Обговорити
у Facebook

Відправити
у Google plus

Ось чим мені подобається Kicker, то це своїм нестандартним підходом. Поки всі уперлися і вагонами клепають сабвуфери у фазоінверторних корпусах, ці дідки car audio просто згадують, що є ще й інші види оформлення. Пасивний випромінювач (він же – passive radiator) має багато спільного з фазоінвертором, але позбавлений багатьох його недоліків. І нічого нового, Гаррі Олсон описав його принцип у своєму патенті аж у 1935 році.

Конструкція

Не забігатиму вперед і насамперед "зустріч по одязі". Kicker CWTB10 дуже компактний - довжина корпусу не перевищує 44 см. Зовнішній діаметр, відповідно, як у типової "десяточки" - трохи менше 28 см. У серії є і 8-дюймова модель, вона ще компактніша.

Особливо зазначу, що сабвуфер позиціонується виробником як універсальний – його можна використовувати не тільки в автомобілі, а й, скажімо, у катерах, відкритих джипах або квадроциклах. Корпус виконаний з товстого стійкого ударостійкого пластику і повністю герметичний.

Для кріплення сабвуфера передбачено отвори з різьбленням, а в комплекті йдуть кілька кронштейнів для горизонтального або вертикального монтажу.

Мені на тест дісталася модель з номінальним імпедансом 2 Ом, але взагалі Kicker CWTB10 має і 4-омну версію. 2-омну краще підключати до якогось басового моноблоку, а ось 4-омну можна використовувати і з багатоканальними підсилювачами, підключаючи сабвуфер до пари каналів у міст.

Тепер, власне, до акустичного оформлення – пасивного випромінювача. Форма корпусу тут грає не найважливішу роль, але у разі він виконаний як труби, кінцях якої – по дифузору. Динаміку насправді належить лише один із них. Другий такий самий дифузор і на такому ж підвісі - це і є пасивний випромінювач.

Як працює пасивний випромінювач?

Я не дарма на самому початку згадав, що пасивний випромінювач має багато спільного із фазоінвертором. Для тих, хто не знає, як працює фазоінвертор, коротко розповідаю.

Коли дифузор динаміка ходить сюди-туди, він поперемінно то стискає, то розтискає повітря всередині корпусу. Відповідно, це повітря поперемінно прагнутиме то вийти назовні через порт, то засмоктувати через нього назад. Але фішка в тому, що повітря всередині порту має певну інертність, і до виходу з нього всі ці коливання "добиратимуться" з деяким запізненням.

На певній частоті (саме вона і називається частотою налаштування порту) виявиться так, що повітря на виході з порту коливатиметься синхронно з самим дифузором. Т. е. випромінювання від дифузора і з порту будуть складатися. Власне, це є ефект акустичного посилення.

Пасивний випромінювач працює абсолютно за таким же принципом. Тільки замість порту з повітряною масою всередині нього працює просто дифузор на підвісі. По суті, пасивний випромінювач – це такий самий динамік, тільки без магнітної системи. І якщо налаштування звичайного фазоінверторного порту можна змінювати його пропорціями та розмірами, то в пасивному випромінювачі налаштування змінюється масою дифузора та пружністю/в'язкістю/жорсткістю його підвісу.

У чому переваги пасивного випромінювача перед звичайним фазоінверторним портом?

А ви подивіться на розміри корпусу, і питання відпаде саме собою. У випадку з Kicker CWTB10 внутрішній об'єм виходить близько 27 літрів. Якщо спробувати розрахувати звичайний порт для такого корпусу (наприклад, JBL Speakershop або BassPort), то програма видасть для нього ну дуже незручні розміри. Або перетин буде занадто маленьким, або довжина неосудної.

А у пасивного випромінювача можна зробити будь-яку площу і будь-яку настройку. Як думаєте, чи вдасться зробити звичайний порт такого ж перетину з низьким налаштуванням? Ось і я про те.

Як це влаштовано усередині?

Динаміки кріпляться через "лапи" захисного грилю. Щоб дістатися гвинтів, потрібно лише зняти з них заглушки.

До речі, це вам не шурупи якісь, все серйозно - з вживленими в корпус заставними гайками.

Усередині корпус заповнений розпушеним синтепоном. Якщо коротко, то він, по-перше, створює ефект "збільшення" внутрішнього об'єму, а по-друге, якоюсь мірою демпфує коливання повітря всередині нього.

Сам динамік – без зайвих етикеток та інших прикрас. Хоча вказана на лицьовій стороні серія Comp R натякає на його спорідненість з окремим динаміком сабвуферним Kicker 43CWR104. Швидше за все, це він і є, лише у спрощеному виконанні – без декоративних накладок та з більш простими терміналами підключення кабелів.

А ось те, що стоїть з іншого боку корпусу. Зовні виглядає як динамік, але всередині динамік зовсім не схожий. Точніше, схожий на динамік без мотора.

Там, де до дифузору зазвичай кріпиться котушка, закріплена металева шайба – вона коригує вагу рухомої системи.

Вимірювання

Для інтересу зняв імпедансну криву не тільки для всього сабвуфера, а й окремо для динаміка. Судячи з характеру кривих, пасивний випромінювач налаштований близько 35 Гц, що дуже близько до Fs самого динаміка.

Виміряні параметри динаміка у сабвуфері Kicker CWTB10:

• Fs (власна резонансна частота) – 35 Гц
• Vas (еквівалентний об'єм) – 19,5 л
• Qms (механічна добротність) - 8,97
• Qes (електрична добротність) – 0,51
• Qts (повна добротність) – 0,49
• Mms (ефективна маса рухомої системи) – 159 г
• BL (коефіцієнт електромеханічного зв'язку) - 11,1 Тл м
• Re (опір звукової котушки постійному струму) – 1,8 Ом
• dBspl (опорна чутливість, 1м, 1Вт) – 84,2 дБ

Втім, параметри динаміка це так, більше інтересу. Ми ж маємо готовий сабвуфер, тож оціню його роботу у зборі.

Для початку знімаю АЧХ випромінювання самого дифузора. Зверніть увагу на провал якраз у зоні налаштування пасивного випромінювача – близько 35 Гц:

Справа в тому, що при роботі сабвуфера на цій частоті пасивний випромінювач входить в резонанс і сам починає стискати-розтискати повітря в корпусі, і для динаміка повітря в корпусі стає пружним. Що, своєю чергою, і обмежує хід його дифузора.

Виходить, що сабвуфер на цих частотах майже не працює? Звичайно ж, ні, просто поблизу частоти налаштування пасивного випромінювача працює в основному не динамік, а сам випромінювач:

І ось так вони працюють разом:

Загальну АЧХ показати, на жаль, не можу, оскільки вимірювання на нижніх частотах коректно робити лише в ближньому полі (не вести його через один вимір в безеховую камеру МТУСІ). Але навіть побіжний аналіз АЧХ динаміка та пасивного випромінювача дає зрозуміти, що в салоні автомобіля сабвуфер повинен працювати дуже смачно. Що, власне, підтвердилося на практиці.

Проба у справі та висновки

Невеликий експеримент в автомобілі показав, що не варто передчасно судити про можливості цього саба за його розмірами. Пасивний випромінювач при правильному налаштуванні (а тут він правильно налаштований) – велика сила. По віддачі і глибині басу Kicker CWTB10 точно не поступається середньостатистичного 12-дюймового сабвуфера.

За характером басу скажу одне це Kicker. Щільний, вагомий, соковитий. Для клубної музики – взагалі знахідка. Що цікаво, зі збільшенням гучності бас не починає тиснути на вуха, зате починає сприйматися тактильно - басовий ритм сприймається ударами в груди начебто важким гумовим м'ячем. І це від якоїсь там десяточки!

На відкритому просторі (а з таким виконанням Kicker CWTB10 можна спокійно використовувати хоч на катері, хоч на відкритому позашляховику) бас цілком природно втрачає в глибині, але майже не втрачає натиску. Я навіть сказав би, що він стає ще більш щільним і зібраним за своєю структурою. І знову ж таки, саме те для ритмічної клубної музики.

Загалом правильно розрахований пасивний випромінювач - це вам не якийсь там "фазик на трубі". Це серйозніше буде.

• Компактен, зручний в установці
• Можна використовувати у відкритих позашляховиках, катерах, квадроциклах тощо.
• Якісне виконання
• Несподівано висока для 10-дюймового калібру басова віддача
• На клубній музиці бас просто шикарний

• Тяжче переважно до ритмічної музики

Обговорити
у Facebook

Відправити
у Google plus

Посвяченому акустиці приміщення ми з'ясували, що будь-яка кімната - свого роду резонатор, який драматично впливає на характер звучання системи. Тепер настав час поговорити безпосередньо про джерела цього самого звучання, тобто про акустичні системи.

Щоб добре розібратися в процесах, що відбуваються в ящику, на стіні якого змонтований один або кілька динаміків, потрібно вдумливо прочитати пару-трійку книжок, у кожній з яких формул більше, ніж у всьому шкільному курсі фізики. Я забиратися в такі нетрі не буду, так що не варто цей матеріал як вичерпний аналіз або посібник з будівництва аудіофільських колонок. Однак дуже сподіваюся, що він допоможе меломанам-початківцям (та й деяким хронічним теж) як слід зорієнтуватися в різноманітності акустичних рішень, кожне з яких його розробники, зрозуміло, називають єдино правильним.

Деякий час після винаходу в 1924 електродинамічного випромінювача з конічним дифузором (окей, просто динаміка), його дерев'яне обрамлення виконувало в першу чергу декоративні та захисні функції. Воно й зрозуміло – після довгих років прослуховування платівок через слюдяні мембрани та розтруби грамофонів, саунд нового устрою та без жодного акустичного доопрацювання здавався просто апофеозом милозвучності.

Мембрани грамофонів виготовлялися найчастіше з алюмінію чи слюди

Однак технології запису швидко вдосконалювалися і стало зрозуміло, що більш-менш правдоподібно відтворити гучний діапазон динаміком, що просто закріплений на якійсь підставці, вкрай проблематично. Справа в тому, що дана сама собі динамічна головка знаходиться в стані короткого акустичного замикання. Тобто хвилі від фронтальної і тилової поверхонь дифузора, що випромінюються, ясна річ, у протифазі, безперешкодно накладаються один на одного, що найсумнішим чином відбивається на ефективності роботи, і в першу чергу на передачі басів.

До речі, в процесі цієї розповіді я найчастіше міркуватиму саме про низькі частоти, тому що їх відтворення - ключовий момент у роботі будь-якого корпусу АС. ВЧ-драйвери в силу малої довжини хвиль, що випромінюються, у взаємодії з внутрішнім обсягом колонки взагалі не потребують, і найчастіше повністю від нього ізольовані.

Душа навстіж

Найпростіший спосіб відокремити фронтальне випромінювання динаміка від тилового – змонтувати його на щиті якомога більшого розміру. З цієї простої ідеї і народилися, власне, перші акустичні системи, які являли собою ящик з відкритою задньою стінкою, оскільки для компактності краю щита просто взяли, та й загнули під прямим кутом. Однак у плані відтворення басів успіхи подібних конструкцій вражали не надто. Крім недосконалості корпусу, проблема була ще й у дуже невеликому за сучасними поняттями ході підвіски дифузорів. Щоб хоч якось вийти зі становища, використовувалися динаміки якомога більшого розміру, здатні розвивати прийнятний звуковий тиск при невеликій амплітуді коливань.

