. Наиболее существенной проблемой ДСП является низкая прочность, при достаточно высокой массе материала.

Звукопоглощение в ДСП неоднородное и в ряде случаев возможно возникновение низко- и среднечастотных резонансов, хотя вероятность их появления ниже, чем у пластика. Эффективно гасить резонансы могут плиты толщиной более 16 мм, которые достигают необходимой плотности. Следует отметить, что, как и в случае с пластиком, свойства конкретной плиты ДСП имеет большое значение. Важно учитывать плотность и влажность материала, так как разные ДСП плиты отличаются по этим параметрам. Не редко толстые, плотные ДСП плиты применяются при создании студийных мониторов, что говорит о востребованности материала в производстве профессиональной техники.

На заметку, товарищам из DIY-братии для создания АС хорошо подойдёт ДСП с плотностью не менее 650 — 820 кг/м³ (при толщине плиты 16 – 18 мм) и влажностью не более 6-7%. Не соблюдение этих условий существенно отразится на качестве звука и надёжности АС.

Среди достойных ДСП вариантов домашних АС наши эксперты выделяют: Cerwin-Vega SL-5M

MDF: от мебели к акустике

Сегодня МДФ (Medium Density Fiberboard, древесно-волокнистая плита средней плотности) используется повсеместно, в число прочего, МДФ — один из наиболее распространённых современных материалов для производства акустики.

Причиной популярности МДФ стали физические свойства материала, а именно:

Плотность 700 — 800 кг/м³
Коэффициент звукопоглощения 0,15 при 125 Гц – 0,09 при 4 кГц
Влажность 1-3 %
Механическая прочность и износоустойчивость

Визуальное отличие МДФ от ДСП

Среди MDF акустики масса замечательных систем, по моему мнению, оптимальными по соотношению цена/качество являются следующие:

Алюминиевые сплавы – дизайн и точные расчёты

Наиболее распространенным металлом при производстве АС является алюминий, а также сплавы на его основе. Некоторые авторы и эксперты полагают, что алюминиевый корпус позволяет снижать резонансы, а также улучшать передачу высоких частот. Коэффициент звукопоглощения алюминиевых сплавов не высок, и составляет около 0,05, что, впрочем, значительно лучше, чем у стали. Для снижения вибрации корпуса, повышения звукопоглощения и предотвращения вредных резонансов производители применяют сэндвич-панели, где между 2-мя алюминиевыми листами помещается прослойка из высокомолекулярных полиэтиленовых смол или других материалов низкой плотности, например, вискоэластика.

В случае с бюджетными АС из алюминия, производители, не редко, делают ставку на дизайн, в ущерб звучанию: в результате акустические характеристики оставляют желать лучшего. Иногда пользователи такой акустики жалуются на жесткое, искаженное звучание, вызванное недостаточным звукопоглощением корпуса. В связи с тем, что волны хорошо отражаются и плохо поглощаются, очень большое значение в металлической акустике приобретает точный расчет конструкции корпуса, подбор излучателей, используемые фильтры, а также качество соединений отдельных деталей.

Среди достойно звучащих алюминиевых колонок меня особенно впечатлил звук:

→ Canton CD 310 white high gloss (цена внушительная, но не запредельная )

Камень – гранитные плиты по цене золотых слитков

Камень один из самых дорогих материалов для производства акустических корпусов. Безупречное отражение и практическая невозможность появления вибрационных резонансов делают эти материалы востребованным в среде особо притязательных слушателей.

Большинство пород имеют стабильный коэффициент звукопоглощения, который, например для гранита, составляет 0,130 для всего спектра звуковых частот, а для известняка 0,264. Производителями особо ценятся пористые породы камня, в которых выше звукопоглощение.

Использование каменных плит для изготовления DIY- акустики почти невозможно, так как это требует не только недюжинных познаний в акустике и камнеобработке, но и крайне дорогостоящего оборудования (домашних 3-D фрезеров для камня пока никто не выпускает).

Для производства серийных АС применяются такие породы, как гранит, мрамор, сланец, известняк, базальт. Эти породы обладают схожими акустическими свойствами, а при соответствующей обработке становятся настоящими произведениями искусства. Не редко каменные корпуса применяются для создания ландшафтной акустики, в таких случаях в необработанном камне создаётся полость для размещения излучателя, в которой устанавливаются элементы крепления (как правило, производится под заказ).

