Устройство сабвуферов
Ответ не содержит конкретных рекомендаций, но открывает простор для
творчества с "кубиками" (бесконечный объем — 1 порядок, закрытое
оформление — 2 порядок, фазоинвертор (в том числе и с резонатором) —
4 порядок и простые фильтры).
Расчет и изготовление акустического оформления более высокого порядка
достаточно сложны.
4.3.1 Бесконечный объем (открытое пространство)
— Корпус не нужен. Значит — проще смонтировать и подключить.
— Требует хорошей акустической изоляции между передней и задней поверхностью
диффузора. При установке может привести к определенным проблемам и
потребовать дополнительной изоляции отверстий в панелях, чтобы исключить
"акустическое короткое замыкание".
— Демпфирование диффузора в этом случае определяется только гибкостью
подвижной системы и может оказаться недостаточным.
— Менее эффективна в области самых низких частот по сравнению с другими
конструкциями.
— В принципе дороже, чем хороший корпусной сабвуфер. Для лучшей слышимости
подвижная система должна иметь максимальную гибкость и ход, чтобы
выдерживать большую подводимую мощность.
4.3.2 Закрытый корпус
— Малый занимаемый объем.
— Неглубокий (12 dB/октава) спад АЧХ на низких частотах.
— Прекрасно выдерживают мощность на самых низких частотах.
— Прекрасная переходная характеристика и групповое время задержки.
— Легкость монтажа и простота конструкции.
— Снисходительность к конструктивным просчетам.
— Недостаточная эффективность.
— Незначительная отдача в области "верхнего баса".
— При использовании мощного агрегата в маленьком корпусе охлаждение
магнитной системы недостаточно.
— На 3-4 dB эффективнее, чем закрытый корпус.
— Отдача в области "верхнего баса" лучше, а искажения меньше.
— Магнитная система хорошо охлаждается.
— АЧХ правильно сконструированного агрегата расширена в область низких
частот по сравнению с закрытым корпусом.
— Размеры (не так критичные для неавтомобильной акустики).
— Недостаточная нагрузка ниже Fb.
— Сложнее проектирование, в результате просчетов можно получить гулкий,
неприятный звук.
4.3.4. Фазоинвертор с резонатором
— Надлежащим образом сконструированный и смонтированный сабвуфер
обеспечивает прекрасное воспроизведение самых низких частот.
— Лучше демпфируются колебания диффузора и снижаются механические нагрузки.
— Диффузор надежно защищен от болтающихся по багажнику предметов.
— Выход хорошо вписывается в интерьер седанов.
— Трудно изготовить (не рекомендуется для новичков) и очень критично к
ошибкам проектирования.
— Фильтрующие свойства часто маскируют искажения, возникающие при
ограничении сигнала в момент перегрузки усилителя. В результате слушатель
и не догадывается, что динамик на грани выхода из строя.
— Требуется мощное звено "среднего баса" вследствие узкой полосы
воспроизводимых частот.
— Переходная характеристика зависит от характера настройки. При широкой
полосе звук вялый, узкая полоса (и большая отдача) улучшает переходную
характеристику.
— Займет уйму времени.
4.4 Как изготовить корпус ? [AS, GG]
Для получения от акустической системы высококачественного звучания ее
необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить.
Здесь даны рекомендации, которые позволят избежать наиболее часто
встречающихся ошибок, способных свести на нет все конструкторские
ухищрения.
4.4.1 Материалы и конструкция [AS, GG]
Акустическое оформление рассчитывается исходя из конструктивных параметров
низкочастотных головок. В любом акустическом оформлении следует избегать
каких-либо щелей и отверстий, корпус должен быть герметичным. Отверстия или
щели приводят к акустическому "короткому замыканию", вследствие чего
воспроизведение низких частот резко ухудшается. Головки громкоговорителей,
если в их конструкции не предусмотрено посадочное уплотнение, следует
устанавливать через уплотняющую прокладку из губчатой резины или резиновой
трубки. То же самое относится и к сдвоенным головкам сабвуферов. При установке
фазоинвертора необходимо обеспечить герметичность стыка трубы и панели.
Диаметр отверстия для головки должен быть равен диаметру диффузора с
учетом гофра, чтобы исключить возможность касания гофром панели во
время работы. Диффузор головки при установке на наружной панели
необходимо защитить от повреждений тонкой решеткой или сеткой с ячейками
5-10 мм. Неплохо также защитить порт или туннель фазоинвертора от попадания
посторонних предметов, что особенно актуально при установке сабвуфера в
багажнике. Крепление головок осуществляется при помощи винтов, шурупов
или шпилек. Головки не следует притягивать к корпусу слишком сильно,
чтобы не вызвать перекос диффузородержателя и подвижной системы и не
увеличить вибрации.
Материал корпуса должен обеспечивать жесткость панелей, особенно той,
на которой смонтирован(ы) динамик(и). Наиболее подходящие материалы — фанера,
ДВП и ДСП. Чем больше размеры корпуса и мощность головки, тем толще должен
быть материал корпуса. Для сабвуферов толщина панелей под динамики должна
быть не меньше 15 мм, прочих — 10 мм. Жесткость панелей можно увеличить при
помощи дополнительных распорок между противоположными стенками или ребер
жесткости в виде прикрепленных к панели брусков.