PureAudioProject Trio 15TB з 15-дюймовими НЧ-драйверами на тришарових бамбукових панелях

Незважаючи на примітивність подібних конструкцій, у них були й деякі переваги, причому настільки специфічні і цікаві, що адепти відкритих АС не перевелися досі.

Почати з того, що відсутність будь-яких перешкод на шляху звукових хвиль – найкращий шлях до підвищення чутливості. Цей момент особливо цінний для аудіофільських лампових підсилювачів, особливо однотактних або позбавлених зворотного зв'язку. Паперові дифузори великого діаметру навіть на потужності близько чотирьох-п'яти ват здатні створити досить-таки значний, і при цьому напрочуд відкритий і вільний саунд.

При висоті 1,2 м у світі відкритої акустики Jamo R907 вважаються практично компактними

Що ж стосується тилового випромінювання, то щоб не вносити спотворень у прямий звук, воно має приходити до слухача з помітною затримкою (понад 12-15 мс) - у такому разі його вплив відчувається як легка реверберація, яка лише додає в саунд повітря і розширює музичний простір . Тонкість у тому, що для створення цієї «помітної затримки» колонки, зрозуміло, повинні бути розташовані на невеликій відстані від стін. До того ж велика площа передньої панелі та значні розміри НЧ-драйверів відповідним чином позначаються на загальних габаритах АС. Одним словом, власників невеликих і навіть середніх житлових кімнат прохання не перейматися.

До речі, окремий випадок відкритих систем - акустика, побудована на електростатичних випромінювачах. Тільки за рахунок майже невагомої діафрагми великої площі, до всіх вищеописаних переваг, електростати додають здатність філігранно передавати навіть різкі динамічні контрасти, а завдяки відсутності поділу сигналу в зонах СЧ і ВЧ, ще й завидна тембральна точність.

Відкрите оформлення

Плюси:Висококласні відкриті колонки – чудовий спосіб отримати реальний кайф від прослуховування пуристських лампових однотактників.

Мінуси:Про жирні компресійні баси краще забути відразу. Весь звуковий тракт має бути підпорядкований ідеї відкритої акустики, а самі колонки доведеться вибирати з обмеженого числа пропозицій.

Замкнений у ящику

Зі зростанням потужності та поліпшенням параметрів підсилювачів надвисока чутливість акустики перестала бути головним каменем спотикання, а ось проблеми нерівномірності АЧХ, і особливо правильного відтворення басів, стали ще актуальнішими.

Гігантський крок до прогресу в цьому напрямку зробив 1954 року американський інженер Едгар Вільчур. Він запатентував акустичну систему закритого типу, і це був аж ніяк не трюк у стилі нинішніх патентних тролів.

Патентна заявка Едгара Вільчура на АС у закритому оформленні

До того моменту вже був винайдений фазоінвертор і, зрозуміло, до ящика з дном динамік теж приміряли неодноразово, тільки нічого хорошого з цього не виходило. Через пружність замкнутого об'єму повітря доводилося або втрачати істотну частину енергії дифузора, або робити корпус непомірно більшим, щоб знизити тиск градієнта. Вільчур же вирішив навернути зло на благо. Він сильно знизив пружність підвісу, переклавши таким чином контроль за рухом дифузора на об'єм повітря - пружину куди більш лінійну та стабільну, ніж гофр або гумове кільце.

У закритому ящику рухи дифузора контролюються повітрям - на відміну паперу чи гуми не старіє і зношується

Так вдалося не тільки повністю позбутися акустичного короткого замикання та підняти віддачу на низьких частотах, але й відчутно згладити АЧХ на всьому її протязі. Проте виявився й мінорний момент. З'ясувалося, що демпфування замкнутим об'ємом повітря призводить до підвищення резонансної частоти рухомої системи та різкого погіршення відтворення частот нижче цього порога. Для боротьби з такою неприємністю довелося збільшувати масу дифузора, що логічно призвело до зниження чутливості. Плюс поглинання всередині «чорної скриньки» мало не половини акустичної енергії, не могло не зробити внеску до зниження звукового тиску. Одним словом, новий тип колонок потребував підсилювачів досить серйозної потужності. На щастя, на той час вони вже існували.

Сабвуфер SVS SB13-Ultra із закритим акустичним оформленням

Сьогодні закрите оформлення застосовується здебільшого у сабвуферах, особливо у тих, що претендують на серйозне музичне виконавство. Справа в тому, що для домашніх кінотеатрів енергійне відпрацювання найнижчих басів часто виявляється важливішим за динамічну і фазову точність на всьому протязі НЧ-діапазону. А ось об'єднавши відносно компактний закритий саб з пристойними сателітами, можна досягти куди більш правильного звуку - нехай і не наповненого надглибокими басами, зате вкрай швидкого, зібраного та чіткого. Все вищесказане можна віднести і щодо повнодіапазонних колонок, «закриті» моделі яких зрідка з'являються на ринку.

Закрита скринька

Плюси:Зразкова швидкість атаки та роздільна здатність в низькочастотному діапазоні. Відносна компактність конструкції.

Мінуси:Потрібний досить потужний підсилювач. Надглибоких басів на межі інфразвуку досягти дуже важко.

Справа - труба

Ще одним способом приборкання протифазного тилового випромінювання став фазоінвертор, російською буквально "розгортач фази". Найчастіше він є порожнистою трубкою, змонтованою на передній або задній поверхні корпусу. Принцип роботи зрозумілий з назви і нехитрий: раз позбавлятися випромінювання зворотної сторони дифузора важко і нераціонально, отже потрібно синхронізувати його по фазі з фронтальними хвилями і використовувати для слухачів.

Амплітуда та фаза руху повітря у фазоінверторі змінюються в залежності від частоти коливань дифузора

По суті, труба з повітрям є самостійною коливальною системою, що отримує імпульс від руху повітря всередині корпусу. Маючи цілком певну частоту резонансу, фазоінвертор працює тим ефективніше, чим ближче коливання дифузора до частоти його налаштування. Звукові хвилі вищих частот зрушити з місця повітря в трубі просто не встигають, а нижчі хоч і встигають, але чим вони нижчі, тим сильніше зміщується фаза випромінювання фазоінвертора, і, відповідно, його ефективність. Коли поворот фази сягає 180 градусів, тунель починає відверто і дуже ефективно глушити звук басового драйвера. Саме цим пояснюється дуже круте падіння звукового тиску АС нижче частоти налаштування фазоінвертора - 24 дБ/окт.

У боротьбі з турбулентними призвуками конструктори фазоінверторів постійно експериментують

У закритого ящика, між іншим, на частотах нижче резонансний спад АЧХ значно плавніший - 12 дБ/окт. Однак на відміну від глухої коробки, коробка з трубою в бічній стінці не змушує конструкторів йти на будь-які хитрощі заради максимального зниження резонансної частоти динаміка, що досить клопітно і дорого. Тунель фазоінвертора налаштувати куди простіше – достатньо підібрати її внутрішній об'єм. Це, щоправда, теоретично. На практиці, як завжди, починаються непередбачені складності, наприклад, на великих рівнях гучності повітря на виході з отвору може шуміти майже як вітер у пічному димарі. До того ж інертність системи часто стає причиною падіння швидкості атаки та погіршення артикуляції на басах. Одним словом, простір для експериментів та оптимізації перед конструкторами фазоінверторних систем відкривається просто неймовірний.

Фазоінвертор

Плюси:Енергійна віддача на НЧ, можливість відтворення найглибших басів, відносна простота та дешевизна виготовлення (при значній складності розрахунку).

Мінуси:У більшості реалізацій програє закритій скриньці у швидкості атаки та чіткості артикуляції.

Обійдемося без котушки

Спроби позбутися генетичних проблем фазоінвертора, а заразом і заощадити на об'ємі корпусу без шкоди для глибини басу, наштовхнули розробників на ідею замінити порожню трубу на мембрану, що рухається коливаннями того ж робочого об'єму повітря. Простіше кажучи, у закритому ящику встановили ще один низькочастотний драйвер, лише без магніту та звукової котушки.

Пасивний випромінювач може збільшити ефективну поверхню дифузора вдвічі або навіть у троє, якщо в одній колонці вони встановлені парою

Конструкція отримала назву «пасивний випромінювач» (Passive radiator), яку часто-густо не надто грамотно перекладають з англійської як «пасивний радіатор». На відміну від труби сабвуфера, пасивний дифузор займає набагато менше простору в корпусі, не такий критичний до розташування, і до того ж він, як і повітря всередині закритого ящика, демпфує провідний драйвер, згладжуючи його АЧХ.

Пасивний випромінювач сабвуферу REL S/5. Основний драйвер направлений у підлогу

Ще один плюс - зі збільшенням площі випромінюючої поверхні для досягнення потрібного звукового тиску потрібна менша амплітуда коливань, а отже, знижуються наслідки нелінійної роботи підвісу. Коливаються обидва дифузори синфазно, а резонансна частота вільної мембрани налаштовується точним регулюванням маси - до неї просто підклеюють грузик.

Пасивний випромінювач

Плюси:Компактність корпусу при вражаючій глибині басів. Відсутність фазоінверторних призвуків.

Мінуси:Збільшення маси випромінюючих елементів призводить до зростання перехідних спотворень та уповільнення імпульсного відгуку.

Вихід із лабіринту

Акустика, озброєна фазоінверторами та пасивними випромінювачами, відтворює глибокі баси завдяки резонаторам, що працюють за посередництвом повітря всередині АС. Однак хто сказав, що об'єм колонки не може відігравати роль низькочастотного випромінювача сам собою? Звичайно, може, і відповідна конструкція називається акустичний лабіринт. По суті, вона є хвилевід, протяжністю в половину або чверть довжини хвилі, на якій планується домогтися резонансу системи. Іншими словами, конструкція налаштовується по нижній межі частотного діапазону АС. Звичайно використовувати хвилевід повної довжини хвилі було б ще ефективнішим, але тоді для частоти, скажімо, 30 Гц, його довелося б робити 11-метровим.

Акустичний лабіринт - улюблена конструкція акустиків-саморобів. Але за бажання корпусу найхитрішої форми можна замовити і в готовому вигляді

Щоб у колонці розумних розмірів вмістити навіть удвічі компактнішу конструкцію, в корпусі встановлюють перегородки, що формують максимально компактний вигнутий хвилевід, поперечним перерізом приблизно рівним площі дифузора.

Від фазоінвертора лабіринт відрізняється насамперед менш «резонансним» (тобто не акцентованим на певній частоті) звучанням. Відносно низька швидкість і ламінарність руху повітря в широкому хвилеводі перешкоджає виникненню турбулентності, яка породжує, як ми пам'ятаємо, небажані призвуки. Крім того, в даному випадку драйвер вільний від компресії, що підвищує резонансну частоту, адже його тилове випромінювання не зустрічає жодних перешкод.

Схема для розрахунку корпусу на dbdynamixaudio.com

Існує думка, що акустичні лабіринти створюють менше проблем зі стоячими хвилями в кімнаті. Однак при найменших прорахунках у розробці або виготовленні, стоячі хвилі можуть виникнути в самому хвилеводі, який, на відміну від фазоінвертора, має більш складну структуру резонансів.

