Акустика на широкополосных динамиках своими руками

    Акустическая система выполнена на основе двух широкополосных динамических головок 10ГДШ-2, она может быть использована для улучшения качества звучания сигнала поступающего от портативной магнитолы или аудиоцентра, либо при работе с интегральным УНЧ, сделанным на базе микросхем УНЧ, предназначенных для автомобильной аудио-техники.
Параметры АС:
   1. Диапазон рабочих частот при неравномерности 14 дб. 63-20000 Гц.
   2. Номинальная мощность 20 W.
   3. Импеданс 2 Оm .
   
4. Габариты 400x750x300 мм.

    Конструкция акустической системы, — однополосная, фазоинвертор. Корпус сделан из древесно-стружечных плит толщиной 17 мм, которые применяются при производстве корпусной мебели. Сейчас это вполне доступный и легкообрабатываемый материал. Конструкция акустической системы показана на рисунке. Корпус состоит из шести панелей, двух панелей размером 366×300 мм (верхняя и нижняя), двух — 750×300 мм (боковые), а так же, передней и задней размерами 716×366 мм. Размеры панелей даны с учетом толщины плит 17 мм. При другой толщине нужна коррекция размеров всех панелей кроме боковых.

   В передней панели пропилены три отверстия, — два диаметром 180 мм (для установки динамиков) и одно 80 мм (для трубы фазоинвертора). Выпиливать все детали корпуса и отверстия в передней панели удобнее всего при помощи электролобзика. Предварительно делают разметку карандашом, а затем пилят. Отверстия размечают при помощи циркуля, предварительно уточнив их расположение поставив на переднюю панель динамики и фазоинверсную трубу. После обрисовки контуров динамиков при помощи циркуля размечают круги диаметром 180 мм. Затем, где-то внутри круга (но не на окружности) сверлят отверстие такого диаметра, чтобы в него свободно входила пилка электролобзика. Затем, начинают пилить электролобзиком по спирали плавно выходя на нарисованную окружность, и далее выпиливают всю окружность. Таким же образом пропилена дыра и для фазоинвертора. Корпус собирают используя клей ПВА и металлические уголки. Сборка на шурупах. Всего требуется 24 уголка. С каждой панелью контактируют по шесть уголков. Сборка должна быть плотной и без зазоров. Корпус не разборный, в дальнейшем его панели никак не снимаются. Все шурупы-саморезы по дереву и уголки расположены внутри корпуса. Во время сборки в качестве окон для доступа к ним служат отверстия для установки динамиков.
   После сборки внутренняя поверхность корпуса промазывается клеем ПВА и на нее, по всей поверхности, кроме передней панели и места на задней панели перед фазоинверсной трубой, приклеиваются звукопоглотители, которые сделаны из детских подгузников (чистых, разумеется).
   Следующий этап, — изготовление и установка фазоинверсной трубы. В качестве заготовки для трубы автор использовал круглую и высокую металло-картонную коробку от кофе. Но, конечно же это может быть и что-то другое, например, отрезок пластмассовой трубы, какая то часть упаковки для жидкостей и др.
   Труба туго вставлена в отверстие, промазанное клеем «Момент».
    Динамики устанавливаются снаружи и привинчиваются шурупами. Прокладки под динамики сделаны из линолеума на вспененной основе. Включены динамики параллельно с соблюдением их полярности (если нужно сопротивление 8 Оm динамики включить последовательно). Внешняя отделка зависит от вашего вкуса и возможностей. Важно чтобы она не дребезжала.

Попцов Г. Радиоконструктор 7-2005

Адрес администрации сайта: admin@soundbarrel.ru
   

НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:

Посвящается тем, у кого есть свободное время

Открываем популярный журнал про хороший звук и с удовольствием смотрим на изящные образы (если не сказать образА) акустических систем, а посмотреть есть на что. Мощные башни ощетинились во все стороны динамиками, блестят своими лакированными боками, давят паркет острыми шипами и вообще вызывают чувство глубокого уважения. Похоже, у них есть только один недостаток – это, конечно, цена. Возникает вполне логичный вопрос, а что если сделать копию какого-либо монстра самому? Купить динамик несложно, собрать корпус, пускай и не такой красивый – тоже, катушки и конденсаторы можно отечественные, аккуратно спаять 3 детали – и вовсе задача для ученика 10-го класса школы.

С учетом количества готовых модулей, которые предлагает Ebay, сделать хороший усилитель не намного сложнее. Чего там только нет: коммутация, защита АС, платы класса A-AB-D, регуляторы громкости на любой вкус, красивые корпуса, сделанные специально для аудио, ручки, ножки и трансформаторы – знай только соединяй. В следующей статье мы обязательно расскажем, как собрать свой усилитель, который не уступит большинству «брендовых» образцов стоимостью до 60-70 тысяч рублей.

Возможно, далее в тексте вы встретите незнакомые слова. К счастью, нам пришел на помощь неизвестный аудиофил и оставил ссылку на свой личный архив информации по акустике и усилителям, там есть реально ВСЕ и даже и больше, настоятельно рекомендуем к ознакомлению.

Из чего делать? Фанера, МДФ, ДСП, пластик, массив.

Мир видел много странных акустических конструкций, например, из бетона или шлакоблока. Все же самыми «востребованными» остаются вышеперечисленные пиломатериалы на основе древесины. Попробуем понять, какой из них «правильнее». Базовое правило – вне зависимости от выбранного материала не экономьте на его качестве, то есть цене.

Первым идет король современной Hi-Fi и Hi-End индустрии – МДФ, из него сделано подавляющее большинство колонок, как дорогих, так и дешевых. Причина проста – невысокая стоимость, удобство обработки и отделки, в том числе варианты с готовым шпоном, отсутствие ярких резонансов. При грамотном проектировании получение оптимального результата гарантировано. Рекомендуем к применению, больше сказать нечего.

Пластик – понятие очень растяжимое, его «авторитет» значительно подточен дешевыми китайскими подделками, хотя преимуществ у него не меньше, чем у любого другого материала. Проблему недоступной для любителя возможности отливать свои заготовки из желаемого материала – проходим мимо.

Хорошим материалом для изготовления корпуса акустической системы может служить ДСП. Пожалуй, главный его недостаток – множество проблем с отделкой, не важно, что вы решите: красить, шпонировать или обтягивать. У ДСП есть огромный плюс: если нужно сделать быстро и очень дешево, то можно использовать заводскую ламинированную плиту (ЛДСП). Добиться в таком случае высокой эстетики вряд ли получится, но цена и скорость оставят далеко позади всех остальных претендентов. Если сравнивать резонансные свойства материалов в разрезе пригодности для колонок – ДСП занимает первое место, хотя разница по сравнению с МДФ невелика.

Капризная, но неизменно желанная «матерыми аудиофилами» госпожа фанера. Фанера бывает нескольких видов – березовая, хвойная, ольховая, ламинированная. Почему капризная? Любую фанеру «ведет», то есть при высыхании лист изменяет свою геометрию, при пилении часто появляются сколы. Также это не самый простой для отделки материал, если вы хотите получить «глухой» матовый цвет без проступающих граней, текстуры, ребер. Причина для того, чтобы терпеть эти мучения, довольно спорная: по мнению «бывалых» только фанера дает то самое живое дыхание, которое «убивают» ДСП и МДФ.  Наиболее мне непонятно желание сделать себе корпус из «живой» фанеры и «убить» ее слоями шпаклевки, грунта, краски, лака в попытке скрыть «страшные» стыки с прожилками (слоями фанеры), которые днем и ночью смотрят с немым укором на своего владельца. Куда предпочтительнее варианты специальной пропитки, хотя бы тем же «датским маслом», не так уж страшны эти темные «полосочки» на ребрах корпуса…

Что за нищебродство этот ДСП-МДФ? Может сразу из цельного дуба, да потолще!? Не спешите вставлять динамик в первое увиденное дупло. Вопреки ожиданиям массив древесины ценных пород не обогащает звук пропорционально вложенным деньгам, более того, даже требует дополнительного демпфирования по сравнению с более дешевыми материалами. Хотя его несомненные плюсы – это удобство отделки: если акустика собрана аккуратно, довести ее до симпатичного эко-вида не составит большого труда. Вместо увеличения толщины рекомендуется добавить (приклеить) с обратной стороны еще один лист менее резонансного материала, например, того же МДФ, сделать «сэндвич». Наиболее удачный вариант применения массива – это акустика типа «щит», где требуется красивая и тяжелая передняя панель.

Экзотика. Часто выбор обусловлен тем, что есть под руками. Подобно тому, как птица может виртуозно вплести в гнездо всякий мусор, так и меломан тащит все, что плохо лежит. Можно найти на просторах сети идеи, воплощенные из сантехнических труб, искусственного камня, папье-маше, футляров и корпусов от музыкальных инструментов, примитивных строительных материалов, товаров IKEA, и.т.д., и.т.п.

Куда вставлять динамик?

Основную задачу акустического оформления можно сформулировать простым языком приблизительно так: максимально отделить колебания, излучаемые передней стороной диффузора динамика, от тех же противофазных колебаний, излучаемых задней стороной диффузора. Идеальным акустическим оформлением с точки зрения учебника считается бесконечный экран, такой невероятно огромный щит, в который установлен динамик. Понятное дело, слова «невероятно огромный» не подходят ни к нашему жилищу, ни к заработной плате, так что инженеры стали искать способ «свернуть» этот экран с минимально негативными последствиями для звука. Так получилось все многообразие вариантов, некоторые снискали себе наиболее обширную славу в интернете, их мы и рассмотрим в данной статье.

Просто динамик или корпус без корпуса

Тяжело себе представить, что есть такой вид «акустики», но, листая ленту фотографий в pinterest по теме аудио, все чаще натыкаюсь на грозди 12-ти дюймовых динамиков, которые собраны вместе без всякого оформления и явно представляют собой законченный агрегат. Наверное, замысел автора пронизан следующей логикой: любой корпус портит звук, лучше акустическое короткое замыкание, чем деревянные оковы, но чтобы был хоть какой-то «низ», надо взять динамики с максимальной площадью диффузора, на которые только хватит денег. Если это ваш путь – без комментариев.

Щит и «широкополосник»

Говорят, те, кто попробовал лампу, широкополосный динамик и открытое оформление, никогда уже не возвращаются к традиционному, транзисторно-резиновому образу жизни. Описывать свойства щита занятие не благодарное, вся необходимая информация есть в архиве, а для самых ленивых – и на youtube, где подробно объясняют, что это за зверь и с чем его едят, например:

Наибольший плюс такой конструкции – простота изготовления. Нужен лист любимого материала и лобзик. Самый главный критерий, который будет влиять на итоговое качество звука – стоимость установленной динамической головки. Неутихающую народную славу снискал себе динамик 4а32, даже такие гранды, как fostex, sonido, supravox, sica или сам visaton B200, остались далеко позади. Поговорка «размер имеет значение» –  вот лучшая математическая формула для щита (чем больше – тем лучше). Далее идут вариации щита, например щит, со свернутыми боковыми стенками, щит, у которого низкочастотный модуль сделан в виде ящика с фазоинвертором, и.т.п. Фирменная особенность звука – «воздушное» звучание с минимумом резонансов, при этом сравнительно высокое звуковое давление.

ПАС – панель акустического сопротивления

Что если попытаться скрестить щит и закрытый ящик? Получится ящик с задней стенкой, в которой сделано множество отверстий. Количество отверстий, их суммарная площадь в сочетании с объемом ящика будет определять степень демпфирования (сопротивления), уровень низких частот (чем меньше «дырок» – тем больше баса, но и больше «бубнежа»). Количество подбирается экспериментально, по вкусу.

Линейный массив излучателей, групповой излучатель (ГИ)

На самом деле, такой подвид акустики касается больше динамиков, нежели конструкции самого корпуса. Думаю, вы уже видели колонки, каждая из которых состоит из большого количества одинаковых маленьких-маленьких динамиков, ну или не очень маленьких, кому как позволяет бюджет и жилое пространство:

По электрической схеме, головки включены последовательно, то есть «плюс» предыдущего подсоединен к «минусу» последующего, возможно комбинирование последовательно-параллельного соединения. Количество динамиков, собственно, тоже ограничивается только деньгами, здравый смысл, как правило, к этому моменту уже бесследно пропадает. Не подумайте обо мне ничего плохого, я пробовал такое извращение, мне даже понравилось, если есть возможность, настоятельно рекомендую собрать себе подобную конструкцию хотя бы ради интереса. Опять же, бюджет сего безобразия не очень велик, как правило, применяются отечественные динамики в хорошем состоянии, 5гдш, 8гдш, 4гд-8е, и.т.п.

Акустическое оформление – тот же щит или закрытый ящик, желательно хитрой формы, например треугольной. Одна из проблем, с которой предстоит столкнуться – высокое суммарное сопротивление, не всякий усилитель раскроет потенциал «массива». Серийные образцы, выпускаемые фабрично, имеют более сложные решения, динамики часто собираются в хитрые модули, добавляются фильтры.

Фазоинвертор, bass reflex port, резонатор Гельмгольца, он же ящик с «трубой»

Вот он – самый популярный вариант акустического оформления. Массовым становится самое выгодное по соотношению ценаполучаемый результат, наш случай не исключение для данного правила. Для тех, кто не скачал архив неизвестного аудиофила, объясняем на пальцах. В трубе фазоинвертора есть некоторый объем воздуха, который зависит от его длины, он же «связан» с воздухом, который содержится внутри колонки.  При удачной настройке длины трубы (не будем сходу погружаться в теорию) удается добиться более уверенного воспроизведения низких частот, чем просто в закрытом ящике. Если еще проще – с фазоинвертором получается глубокий бас.  Для более углубленного понимания вот ролик с уже полюбившегося нам канала:

Хоть данный вид акустики и популярен, он далеко не так прост в изготовлении, одно тянет за другое. Динамики, которые подходят для такого оформления, называются «компрессионными», чаще всего имеют резиновый подвес и полосу частот, которая требует установки высокочастотного звена, твиттера или пищалки, то есть добавляется электрический фильтр. Выбор оптимального объема корпуса, его геометрии, точная настройка длины трубы имеют большое значение и не всегда соответствуют расчетным величинам. Ситуацию облегчает наличие в сети массы проектов, где авторы уже прошли тернистый путь и предлагают поэтапные инструкции с подробным описанием что, как, из чего надо делать. Впрочем, всегда находятся энтузиасты, которых не устраивает «готовое» и хватает упорства пройти своей дорогой. Недостатки фазоинвертора – «бубнеж» и «задавленная середина». Первое решается тщательным подбором формы, диаметра, материала и длины трубы; второе – добавлением отдельного среднечастотного звена. Верный путь к трехполосной акустике.

Обратный рупор TQWP и другие лабиринты судьбы

Чего только не придумали люди, чтобы усложнить путь колебаниям, идущим от обратной стороны динамика… Пожалуй, более всех отличилась фирма B&W со своими Nautilus, хоть памятник ставь этой морской раковине-мутанту. Но это гранды, а все, что можем мы, обычные аудиофилы, так это вспомнить свои ночные кошмары и поставить внутри прямоугольного ящика дощечки с гвоздями так, чтобы этому поганому звуку мало не показалось. Если серьезно – есть такие динамики, к которым оформление типа «фазоинвертор» не подходит, а щит не дает желаемого количества баса, от вида же сабвуфера что-то сжимается в животе. Тогда на помощь приходит обратный рупор или более сложный вариант – лабиринт. Для тех, кому интересно, как это работает, желаем приятного просмотра

Кто-то может возразить: обратный рупор – это не совсем лабиринт, отчасти мы можем согласиться, но что более достоверно – он ближе к лабиринтам, чем классический рупор:

Он напоминает о старом граммофоне. Как можно догадаться из названия, обратный рупор или лабиринт – далеко не самый простой вид акустического оформления, он требует хорошего понимания теории, точного расчета или хотя бы соблюдения заводских рекомендаций. Например, крупные фирмы-производители широкополосных динамиков, как правило, приводят в документации к своим динамикам пару вариантов чертежей корпуса.

Онкен, закрытый ящик (ЗЯ), рупор, пассивный излучатель и другие

Наше повествование идет по следам народной популярности, а это довольно узкий список. Закрытый ящик почти всегда бубнит, под онкен тяжело подобрать динамик, рупор велик по размерам, сложен в изготовлении и расчете, пассивный излучатель неплохо работает, но в конструкциях любителей почему-то не прижился. Наверное, можно найти еще несколько редких видов или подвидов оформления, которые здесь не упомянули, что поделать, всего не охватишь.

Демпфирование, «набивка», «заглушка»

Корпуса готовы, что с ними делать дальше? Правильно, демпфировать. Можно разделить демпфирование на два вида:  вибропоглощение и звукопоглощение. Для вибропоглощения хорошо подходят автомобильные материалы, мастики и специальные листы с клейким слоем, предпочтительней последнее. Со  звукопоглощением наблюдается разброд и шатание, кому-то нравится войлок, кому-то шерсть, ватин, синтепон, прочее. Ответ достаточно прост – для разного эффекта, в зависимости от типа корпуса и частоты, которую хочется подавить, будет зависеть выбор материала. Заполнение звукопоглощающим материалом корпуса увеличивает его виртуальный объем, однако определить универсальную норму, на мой взгляд, невозможно.

Настройка кроссовера (разделительного фильтра)

Вы решили делать многополосную акустику. Нужен ли измерительный микрофон? Если это разовый проект, то нет, не нужен, достаточно иметь тестовую подборку треков и некоторый опыт для понимания, какое звучание можно назвать более правильным. Просто придется дольше перебирать детали пассивного фильтра, слушать и сравнивать, но в итоге результат будет именно такой, который нужен вашим ушам, помещению. Чуть легче дело обстоит с активными кроссоверами. Раньше их приходилось делать самостоятельно, травить и разводить платы, паять, очень муторный процесс, особенно если схема имеет приличную крутизну среза и регулировки, для трехполосной акустики – просто дикая штука. Благо сегодня достаточно просто зайти на ebay и выбрать вариант себе по карману, хочешь на операционниках, хочешь на DSP. Регулировать частоту, а иногда и крутизну среза (в особо редких случаях фазу), можно плавно хоть каждый день.

Финал

Иногда мне кажется, что ситуация в мире аудио напоминает легенду о Вавилонской башне. Когда-то, в далекие времена, когда нога Van Den Hul’a еще не ступала на землю, люди строили вместе один комплект домашнего стерео. Большие-большие колонки, не менее большой усилитель, а к ним тянулись толстые-толстые кабели. Увидел это некто свыше и ужаснулся – ну и дичь, хоть бы книжки почитали какие… Суровая кара постигла незадачливых аудиофилов, с тех пор они спорят до хрипоты, но так и не могут договориться, как надо делать колонки-усилители, вот каждый и делает свои, как может.

Сделать звуковые колонки своими руками – с этого у многих начинается увлечение сложным, но очень интересным делом – техникой звуковоспроизведения. Начальным побуждением часто становятся экономические соображения: цены на брендовую электроакустику завышены не чрезмерно – безобразно нагло. Если уж заклятые аудиофилы, не скупящиеся на раритетные радиолампы для усилителей и плоский серебряный провод для намотки звуковых трансформаторов, сетуют на форумах, что цены на акустику и динамики для нее систематически вздуваются, то проблема действительно серьезна. Желаете колонки для дома по 1 млн. руб. пара? Извольте, найдутся и подороже. Поэтому материалы данной статьи рассчитаны в первую очередь для самых-самых начинающих: им нужно быстро, просто и недорого убедиться, что творение рук своих, на все для которого ушло средств в десятки раз меньше, чем на «крутой» бренд, может «петь» не хуже или по крайней мере сравнимо. Но, возможно, кое-что из изложенного окажется откровением и для мэтров любительской электроакустики – если будет удостоено прочтением оными.

Колонка или АС?