При самостоятельном изготовлении корпуса избежать шипового соединения
панелей можно, соединяя панели при помощи металлических уголков или
деревянных брусков. Деревянные бруски, кроме того, позволяют довольно
просто изготовить скошенные корпуса, более приспособленные к установке
под сиденьями. В любом случае панели и связующие элементы устанавливают
на клею и крепят шурупами или винтами, а после высыхания клея стыки
герметизируют изнутри силиконом, эпоксидной смолой или герметиком. Для
заделки щелей на стыке панелей можно использовать смесь древесных опилок с
клеем. Внутренние поверхности корпуса следует хорошо задемпфировать.
Готовый корпус необходимо ошкурить, затем его можно зашпаклевать, загрунтовать
и покрасить, или отделать ковровым покрытием.
4.4.2 Звукопоглотитель [AS]
Введение звукопоглотителя в конструкцию корпуса громкоговорителя позволяет
превратить адиабатический процесс сжатия-расширения воздуха в ящике в
изотермический, что эквивалентно увеличению объема корпуса на 10-20%.
Соответственно снижается и резонансная частота громкоговорителя, в пределе
это снижение достигает 0,85 от исходной величины. Кроме того,
звукопоглотитель позволяет исключить отражения сигнала и резонансные явления
в объеме корпуса, что благоприятно сказывается на результирующей АЧХ.
Звукопоглощающий материал для заполнения внутреннего объема корпуса должен
быть рыхлым и пористым. Применимы вата в виде матов (для закрытого
оформления можно в матерчатом или марлевом мешке), дакрон. Для
закрытого оформления необходимо заполнить приблизительно 60% объема позади
головки, для фазоинвертора и пассивного излучателя достаточно нанести
звукопоглотитель на заднюю (обязательно) и боковые (желательно) стенки
слоем толщиной не менее 20-30 мм. Не следует размещать звукопоглотитель
вблизи отверстия или трубы фазоинвертора, так как чрезмерное демпфирование
может привести к полному прекращению действия фазоинвертора. В резонансных
камерах акустических оформлений высоких порядков звукопоглотитель не
обязателен, но в некоторых случаях может быть полезным нанести его на одну
из стенок слоем 10-20 мм для уменьшения отражений.
Маты из ваты изготавливают так: на куске марли или бязи раскладывают
вату ровным слоем, накрывают другим куском и простегивают суровой ниткой.
Маты крепят к внутренним поверхностям корпуса гвоздями, шурупами или на
клею. Удобно также применять листовой поролон (пенополиуретан) в виде
ковриков и матов толщиной 20-50 мм. Для увеличения пористости (что дает
лучшее звукопоглощение) неплохо некоторое время походить по ним (но не
грязными сапогами!).
4.5 Какой динамик использовать ? [AS, GG]
Хорошо зарекомендовали себя динамики фирм Rockford Fosgate, JL Audio, MTX,
Kicker. При самостоятельном изготовлении сабвуферов можно также использовать
следующие динамические головки отечественного производства, имеющие
сопротивление 4 Ом :
Обозначение Габариты, мм Чувствительность Частота
(диаметр*высота) дБ/Вт резонанса, Гц
________________________________________________________________
10ГДН1 (6ГД6) 125*80 84 75
25ГДН1 (10ГД34) 125*76 84 80
25ГДН2 (15ГД18) 125*76 81 100
25ГДН3 (15ГД14) 125*76 84 55
35ГДН1 (25ГД26) 200*120 86 30
75ГДН1 (30ГД2) 250*125 87 25
75ГДН6 (30ГД6) 250*124 88 33
________________________________________________________________
Использование динамиков сопротивлением 8 Ом в автомобильных сабвуферах
энергетически невыгодно и может быть оправдано только при параллельном
включении в сдвоенных головках.
4.6 Какое программное обеспечение использовать при проектировании ? [JSC, MH, DK]
Программы расчета различных вариантов акустического оформления доступны
через ftp://ftp.uu.net/usenet/rec.audio.high-end/Software. Наиболее
популярная программа — Perfect Box (файл "perf.uu" или "perf.zip").
Но ни одна программа не сделает за Вас оптимальный выбор ! Программа не
может учесть ограничения объема, тип автомобиля, тип и количество обычных
басовых динамиков, Ваши музыкальные предпочтения и предполагаемые затраты.
Многие слепо уверены, что компьютерная программа дает оптимальное решение
и результат их обескураживает. Лучше обсудить приглянувшуюся конструкцию
с квалифицированным монтажником, а еще лучше — с производителем.
Среди прочей информации заслуживает также внимания файл "sahfsd01.doc"
в архиве ftp.uu.net. Аббревиатура расшифровывается как "Software and
Hardware for Speaker Design". Файл был добавлен в июне 1994 анонимным автором.
4.7 Что такое панель акустического сопротивления
("aperiodic membrane") ? [CD, DK]
Апериодическая мембрана (в отечественной терминологии — панель
акустического сопротивления, ПАС) — составная часть акустического
оформления некоторых сабвуферов. Это решетка, акустическое сопротивление
которой зависит от частоты. Первоначально Naim применил ее в домашних
акустических системах, но некоторые производители применяют ее в
автомобильной акустике.