Взагалі треба сказати, що грамотний розрахунок та точне налаштування акустичного лабіринту – процеси дуже непрості та трудомісткі. Саме з цієї причини цей тип корпусу зустрічається нечасто, і лише в АС дуже серйозного цінового рівня.

Акустичний лабіринт

Плюси:Не лише гарна віддача, а й висока тональна точність басів.

Мінуси:Неабиякі розміри, дуже висока складність (читай - вартість) створення правильно працюючої конструкції.

Гей, на поромі!

Рупор - найдавніший і, мабуть, провокаційний тип акустичного оформлення. Виглядає круто, якщо не сказати епатажно, звучить яскраво, а часом... У старих фільмах герої іноді кричать один одному щось у рупор, і характерне забарвлення такого звуку давно стало мемом і в музичному, і в кіношному світі.

Avantgarde Acoustics Trio з низькочастотним рупорним масивом Basshorn XD заввишки 2,25 м

Звичайно від бляшанки з ручкою теперішня акустика пішла дуже далеко, але принцип роботи все той же - рупор підвищує опір повітряного середовища для кращого узгодження з відносно високим механічним опором рухомої системи динаміка. Таким чином, підвищується його ККД, а заразом і формується чітка спрямованість випромінювання. На відміну від описаних раніше конструкцій, рупор найчастіше використовується у високочастотних ланках АС. Причина проста - його перетин збільшується по експоненті, і чим нижча відтворювана частота, тим більшим має бути розмір вихідного отвору - вже на 60 Гц буде потрібно розтруб діаметром 1,8 м. Зрозуміло, що такі монструозні конструкції більше підходять для стадіонних концертів, де їх дійсно періодично можна зустріти.

Головний козир адептів рупорного відтворення полягає в тому, що акустичне посилення дозволяє при заданій звуковій віддачі зменшити хід мембрани, а значить підняти чутливість і покращити музичну роздільну здатність. Так-так, знову кивок власникам лампових однотактників. До того ж при грамотному розрахунку розтруби можуть грати роль акустичних фільтрів, круто відсікаючи звук за межами своєї смуги і дозволяючи обмежитися найпростішими, а тому мінімальні спотворення, що вносять електричними кросоверами, а іноді і взагалі обійтися без них.

Системи Realhorns – особлива акустика для особливих випадків

Скептики ж не втомлюються нагадувати про характерне рупорне забарвлення, особливо помітне на вокалі, і надає йому характерну гугнявість. Подолати цю неприємність дійсно нелегко, хоча судячи з того, як грають найкращі зразки High-End-рупорів, цілком реально.

Рупор

Плюси:Високий акустичний ККД, отже, відмінна чутливість і непоганий музичний дозвіл системи.

Мінуси:Характерне важко усунення забарвлення звуку, недитячі розміри середньо-і тим більше низькочастотних конструкцій.

Кола на воді

Саме такою аналогією найпростіше описати характер випромінювання контрапертурних акустичних систем, які вперше розроблені в Радянському Союзі у 80-х роках минулого століття. Принцип роботи нетривіальний: пара однакових динаміків змонтована так, що їх дифузори розташовані один навпроти одного в горизонтальній площині і рухаються симетрично, то стискаючи, то розтискаючи повітряний прошарок. В результаті створюються кільцеві повітряні хвилі, що рівномірно розходяться на всі боки. Причому характеристики цих хвиль у процесі розповсюдження спотворюються мінімально, які енергія згасає повільно - пропорційно відстані, а чи не його квадрату, як у разі звичайних АС.

Duevel Sirius поєднує елементи рупорної та контрапертурної конструкцій

Крім далекобійності та кругової спрямованості, контрапертурні системи цікаві на подив широкою вертикальною дисперсією (близько 30 градусів проти стандартних 4-8 гр.), а також відсутністю доплерівського ефекту. Для динаміків він проявляється в биття сигналу, викликаних постійною зміною відстані від джерела звуку до слухача через коливання дифузора. Щоправда, реальна чутність цих спотворень досі викликає багато суперечок.

Взаємне проникнення концентричних звукових полів правої та лівої колонок створюють дуже велику і рівномірну зону об'ємного сприйняття, тобто по суті питання точного позиціонування АС щодо слухача стає неактуальним.

Італійсько-російська контрапертурна акустика Bolzano Villetri

Характерна особливість контрапертури в тому, що звук, що приходить до слухача фактично з усіх боків, хоча створює вражаючий ефект присутності, не може повною мірою передати інформацію про звукову сцену. Звідси розповіді слухачів про відчуття рояля, що літає по кімнаті, та інших чудесах віртуальних просторів.

Контрапертура

Плюси:Широка зона ефектного об'ємного сприйняття, натуралістичність тембрів завдяки нетривіальному використанню акустичних хвильових ефектів.

Мінуси:Акустичне місце помітно відрізняється від звукової сцени, задуманої при записі фонограми.

Та інші...

Якщо ви думаєте, що на цьому перелік варіантів оформлення колонок вичерпується, значить ви сильно недооцінюєте конструкторський інтерес електроакустиків. Я описав лише найбільш ходові рішення, залишивши за кадром близьку родичку лабіринту - трансмісійну лінію, смуговий резонатор, корпус з панеллю акустичного опору, навантажувальні труби.

Nautilus від Bowers & Wilkins - одна з найнезвичайніших, найдорожчих та авторитетних у плані звучання акустичних систем. Тип оформлення - навантажувальні труби

Подібна екзотика зустрічається досить рідко, але іноді вона матеріалізується в конструкції з унікальним звучанням. А іноді й ні. Головне не забувати, що шедеври, як і посередності, зустрічаються у всіх оформленнях, хоч би що говорили ідеологи того чи іншого бренду.

Підготовлено за матеріалами журналу "Stereo & Video", червень 2016 р.

У цій статті ми подивимося, як зробити сабвуфер своїми руками, не вникаючи в надра електроакустики, не вдаючись до складних розрахунків і тонких вимірів, хоча деякі зробити все одно доведеться. «Без особливих складнощів» не означає «тяп-ляп на цеглу, гони, бабця, могорич». У наш час на домашньому комп'ютері можна моделювати дуже складні акустичні системи (АС); посилання на опис цього процесу див. наприкінці. Але робота з готовим пристроєм з натхнення дає те, чого не отримаєш ніяким прочитанням і переглядом - інтуїтивне розуміння суті процесу. У науці та техніці відкриття на кінчику пера відбуваються рідко; найчастіше дослідник, набравшись досвіду, «нутром» починає розуміти, що там до чого, і тоді шукає математику, придатну для описи явища і виведення розрахункових інженерних формул. Багато великих з гумором та задоволенням згадували свої перші невдалі досліди. Олександр Белл, напр., котушки для свого першого телефону намагався спочатку мотати голим дротом: він, музикант за освітою, просто ще не знав, що дріт під струмом потрібно ізолювати. Але телефон Белл таки винайшов.

Про комп'ютерні розрахунки

Не думайте, що JBL SpeakerShop або ін. програма розрахунку акустики видасть вам єдиний можливий правильний варіант. Комп'ютерні програми пишуться за перевіреними алгоритмами, але нетривіальні рішення неможливі тільки в богослов'ї. «Всі знають, що так не можна робити. Знаходиться йолоп, який цього не знає. Він і робить винахід»- Томас Альва Едісон.

SpeakerShop з'явився нещодавно, розроблено цю програму дуже ґрунтовно і те, що користуються ним дуже активно, безумовний плюс як розробникам, так і любителям. Але чимось теперішня ситуація з ним схожа на історію з першими фотошопами. Хто юзал ще винду 3.11, пам'ятаєте? – тоді з обробки картинок просто з глузду з'їжджали. А потім виявилося - щоб зробити хороший знімок, потрібно все-таки вміти фотографувати.

Що це й навіщо?

Сабвуфер (просто – саб) у дослівному перекладі звучить курйозно: підгавкувач. Реально ж це басовий (низькочастотний, НЧ) динамік, який відтворює частоти нижче прим. 150 Гц, у спеціальному акустичному оформленні, ящику (коробі) досить складного пристрою. Сабвуфери застосовуються і в побуті, в висококласних підлогових АС і недорогих настільних, вбудовані і в автомобілях, див. рис. Якщо вдасться створити сабвуфер, що правильно відтворює баси, можна сміливо братися за , т.к. відтворення НЧ, мабуть, найжирніший із китів, на яких стоїть вся електроакустика.

Компактна НЧ-ланка АС зробити набагато важче ніж СЧ і ВЧ (середньо- та високочастотні) по-перше, через акустичний короткий замикання, коли звукові хвилі від фронтальної та тильної випромінюючих поверхонь динаміка (головки гучномовця, ГГ) гасять один одного: довжини хвиль НЧ - метри, і без належного акустичного оформлення ГГ ніщо не заважає їм відразу зійтися в протифазі. По-друге, спектр спотворень звуку на НЧ тягнеться далеко в найкраще чутну область СЧ. По суті, будь-яка широкосмугова АС є НЧ-ланка, в яку вбудовані СЧ і ВЧ випромінювачі. Але до саба вже з погляду ергономіки пред'являється додаткова вимога: сабвуфер для будинку має бути якомога компактнішим.

Примітка:всі види акустичного оформлення НЧ ГГ можна розділити на 2 великі класи - одні гасять випромінювання з тилу динаміка, другі перевертають його по фазі на 180 градусів (обертають фазу) і перевипромінюють з фронту. Сабвуфер, залежно від властивостей ГГ (див. далі) та необхідного виду його амплітудно-частотної характеристики (АЧХ), може бути побудований за схемою того чи іншого класу.

Напрямок на звуки нижче 150 Гц людина розрізняє дуже погано, тому у звичайній житловій кімнаті саб можна поставити загалом будь-де. СЧ-ВЧ АС (сателіти) акустики із сабвуфером виходять дуже компактними; їхнє розташування в кімнаті можна підібрати оптимальним для даного приміщення. Сучасне житло надлишком площі і гарною власною акустикою не відрізняється, і «приткнути» в ньому правильно хоча б пару хороших широкосмугових колонок можливо не завжди. Тому виготовлення сабвуфера самостійно дозволяє не тільки заощадити солідну суму грошей, але й отримати все-таки чистий, вірний звук у цій ось хрущовці, брежнєвці або сучасному новобудові. Особливо ефективний сабвуфер у системах повнооб'ємного звуку, т.к. ставити 5-7 колонок на повну смугу кожна це надто і для «наворочених» користувачів.

Баси

Відтворення басів складно не лише технічно. Вузький НЧ ділянка всього діапазону звукових хвиль неоднорідний за своїм психофізіологічним впливом і поділяється на 3 області. Щоб правильно підібрати басовий динамік і зробити короб для сабвуфера своїми руками, потрібно знати їх межі та значення:

• Верхній бас (UpperBass) - 80-(150 ... 200) Гц.
• Середній бас чи мідбас (MidBass) – 40-80 Гц.
• Глибокий бас чи підбас (SubBass) – нижче 40 Гц.

Верха

Середина

На мідбасах головне завдання при створенні сабвуфера – забезпечити у мінімальному обсязі ящика найвищу віддачу ГГ, задану форму АЧХ та її максимальну рівномірність (гладкість). АЧХ, у бік нижчих частот близька до прямокутної, дає потужний, але жорсткий бас; АЧХ, що рівномірно падає – чистий і прозорий, але слабший. Вибір тієї чи іншої залежить від характеру, що прослуховується: рокерам потрібен звук «зліший», а для класики ніжніший. У тому й іншому випадку великі провали та сплески на АЧХ псують суб'єктивне сприйняття при формально однакових техпараметрах звуку.