У камня 2 основные проблемы: стоимость и масса. Цена каменной АС может быть выше любой другой, обладающей схожими характеристиками. Масса некоторых образцов напольных систем может достигать 40 и более кг.

Прозрачность стекла и качество звука

Оригинальным решением является создание АС из стекла. В этом деле пока серьезно преуспели только две компании Waterfall и SONY. Материал интересен с дизайнерской точки зрения, акустически стекло создаёт определённые проблемы, главным образом в виде резонансов, которые вышеназванные компании научились решать, существуют даже референсные варианты.

Цены на прозрачное чудо тоже сложно назвать демократичными, последнее связано с низкой технологичностью и высокой стоимостью производства.

Из впечатлявших звуком стеклянных образцов могу порекомендовать: Waterfall Victoria Evo

Акустическое оформление — ящики, трубки и рупоры

Не меньшую значимость для точной передачи звука в АС имеет акустическое оформление. Я расскажу о наиболее распространённых типах (закономерно, что, те или иные типы могут комбинироваться в зависимости от конкретной модели, например фазоинверторая часть колонки отвечает за низко-и среднечастотный диапазон, а для высоких сооружен рупор).

Фазоинвертор – главное длинна трубы

Фазоинвертор — один из наиболее распространённых типов акустического оформления. Такой способ позволяет, при правильном расчете длинны трубы, сечения отверстия и объема корпуса получить высокий КПД, оптимальное соотношение частот, усилить низкие. Суть фазоинвертерного принципа в том, что на тыльной части корпуса размещается отверстие с трубой, которая позволяет создать низкочастотные колебания синфазные волнам, создающимся фронтальной стороной диффузора. Чаще всего фазоинверторный тип применяется при создании 2.0 и 4.0 систем.

Для облегчения расчетов при создании собственной АС удобно использовать специальные калькуляторы, один из удобных привожу по ссылке.

В философии HI-END cуществуют крайне радикальные бескомпромиссные суждения о фазоинверторных системах, привожу одно из них без комментариев:

«Враг №1 это, конечно, нелинейные усилительные элементы в звуковом тракте (дальше уж каждый сам, в меру образования, понимает какие элемты более линейны, а какие менее). Враг №2 это фазоинвертор. фазоинвертор призван пустить пыль в глаза, должен позволить маленькой дешевой колоночке записать в паспорт 50… 40… 30, а что мелочится даже и 20 Гц по уровню -3дБ! Но к музыке нижний диапазон частот фазоинвертора перестает иметь отношение, точнее сказать сам фазоинвертор это дудочка, поющая свою собственную мелодию.»

Закрытый ящик – гроб для лишних низких

Классический вариант для многих производителей – обычный закрытый ящик, с выведенными на поверхность диффузорами динамиков. Такой тип акустики достаточно прост для расчетов, при этом КПД таких устройств не блещет. Также ящики не рекомендуют любителям характерно выраженных низких, так как в закрытой системе без дополнительных элементов, способных усилить низы (фазоинвертор, резонатор), спектр частот от 20 до 350 Гц выражен слабо.

Многие меломаны предпочитают закрытый тип, так как для него характерна относительно ровная АЧХ и реалистичная «честная» передача воспроизводимого музыкального материала. Большинство студийных мониторов создаются именно в этом акустическом оформлении.

Band-Pass (закрытый ящик-резонатор) – главное, чтобы не гудел

Band-Pass получил распространение при создании сабвуферов. В этом типе акустического оформления излучатель скрыт внутри корпуса, при этом внутренности ящика соединяются с внешней средой трубами фазоинверторов. Задача излучателя – возбуждение колебаний низкой частоты, амплитуда которых многократно возрастает благодаря трубам фазоинверторов.

При правильно рассчитанной конструкции такого типа, не должно возникать таких паразитных отзвуков как низкое гудение, гула и т.п., чем не редко грешат бюджетные системы этого типа.

Открытый корпус – без лишних стен

Сравнительно редкий сегодня тип акустического оформления, при котором задняя стенка корпуса многократно перфорирована, либо полностью отсутствует. Такой тип конструкции используется для того, чтобы снизить количество элементов корпуса, влияющих на частотную характеристику АС.

