Сабвуферы. Немного о конструкции, выборе и размещении

Сабвуфер – электроакустический прибор, предназначенный для воспроизведения низких (5…150 Гц) звуковых частот. Считается, что слуховой аппарат человека не воспринимает звуковые колебания частотой ниже 20 Гц. Тем не менее, организм их всё же различает, как различает, например, вибрацию. Как дополнительный эффект – неплохо. К тому же, сабвуфер разгружает основные громкоговорители, отбирая на себя самую низкую часть диапазона. Это тем более важно тем, что широкополосные универсальные колонки плохо справляются с самыми нижними басами, генерируя их с существенными искажениями. Сабвуфер же – прибор специализированный. Это следует даже из названия: «ниже низких частот».

Сабвуфер представляет собой громкоговоритель в объёмном и массивном корпусе. Это необходимо для предотвращения нежелательных внутренних резонансов и возникновения стоячих волн, что повышает резонансную частоту динамика и плохо сказывается на частотной характеристике.

Существует два основных класса сабвуферов: активные и пассивные.

Активные сабвуферы снабжены собственным встроенным усилителем. И это одно из достоинств активного сабвуфера – разгружается основной усилитель. Правда требуется отдельное подключение к сети питания. Особенно много сюрпризов (приятных и неприятных) преподносит использование активного кроссовера.

Кроссовер (он же переходный или разделительный фильтр) – это набор электрических компонентов, включаемых перед входным сигналом и обеспечивающий доступ к громкоговорителю только тех частот, для которых этот громкоговоритель и предназначен. От сложности фильтра, вернее от количества его элементов (индуктивностей и ёмкостей), зависит корректность работы сабвуфера.

Активный кроссовер ставится до усилителя, то есть фильтрует предварительный сигнал. Имеет следующие преимущества:

• Отсутствие влияния сопротивления нагрузки

• Выбор порядка фильтра, то есть крутизны затухания частот

• Коррекция частоты среза

• Выравнивание чувствительности головки электроникой

• Возможность поворота фазы

• Ограничение подводимой к головке мощности на частотах максимальных смещений подвижной системы позволяет увеличить мощность в рабочей полосе при снижении нелинейных искажений

• Отсутствие необходимости фильтра после усилителя мощности.

Но есть и недостатки:

• Высокая стоимость

• Необходимость сложной настройки на месте, особенно если используется фильтр высокого порядка

• Большое число пассивных и активных элементов на пути сигнала.

Итак, чем достигается высокое качество работы активного сабвуфера – понятно. Но общая высокая стоимость, трудности настройки и временного согласования многих смущают.

Пассивный сабвуфер требует внешнего усилителя. Его можно подключить, например, к общему. В этом случае понадобится кроссовер для разделения усиленного сигнала. Низкочастотная составляющая отправится к сабвуферу, средне- и высокочастотная – к основной акустике. Но неизбежна дополнительная нагрузка усилителя, что может снизить общую громкость и качество звучания аудиосистемы. При таком подключении понадобится сложная процедура согласования сабвуфера и основных колонок. Придётся искать оптимальное место размещения сабвуфера.

Существует другой вариант – подключить сабвуфер через отдельный усилитель, разгрузив тем самым основной. Использование внешнего активного кроссовера может несколько упростить интеграцию в акустическую систему и приблизить стоимость к активному сабвуферу.

Сложное согласование требуется далеко не всегда. В домашнем кинотеатре, например, при просмотре фильмов, сабвуфер служит, в основном, для озвучивания эффектов, и особенной настройки не требуется. На дискотеке сабвуфер вовсе является основным звуком.

Принято три основных вида исполнения корпуса сабвуфера: закрытый, фазоинверторный и полосовой.

Сабвуфер с закрытым корпусом. Для минимизации нелинейных искажений используются толстые стенки и дно, а требуемый внушительный объём делает его не всегда удобным.

Сабвуфер с фазоинвертором. Динамик располагается в корпусе, в одной из панелей которого (чаще всего тыловой), имеется отверстие со специальной трубой. Длина трубы рассчитывается таким образом, чтобы изменённые по фазе тыловые волны складывались с фронтальными. Из-за возможности повышенного хода разгруженного диффузора обладает более низкими басами, чем закрытый сабвуфер и в некоторых случаях позволяет расширить диапазон. Предпочтителен для использования в больших помещениях, так как способен создать высокое звуковое давление.

Полосовой сабвуфер (бандпасс). Гибрид закрытого и фазоинверторного сабвуферов. За счёт разделения пространства корпуса перегородкой на закрытое и фазоинвертор появляется возможность увеличения создаваемого звукового давления, правда, уменьшается диапазон частот. Динамик помещается на перегородке между камерами. Название объясняется способностью корпуса ограничивать частоты подобно полосовому фильтру. КПД таких сабвуферов выше даже, чем у фазоинверторных.

На самом деле разнообразие сабвуферов куда как больше. Корпуса могут быть самой разнообразной геометрии, очевидно, больше по соображениям дизайна. Иногда используют сабвуферы с пассивным излучателем вместо фазоинвертора. Для извращенцев есть даже с рупором. Разнообразны материалы корпуса: от дорогих пород дерева до специальной толстой фанеры. Для диффузоров иногда используется даже кевлар, чрезвычайно стойкий к повышенным давлениям.

Предпочтительная инсталляция для сабвуфера – у стены помещения (больше басов), ещё лучше – в углу (более раскатистый звук). При появлении нежелательных резонансов или доминировании басов в акустической системе следует найти наиболее подходящее место. Для слухового аппарата человека не имеет значения местонахождение источника низких частот: определить его он не в состоянии. Также не имеет значения количество сабвуферов, важно создаваемое в пространстве звуковое давление. Косвенно об этом можно судить по мощности.

Для небольших помещений вполне можно принимать достаточную мощность сабвуфера как 10 Вт на 1 квадратный метр (имеется в виду мощность по методике RMS). В любом случае, мощность сабвуфера/сабвуферов не должна быть меньше мощности основной акустической системы. Следует остерегаться приборов, для которых в качестве мощности указан РМРО. Усилитель для сабвуфера (если таковой требуется) рекомендуется брать с запасом: раза в полтора мощнее основной акустики. Для небольших помещений подойдёт сабвуфер с открытым корпусом, для больших – с фазоинвертором.

При формировании «разношёрстных» комплектов следует обращать внимание на совместимость компонентов. Так, например, не стоит приобретать сабвуфер с исключительно линейными входами, если у усилителя нет достаточного количества предварительных выходов с регулируемой громкостью.

Частота среза для сабвуферов не должна быть ниже нижнего порога для основной акустики, лучше – перекрывать её. Опять же: в отличие от универсальных колонок, сабвуфер – «специалист» по низким частотам. Независимо от того, активный сабвуфер или пассивный, нужна регулировка кроссовера.

В качестве справки, условно:

• 20…40 Гц – нижний бас

• 40…80 Гц – бас

• 80…160 Гц – верхний бас

• 160…320 Гц – нижний мидбас

• 320…640 Гц – мидбас

• 640…1 280 Гц – верхний мидбас

• 1 280…2 560 Гц – нижняя середина

• 2 560…5 120 Гц – середина

• 5 120…10 200 Гц – верхняя середина

• 10 200…20 500 – верх.