Фазоинвертор для сабвуфера: Фазоинвертор для чего и из чего?

Фазоинвертор для чего и из чего?

Ну как, нашли подсказку, на которую я намекал в прошлом выпуске? Там было насчёт «баса народа»…

Ладно, раз не нашли, сейчас помогу. Весной 2006 года мы с вами общими усилиями (один я бы не справился) пришли к очень благоприятному для себя заключению: при правильном выборе динамика и верном расчёте объёма закрытый ящик может обеспечить в салоне автомобиля абсолютно, незыблемо ровную АЧХ. Ровную и простирающуюся в область низких частот настолько, насколько немыслимо этого достичь в домашнем аудио, ни за какие деньги. Всё, что для этого надо сделать — устроить так, чтобы АЧХ сабвуфера в открытом пространстве начала спадать примерно (или точно) там же, где начинается подъём на волшебной кривой передаточной функции салона. Двигая этой частотой вверх или вниз по оси частот, мы можем получить некоторый подъём на АЧХ или, наоборот, пострадать от некоторого спада по отношению к средним частотам, но в одном можно быть уверенным: уровень звукового давления, создаваемый в салоне машины сабвуфером в закрытом ящике ниже 50 — 60 Гц, не начнёт падать до самых низких, инфразвуковых частот, да и там это произойдёт не из-за него, а из-за нежёсткости и негерметичности кузова. Это было весной, и это, можно считать, были хорошие новости.

Зимой, а точнее — в прошлом номере, мы с той же неумолимостью пришли к выводу: сабвуфер-фазоинвертор ни при каких реально возможных обстоятельствах такой благодати во всей полосе низких частот обеспечить не может. Фазоинвертор придумали чёрт знает когда нарочно для расширения полосы воспроизводимых частот вниз, а у нас, в машине, это не актуально в силу той же самой передаточной функции. Это вроде бы новость плохая.

Однако тут же на реальном примере мы убедились: полосу частот в машине фазоинвертор не расширит, зато способен существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подведенной к сабвуферу мощности. Опять хорошая новость. Итого: две хорошие на одну плохую, счёт в нашу пользу.

Но как же всё-таки быть с врождённой неравномерностью АЧХ фазоинвертора? Вот про это и была подсказка, которую вы не нашли.

Чтобы не искать: вот результаты обобщения десятков реально построенных и успешно работающих аудиосистем. Верхний график — чего хотят чемпионы, нижний — что предпочитает просто любитель музыки в автомобиле. Во избежание недоразумений подчеркнём: во всех случаях речь идёт о серьёзных, порой очень недешёвых системах

Кто далёк от народа?

Тогда же, погожей весной 2006 года, мы прошерстили данные рубрики «Системы» на предмет выяснения: какую басовую АЧХ желает иметь народ в своём автомобиле, потратившись на установку руками профессионалов. И выяснили: есть два довольно непохожих типа баса. Один можно наблюдать (вернее — слышать) в машинах, получивших самые высокие оценки на соревнованиях самого высокого уровня. Вот именно так: самые и на самых. В таких машинах басовая частотная характеристика очень напоминает АЧХ дорогой (или очень дорогой) домашней акустики. Обобщённо: ровный, с минимальными отклонениями от горизонтали «стол» до самого низа. Если же взять статистику по обычным, для повседневного использования, автомобилям, там кривая будет существенно другая: с довольно явственно прорисованным подъёмом на басах, максимум которого приходится на 40 Гц.

Почему чемпионы оказались дальше от народа, чем мы ожидали? Да нет, они — из наших, просто на соревнованиях машину слушают на месте и, кроме специальных случаев, при заглушенном двигателе. Это, по существу, воспроизведение домашних условий в салоне, отсюда и уже отмеченное сходство. Но стоит запустить двигатель и куда-нибудь отправиться (а, говорят, автомобиль для этого и предназначен), требования к басам резко меняются, уровень низкочастотного шума в салоне даже дорогого автомобиля неожиданно высок, но воспринимается ухом совсем не так, как шумы на средних частотах. Кажется, что в машине тихо, но почему-то басовые звуки музыкального сопровождения поездки как будто затихают — так наш слух адаптируется к постоянно действующей низкочастотной помехе.

Басы надо поднимать, и в этом случае не так страшно, если подняты они окажутся не все сразу, а только до какой-то частоты, в реальных фонограммах содержание информации ниже 30 Гц крайне невелико.

Отсюда и столь любимая в народе форма басовой АЧХ. Отсюда же — крайняя полезность для автомобильной акустики замечательного изобретения, сделанного в первой трети прошлого века.

Упрощённые до прямолинейности графики происходящего в салоне машины, когда туда помещают сабвуфер. Верхний вы уже видели: это — результат идеально аудиофильской настройки сабвуфера типа ЗЯ. Его АЧХ «на свободе» начинает спадать именно там и именно с таким наклоном, с каким её поднимает передаточная функция салона. Итог — неколебимая прямая и призовой кубок.

Смотрите, что пришло

Вновь повторим иллюстрацию к одному из прошлых выпусков: название серии это не только допускает, но и требует. Вот схема, лежащая в основе «рецепта чемпионов». Предельно упрощённая, но все упрощения мы оговорим. Если согласиться с тем, что на нижней граничной частоте АЧХ сабвуфера в закрытом ящике резко, изломом, начинает катиться вниз, а на этой же частоте передаточная функция заворачивает вверх, то результирующая характеристика будет по-чемпионски горизонтальной. Вы правы, природа не терпит изломов, реально кривые будут загибаться плавно, одна вниз, другая — вверх, но при выполнении некоторых условий (которые мы обсуждали) результат будет таким же: ровная АЧХ до неслышимых границ. Теперь с такими же условностями нарисуем, что произойдёт, если вместо закрытого ящика мы построим фазоинвертор. Для большей ясности давайте сначала его построим плохо и неправильно. Это значит: запомнив из материалов про «простые числа», сулящие небесные характеристики ЗЯ (№4/2006 ), что резонансная частота динамика в этом виде оформления должна выбираться близкой к частоте перегиба кривой передаточной функции, настроим на эту частоту и вновь сооружаемый ФИ. Это на практике означает настройку герц эдак на 60 — 70.

Что произойдёт? А ничего хорошего, АЧХ фазоинвертора, как уже говорилось, ниже частоты настройки падает вдвое быстрее, чем у закрытого ящика, 24 дБ/окт. вместо 12. Передаточная функция салона про это ничего не знает и по-прежнему обеспечивает подъём АЧХ в присущем ей темпе: 12 дБ/окт. Результатом станет «дефицит бюджета», ниже частоты настройки результирующая АЧХ пойдёт вниз с наклоном 12 дБ/окт. Зачем надо было вертеть дыру в ящике, чтобы такое получить? И верно, незачем, но мы ведь нарочно начали с плохого фазоинвертора, чтобы лучше вышел хороший.

Второй график — пример неуместного переноса этого же подхода на фазоинвертор. Его собственная АЧХ спадает ниже частоты настройки с наклоном уже 24 дБ/окт., передаточная функция наполовину скомпенсирует только крутизну спада, но он начнётся с той же недопустимо высокой частоты.

Выбросим сделанное ранее (слава богу, мысленно) и построим другой ФИ, у которого частота настройки существенно ниже частоты перегиба передаточной функции. Теперь происходит следующее: начиная с некоторой частоты передаточная функция салона начинает поднимать звуковое давление внутри, ведь АЧХ сабвуфера в свободном пространстве пока горизонтальна. Когда же частота (мы идём сверху вниз, разумеется) достигнет частоты настройки, АЧХ самого сабвуфера пойдёт вниз с наклоном 24 дБ/окт., на 12 дБ/окт. её «выправит» передаточная функция, итог — падение отдачи ниже частоты настройки, как у закрытого ящика в комнате.

А теперь посмотрите, что происходит между этими двумя частотами: пока не началось падение АЧХ, фазоинвертор успел набрать изрядный запас звукового давления. То, что в нашей упрощённой схеме выглядит эдаким домиком, на самом деле реализуется в виде плавных кривых, в общем случае похожих именно на форму АЧХ «народного баса». Остаётся самая малость — реализовать это на практике, где прямых и ломаных нету…

Идеализация реальной настройки ФИ: его звёздный час приходится на диапазон между точкой перегиба кривой передаточной функции и частотой настройки. Чем шире разнесены эти две частоты, тем больше простора для басового «домика».

Основной принцип, вытекающий вовсе не из науки, а из самой приземлённой практики, вы уже можете вывести сами. Если большинство населения делает (или принимает сделанную для них) АЧХ сабвуфера в виде горба с центральной частотой около 40 Гц, то зачем нам идти против народа? Исходя из приведенной схемы, самым первым, даже нулевым приближением рецепта оптимального автомобильного (только автомобильного) фазоинвертора будет настройка его на частоту 40 плюс-минус 5 Гц. На передаточную функцию мы никак повлиять не можем, она определит, где начинается подъём АЧХ. А её спад, а следовательно, и максимум придутся по нашей модели на частоту настройки ФИ. И всё? Вновь «простые числа»? Увы, нет. Совсем простых чисел для фазоинвертора не придумано. Но кое-что упростить всё же можно.

Свобода в степени

Действительно, был ящик, стал ящик с тоннелем, почему нельзя и в этом случае обойтись простыми рецептами? Дело в числе переменных, определяющих характеристики фазоинвертора как колебательной системы. Если в случае закрытого ящика мы имели дело с системой с одной степенью свободы, то у ФИ этих степеней две. Численно разница невелика, но для того, чтобы представить, насколько сложнее при этом становятся повадки системы, воспользуемся такой иллюстрацией, вам предстоит либо представить себе не раз виденные предметы в определённом сочетании, либо, если нет иного занятия, взять и в самом деле построить несложную экспериментальную установку. Первая её часть — банальный маятник, да хоть груз на верёвке. Всё, что он умеет — качаться туда-сюда, движения его предсказуемы до неинтересности. У маятника степень свободы — одна, его состояние в любой момент времени исчерпывающим образом определяется углом отклонения от положения равновесия. Теперь замените верёвку резинкой. Степеней свободы, то есть не зависящих друг от друга координат, определяющих состояние такой, с позволения сказать, системы, стало две: угол качания и степень растяжения резинки.

Отклоните теперь такой маятник в сторону, одновременно растянув резинку. Если вы правда не видели, что после этого начнётся, не пожалейте времени и галантереи и проведите опыт: вместо банального раскачивания груз будет выделывать в воздухе трудноописуемые и нелегко прогнозируемые кульбиты.

Примерно в той же мере поведение ФИ отличается от предсказуемого ЗЯ. У динамика по-прежнему три параметра, один из которых, эквивалентный объём, сейчас менее важен, потому что определяет масштабный фактор, а не процесс колебаний, а два других, резонансная частота и добротность, по-прежнему важны. Но у акустического оформления параметров стало вдвое больше: объём ящика и частота настройки тоннеля. В каком соотношении эти четыре величины должны находиться, чтобы мы не оказались разочарованы результатами? Серьёзные исследования работы фазоинвертора породили не одну диссертацию и множество классических научных статей, но у нас задача иная, поэтому попытаемся дать практические ориентиры, не вдаваясь в подробности, почему они именно таковы.

Ведь смотрите: считать ФИ всё равно предстоит с помощью компьютерной программы, причём с вероятностью 99% это будет BassBox или (что то же самое) JBL Speaker Shop, эти некогда коммерческие продукты сейчас расползлись по миру в таком количестве, что не найти очередную копию себе сможет только очень ленивый. Но печка, от которой танцевать, даже при наличии испытанного софта, всё же нужна.

Общее правило: чем просторнее корпус ФИ, тем выше (но тем и острее) будет горб акустического усиления

В достаточно просторных корпусах, которые, будь они закрытыми, приводили бы к низким значениям полной добротности динамика в оформлении, пик отдачи ложится на частоту настройки

В корпусах тесных, в том числе — оптимальных в роли ЗЯ для данного динамика, АЧХ имеет максимум выше частоты настройки, при совсем заниженном объёме характеристика приобретает двугорбую форму, а выгода от использования ФИ сходит на нет

Неспортивное ориентирование

Итак, ориентир первый, уже относительно понятный из сравнения практической, «целевой» формы АЧХ, полученной обобщением практики, и упрощённой картинки, иллюстрирующей происходящее в салоне. Если мы хотим, чтобы на АЧХ возник подъём с максимумом в районе 40 Гц, на этой частоте и должен начаться спад АЧХ сабвуфера в свободном пространстве (в комнате или на улице — всё равно, важно, что не в салоне). Эта частота в первом приближении — частота настройки тоннеля. Та же практика демонстрирует со всей очевидностью: во всех удачных аудиосистемах, где используется сабвуфер в фазоинверторном оформлении, частота настройки приходится на диапазон 30 — 40 Гц. В этом же коридоре находятся обычно значения частоты настройки фазоинверторов, рекомендуемых для своих сабвуферов изготовителями. За исключением особых случаев спортивного применения, мы сейчас не об этом. Глядя на условно-упрощённую диаграмму, вы можете сообразить, что при прочих равных чем ниже будет частота настройки ФИ, тем выше успеет забраться АЧХ в салоне, прежде чем начнёт падать с тем же наклоном. Это вы можете увидеть и по фактическим материалам: загляните в какой-либо из наших тестов корпусных сабвуферов и сравните частоту настройки тоннеля (для тех, у кого он есть) с положением максимума звукового давления, зафиксированного при измерениях в салоне.