В открытом ящике наиболее существенное влияние на звук оказывает передняя стенка, что снижает вероятность искажений, вносимых остальными деталями корпуса. Вклад боковых стенок (если таковые присутствуют в конструкции), при их не большой ширине, минимален и составляет не более 1-2 Дб.

Рупорное оформление – проблемные чемпионы по громкости

Рупорное акустическое оформление чаще используется в комбинации с другими типами (в частности для оформления высокочастотных излучателей), однако, существуют и оригинальные на 100 % рупорные конструкции.

Главным достоинством рупорных АС является высокая громкость, при комбинации с чувствительными динамиками.

Большинство экспертов не без оснований скептически относятся к рупорной акустике, причин несколько:

Наиболее востребованными рупорные системы стали именно в среде аудиофилов, находящихся в поисках «божественного» звука. Тенденциозный подход позволил архаичному рупорному оформлению получить вторую жизнь, а современные производители смогли найти оригинальные решения (эффективные, но крайне дорогие) распространённых рупорных проблем.

На этом пока всё. Продолжение, как водится, следует, а «вскрытие» обязательно покажет…НА будущее анонсирую: излучатели, мощность/чувствительность/объём помещения.

Следующая загадка

Мировая аудиоиндустрия стремительно развивается. Вектор этого развития известен, способность производить удобоваримую электронику с минимальными затратами. Казалось бы, одним из самых логичных типов акустического оформления, не требующих ничего, кроме точного расчета, максимально технологичных и дешевых является закрытый ящик(ЗЯ). При таком оформлении можно минимизировать резонансы корпуса, получить сравнительно ровную АЧХ, а при адекватном демпфировании предотвратить появление заметных на слух стоячих волн. Получается дёшево и сердито, а значит, казалось бы, должно быть востребовано. Между тем, если вы попытаетесь найти такую акустику среди актуальных предложений интернет-магазинов и салонов электроники — вас ожидает разочарование.

Ассортимент предельно мал, если сравнивать с фазоинверторной акустикой, при этом стоимость закрытого ящика существенно выше. Многие безусловно удовлетворятся старой доброй YAMAHA NS-6490 или профессиональными мониторами от Behringer. Также есть узкий сегмент встраиваемой и ландшафтной акустики, который является достаточно нишевыми и редкие дорогие образцы за полмиллиона, типа Graham Audio LS5/9f. Но в сравнении с другими типами оформления процент ЗЯ ничтожно мал. Это означает, что сегодня, новые АС с закрытым акустическим оформлением производят крайне неохотно. Под катом анализирую ситуацию и рассуждаю на тему того, почему закрытые ящики перестали быть востребованными.

Ниша закрытого ящика

С маркетологической точки зрения целевой аудиторией закрытого ящика является притязательный средний класс с уровнем интеллекта выше среднего. С одной стороны, это люди, которые хорошо понимают проблемы ставшего повсеместным фазоинверторного типа. С другой — это те, кто не способны заплатить за дорогие лабиринтные системы и поэтому выбирающие более технологичное и недорогое решение.

Это часто инженеры и другие люди, знакомые с основами акустики. В некоторых случаях такое же решение может понравится небогатым аудиофилам, которые одержимы идеей максимально высокой верности воспроизведения, но не имеют достаточно денег на ультимативно-бескомпромиссные и настолько же нерациональные дорогие решения из маркетингового класса High End.

Можно сказать, что эта категория покупателей больше прочих страдает сегодня от отсутствия продуктов. Как правило, они используют технику из сегмента попроще, при этом, с одной стороны, недовольны её качеством, а с другой, при переходе в премиум сегмент начинают жаловаться на стоимость.

И, казалось бы, всё не так сложно, достаточно начать производить хорошо рассчитанные закрытые ящики из МДФ или фанеры, и всем будет счастье. Но как обычно, дьявол скрывается в мелочах.

