Что такое мидрейндж акустика
Акустические системы: типы динамиков (часть 3)
Сохранить и прочитать потом —
В прошлый раз мы разобрались, по крайней мере, в общих чертах, в конструкции динамика. Основные ее элементы — общие для всех типов динамиков, но главное, как всегда, кроется в различиях. О них и стоит рассказать подробнее.
Широкополосник
Частотный диапазон, воспринимаемый человеческим слухом, как уже говорилось, находится в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Логичнее всего было бы иметь такой динамик, который способен воспроизвести его полностью. И такие динамики есть. Они называются широкополосными.
Вопрос в том, насколько качественно они способны работать в крайних значениях частот этого диапазона. Дело в том, что для эффективного воспроизведения низких частот диффузор классического динамика должен иметь достаточно большие размеры. Например, для частоты 40 Гц его диаметр должен быть около 30 см. Это достаточно просто реализовать.
Широкополосный динамик ScanSpeak 10F/4424G00
Но на высоких частотах такой диффузор попросту не сможет «успевать» передавать колебания всей своей поверхностью. Именно поэтому чаще всего широкополосные динамики являются результатом компромисса.
Для качественного воспроизведения верхней части частотного диапазона в центр диффузора широкополосника зачастую вклеивается дополнительный высокочастотный диффузор — «рупорок» (конус-визер, «дудка»), который способен воспроизводить «быстрые» колебания в то время, как основной, большой диффузор работает гораздо медленнее.
Применяемые в аудиофильских системах широкополосники — предмет серьезных инженерных разработок, граничащих с искусством. Здесь используются материалы с максимально возможными параметрами, ноу-хау, позволяющие все-таки получить полнодиапазонный драйвер.
Широкополосный динамик Lii Audio 2PCS Fast-10
Наиболее проблемным для широкополосного динамика является воспроизведение крайних частот слышимого диапазона. Если широкополосник способен работать в диапазоне 60–16000 Гц с неравномерностью ± 10 дБ — это уже неплохой результат.
При этом в связи с простотой конструкции и отсутствием фильтров (кроссоверов) акустическая система с широкополосником способна демонстрировать высокую чувствительность — от 90–92 дБ и выше. Это делает колонки с широкополосными динамиками особо востребованными среди любителей ламповых усилителей, имеющих, как правило, ограниченную мощность.
В связи с этим голосовые катушки таких широкополосников обладают повышенным сопротивлением. Общепринятые значения для всех остальных динамиков, предназначенных для установки в акустические системы — от 2 до 8 Ом.
Кроме того, именно широкополосный динамик максимально приближен по своим параметрам к точечному источнику звука — идеальному акустическому объекту с точки зрения его локализации. Направление на источник в таком случае определяется слушателем максимально точно. Такой излучатель позволяет создать самую точную стереосцену (звуковую сцену), поскольку источник звука в стереоканале — всего один и он имеет минимальную площадь.
С другой стороны, простейшая колонка с широкополосником — самое дешевое решение, но говорить о полнодиапазонном воспроизведении в этом случае не приходится.
Твитер
Понятно, что, если трудно воспроизвести весь диапазон одним излучателем, есть смысл разделить этот диапазон на несколько частот, в каждой из которых будет работать отдельный динамик. За верхние частоты в этом случае отвечает твитер (пищалка).
Этот динамик должен иметь диффузор (мембрану) небольшой площади, но достаточно жесткий и максимально легкий, ведь полоса излучения твитера, в большинстве случаев, не ниже 1,5 кГц. Среди динамиков наибольшее распространение получил купольный твитер. В нем центральное тело диффузора или элемент, который в полноразмерном динамике называется пылезащитным колпачком, занимает практически всю площадь излучающей поверхности.
Твитер колонки Apple HomePod
Мембрану купольного твитера чаще всего делают из ткани с пропиткой, повышающей ее жесткость. Применяют и более жесткие материалы, лучшим из которых по праву считается бериллий.