Однако положение горба по частоте — одно, а высота его — другое. Как добиться желаемого плавного подъёма басов в разумно широкой полосе частот, чтобы АЧХ не стояла домиком, как одеяло у первогодка? Свои ориентиры есть и для этого. Общее правило: при прочих равных (мы всё время делаем эту оговорку, и понятно почему — из-за возросшего числа переменных) подъём АЧХ вблизи частоты настройки будет тем выше и острее, чем больше объём ящика ФИ. Как выбрать первое приближение объёма? Есть простой (наконец-то) рецепт, за которым, правда, стоят далеко не простые умозаключения классиков современной электроакустики. Возьмите такой объём, который, если бы он был закрытым ящиком, дал бы значение полной добротности головки в оформлении, равное примерно 0,55 — 0,6. Именно в силу этого оптимальный объём ФИ в подавляющем большинстве случаев больше, чем оптимальный ЗЯ для этого же динамика, ведь ЗЯ рассчитывается исходя из результирующей добротности 0,7, а то и выше.

При таком объёме (а здесь играет роль, разумеется, не столько абсолютное значение объёма, сколько его отношение к величине эквивалентного объёма динамика Vas) можно рассчитывать на корректную работу получившегося акустического оформления во-первых и на то, что максимум отдачи будет находиться вблизи частоты настройки — во вторых. Нужен более высокий, пусть и более «домиком», подъём АЧХ — увеличивайте объём. Нужен подъём ниже, но более плавный и в более широкой полосе частот — уменьшайте объём, только заранее будьте готовы к двум вещам: вместе со сглаживанием максимума он с уменьшением объёма будет стремиться переехать выше по частоте, и уже не будет строго соответствовать частоте настройки порта, а когда объём достигнет значения оптимального для этого динамика закрытого ящика, с очень большой вероятностью АЧХ приобретёт довольно неуклюжую седловидную форму, при этом акустическое усиление, тот самый горб, который мы пытаемся построить, в большинстве случаев сойдёт на нет.

Впрочем, прежде чем начать опыты с подбором (а по-другому не получается, с одного клика ФИ рассчитать не удавалось ещё никому) объёма и настройки, надо определиться с динамиком. Здесь нам будет необходимо, увы, разрушить одно заблуждение.

Вновь на арене EBP

Мы уже говорили об этой величине, сокращённое имя которой расшифровывается как Energy Bandwidth Product. Этой величиной, численно равной отношению частоты резонанса динамика к его полной добротности, мы уже пользовались при выборе динамика для ЗЯ. Но задолго до нас, уже который год ею призывают пользоваться для сортировки динамиков на предназначенные для закрытых ящиков и просящиеся в фазоинвертор. Принято считать, что, если эта величина меньше 50, динамик предназначен только для ЗЯ. Если больше 100 — только для ФИ, между этими двумя значениями простирается некая сумеречная зона, где может оказаться и так и эдак.

Опыт показывает относительную малую полезность этого показателя для подбора оформления автомобильных сабвуферов, хотя идея в принципе здравая. Малая EBP означает: резонансная частота низкая, добротность относительно высокая, что свидетельствует о тяжёлой подвижной системе, а по канону такой динамик, действительно, идёт в ЗЯ. Большое значение EBP говорит о лёгкой «подвижке», на таких головках, действительно, получаются отличные фазоинверторы, но… дома.

У нас, во-первых, огромное, подавляющее число сабвуферных головок имеют значение параметра EBP в диапазоне 50 — 80, что для пессимиста означает неопределённость, а для оптимиста — свободу выбора. Во-вторых, и это уже из практики, не получаются в машине хорошие ФИ на динамиках с канонически хорошими для этого показаниями. Фазоинвертор на динамике с малой добротностью (а так и оказывается, если EBP переваливает за сотню) в свободном пространстве покажет ровную АЧХ со своеобразным, возможно, поведением вблизи нижней граничной частоты, в машине это своеобразие сложится с передаточной функцией и породит, почти без исключений, довольно уродливую характеристику.

Вклад в относительное развенчание «энергетического продукта» внесли и наши испытатели, проведя исследование на реальных образцах сабвуферных головок. Результат был таков: при значении EBP около 50 (по канону — в ЗЯ, и без разговоров) есть шанс получить очень неплохое акустическое усиление в ФИ с сохранением пристойной формы АЧХ, при 90 (по канону уже просится в ФИ) выигрыш в отдаче падает ниже 3 дБ, зачем, спрашивается, париться? Так что для нашего брата получается всё почти наоборот: наиболее эффективные ФИ выходят на базе наиболее «ящичных» головок. Так уж у нас всё устроено…

Короб для сабвуфера. Закрытый, фазоинвертор, бандпасс | Полезный автозвук

Какое оформление лучше для сабвуфера?

---

Содержание:

Вступление

Акустический короб для сабвуфера это важнейшее составляющее для аудиосистемы. Многие новички не знают, какой вариант для сабвуфера выбрать, так как в автозвуке много акустических оформлений для сабвуфера. Самые популярные типы коробов для сабвуфера – это закрытый ящик (ЗЯ) и фазоинвертор (ФИ).

Существуют так же и другие оформления — бандпасс (БП) 4-го и 6-го порядка, четвертьволновый резонатор (ЧВ), Free-air. Это более сложные варианты и применяются реже.

1. Закрытый ящик (ЗЯ)

Самый простой тип оформления. Несложный расчет и простота сборки конструкции. Отличный вариант для любителей рока, клуба, джаза. Подойдет тем, кому нужно место в багажнике, но хочется баса.

Плюсы ЗЯ:

• Несложный расчет и сборка.
• Маленький объем и компактные размеры.
• Структурированный, быстрый бас, без запаздываний.
• Вариант для SQ систем.

Минусы ЗЯ:

• Низкий уровень КПД (решающий фактор).
• Плохое охлаждение звуковой катушки.

2. Фазоинвертор (ФИ)

Самый распространенный тип оформления. Более сложный вариант расчета и сборки по сравнению с закрытым ящиком. Отличный вариант для любителей клуба, репа (негры). Подойдет тем, кому не жалко место в багажнике. Оформление короба бывает трех видов: щелевой, труба на раскрыве и экспо.

Объём и площадь порта ФИ

Плюсы ФИ:

• Высокий уровень КПД (на много громче ЗЯ).
• Несложный расчет.
• Возможность оформления под стиль и жанры музыки (максимальное КПД на определенной частоте).
• Хорошее охлаждение звуковой катушки.

Минусы ФИ:

• Размытый, не быстрый запаздывающий бас (улучшить качество баса можно).
• Большой объем и размеры.

3. Экспоненциальный порт (ЭКСПО)

Набирающий популярность тип оформления. Разновидность фазоинвертора (ФИ), но в середине щель сужается, а к краям расширяется.

Плюсы по отношению к ФИ:

• Высокий уровень КПД (громче ФИ).
• Широкая и ровная полка звучания.
• Более приятное звучание.

Минусы по отношению к ФИ:

• Сложный расчет.
• Сложное изготовление из за изогнутого порта.

4. Четвертьволновой резонатор (ЧВ)

Простой волновод, где динамик качает волну, волновод ее проводит, задерживая по времени, тем самым сдвигая фазу на 90 градусов. Спад ниже частоты настройки 6 дБ на октаву. С настройкой 38-40 Гц, ЧВ отыграет и ниже 30 Гц. На частоте настройки импеданс максимален.

Очень сложный вариант расчета и огромные размеры, за счет чего менее популярен по сравнению с ФИ.

Оформление короба бывает двух видов: классический свернутый ЧВ и сужающийся свернутый ЧВ.

Отличие сужающийся ЧВ от классического заключена в том, что туннель плавно сужается от 3 площадей НЧ динамика в начале до 1.5 на выходе в конце.

Сужающийся ЧВ гораздо сложнее в изготовлении и больше в объеме, но результат впечатляющий — бас уникально быстрый, точный и глубокий.

Плюсы ЧВ:

• Самый высокий уровень КПД (громче ФИ и бандпасса).
• Низкий уровень групповых задержек, точность проработки баса и детальность.
• Плавный и широкий диапазон частот.

Минусы ЧВ:

• Очень сложный расчет.
• Огромные размеры (иногда не хватает самого багажника).
• Требователен к выбору сабвуфера (наличие длинноходной подвижной системы, мощной магнитной системой с низкой добротностью).
• Сложность настройки усилителя.
• Противопоказано использовать усилитель превышающий RMS мощность сабвуфера в 2 раза и более.

5.

Бандпасс (БП)

Тип оформления, корпус которого разделен на резонансные камеры. В одной из камер размещен динамик, а во второй фазоинвертор. Такой тип оформления способен качественно воспроизвести даже максимально низкие частоты. Очень сложный вариант расчета. Нужны хорошие навыки для расчета и специальные программы.

P.S. Чаще всего мы привыкли видеть такое оформление при построении стены в автомобиле.
Бандпасс бывает 4-го и 6-го порядка. Бандпасс 6-го порядка отличается от 4-го порядка наличием еще одного фазоинвертора с внутренней стороны сабвуфера.

Плюсы БП:

• Очень высокий уровень КПД (громче ФИ на тише ЧВ).
• Отменное звучание низких частот.
• Отпадает необходимость использования полосового фильтра.
• Защита динамика от внешних воздействий.

Минусы БП:

• Очень сложный расчет (не для новичков).
• Сложность и трудоемкость при изготовлении.
• Огромные размеры.
• Узкий частотный диапазон (не для широкополосного басовика).
• Сложность в замене сабвуфера.

Сабвуфер с фазоинвертором – расчет, настройка и типичные ошибки

Рис. 4 Неправильный расчёт фазоинвертора. Рваный бас:

Типовой китайский саб. Реально снятая характеристика:

Чрезмерно разнесённые резонансы ФИ и динамика. Резонанс динамика – 58 Гц, фазоинвертора – 27 Гц. Всё объяснимо: на более низких частотах тыльная сторона динамика излучает слабее, и слабее раскачивает резонатор. Чем больше разнос частот, тем ниже пик резонанса ФИ по отношению к общей АЧХ (той, что выше резонанса дина).

Обращаю ваше внимание: АЧХ ФИ (резонанс ФИ) как бы скользит вверх-вниз по ниспадающей наклонной АЧХ динамика, как по горке. В этом и состоит суть выбора частоты резонанса ФИ в любом сабвуфере. Когда вы будете изменять длину трубы ФИ (или её диаметр) именно так и будет меняться АЧХ вашего сабвуфера. Какую частоту резонанса ФИ выберете, так и играть будет.

Пример. Китайцы (и не только они) иногда ставят в саб дешёвенький динамик с высокой резонансной частотой (я встречал Fs = 65 Гц). При установке в корпус его резонанс повышается до 85 Гц. Ес-те-сно, баса такой саб не даст. И тогда в саб ставят ФИ, настроенный на частоту, скажем, 30-35 Гц. Реклама-то какая: 30 герц!

Что получается? Ниже резонансной частоты динамик работает как в закрытом ящике, то есть ниже 80 Гц его звуковое давление плавно падает со скоростью 12 дБ/октаву, значит на 40-ка герцах он будет играть в 4 раза тише, чем на 80-ти. Что делает нормальный человек? Правильно, добавляет громкость саба.

И вот тут начинаются фокусы. Я вам расскажу, как это выглядит.

Включает человек музон, оркестр, к примеру, низов ясен пень мало, и он их добавляет до нужного ему уровня. Всё, оркестр зазвучал, человек наслаждается. И вдруг, в какой-то непредсказуемый момент, одна из нот попадает в резонанс фазоинвертора. В натуре это выглядит так: на фоне ровной музыки, неожиданно закладывает уши, начинает дрожать пол и печень: дудочка ФИ запела. При этом звука практически не слышно, только штанины хлопают и посуда дребезжит. Через 1-2 секунды нота заканчивается, дрожь пропадает, и оркестр продолжает играть, как ни в чём не бывало. До следующей такой ноты. Не музыку слушаешь, а сидишь и ждёшь, когда ещё раз Ухнет.