У системы с ПАС головка громкоговорителя передемпфирована и имеет
добротность не более 0,7. Напротив, распространенные закрытые корпуса
имеют полную добротность Qtc 0,8-1,1 и по определению недостаточно
демпфированы. При неправильном проектировании высокодобротные системы
могут иметь плохую переходную характеристику, значительный пик на АЧХ
и значительный спад за ним. ПАС ведут себя по другому — у них лучше
переходная характеристика и плоская АЧХ с протяженным низкочастотным участком.
Другое преимущество системы состоит в том, что открывается широкий выбор.
Параметры Тейла-Смолла (которые предопределяют выбор типа корпуса)
учитываются при проектировании ПАС так, чтобы ее характеристики
соответствовали характеристикам головки громкоговорителя.
Реально ПАС не для каждого автомобиля. Для достижения хороших результатов
необходима хорошая акустическая изоляция (с уплотнением) как багажника
от пассажирского салона, так и самого багажника. Головки громкоговорителей
монтируются на перегородке между салоном и багажником так же, как в
системе с бесконечным объемом/открытым оформлением. ПАС помещается либо
впереди динамика, либо позади него (в зависимости от типа), в этом случае
ПАС является задней стенкой небольшого корпуса, в котором установлена
головка громкоговорителя (как в Buick Grand National у Richard Clark).
Это не годится для грузовиков, джипов, роверов и хэтчбэков.
Как устроен сабвуфер для авто?
Сабвуфер – это устройство, предназначенное для воспроизведения низкочастотного звука и необходимое для полноценного звучания всей акустической системы. Человеческое ухо способно слышать звук в диапазоне от 20 до 20000 герц. Низкочастотный звук – это звук в диапазоне от 20 до 500 герц. Низкие частоты – басы, дают возможность прочувствовать грув музыкальной композиции, глубже погрузиться в атмосферу. Басы добавляют объем, динамику музыки, делают ее полной.
Басы добавляют объем, динамику музыки, делают ее полной
Обычные небольшие широкополосные динамики, которые устанавливают в автомобили, по заявлениям производителей, как правило, способны воспроизводить звук от 45 герц. Однако, это не совсем верно. Басы с частотой 45 герц через эти колонки действительно слышно, но только при отсутствии более высоких частот, то есть в чистом виде. В случае же, когда на такой динамик подается музыкальная композиция, высокие звуки от 100 герц будут воспроизведены гораздо громче и полностью заглушат басы. Именно для того чтобы четко слышать низкие частоты и устанавливают сабвуферы.
Типы сабвуферов
Сабвуферы делятся на два типа:
- активные;
- пассивные.
Первый обладает встроенным усилителем. Второй – нет, но нуждается в нем, и чтобы его подключить, необходимо использовать внешние усилители звука. Акустическая система с активным сабвуфером гораздо проще в подключении. Однако, пассивный саб, если его грамотно настроить, покажет большую глубину звука. Отдельный сабвуферный динамик также считается пассивным сабвуфером и предполагает изготовление под него корпуса и покупку усилителя.
Отдельный сабвуферный динамик также считается пассивным сабвуфером и предполагает изготовление под него корпуса и покупку усилителя
Технические характеристики
Определившись с типом сабвуфера, необходимо выбрать динамик подходящего размера. Существует миф, что чем больше динамик, тем лучше. Однако это не верно. Сабвуфер должен соотноситься с остальной акустической системой, чтобы басы сочетались с другими более высокочастотными звуками. Гигантские же сабы просто заглушают любой другой звук и насладиться полнотой звучания не получится. Наиболее рациональным для автомобиля считается динамик диаметром 25-30 см.
Сабвуфер в багажнике автомобиля
Одним из наиболее важных параметров является мощность. Оптимальным вариантом для автомобиля является сабвуфер мощностью 150-250 Вт. При этом мощность сабвуфера должна быть никак не меньше суммарной мощности всей акустической системы автомобиля. Но прослушивая музыку через 500-ваттный динамик можно уже повредить слух, это тоже необходимо учитывать. Выбирая мощность нужно обращать внимание не на максимальный показатель, который предпочитают указывать производители, в силу того что он выше, а на номинальный.
Виды конструкции корпуса сабвуфера
Корпусные сабвуферы могут иметь разную конструкцию:
- Закрытый ящик – динамик размещается в стенке герметичного ящика излучателем внутрь или наружу.
- Ящик с фазоинвертором предполагает наличие четко рассчитанного воздуховода (фазоинвертора) в ящике. Имеет повышенный КПД, но сложен в настройке и выдает бас худшего качества нежели закрытый ящик.
- Bandpass – корпус ящика разделен на две камеры перегородкой, в которую устанавливается динамик. Имеет сложную систему отводных портов. Выдает еще более мощный, но низкокачественный бас.
Ценs и бренды
На сегодняшний момент на рынке предложено большое количество сабвуферов различных типов и брендов в разной ценовой категории от 1 до 1000 тысяч рублей. Наибольшее предпочтение покупатели отдают динамикам за 10-15 тысяч. Рекомендуется выбирать продукцию известных брендов, чтобы не точно разочароваться в покупке. Среди популярных производителей сабвуферов такие компании, как Sony, JBL, Pioneer и другие.
Сабвуфер JBL
Заключение
Сабвуфер – это лишь один из компонентов акустической системы. Не имеет смысла устанавливать мощный саб под слабую акустическую систему и наоборот. Все компоненты акустики должны быть грамотно подобраны друг к другу. Простой сборки компонентов акустической системы не достаточно для получения качественного звука. Требуется еще грамотная настройка, которую рациональнее поручить профессионалам автозвука, нежели заниматься этим самостоятельно. Также стоит учитывать, что в автомобиле всегда присутствуют посторонние низкочастотные шумы. Чтобы они не заглушали звук сабвуфера, требуется качественная шумоизоляция.