Звуковая колонка (КЗ, колонка звуковая) это один из видов акустического оформления электродинамических головок громкоговорителей (ГГ, динамиков), предназначенный для технико-информационного озвучивания больших общественных помещений. Вообще же акустическая система (АС) состоит из первичного излучателя звука (ИЗ) и его акустического оформления, обеспечивающего требуемое качество звучания. Домашние АС по большей части с виду похожи на звуковые колонки, поэтому их так и прозвали. Электроакустические системы (ЭАС) имеют в своем составе также электрическую часть: провода, клеммы, разделительные фильтры, встроенные усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ, в активных АС), вычислительные устройства (в АС с цифровой расфильтровкой каналов) и др. Акустическое оформление бытовых АС размещается как правило в корпусе, отчего они и выглядят более-менее вытянутыми вверх колоннами.

Акустика и электроника

Акустика идеальной АС возбуждается во всем диапазоне слышимых частот 20-20 000 Гц одним широкополосным первичным ИЗ. Электроакустика медленно, но уверенно идет к идеалу, однако лучшие результаты показывают пока еще АС с разделением частот на каналы (полосы) НЧ (20-300 Гц, низкие частоты, басы), СЧ (300-5000 Гц, средние) и ВЧ (5000-20 000 Гц, высокие, верха) или НЧ-СЧ и ВЧ. Первые, естественно, называются 3-х полосным, а вторые – 2-х полосными. Начинать осваиваться в электроакустике лучше всего с 2-полосных АС: они позволяют в домашних условиях без излишних затрат и сложностей получить звук качества до высокого Hi-Fi (см. ниже) включительно. Звуковой сигнал от УМЗЧ или, в активных АС, маломощный от первичного источника (плеера, звуковой карты компьютера, тюнера и т.п.) распределяется по частотным каналам разделительными фильтрами; это называется расфильтровкой каналов, как сами разделительные фильтры.

Далее в статье рассматривается преимущественно, как сделать колонки, обеспечивающие хорошую акустику. Электронная часть электроакустики – предмет особого серьезного обсуждения, и не одного. Здесь нужно заметить только, что, во-первых, поначалу не нужно браться за близкую к идеальной, но сложную и дорогую цифровую расфильтровку, а применить пассивную на индуктивно-емкостных фильтрах. Для 2-полосной АС нужна всего одна вилка разделительных фильтров низких и высоких частот (ФНЧ/ФВЧ).

Для расчета разделительных лестничных фильтров АС есть специальные программы, напр. JBL Speaker Shop. Однако в домашних условиях индивидуальная настройка каждой вилки под конкретный экземпляры динамиков, во-первых, не бьет по производственным расходам в серийном производстве. Во-вторых, замена ГГ в АС требуется только в исключительных случаях. Значит, к расфильтровке частотных каналов АС можно подойти нетрадиционно:

1. Частоту раздела НЧ-СЧ м ВЧ принимают не ниже 6 кГц, иначе не получится достаточно равномерной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) всей АС в области СЧ, что очень плохо, см. далее. К тому же, при высокой частоте раздела фильтр получается недорогим и компактным;
2. Прототипами для расчета фильтра берут звенья и полузвенья фильтров типа K, т.к. их фазочастотные характеристики (ФЧХ) абсолютно линейны. Без соблюдения этого условия АЧХ в области частоты раздела получится существенно неравномерной и в звучании появятся призвуки;
3. Для получения исходных к расчету данных нужно измерить импеданс (полное электрическое сопротивление) НЧ-СЧ и ВЧ ГГ на частоте раздела. Указанные в паспорте ГГ 4 или 8 Ом – их активное сопротивление на постоянном токе, а импеданс на частоте раздела будет больше. Измеряется импеданс достаточно просто: ГГ подключают к генератору звуковых частот (ГЗЧ), настроенному на частоту раздела, с выходом не слабее 10 В на нагрузку в 600 Ом через резистор заведомо большого сопротивления, напр. 1 кОм. Можно воспользоваться маломощным ГЗЧ и УМЗЧ высокой верности. Импеданс определяется по отношению напряжений звуковой частоты (ЗЧ) на резисторе и ГГ;
4. Импеданс НЧ-СЧ звена (ГГ, головки) принимают за характеристическое сопротивление ρн фильтра низких частот (ФНЧ), а импеданс ВЧ головки – за ρв фильтра высоких частот (ФВЧ). То, что они разные – ну и шут с ними, выходное сопротивление УМЗЧ, «раскачивающего» АС, пренебрежимо мало по сравнению с тем и тем;
5. Со стороны УМЗЧ ставят звенья ФНЧ и ФВЧ отражающего типа, чтобы не перегружать усилитель и не отбирать мощность у сопряженного канала АС. К ГГ обращают, наоборот, поглощающие звенья, что отдача от фильтра не давала призвуков. Таким образом, ФНЧ и ФВЧ АС будут иметь не менее звена с полузвеном;

6. Затухание ФНЧ и ФВЧ на частоте раздела берут равным 3 дБ (в 1,41 раза), т.к. крутизна скатов K-фильтров невелика и равномерна. Не 6 дБ, как может показаться, т.к. фильтры рассчитываются по напряжению, а подводимая к ГГ мощность зависит от него по квадрату;

7. Наладка фильтра сводится к «приглушению» слишком громкого канала. Измеряют громкости каналов на частоте раздела с помощью компьютерного микрофона, отключая поочередно ВЧ и НЧ-СЧ. Степень «глушения» определяется как корень квадратный из отношения громкости каналов;
8. Избыточную громкость канала убирают парой резисторов: гасящий на доли или единицы Ом включают последовательно с ГГ, а параллельно им обоим – выравнивающий большего сопротивления, чтобы импеданс ГГ с резисторами остался неизменным.

Пояснения к методике

У технически сведущего читателя может возникнуть вопрос: так у вас что же, фильтр на комплексную нагрузку работает? Да, и в данном случае – ничего страшного. ФЧХ K-фильтров линейна, как сказано, а Hi-Fi УМЗЧ практически идеальный источник напряжения: его выходное сопротивление Rвых – единицы и десятки мОм. При таких условиях «отражёнка» от реактанса ГГ частично затухнет в выходном поглощающем звене/полузвене фильтра, но большей частью просочится обратно на выход УМЗЧ, где и сгинет без следа. В сопряженный канал фактически ничего не пройдет, т.к. ρ его фильтра многократно больше Rвых. Тут одна опасность: если импеданс ГГ и ρ разные, то в цепи выход фильтра – ГГ начнется циркуляция мощности, отчего басы станут тусклыми, «плоскими», атаки на СЧ затянутыми, а верха – резкими, с подсвистом. Поэтому подгонять импеданс ГГ и ρ нужно точно, а в случае замены ГГ канал придется настраивать заново.

Примечание: не пытайтесь расфильтровывать активные АС аналоговыми активными фильтрами на операционных усилителях (ОУ). Добиться линейности их фазовых характеристик в широком диапазоне частот невозможно, поэтому, напр., аналоговые активные фильтры так и не прижились толком в технике электросвязи.

Что такое хайфай

Hi-Fi, как известно, сокращение от High Fidelity – высокая верность (воспроизведения звука). Понятие Hi-Fi изначально принималось как расплывчатое и не подлежащее стандартизации, но постепенно выработалось неформальное деление его на классы; цифрами в списке обозначены соответственно диапазон воспроизводимых частот (рабочий диапазон), максимально допустимый коэффициент нелинейных искажений (КНИ) на номинальной мощности (см. далее), минимально допустимый динамический диапазон относительно собственных шумов помещения (динамика, отношение максимальной громкости к минимальной), максимально допустимые неравномерность АЧХ на СЧ и ее завал (спад) на краях рабочего диапазона:

• Абсолютный или полный – 20-20 000 Гц, 0,03% (–70 дБ), 90 дБ (в 31 600 раз), 1 дБ (в 1,12 раза), 2 дБ (в 1,25 раза).
• Высокий или тяжелый – 31,5-18 000 Гц, 0,1% (–60 дБ), 75 дБ (в 5600 раз), 2 дБ, 3 дБ (в 1,41 раза).
• Средний или базовый – 40-16 000 Гц, 0,3% (–50 дБ), 66 дБ (в 2000 раз), 3 дБ, 6 дБ (в 2 раза).
• Начальный – 63-12 500 Гц, 1% (–40 дБ), 60 дБ (в 1000 раз), 6 дБ, 12 дБ (в 4 раза).

Любопытно, что высокий, базовый и начальный Hi-Fi примерно соответствуют высшему, первому и второму классам бытовой электроакустики по системе СССР. Понятие абсолютного Hi-Fi возникло с появлением конденсаторных, пленочно-панельных (изодинамических и электростатических), струйных и плазменных излучателей звука. Тяжелым (Heavy) высокий Hi-Fi обозвали англо-саксы, т.к. High High Fidelity по-английски все равно что масло масленое.

Какой нужен хайфай?

Домашняя акустика для современной квартиры или дома с хорошей звукоизоляцией должна удовлетворять условиям на базовый Hi-Fi. Высокий там, конечно, хуже не зазвучит, но обойдется много дороже. В блочной хрущевке или брежневке, как их не изолируй, начальный и базовый Hi-Fi различают только профессиональные эксперты. Основания для такого загрубления требований к домашней акустике следующие.

Во-первых, полный диапазон звуковых частот слышат буквально единицы людей из всего человечества. Люди, одаренные особо тонким музыкальным слухом, такие как Моцарт, Чайковский, Дж. Гершвин, слышат высокий Hi-Fi. Опытные профессиональные музыканты в концертном зале уверенно воспринимают базовый Hi-Fi, а 98% рядовых слушателей в звукомерной камере по частоте почти никогда не различают начальный и базовый.

Во-вторых, в наиболее слышимой области СЧ человек по динамике различает звуки в диапазоне 140 дБ, считая от порога слышимости в 0 дБ, равного интенсивности звукового потока в 1 пВт на кв. м, см. рис. справа кривые равной громкости. Звук громче 140 дБ это уже боль, а затем – повреждение органов слуха и контузия. Симфонический оркестр расширенного состава на мощнейшем фортиссимо выдает динамику звука до 90 дБ, а в залах Большого Оперного, Миланского, Парижского, Венского оперных театров и Метрополитен-оперы в Нью-Йорке способен «разогнаться» до 110 дБ; таков же динамический диапазон ведущих джаз-бандов с симфоническим сопровождением. Это – предел восприятия, громче которого звук превращается в еще терпимый, но уже бессмысленный шум.

Примечание: рок-группы могут играть и громче 140 дБ, чем по молодости увлекались Элтон Джон, Фредди Меркюри и Роллинг Стоунз. Но динамика рока не превышает 85 дБ, т.к. нежнейшее пианиссимо рок-музыканты не могут сыграть при всем желании – аппаратура не позволяет, а рока «на духу» не бывает. Что до попсы любого рода и саундтреков к фильмам, то это вообще не тема – их динамический диапазон уже при записи сжимают до 66, 60 и даже 44 дБ, чтобы можно было слушать на чем попало.

В-третьих, естественные шумы в тишайшей гостиной загородного дома за задворках цивилизации – 20-26 дБ. Санитарная норма шума в читальном зале библиотеки – 32 дБ, а шелест листьев на свежем ветру – 40-45 дБ. Отсюда ясно, что динамики высокого Hi-Fi в 75 дБ более чем достаточно для осмысленного прослушивания в бытовых условиях; динамика современных УМЗЧ среднего уровня, как правило, не хуже 80 дБ. В городской квартире распознать по динамике базовый и высокий Hi-Fi практически невозможно.

Примечание: в помещении, зашумленном более чем на 26 дБ, частотный диапазон избранного Hi-Fi можно сузить до пред. класса, т.к. сказывается эффект маскировки – на фоне невнятных шумов чувствительность уха по частоте падает.

Но чтобы Hi-Fi был хайфаем, а не «счастьем» для «любимых» соседей и вредом для здоровья владельца, нужно обеспечить еще возможно меньшие искажения звука, верное воспроизведение НЧ, гладкую АЧХ в области СЧ, и определиться с необходимой для озвучивания данного помещения электрической мощностью АС. С ВЧ проблем, как правило, не бывает, т.к. их КНИ «уходят» в неслышимую ультразвуковую область; нужно только поставить в АС хорошую ВЧ головку. Тут достаточно заметить, что, если вы предпочитаете классику и джаз, ВЧ ГГ лучше брать с диффузором на мощность 0,2-0,3 от таковой НЧ канала, напр. 3ГДВ-1-8 (2ГД-36 по-старому) и подобные. Если же вас «прёт» от жестких верхов, то оптимальной будет ВЧ ГГ с купольным излучателем (см. далее) мощностью 0,3-0,5 от мощности НЧ звена; игру на барабанах щетками натурально воспроизводят только купольные «пищалки». Впрочем, хорошая купольная ВЧ ГГ годится для любой музыки.

Искажения

Искажения звука возможны линейные (ЛИ) и нелинейные (НИ). Линейные искажения это, попросту, несоответствие среднего уровня громкости условиям прослушивания, для чего в любом УМЗЧ и есть регулятор громкости. В дорогие 3-полосные АС для высокого Hi-Fi (напр., советские АС-30, они же S-90) часто вводят и аттенюаторы мощности для СЧ и ВЧ, чтобы возможно точнее подогнать АЧХ АС к акустике помещения.

Что касается НИ, то им, как говорится, несть числа и постоянно обнаруживаются новые. Наличие НИ в звуковом тракте выражается в том, что форма выходного сигнала (который звук уже в воздухе) не вполне идентична форме исходного сигнала от первичного источника. Более всего портят чистоту, «прозрачность» и «сочность» звука след. НИ:

1. Гармонические – обертоны (гармоники), кратные основной частоте воспроизводимого звука. Проявляются как излишне рокочущий бас, резкие и жесткие СЧ и ВЧ;
2. Интермодуляционные (комбинационные) – суммы и разности частот составляющих спектра исходного сигнала. Сильные комбинационные НИ слышны как хрип, а слабые, но портящие звук можно распознать только в лаборатории многосигнальным или статистическим на тестовых фонограммах методами. На слух же – звук вроде чистый, но какой-то не такой;
3. Переходные – «дрожания» формы выходного сигнала при резких нарастаниях/спадах исходного. Проявляют себя короткими хрипами и всхлипываниями, но нерегулярно, на скачках громкости;
4. Резонансные (призвуки) – подзвон, дребезг, бубнение;
5. Фронтальные (искажения атаки звука) – затягивание или, наоборот, форсирование резких изменений общей громкости. Почти всегда возникают совместно с переходными;
6. Шумовые – гул, шелест, шипение;
7. Нерегулярные (спорадические) – щелчки, трески;
8. Интерференционные (ИИ или ИФИ, чтобы не путать с интермодуляционными). Характерны именно для АС, в УМЗЧ ИФИ не возникают. Очень вредны, т.к. отлично слышны и неустранимы без капитальной переделки АС. Подробнее об ИФИ см. ниже.

Примечание: «хрип» и пр. образные описания искажения здесь и далее даны с точки зрения Hi-Fi, т.е. как уже слышимые искушенными слушателями. А, напр., речевые динамики проектируются на КНИ при номинальной мощности 6% (в Китае – на 10%) и 1<Q<1,4, см. далее.

Кроме интерференции, АС могут давать преимущественно НИ по пп. 1, 3, 4 и 5; щелчки и трески тут возможны как результат некачественного изготовления. С переходным и фронтальными НИ в АС борются, подбирая подходящие ГГ (см. далее) и акустическое оформление для них. Способы избежать призвуков – рациональная конструкция корпуса АС и правильный выбора материала для него, также см. далее.

На гармонических НИ в АС нужно задержаться, т.к. они принципиально отличны от таковых в полупроводниковых УМЗЧ и сходны с гармоническими НИ ламповых УНЧ (усилителей низкой частоты, старое название УМЗЧ). Транзистор – квантовый прибор, и его передаточные характеристики аналитическими функциями не выражаются принципиально. Следствие – точно просчитать все гармоники транзисторного УМЗЧ невозможно, а их спектр тянется до 15-ой и более высоких компонент. Также в спектре транзисторных УМЗЧ велика доля комбинационных составляющих.

Единственный способ управиться со всем этим безобразием – упрятать НИ поглубже под собственные шумы усилителя, которые, в свою очередь, должны быть многократно ниже естественных шумов помещения. Надо сказать, что современная схемотехника справляется с этой задачей вполне успешно: по теперешним представлениям УМЗЧ с 1% КНИ и –66 дБ шумов «никакой», а с 0,06% КНИ и –80 дБ шумов довольно-таки средненький.

С гармоническими НИ динамиков АС дело обстоит иначе. Их спектр, во-первых, как и у ламповых УНЧ, чистый – только обертоны без заметной примеси комбинационных частот. Во-вторых, гармоники АС прослеживаются, тоже как у ламп, не выше 4-й. Такой спектр НИ не портит заметно звук и при КНИ в 0,5-1%, что подтверждается экспертными оценками, а причина «грязного» и «вялого» звука самодельных АС кроется чаще всего в плохой АЧХ на СЧ. К сведению, если трубач не почистил как следует инструмент перед концертом и во время игры не выплескивает своевременно слюну из амбушюра, то КНИ, скажем, тромбона, может вырасти до 2-3%. И ничего, играют, слушателям нравится.

Вывод отсюда следует очень важный и благоприятный: диапазон воспроизводимых частот и собственные гармонические НИ АС не являются параметрами, критически важными для качества создаваемого ею звука. Звучание АС с 1% и даже 1,5% гармонических НИ эксперты могут отнести к базовому, а то и высокому Hi-Fi, если выполнены соотв. условия по динамике и гладкости АЧХ.

Интерференция

ИФИ – результат схождения звуковых волн от рядом расположенных источников синфазно или в противофазе. Результат – всплески, вплоть до рези в ушах, или провалы почти но нуля, громкости на отдельных частотах. В свое время первенец советского Hi-Fi 10МАС-1 (не 1М!) была срочно снята с производства после того, как музыканты обнаружили, что эта АС совсем не воспроизводит ля второй октавы (насколько помнится). На заводе-то прототип «гоняли» в звукомерке трехсигнальным методом, допотопным уже тогда, а должности эксперта с музыкальным слухом в штатном расписании не было. Один из парадоксов развитого социализма.

Вероятность возникновения ИФИ резко растет с повышением частоты и, соотв., уменьшением длины волны звука, т.к. для этого расстояние между центрами излучателей должно быть кратным половине длины волны воспроизводимой частоты. На СЧ и ВЧ последняя изменяется от единиц дециметров до миллиметров, поэтому ставить в АС две-несколько СЧ и ВЧ ГГ нельзя никак – ИФИ тогда не избежать, т.к. расстояния между центрами ГГ получатся того же порядка. Вообще, золотое правило электроакустики – по одному излучателю на полосу, а бриллиантовое – одна широкополосная ГГ на весь частотный диапазон.

Длина волн НЧ – метры, что много больше не только расстояния между ГГ, но и размеров АС. Поэтому производители и опытные любители часто увеличивают мощность АС и улучшают басы, спаривая или счетверяя (ставя квадруплетом) НЧ ГГ. Однако начинающему так делать не следует: может возникнуть внутренняя интерференция отраженных волн, «гуляющих» с самой АС. На слух она проявляется как резонансные НИ: бухтит, гундосит, дребезжит, почему – непонятно. Так что следуйте драгоценным правилам, чтобы не перебирать раз за разом всю АС без толку.