Глибина

Підбас визначальний вплив на тембр (забарвлення) звуку музичних інструментів має лише духових органів у спеціально побудованих залах. Сильні підбасові компоненти характерні для звуків природних та техногенних катаклізмів, сильних вибухів та голосів окремих видів тварин (левовий рик). Понад 90% людей підбаси або не чують, або чують невиразно. Напр., якщо принципово різні за своїм характером звуки тропічного урагану та ядерного вибуху відфільтрувати від усього, крім підбасів, то за ними навряд чи хтось розбере, що там насправді коїться. Тому домашній сабвуфер майже завжди оптимізують на мідбас, а залишок підбаса, який вийде, маскує власні шуми приміщення. Для чого він, до речі, дуже придатний і чим корисний.

Підбас у машині

Ефект маскування шумів особливо необхідний у тісному та зашумленому салоні автомобіля, тому автосабвуфери оптимізуються на підбас. Іноді для цього любителі Hi-Fi на швидкості віддають сабу весь багажник, ставлячи туди 15”-18” динаміки-монстри на 150-250 Вт пікової потужності, див. рис. Однак цілком пристойний сабвуфер у машину можна зробити і не жертвуючи корисним об'ємом у кузові, див.

Примітка:пікову потужність динаміка часто ототожнюють із шумовою, що неправильно. На пікової потужності звук спотворений, але ще виразний, тобто. помітний за змістом. Шумова потужність визначається як така, на якій динамік може працювати певний час (зазвичай 20 хв), не перегоряючи і не пошкоджуючись механічно. Звук при цьому найчастіше безладний хрип, чому така потужність і названа шумовою. Але в деяких видах акустичного оформлення шумова потужність динаміка може виявитися нижчою від пікової, див. далі.

Який потрібен динамік?

Повний розрахунок акустичного оформлення здійснюється за т. зв. параметрів Тіля-Смолла (ПТС). Оскільки ми вирішили витратити час і працю на налаштування саба, нам з них знадобиться тільки повна добротність голівки на її власній частоті резонансної Qts, т.к. саме з неї вибирається оптимальний варіант акустичного оформлення. Залежно від величини Qts динаміки поділяються на 4 групи:

• Qts<0,5 – «безразличные» сверхнизкодобротные. Очень дорогие, очень низкая отдача, но способны воспроизводить подбасы вплоть до 20-15 Гц. Настройка сабвуфера с такими без звукомерной камеры и специальной измерительной техники невозможна, т.к. резонансный пик не выражен.
• 0,5
• 0,7
• Qts>1 - високодобрітні. Висока віддача, низька ціна, жорсткий звук у неоптимальному оформленні. Важко отримати гладку АЧХ. Компактні, випускаються діаметром (у менший бік) до 6” (155 мм). Оптимальні для настільного сабвуфера або до телевізора (не до домашнього кінотеатру!).

Вимірювання

У специфікаціях виробника на динаміки Qts може бути позначена як Qп або просто Q, але є там далеко не завжди, а в загальнодоступних базах даних типу WinISD повно помилок. Тому нам швидше за все доведеться визначати значення Qts у домашніх умовах.

Підготовка

Насамперед вибираємо та готуємо для акустичних вимірювань кімнату. У ній має бути якнайбільше штор, гардин, килимів на підлозі та стінах, м'яких меблів. Жорсткі горизонтальні поверхні (стіл) потрібно накрити чимось пухнастим; не зайвим буде і накидати скрізь більше подушок. Особливо сильно спотворюють звукове поле кути, зокрема. жорстких меблів зі стінами, їх треба чимось завісити, напр., одягом на плічках. Далі підключаємо до динаміка довгі дроти і підвішуємо в геометричному центрі стелі (під люстрою, якщо вона є) передньою стороною дифузора вниз на висоті від підлоги в 2/3 висоти стелі.

Тепер потрібно зібрати схему вимірів, як показано на рис. Нижня схема нам ще знадобиться для вимірювання імпедансу (повного опору) динаміка Z. Від звичайно використовуваної любителями вимірювальної схеми без трансформатора ця відрізняється цілком професійною точністю: у розхожих схемах на діодах моста губиться бл. 1,5 навіть при вхідному опорі тестера 10 МОм. Дія даної схеми полягає в тому, що імпеданс трансформатора і R2, з одного боку, набагато більше імпедансу ГГ; з іншого – набагато менше вихідного опору підсилювача потужності звукової частоти, і тому, що самий паршивий цифровий мультитестер на межі 200 мВ має вхідний опір більше 1 МОм. Однак, якщо вимірювальний сигнал подається від генератора звукової частоти (ГЗЧ) зі стандартним 600-омним виходом, дана схема для вимірювання Z непридатна.

Процедура

Від комп'ютера з програмою емуляції ГЗЧ вимірювання подається з виходу звукової карти. «Гоняти» його необхідно близько 20-100 Гц спочатку з дискретом (кроком) 10 Гц. Якщо резонансу ГГ не видно, то вона для сабвуфера непридатна. Або продавець вас безсовісно обдурив, продавши за 100 руб. байдужою ГГ ціною від $200.

Коли межі резонансного піку визначено, «проходимо» його з дискретом 1 Гц і будуємо АЧХ. Якщо ГГ високо- або середньодобротна ближче до верхньої межі Qts, вийде графік на кшталт того, що на поз. I рис. В такому випадку:

• За ф-ле (1) на поз. II знаходимо U(F1, F2);
• За графіком знаходимо F1 та F2;
• По ф-ле (2) перевіряємо, чи обчислена частота власного резонансу у вільному просторі F's з виміряною Fs. Якщо розбіжність більш ніж 2-3 Гц, див. нижче;
• По ф-ле (3) знаходимо механічну добротність Qms, потім ф-ле (4) електричну Qes і, нарешті, по ф-ле (5) шукану повну добротність Qts.

Якщо ж добротність ГГ ближче до низької або така, що взагалі добре, резонансна крива буде помітно несиметричною, а її пік плоским, розмитим, поз. III, або перевірка по ф-ле (2) не зійдеться і при повторних вимірах. У такому разі за графіком визначаємо точки найбільшого нахилу, що стосуються увігнутих «крил» піку А1 і А2; математично у яких друга похідна від описує резонансну криву функції досягає максимуму. За Umax тоді беремо, як і раніше, його значення на вершині піку, а за Umin – обчислене ф-ле на поз. ІІІ нове значення U(F1, F2).

Структура системи

Поміряли? Динамік підходить? Не поспішайте обирати оформлення. Спочатку потрібно вибрати структурну схему всієї системи озвучування, т.к. на її електронну частину може стати частка витрат не менша, ніж на хороший басовий динамік. Система озвучування із сабвуфером може бути побудована по одній із слідів. схем, див. рис.

Примітка:еквалайзер та фільтр інфранізких частот ФІНЧ (рокот-фільтр) у всіх схемах включаються до входів стереоканалів.

Поз. 1 – система з пасивним розфільтруванням за потужністю. Плюс – не потрібен окремий басовий підсилювач, що підключається до будь-якого УМЗЧ. Величезні мінуси, перше, взаємне електричне просочування каналів у сабвуфері по СЧ: для LC-фільтрів, що зводять його до прийнятної величини, знадобиться пристойний кейс, який для купівлі їх компонентів доведеться десь на третину наповнити грошима (у 100 рублевих купюрах). Друге – вихідні опори фільтрів низьких частот ФНЧ разом із вхідним ГГ динаміка утворюють трійник, і кожен канал УМЗЧ теоретично чверть потужності витрачатиме те що, щоб гріти сусіда з його ФНЧ. Насправді – більше, т.к. на потужності та втрати у фільтрах істотні. Тим не менш, система з розфільтруванням за потужністю застосовується в сабвуферах невеликої потужності з незалежними випромінювачами звуку, див.

Поз. 2 - пасивне розфільтрування на окремий басовий УМЗЧ. Втрат потужності немає, взаємовплив каналів слабкіший, т.к. характеристичні опори фільтрів – кіломи та десятки кілом. Нині мало застосовується, т.к. зібрати активний фільтр на мікросхемах виявляється набагато простіше і дешевше, ніж мотати пасивні котушки.

Поз. 3 – активне аналогове розфільтрування. Сигнали каналів складаються простим резисторним суматором, надходять на активний аналоговий ФНЧ, а з нього на басовий УМЗЧ. Взаємовплив каналів мізерний і в звичайних умовах прослуховування непомітний, витрати на компоненти невеликі. Оптимальна схема для саморобного сабвуфера любителя-початківця.

Поз. 4 – повне цифрове розфільтрування. Канальні сигнали подаються на розгалужувач Р, який поділяє кожен з них як мінімум на 2 рівнозначних вихідному. По одному сигналу з пари подається на СЧ-ВЧ УМЗЧ (можливо, безпосередньо, без ФВЧ), а інші об'єднуються в суматорі С. Справа в тому, що при резисторному додаванні на нижніх частотах мідбасу і в підбасі можлива електрична взаємодія сигналів у ФНЧ, кілька спотворює сумарний басовий. У суматорі сигнали складаються цифровим або аналоговим способом, що виключає їх взаємовплив.

З суматора загальний сигнал подається на цифровий ФНЧ із вбудованими аналого-цифровим (АЦП) та цифро-аналоговим (ЦАП) перетворювачами, а з нього – на басовий УМЗЧ. Якість звуку та розв'язка каналів – максимально можливі на сьогоднішній день. Витрати на мікросхеми для цього господарства виявляються посильними, але робота з ІМС вимагає вже деякого радіоаматорського досвіду, і ще більшого – якщо купується не готовий набір (що значно дорожче), а компоненти системи підбираються самостійно.

Оформлення

На рис. дано найбільш уживані схеми акустичного оформлення домашніх сабвуферів. Лабіринти, рупори та ін. не задовольняють вимог компактності. Зеленим виділені схеми, переважні для початківців, жовтим – здійснені ними, а червоним – непридатні. Хто досвідченіший, може здивуватися: 6-й бандпас – для чайників? Нічого страшного, цю чудову басову акустику на трубах можна налаштувати за вихідні. Якщо знати як.

Щит

Оформлення сабвуфера як акустичного екрана (щита, поз. 1) у домашніх умовах можна здійснити, якщо ГГ вбудовані в обшивку стін, т.к. їх розміри можна порівняти з довжинами підбасових хвиль. Звідси гідність – з підбасом жодних проблем, аби динаміки його тягли. Інше – гранична компактність, саб корисної площі взагалі не займає. Але є й серйозні мінуси. Перший – великий обсяг будівельних робіт. Другий - акустичний екран ніяк не впливає на АЧХ РР. «Горбата» – так і співатиме, тому ставити на щит можна лише дорогі низькодобротні та байдужі динаміки. Подминус, так би мовити - їх віддача мала і щит її збільшити не здатний.