Что такое сабвуфер и зачем он нужен?
Басовый диапазон всегда привлекал музыкантов и меломанов своей особенностью: он не столько слышится, сколько ощущается всем телом. Бытовая полочная акустика не в состоянии воспроизвести всего низкочастотного великолепия, для этих целей изобрели сабвуферы. Сегодня их можно встретить повсюду: в домашних аудиосистемах и кинотеатрах, автомобилях и концертных площадках. Эта статья расскажет все, что нужно знать о сабвуферах.
Зачем нужен сабвуфер?
Если характеристик акустической системы недостаточно для получения глубокого насыщенного баса, на помощь приходит сабвуфер. Он позволяет превратить обычную полочную и напольную акустику с небольшими динамиками в полноценную акустическую систему. Саб особенно критичен для тех, кто любит музыку, насыщенную басом — танцевальную электронику и рок-н-ролл. По схожим причинам сабвуферы любят устанавливать в авто, получая дискотеку на колесах. Но и любители классики и джаза не остаются в стороне: для них натуральный динамичный бас также имеет большое значение.
В домашних кинотеатрах без сабвуфера вообще никуда. Львиная доля вау-эффекта от кино приходится на различные взрывы, басс-дропы и музыку с выраженной низкочастотной составляющей. Композитор Ханс Циммер («Начало», «Интерстеллар», «Пираты Карибского Моря» и т. д.) как-то выслал продюсерам несколько минут музыки для одной из сцен и получил от них ответ: мол, у вас там, кроме тишины, ничего нет. На это композитор ухмыльнулся и посоветовал слушать на киношной акустике, а не на бытовых колоночках.
Узнать, справляется ли имеющаяся акустическая система с низкими частотами, очень просто. Достаточно послушать на ней запись синусоиды, идущей по всему слышимому спектру. Чаще всего на бытовых колонках без саба что-то слышно, начиная с 50-80 Гц. Сабвуфер расширит это значение до 20-30 Гц.
В итоге сабвуфер позволяет:
- Полноценно раскрыть музыкальное произведение. Некоторые направления музыки будут попросту непонятны без сабвуфера. Например, трек с недвусмысленным названием Bass I Love You с самого момента своего появления используется для теста сабвуферов. На обычной акустике будет сложно понять, вокруг чего шум, но достаточно запустить его на системе с сабами, чтобы суть стала ясна.
- Отыгрывать бас без искажений на высокой громкости. Басовые частоты заставляют динамик отплясывать кульбиты, как на дискотеке. В таких условиях ему сложно будет адекватно воспроизвести что-то, кроме, собственно, баса. Если же возложить эти обязанности на отдельное устройство, тогда колонки могут спокойно воспроизводить средние и высокие частоты с минимумом искажений.
- Не перегружать усилитель. Именно низкие частоты с наибольшим аппетитом пожирают мощность усилителя. Активные сабвуферы снабжены собственным усилителем, который берет на себя эту нелегкую ношу.
- Получить более качественный звук. Добиться хорошего звучания от системы с сабвуфером проще, чем от акустики, в которой интегрированы низкочастотные динамики — просто потому, что эти динамики существенно влияют на звучание всей системы и требуют хитрых конструктивных решений, ограничивающих это влияние. Басовый динамик в отдельном корпусе решает множество сложностей и позволяет получить быстрый упругий бас малой кровью.
Как устроен сабвуфер?
Почему же обычные колонки не справляются со сверхнизкими частотами, а сабвуфер справляется?
Технически невозможно сделать динамик, который воспроизводил бы все частоты одновременно. Чтобы колонки могли воспроизвести как можно больше частот, их делают многополосными: маленький динамик (твитер) отвечает за высокие, а большой динамик (вуфер) — за средние и низкие. Иногда твитер размещается прямо посреди вуфера, такой тип конструкции называют коаксиальным динамиком. Однако для воспроизведения саб-баса этого недостаточно, поэтому аудиосистему дополняют сабвуфером — этимология этого термина теперь очевидна. Причем сабвуфер обычно нужен лишь один, поскольку бас почти не локализуется человеческим ухом.
Также для сабвуфера нужен индивидуальный корпус, и вот почему. Частота 50 Гц соответствует волне длиной 7 метров, 20 Гц — 17 метров. Произвести волну такой длины может лишь довольно большой объект. Например, струна контрабаса в длину 42 дюйма (106 см), струна современной бас-гитары — 34 дюйма (86 см). Для достоверного воспроизведения звука этих струн диаметр динамика должен быть идентичен по размеру. Разумеется, в бытовых колонках такое сложно себе представить. Хотя в исследовательских целях подобные агрегаты создавались. К примеру, Mitsubishi Diatone D-160 — один из самых больших динамиков, когда-либо изготовленных человеком. Он имел 63 дюйма (около 160 см) в диаметре и умел воспроизводить частоты от 8 Гц! Интересно также, что один из самых крупных сабвуферов для автомобилей, Cadence DCX34W, оснащен диффузором диаметром ровно 34 дюйма, то есть как раз размером с мензуру бас-гитары.