Примечание: ставить в АС нечетное количество одинаковых ГГ нельзя ни в коем случае – ИФИ тогда гарантированы 100%

СЧ

На воспроизведение средних частот начинающие любители обращают мало внимания – их, мол, любой динамик «пропоет» – а зря. СЧ слышны лучше всего, на них же приходятся исходные («правильные») гармоники основы всего – басов. Неравномерность АЧХ АС на СЧ способна дать очень сильно портящие звук комбинационные НИ, т.к. спектр любой фонограммы «плавает» по частотному диапазону. Особенно – если в АС используются эффективные и недорогие динамики с коротким ходом диффузора, см. далее. Субъективно, при прослушивании, эксперты однозначно отдают предпочтение АС с АЧХ на СЧ, плавно меняющейся по диапазону частот в пределах 10 дБ перед той, у которой есть 3 провала или «бугра» по 6 дБ. Поэтому, проектируя и делая АС, нужно на каждом шаге тщательно проверять: а не «загорбатится» ли от этого АЧХ на СЧ?

Примечание, кстати о басах: рокерский анекдот. Итак, молодая перспективная группа прорвалась на престижный фестиваль. Через полчаса им выходить, а они уже за кулисами, волнуются, ждут, но басист загулял где-то. 10 минут до выхода – его нет, 5 минут – тоже нет. Выход машут, а басиста все нет. Что делать? Ну, будем играть без баса. Невыход это мгновенный крах карьеры навечно. Сыграли без баса, понятно, как. Бредут к служебному выходу, плюются, матюкаются. Глядь – басист, поддатый, с двумя тёлками. Они к нему – ах ты, козлина, ты хоть понимаешь, как ты нас кинул?!! Ты где был?! – Да я решил в зале послушать. – И что ты там наслушал? – Чуваки, без баса – отстой!

НЧ

Бас в музыке все равно что фундамент для дома. И точно так же «нулевой цикл» электроакустики самый трудный, сложный и ответственный. Слышимость звука зависит от потока энергии звуковой волны, который зависит от частоты по квадрату. Стало быть, басы слышны хуже всего, см. рис. с кривыми равной громкости. Для «закачки» энергии в НЧ нужны мощные динамики и УМЗЧ; реально на басы тратится более половины мощности усилителя. Но на больших мощностях растет вероятность возникновения НИ, самые сильные и, разумеется, слышимые составляющие спектра которых от басов придутся как раз на лучше всего слышимые СЧ.

«Накачка» НЧ осложняется еще и тем, что размеры ГГ и всей АС малы сравнительно с длинами волн НЧ. Любой источник звука отдает ему энергию тем лучше, чем больше его размеры относительно длины звуковой волны. Акустический КПД динамиков на НЧ – единицы и доли процента. Поэтому большая часть работ и хлопот по созданию АС сводится к тому, чтобы заставить ее получше воспроизводить НЧ. Но напомним еще раз: не забывайте при этом как можно чаше контролировать чистоту СЧ! Собственно же создание НЧ тракта АС сводится к:

• Определению потребной электрической мощности НЧ ГГ.
• Выбору НЧ ГГ, подходящей для данных условий прослушивания.
• Выбору оптимального для выбранной НЧ ГГ акустического оформления (конструкции корпуса).
• Правильному его изготовлению в пригодном материале.

Мощность

Отдача по звуку в дБ (характеристическая чувствительность) указывается в паспорте динамика. Измеряется она в звукомерной камере в 1 м от центра ГГ измерительным микрофоном, расположенным строго по ее оси. ГГ ставят на звукомерный щит (стандартный акустический экран, см. рис. справа) и подводят электрическую мощность 1 Вт (0,1 Вт для ГГ мощностью меньше 3 Вт) на частоте 1000 Гц (200 Гц, 5000 Гц). Теоретически по этим данным, классу желаемого Hi-Fi и параметрам помещения/области прослушивания (местной акустике) можно рассчитать требуемую электрическую мощность ГГ. Но на деле учет местной акустики настолько сложен и неоднозначен, что с этим и специалисты редко морочатся.

Примечание: ГГ для измерений смещают от центра экрана затем, чтобы избежать интерференции звуковых волн от фронтальной и тыльной излучающих поверхностей. Материал экрана обычно – пирог из 5-ти слоев неошкуренной 3-слойной сосновой фанеры на казеиновом клею толщиной по 3 мм и 4-прокладок между ними из натурального войлока толщиной по 2 мм. Клеится все вместе тоже казеином или ПВА.

Гораздо проще идти от имеющихся условий на техническое озвучивание слабо зашумленных помещений, с поправками на динамику и частотный диапазон Hi-Fi, тем более, что полученные результаты в таком случае лучше согласуются с известными эмпирическими данными и экспертными оценками. Тогда для начального Hi-Fi нужно, при высоте потолка до 3,5 м, 0,25 Вт номинальной (долговременной) электрической мощности ГГ на 1 кв. м площади пола, для базового Hi-Fi – 0,4 Вт/кв. м, а для высокого – 1,15 Вт/кв. м.

Следующий шаг – учет реальных условий прослушивания. Динамики на сотню Вт, способные работать и на микроваттных уровнях, чудовищно дороги, с одной стороны. С другой – если для прослушивания не выделено отдельное помещение, оборудованное как звукомерная камера, то их «микрошепота» на тишайшем пианиссимо в любой жилой комнате и слышно не будет (см. выше об уровнях естественных шумов). Поэтому увеличиваем полученные значения вдвое-втрое, чтобы «оторвать» прослушиваемое от шумового фона. Получаем для начального Hi-Fi от 0,5 Вт/кв. м, базового от 0,8 Вт/кв. м и для высокого от 2,25 Вт/кв. м.

Далее, поскольку нам нужен хайфай, а не просто разборчивость речи, нужно от номинальной мощности перейти к пиковой (музыкальной). «Сок» звука зависит в первую очередь от динамики его громкости. КНИ ГГ на пиках громкости не должен превосходить его значения для Hi-Fi на класс ниже избранного; для начального Hi-Fi берем на пике КНИ 3%. В торговых спецификациях на Hi-Fi динамики указывается именно пиковая мощность как более значимая. По советско-российской методике пиковая мощность равна 3,33 долговременной; по методикам западных фирм «музыка» равна 5-8 номиналам, но – стоп пока!

Примечание: китайские, тайваньские, индийские и корейские методики – в игнор. Они для базового (!) Hi-Fi на пике принимают телефонный КНИ в 6%. А вот Филиппины, Индонезия и Австралия меряют свои динамики грамотно.

Дело в том, что все без исключения западные производители Hi-Fi ГГ безбожно завышают пиковую мощность своих изделий. Лучше бы продвигали свои КНИ и ровность АЧХ, тут им действительно есть чем гордиться. Да вот только рядовой забугорный обыватель таких сложностей понимать не станет, а если на динамике наляпано «180W», «250W», «320W», это реально круто. В действительности же прогоны динамиков «оттуда» в звукомерке дают их пики в 3,2-3,7 номиналов. Что вполне объяснимо, т.к. обосновано данное соотношение физиологически, т.е. строением наших с вами ушей. Вывод – нацелившись на западные ГГ, выходите на фирменный сайт, ищите там номинальную мощность и умножайте на 3,33.

Примечание 9, насчет обозначений пика и номинала: в России по старой системе цифры перед буквами в обозначении динамика указывали его номинальную мощность, а теперь дают пиковую. Но одновременно изменены были и корень с суффиксом обозначения. Поэтому один и тот же динамик может обозначаться совсем по разному, примеры см. ниже. Правду ищите с справочных источниках или на Яндексе. Там, какое обозначение ни введи, в результатах будет новое, а рядом в скобках старое.

В конечном итоге получаем для комнаты до 12 кв. м пик для начального Hi-Fi в 15 Вт, базового в 30 Вт и высокого в 55 Вт. Это наименьшие допустимые значения; взять ГГ еще вдвое-втрое мощнее, будет лучше, если только не слушается симфоническая классика и очень серьезный джаз. Для них желательно ограничиться мощностью в 1,2-1,5 от минимальной, иначе на пиках громкости возможны хрипы.

Можно обойтись еще проще, ориентируясь на проверенные прототипы. Для начального Hi-Fi в комнате до 20 кв. м подойдет ГГ 10ГД-36К (10ГДШ-1 по-старому), для высокого – 100ГДШ-47-16. Расфильтровка им не нужна, это широкополосные ГГ. С базовым Hi-Fi сложнее, подходящего широкополосника для него не обнаруживается, нужно делать 2-полосную АС. Тут на первых порах оптимальное решение – повторить электрическую часть старой советской АС S-30B. Эти колонки уже десятилетия исправно и очень хорошо «поют» в квартирах, кафешках и просто на улице. Обшарпанные донельзя, но звук держат.

Схема расфильтровки S-30B (без индикации перегрузки) дана на рис. слева. Незначительная доработка произведена для уменьшения потерь в катушках и возможности подгонки под различные НЧ ГГ; при желании отводы от L1 можно сделать чаще, в пределах 1/3 общего к-ва витков w, считая от правого по схеме конца L1, подгонка будет точнее. Справа – указания и формулы для самостоятельного расчета и изготовления катушек фильтров. Деталей прецизионной точности для этой расфильтровки не требуется; отклонения индуктивности катушек на +/–10% также не влияют заметно на звучание. Движок R2 целесообразно вывести на заднюю стенку для оперативной подгонки АЧХ под комнату. К импедансу динамиков схема мало чувствительна (в отличие от расфильтровки на K-фильтрах), поэтому вместо указанных можно применять другие ГГ, подходящие по мощности и сопротивлению. Одно условие: высшая воспроизводимая частота (ВВЧ) НЧ ГГ по уровню –20 дБ должна быть не ниже 7 кГц, а низшая воспроизводимая частота (НВЧ) ВЧ ГГ на том же уровне – не выше 3 кГц. Сдвигая-раздвигая L1 и L2, можно несколько корректировать АЧХ в области частоты раздела (5 кГц), не прибегая к таким сложностям, как фильтр Цобеля, способным к тому же увеличивать переходные искажения. Конденсаторы – пленочные с изоляцией из ПЭТ или фторопласта и напылёнными обкладками (MKP) К78 или К73-16; в крайнем случае – К73-11. Резисторы – металлопленочные (MOX). Провода – аудио из бескислородной меди сечением от 2,5 кв. мм. Монтаж – только на пайке. На рис. справа показано, как выглядит оригинальная расфильтровка S-30B (со схемой индикации перегрузки), а на рис. ниже слева дана популярная за рубежом схема 2-полосной расфильтровки без магнитной связи между катушками (почему и полярность их не указана). Справа там же, на всякий случай – 3-полосная расфильтровка советской АС S-90 (35АС-212).

О проводах

Специальные аудиопровода – не порождение массового психоза и не маркетинговый трюк. Эффект, открытый радиолюбителями, ныне подтвержден исследованиями и признан специалистами: если в меди провода есть примесь кислорода, на кристаллитах металла образуется тончайшая, буквально в молекулу, пленочка окисла, от которой звуковому сигналу может быть что угодно, кроме улучшения. В серебре такого эффекта не обнаруживается, отчего утонченные аудиогурманы и не скупятся на серебряный провод: торговцы беззастенчиво жульничают с медным проводами, т.к. отличить бескислородную медь от обычной электротехнической можно только в специально оборудованной лаборатории.

Динамики

Качество первичного излучателя звука (ИЗ) на басах определяет звучание АС прим. на 2/3; на СЧ и верхах – практически нацело. В любительских АС почти всегда ИЗ являются электродинамические ГГ (динамики). Изодинамические системы достаточно широко используются в высококлассных наушниках (напр. ТДС-7 и ТДС-15, которыми охотно пользуются профи для контроля звукозаписи), но создание мощных изодинамических ИЗ наталкивается на непреодолимые пока технические трудности. Что до прочих первичных ИЗ (см. перечень в начале), то они пока далеко еще не «доведены до ума». Особенно это касается цен, надежности, долговечности и стабильности характеристик в процессе эксплуатации.

Приобщаясь к электроакустике, знать о том, как устроены и работают в акустических системах динамики, нужно следующее. Возбудитель динамика – тонкая катушка из провода, колеблющаяся в кольцевом зазоре магнитной системы под воздействием тока звуковой частоты. Катушка жестко связана с собственно излучателем звука в пространство – диффузором (на НЧ, СЧ, иногда – на ВЧ) или тонкой, очень легкой и жесткой купольной диафрагмой (на ВЧ, редко – на СЧ). Эффективность излучения звука сильно зависит от диаметра ИЗ; точнее – от его отношения к длине волны излучаемой частоты, но вместе с тем с увеличением диаметра ИЗ растет и вероятность возникновения нелинейных искажений (НИ) звука вследствие упругости материала ИЗ; точнее – не бесконечной его жесткости. Борются с НИ в ИЗ, выполняя излучающие поверхности из звукопоглощающих (антиакустических) материалов.

Диаметр диффузора больше диаметра катушки, и в диффузорных ГГ он и катушка крепятся к корпусу динамика отдельными гибкими подвесами. Конфигурация диффузора – полый конус с тонкими стенками, обращенный вершиной к катушке. Подвес катушки держит одновременно и вершину диффузора, т.е. его подвес двойной. Образующая конуса может быть прямолинейной, параболической, экспоненциальной и гиперболической. Чем круче конус диффузора сходится к вершине, тем выше отдача и меньше НИ динамика, но одновременно сужается его частотный диапазон и возрастает направленность излучения (сужается диаграмма направленности ДН). Сужение ДН сужает также зону стереоэффекта и отодвигает ее от фронтальной плоскости пары АС. Диаметр диафрагмы равен диаметру катушки и отдельного подвеса для нее нет. Это резко снижает КНИ ГГ, т.к. подвес диффузора – весьма заметный источник НИ звука, а материал для диафрагмы можно брать очень жесткий. Однако хорошо излучать звук диафрагма способна только на достаточно высоких частотах.

Катушка и диффузор или диафрагма вместе с подвесами составляют подвижную систему (ПС) ГГ. У ПС есть частота собственного механического резонанса Fр, на которой подвижность ПС резко возрастает, и добротность Q. Если Q>1, то динамик без правильно подобранного и выполненного акустического оформления (см. далее) на Fр захрипит на мощности меньше номинальной, не то что пиковой, это т. наз. запирание ГГ. К искажениям запирание не относится, т.к. является конструкторско-производственным браком. Если 0,7<Q<1, то на АЧХ в окрестности Fр появится сильный, трудноустранимый горб и резко возрастут НИ. В случае, когда 0,5<Q<0,7, небольшой всплеск АЧХ на Fр можно исправить схемотехнически в УМЗЧ эквалайзером или в расфильтровке АС. Наконец, если Q<0,5, Fр ГГ на АЧХ не влияет, это т. наз. безразличный резонанс. Эти закономерности особенно сильно проявляются на НЧ, т.к. с увеличением частоты растет поглощение резонансных колебаний в материале ИЗ. Вместе с тем при уменьшении Q падает и отдача ГГ, поэтому при разработке СЧ-ВЧ ГГ задаются 0,7<Q<1, а Fр стараются сдвинуть за пределы рабочего диапазона частот. НЧ ГГ среднего качества разрабатываются на 0,5<Q<0,7, а высокого – на Q<0,5.

Эффективность передачи ИЗ энергии электрического сигнала звуковым волнам в воздухе определяется мгновенным ускорением диффузора/диафрагмы (кто знаком с матанализом – второй производной его смещения по времени), т.к. воздух – легко сжимаемая и очень текучая среда. Мгновенное ускорение катушки, толкающей/тянущей диффузор/диафрагму, должно быть несколько больше, иначе она не «раскачает» ИЗ. Несколько, но не намного. В противном случае катушка будет изгибать и заставлять вибрировать излучатель, что приведет к появлению НИ. Это т. наз мембранный эффект, при котором в материале диффузора/диафрагмы распространяются продольные волны упругости. Попросту говоря, диффузор/диафрагма должны чуть-чуть «тормозить» катушку. И тут опять противоречие – чем сильнее излучатель «тормозит», тем сильнее он излучает. На практике «торможение» излучателя делают таким, чтобы его НИ во всем диапазоне частот и мощностей укладывались в норму для заданного класса Hi-Fi.

Примечание, вывод: не пытайтесь «выжать» из динамиков того, чего они не могут. Напр., АС на 10ГДШ-1 можно построить с неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ, но по КНИ и динамике он все равно тянет на Hi-Fi не выше начального.

На частотах до Fр мембранный эффект не проявляется никогда, это т. наз. поршневой режим работы ГГ – диффузор/диафрагма просто ходят вперед-назад. Выше по частоте тяжелый диффузор все больше не успевает за катушкой, мембранное излучение начинается и все усиливается. На некоторой частоте динамик начинает излучать только как гибкая мембрана: на стыке с подвесом его диффузор уже неподвижен. При 0,7<Q<1 поршневая область по частоте тянется прим. до 1,4Fр, а при 0,5<Q<0,7 – до 2Fр. При Q<0,5 ГГ работает в поршневом режиме на любой частоте. КНИ динамика «на поршне» минимален, но минимальна и отдача. АЧХ ГГ в поршневой области максимально гладкая.

Мембранный эффект резко улучшает отдачу ГГ, т.к. мгновенные ускорения вибрирующих участков поверхности ИЗ оказываются очень большими. Это обстоятельство широко используется конструкторами ВЧ и частично СЧ ГГ, спектр искажений которых сразу уходит в ультразвук, а также при конструировании ГГ не для Hi-Fi. КНИ ГГ с мембранным эффектом и ровность АЧХ АС с ними сильно зависят от моды мембраны. На нулевой моде, когда вся поверхность ИЗ дрожит как бы сама себе в такт, Hi-Fi до среднего включительно можно добиться и на НЧ, см. далее.

Примечание: частота, на которой ГГ переходит с «поршня на мембрану», а также изменение мембранной моды (не рост, она всегда целочисленная) существенно зависят от диаметра диффузора. Чем он больше, тем ниже по частоте и сильнее динамик начинает «мембранить».

Вуферы

Высококачественные поршневые НЧ ГГ (попросту – «поршня»; по-английски woofers, лающие) делают с относительно небольшим, толстым, тяжелым и жестким диффузором из антиакустики на очень мягком латексном подвесе, см. поз 1 на рис. Тогда Fр оказывается ниже 40 Гц или даже ниже 30-20 Гц, а Q<0,7. В мембранном режиме поршневые ГГ способны работать до частот 7-8 кГц на нулевой-первой модах.

Периоды волн НЧ долгие, все это время диффузор в поршневом режиме должен двигаться с ускорением, потому и ход диффузора делается длинным. НЧ без акустического оформления не воспроизводятся, но оно всегда в той или иной степени замкнуто, изолировано от свободного пространства. Поэтому диффузору приходится работать с большой массой т. наз. присоединенного воздуха, для «раскачки» которой требуется значительное усилие (отчего поршневые ГГ иногда называют компрессионными), также как и для ускоренного перемещения тяжелого диффузора с малой добротностью. По этим причинам магнитную систему поршневой ГГ приходится делать очень мощной.

Несмотря на все ухищрения, отдача поршневых ГГ мала, т.к. развивать большое ускорение на длинных волнах НЧ диффузору нельзя: упругости воздуха не хватит, чтобы принять отдаваемую энергию. Он растечется в стороны, а динамик уйдет в запирания. Чтобы повысить отдачу и плавность хода подвижной системы (для уменьшения КНИ на больших уровнях мощности), конструкторы пускаются во все тяжкие – применяют магнитные системы дифференциальные, с полурассеянием и др. экзотику. КНИ дополнительно снижают, заполняя магнитный зазор невысыхающей реологической жидкостью. В итоге лучшие современные «поршня» достигают динамического диапазона в 92-95 дБ, причем КНИ на номинальной мощности не превосходит 0,25%, а на пиковой – 1%. Все это очень хорошо, но цены – мама, не горюй! $1000 за пару с дифмагнитами и реозаливкой для домашней акустики подобранных по отдаче, резонансной частоте и гибкости подвижной системы это еще не предел.

Примечание: НЧ ГГ с реологическим заполнением магнитного зазора пригодны только в НЧ звенья 3-полосных АС, т.к. совершенно не способны работать в мембранном режиме.