Проблема габаритов

Я исследовал мнение 60 человек, которых можно отнести к категории, которую я описал. Оказалось, что большинство (57 человек) из них очень заинтересованы в преимуществах, которые дает закрытый ящик. Трое сказали, что это впечатляет, но они не будут готовы быстро сменить акустику, т.к. их вполне устраивает та, что есть в настоящий момент. Однако, когда позитивно настроенное большинство узнало, что для получения звукового давления, которое обычно позволяет обеспечить фазоинвертор, понадобится увеличить объем в 3 раз, 38 человек отказалось от такого решения без обсуждения преимуществ и взвешивания фактов. Остальные же, лояльно настроенные к такому конструктивному решению, потеряли однозначную уверенность в том, что так лучше.

Получается, что даже решение, которое полностью удовлетворяет по сочетанию верность воспроизведение/стоимость, обладая значительно большими габаритами при равном или меньшем КПД, перестаёт быть интересным для подавляющего большинства потенциальных посетителей.

У такой неприязни к размерам 3 причины. Первая — эстетическая, АС такого размера с трудом сочетается с современным интерьером, где нормой, последние 15 лет, стали колонки столбики. Вторая — прагматическая, АС ЗЯ сжирает объем помещения, который часто хочется сохранить. Третья проблема массы, большие габариты гарантированно увеличивают массу устройства, что создает сложности в перспективе, например, при переезде или перестановке.

“Слабый низ”, как аргумент большинства

Те, кому довелось слышать закрытые ящики в форм факторе полноценной АС, в один голос заявляют о, якобы, “слабых” низких частотах, которых сильно не хватает. Не могу спорить с любителями низа, как минимум в силу того, что восприятие очень индивидуально и никакого стандарта в отношении тембральных акцентов не существует. При этом достаточно ровная АЧХ закрытого ящика не делает акцентов на НЧ, и любителям “сочного баса” его там очень не хватает.

Именно такие утверждения формируют проблему в производительности. По сути, по современным меркам размер такой АС непропорционален ожидаемой звуковой мощности устройства. Оно слишком тихое, что значительно затрудняет визуальную оценку предельной громкости. Работает вечное: “если они такие большие, почему они такие тихие, ведь у соседа 2 столбика, а от них просто уносит”. И именно ради соревнования с соседом Васей у, казалось бы, неглупых людей, способных оценить преимущества конструкции, полностью пропадает желание приобретать “тихие колонки”.

Сабвуфер, как исключение

Единственными современными устройствами, среди которых можно найти ЗЯ в широком ассортименте и ценовом диапазоне, являются сабвуферы. Факт в том, что те, кто хорошо знаком с физикой, неплохо знают о психоакустическом эффекте, когда человеческий слух практически не способен локализовать источники низких частот (ниже 80 Гц). При этом ЗЯ имеет массу преимуществ именно по части НЧ воспроизведения, таких как уменьшение вероятности резонансов, отсутствие специфических ФИ призвуков, турбулентных потоков и за счет этого всего очень ровную АЧХ. В связи с этим ЗЯ стали востребованными именно для создания сабвуферов. К слову, по сравнению с ЯИ и использующими пассивные излучатели, они также достаточно не громкие.

Сухой остаток

Будем честны, несмотря на громкие слова в миссиях кампаний, все они созданы как источник дохода, и соответственно, заботятся о пресловутой “верности воспроизведения” ровно настолько, насколько этого требуют потребители в их сегменте рынка. И, если взглянуть на маркетинговую привлекательность превосходно звучащих, но больших закрытых ящиков, мы увидим очевидную убыточность их возрождения в форм-факторе полноценной АС. Аудиофилы и притязательные богачи избалованы более изощренными решениями, а средний класс не готов поступиться объемом небольших квартир.

Лучшим решением с ЗЯ-оформлением на сегодняшний день являются сабвуферы. При наличии настраиваемого кроссовера можно отрегулировать частоту среза так, чтобы резонансная частота ФИ стереопары воспроизводилась сабом, и таким образом получить вожделенную ровную АЧХ. Также, судя по продуктам представленным на рынке, популярностью пользуется акустика центрального канала с закрытым акустическим оформлением.

Реклама
Мы продаём акустические системы. В нашем каталоге их много, при желании можно найти АС и сабвуферы закрытого типа, в изобилии представлены АС с фазоинвертором.

Следующая загадка

Какие бывают неисправности динамиков?
Неисправности динамиков возникают в связи с неправильной эксплуатацией, неквалифицированной сборкой или нормальным износом.