Слушатели отмечают, что с увеличением размера диффузора несколько теряется детальность и динамика на быстрых партиях, поскольку большой мембране нужно время для колебания, но при этом сам бас звучит более натурально. Из этого можно сделать вывод: любителям танцевальной электроники ни к чему гнаться за гигантскими динамиками, а вот почитателям классики и джаза они как раз понравятся за возможность наиболее точно воспроизвести оттенки звучания акустических инструментов.
Первые сабвуферы появились в 70-е годы. До этого была мода делать огромные колонки с большими басовыми динамиками, в итоге аудиосистема занимала половину комнаты. Благодаря сабвуферу появилась возможность делать небольшие колонки, сопровождая их всего одним басовым динамиком в отдельном корпусе. Такая система стала называться трифоник, ее обозначают как 2.1.
Тем не менее, долгое время сабвуфер не был популярен из-за главного недостатка — частотного провала в диапазоне, где заканчивают играть колонки и начинает вваливать саб. В лохматые годы достойный результат можно было найти лишь в дорогих аудиосистемах. Зато с появлением домашних кинотеатров и компьютерного аудио идея обрела вторую жизнь. Во всех системах вида 5.1, 7.1, 9.1 и т. п. та самая цифра «1» после точки — и есть сабвуфер.
Существует несколько типов конструкции саба:
- Закрытый ящик. Такие сабвуферы считаются «наиболее музыкальными», у них довольно деликатный и сдержанный бас, аккуратно расширяющий диапазон домашней аудиосистемы. Подойдет любителям классической музыки, джаза, спокойного рока, вдумчивой электроники и эмбиента. Пример: AUDIO PRO Addon C-SUB.
- Ящик с фазоинвертором. Фазоинвертор представляет собой отверстие с трубой, размеры которых рассчитаны так, чтобы входить в резонанс с динамиком на определенной частоте. Это повышает КПД прибора и еще больше расширяет его частотный диапазон. Такие сабы отличаются самым агрессивным звучанием, отлично подойдут для любителей танцевальной электроники, рока, просмотра кинофильмов. Кроме того, такая конструкция позволяет получить плотный низкий бас при небольшом размере динамика, так что это еще и самый распространенный вид сабов. Пример: Sony SA-CS9.
- Пассивный излучатель. Если упростить, это фазоинвертор с диффузором вместо дырки. Представляет собой нечто среднее между закрытым ящиком и фазоинвертором — музыкальный и при этом быстрый бас, дает отличные результаты с небольшим динамиком и в небольшом объеме корпуса, часто встречается в хай-энд акустике.
- Бандпасс. В этом случае ящик делится на две камеры, а в перегородку монтируется динамик. Главное его свойство — естественный фильтр низких частот, что определило его популярность в прошлом, однако преимущество потеряло актуальность с появлением активных фильтров. Обладает высоким КПД и защищает динамик от внешних воздействий, в связи с чем получил некоторую популярность в автомобильной акустике.
- Рупорный сабвуфер. Такие нужны для концертных площадок и больших залов: рупор позволяет как бы направленно выстрелить басовой волной на расстояние до нескольких десятков метров. Очень мощные, громоздкие и дорогие устройства.
Звучание сабвуфера также зависит от материала его диффузора. Многие признают, что бумажный диффузор звучит более мягко и музыкально, металлический или синтетический — более резко и упруго. Композитный, например, кевларовый, часто применяется в автомобилях благодаря надежности и устойчивости к внешним воздействиям.
Как выбрать сабвуфер?
Для дома
Главное правило — чем больше комната, тем больше сабвуфер:
- Для небольшой спальни достаточно динамика размером 8 дюймов и мощности 100-125 ватт. Например, Yamaha NS-SW050.
- Для гостиной 4 на 6 метров: около 10 дюймов и 175-200 Вт усиления, к примеру, Jamo Sub 210.
- Для большой комнаты около 12 дюймов и от 200 Вт, например, Magnat Tempus SW 300A.
Некоторые меломаны предпочитают устанавливать сразу два сабвуфера. Это дает следующие преимущества:
- В комнате с одним сабом могут появиться мертвые точки, где баса почти не будет. Это происходит из-за взаимодействия комнаты с низкими частотами — возникают участки, где волны сталкиваются в противофазе. С двумя сабами такого не будет.
- В большой комнате два небольших саба могут дать более четкий и детальный бас, чем один большой, особенно, если нужно получить максимально быстрые и отзывчивые низкие частоты.
- Сабвуфер, установленный где-то сбоку от основных колонок, будет по-разному взаимодействовать с каждой из них, в итоге получится смещенное стереополе. Особенное значение это имеет в студийных условиях, там два сабвуфера — стандартная история.
Для авто
Автомобильный сабвуфер — настоящий мастхэв для меломана-автомобилиста. Без него качественный звук в машине не получишь. Сабы для авто, главным образом, делятся на активные — со встроенным усилителем, такие как Pioneer TS-WX300A, и пассивные, например, JBL Stage 1200B. Пассивные стоят дешевле, но нужно внимательно смотреть на его мощность и мощность усилителя. Некоторые кулибины изготавливают сабвуфер самостоятельно, покупая лишь сабвуферный динамик и толстую фанеру.