Есть у поршневых ГГ еще один серьезный порок: без сильного акустического демпфирования они могут механически разрушиться. Опять-таки, попросту: за поршневым динамиком должна быть слабо связанная со свободным пространством своего рода воздушная подушка. Иначе диффузор на пике сорвет с подвеса и он вылетит наружу вместе с катушкой. Поэтому ставить «поршня» можно не во всякое акустическое оформление, см. далее. Кроме того, поршневые ГГ не терпят принудительного затормаживания ПС: катушка сгорает сразу. Но это уже редкий случай, диффузоры динамиков обычно рукой не придерживают и спички им в магнитный зазор не вставляют.

Умельцам на заметку

Известен «народный» способ повысить отдачу поршневых ГГ: к штатной магнитной системе с тыла, ничего не переделывая в динамике, прочно прикрепляют дополнительный кольцевой магнит отталкивающейся стороной. Именно отталкивающейся, иначе при подаче сигнала катушку сразу оторвет от диффузора. Перемотать динамик в принципе можно, но очень сложно. И еще никогда нигде ни один динамик от перемотки не стал лучше или хотя бы остался таким, как был.

Но речь вообще-то не о том. Энтузиасты данной доработки утверждают, что поле внешнего магнита концентрирует поле штатного около катушки, отчего растет ускорение ПС и отдача. Это верно, но Hi-Fi ГГ это очень точно сбаласированная система. Отдача, действительно, немного увеличивается. Но вот КНИ на пике сразу «прыгает» так, что искажения звука становятся хорошо слышны и неискушенными слушателями. На номинале звук может стать даже чище, но без динамики Hi-Fi уже на хайфай.

Ведущие

Так по-английски (managers) называются СЧ ГГ, т.к. именно на СЧ приходится подавляющая часть смысловой нагрузки музыкального опуса. Требования к СЧ ГГ для Hi-Fi много мягче, поэтому большую их часть делают традиционной конструкции с большим диффузором, отлитым из целлюлозной массы заодно с подвесом, поз. 2. Отзывы об СЧ ГГ купольных и с металлическими диффузорами противоречивы. Превалирует в основном тон, мол, жестковат звук. Любители классики жалуются, что смычковые от динамиков «не бумажных» визжат. Звук СЧ ГГ с пластиковыми диффузорами почти все признают тусклым и в то же время жестким.

Ход диффузора СЧ ГГ делают коротким, т.к. его диаметр сравним с длинами волн СЧ и передача энергии в воздух не затруднительна. Для увеличения затухания упругих волн в диффузоре и, соотв., уменьшения НИ вместе с расширением динамического диапазона в массу для отливки диффузора Hi-Fi СЧ ГГ добавляют мелко нарезанные волокна шелка, тогда динамик почти во всем диапазоне СЧ работает в поршневом режиме. В результате применения этих мер динамика современных СЧ ГГ среднего ценового уровня оказывается не хуже 70 дБ, а КНИ на номинале не выше 1,5%, чего вполне достаточно для высокого Hi-Fi в городской квартире.

Примечание: шелк добавляют в материал диффузора почти всех хороших динамиков, это универсальный способ снизить КНИ.

Чирикалки

По-нашему – пищалки. Как вы уже догадались, это tweeters, ВЧ ГГ. Пишется с одним t, это не название соцсети для сплетен. Сделать хорошую «пищалку» из современных материалов было бы вообще просто (спектр НИ сразу уходит в ультразвук), если бы не одно обстоятельство – диаметр излучателя почти во всем диапазоне ВЧ оказывается того же порядка или меньше длины волны. Из-за этого возможна интерференция на самом излучателе вследствие распространения в нем упругих волн. Чтобы не дать им «зацепки» для излучения в воздух как попало, диффузор/купол ВЧ ГГ должен быть как можно более гладким, с этой целью купола делают из металлизированного пластика (он лучше поглощает упругие волны), а металлические купола полируют.

Критерий выбора ВЧ ГГ указан выше: купольные универсальны, а поклонникам классики, требующим обязательно «поющих» мягких верхов, более подойдут диффузорные. Эти лучше брать эллиптические и ставить в АС, ориентируя их длинную ось вертикально. Тогда ДН динамика в горизонтальной плоскости будет шире, а зона стерео больше. Еще в продаже есть ВЧ ГГ со встроенным рупором. Их мощность можно принимать в 0,15-0,2 от мощности НЧ звена. Что до технических качественных показателей, то любая ВЧ ГГ пригодна для Hi-Fi любого уровня, лишь бы по мощности подходила.

Ширики

Это просторечное прозвище широкополосных ГГ (ГГШ), не требующих расфильтровки частотных каналов АС. Излучатель простой ГГШ с общим возбуждением состоит из НЧ-СЧ диффузора и жестко связанного с ним ВЧ конуса, поз. 3. Это т. наз. коаксиальный излучатель, отчего ГГШ называют еще коаксиальными динамиками или попросту коаксиалами.

Идея ГГШ – отдать мембранный режим ВЧ конусу, где он особо не навредит, а диффузор на НЧ и внизу СЧ пусть работает «на поршне», для чего НЧ-СЧ диффузор гофрируют поперек. Так делаются широкополосные ГГ для начального, иногда и среднего Hi-Fi, напр. упоминавшийся 10ГД-36К (10ГДШ-1).

Первые ГГШ с ВЧ конусом пошли в продажу в начале 50-х, но доминирующего положения на рынке так и не достигли. Причина – склонность к переходным искажениям и затягивание атаки звука оттого, что конус от толчков диффузора болтается и хлябается. Слушать, как Мигель Рамос играет на электрооргане «Хаммонд», через коаксиал с конусом невыносимо тягостно.

Коаксиальные ГГШ с раздельным возбуждением НЧ-СЧ и ВЧ излучателей, поз. 4, этого недостатка лишены. В них ВЧ звено приводится в движение отдельной катушкой от ее собственной магнитной системы. Гильза ВЧ катушки проходит сквозь катушку НЧ-СЧ. ПС и магнитные системы расположены коаксиально, т.е. по одной оси.

ГГШ с раздельным возбуждением на НЧ по всем техпараметрам и субъективным оценкам звука не уступают поршневым ГГ. На современных коаксиальных динамиках можно строить очень компактные АС. Недостаток – цена. Коаксиал для высокого Hi-Fi обходится, как правило, дороже комплекта НЧ-СЧ + ВЧ, хотя и дешевле НЧ, СЧ и ВЧ ГГ для 3-полосной АС.

Авто

Автомобильные динамики формально относятся тоже к коаксиальным, но на деле это 2-3 отдельных ГГ в одном корпусе. ВЧ (иногда и СЧ) ГГ подвешиваются перед диффузором НЧ ГГ на кронштейне, см. справа на рис. в начале. Расфильтровка всегда встроенная, т.е. на корпусе всего 2 клеммы для подключения проводов.

Задача у автодинамиков специфическая: прежде всего «перекричать» шумы в салоне автомобиля, поэтому их конструкторы с мембранным эффектом особо не борются. Но динамический диапазон автодинамикам по той же причине нужен широкий, не менее 70 дБ, а их диффузоры делают обязательно с шелком или применяют др. меры подавления высших мембранных мод – хрипеть динамик не должен и в машине на ходу.

Как следствие – автодинамики в принципе пригодны для Hi-Fi до среднего включительно, если подобрать к ним подходящее акустическое оформление. Во все АС, описанные далее, можно ставить автодинамики подходящего размера и мощности, тогда не нужны будут вырез под ВЧ ГГ и расфильтровка. Одно условие: штатные клеммы с зажимами нужно очень аккуратно удалить и поставить взамен них ламели под распайку. Колонки из автомобильных динамиков современной разработки позволяют слушать хороший джаз, рок, даже отдельные произведения симфонической музыки и многие – камерной. Скрипичные квартеты Моцарта они, конечно, не потянут, но ведь такие динамичные и наполненные смыслом опусы слушают очень немногие. Обойдется же пара автодинамиков в несколько раз, до 5 раз, дешевле, чем 2 комплекта ГГ с компонентами фильтров для 2-полосной АС.

Резвые

Friskers, от frisky, так американские радиолюбители прозвали малогабаритные ГГ малой мощности с очень тонким и легким диффузором, во-первых, за высокую отдачу – пара «резвых» по 2-3 Вт озвучивает комнату в 20 кв. м. Во-вторых – за жесткий звук: «резвые» работают только в мембранном режиме.

Производители и продавцы «резвые» в особый класс не выделяют, т.к. они, по идее, не Hi-Fi. Динамик как динамик, в любом китайском радио или дешевых компьютерных колонках такие. Однако на «резвых» можно сделать хорошие колонки для компьютера, обеспечивающие Hi-Fi до среднего включительно в окрестности рабочего стола.

Дело в том, что «резвые» способны воспроизводить весь звуковой диапазон, нужно только уменьшить их КНИ и сгладить АЧХ. Первое достигается добавкой шелка в диффузор, тут нужно ориентироваться по производителю и его (не торговым!) спецификациям. Напр., все ГГ канадской фирмы Edifier с шелком. Кстати, Edifier – французское слово и читается «эдифье», а не «идифайер» на английский манер.

Ровняют АЧХ «резвых» двояко. Мелкие всплески/провалы убирает уже шелк, а бугры и впадины побольше устраняют акустическим оформлением со свободным выходом в атмосферу и демпфирующей предкамерой, см. рис; пример такой АС см. далее.

Акустика

Зачем вообще нужно акустическое оформление? На НЧ размеры излучателя звука очень малы сравнительно с длиной звуковой волны. Если просто положить динамик на стол, волны от фронтальной и тыльной поверхностей диффузора тут же сойдутся в противофазе, погасят друг друга, и басов вообще слышно не будет. Это называется акустическим коротким замыканием. Просто заглушить динамик с тыла на НЧ нельзя: диффузору придется сильно сжимать малый объем воздуха, отчего частота резонанса ПС «прыгнет» так высоко, что динамик просто не сможет воспроизвести басы. Отсюда следует главная задача любого акустического оформления: либо погасить излучение от тыльной стороны ГГ, либо перевернуть его на 180 градусов и в фазе переизлучить с фронта АС, не допуская в то же время расходования энергии движения диффузора на термодинамику, т.е. на сжатие-расширение воздуха в корпусе АС. Дополнительная задача – по возможности сформировать на выходе АС сферическую звуковую волну, т.к. в этом случае зона стереоэффекта наиболее широка и глубока, а влияние акустики помещения на звучание АС наименьшее.

Примечание, важное следствие: для каждого корпуса АС конкретного объема с определенным акустическим оформлением существует оптимальный диапазон мощностей возбуждения. Если мощность ИЗ мала, он не раскачает акустику, звук будет тусклый, искаженный, особенно на НЧ. Чрезмерно мощный ГГ уйдет в термодинамику, отчего начнутся запирания.

Назначение корпуса АС с акустическим оформлением – обеспечить наилучшее воспроизведение НЧ. Прочность, устойчивость, внешний вид – само собой. Акустически домашние АС оформляются в виде щита (динамики, встроенные в мебель и строительные конструкции), открытого ящика, открытого ящика с панелью акустического сопротивления (ПАС), закрытого ящика нормального или уменьшенного объема (малогабаритные акустические системы, МАС), фазоинвертора (ФИ), пассивного излучателя (ПИ), рупоров прямого и обратного, четвертьволнового (ЧВ) и полуволнового (ПВ) лабиринтов.

Встроенная акустика – предмет особого обсуждения. Открытые ящики из эпохи ламповых радиол, получить от них в квартире приемлемое стерео нереально. Из прочих начинающему для первой своей АС лучше всего остановить выбор на ПВ лабиринте:

• В отличие от прочих, кроме ФИ и ПИ, ПВ лабиринт позволяет улучшить басы на частотах ниже собственной резонансной частоты динамика НЧ.
• Сравнительно с ФИ ПВ лабиринт конструктивно и в настройке несложен.
• По сравнению с ПИ ПВ лабиринт не требует дорогих покупных дополнительных компонент.
• Коленчатый ПВ лабиринт (см. ниже) создает ГГ достаточную акустическую нагрузку, имея в то же время свободную связь с атмосферой, что дает возможность применять НЧ ГГ и с длинным, и с коротким ходом диффузора. Вплоть до замены в уже построенных АС. Разумеется, только парой. Излученная волна в таком случае будет практически сферической.
• В отличие от всех, кроме закрытого ящика и ЧВ лабиринта, акустическая колонка с ПВ лабиринтом способна сгладить АЧХ НЧ ГГ.
• АС с ПВ лабиринтом конструктивно легко вытягиваются в высокую тонкую колонну, что облегчает их размещение в небольших помещениях.

Насчет предпоследнего пункта – вы удивлены, если опытный? Считайте это одним из обещанных откровений. И см. ниже.

ПВ лабиринт

Лабиринтными часто считают акустическое оформление типа глубокая щель (Deep Slot, разновидность ЧВ лабиринта), поз. 1 на рис., и сверточный обратный рупор (поз. 2). Рупоров мы еще коснемся, а что до глубокой щели, то это фактически ПАС, акустический затвор, обеспечивающий свободную связь с атмосферой, но не выпускающая наружу звук: глубина щели – четверть длины волны частоты ее настройки. В этом легко убедиться, замерив с помощью остронаправленного микрофона уровни звука перед фронтом динамика и в раскрыве щели. Резонанс на кратных частотах подавляется выстилкой щели звукопоглотителем. АС с глубокой щелью тоже демпфирует любые динамики, но повышает их резонансную частоту, хотя и меньше, чем закрытый ящик.

Исходный элемент ПВ лабиринта – открытая полуволновая труба, поз. 3. Как акустическое оформление она непригодна: пока волна с тыла доберется до фронта, ее фаза перевернется еще на 180 градусов, и получится все то же акустическое короткое замыкание. На АЧХ ПВ труба дает высокий резкий пик, вызывающий запирание ГГ на частоте настройки Fн. Но что уже важно – Fн и частота собственного резонанса ГГ f (которая выше – Fр) теоретически никак между собой не связаны, т.е. можно рассчитывать на улучшение басов ниже f (Fр).

Простейший способ превратить трубу в лабиринт – перегнуть ее пополам, поз. 4. Это не только сфазирует фронт с тылом, но и сгладит резонансный пик, т.к. пути волн в трубе теперь будут различны по длине. Таким способом в принципе можно сгладить АЧХ до любой наперед заданной степени ровности, наращивая количество колен (оно должно быть нечетным), но на деле использовать более 3-х колен получается очень редко – мешает затухание волны в трубе.

В камерном ПВ лабиринте (поз. 5) колена разбиты на т. наз. резонаторы Гельмгольца – сужающиеся к заднему концу полости. Это еще улучшает демпфирование ГГ, сглаживает АЧХ, уменьшает потери в лабиринте и увеличивает эффективность излучения, т.к. тыльное выходное окно (порт) лабиринта всегда работает с «подпором» со стороны последней камеры. Разгородив камеры на промежуточные резонаторы, поз. 6, можно с диффузорной ГГ добиться АЧХ, почти удовлетворяющей требования абсолютного Hi-Fi, но настройка каждой из пары таких АС требует где-то от полугода (!) труда опытного специалиста. Когда-то в некоем узком кругу лабиринтно-камерную АС с разделением камер прозвали кремоной, с намеком на уникальные скрипки итальянских мастеров.

На деле для получения АЧХ под высокий Hi-Fi оказывается достаточно всего пары камер на колено. Чертежи АС такой конструкции даны на рис; слева – российской разработки, справа – испанской. Та и другая – очень хорошая напольная акустика. «Для полного счастья» россиянке не мешало бы позаимствовать и испанки связи жесткости, поддерживающие перегородку (буковые палочки диаметром 10 мм), а взамен дать сглаживание изгиба трубы.

В обеих этих АС проявляется еще одно полезное свойство камерного лабиринта: его акустическая длина больше геометрической, т.к. звук несколько задерживается в каждой камере, прежде чем пройдет дальше. По геометрии эти лабиринты настроены где-то на 85 Гц, но измерения показывают 63 Гц. Реально нижняя граница частотного диапазона оказывается 37-45 Гц в зависимости от типа НЧ ГГ. Если динамики с расфильтровкой от S-30B переставить в такие корпуса, звук меняется поразительно. В лучшую сторону.

Диапазон мощностей возбуждения для данных АС – 20-80 Вт пиковых. Звукопоглощающая выстилка там и там – синтепон 5-10 мм. Настройка не всегда необходима и несложна: если бас глуховатый, порт симметрично с обоих сторон прикрывают кусочками пенопласта до получения оптимального звучания. Делать это нужно не спеша, каждый раз прослушивая по 10-15 мин один и тот же отрезок фонограммы. В нем обязательно должны быть сильные СЧ с крутой атакой (контроль СЧ!), напр., скрипка.

Jet Flow

Камерный лабиринт успешно сочетается с обычным извитым. Пример – настольная акустическая система Jet Flow (реактивный поток) разработки американских радиолюбителей, произведшая в 70-х настоящий фурор, см. рис. справа. Ширина корпуса по внутри – 150-250 мм под динамики 120-220 мм, в т.ч. «резвые» и автодинамики. Материал корпуса – сосна, ель, МДФ. Звукопоглощающая выстилка и настройка не требуются. Диапазон мощностей возбуждения – 5-30 Вт пиковых.

Примечание: с Jet Flow сейчас путаница – под тем же брендом идут в продажу струйные излучатели звука.

Для резвых и компьютера

Сгладить АЧХ автодинамиков и «резвых» можно и в обычном извитом лабиринте, устроив перед входом в него компрессионную демпфирующую (не резонирующую!) предкамеру, обозначена K на рис. ниже.

Эта мини-акустика предназначена для ПК взамен старой дешевой. Динамики используются те же, но как они звучать начинают – просто удивительно. Если диффузор с шелком, иначе смысла нет огород городить. Дополнительное достоинство – цилиндрический корпус, на котором интерференция СЧ близка к минимальной, меньше она только на сферическом корпусе. Рабочее положение – с наклоном вперед-вверх (АС – звуковой прожектор). Мощность возбуждения – 0,6-3 Вт номинальных. Сборка производится в след. порядке (клей – ПВА):

• На дет. 9 клеят пылевой фильтр (можно использовать обрывки капроновых колготок);
• Дет. 8 и 9 оклеивают синтепоном (обозначено желтым на рис.);
• Собирают пакет перегородок на стяжке и проставках;
• Вклеивают синтепоновые кольца, обозначенные зеленым;
• Пакет оборачивают, проклеивая, ватманом до толщины стенок в 8 мм;
• Обрезают корпус в размер и оклеивают предкамеру (выделено красным);
• Вклеивают дет. 3;
• После полной просушки шкурят, красят, приделывают подставку, монтируют динамик. Провода к нему проходят по изгибам лабиринта.

О рупорах

У рупорных АС высокая отдача (вспомните, зачем он вобще, рупор-то). Старая 10ГДШ-1 через рупор орет так, что уши вянут, а соседи «счастливы по самое не могу», отчего рупорами многие и увлекаются. В домашних АС используются извитые рупоры как менее громоздкие. Обратный рупор возбуждается тыльным излучением ГГ и с ПВ лабиринтом сходен тем, что поворачивает фазу волны на 180 градусов. Но в остальном:

1. Конструктивно и технологически много сложнее, см. рис. ниже.
2. Не улучшает, а наоборот, портит АЧХ АС, т.к. АЧХ любого рупора неравномерна и рупор не является резонирующей системой, т.е. исправить его АЧХ нельзя в принципе.
3. Излучение из порта рупора существенно направленно, а волна его скорее плоская, чем сферическая, так что хорошего стереоэффекта ждать не приходится.
4. Не создает значительной акустической нагрузки ГГ и в то же время требует значительной мощности для возбуждения (еще вспомним – шепчут ли в переговорный рупор). Динамический диапазон рупорных АС можно вытянуть в лучшем случае до базового Hi-Fi, и у поршневых динамиков с очень мягким подвесом (стало быть, хороших и дорогих) диффузор при установке ГГ в рупор вырывается очень даже не редко.
5. Дает призвуков больше любого другого типа акустического оформления.