Ребята, никаких бАек, я слышал такое своими ушами, при чём на фирменной акустике. Просто, в отличие от нормальных людей, я знаю в чём дело и почему так. Приведённый пример, конечно, редкость, но это же пример. Гораздо чаще хоть и менее выражено этот эффект можно наблюдать в массовых бюджетных сабвуферах. Когда резонансы динамика и ФИ через чур разнесены, тогда и будет резонанс ФИ выпирать на ровном месте, как член на поляне, в виде гула на одной ноте. Частота резонанса ФИ должна быть не более чем на 33% ниже резонанса динамика в том же корпусе с закрытым ФИ. Это должно быть всего лишь продолжение затухающей АЧХ динамика, НО НИКАК НЕ ОТРЫВ от неё.

Для чего я это карябаю?

Хотя бы на пальцах объяснить нашим “умельцам”, как это всё. Они ведь что делают: совершенно бездумно понижают частоту резонанса ФИ, удлиняя его трубу, и тем самым ещё больше разнося резонансы. Ещё и опытом на форумах хвастаются: делай как я и низа попрут. Попрут, конечно. На одной ноте, хоть и очень низкой. Получается как бы два раздельных сабвуфера в одном корпусе: плохонький ЗЯ, и отдельно, особнячком 2-3 ноты в ФИ.

Более продвинутые “аудиофилы” специализированными программами рассчитывают на компах новые и пересчитывают готовые сабы с ФИ. Но компьютер туп, какие цифры ему подсунешь, те и посчитает. Тут ведь в чём закавыка: ни в какой программе не выскочит окно с надписью – парень, я, конечно, всё посчитаю, как ты хочешь, но ты делаешь дурь, и звук будет понОсный. Нет таких программ.

Зато какие красивые АЧХ рисует компутер! Загляденье. Это напоминает мне 80-е годы: на морде любой совдеповской колонки шильдик с ровной линией.

А всего-то и надо сблизить резонансы динамика и ФИ до необходимого и уравнять по громкости. Либо заменить дерьмовый динамик на хороший, с более низким резонансом, либо увеличить частоту резонанса ФИ, уменьшив длину или, что лучше, увеличив диаметр трубы. Да, увеличение частоты резонанса фазоинвертора повышает нижнюю рабочую частоту сабвуфера, а что вы хотели с говённым динамиком?

Какой должна быть частота резонанса фазоинвертора?

Частота резонанса фазоинвертора (в общем случае) должна быть на 2/3 октавы ниже, чем частота резонанса того же динамика в том же ящике при закрытом отверстии ФИ.

Пример:

Fрез. динамика в ЗЯ = 60 Гц. Октава от 60 Гц = 30 Гц, 2/3 от 30-ти = 20 Гц. 60 – 20 = 40 Гц

Или другими словами частота резонанса фазоинвертора (в общем случае) должна быть на 1/3 (на 33%) ниже, частоты резонанса того же динамика в том же ящике при закрытом отверстии ФИ.

Пример:

Fрез. дина в ЗЯ = 60 Гц. 60 х 0,33 = 20 Гц. 60 – 20 = 40 Гц

Расчётная резонансная частота ФИ в данном примере должна быть 40 Гц.

Для этой частоты, а НЕ ОТ БАЛДЫ и считаются далее диаметр и длина фазоинвертора под объём данного ящика. Если при этом получится небольшой горб на АЧХ (ошибка 1), его всегда можно приглушить синтепоном (или, хотя это сложнее, НЕМНОГО понизить резонанс удлинением ФИ). Если получите “рваный бас” (ошибка 2), придётся укорачивать трубу ФИ.

Я ещё раз повторяю для лихих “умельцев”: произвольный выбор частоты резонанса фазоинвертора “ОТ ФОНАРЯ”, типа, я хочу сделать ФИ на 30 герц и я так сделаю… ну, делайте, но ни к чему хорошему это не приведёт. Во всяком случае в сабе для музыки. Частота резонанса ФИ не может жить сама по себе, она привязана к резонансу дина и объёму ящика, а не к вашему хотению.

Мне по этому поводу старый анекдот вспомнился:

Встречаются два другана, один другому:
– Ты чё запыхался?
– Да, за трамваем бежал, на проезде сэкономил.
– Ну и дурак. Бежал бы за такси, сэкономил бы больше.

Если вам всё равно, на какой частоте ваш ФИ будет плохо работать, делайте его на 15 герц. Всё-таки 15 герц круче 30-ти. Бегайте за такси, хоть будет, чем похвастаться.

Совет: прежде, чем хвататься за пилу, кошелёк или расчёты, попробуйте для начала приглушить фазоинвертор куском синтепона и послушайте, вдруг этого окажется достаточно. На крайняк, ФИ-саб с неплохим динамиком (Fs не выше 35-40 Гц) лехко переделывается в ЗЯ, надо лишь вместо носка вставить в трубу ФИ плотную затычку, и – прощай гул. Для уродских сабов специально поролоновые продаются.

Примечание. Невозможно сделать хороший сабвуфер на дерьмовом или просто некачественном динамике, как собственно и любые колонки. Но попробовать можно. Вольному – воля, пробуйте. Правда, это ещё уметь надо, для того и пишу. Кое-что по доработке сабвуферов изложено мной в соседней статье: http://samlib. ru/m/makeew_l_a/1806.shtml.

Ошибка 3-я

Это даже не ошибка, а какое-то всеобщее поветрие дури.

При самостоятельном конструировании и расчётах ящика сабвуфера с ФИ обычно тщательно подбирается динамик со множеством точно измеренных параметров. Все эти параметры измеряются в открытом пространстве, на воздухе.

Как только вы ставите динамик в ящик, можете смело забыть все ранее измеренные с охрененной точностью параметры дина. Параметры дина в ящике будут о-очень сильно отличаться от его же параметров в открытом пространстве, и чем меньше объём ящика, тем сильнее отличия, аж до 20-40-60 %. После установки дина в ящик все дальнейшие расчёты следует проводить исходя из новых параметров динамика.

Все компьютерные программы расчёта сабвуферов построены по одной схеме: они пересчитывают параметры Тиля-Смола, снятые на открытом воздухе, в параметры динамика для закрытого ящика (или ящика с ФИ) заданного объёма. И делают они это с приличными ошибками. Именно поэтому ни одна компьютерная прога не поможет вам рассчитать сабвуфер с ФИ так, чтобы он сразу запел как следует. Все потом трахаются и доводят саб до ума вручную, индивидуально.

Прежде, чем пользоваться прогой для расчёта сабов, желательно знать, кем и для каких целей она написана. Все эти проги написаны производителями сабов для СЕРИЙНОГО производства. Например, решила фирма выпустить саб в определённой ценовой категории на конкретных динамиках с конкретными параметрами Тиля-Смолла. Саб рассчитывается программой, а затем его параметры отшлифовываются, доводятся до ума в опытном экземпляре. И только потом саб запускается в серию, и только на этих динамиках. Для отладки и доведения до кондиции опытного образца саба в приличных фирмах есть лаборатории, КдП, необходимые измерительные приборы. У вас такого оборудования никогда не будет, можете даже не дёргаться.

Эти программы предназначены для ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО и приблизительного расчета сабвуферов. И у каждой фирмы прога своя, они лучше знают погрешности своих программ. В отличие от вас.

Таким образом, великое множество программ для расчёта сабов с ФИ, валяющиеся в Инете, не предназначены для индивидуального использования аудилофилами на Бог весть каких динамиках. Тем более в окончательном варианте, без отладки и доработок.

Некоторые особенности работы фазоинвертора

ГВЗ – групповое время задержки – параметр ни о чём. Примерно, как средняя температура по больнице. Фазовый сдвиг у различных частот в полосе пропускания ФИ меняется в полтора-два раза. Отсюда прямой вывод: время тактового отставания басовых барабанов не будет постоянным. Оно будет меняться в зависимости от характера звучания ударных. О какой верности звукопередачи сложного музыкального сигнала можно говорить?

Переходные процессы. При первичной подаче сигнала или изменении частоты басового сигнала – это первые несколько периодов, когда резонатор ФИ подстраивается под навязанные ему из вне колебания динамика, отличные от резонансной частоты фазоинвертора (т.н. “навязанные колебания резонатора”), к тому же прошедшие через упруго-вязкую среду воздуха саба. В момент подстройки труба ФИ кроме задержки сигнала даёт большие нелинейные искажения, так называемые “переходные искажения”.

При подаче на динамик постоянного синуса в рабочем диапазоне ФИ, между ними устанавливается равновесие. При изменении частоты сигнала на динамике, это равновесие нарушается и требуется некоторое время (иногда значительное), для установления новой точки равновесия между ФИ и динамиком. Это и есть переходные искажения. На быстрых басовых партиях они весьма значительны.

Поскольку эти искажения носят кратковременный характер их сложно измерять. В статическом режиме работы саба с генератора синуса этих искажений нет.

Таким образом, ГВЗ носит более-менее постоянный характер, а искажения переходных процессов пропорционально возрастают при высоком темпе игры басовых и ударных инструментов.

Кроме того, после окончания басовой ноты и остановки диффузора динамика, воздух в резонаторе некоторое время продолжает колебаться, так называемое “послезвучие”. Но, поскольку динамик молчит, и отсутствуют навязанные резонатору колебания, труба фазоинвертора продолжает издавать затухающий звук с частотой собственного резонанса, типа камертон на 30-40 Гц. На слух это воспринимается как звучание сабвуфера на одной ноте. Всегда на одной и той же. И при любом раскладе басовой музыки ФазоИнвертор ВСЕГДА будет стремиться вернуться к собственному резонансу: бубнению на одной ноте. Свой резонанс для ФИ роднее, чем колебания какого-то там динамика, своя рубашка ближе. Громче или тише, но он всегда будет прослушиваться. Ну, и сами понимаете, поскольку эти колебания возникают в трубе ФИ, а не в проводах и схеме, никакой эквалайзер или процессор их не отфильтрует и не задавит.

Я всё-таки надеюсь, что этот текст читают мало-мальски подготовленные люди, поэтому объясню эффект послезвучия чуть подробней.

В усилителях мощности есть такой параметр: коэффициент демпфирования. Он показывает, как быстро может выходной каскад УМ погасить колебания диффузора динамика на его резонансной частоте. И чем выше этот коэффициент, тем лучше, в дорогих усилках аж до 1 000. Время свободного колебания диффузора после прекращения сигнала очень малО, единицы миллисекунд.

Но никто в мире не выпускает даже дорогие сабвуферы с демпфированной трубой фазоинвертора, так как падает его отдача, уменьшается КПД. Поэтому колебания воздуха с частотой резонанса ФИ после прекращения подачи сигнала продолжаются в его трубе ещё долго, до 60 – 80 миллисекунд. Сигнала давно уже нет, а труба всё гудит и гудит. И весь мир эту бяку слушает. Ещё и нахваливают.

Ещё одна небывальщина, “сказочка про белого бычка”

Сабвуфер с фазоинвертором даёт меньше нелинейных искажений, чем саб ЗЯ. Якобы в резонансе ФИ у динамика очень малый ход диффузора, поэтому и искажений он даёт меньше.

Да кто бы спорил! Вот только в рабочей полосе ФазоИнвертора, динамик практически не издаёт звуков, и, спрашивается, зачем мерить искажения возле диффузора, который молчит? Измерять КНИ динамика и фазоинвертора надо раздельно, в той полосе частот, в которой они активно излучают. Но уж никак не наоборот. В рабочей полосе ФИ, возле его резонанса все звуки излучает труба ФИ, порт, дыра. Вот возле дыры и надо мерить искажения: и переходные и нелинейные и прочие. По некоторым данным, на частотах возле резонанса ФИ, на повышенной громкости в дыре нелинейные искажения достигают 3-5 %. В этом случае ФИ уже не просто акустический излучатель звуковых волн, а воздуховод, труба с большой скоростью воздушного потока. Как в пылесосе. Здесь тупо сказывается нелинейное ПНЕВМАТИЧЕСКОЕ сопротивление трубы.

И в чём здесь преимущества ФИ над ЗЯ?

Перечисленные процессы происходят в сабе с ФИ не просто сами по себе, но ещё и с наложением друг на друга. Если совместить всё это в одном сабвуфере – вот вам и параша. А если эту парашу усилить высоким КПД (рис. 3), то можно вообще захлебнуться. Все ухищрения по расчётам и отладке саба с ФазоИнвертором не более, чем жалкие попытки уменьшить нежелательные следствия физических явлений, возникших от применения резонатора в сабвуфере. Типа, как ни старайся, а “горбатого ФИ” могила исправит. В сабвуфере типа ЗЯ описанные явления отсутствует в принципе, за отсутствием дыры с трубой.