Для студии
Сегодня большинство музыки делается в домашних студиях и сводится на мониторах ближнего поля. Эти мониторы де факто не воспроизводят низкие басовые частоты, поэтому для полноценного мониторинга к ним нужен сабвуфер. Хорошо здесь то, что можно совершенно спокойно использовать студийные мониторы и саб от разных производителей. Для студий выпускают специальные студийные сабы, которые воспроизводят очень точный и быстрый бас с максимально линейной АЧХ.
Критически важной для студии является акустическая обработка помещения, поскольку именно с низкими частотами возникают основные проблемы. Также критично расположение сабвуфера — желательно, чтобы он был равноудален от мониторов. Если такое расположение невозможно, используется два саба.
Для DIY
Для тех, кто умеет держать в руках пилу и молоток, в продаже есть сабвуферные динамики. Их стоимость ниже готовых сабов, а смастерить ящик можно с помощью калькулятора из Интернета. Разумеется, нельзя забыть про усилитель — максимальная мощность динамика при этом должна в два раза превышать максимальную мощность усилителя. В остальном здесь открывается простор для творчества — можно сделать хоть суперсаб с рупорной конструкцией и несколькими динамиками.
Куда поставить сабвуфер?
Есть простой лайфхак, позволяющий быстро найти оптимальное место для саба. Нужно поставить его на кресло или диван, в котором будет сидеть слушатель, и походить по комнате, определив на слух позицию, где бас звучит наиболее громко, детально и глубоко. Это и будет искомой точкой.
Стоит также запомнить:
- Лучше ставить саб рядом с несущей стеной — у нее больше масса, отражения от нее дадут больше баса. Если нужно, наоборот, получить более деликатный бас, тогда саб лучше разместить в глубине комнаты.
- Если сабвуфер оснащен фазоинвертором, тогда его желательно разместить не ближе чем в 20-30 сантиметрах от стены.
- Не стоит ставить саб рядом со шкафом, сервантом, окном, тонкой стеной — эти поверхности превратятся в резонирующую мембрану, которая будет добавлять в звучание грязь и бубнеж.
- Не нужно ставить на него предметы (хоть порой и очень хочется) — они будут прыгать на сабе и создавать лишние призвуки.
Как подружить саб и соседей?
С точки зрения соседей, сабвуфер — это смесь отбойного молотка и военного оркестра, призывающего к мобилизации и военным действиям. Дело в том, что басовые волны очень длинные, поэтому остановить их может только нечто толстое и массивное. Тонкие стены российских квартир для этих волн — все равно что листок бумаги для пули. Более того, если стена не несущая, она выступает еще и в роли мембраны, которая отлично улавливает низкочастотные вибрации и передает их всему каркасу дома, особенно в квартиры выше и ниже. Часто это является главной причиной, по которой меломаны отказываются от сабвуфера.
К счастью, есть несколько эффективных способов подружить сабвуфер с квартирой:
- Подставка. Саб, установленный на подставку, не будет передавать вибрации своего корпуса помещению. Это не только уменьшит агрессивность соседей, но и сделает сам звук сабвуфера лучше — будет меньше гудеть и бубнить.
- Звукоизоляция. Здесь важно понимать, что звук — он как вода, если есть щель — будет течь. Каждую такую течь нужно устранить. В большинстве случаев будет достаточно залить розетки и любые дырки в комнате акустической пеной и сделать дверной порог, чтобы дверь в комнату закрывалась плотно. Даже такие простые и очевидные меры помогут серьезно снизить громкость звука, доносящегося из комнаты с акустической системой.
- Басовые ловушки. Это уже более серьезный и дорогой шаг, но даже его несложно сделать подручными средствами. Принцип работы басовых ловушек очень прост: чем тяжелее — тем лучше. Басовые частоты можно задавить только большой массой, поэтому басовые ловушки делают из плотной минеральной ваты (от 50 кг на кубометр), и расставляют по углам комнаты, ибо именно там накапливается бас. Подробнее о звукоизоляции и акустической обработке можно почитать здесь.
- Низкочастотные резонаторы. Прогрессивная техника для тех, кто умеет пользоваться калькулятором и напильником. Сюда относятся резонаторы Гельмгольца — по сути коробки или сосуды с отверстием, заточенные для поглощения определенной частоты, а также диафрагмальные поглотители, которые работают с более широким диапазоном частот.
Как настроить саб?
Как правило, у сабвуфера есть несколько основных настроек:
- Частоты среза (кроссовер). Она позволяет выставить верхнюю границу звучания саба. Для этого нужно посмотреть в характеристики своей аудиосистемы и узнать ее нижнюю частоту. Если вдобавок в усилителе самой аудиосистемы есть регулировка среза нижних частот, тогда можно очень точно подружить сабвуфер и колонки. На компьютере можно программно срезать басы у колонок.
- Регулировка фазового сдвига. Применяется, когда саб стоит далеко от колонок, и его звучание несколько запаздывает — в этом случае звук начинает как бы проседать из-за того, что волны входят не в резонанс, а в противофазу, ослабляя друг друга. Настройка фазового сдвига решит эту проблему. Иногда есть тумблер «поворот фазы» — нужен, если саб «дует» в сторону колонок.
- Уровень громкости, чтобы регулировать количество баса. Должен примерно соответствовать уровню громкости основной акустической системы. Настроить можно на слух, постепенно прибавляя громкость саба до тех пор, пока его звучание не начнет преобладать, после чего уменьшить ее на одно деление.