Неквалифицированная сборка.
Из-за неквалифицированной сборки может отклеиться гильза, катушка, подвес или центрирующая шайба. Некачественная склейка также может стать причиной появления посторонних призвуков.
Неправильное крепление гибких выводов может значительно снизить их ресурс.

Нормальный износ.
Если головка громкоговорителя собрана качественно, то в результате нормального износа больше всего страдают подвес и гибкие выводы. Диффузор тоже может разрушиться, если его запас прочности не соответствует мощности динамика.

Нравится Показать список оценивших

Как выявить неисправный элемент динамика без разборки?
Все неисправности динамиков можно условно разделить на «механические» и «электрические». Однако некоторые электрические дефекты отличить от механических на слух очень сложно.

Если никаких внешних изменений, таких как разрушение гофра или диффузора не выявлено, но при этом появились посторонние призвуки в виде потрескивания или происходит периодическое пропадание звука, то сначала следует проверить гибкие выводы.
Проверка гибких выводов динамика.

Для этого подключают стрелочный омметр к клеммам динамика и шевелят косички при неподвижном диффузоре. Если при этом стрелка омметра двигается, значит, гибкий вывод повреждён.

К другим электрическим дефектами относятся обрыв катушки и замыкание части витков катушки или всей катушки. Эти дефекты также можно выявить при помощи омметра.

Нравится Показать список оценивших

Если гибкие выводы и катушка «звонятся» как исправные, то можно попытаться выявить источник паразитных призвуков при помощи генератора низкой частоты.

Для этого на вход усилителя подают сигнал задающего генератора.
Частично отклеившуюся катушку или часть витков можно выявить, плавно меняя частоту генератора или включив генератор в режим ГКЧ (Генератор Качающейся Частоты).
При проверке этого динамика был использован диапазон ГКЧ 20Гц…2кГц с периодом 3 секунды. В данном динамике, видимо, отклеилась существенная часть катушки так как призвуки слышны в большом диапазоне частот. Если от гильзы отклеивается небольшой фрагмент катушки, призвуки могут появляться только на какой-нибудь отдельной частоте, и только тогда, когда повреждённый элемент конструкции входит в резонанс.
Фрагмент соединения диффузора с подвесом в разрезе.

В некоторых случаях, для выявления неисправности, полезно использовать генератор инфранизких частот. Это может помочь выявить, например, дефекты склейки резинового гофра с диффузором. Стрелкой показано место, где формируется призвук.

Нравится Показать список оценивших

Затирание гильзы о керн или катушки об внутреннюю поверхность верхнего фланца также можно вывить на частоте в несколько герц, если слегка прижать пальцами волны гофра.
Конечно, для дефектовки динамиков на слух, требуется некоторый опыт, но он быстро приходит, так как характер и тембр паразитных призвуков соответствует размеру и материалу конструктивных элементов динамика.

Более серьёзные повреждения динамиков выявить ещё проще.
Так, например, если при переворачивании динамика что-то слышно, то значит, от гильзы отвалилась часть витков или вся катушка.
Если диффузор двигается очень плохо, то, скорее всего, катушка слетела и заклинила гильзу в магнитном зазоре.
Если диффузор вообще не двигается, то, возможно, сдвинулся керн и заклинил катушку вместе с гильзой.
Никогда не пытайтесь разбирать такой динамик, предварительно не освободив гильзу, так как это может привести ещё и к повреждению диффузора.

Нравится Показать список оценивших

Что нужно знать о динамике?
Нет, не о динамике разгона автомобиля, а о акустической системе. Наверняка многие в той или иной степени регулярно читают журнальные обзоры и тесты динамиков, но при этом далеко не все знают их конструкцию и владеют техническими терминами. Разобравшись немного в том, из чего состоит динамик, читать (а главное — понимать) тесты станет значительно легче, а заодно и автозвук в целом.

Начнем с конструкции. Главная часть динамика — это диффузор. Он представляет собой поверхность, излучающую звук. Диффузоры низкочастотных и среднечастотных динамиков, а также сабвуферов изготавливаются из бумаги, полипропилена с различными наполнителями, а также стекловолокна, кевлара и некоторых других материалов.