---

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ самопальщикам

Самый любимый умельцами параметр сабвуфера – АЧХ. Её выравнивают и вылизывают до идеала. Но, идеальная АЧХ не есть гарантия, что басовый инструмент будет похож сам на себя в исполнении сабвуфера с ФазоИнвертором. Гораздо чаще бывает совсем не так, потому, что ФИ даёт много мелких пакостей и ровная АЧХ от них не избавит.

Прежде, чем садиться за расчёты саба, решите, что для вас важнее: громкий звук ФИ, или качественный бас в ЗЯ. Совместить это вам вряд ли удастся, уж больно разные процессы. Мой совет: если решите делать саб с ФИ, просчитайте его так, чтобы заткнув порт ФИ (полностью или частично), можно было получить хотя бы средненький ЗЯ. Глядишь, потом у вас будет выбор.

И не надо тыкать мне Алдошиной. Акустика – маленькая-маленькая часть физики, ПОНЯТИЙНОЙ науки. А какое понятие у баб-с, все знают. Тоже мне, Склодовская-Кюри. Смешно-с.

Любителям высокого КПД рекомендую рупорный громкоговоритель: КПД 15 – 20 %:

Ну, позлобствовал и хватит. Раз уж вам приспичило ФИ, плавно перейдём к делу.

Первичный упрощённый расчёт объёма ящика для комнатного напольного сабвуфера с ФИ. Реально для первичного расчёта внутреннего объёма ящика, с учётом добротности динамика нужны только резонанс дина Fs и его эквивалентный объём Vas. И всё.

Внутренний объём такого ящика должен быть равен эквивалентному объёму динамика Vas. При этом резонансная частота дина Fs (в ящике с закрытым отверстием ФИ) должна повыситься в 1,4 раза. От этого повысившегося резонанса дина и следует рассчитывать резонанс ФИ. То есть, согласно приведённым выше расчётам, в данном случае примерно полУчите частоту резонанса ФИ равную частоте резонанса динамика в открытом пространстве Fs. (Да, и ещё: желательно подбирать динамик с не очень высокой или низкой добротностью, средне так.)

Настройка ФИ описана выше. При необходимости последующая настройка добротности дина производится демпфированием саба звукопоглотителем (см. соседнюю статью: http://samlib.ru/m/makeew_l_a/1806.shtml).

Совет: не стОит увлекаться объёмами саба более 50-60 литров. Если вам неизвестен Vas, поройтесь в Инете, там описаны способы определения эквивалентного объёма динамиков. Есть даже несложные. Мне лень. Если вам тоже лень, делайте саб в том ящике, который имеете. Ставите в него дин, измеряете получившийся резонанс и от этого рассчитываете ФИ. ПолУчите лучшее, что можно выжать из этого ящика. Ну, ладно, так и быть, я поборол лень, держИте:

Рис. 7 – график-шпаргалка, масштаб соблюдён:

Приблизительный график увеличения резонанса НЧ динамика (Fb) в разах, при уменьшении объёма реального ящика (Vb) относительно эквивалентного объёма дина (Vas), тоже в разы. Например: если реальный объём ящика Vb в 3 раза меньше эквивалентного объёма динамика Vas, то рез. частота динамика Fs повысится в 2 раза и будет называться Fb. Добротность динамика так же возрастёт в 2 раза.

Более точно можно посчитать. Формула зависимости резонанса динамика от объёма ящика (метод изменения объёма).

1. Fb – резонанс дина в ящике (в боксе)
2. Vb – объём ящика (бокса)
3. Fs – собственный резонанс дина
4. Vas – эквивалентный объём дина

Измеряем Fs и внутренний объём Vb первого попавшегося ящика. Ставим динамик в ящик (можно снаружи), измеряем Fb. Полученные цифры подставляем в формулу и находим Vas. Потом, не хватаясь за пилу и фанеру, а просто играясь цифрами и формулой, можно просчитать резонансную частоту динамика в планируемом объёме сабвуфера. Просто, как репа. Желательно, чтобы объём измерительного ящика Vb был приблизительно похож на объём будущего сабвуфера.

---

Расчёт размеров ФИ под заданную (рассчитанную) частоту его резонанса.

Классическая формула резонатора Гельмгольца для круглого отверстия ФИ:

Все размерности даны в системе СИ:

1. F – заданная резонансная частота фазоинвертора [Гц];
2. S – площадь отверстия ФИ [м²];
3. V – внутренний объём ящика [м³];
4. L – длина трубы фазоинвертора (можно плюс 10-20 % на всякий случай) [м];
5. С – скорость звука в воздухе = 344 [м/сек];
6. π = 3,14.

Ну, если в лом считать или забыли таблицу умножения можно всё необходимое найти по номограмме М.М. Эфрусси, “Громкоговорители и их применение”.

Рис. 10 – номограмма:

Рассчитав оптимальную частоту резонанса ФИ и зная “чистый” внутренний объём ящика находим по номограмме подходящую длину и площадь ФИ. Полученные результаты почти в точности соответствуют расчётам, предложенным Виноградовой Э.Л. в книге “Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками”.

РАСЧЁТ ФАЗОИНВЕРТОРА – электронный калькулятор:

http://www. aie.sp.ru/Calculator_faz.html

В ссылке три калькулятора: по Тилю-Смоллу, по Виноградовой и по Эфрусси. При расчёте по параметрам Тиля – Смола результаты какие-то сомнительные, не внушают. А Виноградова всё списала у Эфрусси, поэтому результаты совпадают. Если ссылка ещё работает, можете сходить, если нет – не расстраивайтесь, выше приведено всё необходимое для расчетов.

Примечание: не желательно делать площадь ФИ менее 25 % площади диффузора – воздух в дыре свистеть будет.

Приведённый расчёт саба с ФИ весьма прост (особенно если понимаешь, что делаешь), но с динамиками 8-12″ вполне работает. И никаких компьютеров. Jни вам не посчитают, а заморочек полУчите выше крыши.

Купайтесь в ХОРОШИХ басах, не надо плескаться в какашках.

Екатеринбург, 03.10.2015 г.

---

P.S.

Всё написанное выше применимо так же к колонкам с “неправильными” ФИ, что тоже не редкость.

ПРИЛОЖЕНИЕ для апологетов звука, неудержимо, но бестолково снимающих АЧХ сабвуфера. Я познакомлю вас с методом прямого измерения, который в отличие от компьютерного, не требует вычислений и даёт более достоверный результат.

Снятие АЧХ саба проводится в АБСОЛЮТОНО заглушенном помещении, вся внутренняя поверхность которого выложена матрасами, причём в два слоя. Но проще это сделать на открытом пространстве, чтобы до ближайшего гаража с розеткой было не менее 10 метров. Если динамик или ФИ направлены в пол, ставим сабвуфер на землю, на щит, если нет – садим как человека, на табуретку. Измерительный микрофон следует устанавливать сбоку от динамика и от ФИ одновременно, на примерно одинаковом расстоянии, и не ближе 1-1,5 метра от корпуса саба. В этом случае вы будете мерить совокупное звуковое давление динамика и ФИ.

Вот когда на открытом пространстве вы выровняете АЧХ саба, только после этого можно заносить его в комнату и выявлять влияние помещения на результирующую АЧХ. А до этого снятие АЧХ саба в ближнем поле и поднесение микрофона на 1 см к динамику, я считаю преждевременными. Да и вообще не нужными: вы ведь не прикладываете ухо к динамику саба и не слушаете саб “в ближнем поле” лёжа на полу? Это вам не СЧ и не ВЧ, которые измеряются и слушаются в пределах прямой видимости, это – Бас-с. Сильно сомневаюсь, что вы сможете правильно состыковать (срастить) АЧХ динамика и ФИ снятые по отдельности в ближних полях. Не получите вы истинную картину совокупного звукового давления ФИ и дина в окружающем сабвуфер пространстве, двигая графики по экрану компа, а саб по комнате.

Так что ступайте-ка ребята на свежий воздух, на травку. Оно и для музыки и для здоровья полезнее будет, т.к. измерения надо проводить в тёплую погоду, дабы подвес у дина не задубел.

Но и это не финиш. Игра продолжится, когда вы внесёте в дупелину настроенный саб в комнату и начнёте бодаться с комнатными резонансами, модами. Очень увлекательно. 🙂

В этом заключается ещё один недостаток сабвуфера с ФИ: он капризен к месту своего расположения в комнате. Небольшое смещение саба приводит к заметному изменению комнатных резонансов, тогда как сабу типа ЗЯ практически по-фигу где стоять, лишь бы симметрия звука не нарушалась.

---

Частное мнение

Сабвуферы с фазоинвертором – это какое-то недоразумение, игра фантазии инженеров-акустиков, которую подхватили и развили коммерсанты от музыки. Мода такая аудиофильская: да у меня в сабе трубы ФИ, как выхлопные в крутой тачке! Даже звук похож.

Поясню. Саб с ФИ бессмысленно, а иногда и вредно подключать к ресиверу для просмотра фильмов и некоторых сортов музыки. В DVD-сигнале присутствуют частоты от 5 Гц. Вся мощь ресивера ниже частоты настройки ФИ (от 5-ти до 30-40 Гц) направлена на выблёвывание диффузора динамика на пол. Ни каких звуков в этой полосе саб не издаёт, в добавок можно покалечить динамик. Если же в ресивере или усилке саба стоит фильтр сабсоника, тогда динамик и диффузор останутся целы, но звуков от 5-ти до 30-40 Гц, саб всё равно не издаст.

Вопрос: зачем тогда городить ФИ? Разве что для поп-музыки? Но для музыки гораздо лучше саб ЗЯ, к тому же он воспроизводит частоты ниже чем ФИ и при этом не идёт вразнос. Саб ЗЯ не бубнит, у него меньше ГВЗ, прекрасные переходные характеристики, он проще в расчётах и не требует настройки. А на КПД мне все-равно, я не собираюсь экономить на громкости и качестве музона 30 Вт из розетки. Так что по всем параметрам саб типа ЗЯ лучше, чем ФИ.

НО, только при условии, что в ЗЯ стоИт хороший, качественный динамик с F резонанса 18-25 Гц, желательно с малой массой диффузора (и возможно двукратным запасом мощности для корректора Линквица).

Вот мы и подошли к сути. Китайцы такие дины делать не умеют, а европейские хорошие динамики стОят ох, не дёшево.

Вывод очевиден: в сабвуферах типа ФИ почти наверняка стоИт паршивый динамик и саб имеет все перечисленные выше недостатки. Зато он громко бУхает, дёшев для невзыскательного потребителя (а таких большинство) и на нём можно сделать прибыльный бизнес. Массовый бизнес. Сабвуфер с ФИ – дешёвка, изделие для тугоухих, скаредных или малообеспеченных.

Акустический фазоинвертор был изобретён Альбертом Турасом в 1932 году, во времена, когда не было приличных басовых динамиков, но сейчас-то зачем?

Во времена винила и живых инструментов с нижней частотой 30-40 Гц фазоинвертор был очень кстати. Но в век электронных синтезаторов и DVD-записи, когда диапазон уходит в область инфразвука, фазоинвертор, мягко говоря, устарел и неспособен воспроизводить современный диапазон частот. Сабвуфер с ФИ – это атавизм, пережиток прошлого. Я ещё раз напоминаю: фазоинвертор – это резонатор. Для прослушивания музыки акустические резонансы вещь вредная и неприятная, от них стараются избавиться всяческими способами: и демпфирование, и эквализация, и фильтры, и пр.

Моё личное предпочтение – саб ЗЯ.

Наличие ФИ может быть в некоторой степени оправдано применением в малогабаритной акустике, но это уже не Звук, и тем более не Бас. Единственное применение сабвуфера с фазоинвертором с минимальным ущербом для качества звука, это имитация взрыво- и громоподобных эффектов в кинушках и игрушках. Там высокий КПД себя оправдывает. Для музыки же ФИ неприемлем. ИМХО.

Автор: Макеев Леонид Александрович (samlib.ru)

Саб с фазоинвертором | Assa59.ru

Фазоинвертор или закрытый ящик: сравнение и что лучше

Качество акустического звучания напрямую зависит от передачи низкочастотной составляющей звука. В сабвуферах закрытого типа сложно получить низкую граничную рабочую частоту. Повышение общей упругости системы уменьшает показатели звукового давления на низких частотах. В целях усовершенствования работы музыкальных динамиков, специалисты заручились поддержкой дополнительных устройств таких, как фазоинвертор и закрытый ящик.

Особенности фазоинвертора

Фазоинвертор – музыкальное устройство, представляющее собой щель или трубу. Вспомогательный элемент располагается во внутренней части корпуса звуковой системы. Задача фазоинвертора – преобразить один входной сигнал в два. Акустический резонатор инверсирует, то есть постепенно переворачивает звуковые волны, зарожденные на тыльной части диффузора. Перевернутая звонкая волна соединяется со звуками фронтальной поверхности диффузорной конструкции. Таким образом, повышается степень звукового давления. На свет появляется низкочастотный звук.