Закрита скринька

Великий плюс закритого ящика (поз. 2) - глибоке демпфування ГГ; Для недорогих з високою віддачею високодобротних динаміків це єдино прийнятний тип акустичного оформлення. Але цей плюс тягне за собою і мінус: з глибоким демпфуванням шумова потужність ГГ часто виявляється нижчою від пікової, особливо у дорогих потужних головок. Котушка вже димиться, але хрипів все ще не чути. Потрібен індикатор перевантаження, але найпростіші без електроживлення спотворюють сигнал.

Не менш жирний плюс - гранично гладка плавно падаюча АЧХ і як наслідок - найбільш чистий і живий звук. Тому випускаються висококласні потужні ГГ високої добротності спеціально для установки в закриті ящики або бандпаси 4-го порядку (див. далі).

Мінус - зі всіх АС рівного обсягу у закритого ящика найвища нижча частота, що відтворюється, т.к. він підвищує резонансну частоту динаміка і не здатний підвищити його віддачу на частотах нижче за неї. Тобто. по компактності сабвуфер у закритому ящику проходить із великою натяжкою. Дещо зменшити цей недолік можна, наповнивши ящик синтепоном: він відмінно поглинає енергію звукових хвиль. Термодинамічний процес у ящику тоді з адіабатичного перетворюється на ізотермічний, що рівнозначно збільшенню його обсягу в 1,4 разу.

Ще суттєвий мінус – у закритому ящику можна робити лише пасивний сабвуфер, т.к. електроніка у ньому сильно гріється навіть поміщена у відгороджений відсік. Якщо вам трапляться старі АС 10МАС-1М, поганяйте їх на половинній потужності з півгодини і доторкніться до корпусу – теплий буде.

ФІ

Примітка: у всьому рівнозначений ФІ пасивний випромінювач (ПІ) – замість труби з портом ставлять басовий динамік без магнітної системи та з грузиком замість котушки. «Беззнакувальних» методик розрахунку ПІ немає, тому й у промисловому виробництві ПІ рідкісний виняток. Якщо у вас завалявся басовий динамік, що згорів, можете поекспериментувати - налаштування здійснюється зміною ваги вантажу. Але зважте - активним ПІ краще не робити з тієї ж причини, що і закритий ящик.

Про глибокі щілини

Акустику з глибокими щілинами (поз. 4, 6, 8-10) ототожнюють то ФІ, то лабіринтом, але насправді це самостійний тип акустичного оформлення. Переваг у глибокої щілини маса:

Недолік у глибокої щілини всього один, і то для початківців: неналаштовується після збирання. Як зроблено, так і співатиме.

Про антиакустику

Бандпаси

BandPass у перекладі проходить смуги, так називають АС без прямого випромінювання звуку в простір. Це означає, що АС типу бандпас не випромінюють СЧ внаслідок внутрішнього акустичного його відфільтрування: динамік ставлять у перегородку між резонуючими порожнинами, сполученими з атмосферою портами труб або глибоких щілин. Бандпас – специфічне для сабвуферів акустичне оформлення та для повністю роздільних АС не застосовується.

Бандпаси поділяють за величиною порядку, а порядок бандпаса дорівнює числу його резонансних частот. Високодобротні ГГ ставлять у бандпаси 4-го порядку, де легко організувати акустичне демпфування (поз. 5); низько-і середньодобротні – у бандпаси 6-го порядку. Відчутної різниці як звук між тими і тими, всупереч поширеному переконанню, немає: вже на 4-му порядку досягається згладжування АЧХ на НЧ до 2 дБ і менше. Різниця між ними для любителя в основному в складності налаштування: щоб точно налаштувати 4 бандпас (див. далі) доведеться рухати перегородку. Що стосується бандпасів 8-го порядку, то ще 2 резонансні частоти у них виходять внаслідок акустичної взаємодії тих же 2-х резонаторів. Тому 8 бандпаси іноді називають бандпасами 6-го порядку класу В.

Примітка:ідеалізовані АЧХ на НЧ для деяких типів акустичного оформлення показано на рис. червоний. Зеленим пунктиром – ідеальна АЧХ із погляду психофізіології слуху. Звідки видно, що роботи в електроакустиці ще вистачає та вистачає.

Амплітудно-частотні характеристики однієї і тієї ж головки гучномовця у різному акустичному оформленні

Автосабвуфери

Автомобільні сабвуфери ставлять зазвичай у вантажний відсік, або під сидіння водія, або за спинку заднього сидіння, поз. 1-3 на рис. У першому випадку короб забирає корисний об'єм, у другому саб працює у важких умовах і може бути пошкоджений ногами, у третьому – не всякий пасажир зможе витерпіти потужний бас біля вух.

Останнім часом автомобільний сабвуфер все частіше роблять тип стелс (stealth), вбудованим у нішу заднього крила, поз. 4 і 5. Підбаси достатньої потужності домагаються, застосовуючи спеціальні автодинаміки діаметром 12” з жорстким дифузором, мало схильним до мембранного ефекту, поз. 5. Як зробити сабвуфер для автомобіля шляхом відформування крильової ніші, див. відео.

Відео: автомобільний савбуфер "стелс" своїми руками

Простіше просто не буває

Дуже простий сабвуфер, який не вимагає окремого басового підсилювача, можна зробити за схемою з незалежними випромінювачами звуку (ІЗ), див. рис. Фактично це дві канальних НЧ ГГ, поміщені в довгий загальний корпус, що встановлюється горизонтально. Якщо довжина короба можна порівняти з відстанню між сателітами або шириною екрана телевізора, «розпливання» стерео мало помітно. Якщо ж прослуховування супроводжується переглядом, то зовсім непомітно завдяки мимовільній зорової корекції локалізації джерел звуку.

За схемою з незалежними З можна зробити відмінний сабвуфер для комп'ютера: ящик з динаміками поміщають у дальньому верхньому кутку під стільницею. Порожнина під нею – резонатор, налаштований на дуже низьку частоту, і від невеликої коробочки прорізається несподівано добрий підбас.

ФІ для сабвуфера з незалежними З можна розрахувати в спікершопі. При цьому еквівалентний об'єм Vts беруть вдвічі більше проти виміряного, резонансну частоту Fs в 1,4 рази нижче, а повну добротність Qts в 1,4 рази більше. Матеріал короба, як і всюди далі – МДФ від 18 мм; на потужність сабвуфера від 50 Вт – від 24 мм. Але краще помістити динаміки в закритий ящик, його в даному випадку можна зробити без розрахунку: довжину всередині беруть за місцем установки в межах від 0,5 м (для комп'ютера) до 1,5 м (для великого телевізора). Поперечний переріз короба всередині визначається виходячи з діаметра дифузора динаміків:

• 6” (155 мм) – 200х200 мм.
• 8” (205 мм) – 250х250 мм.
• 10” (255 мм) – 300х300 мм.
• 12” (305 мм) – 350х350 мм.

У найгіршому випадку (підстільний комп'ютерний саб на 6” динаміках) об'єм короба буде 20 л, а еквівалентний із заповненням – 33-34 л. За потужності УМЗЧ до 25-30 Вт на канал цього вистачить, щоб отримати пристойний мідбас.

Фільтри

LC-фільтри в даному випадку краще використовувати типу K. Для них потрібно більше котушок, але в аматорських умовах це несуттєво. У K-фільтрів мале згасання у смузі непропускання, 6 дБ/окт на ланку або 3 дБ/окт на півланку, зате абсолютно лінійна ФЧХ. Крім того, при роботі від джерела напруги (яким з великою точністю є УМЗЧ), K-фільтр мало чутливий до змін імпедансу навантаження.

На поз. 1 рис. дано схеми ланок K-фільтрів та розрахункові формули для них. R для НЧ ГГ береться рівним її імпеданс Z на частоті зрізу ФНЧ 150 Гц, а для ФВЧ рівним імпедансу сателіту z на частоті зрізу ФВЧ 185 Гц (формула на поз. 6). Визначаються Z і z за схемою та формулою на рис. вище (зі схемами вимірів). Робочі схеми фільтрів наведено на поз. 2. Якщо вам більше до душі докупити конденсаторів, а не мотати котушки, такі самі за параметрами можна скласти з П-ланок і напівланок.

Дані та схеми для виготовлення фільтрів простого сабвуфера з незалежними випромінювачами

Згасання ФНЧ у смузі непропускання 18 дБ/окт, а ФВЧ 24 дБ/окт. Таке відверто нетривіальне співвідношення виправдане тим, що сателіти розвантажуються від НЧ і дають звук чистіше, а відбитий від ФВЧ залишок НЧ вирушає на НЧ динаміки і робить глибшими баси.

Дані до розрахунку котушок фільтрів наведено на поз. 3. Розташовувати їх потрібно взаємно перпендикулярно, тому що K-фільтри працюють без магнітного зв'язку між котушками. При розрахунку задаються розмірами котушки і знайденої в порядку розрахунку фільтра індуктивності визначають кількість витків. Потім за допомогою коефіцієнта укладання знаходять діаметр дроту в ізоляції, він повинен вийти не менше ніж 0,7 мм. Виходить менше – збільшуємо розміри котушки та перераховуємо.

Налаштування

Налаштування даного сабвуфера зводиться до вирівнювання гучностей басовиків та сателітів на соотв. частоти зрізу. Для цього спочатку готують кімнату до акустичних вимірювань, як описано вище, та тестер з мостом та трансформатором. Далі знадобиться конденсаторний мікрофон. Для комп'ютерного доведеться зробити якийсь мікрофонний підсилювач (МКС) з подачею зміщення на капсуль, т.к. звичайна звукова карта неспроможна одночасно приймати сигнал і емулювати ГЗЧ, поз. 4. Якщо знайдеться конденсаторний мікрофон з вбудованим МУС, хоча б старий МКЕ-101, добре, його вихід підключають прямо до первинної (меншої) обмотки трансформатора. Процедура вимірювань нескладна:

1. Мікрофон закріплюють напроти геометричного центру сателітів на відстані по горизонталі 1-1,5 м.
2. Відключають від УМЗЧ сабвуфер та подають сигнал 185 Гц.
3. Записують показання вольтметра.
4. Нічого не змінюючи в кімнаті, відключають сателіти, підключають саб.
5. Подають на УМЗЧ сигнал 150 Гц, записують показання тестера.

Тепер потрібно розрахувати резистори, що вирівнюють. Вирівнюють гучності, приглушуючи гучніші ланки за послідовно-паралельною схемою (поз. 5), т.к. необхідно зберегти незмінними за модулем знайдені раніше значення Z та z. Розрахункові формули для резисторів дано на поз. 6. Потужність Rг - не менше 0,03 від потужності УМЗЧ; Rд - будь-яка від 0,5 Вт.

Теж просто

Ще варіант простого, але вже справжнього сабвуфера – зі спареною НЧ МР. Спарювання НЧ динаміків – дуже ефективний спосіб підвищити клас їхнього звучання. Конструкція сабвуфера на спарці старих 10ГД-30 дано на рис. нижче.

Оформлення - дуже досконале, бандпас 6-го порядку. Басовий підсилювач – на TDA1562. Можна використовувати й інші високодобротні ГГ із відносно невеликим ходом дифузора, тоді, можливо, доведеться робити налаштування підбором довжини труб. Виробляється вона за контрольними частотами 63 і 100 Гц слід. чином (контрольні частоти не є резонансними акустичної системи!):

• Готують кімнату, мікрофон та прилади, як описано вище.
• Подають на УМЗЧ по черзі 63 і 100 Гц.
• Змінюють довжини труб, домагаючись різниці показань вольтметра трохи більше 3 дБ (в 1,4 разу). Для гурманів – не більше 2 дБ (1,26 раза).