Корпус

Корпус для динамиков лучше всего собирать на буковых шкантах и клею ПВА, его пленка сохраняет демпфирующие свойства долгие годы. Для сборки одну из боковин кладут на пол, ставят днище, крышку, переднюю и заднюю стенку, перегородки, см. рис. справа, и накрывают другой боковиной. Если наружные поверхности идут под окончательную отделку, можно использовать стальной крепеж, но обязательно с проклеиванием и герметизацией (пластилин, силикон) не клеевых швов.

Гораздо большее значение для качества звучания имеет выбор материала корпуса. Идеальный вариант – музыкальная ель без сучков (они источник призвуков), но найти ее большие доски для АС нереально, елки ведь очень суковатые деревья. Что до пластиковых корпусов АС, то они хорошо звучат только промышленного производства цельнолитые, а любительские самоделки из прозрачного поликарбоната и пр. это средства самовыражения, а не акустика. Скажут вам, что такая хорошо звучит – попросите включить, послушайте и поверьте ушам своим.

Вообще с натуральными древесными материалами для АС туго: совершенно прямослойная сосна без дефектов дорога, а прочие доступные строительные и мебельные породы дают призвуки. Лучше всего использовать МДФ. Упомянутая выше Edifier давно уже полностью на нее перешла. Пригодность любого прочего дерева для АС можно определить след. образом:

1. Тест производится в тихом помещении, в котором самому нужно предварительно пробыть в тишине от получаса;
2. Отрезок доски длиной ок. 0,5 м кладут на призмы из отрезков стального уголка, уложенные на расстоянии 40-45 см друг от друга;
3. Костяшкой согнутого пальца стучат прим. в 10 см от любой из призм;
4. Повторяют простукивание точно по центру доски.

Если в обоих случаях малейшего подзвона не слышно, материал пригоден. Тем лучше, чем мягче, глуше и короче звук. По результатам такого теста можно сделать хорошие АС даже из ДСП или ламината, см. видео ниже:

Видео: простая колонка из ламината для телефона своими руками

Шипы

Напольные и настольные АС устанавливаются на специальные ножки – акустические шипы – исключающие обмен вибрациями АС с полом или столешницей. Акустические шипы есть в продаже, но цены – сами понимаете, специзделие. Так вот, точно такими же конфигурацией (цилиндр, переходящий в конус с закругленным носиком) и свойствами материала обладают грузики для строительных и плотничных отвесов. Цена – сами понимаете. Любые колонки смело ставьте на шипы из грузиков для отвесов, с необычной для них задачей они справятся прекрасно.

Загрузка…

Высококачественные звуковые колонки для домашней звукоусилительной аппаратуры воспроизводят НЧ-сигналы с частотой 30-50 Гц, что соответствует длине звуковой волны 7-10 м. Чтобы эффективно излучать такие колебания, нужны динамические головки с большим диаметром диффузора (существуют экземпляры d 400 мм). Однако на практике чаще всего применяются «динамики» размером от 200 до 300 мм. Их собственная резонансная частота составляет 15-30 Гц.

Когда на головку подают звуковой сигнал, ее подвижная система колеблется, излучая в обе стороны одинаковые по силе, но противоположные по фазе звуковые колебания, которые имеют ненаправленный характер. Корпус «динамика» не в состоянии изолировать одну от другой области сжатия и разрежения воздуха. В результате в точке слушания звуковое давление имеет низкий уровень. Это явление известно в технике как акустическое короткое замыкание. Устраняют его, помещая акустический излучатель в закрытый ящик (рис. 1). (Символы на рисунках обозначают: а — ширину, Ь — глубину, с — высоту ящика, х — толщину материала, (1 — толщину планки). Часто в нем делают одно или даже несколько отверстий, располагая их в определенных местах корпуса (рис. 2). Такие отверстия называются фазоинвер-торами, или басрефлекторами. Их разновидность — пассивный излучатель (рис. 3), представляющий собой неподключенную динамическую головку. Расположение отверстий на передней панели корпуса звуковой колонки выбирают таким образом, чтобы обратное излучение совпадало с фронтальным, повышая тем самым низкочастотное звуковое давление.

Важное значение для акустических колонок имеют их размеры, форма и материалы, из которых они сделаны, внутренняя «начинка» и оформление лицевой панели. Тем самым корпус влияет на технические параметры установленной в нем динамической головки и прежде всего на повышение ее собственной резонансной частоты. Немаловажную роль здесь играют диаметр диффузора и «литраж» корпуса. С увеличением его объема и уменьшением размеров подвижной системы резонансная частота изменяется незначительно. Если же головку с большим диффузором установить в сравнительно небольшой ящик, резонансная частота заметно изменится — низкие частоты «срезаются», и в результате эффективный частотный диапазон колонки сужается. Иными словами, неправильно подобранный по объему корпус может ухудшить качество воспроизведения даже очень хорошей динамической головки.

Для эффективной отдачи головки на низких частотах болгарские радиолюбители рекомендуют выбирать объемы колонки, исходя из приведенных в таблице данных.

При использовании фазоинвертора также необходимо выполнять определенные требования. Отверстие под него должно быть расположено на расстоянии не менее 60-80 мм от НЧ-головки и в 40-50 мм от задней стенки корпуса. На таком же расстоянии от отверстия укладывают и звукопоглощающий материал. Лучше, если фазоинвертор расположен под НЧ-головкой.

Рекомендуемые размеры для фазоинверторов зависят от «литража» колонки и диаметра диффузора головки. Так, с головкой d 125 мм, установленной в корпусе с внутренним объемом В дм3, труба фазоинвертора имеет d 50 (46) мм и Ь=60 мм. Для громкоговорителя объемом 16 дм3, диаметр диффузора которого равен 160 мм, нужна труба d 50 мм и длиной 100 мм. Соответственно для головки d 200 мм при объеме У=30 дм3 размеры трубы составят d 75 мм, Ь = 100 мм. У громкоговорителя d 300 мм, при N4 = 60 дм3 труба должна иметь d 75 мм и Ь = = 220 мм.

Форма корпуса, как внутренняя, так и наружная, также влияет на частотную характеристику громкоговорителя. Наиболее приемлема — сферическая, а самая неподходящая — куб, когда динамическая головка расположена в геометрическом центре одной из его сторон. В цилиндрическом корпусе наиболее благоприятное расположение головки — поперечное (рис. 4а), а не продольное (рис 46), хотя крепить ее в последнем случае намного про це.

Если корпус имеет наиболее распространенную форму параллелепипеда, низкочастотный «динамик» лучше всего установить несимметрично относительно сторон отражательной доски (рис. 1).

Разновидность колонки в форме параллелепипеда показана на рисунке 5.

Хорошие акустические данные у громкоговорителя с корпусом в виде треугольной призмы (рис. 6) или усеченной пирамиды (рис 7, 8).

Для объема 5-10 дм3 и мощности «динамика» 6-10 Вт достаточна толщина стенок ящика 8-10 мм, а для V =» 40-60 дм3 и мощности 40-100 Вт — остальные — из фанеры или ДСП. Однако при больших габаритах корпуса и значительной мощности динамической головки в нем все же могут возникать нежелательные вибрации. Чтобы их избежать, стенки колонки стягивают деревянными рейками сечением 40 X40 мм или металлическими прутками d 6- 10 мм (рис. 10).

Фазоинверторы изготавливают из пластмассовых или металлических (например, дюралюминиевых) труб с толщиной стенок не менее 2 мм.

Минералы также применяют в качестве материала для постройки колонок. На первом месте стоит мрамор. Благодаря слоистой структуре он хорошо гасит звук, и поэтому в нем не возникают резонансные колебания. Мрамор легко обрабатывается, но как недостаток следует отметить, что он тяжел и хрупок.

Стенки корпуса соединяют между собой одним из способов, показанных на рисунке 11. Легче изготовить ящик со съемными передней и задней панелями.

Сначала вырезают боковые стенки. Перед сборкой к ним необходимо приклеить и затем прибить мелкими гвоздями ограничительные монтажные рейки размером 15X15 или 20X20 мм и длиной, указанной на рисунке 12.

Стенки корпуса склеивают клеем «Универсал» или С-200 и через каждые 15-20 мм вбивают тонкие гвозди для большей надежности крепления. Ящик будет еще крепче, если по его углам вклеить дополнительные бруски (рис. 13). Свободные места заливают эпоксидкой. По собранной таким образом обтяжке определяют размеры лицевой и задней панелей. Их изготавливают из дерева хвойных пород. Исходя из имеющихся динамических головок, намечают расположение отверстий под них (рис. 14).

Колонки часто украшают декоративными рамками из деревянных реек сечением 15×15 мм. Радиоткань натягивают на отражательную доску и закрепляют кнопками или мебельными гвоздями.

Внутренний объем колонки заполняют каким-нибудь звукопоглощающим материалом, например стекловатой. Количество ее определяют путем измерения резонансной частоты. Наполнение корпуса считается нормальным, если она снизилась на 10-12%. Опытным путем установлено, что для этого потребуется 30-40 г стекловаты или 10-15 г полиэстероновой ваты (ямболена) на 1 дм3. Можно использовать и ветошь. Звукопоглощающий материал помещают в чехол из плотной ткани.

Если размеры корпуса правильно выбраны и он тщательно уплотнен, то при аккуратном нажатии на диффузор низкочастотной головки ее подвижная система плавно возвращается в первоначальное положение. Отсутствие такого явления свидетельствует о наличии акустических потерь, снижающих звуковое давление на низких частотах на 1-2 дБ.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter

, чтобы сообщить нам.

Посвящается тем, у кого есть свободное время

Открываем популярный журнал про хороший звук и с удовольствием смотрим на изящные образы (если не сказать образА) акустических систем, а посмотреть есть на что. Мощные башни ощетинились во все стороны динамиками, блестят своими лакированными боками, давят паркет острыми шипами и вообще вызывают чувство глубокого уважения. Похоже, у них есть только один недостаток – это, конечно, цена. Возникает вполне логичный вопрос, а что если сделать копию какого-либо монстра самому? Купить динамик несложно, собрать корпус, пускай и не такой красивый – тоже, катушки и конденсаторы можно отечественные, аккуратно спаять 3 детали – и вовсе задача для ученика 10-го класса школы.

С учетом количества готовых модулей, которые предлагает Ebay, сделать хороший усилитель не намного сложнее. Чего там только нет: коммутация, защита АС, платы класса A-AB-D, регуляторы громкости на любой вкус, красивые корпуса, сделанные специально для аудио, ручки, ножки и трансформаторы – знай только соединяй. В следующей статье мы обязательно расскажем, как собрать свой усилитель, который не уступит большинству «брендовых» образцов стоимостью до 60-70 тысяч рублей.

Возможно, далее в тексте вы встретите незнакомые слова. К счастью, нам пришел на помощь неизвестный аудиофил и оставил ссылку
на свой личный архив информации по акустике и усилителям, там есть реально ВСЕ
и даже и больше, настоятельно рекомендуем к ознакомлению.

Из чего делать? Фанера, МДФ, ДСП, пластик, массив.

Мир видел много странных акустических конструкций, например, из бетона или шлакоблока. Все же самыми «востребованными» остаются вышеперечисленные пиломатериалы на основе древесины. Попробуем понять, какой из них «правильнее». Базовое правило – вне зависимости от выбранного материала не экономьте на его качестве, то есть цене.

Первым идет король современной Hi-Fi и Hi-End индустрии – МДФ,
из него сделано подавляющее большинство колонок, как дорогих, так и дешевых. Причина проста – невысокая стоимость, удобство обработки и отделки, в том числе варианты с готовым шпоном, отсутствие ярких резонансов. При грамотном проектировании получение оптимального результата гарантировано. Рекомендуем к применению, больше сказать нечего.

Пластик
– понятие очень растяжимое, его «авторитет» значительно подточен дешевыми китайскими подделками, хотя преимуществ у него не меньше, чем у любого другого материала. Проблему недоступной для любителя возможности отливать свои заготовки из желаемого материала – проходим мимо.

Хорошим материалом для изготовления корпуса акустической системы может служить ДСП
. Пожалуй, главный его недостаток – множество проблем с отделкой, не важно, что вы решите: красить, шпонировать или обтягивать. У ДСП есть огромный плюс: если нужно сделать быстро и очень дешево, то можно использовать заводскую ламинированную плиту (ЛДСП). Добиться в таком случае высокой эстетики вряд ли получится, но цена и скорость оставят далеко позади всех остальных претендентов. Если сравнивать резонансные свойства материалов в разрезе пригодности для колонок – ДСП занимает первое место, хотя разница по сравнению с МДФ невелика.

Капризная, но неизменно желанная «матерыми аудиофилами» госпожа фанера
. Фанера бывает нескольких видов – березовая, хвойная, ольховая, ламинированная. Почему капризная? Любую фанеру «ведет», то есть при высыхании лист изменяет свою геометрию, при пилении часто появляются сколы. Также это не самый простой для отделки материал, если вы хотите получить «глухой» матовый цвет без проступающих граней, текстуры, ребер. Причина для того, чтобы терпеть эти мучения, довольно спорная: по мнению «бывалых» только фанера дает то самое живое дыхание, которое «убивают» ДСП и МДФ. Наиболее мне непонятно желание сделать себе корпус из «живой» фанеры и «убить» ее слоями шпаклевки, грунта, краски, лака в попытке скрыть «страшные» стыки с прожилками (слоями фанеры), которые днем и ночью смотрят с немым укором на своего владельца. Куда предпочтительнее варианты специальной пропитки, хотя бы тем же «датским маслом», не так уж страшны эти темные «полосочки» на ребрах корпуса…

Что за нищебродство этот ДСП-МДФ? Может сразу из цельного дуба, да потолще!? Не спешите вставлять динамик в первое увиденное дупло. Вопреки ожиданиям массив
древесины ценных пород не обогащает звук пропорционально вложенным деньгам, более того, даже требует дополнительного демпфирования по сравнению с более дешевыми материалами. Хотя его несомненные плюсы – это удобство отделки: если акустика собрана аккуратно, довести ее до симпатичного эко-вида не составит большого труда. Вместо увеличения толщины рекомендуется добавить (приклеить) с обратной стороны еще один лист менее резонансного материала, например, того же МДФ, сделать «сэндвич». Наиболее удачный вариант применения массива – это акустика типа «щит», где требуется красивая и тяжелая передняя панель.

Экзотика.
Часто выбор обусловлен тем, что есть под руками. Подобно тому, как птица может виртуозно вплести в гнездо всякий мусор, так и меломан тащит все, что плохо лежит. Можно найти на просторах сети идеи, воплощенные из сантехнических труб, искусственного камня, папье-маше, футляров и корпусов от музыкальных инструментов, примитивных строительных материалов, товаров IKEA, и.т.д., и.т.п.

Куда вставлять динамик?

Основную задачу акустического оформления можно сформулировать простым языком приблизительно так: максимально отделить колебания, излучаемые передней стороной диффузора динамика, от тех же противофазных колебаний, излучаемых задней стороной диффузора. Идеальным акустическим оформлением с точки зрения учебника считается бесконечный экран, такой невероятно огромный щит, в который установлен динамик. Понятное дело, слова «невероятно огромный» не подходят ни к нашему жилищу, ни к заработной плате, так что инженеры стали искать способ «свернуть» этот экран с минимально негативными последствиями для звука. Так получилось все многообразие вариантов, некоторые снискали себе наиболее обширную славу в интернете, их мы и рассмотрим в данной статье.

Просто динамик или корпус без корпуса

Тяжело себе представить, что есть такой вид «акустики», но, листая ленту фотографий в pinterest по теме аудио, все чаще натыкаюсь на грозди 12-ти дюймовых динамиков, которые собраны вместе без всякого оформления и явно представляют собой законченный агрегат. Наверное, замысел автора пронизан следующей логикой: любой корпус портит звук, лучше акустическое короткое замыкание, чем деревянные оковы, но чтобы был хоть какой-то «низ», надо взять динамики с максимальной площадью диффузора, на которые только хватит денег. Если это ваш путь – без комментариев.

Щит и «широкополосник»

Говорят, те, кто попробовал лампу, широкополосный динамик и открытое оформление, никогда уже не возвращаются к традиционному, транзисторно-резиновому образу жизни. Описывать свойства щита занятие не благодарное, вся необходимая информация есть в архиве, а для самых ленивых – и на youtube, где подробно объясняют, что это за зверь и с чем его едят, например:

Наибольший плюс такой конструкции – простота изготовления. Нужен лист любимого материала и лобзик. Самый главный критерий, который будет влиять на итоговое качество звука – стоимость установленной динамической головки. Неутихающую народную славу снискал себе динамик 4а32, даже такие гранды, как fostex, sonido, supravox, sica или сам visaton B200, остались далеко позади. Поговорка «размер имеет значение» – вот лучшая математическая формула для щита (чем больше – тем лучше). Далее идут вариации щита, например щит, со свернутыми боковыми стенками, щит, у которого низкочастотный модуль сделан в виде ящика с фазоинвертором, и.т.п. Фирменная особенность звука – «воздушное» звучание с минимумом резонансов, при этом сравнительно высокое звуковое давление.

ПАС – панель акустического сопротивления

Что если попытаться скрестить щит и закрытый ящик? Получится ящик с задней стенкой, в которой сделано множество отверстий. Количество отверстий, их суммарная площадь в сочетании с объемом ящика будет определять степень демпфирования (сопротивления), уровень низких частот (чем меньше «дырок» – тем больше баса, но и больше «бубнежа»). Количество подбирается экспериментально, по вкусу.

Линейный массив излучателей, групповой излучатель (ГИ)

На самом деле, такой подвид акустики касается больше динамиков, нежели конструкции самого корпуса. Думаю, вы уже видели колонки, каждая из которых состоит из большого количества одинаковых маленьких-маленьких динамиков, ну или не очень маленьких, кому как позволяет бюджет и жилое пространство:

По электрической схеме, головки включены последовательно, то есть «плюс» предыдущего подсоединен к «минусу» последующего, возможно комбинирование последовательно-параллельного соединения. Количество динамиков, собственно, тоже ограничивается только деньгами, здравый смысл, как правило, к этому моменту уже бесследно пропадает. Не подумайте обо мне ничего плохого, я пробовал такое извращение, мне даже понравилось, если есть возможность, настоятельно рекомендую собрать себе подобную конструкцию хотя бы ради интереса. Опять же, бюджет сего безобразия не очень велик, как правило, применяются отечественные динамики в хорошем состоянии, 5гдш, 8гдш, 4гд-8е, и.т.п.

Акустическое оформление – тот же щит или закрытый ящик, желательно хитрой формы, например треугольной. Одна из проблем, с которой предстоит столкнуться – высокое суммарное сопротивление, не всякий усилитель раскроет потенциал «массива». Серийные образцы, выпускаемые фабрично, имеют более сложные решения, динамики часто собираются в хитрые модули, добавляются фильтры.