Размер и вид порта изделия определяет частоту резонанса и объем воздуха. Специалисты выпускают кольцевые и щелевые по форме устройства. Кольцевой вид – классический вариант туннеля фазоинвертора. Щелевые каналы мастерят с целью увеличения внутренней площади фазоинверторного порта. В продаже отсутствуют цилиндрические по форме туннели. Цилиндрический порт снижает уровень шума и значительно уменьшает его длину. В таком случае представленное устройство не сможет качественно справиться с поставленной задачей.

Выбор профессионалов и музыкальных любителей в пользу фазоинвертора объясняют следующие преимущества доступного оборудования:

• Высокое КПД корпуса.
• Широкое использование. 90% современных акустических систем успешно функционируют благодаря таким устройствам.
• Равные значения между КПД и нижней границей частоты значительно уменьшают габариты используемой системы.
• С помощью современного ФИ можно установить необходимую звуковую частоту.

В то же время в арсенале музыкального агрегата имеются свои слабые стороны. Среди них выделяют низкий уровень качества звука, а также невысокие переходные характеристики. Длительность нарастания и затухания сигнала полностью зависит от состояния здоровья фазоинвертора. Могут возникать определенные трудности в процессе согласования взаимодействия усилителя с акустической системой.

Минусы фазоинвертора побуждают новичков и опытных меломанов пользоваться закрытыми ящиками.

Все о закрытом ящике

Закрытый ящик – один из популярных видов акустического оформления. Простой сабвуфер имеет вид герметичного короба. Устройство с относительно ровными амплитудно-частотными характеристиками отлично взаимодействует с разными музыкальными направлениями. ЗЯ предназначен для инструментальной, джазовой, клубной и классической музыки. Отличная находка для поклонников ровного баса.

И все же закрытый ящик подходит не для всех видов музыкального динамика. Определить совместимость помогут параметры Тиля-Смола указанные в специальной документации, прилагаемой к звуковому устройству. В случае отсутствия рекомендаций от производителя, проверить совместимость можно самостоятельно, с помощью некоторых подсчетов. Значение резонансной частоты динамической головки необходимо поделить на значение плотной добротности, то есть Fs/Qts. Если полученная цифра в результате математический действий окажется ниже 80 ГЦ, значит приобретенный закрытый ящик подходит для выбранного динамика. В противном случае, следует подыскать другое акустическое оформление.

Основными достоинствами закрытого ящика называют небольшие габариты конструкции, а также качественное звучание. По объему корпус такого сабвуфера идеально подходит для разных видов низкочастотных динамиков. Простое в использовании музыкальное устройство обладает ровным АЧХ. Закрытый ящик придется по душе почитателям разных музыкальных жанров.

Сравнение музыкальных устройств и особенности применения

Фазоинвертор и закрытый ящик – схожие и одновременно такие разные музыкальные помощники. У представленных видов акустического оформления единая цель существования – повышение уровня звукового давления и улучшение качества низкочастотного звука. Оба вида сабвуфера привлекают меломанов своими небольшими габаритами. И закрытый ящик, и фазоинвертор можно собрать самостоятельно или приобрести в специальных магазинах (даже через интернет).

И все же представленные варианты акустического оформления во многом отличаются друг от друга. Покупка фазоинвертора обойдется дешевле, нежели приобретение герметичного короба. При этом изготовить закрытый ящик своими руками намного проще, чем создать ФИ. Первый вид сабвуфера славится высоким уровнем КПД, тогда как вторая акустическая система лучше взаимодействует с разными музыкальными направлениями. Обсуждаемые конструкции отличает уровень качества звука. У закрытого ящика звук качественнее, чем у его оппонента.

Выбор и использование сабвуфера зависит от финансовых возможностей и личных предпочтений меломана. Для подчеркивания и установки определенной частоты лучше приобретать фазоинвертор, так как подобные возможности имеются в его настройках. В погоне за качественным звучанием рекомендуют остановиться на ЗЯ. Желающим самостоятельно изготовить акустическую систему приглянется закрытый ящик. С помощью этого сабвуфера меломаны наслаждаются мелодиями разных музыкальных направлений.

Особенности фазоинвертора для сабвуфера

Один из наиболее эффективных способов, который необходимо использовать для богатого и качественного баса – это добавление к уже существующей акустической системе сабвуфера. Именно сабвуфер и добавление фазоинвертора для сабвуфера позволяют значительно расширить и сделать богаче низкие частоты. В конечном итоге, это поможет не просто улучшить качество звучания звука, но и делать это вне зависимости от выбранной для прослушивания музыки.

На данный момент существует два варианта басов – гулкий бас и бас плотный. Выбирать устройство фазоинвертора для сабвуфера необходимо на основании предпочтений в музыке. На протяжении долгого времени на большом количестве форумов и Интернет-ресурсов обсуждались вопросы: что лучше использовать фазоинвертор для сабвуфера или закрытый корпус?

Одни уверены в том, что вентилируемые сабвуферы, или фазоинверторы необходимы только для того, чтобы улучшать звуковые эффекты, поэтому для музыки они годятся. Другие же уверены в том, что закрытые боксы отличаются большей музыкальностью, хотя им не хватает басов и глубины.

Оба вида сабвуферов – фазоинвертор и закрытый корпус, отличаются своими достоинствами и недостатками. Поэтому необходимо сделать выбор на основании плюсов и личных предпочтений в музыкальных жанрах.

Определение и особенности

Фазоинвертор – это тип акустической системы и ее оформление, которое объединяет в себе такие качества:

1. Высокое качество звука при воспроизведении.
2. Внушительная громкость.
3. Простота в эксплуатации и настройке фазоинвертора вне зависимости от модели и места расположения.
4. Небольшие размеры.

Принцип работы фазоинвертора

Фазоинвертор, как корпус с некоторыми отверстиями, позволяет воспроизводить действительно гулкие и громкие басы с хорошими, высокими энергическими показателями реверберации, чего не скажешь о закрытых боксах. Достигается такое высокое качество басов за счет негерметичного корпуса, а также отсутствия каких-либо средств дополнительной обработки звука.

Также в фазоинверторе отсутствует цифровой процессор, а это значит, что единственная особенность этой конструкции – это как раз использование негерметичного корпуса. В большинстве случаев негерметичность достигается тем, что в корпусе делается небольшое отверстие. В этом заключается главное отличие фазоинвертора от закрытых корпусов аудиосистем для транспортного средства.

Пускай у фазоинвертора очень простой и даже немного примитивный дизайн и внешний вид, однако эта простота никак не отображается и не связана с простотой настройки аппарата. Другими словами, в некоторых случаях бывает достаточно сложно правильно настроить фазоинвертор на сабвуфер для того, чтобы получить качественный, сбалансированный и красивый звук при проигрывании музыкальных композиций на выходе.

Главная хитрость фазоинвертора для сабвуфера и его настройки заключается в правильно выбранных габаритах корпусов, а также в правильном подборе отверстий в акустической системе для машины.

Вентиляционные отверстия, на основании использования которых и строится вся работа фазоинвертора, занимаются перенаправлением звуков из задней области конуса, одновременно с этим добавляя к этим звукам тот звук, который исходит от передней части конуса. На основании сочетания этих двух источников звучания при воспроизведении и получается сильно увеличить басы и их громкость.

Подобная схема примечательна и полезна тем, что благодаря ее действию можно использовать очень скромный как по габаритам, так и по показателям внешний усилитель для того, чтобы на выходе получились отличные и качественные результаты звучания.

Еще одно интересное преимущество фазоинверторов, которое будет полезно потребителю, заключается в продолжительном сроке эксплуатации сабвуфера. Это происходит за счет потоков воздуха, охлаждающих динамики.

Основные преимущества и недостатки фазоинверторов

К основным преимуществам фазоинверторов для сабвуферов в транспортных средствах можно отнести следующие:

1. Уменьшение уровня и показателей вибрации и искажений диффузора.
2. Более качественный, четкий и приятный для человеческого восприятия звук. Правда, относится это не к каждому жанру и типу композиций, а к определенным разновидностям музыки. Из-за воздушных потоков, поступающих прямо в отверстие вентиляции, звук будет напоминать небольшой, едва слышимый свист. Этот свист очень похож на тот, который получается, когда человек дует на горлышко пустой бутылки.

К основным преимуществам фазоинверторов для сабвуферов в автомобилях можно отнести следующие:

1. Звуки при воспроизведении композиции, которые получаются при помощи вентиляционных каналов, могут стать причиной причинения вреда, а не пользы, но это относится не ко всем видам музыки, а только к некоторым из них. Как было отмечено выше, фазоинверторы – это тот комплекс в общей акустической системе транспортного средства, который не сможет подойти под абсолютно любую музыку.
2. Фазоинвертор — это достаточно чувствительный вид корпуса, а в особенности его чувствительность распространяется на изменения в климате. Больше всего работа фазоинвертора зависит от таких климатических показателей, как температурные показатели, а также уровень и процент влажности.
3. Фазоинвертор и тип корпуса, как ни странно, способствует физическому переутомлению человека.
4. Из-за постоянного высокого давления внутри корпуса фазоинвертора система должна быть очень прочной. Все это говорит о том, что ее сложнее делать и продавать, а себестоимость входит в итоговый ценник.

Что можно сказать о фазоинверторе?

Фазоинвертор в сабвуфере отличается расплывчатым басом, что понравится далеко не всем. С другой же стороны, если нужно, чтобы басы уходили «в землю», именно такая система акустики подойдет просто идеально.

Еще один момент – отверстие позволяет увеличить выход частот, что серьезно расширяет показатели чувствительности акустической системы в целом.

Если говорить в общих словах, то фазоинвертор и фазоинвертные системы созданы для того, чтобы делать звуки громче и атмосфернее.

Существет три типа акустического оформления: А именно – это закрытый ящик, фазоинвертор и бандпасс. Останвимся на них немного подробнее.

Закрытый ящик (ЗЯ) – sealed box

Это наиболее простой в изготовлении тип аккустического оформления АС. Колебания в таком ящике находятся в закрытом обьеме и в конечном итоге гасятся. Но поскольку звуковая волна это энергия, то затухая она превращаются в тепло. И хотя количество этого тепла невелико оно все же оказвает влияние на характеристики аккустической системы. (теплея воздух расширяется и повышает жесткость системы). Для предотвращения этого эффекта ЗЯ заполняют изнутри звукопоглощающим материалом, который, поглощая звук поглощает и тепло. Повышение температуры воздуха становится намного меньше и динамику “кажется” что позади него существенно больший объем чем на самом деле. На практике таким способом удается добиться увеличения “аккустического” объема ящика по сравнению с геометрическим на 15-20%.

При всей простоте этой конструкции она обладает многими достоинствами. Во-первых, простота расчета характеристик. Здесь есть всего один параметр -обьем. Во-вторых, во всем диапазоне частот колебания диффузора сдерживаются упругой реакцией воздушного обьема. Это существенно снижает вероятность перегрузки динамика и его механических повреждений. В-третьих, при грамотном выборе параметров головки и объема для нее закрытый ящик не имеет себе равных в области импульсных характеристик, в значительной мере определяющих субъективное восприятие басовых нот.

Если все так хорошо, зачем нужны все остальные типы акустического оформления? Подвох один-единственный. К.П.Д. У закрытого ящика он наименьший по сравнению с любым другим типом акустического оформления. При этом чем меньше нам удастся сделать объем ящика, при сохранении того же рабочего частотного диапазона, тем меньше будет его эффективность.

Фазоинвертор (ФИ) – vented box

Cледующий по распространенности тип акустического оформления. ФИ более гуманен по отношению к излучению тыловой стороны диффузора. В фазоинверторе часть энергии, которая в закрытом ящике “ставится к стенке” используется в мирных целях. Для этого внутренний объем ящика сообщается с окружающим пространством тоннелем, заключающим в себе некоторую массу воздуха. Величина этой массы выбирается таким образом, чтобы, в сочетании в упругостью воздуха внутри ящика создать вторую колебательную систему, получающую энергию от тыльной стороны диффузора и излучающую ее куда нужно и в фазе в излучением диффузора. Такой эффект достигается в не очень широком диапазоне частот, от одной до двух октав, но в его пределах к.п.д. существенно возрастает.

Помимо более высокого к.п.д. фазоинвертор обладает еще одним важнейшим достоинством – вблизи частоты настройки значительно уменьшается амплитуда колебаний диффузора. Это может на первый взгляд показаться парадоксом – как наличие здоровенной прорехи в корпусе громкоговорителя может сдержать движение диффузора, но тем не менее это – факт жизни. В своем рабочем диапазоне фазоинвертор создает для динамика совершенно тепличные условия, причем точно на частоте настройки амплитуда колебаний минимальна, а большая часть звука излучается тоннелем. Допустимая подводимая мощность здесь максимальна, а искажения, вносимые динамиком – наоборот, минимальны.