Налаштування резонаторів взаємозалежне, тому труби потрібно рухати згідно: висунув коротку, на стільки ж, пропорційно до її вихідної довжини, засунув довгу. Інакше можна зовсім засмутити систему: пік оптимуму налаштування у 6-го бандпас дуже гострий.

1. Провал між 63 і 100 Гц – перегородку потрібно зрушити у бік більшого резонатора.
2. Провали з обох боків 100 Гц – перегородку зрушують у бік меншого резонатора.
3. Сплеск ближче до 63 Гц – потрібно збільшити діаметр довгої труби на 5-10%
4. Сплеск ближче до 100 Гц – те саме, але для короткої труби.

Після будь-якої з підгоночних процедур проводиться переналаштування сабвуфера. Для її зручності повне складання на клею спочатку не роблять: перегородку щільно примазують пластиліном, а одну з бічних стінок ставлять на двосторонній скотч. Слідкуйте, щоб не було щілин!

Труби для резонаторів

Готові колінчасті труби для акустики продаються в музичних та радіомагазинах. Телескопічну акустичну трубу можна зробити своїми руками із обрізків пластикових або картонних труб. У тому та іншому випадку поперек внутрішнього гирла потрібно міцно приклеїти 2 відрізки волосіні: один внатяг, інший виступає назовні петлею, див. рис. праворуч. Якщо трубу потрібно розсунути, на тугу волосінь тиснуть олівцем і т.п. Якщо вкоротити – тягнуть за петлю. Налаштування резонатора з трубою таким чином прискорюється у багато разів.

Потужний 6-й порядок

Креслення бандпасу 6-го порядку під 12” ГГ дано на рис. Це вже солідна конструкція для підлоги на потужність до 100 Вт. Налаштовується, як і попередня.

Креслення сабвуфера бандпас 6-го порядку під 12″ динамік

4-й порядок

Раптом у вашому розпорядженні опиниться 12” високодобротна ГГ, на ній можна буде зробити бандпас 4-го порядку тієї ж якості, але компактніший, див. рис; розміри див. Однак налаштувати його буде набагато складніше, т.к. замість маніпуляцій із трубою більшого резонатора доведеться одразу ж рухати перегородку.

Сабвуфер бандпас 6-го порядку під 12″ динамік

Електроніка

До басового УМЗЧ для сабвуфера пред'являється те саме, що й до фільтрів, вимога повної лінійності ФЧХ. Задовольняють йому УМЗЧ, виконані за бруківкою, вона ж на порядок знижує нелінійні спотворення інтегральних УМЗЧ з некомплементарним виходом. УМЗЧ для сабвуфера потужністю до 30 Вт можна зібрати за схемою поз. 1 рис; 60-ватний за схемою на поз. 2. Активний сабвуфер зручно робити на одній мікросхемі 4-канального УМЗЧ TDA7385: пару каналів пускають на сателіти, а два інші включають за мостовою схемою на саб, або, якщо він з незалежними ІЗ, пускають на басовики. TDA7385 зручна і тим, що для всіх 4-х каналів має спільні входи функцій St-By і Mute.

За схемою поз. 3 виходить хороший активний фільтр сабвуфера. Посилення його підсилювача, що нормує, регулюється змінним резистором на 100 кОм в широких межах, тому в більшості випадків відпадає досить-таки муторна процедура вирівнювання гучностей саба і сателітів. Сателіти в такому варіанті включаються без ФВЧ, а підсилювачі СЧ-ВЧ вбудовують потенціометри передустановки гучності зі шліцами під викрутку.

Можливо, вам захочеться розрахувати щілинний саб з нуля, а не возитися з переналаштуванням сабвуферів-прототипів під свій динамік. У такому випадку пройдіть посилання: //cxem.net/sound/dinamics/dinamic98.php . Автор, треба віддати йому належне, зумів на рівні «для чайників люміневих» пояснити, як за допомогою сучасних софтів розрахувати та зробити висококласний сабвуфер. Однак у великій справі не без промаху, тому, вивчаючи джерело, майте на увазі:

І все таки…

Самому зробити саб справа цікава, корисна для розвитку розуму і майстерності, до того ж хороший басовий динамік коштує в півтора рази дешевше пари класом нижче. Однак на контрольних прослуховуваннях і запеклі експерти, і випадкові слухачі «з вулиці» за інших рівних умов однозначно віддають перевагу системам озвучування з повним поділом каналів. Так що прикиньте спочатку: а чи не доведеться вам все-таки по руках і гаманцю кілька роздільних колонок?

16/09/2013 , Posted in

Існує ціла низка принципів, за якими можна класифікувати всі сабвуфери для , або кімнати прослуховування. Далі ми перерахуємо основні їх, у разі вказуючи переваги і недоліки кожного виду.

Наявність вбудованого підсилювача

Залежно від наявності чи відсутності вбудованого підсилювача розрізняють Активніі Пасивнісабвуфери.

Активні сабвуферив даний час найбільш поширені і, за великим рахунком, є оптимальним вибором для використання або . Активні сабвуфери, простіше кажучи, найбільш гнучкі та зручні в плані інсталяції. Однак вони зовсім не обов'язково звучать якнайкраще. Найпростіший активний сабвуфер несе на борту підсилювач, регулятор частоти розділу кросовера (LPF або ФВЧ – Low Pass Filter або Фільтр Високих Частот), перемикач фази та два типи вхідних з'єднань. Наявність підсилювача обумовлює необхідність окремого шнура живлення від розетки 220В до сабвуфера. Регулятор частоти розділу кросовера дозволяє вам обмежити зверху діапазон, який відтворюватиме сабвуфер. Регулятор (частіше перемикач) фази дозволить вам краще інтегрувати сабвуфер із рештою колонок вашої системи. Він призначений для інвертування або плавної зміни фази сигналу аудіо, що надходить на вхід сабвуфера. Для його правильної установки вам, швидше за все, доведеться послухати, як грає система в обох режимах (0 і 180), і вибрати варіант із найбільш приємним та глибоким басом. Ну, і, звичайно, активному сабвуферу потрібно подати сигнал з відповідного лінійного виходу вашого AV ресивера або процесора.

Активні сабвуфери LJAudio та SVSound

Переваги активних сабвуферів:

• Дуже зручні у використанні (як і AV ресивери, порівняно з набором окремих компонентів);
• Легше у встановленні та налаштуванні за рахунок того, що в них вже вбудоване все необхідне;
• Як правило, є менш дорогими (як і AV ресивери, порівняно з набором AV процесор + багатоканальний підсилювач).

Недоліки активних сабвуферів:

• Вбудовані підсилювачі на більшості, хоч і не на всіх, сабвуферів є відносно менш якісними;
• Менш зручні у плані установки, т.к. завжди потрібно тягнути 2 кабелі (живлення та сигнал);
• Якщо щось погане трапляється з підсилювачем, йому не так просто знайти заміну або відремонтувати;
• Виробники далеко не завжди продають запасні частини до старих моделей;
• Деякі активні сабвуфери не включаються автоматично, якщо на них подається низький за рівнем аудіо сигнал (погано працює система автоматичного вимкнення/увімкнення).

Пасивні сабвуфериспочатку створені для використання у парі із зовнішнім підсилювачем. Підсилювач може використовуватися як виділений (найкращий варіант), так і інтегрований (наприклад, можна використовувати вільні канали AV ресивера). Важливий момент полягає в тому, що оскільки сабвуфер спочатку вимагає більше потужності для відтворення НЧ-звуків, підсилювач має бути достатньо потужним. Крім того, якщо сабвуфер не має вбудованого фільтра високих частот (а, як правило, пасивний сабвуфер його не має), сигнал повинен бути відфільтрований на стороні AV ресивера перш, ніж він потрапить на сабвуфер.

Пасивні сабвуфери PRO, RBH та JBL

Переваги пасивних сабвуферів:

• Зовнішні підсилювачі зазвичай добротніші, вони мають правильні масивні блоки живлення, якісне розведення сигнальних ланцюгів;
• Здатні перетравити більшу потужність і видати більшу кількість дБ;
• Багатоканальний підсилювач може змусити грати кілька пасивних сабвуферів у вашому;
• Пасивні сабвуфери простіші і дешевші у виробництві;
• Внутрішній корисний об'єм корпусу виходить більше за тих же розмірів, що дозволяє гнучкіше підходити до розміщення динаміка і портів фазоінвертора;
• Якщо підсилювач починає барахлити, його легко можна замінити будь-якою іншою;
• Менш пожежонебезпечний (електрика та дерев'яний корпус рознесені у просторі);
• Один із головних плюсів – велика гнучкість при встановленні. Ви можете встановити підсилювач у стійці разом з рештою обладнання вашого ДК, а до сабвуфера протягнути лише один звичайний акустичний провід. Харчування до них не потрібно тягнути!
• Довгі акустичні (колонкові) дроти, як правило, дешевші за спеціальні сабвуферні кабелі аналогічної довжини;
• Акустичні дроти (можуть бути виконані абсолютно плоскими) набагато легше сховати, ніж сабвуферні кабелі.

Зовнішній сабвуферний підсилювач

Недоліки пасивних сабвуферів:

• Значно складніше в організації та установці;
• Зовнішні підсилювачі можуть бути дорожчими, ніж вбудовані.

Спрямованість випромінювача

Залежно від того, в який бік дивиться динамік, сабвуфер можна розділити на:

Випромінюючі вниз (DownFiring).Цей тип сабвуфер має динамік, встановлений в нижню стінку корпусу і спрямований в підлогу. Сабвуфери цього типу виглядають більше схожими на деякі меблі, ніж на акустичну систему. Їм не потрібний захисний гриль. Грати вони можуть навіть ефективніше, ніж їхні родичі, тому слід уникати їх установки в кутах кімнат і в безпосередній близькості до стін (стосується варіанта з одним сабвуфером в системі). Інакше звук може бути надто гучним.

Down Firing cабвуфери Yamaha та Atlantic Tech

Випромінювальні вперед (FrontFiring).Динамік цього типу сабвуферів встановлений на одній з фронтальних стінок корпусу і спрямований паралельно площині підлоги. Сабвуфери цього типу потребують захисному грилі, що оберігає від пошкоджень динамік, і більше схожі на звичайну акустичну систему.

Front Firing cабвуфери Earthquake та Rhythmic Audio

Тип акустичного оформлення

Дана класифікація є найбільш великою і сягає глибоко корінням в розділ Акустика науки Фізика. Як мінімальний лікнеп трохи розповімо про призначення і функції будь-якого акустичного оформлення динаміка. Динамік випромінює звук не лише вперед, а й назад. Фронтальна та тилова звукові хвилі при цьому протилежні за фазою. У зв'язку з цим, існує термін "акустичне замикання" при якому хвилі з обох сторін дифузора динаміка складаються і (якщо вони цілком протилежні фазі) гасять один одного. Теоретично ви взагалі повинні чути звук від голого динаміка, практично ж звук буде, але дуже далеким від оригіналу. Корпус (ящик) акустичної системи, в який встановлюється динамік, дозволяє це замикання ліквідувати та надати звуковим хвилях необхідні параметри динаміки і частотної характеристики.