Заключение
Сабвуфер открывает целое измерение в музыке. Оказывается, треки могут различаться между собой фактурой баса, а в некоторых направлениях можно даже почувствовать саму форму волны, из которой были сформированы низкие частоты.
Правильно настроенный сабвуфер добавляет музыке глубины и расширяет ее частотный диапазон, но при этом не отвлекает все внимание на себя и не выделяется из общей картины.
Из чего состоит сабвуфер автомобильный
Сегодня в разделе Теория Автозвука, мы постараемся вместе разобраться, как устроен мотор сабвуфера (магнитная система и звуковая катушка), а так же узнаем с какими сложностями сталкиваются производители при проектировании магнитной системы и звуковой катушки сабвуфера.
Основа привода динамика осталась практически без принципиальных изменений со времен выдачи первого патента в 1925 г. Пять основных частей привода неизменны и незыблемы: магнит, полюсный наконечник, передний и задний магнитопроводы и звуковая катушка. Задача первых четырех элементов — создать по возможности мощное магнитное поле и сконцентрировать его в зазоре между полюсным наконечником и верхним магнитопроводом. А «пятый элемент» — звуковая катушка, обязан в этом поле двигаться при протекании по обмотке тока. Все вроде бы просто. Однако подробностей за эти годы выяснилось немало.
Самая консервативная часть привода — материал магнитопроводов. Ничего, кроме магнитомягких материалов, а проще говоря — отожженной малоуглеродистой стали, почти чистого железа, здесь не применяется. С материалами для магнитов колдовали долго, вначале перепробовав разнообразные литые магниты из специальных сплавов, а затем, с разработкой ферритовых композиций, вопрос практически закрылся. Металлические магниты теперь применяются практически исключительно в пищалках, где масса магнита мала и можно использовать значительно более эффективные редкоземельные сплавы — почти всегда на основе неодима. Крупных магнитов из неодимовых сплавов не делают лишь потому, что элемент этот в самом деле редкий, и большая часть выпуска идет, на изготовление микродвигателей.
Момент истины в проектировании привода — как обеспечить эффективное взаимодействие магнитного поля и звуковой катушки, которая в него погружена. Геометрия и пропорции рабочего зазора магнитной системы и звуковой катушки — необъятный простор противоречий и компромисов. Основной параметр, определяющий результаты этого взаимодействия — так называетмый силовой фактор B x L, часто приводимый в технических характеристиках породистых динамиков. Силовой фактор — произведение индукции в зазоре на длину провода звуковой катушки, находящуюся в пределах этого зазора. Чем больше силовой фактор, тем более контролируемым становится движение диффузора и тем больше его электрическое демпфирование. Ясно, что чем массивнее магнит, тем силовой фактор будет больше, поскольку будет больше индукция. Но последняя величина зависит также и от размеров зазора: чем шире кольцевая щель в магнитной системе, чем она большего диаметра и чем она глубже (чем толще верхний магнитопровод), тем меньше будет индукция в зазоре, поскольку магнитное поле окажется «размазанным» в пространстве. Сделать зазор узким, маленьким и неглубоким — и негде будет поместить звуковую катушку, намотанную достаточно толстым проводом. Уменьшить сечение провода — возрастет сопротивление и упадет отдача. И так далее. А если принять во внимание, что диаметр звуковой катушки небезразличен и для поведения диффузора, ситуация еще усложняется.
Существует два основных типа геометрии звуковой катушки в зазоре: короткая катушка и длинная катушка. Длинной звуковая катушка по длине существенно превышает глубину зазора в магнитной системе и в каждый момент «работает» только часть витков, находящаяся в пределах его глубины. Эта часть, а следовательно, длина пповода, находящаяся в зазоре, будет оставаться неизменной пока внутрь зазора не войдет край катушки. Динамик считается работающим в линейном диапазоне перемещений диффузора, именно до этого момента. То, насколько катушка длиннее зазора и будет определять максимальный линейный ход диффузора — знаменитый X max.
Но, поскольу только те витки, что попали «в поле» реально работают, плотность намотки стараются сделать наибольшей и именно за этим придумали в свое время ленточную намотку плоским проводом, уложенным на ребро. Сейчас многослойные катушки, выполненные обычным круглым проводом, мирно уживаются с однослойными ленточными, а высший пилотаж в смысле плотности намотки показала датская компания Dynaudio, которая использует провод шестиугольного сечения, полностью заполняющий медью сечение обмотки. В результате, правда, каждую звуковую катушку наматывают вручную в течение 30 минут (по норме), что потом соответственно отражается в цене готовой продукции.
Привод с длинной звуковой катушкой применяется в подавляющем большинстве сабвуферных динамиков и любим производителями за возможность получить большую индукцию в коротком зазоре, сделать звуковую катушку большой и хорошо охлаждаемой, получить большой ход дифузора. Короткая катушка в пределах линейного диапазона находится полностью внутри магнитного зазора. Сам зазор при этом приходится делать длиннее, а катушку — короче, поэтому типичные значения силового фактора B x L у таких динамиков — меньше. Казалось бы, при таких делах можно эту конструкцию и похоронить, но именно она обеспечивает наименьшие искажения при больших ходах диффузора.
Типичная картина изменения силового фактора со смещением звуковой катушки для двух типов привода выглядит следующим образом:
У длинной звуковой катушки поведение в пределах линейной области пристойное, а за его пределами — значение силового фактора (а, значит, вносимые искажения) меняется довольно плавно. При выходе короткой катушки из зазора искажения нарастают быстро, зато пока этого не случилось, линейность — идеальная.