Фазоинвертор существенно более капризен к выбору параметров и настройке, поскольку выбору, под конкретный динамик, подлежат уже три параметра: объем ящика, поперечное сечение и длина тоннеля. Тоннель очень часто делают так, чтобы у уже готового сабвуфера можно было регулировать длину тоннеля, меняя частоту настройки.

Полосовой громкоговоритель – bandpass

Третий тип сабвуфера, довольно часто используемый в автоустановках (хотя и реже, чем два предыдущих) – полосовой громкоговоритель. Если закрытый ящик и фазоинвертор – акустические фильтры верхних частот, то полосовой, как и вытекает из названия – объединяет в себе фильтры верхних и нижних частот. Простейший полосовой громкоговоритель – одинарный 4-го порядка (single vented). Он состоит из закрытого объема, т.н. задней камеры и второго, снабженного тоннелем, как у обычного фазоинвертора (передняя камера). Динамик установлен в перегородке между камерами так, что обе стороны диффузора работают на полностью или частично замкнутые объемы – отсюда и термин “симетричная нагрузка”.

Из традиционных конструкций полосовой громкоговоритель, в любом варианте – чемпион по эффективности. При этом эффективность прямо связана с шириной полосы пропускания. Частотная характеристика полосового громкоговорителя имеет вид колокола. Путем выбора соответствующих объемов и частоты настройки передней камеры, можно построить сабвуфер с широкой полосой пропускания, но органиченной отдачей, то есть колокол будет низким и широким, а можно – с узкой полосой и очень высоким к.п.д. в этой полосе. Колокол при этом вытянется в высоту.

Бандпасс – капризная штука в расчете и самая трудоемкая в изготовлении. Поскольку динамик закопан внутри корпуса, приходится идти на ухищрения по сборке ящика так, чтобы наличие съемной панели не нарушало жесткости и герметичности конструкции. Импульсные характеристики тоже не из лучших, в особенности при широкой полосе.

Чем же это компенсируется? Прежде всего, как говорилось – высочайшим к.п.д. Во-вторых – тем, что весь звук излучается через тоннель, а динамик полностью закрыт. При компоновке такого сабвуфера открываются немалые возможности для установки его в автомобиль. Достаточно найти небольшое местечко на стыке багажника и салона, где может разместиться жерло тоннеля – и путь мощнейшим басам открыт. Специально для таких установок фирма JLAudio, например, выпускает гибкие пластмассовые рукава-тоннели, которыми она предлагает соединять выход сабвуфера с салоном. Вроде шланга пылесоса, только толще и жестче.

Теперь немного о самих сабах

Прежде чем делать ящик для саба нужно выбрать головку, под которую, собственно, и будут рассчитаны его физические параметры. Для выбора динамика необходимо знать как можно больше его электромеханических параметров. Абсолютный минимум данных это: резонансная частота динамика Fs: полная добротность Qts и эквивалентный обьем Vas

Если же вы не знаете хотя бы одного из этих параметров, а самому их измерить у вас нет возможности – браться за этот динамик не стоит. Ничего путного вы сделать, скорее всего, не сможете.

Резонансная частота (Fs)

Резонансная частота – это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления. Она так и измеряется – динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик – массы подвижной системы и жесткости подвески.

Бытует мнение, что чем ниже резонансная частота, тем лучше выйдет сабвуфер. Это верно только отчасти, для некоторых конструкций излишне низкая частота резонанса – помеха. Для ориентира: низкая – это 20 – 25 Гц. Ниже 20 Гц – редкость. Выше 40 Гц – считается высокой, для сабвуфера.

Полная добротность (Qts)

Добротность в данном случае- не качество изделия, а соотношение упругих и вязких сил, существующих в подвижной системе динамика вблизи частоты резонанса. Подвижная система динамика во много сродни подвеске автомобиля, где есть пружина и амортизатор. Пружина создает упругие силы, то есть накапливает и отдает энергию в процессе колебаний, а амортизатор – источник вязкого сопротивления, он ничего не накапливает, а поглощает и рассеивает в виде тепла. То же самое происходит при колебаниях диффузора и всего, что к нему прикреплено. Высокое значение добротности означает, что преобладают упругие силы. Это – как автомобиль без амортизаторов. Достаточно наехать на камешек и колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое. Прыгать на той самой резонансной частоте, которая присуща этой колебательной системе. Применительно к громкоговорителю это означает выброс частотной характеристики на частоте резонанса, тем больий, чем выше полная добротность системы.

Самая высокая добротность, измеряемая тысячами – у колокола, который в результате ни на какой частоте, кроме резонансной звучать не желает, благо еще, что этого от него никто и не требует.

Механическая добротность определяется главным образом выбором материала подвеса, причем в основном – центрирующей шайбы, а не внешнего гофра, как иногда полагают. Больших потерь здесь обычно не бывает и вклад механической добротности в полную не превышает 10 – 15%. Основной вклад принадлежит электрической добротности.

Чем мощнее магнит динамика, тем ниже, при прочих равных, его добротность. Но, конечно, поскольку в формировании этой величины участвуют и длина провода обмотки, и ширина зазора в магнитной системе, окончательный вывод только на основании размера магнита было бы делать преждевременно. А предварительный – почему нет?- Базовые понятия – низкой считается полная добротность динамика меньше 0,3 – 0,35; высокой – больше 0,5 – 0,6.

Эквивалентный объем (Vas)

Большинство современных головок громкоговорителей основано на принципе “акустического подвеса”. Концепция акустического подвеса заключается в установке динамика в такой объем воздуха, упругость которого сопоставима с упругостью подвеса динамика. При этом получается, что в параллель к уже имеющейся в подвеске пружине поставили еще одну. Эквивалентным объемом будет при этом такой, при котором вновь появившаяся пружина равна по упругости уже имевшейся. Величина эквивалентного объема определяется жесткостью подвеса и диаметром динамика. Чем мягче подвес, тем больше будет величина воздушной подушки, присутствие которой начнет беспокоить динамик.

То же происходит с изменением диаметра диффузора. Большой диффузор при одном и том же смещении будет сильнее сжимать воздух внутри ящика, тем самым испытывая большую ответную силу упругости воздушного объема. Именно это обстоятельство зачастую определяет выбор размера динамика, исходя из имеющегося объема для размещения его акустического оформления. Большие диффузоры создают предпосылки для высокой отдачи сабвуфера, но требуют и больших объемов. У эквивалентного объема интересные родственные связи с резонансной частотой, без осознания которых легко промахнуться. Резонансная частота определяется жесткостью подвеса и массой подвижной системы, а эквивалентный объем – диаметром диффузора и той же жесткостью.

В результате возможна такая ситуация: предположим, имеется два динамика одинакового размера и с одинаковой частотой резонанса. Но только у одного из них это значение частоты получилось вследствие тяжелого диффузора и жесткой подвески, а у другого – наоборот, легкого диффузора на мягком подвесе. Эквивалентный объем у такой парочки при всей внешней схожести может различаться очень существенно, и при установке в один и тот же ящик результаты будут сильно различны.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Фазоинверторный или закрытый корпус сабвуфера, что лучше? 14 августа `16

Единственный эффективный способ для получения полного, богатого баса – это добавление сабвуфера к звуковой системе. Сабвуфер позволит значительно расширить воспроизведение низких частот в аудиосистеме и улучшит качество звука, независимо от того, какую музыку вы слушаете.

В основном, существуют два типа басов: плотный и гулкий. И в зависимости от предпочитаемой музыки уже стоит выбирать, какой тип сабвуфера подойдет для вас.

Долгое время на форумах обсуждался вопрос что лучше – фазоиверторный или закрытый корпус сабвуфера? Там нет недостатка мнений по этому поводу, но, к сожалению, есть много распространенных заблуждений. Одни считают, что вентилируемый сабвуфер, предназначен исключительно для звуковых эффектов и не годятся для музыки, другие говорят, что запечатанные боксы более музыкальны, но им, как правило, не хватает глубины баса.

И хотя присутствуют некоторые дебаты по этой теме, здесь есть и зерно истины. Оба вида сабвуферов имеют свои плюсы и минусы. Так что, перед приобретением саба, стоит тщательно продумать, какие результаты вы хотите получить.

Здесь мы постараемся разобраться, в чем различие между этим двумя видами.

Герметичный корпус: плюсы и минусы.

Что отличает закрытые корпуса от фазоинверторных, это их меньший размер. Закрытый ящик, как правило, более компактен, и как следствие, он подойдёт для установки во многих транспортных средствах. Если свободное пространство является проблемой, это будет неплохой вариант. Но размер не единственный фактор, который отличает закрытые корпуса от открытых, различие так же есть и в звуке. На самом деле, воздух внутри таких коробок действует как амортизатор дифузора сабвуфера. Он ограничивает движение низкочастотного динамика, что приводит к равномерному воспроизведению, соответственно на выходе получается более жесткий и точный бас.

Плюсы:

• Как правило, закрытые боксы для сабвуфера меньше;

• Качество звука и точность гораздо лучше;

• Отличная переходная характеристика.

Минусы:

• Что касается минусов, их довольно сложно найти. Единственным недостатком может являться эффективность. Позвольте мне остановиться на том, что происходит внутри запечатанного бокса;

В отличие от фазоинверторных коробок, воздух внутри закрытого пространства сильно ограничивает движение дифузора – задняя волна рассеивается внутри корпуса, что ослабляет звуковой сигнал на выходе. В такой ситуации потребуется более мощный усилитель с отдельным питанием, для компенсации потерь в эффективности.

Фазоинверторный корпус: плюсы и минусы.

Корпус открытого типа может воспроизводить громкий, гулкий бас с большей энергией и реверберацией, чем закрытые боксы. Это достигается с помощью негерметичного корпуса, без использования какого-либо дополнительного звукового эквалайзера или цифрового процессора. Отличие с закрытым боксом состоит в относительно небольшом отверстии в корпусе. Несмотря на простой дизайн, при использовании фазоинверторного сабвуфера бывает довольно трудно получить хороший, сбалансированный звук на выходе.

Хитрость заключается в идеально подобранном размере корпуса и подходящем размере отверстия. Вентиляционное отверстие перенаправляет звук из задней части конуса и добавляет его к звуку, исходящему от фронтальной части, что значительно увеличивает громкость басов. Такая схема позволяет использовать довольно скромный внешний усилитель, и получать неплохие результаты. Еще одно преимущество такого типа оформления корпусов, заключается, в долговечности сабвуфера, что происходит благодаря потоку воздуха, охлаждающего динамик.

Плюсы:

• Снижение искажений и вибрации дифузора;
• Фазоинверторные боксы дадут вам более четкий звуковой удар в определенных видах музыки. Из-за воздуха, поступающего в вентиляционное отверстие, звук слегка напоминает свист, похожий на тот, который можно получить с помощью пустой бутылки.

Минусы:

• Звук, получаемый с помощью вентиляционного канала, может принести больше вреда, чем пользы для некоторых типов музыки;
• Такой тип корпуса более чувствителен к изменениям климата, таким как влажность, температура и т.д.;
• Такой тип корпуса способствует физической усталости человека;
• Из-за высокого внутреннего давления, они должны быть более прочными, что делает их немного сложнее в изготовлении.

Вердикт

Мы рассмотрели два различных способа, чтобы определить, какой тип боксов будет соответствовать вашим потребностям. Фазоинверторный тип оформления, имеет расплывчатый бас, с помощью закрытыго ящика, получается более плотный звук. Если вы хотите чтобы басы отдавались в землю, фазоинверторный корпус подойдет как нельзя лучше. В противном случае, если вы ищете способ, чтобы добавить некоторую глубину музыке, закрытый ящик прекрасно справится с этим. Тп с оформдением “фазоинвертор” звучит громче нежели закрытый ящик, из-за того, что отверстие значительно увеличивает выход резонансных частот, что значительно расширяет чувствительность сабвуфера и позволяет добиться существенно большей басовитости.

Все вышеперечисленное в основном сводится к простому факту: закрытый ящик предназначен для более качественного звука, в то время как фазоинверторные используют для громкости. Но есть и некоторые исключения из этого правила. В конце концов, мы считаем, что качество звука это в гораздо большей степени наличие хорошей техники, а не определенный вид акустического оформления сабвуфера.

Саб с фазоинвертором

Расмотрим четыре вида конструкций сабвуферов:

• Бесконечный экран (free-air)
• Закрытый ящик (ЗЯ)
• Ящик с фазоинвертором (ФИ)
• Бандпасс или полосовой сабвуфер (БП)

Рассмотрим подробней каждый вид их достоинства и недостатки.