Фазоинвертор,
bass
reflex
port, резонатор Гельмгольца, он же ящик с «трубой»

Вот он – самый популярный вариант акустического оформления. Массовым становится самое выгодное по соотношению ценаполучаемый результат, наш случай не исключение для данного правила. Для тех, кто не скачал архив неизвестного аудиофила, объясняем на пальцах. В трубе фазоинвертора есть некоторый объем воздуха, который зависит от его длины, он же «связан» с воздухом, который содержится внутри колонки. При удачной настройке длины трубы (не будем сходу погружаться в теорию) удается добиться более уверенного воспроизведения низких частот, чем просто в закрытом ящике. Если еще проще – с фазоинвертором получается глубокий бас. Для более углубленного понимания вот ролик с уже полюбившегося нам канала:

Хоть данный вид акустики и популярен, он далеко не так прост в изготовлении, одно тянет за другое. Динамики, которые подходят для такого оформления, называются «компрессионными», чаще всего имеют резиновый подвес и полосу частот, которая требует установки высокочастотного звена, твиттера или пищалки, то есть добавляется электрический фильтр. Выбор оптимального объема корпуса, его геометрии, точная настройка длины трубы имеют большое значение и не всегда соответствуют расчетным величинам. Ситуацию облегчает наличие в сети массы проектов, где авторы уже прошли тернистый путь и предлагают поэтапные инструкции с подробным описанием что, как, из чего надо делать. Впрочем, всегда находятся энтузиасты, которых не устраивает «готовое» и хватает упорства пройти своей дорогой. Недостатки фазоинвертора – «бубнеж» и «задавленная середина». Первое решается тщательным подбором формы, диаметра, материала и длины трубы; второе – добавлением отдельного среднечастотного звена. Верный путь к трехполосной акустике.

Обратный рупор
TQWP и другие лабиринты судьбы

Чего только не придумали люди, чтобы усложнить путь колебаниям, идущим от обратной стороны динамика… Пожалуй, более всех отличилась фирма B&W со своими Nautilus, хоть памятник ставь этой морской раковине-мутанту. Но это гранды, а все, что можем мы, обычные аудиофилы, так это вспомнить свои ночные кошмары и поставить внутри прямоугольного ящика дощечки с гвоздями так, чтобы этому поганому звуку мало не показалось. Если серьезно – есть такие динамики, к которым оформление типа «фазоинвертор» не подходит, а щит не дает желаемого количества баса, от вида же сабвуфера что-то сжимается в животе. Тогда на помощь приходит обратный рупор или более сложный вариант – лабиринт. Для тех, кому интересно, как это работает, желаем приятного просмотра

Кто-то может возразить: обратный рупор – это не совсем лабиринт, отчасти мы можем согласиться, но что более достоверно – он ближе к лабиринтам, чем классический рупор:

Он напоминает о старом граммофоне. Как можно догадаться из названия, обратный рупор или лабиринт – далеко не самый простой вид акустического оформления, он требует хорошего понимания теории, точного расчета или хотя бы соблюдения заводских рекомендаций. Например, крупные фирмы-производители широкополосных динамиков, как правило, приводят в документации к своим динамикам пару вариантов чертежей корпуса.

Онкен, закрытый ящик (ЗЯ), рупор, пассивный излучатель и другие

Наше повествование идет по следам народной популярности, а это довольно узкий список. Закрытый ящик почти всегда бубнит, под онкен тяжело подобрать динамик, рупор велик по размерам, сложен в изготовлении и расчете, пассивный излучатель неплохо работает, но в конструкциях любителей почему-то не прижился. Наверное, можно найти еще несколько редких видов или подвидов оформления, которые здесь не упомянули, что поделать, всего не охватишь.

Демпфирование, «набивка», «заглушка»

Корпуса готовы, что с ними делать дальше? Правильно, демпфировать. Можно разделить демпфирование на два вида: вибропоглощение и звукопоглощение. Для вибропоглощения хорошо подходят автомобильные материалы, мастики и специальные листы с клейким слоем, предпочтительней последнее. Со звукопоглощением наблюдается разброд и шатание, кому-то нравится войлок, кому-то шерсть, ватин, синтепон, прочее. Ответ достаточно прост – для разного эффекта, в зависимости от типа корпуса и частоты, которую хочется подавить, будет зависеть выбор материала. Заполнение звукопоглощающим материалом корпуса увеличивает его виртуальный объем, однако определить универсальную норму, на мой взгляд, невозможно.

Настройка кроссовера (разделительного фильтра)

Вы решили делать многополосную акустику. Нужен ли измерительный микрофон? Если это разовый проект, то нет, не нужен, достаточно иметь тестовую подборку треков и некоторый опыт для понимания, какое звучание можно назвать более правильным. Просто придется дольше перебирать детали пассивного фильтра, слушать и сравнивать, но в итоге результат будет именно такой, который нужен вашим ушам, помещению. Чуть легче дело обстоит с активными кроссоверами. Раньше их приходилось делать самостоятельно, травить и разводить платы, паять, очень муторный процесс, особенно если схема имеет приличную крутизну среза и регулировки, для трехполосной акустики – просто дикая штука. Благо сегодня достаточно просто зайти на ebay и выбрать вариант себе по карману, хочешь на операционниках, хочешь на DSP. Регулировать частоту, а иногда и крутизну среза (в особо редких случаях фазу), можно плавно хоть каждый день.

Финал

Иногда мне кажется, что ситуация в мире аудио напоминает легенду о Вавилонской башне. Когда-то, в далекие времена, когда нога Van Den Hul’a еще не ступала на землю, люди строили вместе один комплект домашнего стерео. Большие-большие колонки, не менее большой усилитель, а к ним тянулись толстые-толстые кабели. Увидел это некто свыше и ужаснулся – ну и дичь, хоть бы книжки почитали какие… Суровая кара постигла незадачливых аудиофилов, с тех пор они спорят до хрипоты, но так и не могут договориться, как надо делать колонки-усилители, вот каждый и делает свои, как может.

Посвященном акустике помещения мы выяснили, что любая комната — своего рода резонатор, драматически влияющий на характер звучания системы. Теперь пришла пора поговорить непосредственно об источниках этого самого звучания, то есть об акустических системах.

Чтобы как следует разобраться в процессах, происходящих в ящике, на стенке которого смонтирован один или несколько динамиков, нужно вдумчиво прочитать пару-тройку книжек, в каждой из которых формул больше, чем во всем школьном курсе физики. Я забираться в такие дебри не буду, так что не стоит данный материал как исчерпывающий анализ или руководство по постройке аудиофильских колонок. Однако очень надеюсь, что он поможет начинающим меломанам (да и некоторым хроническим тоже) как следует сориентироваться в разнообразии акустических решений, каждое из которых его разработчики, разумеется, называют единственно правильным.

Некоторое время после изобретения в 1924 году электродинамического излучателя с коническим диффузором (окей, просто динамика), его деревянное обрамление исполняло в первую очередь декоративные и защитные функции. Оно и понятно — после долгих лет прослушивания пластинок через слюдяные мембраны и раструбы граммофонов, саунд нового устройства и безо всякой акустической доработки казался просто апофеозом благозвучия.

Мембраны граммофонов изготавливались чаще всего из алюминия или слюды

Однако технологии записи быстро совершенствовались и стало понятно, что более-менее правдоподобно воспроизвести слышимый диапазон динамиком, просто закрепленном на некой подставке, крайне проблематично. Дело в том, что предоставленная сама себе динамическая головка находится в состоянии акустического короткого замыкания. То есть волны от фронтальной и тыловой поверхностей диффузора, излучаемые, понятное дело, в противофазе, беспрепятственно накладываются друг на друга, что самым печальным образом отражается на эффективности работы, и в первую очередь на передаче басов.

Кстати, в процессе данного рассказа я буду чаще всего рассуждать именно о низких частотах, так как их воспроизведение — ключевой момент в работе любого корпуса АС. ВЧ-драйверы в силу малой длины излучаемых волн во взаимодействии с внутренним объемом колонки вообще не нуждаются, и чаще всего полностью от него изолированы.

Душа нараспашку

Самый простой способ отделить фронтальное излучения динамика от тылового — смонтировать его на щите как можно большего размера. Из этой простой идеи и родились, собственно, первые акустические системы, представлявшие собой ящик с открытой задней стенкой, поскольку для компактности края щита просто взяли, да и загнули под прямым углом. Однако в плане воспроизведения басов успехи подобных конструкций впечатляли не слишком. Помимо несовершенства корпуса проблема была еще и в очень небольшом по современным понятиям ходе подвески диффузоров. Чтобы хоть как-то выйти из положения, использовались динамики как можно большего размера, способные развивать приемлемое звуковое давление при небольшой амплитуде колебаний.

PureAudioProject Trio 15TB с 15-дюймовыми НЧ-драйверами на трехслойных бамбуковых панелях

Несмотря на кажущуюся примитивность подобных конструкций, у них имелись и кое-какие достоинства, причем настолько специфические и интересные, что адепты открытых АС не перевелись до сих пор.

Начать с того, что отсутствие каких-либо препятствий на пути звуковых волн – лучший путь к повышению чувствительности. Момент этот особенно ценен для аудиофильских ламповых усилителей, в особенности однотактных или лишенных обратной связи. Бумажные диффузоры большого диаметра даже на мощности порядка четырех-пяти ватт способны создать довольно-таки внушительный, и при этом на удивление открытый и свободный саунд.

При высоте 1,2 м в мире открытой акустики Jamo R907 считаются практически компактами

Что же касается тылового излучения, то чтобы не вносить искажений в прямой звук, оно должно приходить к слушателю с заметной задержкой (свыше 12-15 мс) — в таком случае его влияние ощущается как легкая реверберация, лишь добавляющая в саунд воздуха и расширяющая музыкальное пространство. Тонкость в том, что для создания этой самой «заметной задержки» колонки, разумеется, должны быть расположены на изрядном расстоянии от стен. К тому же большая площадь передней панели и внушительные размеры НЧ-драйверов соответствующим образом сказываются на общих габаритах АС. Одним словом, обладателей небольших и даже средних жилых комнат просьба не беспокоиться.

Кстати, частный случай открытых систем — акустика, построенная на электростатических излучателях. Только за счет почти невесомой диафрагмы большой площади, ко всем вышеописанным преимуществам, у электростатов добавляется способность филигранно передавать даже самые резкие динамические контрасты, а благодаря отсутствию разделения сигнала в зонах СЧ и ВЧ, еще и завидная тембральная точность.

Открытое оформление

Плюсы:
Высококлассные открытые колонки — отличный способ получить реальный кайф от прослушивания пуристских ламповых однотактников.

Минусы:
Про жирные компрессионные басы лучше забыть сразу. Весь звуковой тракт должен быть подчинен идее открытой акустики, а сами колонки придется выбирать из крайне ограниченного числа предложений.

Запертый в ящике

С ростом мощности и улучшением параметров усилителей сверхвысокая чувствительность акустики перестала быть главным камнем преткновения, а вот проблемы неравномерности АЧХ, и в особенности правильного воспроизведения басов, стали еще более актуальными.

Гигантский шаг к прогрессу в данном направлении сделал в 1954 году американский инженер Эдгар Вильчур. Он запатентовал акустическую систему закрытого типа, и это был отнюдь не трюк в стиле нынешних патентных троллей.

Патентная заявка Эдгара Вильчура на АС в закрытом оформлении

К тому моменту уже был изобретен фазоинвертор и, понятное дело, к ящику с дном динамик тоже примеряли неоднократно, только вот ничего хорошего из этого не получалось. Из-за упругости замкнутого объема воздуха приходилось или терять существенную часть энергии диффузора, или делать корпус непомерно большим, чтобы снизить градиент давления. Вильчур же решил обратить зло во благо. Он сильно понизил упругость подвеса, переложив таким образом контроль за движением диффузора на объем воздуха — пружину куда более линейную и стабильную, чем гофр или резиновое кольцо.

В закрытом ящике движения диффузора контролируются воздухом — в отличие от бумаги или резины он не стареет и не изнашивается

Так удалось не только полностью избавиться от акустического короткого замыкания и поднять отдачу на низких частотах, но и ощутимо сгладить АЧХ на всем ее протяжении. Однако обнаружился и минорный момент. Выяснилось, что демпфирование замкнутым объемом воздуха приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы и резкому ухудшению воспроизведения частот ниже данного порога. Для борьбы с такой неприятностью пришлось увеличивать массу диффузора, что логичным образом привело к снижению чувствительности. Плюс поглощение внутри «черного ящика» чуть ли не половины акустической энергии, не могло не внести вклада в снижение звукового давления. Одним словом, новому типу колонок потребовались усилители довольно серьезной мощности. К счастью, на тот момент они уже существовали.

Сабвуфер SVS SB13-Ultra с закрытым акустическим оформлением

Сегодня закрытое оформление применяется по большей части в сабвуферах, особенно в тех, что претендуют на серьезное музыкальное исполнительство. Дело в том, что для домашних кинотеатров энергичная отработка самых низких басов часто оказывается важнее динамической и фазовой точности на всем протяжении НЧ-диапазона. А вот объединив относительно компактный закрытый саб с приличными сателлитами, можно добиться куда более правильного звука — пускай и не наполненного сверхглубокими басами, зато крайне быстрого, собранного и четкого. Всё вышесказанное можно отнести и на счет полнодиапазонных колонок, «закрытые» модели которых изредка появляются на рынке.

Закрытый ящик

Плюсы:
Образцовая скорость атаки и разрешение в низкочастотном диапазоне. Относительная компактность конструкции.

Минусы:
Требуется достаточно мощный усилитель. Сверхглубоких басов на грани инфразвука добиться весьма затруднительно.

Дело — труба

Еще одним способом обуздания противофазного тылового излучения стал фазоинвертор, по-русски буквально «разворачиватель фазы». Чаще всего он представляет собой полую трубку, смонтированную на передней или задней поверхности корпуса. Принцип работы понятен из названия и незамысловат: раз избавляться от излучения обратной стороны диффузора трудно и нерационально, значит нужно синхронизировать его по фазе с фронтальными волнами и использовать на благо слушателей.

Амплитуда и фаза движения воздуха в фазоинверторе меняются в зависимости от частоты колебаний диффузора

По сути труба с воздухом является самостоятельной колебательной системой, получающей импульс от движения воздуха внутри корпуса. Обладая совершенно определенной частотой резонанса, фазоинвертор работает тем эффективнее, чем ближе колебания диффузора к частоте его настройки. Звуковые волны более высоких частот сдвинуть с места воздух в трубе просто не успевают, а более низкие хотя и успевают, но чем они ниже, тем сильнее смещается фаза излучения фазоинвертора, и, соответственно, его эффективность. Когда поворот фазы достигает 180 градусов, тоннель начинает откровенно и весьма эффективно глушить звук басового драйвера. Именно этим объясняется очень крутое падение звукового давления АС ниже частоты настройки фазоинвертора — 24 дБ/окт.

В борьбе с турбулентными призвуками конструкторы фазоинверторов постоянно экспериментируют

У закрытого ящика, между прочим, на частотах ниже резонансной спад АЧХ куда более плавный — 12 дБ/окт. Однако в отличие от глухой коробки, коробка с трубой в боковой стенке не заставляет конструкторов идти на любые хитрости ради максимального снижения резонансной частоты самого динамика, что довольно хлопотно и дорого. Тоннель фазоинвертора настроить куда проще — достаточно подобрать ее внутренний объем. Это, правда, в теории. На практике, как всегда, начинаются непредвиденные сложности, например, на больших уровнях громкости воздух на выходе из отверстия может шуметь почти как ветер в печном дымоходе. К тому же инертность системы частенько становится причиной падения скорости атаки и ухудшения артикуляции на басах. Одним словом, простор для экспериментов и оптимизации перед конструкторами фазоинверторных систем открывается просто невероятный.

Фазоинвертор

Плюсы:
Энергичная отдача на НЧ, возможность воспроизведения самых глубоких басов, относительная простота и дешевизна изготовления (при изрядной сложности расчета).

Минусы:
В большинстве реализаций проигрывает закрытому ящику в скорости атаки и четкости артикуляции.

Обойдемся без катушки

Попытки избавиться от генетических проблем фазоинвертора, а заодно и сэкономить на объеме корпуса без ущерба для глубины баса, натолкнули разработчиков на идею заменить полую трубу на мембрану, приводимую в движение колебаниями все того же рабочего объема воздуха. Проще говоря, в закрытом ящике установили еще один низкочастотный драйвер, только без магнита и звуковой катушки.

Пассивный излучатель может увеличить эффективную поверхность диффузора вдвое, или даже в трое, если в одной колонке они установлены парой

Конструкция получила название «пассивный излучатель» (Passive radiator), которое сплошь и рядом не слишком грамотно переводят с английского как «пассивный радиатор». В отличие от трубы сабвуфера, пассивный диффузор занимает куда меньше пространства в корпусе, не так критичен к расположению, и к тому же он, как и воздух внутри закрытого ящика, демпфирует ведущий драйвер, сглаживая его АЧХ.

Пассивный излучатель сабвуфера REL S/5. Основной драйвер направлен в пол

Еще один плюс — с увеличением площади излучающей поверхности для достижения нужного звукового давления требуется меньшая амплитуда колебаний, а значит, снижаются последствия нелинейной работы подвеса. Колеблются оба диффузора синфазно, а резонансная частота свободной мембраны настраивается точной регулировкой массы — к ней попросту подклеивают грузик.

Пассивный излучатель

Плюсы:
Компактность корпуса при впечатляющей глубине басов. Отсутствие фазоинверторных призвуков.

Минусы:
Увеличение массы излучающих элементов приводит к росту переходных искажений и замедлению импульсного отклика.

Выход из лабиринта

Акустика, вооруженная фазоинверторами и пассивными излучателями, воспроизводит глубокие басы благодаря резонаторам, работающим при посредничестве воздуха внутри АС. Однако кто сказал, что объем колонки не может играть роль низкочастотного излучателя сам по себе? Конечно может, и соответствующая конструкция называется акустический лабиринт. По сути, она представляет собой волновод, протяженностью в половину или четверть длины волны, на которой планируется добиться резонанса системы. Иными словами конструкция настраивается по нижней границе частотного диапазона АС. Конечно использовать волновод полной длины волны было бы еще эффективнее, но тогда для частоты, скажем, 30 Гц, его пришлось бы делать 11-метровым.

Акустический лабиринт — любимая конструкция акустиков-самодельщиков. Но при желании корпуса самой хитрой формы можно заказать и в готовом виде

Чтобы в колонке разумных размеров уместить даже вдвое более компактную конструкцию, в корпусе устанавливают перегородки, формирующие максимально компактный изогнутый волновод, поперечным сечением примерно равным площади диффузора.

От фазоинвертора лабиринт отличается в первую очередь менее «резонансным» (то есть не акцентированным на определенной частоте) звучанием. Относительно низкая скорость и ламинарность движения воздуха в широком волноводе препятствует возникновению турбулентности, порождающей, как мы помним, нежелательные призвуки. Кроме того, в данном случае драйвер свободен от компрессии, повышающей резонансную частоту, ведь его тыловое излучение не встречает практически никаких препятствий.

Схема для расчета корпуса на dbdynamixaudio.com

Бытует мнение, что акустические лабиринты создают меньше проблем со стоячими волнами в комнате. Однако при малейших просчетах в разработке или изготовлении, стоячие волны могут возникнуть в самом волноводе, который, в отличие от фазоинвертора, имеет куда более сложную структуру резонансов.

Вообще надо сказать, что грамотный расчет и точная настройка акустического лабиринта — процессы весьма непростые и трудоемкие. Именно по этой причине данный тип корпуса встречается нечасто, и только в АС очень серьезного ценового уровня.

Акустический лабиринт

Плюсы:
Не только хорошая отдача, но и высокая тональная точность басов.

Минусы:
Нешуточные размеры, очень высокая сложность (читай — стоимость) создания правильно работающей конструкции.

Эй, на пароме!

Рупор — самый древний и, пожалуй, самый провокационный тип акустического оформления. Выглядит круто, если не сказать эпатажно, звучит ярко, а временами… В старых фильмах герои иногда кричат друг другу что-то в рупор, и характерная окраска такого звука давно стала мемом и в музыкальном, и в киношном мире.

Avantgarde Acoustics Trio с низкочастотным рупорным массивом Basshorn XD высотой 2,25 м

Конечно от жестяной воронки с ручкой теперешняя акустика ушла очень далеко, но принцип работы все тот же — рупор повышает сопротивление воздушной среды для лучшего согласования с относительно высоким механическим сопротивлением подвижной системы динамика. Таким образом, повышается его КПД, а заодно и формируется четкая направленность излучения. В отличие от всех описанных ранее конструкций, рупор чаще всего используется в высокочастотных звеньях АС. Причина проста — его сечение увеличивается по экспоненте, и чем ниже воспроизводимая частота, тем большим должен быть размер выходного отверстия — уже на 60 Гц потребуется раструб диаметром 1,8 м. Понятно, что такие монструозные конструкции больше подходят для стадионных концертов, где их действительно периодически можно встретить.