Бумажный диффузор Кевларовый диффузор Титановое напыление
Почему производители не прекращают экспериментов с материалами и к чему они стремятся? Дело в том, что диффузор динамика должен иметь две противоречащие друг другу характеристики: быть легким и одновременно жестким. Жестким для того, чтобы не деформироваться при резких и мощных колебаниях и легким, чтобы динамик был чувствительным к малейшим нюансам звука и двигался стремительно, без характерного для любого тяжелого предмета времени «на раскачку». Диффузор динамика может иметь круглую, овальную, а иногда даже квадратную форму.

Диффузородержатель, или корзина — это то, к чему при помощи подвеса из мягкого материала (резины, каучука и т. д.) крепится диффузор. Корзина чаще всего изготовлена из металла методом штамповки или, в более дорогих динамиках, литая. Основные требования к корзине — она должна быть крепкой и не резонировать. В борьбе с резонансами корзины часто «заглушают», нанося на них специальное антирезонансное покрытие.

Следующий важный элемент динамика — магнитная система, представляющая собой магнит с кольцевым отверстием, внутри которого перемещается звуковая катушка, к которой подводится звуковой сигнал. Звуковая катушка соединена с диффузором и таким образом при перемещении движет им — именно так и получается звук. В процессе работы звуковая катушка нагревается, и ей необходимо охлаждение.

Что такое мощность или диапазон воспроизводимых частот — знают наверняка все. Поэтому перейдем сразу к такой важной вещи, как диаграмма направленности. Это характеристика, которая определяет изменение амплитуды (т. е., по сути, уровня) сигнала при смещении ушей слушателя относительно направления, в котором динамик излучает звук. Чем выше частота этого звука, тем уже диаграмма направленности, и именно поэтому низкочастотные динамики вполне комфортно чувствуют себя в дверях (совсем не на линии ушей слушателя), в то время как с поиском оптимального места и направленности высокочастотников инсталляторы мучаются иногда неделями.

Чтобы динамик нормально работал, ему необходимо акустическое оформление, главная цель которого — исключить так называемое акустическое короткое замыкание. Поэтому начнем именно с замыкания — этот эффект возникает в том случае, если звуковые волны от передней части диффузора динамика и от его же задней части достигнут ушей слушателя одновременно. Итог? Звука на данной частоте просто не будет, так как эти волны просто нейтрализуют друг друга. Цель акустического оформления — не допустить подобных явлений.

Следующая загадка

Предыдущая статья о закрытом ящике продемонстрировала, что у некоторых читателей возникают вопросы относительно отличий между различными типами акустического оформления. Люди задавались вопросом о том, что вообще такое закрытый ящик, в чем его отличие от фазоинверторного оформления и от прочих типов. Большинство участников опроса ответили, что при покупке АС в принципе не будут интересоваться акустическим оформлением.

Полагаю, будет не лишним сконцентрировать внимание читателей на основных сильных и слабых сторонах различных типов акустического оформления и провести небольшой ликбез на эту тему. Я не стану в этот раз касаться слишком редких и экзотических типов, но постараюсь сравнительно подробно описать достоинства и недостатки наиболее распространенных. Часть поста, посвященная ЗЯ — ответ на вопрос, заданный lair, которому было непонятно, почему «Аудиофилы и притязательные богачи избалованы более изощренными решениями, а средний класс не готов поступиться объемом небольших квартир».

Коротко о зависимости звука от корпуса АС

Акустическое оформление корпуса оказывает влияние главным образом на АЧХ, а также на некоторые другие параметры. В зависимости от расчетов и выбранного оформления, такое влияние может улучшать или ухудшать верность воспроизведения. Любое решение в акустике является своеобразным компромиссом между практичностью (и нередко эстетичностью формы) и инженерными решениями, которые стремятся повысить верность воспроизведения. Проблема верности воспроизведения упирается в законы физики её ограничивающие, акустическое оформление — это попытка инженеров уменьшить влияние факторов ухудшающих верность воспроизведения, при этом получить приемлемые для конечного пользователя эксплуатационные свойства.

Полагаю, большинству читателей известно, что без оформления динамики не будут звучать правильно — возникнет, т.н. акустическое короткое замыкание. Воспроизводимая динамиком волна давления с длиной, соизмеримой с размерами диффузора, компенсируется за счет разрежения воздуха с тыльной стороны диффузора.