Кстати говоря тем кто хочет самостоятельно конструировать сабвуферы своими руками рекомендую книжку ” Лучшие конструкции усилителей УНЧ и сабвуферов своими руками “

Бесконечный экран (free-air), акустически разгруженное оформление, система одинарного действия.

Самой нетрудной в реализации являться конструкция бесконечного экрана. В такой конструкции волны фронтальной и тыловой части динамика непосредственно излучают в открытое пространство. В реальности для такого оформления используют большой щит (фанерный лист) с размерами щита превышающим максимальную длинну волны воспроизводимую НЧ или широкополосным динамиком. Динамик обычно распологают немного сместив от центра щита по диагонали. На практике используют укороченную конструкцию или ящик без задней стенки, конструкция ящика получается компактней.

Достоинства это очевидная простота конструкции и отсутствие повышения собственной резонансной частоты применяемого динамика, оформление не вносит искажений и они определяются только используемым динамиком, усилителем и источником.

Недостатки прежде всего большие размеры, щит и ящик имеют конечные размеры и когда длина волны на нижних частотах превышает размер от дифузора до края щита, то происходит сложение прямой (излучёной передней поверхностью дифузора) и обратной (излучёной тыльной поверхностью дифузора) волн (волны сложились в противофазе), что приводит к ослаблению или акустическому КЗ, а если волны придут в фазе то они сложатся в фазе и произойдет повышение отдочи.

Закрытый ящик (ЗЯ), акустически нагруженное оформление, система одинарного действия.

Герметичный ящик определенного объема, на одной из стенке устанавливается динамик. Причем динамик может стоять как излучателем наружу так и во внутрь, обычно излучателем наружу (как на рисунке). Для уменьшения объема внутрь ящика помещают вату, синтепон, что гасит стоячие волны внутри ящика и уменьшает вибрацию стенок корпуса.

Достоинства быстрый и четкий бас, простой в настройке, небольшой по объему корпус. В правельно расчитаном корпусе самое качественное воспроизведение низких частот.

Недостатки самый низкий КПД (эффективность), по сравнению с ФИ и БП, и если вы захотите низко играющий сабвуфер (до 30 Гц) то повышенные требования к мощности, размерам и ходу диффузора динамика.

Ящик с фазоинвертором (ФИ),акустически нагруженное оформление, система двойного действия.

Фазоинвертор это порт (труба, щель, отверстие, воздуховод) в корпусе акустической системы, обеспечивающая расширение НЧ-диапазона за счёт сложения излучения фазоинвертора и дифузора динамика на частоте настройки ФИ. Стоит отметить что Фазоинвертор это не просто порт любого размера, а четко расчитанный воздуховод квалифицируемым специалистом. И при правильной настройке фазоинвертора получается – довольно неплохой и ровный бас, на самых низких частотах (20-45) Гц. Излучателями звука являются фазоинвертор и динамик. Обычно фазоинвертор и динамик распологают на передней панели, но бывают на боковой и на задней стенки ящика. Одной из разновидностей ФИ является пасивный излучатель, где вместо фазоинвертора устанавливают на передней панели такой-же динамик как и основной (можно сгоревший, можно без магнита и катушки) дополнительный, который является пасивным излучателем, на резонансной частоте пасивный излучатель начинает колебаться в фазе с основным, что приводит к увеличению излучающей поверхности в 2 раза, что повышает отдачу на низких частотах.

Достоинства повышенный КПД, довольно неплохой и ровный бас, на самых низких частотах (20-45) Гц. Бас немного хуже чем у закрытого ящика.

Недостатки сложнее в настройке чем ЗЯ, для каждого динамика приходится настраивать длинну фазоинвертора. Повышенный КНИ чам в ЗЯ. Большая опасность повреждения динамика, амплитуда колебаний дифузора ниже резонансной частоты ограничена только жёсткостью подвеса.

Бандпасс или полосовой сабвуфер (БП),акустически нагруженное оформление, система как одинарного так и двойного действия.

Закрытый ящик-резонатор, четвёртого порядка, двухкамерный, внутренний объем разделен на две резонансных камеры. Динамик помещаться на перегородку между камерами, самое распространённое оформление БП, используется исключительно для сабвуферов. БП шестого и восьмого порядков, а также трёх камерные встречаются редко. БП оформление является фильтром, поэтому можно не ставить ФНЧ высоких порядков на усилитель и его настраивать.

Достоинства самый высокий КПД у данного типа оформления выше, чем у ФИ. Можно не ставить ФНЧ. Обычно хорошо расчитаный изготовленный и настроенный БП используют на соревнованиях по автозвуку SPL, получая давления 150-170dB.

Недостатки так как БП не являются системами прямого излучения их расчёт, изготовление и настройка очень сложны. Самое низкое качество воспроизведения низких частот. Система резонансная узкий диапазон воспроизводимых частот, нет возможности перестройки в частотном диапазоне. Сложность при замене динамика. Очень трудоёмок в изготовлении.

Фазоинвертор для сабвуфера, акустической колонки и короба

Построить полноценную акустическую систему в салоне автомобиля под силу любому автовладельцу. Многие устанавливают фронтальные громкоговорители. Именно с них начинается качественный звук. Они обеспечивают натуральное звучание даже при низкой частотности.  Когда этого становится мало, задумываются об использовании сабвуфера. Он подчеркивает глубину басов, усиливает давление звука. С помощью грамотно выбранного и установленного сабвуфера можно полностью изменить звуковое сопровождение.

Описание фазоинвертора

Сабвуферы бывают разнообразны по видам и качеству. Но для достижения наибольшего качества акустики рекомендуется осуществлять оформление их корпусов. Наиболее востребованный метод оформления — закрытый короб и фазоинвертор. Иногда звуковые фанаты предпочитают бандпасс, пассивные излучатели либо акустические нагрузки. Что такое фазоинвертор и как устанавливается — рассмотрим подробно.

Закрытый короб (ящик)

Закрытый короб (ящик) — это корпус динамика. Его объем соизмерим с объемом колонки.

Фазоинвертор для сабвуфера — это конструкция, представляющая собой специальное корпусное отверстие. Также, это может быть встроенная внутрь него труба, которая соединяет внутренний объем и внешнее пространство. По другому она называется порт фазоинвертора. Такая система отличается от закрытого короба тем, что он не гасит колебания исходящие от тыльной части диффузора. А наоборот, таким способом дополняет излучение. Это дает значительное увеличение звука.

Фазоинвертор имеет и другую разновидность — пассивный излучатель. Портом здесь выступает специальная система или простой динамик, который не подключен к усилителю.

Короб Фазоинвертор

Расчет короба

Систему акустики так же как и сабвуферы можно легко просчитать при помощи онлайн программ. Их просто скачать из интернета. Автоматический расчет осуществляется методом подстановки данных о звуковых элементах. Здесь надо выяснить информацию о технических характеристиках необходимых для расчета.

Сабвуфер схема

Всю информацию можно получить из встроенной программы базы данных. Если характеристики уже известны, их вводят вручную. Онлайн программа удобна еще и тем, что дает возможность подобрать динамики которые обеспечат лучшую отдачу.

Самыми простыми формами акустики являются закрытый короб и фазоинвертор. Для них не обязательно знать точные данные. Достаточно расчета с помощью формул.

Как рассчитать закрытый ящик

Понадобиться выяснить три главных показателя динамика. Результатом будет подбор внутреннего объема колонки. Обратите внимание на отношение резонансной частоты в паспорте к добротности. Если показатель меньше цифры 100, не рекомендуется устанавливать этот динамик в закрытом ящике. Так как в запертом корпусе воздух сжимается, и увеличивается жесткость подвески.

Выведены специальные формулы, которые связывают резонансную частоту, добротность и объем: Fc, Qtc, Vb соответственно, с такими же параметрами в паспорте. Формулы можно внимательно рассмотреть на фото.

Пользуясь формулами подбирается необходимый объем корпуса. Важно стремиться к тому, чтобы резонансная частота колонок не была выше 50 Гц. А добротность приближалась к показателю 0,7.

Как рассчитывается фазоинвертор

Расчет фазоинвертора происходит способом выбора динамиков, добротность которых от 0,3 до 0,5, а отношение резонансной частоты 50 (не менее).

Расчет ФИ короба сабвуфера

В этом случае необходимо вычислить следующие параметры:

1. Объем сабвуфера.
2. Площадь сечения.
3. Длину и диаметр трубы.
4. Порт фазоинвертора.

Информация о коробе подбирается по таким же формулам, как при расчете закрытого ящика. Только здесь отличается добротность колонки: от 0,6 до 0,65. Данные порта выясняются с использованием значения частоты, при которой осуществляется настройка фазоинвертора. Она выбирается наравне с резонансной частотой динамика. Но может быть и меньше. Расчет проводится по формулам, которые также есть на фото.

Длина расчетная иногда получается больше, чем рекомендованное максимальное значение. Но есть способы, которые помогают уменьшить эту длину. Выход круглого фазоинвертора размещается на плоскости панели. Это позволяет выигрывать в длине примерно 0,85. А труба фазоинвертора имеет на конце фланцы, которые способны усиливать эффект в большую сторону.

Примерно 15% от длины позволяет сэкономить размещение фазоинвертора вплотную к одной стороне колонки. Если использовать порт как усеченный конус сечения (круглого или прямоугольного), это даст возможность сделать длину меньше на 35%.

Рекомендации по настройке системы

Вышеперечисленные методы достаточно просты и не требуют сложных приборов для измерения и математических расчетов. Важно учесть еще несколько моментов:

• частота резонанса должны быть немного ниже частоты резонанса динамиков, находящихся в коробе;
• фазоинвертор расширяет воспроизводимые частоты в сторону низкой частотности. надо уметь выбрать правильную;

• при выборе слишком низких частот отдача динамиков упадет.

Короб Фазоинвертор

Для того, чтобы настроить фазоинвертор онлайн, в одной из программ, понадобятся очень точные данные о всех параметрах. Но все равно программа может выдавать большую погрешность. Поэтому большинство пользователей стараются настраивать акустику своими руками.

Сервис объявлений OLX: сайт объявлений в Украине

Днепр, Индустриальный Сегодня 00:48

Козельщина Сегодня 00:48

Запорожье, Александровский Сегодня 00:48

Без фото Рамки Индивидуальный уход » Прочая техника для индивидуального ухода Киев, Соломенский Сегодня 00:48

Харьков, Холодногорский Сегодня 00:47

44 732 грн. Договорная Первомайск Сегодня 00:47

Павлоград Сегодня 00:47

Винница, Замостянский Сегодня 00:47

Измаил Сегодня 00:47

Киев, Оболонский Сегодня 00:47

Полтава Сегодня 00:47

Как сделать фазоинвертор из канализационной трубы. Простая методика настройки фазоинвертора. Проектирование самодельного сабвуфера

От редакции: Статья итальянского специалиста-акустика, воспроизводимая здесь с благословения автора, в оригинале называлась Teoria e pratica del condotto di accordo. То есть, в буквальном переводе – «Теория и практика фазоинвертора». Заголовок этот, на наш взгляд, соответствовал содержанию статьи только формально. Действительно, речь идет о соотношении простейшей теоретической модели фазоинвертора и тех сюрпризов, которые готовит практика. Но это – если формально и поверхностно. А по существу, статья содержит ответ на вопросы, которые возникают, судя по редакционной почте, сплошь и рядом при расчете и изготовлении сабвуфера-фазоинвертора. Вопрос первый: «Если рассчитать фазоинвертор по формуле, известной уже давным-давно, получится ли у готового фазоинвертора расчетная частота?» Наш итальянский коллега, съевший на своем веку собак эдак с десяток на фазоинверторах, отвечает: «Нет, не получится». А потом объясняет, почему и, что самое ценное, на сколько именно не получится. Вопрос второй: «Рассчитал тоннель, а он такой длинный, что никуда не помещается. Как быть?» И здесь синьор предлагает настолько оригинальные решения, что именно эту сторону его трудов мы и вынесли в заголовок. Так что ключевое слово в новом заголовке надо понимать не по-новорусски (иначе мы бы написали: «короче – фазоинвертор»), а совершенно буквально. Геометрически. А теперь слово для выступления имеет синьор Матараццо.

Фазоинвертор: короче!

Жан-Пьеро МАТАРАЦЦО Перевод с итальянского Е. Журковой

Об авторе: Жан-Пьеро Матараццо родился в 1953 г. в городе Авеллино, Италия. С начала 70-х работает в области профессиональной акустики. Долгие годы был ответственным за тестирование акустических систем для журнала «Suono» («Звук»). В 90-х годах разработал ряд новых математических моделей процесса излучения звука диффузорами громкоговорителей и несколько проектов акустических систем для промышленности, включая популярную в Италии модель «Опера». С конца 90-х активно сотрудничает с журналами «Audio Review», «Digital Video» и, что для нас наиболее важно, «ACS» («Audio Car Stereo»). Во всех трех он – главный по измерению параметров и тестированию акустики. Что еще?.. Женат. Два сынишки растут, 7 годиков и 10.