Ми опустимо подальшу теорію і постараємося коротко розглянути типи акустичного оформлення, що найчастіше зустрічаються, не забувши розповісти про переваги і недоліки кожного з них.

Закритий ящик (ЗЯ, Закритий корпус,Enclosure). Динамік встановлений у закритий повітронепроникний корпус. Таке рішення повністю ізолює тилову звукову хвилю динаміка від передньої.

Переваги:

• Легкість конструювання та виробництва (потрібно врахувати лише два параметри: обсяг ящика та добротність динаміка);
• Відносно невеликий об'єм корпусу;
• Чудові імпульсні характеристики (відгук на короткочасний сигнал, здатність компонента точно відтворювати короткочасні музичні події);
• Немає потреби застосування сабсонік фільтра (ФНЧ), т.к. є природна схильність ЗЯ до придушення частот, нижче резонансної частоти динаміка;
• Швидкий, натуральний, гладкий, пружний, чіткий, контрольований і теплий – ось низка суб'єктивних характеристик, які дуже часто використовуються при описі басу, що відтворюється хорошим сабвуфером даного типу.

Недоліки:

• Відносно висока нижня частотна межа, яка рідко знаходиться нижче 30 Гц (за рівнем -3 дБ);
• Найнижчий ККД у порівнянні з іншими типами акустичного оформлення.

Фазоінвертор(ФІ, Ported, Vented, Bass-Reflex). Динамік встановлений у корпус, який має тунель, що продовжується усередину у вигляді труби, короба або щілини на певну довжину. Цей тунель називається портом фазоінвертора. За рахунок нього внутрішній обсяг ящика повідомляється з навколишнім простором. Довжина та площа перерізу тунелю є критично важливими параметрами для коректної роботи цього акустичного оформлення. І динамік і порт фазоінвертора працюють у тандемі, утворюючи другу коливальну систему, що випромінює (вже у фазі з дифузором динаміка) додаткову звукову енергію тилової хвилі. Динамік, як правило, встановлюється у передню стінку корпусу. Порт фазоінвертора найчастіше розташовується на тій же стінці, рідше на перпендикулярній (у разі вниз динаміка, що дивиться) стінці корпусу і налаштовує апарат на максимальну віддачу в певному (рідко ширше 1-2 октав) діапазоні частот. У цьому діапазоні динамік працює з мінімальним навантаженням, коливаннями та спотвореннями (велику частину звуку випромінює порт), дозволяючи сабвуферу перетравлювати велику максимальну потужність. Вище частоти налаштування тунель стає все менш прозорим для звукових коливань, і динамік працює, ніби в закритому ящику. Нижче частоти налаштування відбувається зворотне: інерція порту поступово сходить нанівець, і на найнижчих частотах динамік працює практично без навантаження, ніби його вийняли з корпусу. Амплітуда коливань швидко зростає, а разом із нею і ризик випльовування дифузора динаміка чи пошкодження звукової котушки від удару об магніт. Ця особливість обумовлює необхідність застосування в сабвуферах фазоінверторного типу фільтрів інфранізких частот (сабсоніків).

Переваги:

• Нижча межа АЧХ, що спокійно розташовується в районі або навіть нижче 20 Гц (за рівнем -3 дБ);
• Дозволяє підводити велику потужність за рахунок меншої амплітуди коливань дифузора динаміка, особливо в районі та вище частоти налаштування;
• Більш продуктивні, перевищуючи в середньому на 3дБ за рівнем звукового тиску своїх побратимів у закритому ящику;
• Глибокий, потужний, повний, гучний, що надихає, приголомшливий і стрясаючий землю – такі епітети часто супроводжують опис НЧ ефектів, що відтворюються сабвуферами цього типу.

Недоліки:

• Потребує більшого розміру корпусу;
• Складніше отримати бажаний результат при конструюванні та виробництві;
• Вимагають наявності додаткового фільтра інфранізких частот (сабсоніка) чи обмеження гучності, т.к. велика ймовірність пошкодження динаміка на частотах нижче частоти налаштування;
• Імпульсні характеристики гірші за ЗЯ, що позначається на суб'єктивному сприйнятті басових нот, особливо в музиці;
• Діаметр порту повинен бути відносно великим, щоб уникнути небажаних призвуків повітря, що проходить через нього. Це тягне у себе необхідність збільшення довжини тунелю, що, своєю чергою, тягне за собою необхідність збільшувати сам корпус. У результаті може вийти скринька зовсім непотрібних розмірів;
• Гучний, спертий, млявий, однонотний, повільний і неточний – суб'єктивні епітети, що часто зустрічаються, відносно басу від невдалих сабвуферів даного типу.

Більшість представлених над ринком споживчої електроніки сабвуферів є фазоинверторными. Апарати даного типу дозволяють отримати найглибший і найгучніший бас, нехай місцями та за рахунок якості відтворення особливо тонких та вимогливих до точності музичних деталей.

Смужний гучномовець 4-го порядку (BandpassVented\Sealed, Бендпас, БП). Бендпас 4 порядку характеризується динаміком, фронтальна та тилова частина якого встановлені у двох окремих камерах єдиного корпусу. Причому тилова частина динаміка перебуває у закритому ящику, а фронтальна у ящику з портом (тунелем) чи навпаки. Корпус такого сабвуфера створюється як закритий ящик, але з додаванням акустичного фільтра (порту). Даний фільтр, працюючи в тандемі з фронтальною звуковою хвилею динаміка, обмежує смугу пропускання апарата, при цьому піднімаючи рівень звукового тиску в цьому частотному діапазоні.

Переваги:

• Досяжна досить низька межа АЧХ (за рівнем -3 дБ), але лише за рахунок меншої віддачі та більшого рівня спотворень;
• Досяжні екстремально високі рівні звукового тиску, ціною яким буде більш висока частота налаштування та вузька смуга пропускання;
• Потрібний менший сукупний хід динаміка, менша ймовірність його пошкодити;

Недоліки:

• Важко сформулювати все правильно. Результат залежить від точності отриманих об'ємів обох камер, а також від частоти налаштування;
• Схильний до однонотного басу, якщо сконструйований недостатньо коректно;
• Для досягнення широкої смуги пропускання доведеться змиритися з невисокою чутливістю та наявністю спотворень у деякому діапазоні;
• Слабкі імпульсні характеристики;
• Ширина смуги пропускання та чутливість пов'язані обернено пропорційно.

Bandpass сабвуфери Lanzar та Sonance

Найчастіше сабвуфери подібного типу зустрічаються в автомобільних інсталяціях, націлених на участь у змаганнях з автозвуку категорії максимального звукового тиску (SPL).

Смужний гучномовець 6-го порядку (BandpassVented). Бендпас 6 порядку характеризується динаміком, фронтальна та тилова частина якого встановлені у двох окремих камерах єдиного корпусу. Причому і тилова та фронтальна частина динаміка знаходяться у ящику з портом (тунелем). Кожна камера налаштовується на розрахункову частоту. Результуюча АЧХ за ідеєю має бути кращою, ніж у всіх описаних раніше варіантів оформлення. Правами на цей тип акустичного оформлення та секретами принципів розрахунку корпусу володіє компанія Bose. Вони пояснюють теорію так: «НЧ динаміки розташовуються між двома окремими акустично пружними обсягами всередині запатентованого Bose модуля «Acoustimass». Коли дифузор динаміка рухається, він збуджує повітря у камерах. Повітря, що знаходиться в камері, граючи роль акустичної пружини, взаємодіє з повітрям, що знаходиться в тунелі, і видає більше НЧ звуку при меншій потужності посилення. Система більш чутлива і вимагає меншої амплітуди коливань дифузора динаміка, що, своєю чергою, породжує меншу кількість спотворень. Навіть якщо якимось чином спотворення було створено, завдяки запатентованій технології воно залишиться в полоні акустичних об'ємів корпусу і ніколи не досягне ваших вух».

Переваги:

• Велика чутливість;
• Менше коливання дифузора – мінімальний рівень чутних спотворень.

Недоліки:

• Загальний обсяг двох камер виливається в досить громіздку скриньку;
• Важко сформулювати. Результат залежить від точності реалізації розрахункових параметрів;
• Немає чітких формул розрахунку обсягів та розмірів портів через патент, що належить компанії Bose;
• Динамік досить легко може вийти з ладу в результаті постійного високого тиску, що спричиняє перегрів його частин;
• Слабкі імпульсні характеристики.

EBS (ExtendedBassShelf, Розширена Басова Полиця). EBS – це різновид фазоінверторного оформлення корпусу динаміка. Різниця в тому, що робочий об'єм корпусу навмисне вибирається більше на 25-75% від оптимального розрахункового, а порт налаштовується на частоту, близьку до резонансної динаміки. Як результат ми отримуємо пристойне збільшення в нижній граничній частоті сабвуфера. Якщо виміряти АЧХ такого апарату, стає видно та сама «Полиця», що знаходиться відразу вище за частоту налаштування.

Переваги:

• Низька межа АЧХ (за рівнем -3 дБ), що легко досягає значень далеко вниз за 20 Гц;
• Інфранізький бас, що здригає землю;
• Збільшена віддача на частотах нижче 25 Гц за рахунок зменшеної віддачі вище 30 Гц (частоти залежать від параметрів внутрішнього об'єму та частоти налаштування порту).

Недоліки:

• Величезний розмір корпусу;
• Динамік здатний витримати на 25-50% меншу максимальну потужність, перш ніж почне руйнуватися;
• Недостача ефекту присутності, нестача атаки – такі епітети трапляються при описі EBS;
• Загальний ефект від басу значно пом'якшений. Сигнали на частотах від 40 до 60 Гц вкрай низькі за рівнем;
• Складніше продати, т.к. більшість людей слабосприйнятливі до звуків таких низьких частотах;
• Потрібно у 8 разів більше потужності (втім, як і об'єму пересунутого повітря), щоб зробити звук на 20 Гц таким же гучним, як на 40 Гц.

Нескінченний екран (Infinite baffle, IB). IB – це різновид відкритого оформлення динаміка, в якому екран, що розділяє фронтальну та тилову звукові хвилі представляється у вигляді нескінченної площини. Дана конструкція має на увазі монтаж НЧ-динаміків у дуже великий ізольований робочий об'єм, розміри якого дозволяють знехтувати силою опору, що створюється при стисканні повітря в інших типах оформлення. Такий тип оформлення впливає зміни резонансної частоти динаміка, що неминуче відбувається у інших випадках. Найчастіше як «ізольований» обсяг використовують сусіднє з кімнатою домашнього кінотеатру приміщення (підвал, горище, льох, комору, гараж і т.д.). На відміну від своїх фазоінверторних та закритих побратимів, IB-сабвуфери відрізняє відсутність сторонніх призвуків, що так часто створюються портами фазоінверторів та стінками корпусу ЗЯ. Як кажуть прихильники IB: "Слухайте бас, а не корпус (Hear The Bass, Not The Box)".

Переваги:

• Максимально низька межа АЧХ (за рівнем -3 дБ), що досягає значення 5 Гц;
• Екстремально інфранізкий, тремтячий землю і перехоплюючий дихання бас;
• Відсутність сторонніх призвуків та забарвлення звучання;
• Економія внутрішнього простору – немає потреби встановлювати великі ящики у приміщенні;
• Прихована установка – знахідка для дизайнера інтер'єру.