Главный козырь адептов рупорного воспроизведения заключается в том, что акустическое усиление позволяет при заданной звуковой отдаче уменьшить ход мембраны, а значит, поднять чувствительность и улучшить музыкальное разрешение. Да-да, снова кивок обладателям ламповых однотактников. К тому же при грамотном расчете раструбы могут играть роль акустических фильтров, круто отсекая звук за пределами своей полосы и позволяя ограничиться самыми простыми, а потому вносящими минимальные искажения электрическими кросоверами, а иногда и вообще обойтись без них.

Системы Realhorns — особая акустика для особых случаев

Скептики же не устают напоминать о характерной рупорной окраске, особенно заметной на вокале, и придающей ему характерную гнусавость. Побороть данную неприятность действительно нелегко, хотя судя по тому, как играют лучшие образцы High-End-рупоров, вполне реально.

Рупор

Плюсы:
Высокий акустический КПД, а значит, отличная чувствительность и неплохое музыкальное разрешение системы.

Минусы:
Характерная трудноустранимая окраска звука, недетские размеры средне- и тем более низкочастотных конструкций.

Круги на воде

Именно такой аналогией проще всего описать характер излучения контрапертурных акустических систем, впервые разработанных в Советском Союзе в 80-х годах прошлого века. Принцип работы нетривиален: пара одинаковых динамиков смонтирована так, что их диффузоры расположены друг напротив друга в горизонтальной плоскости и двигаются симметрично, то сжимая, то разжимая воздушную прослойку. В результате создаются кольцевые воздушные волны, равномерно расходящиеся во все стороны. Причем характеристики этих волн в процессе их распространения искажаются минимально, а их энергия затухает медленно — пропорционально расстоянию, а не его квадрату, как в случае обычных АС.

Duevel Sirius сочетает элементы рупорной и контрапертурной конструкций

Помимо дальнобойности и круговой направленности, контрапертурные системы интересны на удивление широкой вертикальной дисперсией (порядка 30 градусов против стандартных 4-8 гр.), а также отсутствием доплеровского эффекта. Для динамиков он проявляется в биениях сигнала, вызванных постоянным изменением расстояния от источника звука до слушателя из-за колебаний диффузора. Правда, реальная слышимость данных искажений до сих пор вызывает много споров.

Взаимное проникновение концентрических звуковых полей правой и левой колонок создают весьма обширную и равномерную зону объемного восприятия, то есть по сути вопрос точного позиционирования АС относительно слушателя становится не актуален.

Итальяно-российская контрапертурная акустика Bolzano Villetri

Характерная особенность контрапертуры в том, что звук, приходящий к слушателю фактически со всех сторон, хотя и создает впечатляющий эффект присутствия, не может в полной мере передать информацию о звуковой сцене. Отсюда рассказы слушателей об ощущении летающего по комнате рояля и прочих чудесах виртуальных пространств.

Контрапертура

Плюсы:
Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов.

Минусы:
Акустическое пространство заметно отличается от звуковой сцены, задуманной при записи фонограммы.

И другие…

Если вы думаете, что на этом список вариантов оформления колонок исчерпывается, значит вы сильно недооцениваете конструкторский энтузиазм электроакустиков. Я описал только наиболее ходовые решения, оставив за кадром близкую родственницу лабиринта — трансмиссионную линию, полосовой резонатор, корпус с панелью акустического сопротивления, нагрузочные трубы…

Nautilus от Bowers & Wilkins — одна из самых необычных, дорогих и авторитетных в плане звучания акустических систем. Тип оформления — нагрузочные трубы

Подобная экзотика встречается довольно редко, но иногда она материализуется в конструкции с действительно уникальным звучанием. А иногда и нет. Главное не забывать, что шедевры, как и посредственности, встречаются во всех оформлениях, что бы ни говорили идеологи того или иного бренда.

Полочная акустика своими руками

DIY или Сделай Сам

Однажды я задумал собрать себе качественную акустику для озвучивания небольшой комнаты, а также для использования в качестве мониторов ближнего поля при работе со звуком на компе (хобби). Главное требование — адекватное звучание по отношению к источнику. Не чтобы «низы колбасило» или «тарелочки звенели», а именно адекватное естественное звучание. Итак, собираем качественные «полочники».

Количество полос

В теории идеальная система – однополосная. Но, как и все идеальное, такой системы не существует в природе. Да, есть очень качественные широкополосные динамики у того же «Визатона», но почему-то все известные производители делают двухполосные полочные системы. А когда речь идет о напольном варианте, то и 3 полосы — не редкость. Тут вопрос особо не стоял – классический двухполосный вариант: НЧ и ВЧ.

Выбор динамиков

Основное требование, предъявляемое к динамикам – оптимальное соотношение цена / качество. Т.е. это не должны быть «дешевки» по 500р., но и не умопомрачительный «хай-енд» за $1000. К тому же я не торопился. Мысль собрать собственными руками «полочники» пришла достаточно давно, и я заблаговременно закинул удочку моему хорошему знакомому, «больному» звуком, с которым мы на эту тему давно постоянно и плодотворно общаемся.

Первыми появились ВЧ — Vifa XT19SD-00/04 ring-rad. Это высококачественные 4-омные «пищали», достаточно популярные среди аудиофилов. Планировались для одного комплекта, но по каким-то причинам не пошли и в оказались в моем комплекте.

Вторыми подоспели НЧ. Ими оказались очень приличные мидбасы из комплекта Soundstream Exact 5.3. Вот здесь про них можно немного почитать. Случилось так, что «пищалки» при монтаже сгорели, а одинокие вуферы оказались сами по себе не нужны. 4-омные 5,5″ мидбасы, закрепленные в литой корзине из алюминия, были незамедлительно приобретены.

Теперь, когда динамики есть, можно приступить к созданию акустики.

Активные / пассивные?

У каждого варианта свои плюсы и минусы. Во-первых, нужно учитывать компактность самих колонок и связанные с этим сложности в компоновке в условиях ограниченного пространства. А монтировать снаружи нет смысла. Во-вторых, отдельные модули как самостоятельные компоненты можно комбинировать в дальнейшем, а также проще ремонтировать в случае чего. Ну и в-третьих, активные колонки – это достаточно дорого. Т.к. если делать приличный усилитель (а бывает и по одному в каждый корпус), то он получится дороже самой акустики. К тому же у меня уже был усилитель. Но в любом случая я за схему – пассивная акустика + усилитель, она более универсальна.

Расчет размеров корпуса

С динамиками определились, теперь необходимо понять, какой корпус для них оптимален. Размеры считаются исходя из характеристик звучания НЧ-динамика. На сайте производителя рекомендации отсутствуют, т.к. динамик предназначался прежде всего для автозвука. Держать специальную аппаратуру для этих целей нет никакого смысла, если только это не ваша работа. Поэтому на помощь приходит толковый чувак со специальным стендом. В результате лабораторных испытаний получаем расчетный размер корпуса 310 х 210 х 270 мм. В процессе замеров также были посчитаны параметры фазоинвертора.

Кстати, многие производители на своих сайтах публикуют рекомендуемые размеры корпуса для динамиков. Когда такая информация есть, логично воспользоваться ей, но в данном случае такими данными я не располагал, поэтому пришлось заняться лабораторными исследованиями.

Материал корпуса

На мой взгляд, наиболее оптимальным материалом для корпуса является МДФ. Он акустически нейтрален, а также чуть лучше по эксплуатационным характеристикам, чем ДСП. Фанера также хороша, но найти качественную фанеру непросто, и она дороже и сложнее в обработке. В качестве исходного материала для корпуса был выбран 22мм лист МДФ. В принципе стандартных 18-20мм вполне достаточно, но я решил сделать немного с запасом. Жесткость лишней не бывает.

Конструкция и дизайн корпуса

Один из самых важных этапов. Прежде чем ехать за МДФ, советую определиться с конструкцией, чтобы сразу попросить продавца распилить лист по частям, а на нормальной точке продаж всегда есть хорошие станки с точным и ровным распилом. В домашних условиях такой рез получить сложно.

Итак, дизайн. Колонки должны смотреться как минимум не хуже «промышленных», чтобы не было ощущения клуба очумелых ручек. Мы ведь делаем не только качественную, но и красивую акустику. Вообще красивых, интересных и при этом конструктивно несложных акустических систем практически нет. Красивую акустику делает итальянская Sonus Faber, потрясающие по красоте – Magico Mini. Но все они сделаны с применением точных станков, которых дома по определению нет. Как вариант, можно заказать корпуса хорошему «краснодеревщику» с руками и ЧПУ. Такая работа обойдется в зависимости от того, где и что вы заказываете, от 10 000р. до 30 000р. вместе с материалами. Если специалист хороший, то колонки будут выглядеть не хуже, а то и лучше «магазинных». В данном случае я решил, что все полностью буду делать сам. Поэтому смотрим на вещи реально и делаем конструкцию безо всяких скосов, фигурных выпиливаний и т.д. Т.е. это будет параллелепипед. Расчетные размеры дают достаточно приятную пропорцию, а пропорция в дизайне – это уже полдела.

В чем проектировать? Я хоть и связан с дизайном по роду деятельности, но 3D-пакеты знаю, мягко говоря, поверхностно. При этом программа должна быть в большей степени инженерной, чем рендерной. Специализированные «Кады» для этой цели тяжеловаты и излишни. Выход был достаточно быстро найден – фриварный SketchUp более чем подходит для этой цели. Он настолько прост и интуитивно понятен, что был полностью освоен примерно за час. Он может главное: быстро создавать любые фигуры, проставлять размеры, использовать простые текстуры. Считаю, что такая программа идеально подходит для «домашних» целей. В ней легко можно, например, спроектировать кухню или даже небольшой дом.

Вот конструкция корпуса:

Исходя из чертежа, вырисовывается схема распила листа:

В целом варианты — неплохие по внешнему виду, но чисто конструктивно вызывают сложности. В результате было решено боковые стенки отделать шпоном ясеня, а остальные 4 стенки обтянуть по окружности кожей, точнее качественным автомобильным кожзамом. Пищаль красива сама по себе, а вот НЧ-динамик имеет на фронтальной стороне корпуса конструктивную накладку, которая будет смотреться не очень красиво. Поэтому было решено изготовить для него дополнительную декоративную накладку (кольцо), которое будет прижимать его к корпусу, а заодно придаст красоты самой колонке. С конструкцией и дизайном определились.

Инструменты

Прежде чем перейти к следующему этапу, обозначу, какие основные инструменты нужны для работы:

Циркулярка.

Электролобзик.

Шлиф-машина.

Прямые руки.

Без этого набора лучше заказать корпуса хорошему мастеру.

Распил

Итак, распиливаем бюджет лист МДФ. Я уже писал, что лучше распиливать на специальных станках – это недорого, а получается точно. Но т.к. я решил корпус делать сам от и до, то для чистоты эксперимента распиливал сам ручной циркуляркой, а небольшие куски лобзиком с направляющей. Как и предполагалось идеального реза не получилось. После реза, пары стенок (левая-правая, передняя-задняя и т.д.) устанавливаются парой, подгоняются шлиф-машиной и/или электрорубанком и проверяются на перпендикулярность угольником. А в дальнейшем при сборке финально подгоняются после склейки. Потеря 2-3 мм несущественна. Но все-таки рекомендую распиливать сразу «на базе», сэкономите кучу времени.

Сборка корпуса

Стенки склеиваются ПВА и стягиваются шурупами. Вначале склеиваем корпус без передней стенки.

Теперь отверстие для клемника, а также фаску для того, чтобы его «утопить». Изначально по проекту клемник предполагалось разместить внизу. Но в процессе стало понятно, что монтировать кроссовер в центре через отверстие для вуфера будет не очень удобно, поэтому переместил дырку под клемник выше, а место под кроссовер – ниже.

Можно закрывать коробку.

Теперь один из очень ответственных этапов – вырез отверстий под динамики на фронтальной панели. Я уже говорил, что идеальная акустическая система – это однополосная. Почему? Потому что распространение звука идет из одного источника до слушателя без рассогласования по времени из-за разницы (мизерной) в расстоянии, которая есть при использовании многополосной системы. Поэтому динамики лучше всего располагать как можно ближе друг к другу. Так звуковая картинка получается «плотнее». Рассчитываем отверстия так, что расстояние между краями динамиков будет примерно 1 см. Отверстия пилятся лобзиком с круговой направляющей.

После того, как фаски сняты, прикладываем клеммник и динамики, после чего просверливаем тоненьким сверлышком отверстия под будущие саморезы. Без них, во-первых, может «распереть» сам МДФ при вкручивании шурупов, во-вторых, при финальном монтаже динамики сложнее будет ровно поставить. Очень долго думал, каким образом выставлять относительно друг друга динамики, пришел к такой схеме:

Дырки от шурупов на внешних поверхностях необходимо заделать перед финальной отделкой. Я использовал эпоксидку. Чтобы не ждать, пока одна поверхность затвердеет, заклеивал каждую поверхность скотчем и принимался за следующую. Когда эпоксидка высохла, прошелся шлиф-машиной.

Шпон нужно защитить. Я покрыл его прозрачным яхтным лаком.

Теперь нужно обтянуть корпус кожзамом. Вариантов как это сделать – много. Я решил сделать следующим образом. Отрезается полоса на 20 мм больше ширины корпуса и немного длиннее окружности корпуса. С каждой стороны подгибается на 10 мм, подгиб приклеивается на «спецклей 88». Потом на этот же клей полоса клеится по окружности на корпус. Сначала низ (частично), потом задняя стенка, потом верхняя, потом передняя и снова нижняя. На последнем этапе перед клейкой полоса подрезается по месту и наклеивается встык. Я клеил все стороны за раз, т.е. не ждал, пока каждая сторона высохнет. После каждой стороны я делал небольшую паузу (клей прихватывает достаточно быстро), и принимался за следующую.

Если очень хочется, потом фазик можно как-то облагородить.

Потом прорезаются отверстия на клеммнике, «вуфере» и «пищалке». Кожа на клеммнике и ВЧ будет утапливаться вниз, поэтому диаметр выреза можно оставить меньше на 5-10 мм. Кожа на НЧ будет прижиматься декоративным кольцом, поэтому нужно подрезать так, чтобы ее не было видно.

Финальный монтаж

Первым делом монтируем кроссовер. Кросс – самопальный, на хорошей элементной базе. Используются катушки с воздушным сердечником, пленочные конденсаторы на пищалку и МОХ-резисторы. Сам я его не паял, а заказал толковым ребятам.

Теперь припаиваем нужную пару проводочков к клеммнику и фиксируем его на корпусе. Клеммник и динамики прикручиваются декоративными черными саморезами с головкой под «звездочку». Подобными саморезами прикручена накладка на «пищали», поэтому логично было бы использовать такие же и для остального. Задняя стенка готова.

Мидбасс необходимо как бы подсунуть под кожу, а сверху придавить декоративным кольцом. Припаиваем оставшуюся пару проводочков и монтируем динамик.

Все? Все. Прикручиваем к клеммнику акустический кабель и начинаем испытания.

Испытания

Тест системы производился в следующих конфигурациях:

1. Ресивер Sherwood VR-758R + акустика.

2. Компьютер + Unicorn (USB-ЦАП) + Самопальный стерео-усилитель + акустика.

3. Компьютер + E-mu 0204 (USB-ЦАП) + Sherwood VR-758R + акустика.

Немного о самих конфигурациях. Я лично считаю, что на данный момент идеальный вариант домашнего муз-центра это: комп + USB-ЦАП + усилитель + акустика. Звук в цифре без искажений снимается через USB и поступает на качественный ЦАП, с которого передается на качественный усилитель и после на акустику. В такой цепочке количество искажений минимально. Кроме того, вы можете использовать совершенно разные фонограммы: 44000/16, 48000/24, 96000/24 и т.д. Все ограничено возможностями драйвера и ЦАПа. Ресиверы в этом плане менее гибкий и заранее морально устаревший вариант. Размер современных винчестеров позволяет хранить на них практически всю медиатеку. А тенденции к подписке на Интернет-контент могут и этот вариант упразднить, хотя это не ближайшее время и далеко не для всех подойдет.

Скажу сразу, что во всех трех конфигурациях акустика звучала прекрасно. Я, честно говоря, даже не ожидал. Вот некоторые субъективные аспекты.

1. Адекватный и естественный звук. Что записано, то и воспроизводится. Нет перекосов ни в какую сторону. Как я и хотел.

2. Большая чувствительность к исходному материалу. Все огрехи звукозаписи, если они есть, хорошо слышно. Качественно смикшированные треки слушаются отлично.

3. Хорошо читаемые для таких размеров басы. Конечно, органную музыку на полочниках в полной мере не оценишь (ее вообще на акустике сложно оценить), но большинство материала «переваривает» без проблем. Большего от таких малышек ожидать трудно.

4. Очень хорошая проработка деталей. Слышно каждый инструмент. Даже при насыщенной звуковой картинке и приличной громкости звук не съезжает в кашу (усилитель здесь играет не последнюю роль).

5. Хочется сделать погромче;) Т.е. акустика не орет, а ровно играет. Хотя тут тоже не малая заслуга самого усилителя, т.к. при увеличении нагрузки хороший усилитель сохраняет линейность.

6. От долгого прослушивания не болит голова. У меня лично это частенько случается, а тут целый день играет и хоть бы что.

7. Опасения на счет некорректной панорамы и сильной зависимости звучания от положения слушателя не подтвердились. Насколько мне известно, у автомобильной акустики специфическая фазировка звука из-за особенностей расположения динамиков в салоне. А именно про этот комплект я читал, что мидбасы у него в этом плане более универсальные. Что собственно и подтвердилось. Можно сидеть в центре перед колонками, можно встать рядом боком к ним — звук отличный. Зависимость есть, но очень небольшая.

Что касается самих конфигураций, то наиболее качественного звука удалось добиться при второй конфигурации.

Во-первых, использовался очень качественный ЦАП Unicorn.

Во-вторых, «самопальный усилитель» — это ноу-хау одного толкового тольяттинского «звукаря». Вот он в красивом небольшом алюминиевом корпусе:

В двух словах, удалось найти схемотехническое решение, при котором усилитель при изменении громкости сохраняет свои характеристики, т.е. не искажает звучание при любой (конструктивно допустимой) громкости. Очень многие усилители (даже очень дорогие) страдают этим. Было удивительно слушать, как такой усилитель оживлял многие акустические системы, т.е. заставлял их звучать так они должны звучать. К слову по такой схеме переделывались и некоторые промышленные усилители (в частности довольно неплохой и сам по себе Xindak), и у них открывалось «второе дыхание».

Сравнивали акустику с чем-то другим, спросите вы? Да, например с ProAC Studio 110 – это достаточно качественная полочная акустика, вот немного про них. Сравнили, поняли, что звучат точно не хуже. У «проаков» возможно чуть меньшая зависимость звука от положения слушателя из-за специфического размещения инвертора и «пищалки», там как-то они хитро все это рассчитывали. А в остальном абсолютно ничуть не хуже, даже мне лично мои самоделки больше понравились, но это спишем на субъективизм;) Еще одевал наушники (достаточно неплохие Koss) и сравнивал по панораме, верхам и низам. Абсолютно идентичное звучание. Даже по низам. В общем, восторг полный.

Калькуляция по материалам

СЧ/НЧ динамики (пара): 3 000р.

ВЧ динамики (пара): 3 000р.

Кроссовер (пара): 3 000р.

Синтепон: 160р.

Терминал (клеммник): 700р.

Шурупы: 80р.

Лист МДФ, 22мм: 2 750р.