Идеальная акустическая система — это бесконечная стена. Если не затрагивать область идеального, то путь от центра внешней стороны диффузора до его центра тыльной стороны диффузора должен быть больше половины максимальной длины излучаемой звуковой волны. Особенно много проблем здесь возникает с НЧ. Так, при 20 Гц (нижний порог восприятия) длина волны составляет немногим более 17 метров. Естественно, что АС в виде стены такого размера несколько великовата для коммерческой серии. По этой причине стен не строят, а предпочитают ящики, которые полностью не решают проблем, но способны в значительной степени их компенсировать.

Проблемы существуют не только с акустическим коротким замыканием, но также с другими свойствами АС. Например, любой динамик имеет резонансную частоту, ниже которой происходит крутой завал АЧХ, ок. 12 дБ на октаву. При работе на резонансной частоте возникает множество гармонических искажений. Решить проблему завала АЧХ и нелинейных искажений слишком резким снижением резонансной частоты нельзя, так как огромная амплитуда резонансных колебаний порвёт диффузор.

Известно, что амплитуда колебаний диффузора обратно пропорциональна квадрату частоты, т.е. при равном звуковом давлении на 50 Гц амплитуда будет составлять 4 мм, а на 25 Гц -16 мм. Таким образом, чем больше диффузор, тем ниже может быть резонансная частота с относительно безопасными для динамика колебаниями. Иными словами, чем ниже резонансная частота динамика, тем лучше.

Резонансы корпуса и форма

Все корпуса колонок представляют собой объемные резонаторы (будь то открытый ящик, ФИ, ЗЯ или лабиринт), у которых огромное количество собственных резонансов. Это хорошо видно по формуле расчета резонансов для закрытого ящика:

где a, b и l — стороны корпуса резонатора, а m, n и g — целые числа

Резонансы определяются стоячими волнами, возникающими внутри корпуса, что существенно влияет на АЧХ, как правило, не лучшим образом. Чтобы их убрать используют всё те же демпферы, которые снижают добротность резонансов, однако полностью их не убирают.

Можно говорить о том, что резонансы напрямую зависят от формы корпуса, по иному, от соотношения сторон. Распространенная сегодня форма в виде столба прямоугольного сечения является крайне неудачной, если говорить о резонансах корпуса. А форма куба, напротив, позволяет размазать резонансы по всей АЧХ и сделать менее заметными. Для ЗЯ и ФИ также иногда используется сферическая форма корпуса, которая препятствует образованию стоячих волн, но также не способна полностью их устранить.

Пара слов об открытом ящике

Несмотря на то, что сегодня это оформление тяжело встретить в серийных устройствах, у него есть одно уникальное преимущество. Открытый ящик не влияет на резонансную частоту динамика. Именно за эту особенность его любили в прошлом. Большой проблемой открытого ящика являются внушительные габариты. Без них он не способен с достаточным звуковым давлением воспроизводить низкие частоты. По этой причине сегодня такие АС в основном удел любителей и кастомных мастерских, которые производят их как жанровые модели для музыки, нижний порог частотного диапазона которой заканчивается в районе 200 — 300 Гц. В качестве акустического демпфера в открытых ящиках использовалась панель акустического сопротивления в виде тонкой перфорированной задней стенки.

Не влияет на резонансную частоту динамика
обладает низкими собственными резонансами

Большие размеры
Ограничения по нижнему порогу частотного диапазона ок. 300 Гц.
Практически невозможно найти

Закрытый ящик

Закрытый ящик представляет собой корпус, полностью изолирующий динамик во внутреннем объеме. Конструкция закрытого ящика приводит к повышению резонансной частоты динамической головки, так как помимо жесткости подвеса диффузора начинает влиять упругость воздуха, находящегося во внутреннем объеме ящика. Чем меньше этот объем, тем выше частота резонанса.
Первый вариант закрытого ящика — это сделать объем ящика настолько большим, что бы он не мог ощутимо повлиять на резонансную частоту динамика.

Второй вариант закрытого ящика предложил Эдгар Вильчур. Он обратил внимание на то, что линейность пневматической пружины, которой фактически являлся воздух в замкнутом объеме, выше, чем линейность подвеса диффузора. Вильчур впервые предложил максимально снизить жесткость подвеса диффузора, чтобы фактически заменить механический подвес на пневматический, настолько, на сколько это было возможно. И таким образом увеличить линейность.