Недоліки:

• Завжди складний кастомний інсталяційний проект. IB немає промислового виконання;
• Наявність відповідного суміжного приміщення для встановлення динаміків;
• У суміжному приміщенні басу буде стільки ж, скільки і у вашому кінотеатрі (встає питання додаткової звукоізоляції);
• Потрібно більше динаміків, т.к. їхня максимальна потужність зменшується на 50% (немає акустичного опору повітря, легше пошкодити динамік);
• Складність розрахунку та налаштування, що вимагає професійного калібрувального обладнання та еквалайзерів.

Варіанти організації IB сабвуферів

Такі сабвуфери ви зустрінете лише вдома у сучасних ентузіастів домашнього кінотеатру, яких по праву називають «Bass Head» (Басова голова). Ці хлопці не знають компромісів і будують сабвуфери, виділяючи для них цілу суміжну кімнату, монтують кілька пар 15-18” динаміків, підводять 3-4 кВт підсилювальної потужності – все задля досягнення того самого ефекту присутності. І, мабуть, не дарма, адже LFE канал саундтреку цілого ряду фільмів містить НЧ-ефекти, що опускаються до 5 Гц!

Реальний приклад АЧХ IB сабвуфера (червоний графік)

Пасивний випромінювач (ПІ, Passive Radiator, PR).Пасивний випромінювач використовується завжди у поєднанні з активним і служить як заміна тунелю фазоінвертора. АС з пасивним випромінювачем найбільше схожа на АС з фазоінвертором у плані своїх акустичних характеристик, проте з чутливістю, що зросла. Пасивні випромінювачі часто виконуються у вигляді звичайного динаміка, який не має магніту і котушки, або просто у вигляді плоскої діафрагми на підвісі. Випромінювач повинен бути більшим або як мінімум таких же розмірів, як і активний динамік.

Переваги:

• Відсутність призвуків та забарвлення звучання, створюваних портом фазоінвертора;
• Простота налаштування. Простим додаванням або відібранням невеликих значень маси ПІ настроювальна частота корпусу може бути змінена на значення від 0,1 до 15 Гц. Легкодоступне точне налаштування;
• Можливість налаштування невеликих корпусів на нижчу частоту – немає обмежень щодо довжини тунелю;
• Менше загроза виходу з ладу на інфранізких частотах, немає потреби в застосуванні сабсоніка.

Сабвуфери з пасивним випромінювачем Paradigm, Definitive Tech та Mirage

Недоліки:

• Можливі спотворення у зв'язку з ефектом «пінг-понгу» (якщо коротко, коливання ПІ можуть спричинити коливання основного динаміка);
• Дещо вищий нижній кордон АЧХ сабвуфера в порівнянні з ФІ;
• Найкрутіший спад (36 дБ/октава) нижче за частоту налаштування;
• Більш дорогі у виробництві (ПІ коштує дорожче за пластмасову трубу ФІ).

Трансмісійна лінія (ТЛ, Лабіринт, Transmission Line, TL).Динамік встановлюється в корпус, всередині якого організований акустичний лабіринт або довга труба, яку називають трансмісійною лінією. Довжина такого лабіринту залежить від резонансної частоти динаміка і матеріалу, з якого виготовлений склад, що демпфує, покриває стінки всього лабіринту. ТЛ може звужуватися і розширюватися або по всій своїй довжині залишатися з незмінною площею поперечного перерізу, а також мати цілий ряд згинів і поворотів зменшення підсумкових розмірів корпусу АС. Довжина трансмісійної лінії відповідає 1/4 довжини резонансної хвилі частоти динаміка. Лабіринт зазвичай наповнений демпфуючим матеріалом різного типу, що допомагає абсорбувати більшу частину енергії зворотної звукової хвилі і дозволяє використовувати більш коротку ТЛ при збереженні цільової частоти АС.

Переваги:

• Відмінні імпульсні характеристики, рівні (а найчастіше й переважаючі) закриті конструкції (ЗЯ) і перевищують фазоінверторні виконання (ФІ);
• Апріорі жорсткіша конструкція корпусу позбавляє від внесених його стінками спотворень;
• Низька крутість спаду АЧХ (в районі 10 дБ/октава і менше), що тягне за собою збільшення віддачі в зоні глибокого басу;
• Менше забарвлення верхніх басових нот у зв'язку із зменшеними піками імпендансу;
• Більш живий, чистий та глибокий бас.

Transmission Line сабвуфери PMC та Earthquake

Недоліки:

• Складність проектування та споруди;
• Далеко не всі динаміки виявлять себе добре в лабіринті, а конкретних рекомендацій щодо їх вибору не існує;
• Відсутні чіткі методики проектування та розрахункові формули для створення ТЛ, за великим рахунком, це завжди метод проб і помилок;
• Розмір корпусу може виявитися значним.

У домашніх кінотеатрах трапляється рідко. Здебільшого АС на основі лабіринту – доля ентузіастів Hi-Fi та Hi-End.

Ізобарік (Compound, Isobaric) з двома динаміками.Два динаміки встановлюються разом у корпус, що має замкнутий простір певного обсягу між ними. Динаміки повинні працювати один з одним у фазі. Об'єм замкнутого між динаміками простору має бути мінімальним, наскільки це можливо для безперешкодного ходу дифузорів. У процесі моделювання корпусу даного типу беруть вдвічі менший внутрішній об'єм ЗЯ, що дозволяє виконати будь-який сабвуфер вдвічі більш компактний у порівнянні з будь-яким іншим типом акустичного оформлення.

Переваги:

• Вдвічі менші розміри корпусу будь-якого динаміка щодо ЗЯ – основний плюс;
• Поліпшена віддача на найнижчих частотах;
• Більш щільний, швидкий, чіткий і натуральний - епітети, що зустрічаються при описі басу, який відтворюється ізобариком.

Недоліки:

• Для роботи внутрішнього динаміка потрібна додаткова аналогічна за величиною потужність посилення, що витрачається «даремно»;
• Чутливість системи нижче на 3 дБ порівняно з ЗЯ за рахунок збільшеної удвічі маси дифузорів та зменшеного удвічі внутрішнього обсягу;
• Чутливість системи нижче на 6 дБ у порівнянні з двома ЗЯ аналогічного обсягу та з аналогічними динаміками.

В даний час сабвуфери такого типу зустрічаються вкрай рідко і лише там, де є великі проблеми з простором для їх встановлення, а бас потрібно швидше чіткий, ніж гучний.

Тяні/Толкай (Push/Pull) із двома динаміками.У закритий корпус з єдиним внутрішнім об'ємом встановлюються два динаміки спеціальним способом. Оптимальним вважається варіант, коли динаміки встановлюються в одній площині корпусу, один спрямований назовні, а другий спрямований всередину. Підключення до підсилювача здійснюється в протифазі, коли насправді робота дифузорів динаміків виходить синфазною. Непарні гармоніки, згідно з теорією Венса Дікесона (Vance Dickason) самоусуваються. А якщо вірити фірмі, M&K, що спеціалізується на виробництві Push/Pull сабвуферів, такий підхід дозволяє позбутися навіть парних гармонік. Так чи інакше, гармонійні спотворення, народжені аномаліями динаміка та його складових частин, скорочуються за рахунок аналогічних інвертованих аномалій другого динаміка. Звук, як кажуть прихильники цього виду оформлення, виходить настільки натуральним і природним, наскільки це можливо за рахунок корекцій, що вносяться динаміками один до одного. Часто зустрічається варіант Push/Pull дизайну, коли обидва динаміки дивляться назовні, що виглядає естетичніше і звичніше. Хоча у разі ефект скорочення спотворень виражений слабко, й інші плюси підходу зберігаються. Розмір корпусу повинен бути вдвічі більшим, ніж при його розрахунку для одного динаміка. Система виходить більш чутливою (на 3 дБ) порівняно з ЗЯ половинного об'єму та одним динаміком на борту при повністю аналогічній кривій АЧХ. Сабвуфер стає здатним витримати вдвічі більшу потужність.

Переваги:

• Найкраща чутливість;
• Збільшена вдвічі максимальна потужність;
• Відсутність гармонійних спотворень;
• Відповідні здібності до створення найвищих рівнів звукового тиску (SPL).

Недоліки:

• Єдиний великий корпус сабвуфера, який може бути як на вигляд потворний, так і складний у конструюванні та подальшому переміщенні.
• АЧХ, за великим рахунком, відповідає двом окремим сабвуферам в корпусах удвічі менших габаритів, однак, тут ви не маєте можливості рознести їх по різних частинах кімнати при налаштуванні, що дуже вкрай необхідно.

Push/Pull сабвуфери від Blue Sky, MK Sound, а також 3D DIY модель

Компанії, які досягли досконалості у виробництві сабвуферів за технологією Push/Pull, такі як MK Sound і Ken Kreisel (засновник MK), сьогодні пропонують чудово виглядають сабвуфери та АС, що володіють неперевершеними характеристиками та звучанням. Це підтверджується використанням їхньої продукції у провідних кіностудіях Голлівуду та звукозаписних студіях Лондона. Додамо лише те, що Кен Крейсел є винахідником сабвуферів і систем типу «сателіт-сабвуфер».

Розмір гучномовця (динаміка)

Дуже часто сабвуфери ділять на класи відповідно до розміру (частіше за діаметр) робочої поверхні дифузора встановленого динаміка. Застосовувані у будівництві сабвуферів динаміки (вуфери) мають, зазвичай, найбільші розміри, т.к. вони повинні рухати багато повітря для створення низькочастотних звукових хвиль. Для отримання того ж рівня гучності на частоті на одну октаву нижче (наприклад на 30 Гц замість 60 Гц) вам знадобиться вчетверо більше потужності. Чим нижче резонансна частота динаміка, тим меншої частоти звуки здатний відтворити гучномовець із заданим рівнем спотворень. Резонансна частота динаміка (позначається Fs) визначається комбінацією маси його рухомих частин (дифузора, захисного ковпачка, котушки та її основи) та гнучкості підвісу. За нормальних умов нам знадобиться потужніший підсилювач, щоб «розкачати» динамік сабвуфера, ніж звичайну акустичну систему. Однак важливо пам'ятати, що хоча ви і повинні мати підсилювач із запасом по потужності, щоб уникнути спотворень (кліпінг), основним завданням все ж таки є узгодження сабвуфера з основними акустичними системами. На будь-якому рівні гучності сабвуфер не повинен виділятися та локалізуватися, а лише невидимо розширювати межу звучання системи вниз по кривій АЧХ.

Найпоширенішими розмірами динаміків для використання у сабвуферах є 8″, 10″, 12″, 15″ або 18″(Мова про діаметр круглого дифузора). Незважаючи на те, що 18″ сабвуфер здатний відтворити бас найнижчої частоти та на максимальному рівні гучності, найбільший динамік далеко не завжди є найкращим вибором для оптимального відтворення басових нот. Великі вуфери складніше контролювати та налаштовувати. У наші дні на ринку є 10″ сабвуфери, здатні рухати стільки ж повітря, скільки могли перемістити старі 15″ моделі. Це стало можливим завдяки дуже довгохідному дифузору 10″ динаміка, спроектованому з урахуванням збереження параметрів лінійності протягом усього свого робочого ходу, та високопотужному цифровому підсилювачу класу D, здатному добре розкачати такий вуфер у корпусі невеликих розмірів.