Скотч: 30р.

ПВА: 120р.

Спецклей 88: 120р.

Виброизоляция: 200р.

Фигурное кольцо-накладка: 500р.

Кабель:500р.

Итого: 14 160р.

Некоторые материалы были или достались безвоздмездно, здесь соответственно не учтены.

В заключении

В любом более-менее сложном устройстве или законченной функциональной системе важно абсолютно все. Когда речь идет о музыкальной системе, то на конечный результат влияет большое количество факторов:

Качество фонограммы.

Устройство для воспроизведения фонограммы.

Цифро-аналоговый преобразователь.

Усилитель сигнала.

Провода.

Динамики, установленные в корпусе акустической системы.

Правильно рассчитанные под динамики и качественно собранные корпуса.

Схема и комплектуха для кроссовера.

Это основной, но не полный список.

Неверно считать, что главное — усилитель или главное — провода, или главное — динамики. Домашняя музыкальная система — это как оркестр. И если в этом оркестре кто-то будет плохо, а кто-то блестящее играть, то в целом получится — средне. Или, как говорилось в очень точном примере: если смешать бочку говна с бочкой повидла, то получится две бочки говна.

Есть и другая крайность. Хорошая система стоит баснословных денег. Значит каждый компонент должен стоить по полмиллиона. А фонограммы должны быть исключительно в Super Audio CD или на фирменных пластинках. Типа закрытое общество элитных аудиофилов. Фигня это все.

Я пришел к выводу, что собрать собственную относительно бюджетную систему, которая описывается одним словом «Звучит», вполне возможно. И если в качестве ЦАП или усилителя в силу особенностей лучше использовать реально существующие решения, которых сейчас очень много. То правильно сделанная (самостоятельно или под заказ) акустическая система, будет звучать лучше, чем за те же деньги приобретенная «фирменная». Сейчас практически все компоненты можно заказать в Интернете. Более того многие производители публикуют схемы корпусов для соответствующих динамиков. Существует масса программного обеспечения для расчета параметров корпусов. В сети множество специализированных форумов, а в офлайне есть люди с руками. Во всем быть специалистом конечно невозможно. Как и в любой области главное – знать общие принципы.

Статья не претендует на истину в последней инстанции, но, надеюсь, что мои мысли и мой опыт кому-нибудь еще пригодится.

Адрес администрации сайта:

НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:

Прежде подробного рассмотрения проблемы обрисуем круг задач, зная конечную цель, будет проще избрать нужное направление. Изготовление акустических систем своими руками нечастый случай. Практикуется профи, начинающими музыкантами, когда магазинные варианты не устраивают. Появляется задача встраивания в мебель или качественного прослушивания уже имеющейся медиа. Это типичные примеры, которые решаются набором общепринятых способов. Рассмотрением мы и займемся. Не рекомендуем листать по диагонали устройство акустической системы, вникайте!

Устройство акустических систем

Нет шансов сделать акустическую систему самостоятельно без понимания теории. Любителям музыки следует знать, что биологический вид Homo Sapiens слышит внутренним ухом звуковые колебания частот 16-20000 Гц. Когда дело касается классических шедевров, то разброс высок. Нижний край – 40 Гц, верхний – 20 000 Гц (20 кГц). Физический смысл этого факта заключается в том, что не все динамики способны воспроизвести сразу полный спектр. Относительно медленные частоты лучше удаются массивным сабвуферам, а пищание на нижней границе воспроизводят менее габаритные громкоговорители. Понятно, что для большинства людей это ничего не значит. И даже если часть сигнала пропадет, не будет воспроизведена, никто этого и не заметит.

Полагаем, что те, кто поставил целью самостоятельное изготовление акустической системы, должны критично оценивать звук. Полезно будет знать, что годная колонка имеет два и более динамиков, чтобы иметь возможность отразить звучание обширной полосы из слышимого спектра. А вот сабвуфер даже в сложных системах один. Это связано с тем, что низкие частоты заставляют вибрировать окружение, проникая даже сквозь стены. Становится непонятным, откуда именно несутся басы. Следовательно, и колонка НЧ одна – сабвуфер. А вот что касается прочего, то человек уверенно скажет, с какого направления пришел тот или иной спецэффект (луч ультразвука блокируется ладонью).

В связи со сказанным проведем делением акустических систем:

1. Звук в формате Моно непопулярен, поэтому избегаем касаться исторических экскурсов.
2. Звучание Стерео обеспечивается двумя каналами. Оба содержат низкие и высокие частоты. Лучше подойдут равноценные колонки, снабженные парой динамиков (басы и писк).
3. Звук Вокруг отличается наличием большего числа каналов, создающих эффект объемного звучания. Избегаем увлекаться тонкостями, традиционно 5 колонок плюс сабвуфер доносят гамму меломанам. Конструкция многообразна. Поныне ведутся исследования, ставящими целью улучшить качество передачи акустики. Расстановка традиционная такова: по четырем углам комнаты (грубо говоря) по колонке, сабвуфер стоит на полу слева или в центре, под телевизором помещается фронтальная колонка. Последняя в любом случае снабжается двумя динамиками и более.

Важно создать правильный корпус для каждой колонки. Низкие частоты потребуют наличия деревянного резонатора, для верхней границы диапазона — не важно. В первом случае бока ящика служат дополнительными излучателями. Найдете видео, демонстрирующее габаритные размеры, соответствующие длинам волн низких частот по науке, практически остается копировать готовые конструкции, дельной литературы тематика лишена.

Круг задач очерчен, читатели понимают — самодельная акустическая система строится следующими элементами:

• набор динамиков частот сообразно числу каналов;
• фанера, шпон, доски корпуса;
• декоративные элементы, краска, лак, морилка.

Проектирование акустики

Изначально выбираем количество колонок, тип, местоположение. Очевидно, изготавливать в большем числе, нежели имеет каналов домашний кинотеатр, неразумный тактический ход. Кассетному магнитофону хватит двух колонок. К домашнему кинотеатру выйдет уже не менее шести корпусов (динамиков будет больше). Согласно потребностям аксессуары встраиваются в мебель, качество воспроизведения низких частот хромает. Теперь вопрос выбора динамиков: в издании авторства Найденко, Карпова приведена номенклатура:

1. Низкие частоты – головка CA21RE (H397) посадкой на 8 дюймов.
2. Средний диапазон – головка MP14RCY/P (H522) на 5 дюймов.
3. Верхние частоты – головка 27TDC (H1149) на 27 мм.

Приводили базовые принципы конструирования акустических систем, предлагали электрическую схему фильтра, рассекающего поток на две части (выше дан перечень трех поддиапазонов), приводили название покупных динамиков, решающих задачу создания двух колонок стерео. Избегаем повторяться, читатели могут взять труд полистать раздел, найти конкретные названия.

Следующим вопросом будет фильтр. Полагаем, фирма National Semiconductor не обидится, если отскриним чертеж усилителя перевода Ридико. Рисунок показывает активный фильтр с питанием +15, -15 вольт, 5 однотипных микросхем (операционных усилителей), граничная частота поддиапазонов вычисляется формулой, приведенной на изображении (дублируем текстом):

П – число Пи, известное школьникам (3,14); R, C – номиналы резистора, емкости. На рисунке R = 24 кОм, С — замалчивается.

Активный фильтр, питаемый электрическим током

Учитывая возможности выбранных динамиков, читатель сможет подобрать параметр. Берутся характеристики полосы воспроизведения колонки, находится стык перекрытия между ними, туда выносится граничная частота. Благодаря формуле, вычисляем величину емкости. Номинал сопротивления избегайте трогать, причина: может (спорный факт) задавать рабочую точку усилителя, коэффициент передачи. На частотной характеристике, приведенной в переводе, которую опускаем, граница составляет 1 кГц. Давайте посчитаем емкость указанного случая:

С = 1 / 2П Rf = 1 / 2 х 3,14 х 24000 х 1000 = 6,6 пФ.

Не ахти какая большая емкость, выбирается из условия максимально допустимого напряжения. В схеме с источниками +15 и -15 В вряд ли стоит номинал, превышающий суммарный уровень (30 вольт), возьмите пробивное напряжение (справочник поможет) не менее 50 вольт. Не пытайтесь поставить электролитические конденсаторы постоянного тока, схема обретает шансы взлететь на воздух. Отсутствует смысл разыскивать исходную схему чипа LM833 по причине Сизифова труда. Некоторые читатели найдут замену микросхеме, отличающуюся… надеемся на понимание.

Насчет сравнительно небольшой емкости конденсаторов (рознично и суммарной) описание фильтра говорит: благодаря низкому импедансу головок без активных компонентов номиналы пришлось бы увеличить. Закономерно вызывая появление искажений, обусловленных наличием электролитических конденсаторов, катушек с ферромагнитным сердечником. Не стесняйтесь двигать границу деления диапазонов, общая пропускная способность остается прежней.

Пассивные фильтры соберет своими руками каждый обученный пайке, курс школьной физики. В крайнем случае заручитесь помощью Гоноровского, лучше некуда расписаны тонкости прохождения сигналов через радиоэлектронные линии, обладающие нелинейными свойствами. Приведенный материал заинтересовал авторов фильтрами низкой и высокой частоты. Желающие поделить сигнал на три части должны зачитываться трудами, раскрывающими базис полосовых фильтров. Максимально допустимое (или пробивное) напряжение выйдет мизерным, номинал станет значительным. Под стать упомянутым электролитическим конденсаторам емкости номиналом десятки микрофарад (три порядка выше используемых активным фильтром).

Новичков тревожит вопрос получения напряжения +15, -15 В питания акустических систем. Намотайте трансформатор (пример приводился, программа ПК Trans50Hz), снабдите двухполупериодным выпрямителем (диодный мост), профильтруйте, наслаждайтесь. Наконец, активный или пассивный фильтр прикупите. Называется указанная вещица кроссовером, внимательно подбирайте динамики, диапазоны точнее соотносите с параметрами фильтра.

Для пассивных кроссоверов акустических систем найдете в интернете множество калькуляторов (http://ccs.exl.info/calc_cr.html). Исходными цифрами программа расчета принимает входные сопротивления динамиков, частоту деления. Введите данные, программа-робот быстро снабдит величинами емкостей и индуктивностей. На приведенной страничке задавайте тип фильтра (Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райли). На наш взгляд задачка для профи. Приведенный выше активный каскад образован фильтрами Баттерворта 2-го порядка (скорость снижения АЧХ 12 дБ на октаву). Касается частотной (АЧХ) характеристики системы, понятно только профессионалам. Если сомневаетесь, выбирайте золотую серединку. В прямом смысле ставьте галку на третьем кружке (Бессель).

Акустика компьютерных колонок

Довелось посмотреть на Ютуб видео: юноша объявил, что сделает акустическую систему своими руками. Отрок талантлив: раскурочил колонки персонального компьютера — ну, совсем никакие — извлек на свет Божий усилитель с регулятором, поместил в спичечный коробок (корпус акустической системы). Компьютерные динамики известны плохим воспроизведением низких частот. Сами устройства маленькие, легкие, во-вторых, буржуи материалами экономят. Откуда в акустической системе взяться басам. Юноша взял… читайте дальше!

Наидорожайший компонент музыкального центра. Акустика класса hi-end стоимостью обходит дешевую квартиру. Ремонт, сборка колонок неплохой бизнес.

Усилитель низкой частоты акустической системы соберет продвинутый радиолюбитель, никаких кулибиных не нужно. Из спичечного коробка торчит ручка регулятора громкости, вход с одной стороны, выход — с другой. Динамики старой акустической системы малы. Юноша раздобыл старенький громкоговоритель не сказочных размеров, но солидный. С колонки советских времен акустической системы.

Чтобы звук не тревожил воздух пищанием, умный отрок сколотил дюймовые доски ящиком. Динамик старенькой акустической системы поместил в размеров почтовой коробки, сместил, как это делается производителями современных сабвуферах домашних кинотеатров. Изнутри колонку звукоизолятором отделывать поленился. Желающий может использовать для акустической системы ватин, другой схожий материал. Маленькие динамики помещены вовнутрь продолговатых коробок, только-только вмещающих торцом громкоговоритель. Гордый отрок подключил один канал акустической системы на два маленьких динамика, второй — на один большой. Работает.

Юноша сказочный молодец, не пьет в подворотне, уподобляясь сверстникам, не портит в свободное время будущих невест, занят делом. Как говорил один знакомый: «Молодому поколению прощается недостаток знания и опыта, не избыток наглости, упроченного равнодушием».

Улучшения

Решили усовершенствовать методику, откровенно надеемся, дополнение поможет сделать акустическую систему самостоятельно несколько качественнее. Проблема? Понятие выдумано радиотехниками, создателями акустических систем — частота. Вибрация Вселенной имеет частоту. Говорят, даже ауре человека присуще. Каждая добротная колонка недаром вмещает несколько динамиков. Большие предназначены для низких частот, басов; прочие — для средних и высоких. Не только размер, а и устройство у них разное. Мы уже обсуждали этот вопрос и интересующихся отсылаем к написанным обзорам, где приводится классификация акустических систем, раскрываются принципы действия наиболее популярных.

Компьютерщикам известен системный зуммер, работающий по прерыванию BIOS, который способен вроде бы выдавать один звук, но талантливые программисты выписывали на нем вычурные мелодии, даже с попыткой цифрового синтеза и воспроизведения голоса. Однако при желании бас такая пищалка выдать не может.

К чему этот разговор… Большой динамик следовало бы не просто приспособить на один из каналов, а присудить специализацию басов. Как известно, большинство современных композиций (Звук Вокруг не берем) рассчитаны на два канала (стереовоспроизведение). Получается, что два одинаковых динамика (маленьких) играют одни и те же ноты, смысл в этом маленький. В то же время с этого же канала бас теряется, а высокие частоты гибнут на большом динамике. Как быть? Предлагаем внедрить в схему пассивные полосовые фильтры, которые помогут разбить поток на две части. Схему берем иностранного издания по той простой причине, что она первой попалась на глаза. Вот ссылка на исходный сайт chegdomyn.narod.ru. Радиолюбитель переснял из книги, приносим извинения автору, что не указываем первоисточник. Это происходит по той простой причине, что он нам не известен.

Итак, картинка. Бросаются сразу в глаза слова Woofer и Tweeter. Как не сложно догадаться, это, соответственно, сабвуфер для низких частот, и динамик для высоких. Охватывается диапазон музыкальных произведений 50-20000 Гц, причем на сабвуфер приходится полоса нижних частот. Радиолюбители могут сами по известным формулам просчитать полосы пропускания, для сравнения ля первой октавы, как известно, составляет 440 Гц. Считаем, что для нашего случая такое деление подойдет. Вот только хотелось бы найти два больших динамика, по одному на каждый канал. Смотрим схему…

Не совсем музыкальная схема. В положении, занимаемом системой, идет фильтрация голоса. Диапазон 300-3000 Гц. Переключатель подписан Narrow, переводится, как полоса. Чтобы получить Wide (широкое) воспроизведение, опускаем клеммы. Поклонники музыки могут выкинуть полосовой фильтр Narrow, любителям бороздить скайп рекомендуем избегать поспешного решения. Схеме напрочь исключит петлевой эффект микрофона, известный повсеместно: пронзительное гудение вследствие переусиления (положительной обратной связи). Ценный эффект, даже военный знает сложности использования громкой связи. Владелец ноутбука осведомлен…

Для устранения эффекта обратной связи изучите вопрос, найдите, на какой частоте резонирует система, отрежьте лишнее фильтром. Очень удобно. Касательно популярной музыки микрофон отключаем, уносим подальше от динамиков (случай караоке), начинаем петь. Фильтры верхних и нижних частот оставим неизменными, изделия просчитаны неизвестными западными друзьями. Испытывающим затруднения, читая иностранные чертежи, поясняем, схема изображает (полосовой фильтр Narrow отброшен):

1. Емкость 4 мкФ.
2. Неиндуктивные сопротивления R1, R2 номиналом 2,4 Ом, 20 Ом.
3. Индуктивность (катушка) 0,27 мГн.
4. Сопротивление R3 8 Ом.
5. Конденсатор С4 17 мкФ.

Динамики должны соответствовать. Советы указанного сайта. Сабвуфером пойдет МСМ 1853, пищалкой (слово не списали) послужит РЕ 270-175. Полосы пропускания посчитаете самостоятельно. Большая буква Ω означает кОмы — ничего страшного нет, поменяйте номинал. Напоминаем, емкости параллельно соединенных конденсаторов складываются, как последовательно включенные резисторы. На случай, если сложно достать подходящие номиналы. Вряд ли получится изготовить динамики своими руками, набрать небольшие номиналы сопротивлений реально. Не используйте катушки, вырезаем пластины нихрома, подобных сплавов. После изготовления резистор лакируется, большого тока не планируется, защищать элемент не следует.

Индуктивности проще намотать самостоятельно. Логично использовать онлайн-калькулятор, задав емкость, получим параметры: количество витков, диаметр, материал сердечника, толщину жилы. Приведем пример, избегая быть голословными. Посещаем Яндекс, набираем нечто вроде «онлайн калькулятор индуктивности». Получаем ряд ответов выдачи. Выбираем понравившийся сайт, начинаем думать, как намотать индуктивность акустической системы номиналом 0,27 мГн. Нам понравился сайт coil32.narod.ru, начнем работу.

Исходные сведения: индуктивность 0,27 мГн, диаметр каркаса 15 мм, проволока ПЭЛ 0,2, длиною намотки 40 миллиметров.

Сразу возникает вопрос, видя калькулятор, где взять номинальный диаметр изолированной проволоки… Потрудились, нашли на сайте servomotors.ru таблицу, взятую из справочника, которую приводим в обзоре, считайте на здоровье. Диаметр меди составляет 0,2 мм, изолированной жилы – 0,225 мм. Скармливаем смело величины калькулятору, вычисляя нужные величины.

Получилась двухслойная катушка, числом витков 226. Длина провода составила 10,88 метра сопротивлением порядка 6-ти Ом. Главные параметры найдены, начинаем мотать. Самодельная акустическая система выполняется в ручной работы корпусе, примостить фильтр место найдется. К одному выходу подключаем пищалку, к другому – сабвуфер. Пару слов касательно усиления. Может статься, каскад усилителя не потянет четыре динамика. Каждая схема охарактеризована некой нагрузочной способностью, выше нельзя подпрыгнуть. Устройство акустической системы рассчитано, учитывая фиксированный запас, чтобы согласовать нагрузку, часто применяется эмиттерный повторитель. Каскад, заставляющий схему работать, полная отдача на любой динамик.

Напутствие начинающим конструкторам

Считаем, помогли читателям понять, как правильно конструировать акустическую систему. Пассивные элементы (конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности) сможет достать, изготовить каждый. Осталось собрать корпус акустической системы своими руками. А за этим, верим, дело не станет. Важно понять, музыка сформирована гаммой частот, обрезаемых неправильным изготовлением устройства. Собравшись сделать акустическую систему, подумайте над этим, поищите компоненты. Важно передать великолепие мелодии, будет твердая уверенность: труд не пропал даром. Акустическая система прослужит долго, радость подарит.

Верим, изготовление акустических систем своими руками читателям будет в удовольствие. Грядущее время уникально. Поверьте, в начале XX века нельзя было черпать информацию тоннами ежедневно. Обучение выливалось тяжким кропотливым трудом. Приходилось обшаривать пыльные полки библиотек. Возрадуйтесь интернету. Страдивари пропитывал древесину скрипок уникальным составом. Скрипачи современности продолжают выбирать итальянские экземпляры. Вдумайтесь, прошло 30 лет, воз остался позади.

Нынешнему поколению известны марки клеев, наименования материалов. Необходимое продается магазинами. СССР лишил изобилия людей, снабдив относительной стабильностью. Сегодня преимущество описывается возможностью изобретения уникальных способов заработка. Профессионал-самоучка везде срубит капусты.