Здесь есть одна тонкость: различные сочетания длины звуковой катушки и глубины зазора определяют разное поведение динамика на границе его линейного диапазона (и за ней). Возьмем два динамика — у одного глубина зазора (толщина верхней плиты магнитной системы 8 мм, а длина звуковой катушки — 12 мм. У другого — 4 мм и 8 мм соответственно. Максимальный рабочий ход диффузора у обоих будет одинаковым — 2 мм (12-8)/2 = (8-4)/2 = 2.
Однако у первого, с большим отношением глубины зазора к X max за пределами линейного диапазона, нелинейность будет нарастать относительно плавно, а второй = захрипит уже при незначительном превышении X max. Так что есть прямой смысл смотреть не только на величину X max из документации, но и на толщину переднего магнитопровода на самом динамике — чем больше, тем лучше.
Другой источник искажений, определяемых конструкцией привода — его ассиметрия. В идеальном случае сила, действующая на звуковую катушку при движении в одну и другую сторону, то есть внутрь магнитной системы и наружу, должны быть одинаковы по величине. Не будет этого — искажения сигнала неизбежны. Для этого магнитное поле, создаваемое в зазоре, должно быть максимально симметричным. Так бы оно и случилось, без особых ухищрений, если бы все магнитное поле оказывалось в зазоре. На деле этого не происходит и силовые линии поля «выплескиваются» из зазора и образуют поле рассеяния. Но, поскольку выше зазора — воздух, а ниже — сталь полюсного наконечника, рассеяние происходит существенно несимметрично.
Чтобы как-то навести симметирию, некоторые фирмы применяют более сложную геометрию рабочего зазора магнитной системы. Некоторые, например, просто удлинняют полюсный наконечник (в сабвуферах Kicker, например, очень это любят)
В результате магнитная обстановка сверху и снизу существенно выравнивается, но дается это в результате увеличения общего рассеяния — силовые линии «лезут» вверх по стволу удлинненного полюсного наконечника, а место им — в зазоре, все остальное — нежелательные побочные поля. Для компенсации возросшего рассеяния приходится ставить более мощные магниты. Другие фирмы идут «от противного» и уменьшают рассеяние ниже магнитопровода, для чего полюсный наконечник делается ступенчатым.
Более «тощий» ствол замыкает на себя меньше силовых линий и они поневоле скапливаются в зазоре, но возрастает общее магнитное сопротивление системы и падает индукция в зазоре. Вообще, магнитное сопротивление стараются сделать возможно меньшим, для этого часто полюсный наконечник выполняют заодно с нижним магнитопроводом, чтобы не было лишнего стыка, хотя это намного хлопотнее, чем сделать их по отдельности и соединить при сборке. Еще одно, довольно эфективное, но не очень распространенное решение — полюсный наконечник с выемкой, можно найти в довольно пафосных марках динамиков. Здесь, помимо усложнения технологии, возрастает чувствительность к разбросу характеристик магнита, поэтому менее притязательные изготовители головок на такое решение идут неохотно.
Особняком стоят радикальные решения — вывернутые «наизнанку» магнитные системы, у которых магнит — внутри звуковой катушки, а все, что вокруг — магнитопровод, замыкающий магнитную цепь.
Такие «обращенные» магнитные системы сделаны главным образом для того, чтобы улучшить линейность работы диффузора, а с точки зрения их функционирования как «мотора» — сплошная головная боль для разработчиков — оттого они и редки. Оссобого внимания заслуживают моторы tohatsu.
Привод динамика, как любая машина постоянного тока — обратим, то есть одновременно работает и как своего рода трансформатор. При движении звуковой катушки в мощном магнитном поле в ней наводится ЭДС и протекает ток, поскольку катушка закорочена практически нулевым выходным сопротивлением усилителя. Этот ток приводит к модуляции магнитного поля в зазоре, а поскольку звуковая катушка то «надета» на полюсный наконечник, то вылезает наружу, характер этой модуляции тоже ассиметричен и приводит к дополнительным искажениям. Для снижения этих нежелательных эффектов необходимо сделать так, чтобы, оставаясь эффективным двигателем, привод динамика перестал быть эффективным трансформатором. Известно, что злейший враг трансформатора — короткозамкнутые витки. Вот их-то и поставили на службу обществу в усовершенствованных магнитных системах. Чаще всего такие короткозамкнутые витки делаются в виде покрытия медью верхнего торца полюсного наконечника,
установки медного (реже — алюминиевого) наконечника…
…или с помощью так называемого «стабилизатора магнитного потока» — проводящего кольца, установленного у основания полюсного наконечника, подобная конструкция замечена в сабвуферах марки Fi Audio.
Побочным эффектом от короткозамкнутых витков в различных вариантах является уменьшение индуктивности звуковой катушки, из-за влияния которой с повышением частоты растет импеданс сабвуфера. Поэтому косвенно о наличии описанных устройств в конструкции динамика можно судить по величине индуктивности звуковой катушки. Если величина этой индуктивности 5-6 дюймового мидбаса не превышает 0,3-0.4 мГн, а у сабвуферов 10 — 12 дюймов 0,6-1,0 мГн, можно дать голову на отсечение, что создатели динамика позаботились о стабилизации потока, за что им можно быть только признательными.