Важный параметр твитера — это частота его собственного резонанса. Разработчики стремятся к тому, чтобы она находилась ниже полосы его воспроизведения. В этом случае пищалка звучит максимально точно. Дело в том, что на частотах, близких к резонансу, комплекс усилитель-динамик начинает работать некорректно, «идет в разнос», и система становится плохо управляемой.
Результат — искажения, причем в той частотной области, в которой наш слух к ним особенно чувствителен. Выход оказался прост: кроссовер — устройство, ограничивающее частотный диапазон работы твитера, «обрезает» частоты его собственного резонанса, расположенные ниже рабочего диапазона твитера, который начинается, как правило, от 2–3 кГц.
Твитер с алмазной мембраной Seas Excel E0100-04
Второе требование к твитеру — повышенная верхняя граничная частота воспроизведения. В оптимальном случае она должна превосходить верхний частотный порог слышимого диапазона, т.е. быть выше 20 кГц. Казалось бы, зачем выше, если на этих частотах мы уже не слышим ничего?
Расширенный вверх предел частотного диапазона позволяет твитеру воспроизводить так называемые верхние гармоники, формируя максимально точное звучание высоких частот. До какого предела должен иметь возможность работать твитер — а зачастую высказываются мнения о величинах в 40, а то и в 60 кГц — вопрос, являющийся предметом дискуссий.
Названные два требования к конструкции твитера являются взаимоисключающими. Для понижения резонанса необходимо делать мембрану большего размера и веса, а для повышения верхней границы АЧХ — наоборот. Выход — максимальное соотношение жесткости и массы мембраны твитера, за которое и идет технологическая борьба.
Среднечастотный динамик
Динамик, который играет средние частоты (его еще иногда называют мидренч или, правильнее, мидрейндж — этот термин, от английского midrange speaker, пришел из автозвука), обычно наиболее близок по конструкции к классическому динамику. Важно, что этот динамик воспроизводит именно тот диапазон частот, в котором располагается человеческий голос и на котором наш слух особенно чувствителен к искажениям.
Пример поведения динамика, замеры получены лазерным интерферометром
Ахиллесовой пятой среднечастотника является эффект появления специфических деформаций диффузора — так называемой изгибной волны, когда периферическая область диффузора не успевает за движениями центральной зоны, где крепится голосовая катушка. То есть разные зоны диффузора (кстати, расположенные, как правило, пятнами, а не концентрически, как следовало бы из логики процесса) колеблются не синфазно — одни участки отстают от других.
Звучание становится «рыхлым», неточным. Значит, диффузор должен быть максимально жестким. Если решать проблему в лоб — получим действительно жесткий диффузор, который будет весить так много, что не сможет звучать. Поэтому, как и в твитере, и в широкополоснике, в конструкции диффузора заложен сложнейший компромисс — между жесткостью и легкостью.
Среднечастотный драйвер Morel SCM 634 с карбоновым диффузором
Для колонок высокого класса конструкция диффузоров — важнейший момент. В экзотических вариантах среднечастотники (так же, как и твитеры, но гораздо реже) получают диффузор из бериллия. Но гораздо чаще в среднечастотниках можно видеть диффузоры из композитных материалов на базе углеволокна, стекловолокна, кевлара, древесного волокна или классической целлюлозы.
НЧ-драйвер
Низкочастотный динамик часто еще называют вуфером. Для практически любого класса акустических систем вуфер, естественно, является самым большим по площади излучателем. Для низкочастотника предпочтительным является полностью поршневой режим работы, когда диффузор движется возвратно-поступательно, как единое целое.
Здесь проблема решается еще более радикально, чем в случае со среднечастотным драйвером. Диффузор делают максимально жестким, даже за счет его утяжеления. Дело в том, что на низких частотах наш слух наименее чувствителен к искажениям. И в случае, когда для диффузора вуфера прежде всего важна амплитуда колебаний, ради жесткости идут на увеличение веса.
24-дюймовый басовый динамик в сабвуфере Pro Audio Technology
Масса подвижной системы многих крупных сабвуферных динамиков может достигать 200 г и более. Диффузоры в некоторых случаях получают пространственную конструкцию наподобие самолетного крыла из многослойного композита с заполнением внутренних полостей легкими ячеистыми или сотовыми структурами.
Для аудиофильских систем массу диффузора низкочастотного драйвера по-прежнему стараются минимизировать, поскольку натренированный слух не любит низкочастотных искажений, равно как и всех остальных.
Причем амплитуда колебаний у вуферов — самая большая среди всех перечисленных динамиков. Для этого они оснащаются так называемой длинноходовой (удлиненной) голосовой катушкой. Внешний подвес делается из резины. Все это позволяет диффузору иметь очень большую экскурсию — так называют смещение диффузора от центральной точки.
18-дюймовый басовый вуфер JBL
Особенно ярко «порода» низкочастотного динамика проявляется в драйверах, которые устанавливаются в сабвуферы. Это тяжелое, мощное устройство диаметром от 8 до 15 дюймов (наиболее часто применяемый в пользовательской АС диапазон размеров). Они имеют очень мощные магнитные системы и, в связи с этим, немалый общий вес. При этом в низкочастотных драйверах, работающих от мощных полупроводниковых усилителей, часто устанавливаются катушки минимального сопротивления — 2, а то и 1 Ом.
Коаксиальные драйверы
В двух- трехполосной колонке твитер, среднечастотник и низкочастотный динамик устанавливаются отдельно, то есть, они разнесены в пространстве. Это является серьезным недостатком. Наш слух, который легко определяет направление на источник звука, бывает обманут тем, что средние частоты и высокие частоты поступают практически из разных точек.
Направление на низкочастотный излучатель определить труднее, но тем не менее его удаленность также вносит свою лепту. В результате, такая геометрия колонки ухудшает восприятие стереообраза.
В первый раз, когда ИллСиб перешли от «вы как та девочка» к «вы — та девочка», ариекаи заметно вздрогнули. Эта до странности аппетитная ложь «вы есть» родилась из ставшей уже привычной для них правды «вы похожи». А за ней и противоположное утверждение о том, что их враги также похожи на меня, как они сами. Мы показали им, как легко их собственные аргументы превращают в лжецов их самих.
Строение коаксиального драйвера KEF UniQ
Широкополосный динамик, о котором написано выше, просто в силу физики процесса имеет ограничения как по максимальной мощности, так и по частотному диапазону. Кроме того, для широкополосного динамика неизбежна высокая неравномерность АЧХ (выше 10–20 дБ), которую практически невозможно, да и нет смысла компенсировать электроникой либо акустическим оформлением.
Выходом из этой ситуации стал коаксиальный драйвер. На первый взгляд, такой совмещенный динамик выглядит достаточно просто. В двухполосном варианте твитер расположен в центре низкочастотного динамика — традиционные размеры пищалок вполне для этого подходят. Но с инженерной точки зрения такая конфигурация резко затрудняет разработку (расчет) и изготовление подобной системы.
Коаксиальный динамик TAD CST
И это отражается на ее стоимости. Есть варианты, которые позволяют упростить конструкцию: например, размещение твитера перед низкочастотным диффузором на специальном креплении. И все-таки именно «полновесные» коаксиальные системы создают наиболее точный стереоэффект. Поэтому во все времена разные разработчики и компании выпускали коаксиальные драйверы, которые присутствовали в составе их топовых систем.
Специализированные динамики
Воспроизведение звука в условиях, отличных от комнатных, требует применения динамиков, учитывающих эту специфику в свей конструкции. Динамики ландшафтного, шахтного, морского применения должны выдерживать повышенное содержание пыли, способной проникать в магнитный зазор, длительное солнечное излучение, повышенную влажность, воздействие морской соли и других негативных факторов. Для этого в конструкцию вносится серьезные изменения: выбираются материалы, защищаются уязвимые элементы.
Динамики наушников
Для наушников прежде всего пришлось разработать миниатюрные динамики: калибром от 6 до 12 мм для внутриканальных и до 50–60 мм максимум — для накладных моделей. В подавляющем большинстве случаев это широкополосные драйверы. Малый размер облегчает им задачу воспроизведения полного диапазона.
С другой стороны, производство осложняется именно минимальными размерами. Чаще всего диффузор такого динамика сделан из синтетического материала, хотя целлюлоза и другие натуральные волокнистые материалы тоже могут присутствовать. Ввиду требований компактности и низкого веса именно в наушниках наиболее часто используются неодимовые магниты, благодаря которым динамики могут демонстрировать высокую чувствительность — до 120 дБ и выше.
Динамик наушников Apple EarPods
Специфика применения требует, чтобы динамики наушников имели повышенное сопротивление. И если звуковые катушки динамиков акустических систем имеют сопротивление от 2 до 16 Ом (чаще всего от 4 до 8), то динамики наушников имеют сопротивление не ниже 16 Ом, а максимальное значение может достигать 600–800 Ом для профессиональных моделей.
В отдельных моделях наушников, даже внутриканальных, могут использоваться раздельные динамики для разных полос частот — но это редкий случай. Чаще встречается совместное применение излучателей разных типов — динамических и арматурных.
Расположение акустики в авто или их место в аудиосистеме.
Доброго времени суток всем кто зашел сюда и ищет ответы на вопросы, куда и какие колонки поставить в своем авто и что означает название каждых видов акустических колонок.
Самая простая акустика рассчитана на звуковой «фон» в автомобиле. Если слушать новости по радио, то хватит обычных штатных динамиков. Их диапазон воспроизведения частот не подарит глубокого баса и высоких частот, но и отвращения не вызовет. Если не устраивает звук в вашем авто, то придется менять колонки на более хорошие по звучанию.
Мидбасы — что это такое?
Хороший мидбасовый динамик должен быть крупным, его минимальный размер — 16,5 см., а лучше все 20 см. Дело в том, что маленький мидбас будет сильно теряться на фоне громкого среднечастотника, а чем динамик крупнее, тем он громче. Соответственно, крупный мидбас будет заметнее. Но чем больше динамик, тем больший объём звукового пространства ему требуется. Мидбас, как и сабвуфер, очень требователен к объёму звукового пространства позади него. И если для сабвуфера всегда найдётся короб, то мидбас зачастую просто ставят в дверь, которая обеспечить его объёмом внутреннего пространства не может. Отсюда следует некоторая потеря качества звучания мидбаса, вернее, неполное раскрытие его потенциала. По-хорошему, мидбас нужно устанавливать в специальный подиум, а дверь внутри обклеять поглощающим звук материалом (чем-то вроде ваты), этот материал будет приглушать звук и искуственно увеличит звуковой объём. Что касается частот отводимых мидбассу, то лучше будет резко разъединить его фильтром (желательно в 48 Дб/окт, но можно и в 24 Дб/окт) с сабвуфером на стыке в 63 Гц, глубокий бас оставив сабвуферу, а мидбасу отдать частоты от 63 Гц до 150 — 200 Гц, на которых он довольно мягко (достаточно 12 Дб/окт) встретится со среднечастотным динамиком.
Мидбас – весьма своеобразный клиент, незнание его устройства и предназначения легко может испортить звуковую картину. Вообще, его рекомендуется применять в компонентной системе нацеленной на качественное звучание. Акустическая система собранная для громкости может обойтись и без него. Конечно, им можно попытаться заменить и среднечастотный динамик, и это даже может закончиться удачно, в том случае, если Вы не слушаете музыку громко. Но, всё же лучше каждый компонент акустики использовать по его назначению. Тогда звук в вашем авто будет дарить Вам только положительные эмоции, а не вызывать вопросы и недоумение.
Коаксиальная акустика это что?
Стоит непростой выбор — чего бы поставить в машину из музыки? Широкополосную, компонентную или коаксиальную акустику? Коаксиальную? Что это еще за коаксиальная акустика? — Такой вопрос, увы, не редкость. Расставим все «точки над i» и узнаем об этих категориях автомобильной акустики поподробнее. Начнем с коаксиальной, так как уж очень интересное и многообещающее она имеет название:
Коаксиальная акустика — получила своё название от типа конструкции. Коаксиальный, или соосный. Все динамики, находящиеся в корпусе устройства расположены на одной оси. Это позволяет значительно сократить занимаемый ими объём в салоне автомобиля, при этом разделив воспроизводимый частотный диапазон между низко-среднечастотным динамиком и твитером — высокочастотным динамиком. Такое разделение необходимо для улучшенного, по сравнению с широкополосной акустикой (о которой речь пойдет далее) звучания. Каждый динамик имеет свой диффузор и оптимальную, для воспроизведения отведенных ему частот, конструкцию. Разделяет частоты между динамиками встроенный кроссовер, а в совсем бюджетных моделях его роль исполняет конденсатор.
Главным достоинством такой конструкции, как уже было сказано выше, является улучшенное качество звука, по сравнению со звучанием одного широкополосного динамика, при небольшом увеличении стоимости такой акустики в сравнении с той же широкополосной. Достоинствами так же является простота установки и значительная экономия места в салоне, на фоне, к примеру, компонентных акустических систем. К недостаткам можно отнести узкую направленность звуковых волн, так как все динамики сосредоточены в одном месте и имеют одинаковое направление. По этой причине не получится создать эффект сцены, что позволяет, в свою очередь, компонентная акустика, элементы которой можно разнести по салону. В некоторых колонках производитель пошел на хитрость и сделал устройство, позволяющее отделить твиттер от основного динамика (или основных, их бывает нескольеко) и установить его к примеру в двери. Но штука в том, что по качеству такая акустика все равно уступает компонентным системам, поскольку на рынке автомобильной акустики уже давно определены ценовые рамки сегмента коаксиальной акустики, уложившись в которые производитель упирается в качество материалов и затраты на технологию производства. Коаксиальная акустика является промежуточным звеном между широкополосной и компонентной и вмещает в себе как достоинства, так и недостатки обоих этих решений.
Широкополосная акустика проста как две копейки — это динамик воспроизводящий всю широту частот самостоятельно. Все преимущества и недостатки очевидны — цена, экономия места, простота подключения — просто прекрасны. Но один динамик, пусть даже и очень замечательный, не справится со всем спектром частот, он осилит низкие частоты и пусть даже справится со средними, но высокие частоты (а это вокал), ему дадутся с трудом, если даже колдовать над технологиями воспроизведения, то вряд ли удастя уйти намного дальше мидбаса (динамика, качественно справляющегося со средними и низкими частотами), но можно упереться в ценовой потолок ниши широкополосной акустики, превысив котроый устройство уже сложно будет продать. Поэтому, в качестве звучания широкополосная акустика уступит как коаксиальной, так и компонентной.
Компонентная акустика эта акустика самого дорогого ценового сегмента, то и технологии, применяемые в ней, являются самыми передовыми. Технологии материалов и сборки таких динамиков позволяют получить прекрасный гармонический сигнал с низкими колебаниями АЧХ (амплитудно-частотная характеристика), дадут высокую чувствительность и позволят выдерживать высокую мощность, что вкупе даст громкий и качественный звук. Такие динамики и сабвуферы (если не активные) уже заточены на использование в системе усилителя мощности. К недостаткам компонентной акустической системы можно отнести сложность сборки, подключения и настройки, большое занимаемое пространство, необходимость в дооснащении автомобиля подиумами, шумоизоляцией, а возможно и новым аккумулятором или даже генератором.
В итоге мы получаем три ценовых ниши по различному типу акустики в каждой. Первая — широкополосная акустика, самая недорогая и нетребовательная, подойдет такому же нетребовательному слушателю, который будет с её помощью слушать радио, или музыку на невысокой громкости. Штатная, широкополосная акустика в недорогих авто вполне справится с такими задачами.