Фрагмент патентной заявки Эдгара Вильчура на закрытый ящик

Оба варианта, как всё в акустике, имеют свои достоинства и недостатки. Вариант Вильчура не позволил снизить коэффициент гармоник, так как диффузор не может держаться только на воздухе, и механические части сохраняются в конструкции, пусть часть функции подвеса берет на себя внутренний объем. Более того, выяснилось, что при малых объемах и работе в поршневом режиме воздух также нелинеен. Чтобы избежать такой нелинейности объем ящика должен быть равен объемам комнаты, в которой находится. Что практически нивелирует все преимущества варианта Вильчура.

Вариант с большим объемом не требует особых условий для конструкции динамика и сравнительно хорошо работает, имея габариты немного меньше открытого ящика при равном SPL (звуковом давлении) на низких частотах. При этом граница частотного диапазона на НЧ, при меньших размерах, может быть значительно ниже, чем в открытом ящике. Для того, чтобы сгладить горбатую АЧХ, используются демпфирующие звукопоглотители.

Нижняя граница частотного диапазона 65 Гц (и ниже при соответствующих габаритах)
Габариты меньше, чем у открытого ящика
АЧХ, как правило, ровнее, чем у фазоинверторных вариантов

При конкурентных характеристиках действительно большой корпус (в 2-3 раза больше, чем у ФИ с равным SPL на НЧ и нижней границе частотного диапазона)
Наличие значительно больших, чем у открытого ящика резонансов корпуса (особенно при недостаточном демпфировании и неоптимальной форме)
Значительное влияние формы на добротность резонансов (наиболее предпочтительные — с низкой добротностью куб и шар)

Капризный фазоинвертор

Принцип ФИ акустики знаком многим. Фазы колебания изнутри и снаружи в том же закрытом ящике противоположны. Установка в корпус трубы определённой длины позволяет повернуть фазу на 180 градусов. Таким образом на выходе из трубы фазоинвертора звук на его резонансной частоте становится синфазным со звуком с внешней стороны диффузора, они складываются и звуковое давление увеличивается.

Наличие дополнительного резонанса увеличивает скорость спада АЧХ на 6 дБ на октаву. В недостаточно широких трубах возникают вихри из-за большой скорости прокачки воздуха, что отражается на звуке в виде выраженных посторонних призвуков и дополнительных нелинейных искажений. Также в ФИ нередко возникают т.н. органные СЧ-резонансы, турбулентные и другие призвуки. Избавление от всех этих “прелестей” стоит значительных усилий со стороны ~~колонкостроителей~~ инженеров. По этой причине можно говорить о том, что ФИ-акустика при всей её популярности является наиболее проблемной.

Покупать ФИ-акустику без предварительного посещения шоурума и прослушивания — категорически нельзя, так как можно нарваться на очень красивые, но гудяще-дребезжащие колонки.

В силу изложенного, говорить об ФИ-акустике как о каком-то универсальном решении не приходится. Главным достоинством является усиленное воспроизведение НЧ на резонансной частоте ФИ, за которую пользователь платит линейностью АЧХ, высокой вероятностью резонансных проблем и посторонних призвуков.

Громкие НЧ
Небольшой размер
Очень распространена

Риск повышения Кг
Провал АЧХ между рез. частотой ФИ и рез. частотой динамика
Паразитные резонансы и призвуки
Решение врожденных проблем оформления дорого и иногда высокотехнологично

Трансмиссионная линия

Это один из вариантов лабиринтной акустики, о котором я подробно писал здесь.

В итоге

Таким образом наиболее простые и наименее проблемные с акустической точки зрения типы акустики требуют большего объема, а любые ухищрения, в частности инверсия фазы, чревато искажениями и призвуками. Из изложенного можно заключить, что рынок делает выбор в пользу громкой, а если точнее, басовитой акустики меньших размеров, и практически игнорирует логичные решения, предполагающие более высокую верность воспроизведения.

90% АС для дома, ориентированных на hi-fi рынок, которые производятся сегодня в мире — это фазоинверторная акустика преимущественно двух типов: напольные столбики и небольшие полочники. Для некоторых людей проблему с ФИ решают заглушки, которыми закрывается ФИ, что превращает АС в ЗЯ.

Читайте также: