Каталог товаров

Конструкция акустических систем

Акустическая система – электроакустический прибор, предназначенный для преобразования электрического сигнала в звуковой.

Конструктивно представляет собой корпус (он же ящик или акустическое оформление), закреплённый/закреплённые в нём громкоговоритель/громкоговорители, разделительные фильтры (кроссоверы), если громкоговорителей несколько, провода, разъёмы.

Корпус может быть изготовлен из дерева, в том числе ценных пород, но редко. Хотя лучше именно дерева пока ничего не придумали, уж больно дорог и нетехнологичен материал. Вместо него применяют что угодно: ДСП, МДФ, различные марки фанеры, пластик, прессованную мраморную крошку, металл, много чего. Главное требование к стенкам корпуса – невосприятие звуковых колебаний. Для этого изнутри его могут покрыть звукопоглощающим материалом, опять-таки, самым разнообразным, от минеральной ваты до битумной мастики.

 

Формы корпусов также однообразием не страдают.

Прямоугольный параллелепипед. Самый простой и распространённый ящик. Но при этом для акустических свойств неблагоприятнее может быть, разве что, куб. Подобная форма ящика провоцирует нежелательные резонансы, ухудшает воспроизведение особенно низких частот. Чтобы минимизировать вредное явление, приходится делать корпуса больших объёмов и габаритов.

С трапециевидным или треугольным сечением. Страдают теми же недостатками, но в гораздо менее выраженной форме.

Со сферической или эллипсоидной формой. Такое акустическое оформление, близко к идеальному, однако весь эффект сводится на нет применением в качестве материала пластмассы. Сделать же конструкцию аналогичной формы из дерева или прессованных материалов, мягко говоря, нелегко. Так что такая форма – скорее дань интерьеру.

 

Используется также различные акустические исполнения ящиков.

Акустическая система закрытого типа. Такая форма обеспечивает неплохие переходные характеристики и качественный звук при простоте конструкции и исключении возможности акустического короткого замыкания. Но опять-таки, внутренние резонансы в упругой среде воздуха внутри колонки вынуждают делать корпуса больших объёмов.

Акустическая система с фазоинвертором. Для улучшения качества воспроизведения низких частот в корпусе проделывается отверстие, в которое вводится трубка определённой длины (фазоинвертор). Правильно рассчитанный фазоинвертор, выводит отражённые от задней стенки корпуса, переворачивая их по фазе. Основная и отражённая волны складываются уже в окружающем пространстве, дополнительно усиливая звук и повышая отдачу низких частот. Это позволяет уменьшить объём колонки, правда, за счёт некоторого ухудшения переходных характеристик.

Акустическая система с пассивным излучателем. Одна из разновидностей системы с фазоинвертором. Вводится дополнительный низкочастотный громкоговоритель, но без катушки и магнитной цепи. Его диффузор пассивен и возбуждается только отражённой от тыловой стороны корпуса волной и добавляет в основную низкочастотную волну и свою часть. Эффект аналогичен фазоинверторному, но без посторонних фазоинверторных шумов воздуха в трубе.

Акустическая система открытого типа. Отсутствует тыловая панель корпуса или заменена на перфорированную. Громкоговорители размещаются на передней стенке, площадь которой и оказывает основное влияние на частотную (главным образом, в области низких частот) характеристику. Внутреннее пространство предназначается для размещения деталей электрических схем. Открытость корпуса, т.е. отсутствие влияния упругости воздуха) делает нежелательные колебания и вибрации практически незаметными. Недостатком является необходимость большой площади передней стенки для качественной трансляции низких частот.

Акустическая система с лабиринтом. Для предотвращения акустического короткого замыкания колебания с задней поверхности диффузора улавливаются зигзагообразным звуководом (лабиринтом), образованным рядом перегородок. Лабиринт заканчивается отверстием на одной из стенок корпуса. Поперечное сечение лабиринта, как правило, прямоугольное или круглое. Для совпадения по фазе с основной волной, длина лабиринта должна составлять половину длины волны на нижней границе частот громкоговорителя. Реализация подобной схемы довольно сложна и накладна, поэтому применяется редко.

 

Громкоговорители (динамические головки, динамики) – приборы, непосредственно производящие звук в акустической системе.

Электроинамический громкоговоритель. Самый распространённый тип громкоговорителей, используемых в аудиосистемах. Катушка, размещённая между полюсами магнита совершает, вынужденные колебания под воздействием электрического сигнала. Катушка прикреплена к диффузору, колеблющемуся вместе с катушкой и производящему звуковые колебания. То есть – звук. Электродинамическая головка громкоговорителя была произведена, запатентована и использована в 1925 году фирмой General Electric.

Диффузор – по сути, основной элемент подвижной системы. В низкочастотных громкоговорителях диффузор всегда имеет форму конуса. В средне- и высокочастотных – как в виде конуса (конусные головки), так и в виде полусферы (купольные). Изготавливаются диффузоры обычно литьем бумажной массы с добавками шерсти, хлопка и т.д. с последующей пропиткой специальными составами.

Вообще, эксперименты с материалом диффузора – довольно благодарное занятие. Ведь от физико-механических свойств материала качество звука зависит напрямую. Получили распространение синтетические материалы, металлы и сплавы, различные слоистые конструкции. До кевлара аж добрались.

В современных головках применяются конусные диффузоры с криволинейной образующей, не вызывающих появления параметрических резонансов. Для этого, в том числе, на коническую поверхность наносят концентрические канавки.

Диффузоры купольных головок изготавливают прессованием натуральных и синтетических тканевых материалов с последующей пропиткой.

Довольно жёсткие требования предъявляются к системам подвеса и постоянным магнитам.

Изодинамический громкоговоритель. Катушка выполнена в виде тонкого слоя фольги на гибком материале («улитка») между магнитами. При пропускании через фольгу сигнала материал начинает колебаться, производя звук. Имеет низкий, по сравнению с динамическими громкоговорителями, КПД, поэтому в мощной акустике не используется. Зато прекрасно работают в наушниках. Очень редко используются как высокочастотные громкоговорители. Говорят, тоже очень неплохо звучат.

Пьезодинамический громкоговоритель. Используются для высокочастотной секции в недорогих колонках. Дёшевы в производстве и так же ненадёжны. Да и параметры весьма средние.

Электростатический громкоговоритель. Очень редко используются из-за больших габаритов, высокой стоимости и низкого КПД. Зато с весьма хорошим звуком.

 

Для повышения качества воспроизведения, в большинстве случаев, в одной акустической системе используются, как минимум, два громкоговорителя. Громкоговорители разные, каждый адаптирован для своей полосы частот. Широкое распространение получили трёхполосные системы, с разбивкой на: низкие частоты (20…200 Гц), средние частоты (250…7000 Гц), высокие частоты (7…20.5 кГц). Ну, условно, так. На практике встречаются и пяти-, и восьмиполосные колонки, и более, но это уже экзотика. Конечно, чем больше полос, тем лучше, но нельзя же так извращаться. Коммерция, однако.

Широкополосные, как правило, с одним громкоговорителем, акустические системы при той же мощности легче, чувствительнее. Но, к сожалению, непригодны для воспроизведения в высоком качестве из-за обилия интермодуляционных искажений. Особенно при существенных (более 100 Вт) мощностях.

Многополосные колонки нецелесообразны для воспроизведения совсем уж больших (даже, пожалуй, уже от 1 кВт) мощностей. По всем параметрам предпочтительнее разбивка звука хотя бы на низкочастотный и средне-высокочастотный тракты и трансляция при помощи отдельных кабинетов. Для низких частот, как прибор специализированный, лучше подойдёт сабвуфер с отдельным усилителем. Также не обойтись без сабвуфера в комплекте домашнего кинотеатра.

 

Для разделения звукового тракта на полосы необходимо использовать фильтры (кроссоверы). И чем они будут качественнее, тем меньше искажений получит звук. Следует помнить, что акустическая система – самое «слабое звено» в системе воспроизведения.

Низкочастотная составляющая потребляют львиную долю мощности усилителя. Плохо, если их часть попадает на среднечастотный громкоговоритель (громкоговорители соединены в колонке параллельно усилителю) – это чревато искажениями. Совсем беда, если попадают на твитер.Это опасно не просто искажениями, но физическим повреждением последнего. И никакие бивайринги и биампинги в полной мере не помогают, потому, что попадают всё равно. Особенно это ощутимо при громком звуке.

Кроссоверы используются в многополосных колонках в обязательном порядке. Пассивные – в пассивных акустических системах, активные – в активных. Также внешний разделительный фильтр необходим при использовании сабвуфера, кроме случаев использования активного сабвуфера или рассчитанного на него усилителя мощности (с отдельным выходом).

 

Активные акустические системы предполагают наличие встроенного в корпус усилителя мощности (аналогового или цифрового). Ну и активного кроссовера, естественно. Такая компоновка имеет как преимущества, так и недостатки. Каждая активная колонка обладает собственными регулировками, что облегчает адаптацию к конкретному помещению или интеграцию в уже существующий комплект. Уже отлажено согласование усилителя с громкоговорителем – меньше головной боли. Нет нужды тянуть к каждой колонке недешёвый акустический кабель. Активной колонке достаточно линейного сигнала.

С другой стороны, цены на крупную активную акустику мало кого не испугают. И дополнительных кабелей всё равно не избежать, да к тому же и силовых. Да и такой свободы творчества, как с пассивом, нет. По большому счёту, существенной разницы ни в звучании, ни в затратах между активной и пассивной акустикой нет. Иногда даже пассивный комплект обходится незначительно, но дороже. Компоновка просто разная.

 

В звуковом тракте могут применяться самые разнообразные разъёмы:

«Джек» (1/4" TRS или TR) или «миниджек» (1/8" TRS или TR) двух- или трёхконтактные;

XLR. Часто применяются для симметричных (балансных) линий.

Speakon. Зарекомендовали себя как надёжные и достаточно удобные.

RCA.

Клеммные (винтовые) разъёмы. Самый надёжный (после пайки) способ коммутации.

К списку статей