Коаксиальная акустика подойдет любителям достатчно качественной музыки, но ограниченным в бюджете. Она подарит своему пользователю и бас и высокие частоты и кое-какие громкость и качество звучания. Так же она применяется в достаточно дорогих аудиоситемах в качестве тыльных динамиков, экономя место и обеспечивая достаточно качественной звуковой поддержкой пассажиров задних сидений авто.
Компонентная акустика подойдет любителям автозвука, у которых есть желание и умение собрать и подключить такую систему, а так же средства на её приобретение, а возможно и дооснащение автомобиля. Она подарит им высокое качество звучания, громкий звук, глубокий и мощный бас, прекрасный женский вокал на высоких частотах. В машине с такой аудиосистемой будет приятно путешествовать, так как эффект сцены будет доносить музыку спереди, а не играть в одно ухо. От такой музыки не устанешь — она подарит подленное наслаждение ценителям качественной музыки, порадует как владельца, так и его пассажиров.
СЧ (среднечастотник) куда можно ставить и нельзя в SQ
Теперь поговорим о системах SQ (Sound quality или качество звука) и динамике СЧ, именно СЧ, а не Мид-басс. Задача такова, нам нужно расположить динамик, таким образом, чтоб расстояния до слушателя (водителя) было примерно одинаковым. Если динамик будет стоять в двери возле уха, то вытянуть задержки процессором будет крайне тяжело или невозможно. Идеальным считается, когда сцена на уровне глаз или чуть ниже. Если поставить СЧ в дверях, это будет не самым удачным решением. Привязка сцены идёт именно по среднечастотному звену, и слышим бы ёё лучше всего. И если мы расположим сч звено внизу, то и сцена уйдёт вся вниз.
Первое, это уголок зеркала.
Самое достаточно просто решение, делается подиум и монтируется. Направляется такой динамик в лицо. Динамик далеко расположен от слушателя и расстояние от левого и правого динамик до слушателя, почти одинаковое. Вывести звук в середину достаточно легко. Второй плюс это широкая сцена и прямой звук. В общем, популярная схема и очень хорошая. Таким же аналогичным местом будет передняя стойка.
Вторым местом, будет торпедо.
Получается очень глубокая сцена, но узкая. Расположение очень сложное. Будет очень сложно настроить отражающий звук и если не правильно настроить качество звука Вас разочарует. Очень трудоёмкая работа и не каждый СЧ динамик подходит для такого оформления.
В итоге:
Среднечастотник в SQ системе не стоит ставить в дверь или в штатные места в районе ног водителя и пассажира. Задние двери, заднюю полку категорически нельзя ставить. Рекомендовано ставить в уголок зеркала, переднюю стойку и торпедо.
Если конечно вы собираете громкую систему, то в этом случае будет всё наоборот.
Куда твиторы можно ставить и нельзя.
Для громких систем, систем SPL расположение динамиков ВЧ, а точнее рупорных твитеров будет дверь. Такие системы не требуют сцены звучания, и количество твитеров достигает трёх, четырёх и даже пяти пар. Единственное место, где они могут быть расположены это дверь.
Для сиcтем SQ (Sound quality или качество звука) немножко другая история. В первую очередь, в таких системах не желательно использовать рупорные твитеры, а использовать шелковые. Рупорные твитеры работают немного в другом диапазоне частот. И добиться таких результатов как от шелка, будет очень тяжело или вовсе невозможно. И так, правильным местом будет уголок зеркала
Желательно направленно на Вас. Как слева, так и справа. Не думайте о пассажире, в первую очередь вы строите систему для себя. Да и при качественной настройке, пассажир не раскроет потенциал звучания и сцены.
Вторым местом будет передняя стойка и желательно в связке с СЧ. На не большой высоте. Если же будет связка, не разрывайте далеко друг от друга ВЧ и СЧ динамик. Соответственно в направлении на слушателя, то есть водителя
И третьим местом, будет торпедо. Есть два варианта, направлены на вас или на отражение. На отражение будет не совсем правильно, т.к. четкого направление можно и не поймать.
Для SQ систем никогда не ставьте твитера в дверях, средних стойках, под торпедо, в задних полках, высоко на стойке передней, потолке.