Рис 1. Схема резонатора Гельмгольца. То, от чего все происходит.

Рис 2. Классическая конструкция фазоинвертора. При этом часто не учитывают влияние стенки.

Рис 3. Фазоинвертор с тоннелем, концы которого находятся в свободном пространстве. Здесь влияния стенок нет.

Рис 4. Можно вывести тоннель полностью наружу. Здесь опять произойдет «виртуальное удлинение».

Рис 5. Можно получить «виртуальное удлинение» на обоих концах тоннеля, если сделать еще один фланец.

Рис 6. Щелевой тоннель, расположенный далеко от стенок ящика.

Рис 7. Щелевой тоннель, расположенный вблизи стенки. В результате влияния стенки его «акустическая» длина получается больше геометрической.

Рис 8. Тоннель в форме усеченного конуса.

Рис 9. Основные размеры конического тоннеля.

Рис 10. Размеры щелевого варианта конического тоннеля.

Рис 11. Экспоненциальный тоннель.

Рис 12. Тоннель в форме песочных часов.

Рис 13. Основные размеры тоннеля в форме песочных часов.

Рис 14. Щелевой вариант песочных часов.

Магические формулы

Одно из наиболее часто встречающихся пожеланий в электронной почте автора – привести «магическую формулу», по которой читатель ACS мог бы сам рассчитать фазоинвертор. Это, в принципе, нетрудно. Фазоинвертор представляет собой один из случаев реализации устройства под названием «резонатор Гельмгольца». Формула его расчета не намного сложнее самой распространенной и доступной модели такого резонатора. Пустая бутылочка из-под кока-колы (только обязательно бутылка, а не алюминиевая банка) – именно такой резонатор, настроенный на частоту 185 Гц, это проверено. Впрочем, резонатор Гельмгольца намного древнее даже этой, постепенно выходящей из употребления упаковки популярного напитка. Однако и классическая схема резонатора Гельмгольца схожа с бутылкой (рис. 1). Для того чтобы такой резонатор работал, важно, чтобы у него был объем V и тоннель с площадью поперечного сечения S и длиной L. Зная это, частоту настройки резонатора Гельмгольца (или фазоинвертора, что одно и то же) теперь можно рассчитать по формуле:

где Fb – частота настройки в Гц, с – скорость звука, равная 344 м/с, S – площадь тоннеля в кв. м, L – длина тоннеля в м, V – объем ящика в куб. м. = 3,14, это само собой.

Эта формула действительно магическая, в том смысле, что настройка фазоинвертора не зависит от параметров динамика, который будет в него установлен. Объем ящика и размеры тоннеля частоту настройки определяют раз и навсегда. Все, казалось бы, дело сделано. Приступаем. Пусть у нас есть ящик объемом 50 литров. Мы хотим превратить его в корпус фазоинвертора с настройкой на 50 Гц. Диаметр тоннеля решили сделать 8 см. По только что приведенной формуле частота настройки 50 Гц получится, если длина тоннеля будет равна 12,05 см. Аккуратно изготавливаем все детали, собираем их в конструкцию, как на рис. 2, и для проверки измеряем реально получившуюся резонансную частоту фазоинвертора. И видим, к своему удивлению, что она равна не 50 Гц, как полагалось бы по формуле, а 41 Гц. В чем дело и где мы ошиблись? Да нигде. Наш свежепостроенный фазоинвертор оказался бы настроен на частоту, близкую к полученной по формуле Гельмгольца, если бы он был сделан, как показано на рис. 3. Этот случай ближе всего к идеальной модели, которую описывает формула: здесь оба конца тоннеля «висят в воздухе», относительно далеко от каких-либо преград. В нашей конструкции один из концов тоннеля сопрягается со стенкой ящика. Для воздуха, колеблющегося в тоннеле, это небезразлично, из-за влияния «фланца» на конце тоннеля происходит как бы его виртуальное удлинение. Фазоинвертор окажется настроенным так, как если бы длина тоннеля была равна 18 см, а не 12, как на самом деле.

Заметим, что то же самое произойдет, если тоннель полностью разместить снаружи ящика, снова совместив один его конец со стенкой (рис. 4). Существует эмпирическая зависимость «виртуального удлинения» тоннеля в зависимости от его размеров. Для круглого тоннеля, один срез которого расположен достаточно далеко от стенок ящика (или других препятствий), а другой находится в плоскости стенки, это удлинение приблизительно равно 0,85D.

Теперь, если подставить в формулу Гельмгольца все константы, ввести поправку на «виртуальное удлинение», а все размеры выразить в привычных единицах, окончательная формула для длины тоннеля диаметром D, обеспечивающего настройку ящика объемом V на частоту Fb, будет выглядеть так:

Здесь частота – в герцах, объем – в литрах, а длина и диаметр тоннеля – в миллиметрах, как нам привычнее.

Полученный результат ценен не только тем, что позволяет на этапе расчета получить значение длины, близкое к окончательной, дающей требуемое значение частоты настройки, но и тем, что открывает определенные резервы укорочения тоннеля. Почти один диаметр мы уже выиграли. Можно укоротить тоннель еще больше, сохранив ту же частоту настройки, если сделать фланцы на обоих концах, как показано на рис. 5.

Теперь, кажется, все учтено, и, вооруженные этой формулой, мы представляемся себе всесильными. Именно здесь нас и ждут трудности.

Первые трудности

Первая (и главная) трудность заключается в следующем: если относительно небольшой по объему ящик требуется настроить на довольно низкую частоту, то, подставив в формулу для длины тоннеля большой диаметр, мы и длину получим большую. Попробуем подставить диаметр поменьше – и все получается отлично. Большой диаметр требует большой длины, а маленький – как раз небольшой. Что же тут плохого? А вот что. Двигаясь, диффузор динамика своей тыльной стороной «проталкивает» практически несжимаемый воздух через тоннель фазоинвертора. Поскольку объем колеблющегося воздуха постоянен, то скорость воздуха в тоннеле будет во столько раз больше колебательной скорости диффузора, во сколько раз площадь сечения тоннеля меньше площади диффузора. Если сделать тоннель в десятки раз меньшего размера, чем диффузор, скорость потока в нем окажется большой, и, когда она достигнет 25 – 27 метров в секунду, неизбежно появление завихрений и струйного шума. Великий исследователь акустических систем Р. Смолл показал, что минимальное сечение тоннеля зависит от диаметра динамика, наибольшего хода его диффузора и частоты настройки фазоинвертора. Смолл предложил совершенно эмпирическую, но безотказно работающую формулу для вычисления минимального размера тоннеля:

Формулу свою Смолл вывел в привычных для него единицах, так что диаметр динамика Ds, максимальный ход диффузора Xmax и минимальный диаметр тоннеля Dmin выражаются в дюймах. Частота настройки фазоинвертора – как обычно, в герцах.

Теперь все выглядит не так радужно, как прежде. Очень часто оказывается, что, если правильно выбрать диаметр тоннеля, он выходит невероятно длинным. А если уменьшить диаметр, появляется шанс, что уже на средней мощности тоннель «засвистит». Помимо собственно струйных шумов, тоннели небольшого диаметра обладают еще и склонностью к так называемым «органным резонансам», частота которых намного выше частоты настройки фазоинвертора и которые возбуждаются в тоннеле турбулентностями при больших скоростях потока.

Столкнувшись с такой дилеммой, читатели ACS обычно звонят в редакцию и просят подсказать им решение. У меня их три: простое, среднее и экстремальное.

Простое решение для небольших проблем

Когда расчетная длина тоннеля получается такой, что он почти помещается в корпусе и требуется лишь незначительно сократить его длину при той же настройке и площади сечения, я рекомендую вместо круглого использовать щелевой тоннель, причем размещать его не посреди передней стенки корпуса (как на рис. 6), а вплотную в одной из боковых стенок (как на рис. 7). Тогда на конце тоннеля, находящемся внутри ящика, будет сказываться эффект «виртуального удлинения» из-за находящейся рядом с ним стенки. Опыты показывают, что при неизменной площади сечения и частоте настройки тоннель, показанный на рис. 7, получается примерно на 15% короче, чем при конструкции, как на рис. 6. Щелевой фазоинвертор, в принципе, менее склонен к органным резонансам, чем круглый, но, чтобы обезопасить себя еще больше, я рекомендую устанавливать внутри тоннеля звукопоглощающие элементы, в виде узких полосок фетра, наклеенных на внутреннюю поверхность тоннеля в районе трети его длины. Это – простое решение. Если его недостаточно, придется перейти к среднему.

Среднее решение для проблем побольше

Решение промежуточной сложности заключается в использовании тоннеля в форме усеченного конуса, как на рис. 8. Мои эксперименты с такими тоннелями показали, что здесь можно уменьшить площадь сечения входного отверстия по сравнению с минимально допустимой по формуле Смолла без опасности возникновения струйных шумов. Кроме того, конический тоннель намного менее склонен к органным резонансам, нежели цилиндрический.

В 1995 году я написал программу для расчета конических тоннелей. Она заменяет конический тоннель последовательностью цилиндрических и путем последовательных приближений вычисляет длину, необходимую для замены обычного тоннеля постоянного сечения. Программа эта сделана для всех желающих, и ее можно взять на сайте журнала ACS http://www.audiocarstereo.it/ в разделе ACS Software. Маленькая программка, работает под DOS, можно скачать и посчитать самому. А можно поступить по-другому. При подготовке русской редакции этой статьи результаты вычислений по программе CONICO были сведены в таблицу, из которой можно взять готовый вариант. Таблица составлена для тоннеля диаметром 80 мм. Это значение диаметра подходит для большинства сабвуферов с диаметром диффузора 250 мм. Рассчитав по формуле требуемую длину тоннеля, найдите это значение в первом столбце. Например, по вашим расчетам оказалось, что нужен тоннель длиной 400 мм, например, для настройки ящика объемом 30 литров на частоту 33 Гц. Проект нетривиальный, и разместить такой тоннель внутри такого ящика будет непросто. Теперь смотрим в следующие три столбца. Там приведены рассчитанные программой размеры эквивалентного конического тоннеля, длина которого будет уже не 400, а всего 250 мм. Совсем другое дело. Что означают размеры в таблице, показано на рис. 9.

Таблица 2 составлена для исходного тоннеля диаметром 100 мм. Это подойдет для большинства сабвуферов с головкой диаметром 300 мм.

Если решите пользоваться программой самостоятельно, помните: тоннель в форме усеченного конуса делается с углом наклона образующей a от 2 до 4 градусов. Этот угол больше 6 – 8 градусов делать не рекомендуется, в этом случае возможно возникновение завихрений и струйных шумов на входном (узком) конце тоннеля. Однако и при небольшой конусности уменьшение длины тоннеля получается довольно значительным.

Тоннель в форме усеченного конуса не обязательно должен иметь круглое сечение. Как и обычный, цилиндрический, его иногда удобнее делать в виде щелевого. Даже, как правило, удобнее, ведь тогда он собирается из плоских деталей. Размеры щелевого варианта конического тоннеля приведены в следующих столбцах таблицы, а что эти размеры означают, показано на рис. 10.

Замена обычного тоннеля коническим способна решить много проблем. Но не все. Иногда длина тоннеля получается настолько большой, что укорочения его даже на 30 – 35% недостаточно. Для таких тяжелых случаев есть…

Экстремальное решение для больших проблем

Экстремальное решение заключается в применении тоннеля с экспоненциальными обводами, как показано на рис. 11. У такого тоннеля площадь сечения сначала плавно уменьшается, а потом так же плавно возрастает до максимальной. С точки зрения компактности для данной частоты настройки, устойчивости к струйным шумам и органным резонансам экспоненциальный тоннель не имеет себе равных. Но он не имеет себе равных и по сложности изготовления, даже если рассчитать его обводы по такому же принципу, как это было сделано в случае конического тоннеля. Для того чтобы преимуществами экспоненциального тоннеля все же можно было воспользоваться на практике, я придумал его модификацию: тоннель, который я назвал «песочные часы» (рис. 12). Тоннель-песочные часы состоит из цилиндрической секции и двух конических, откуда внешнее сходство с древним прибором для измерения времени. Такая геометрия позволяет укоротить тоннель по сравнению с исходным, постоянного сечения, по меньшей мере, в полтора раза, а то и больше. Для расчета песочных часов я тоже написал программу, ее можно найти там же, на сайте ACS. И так же, как для конического тоннеля, здесь приводится таблица с готовыми вариантами расчета.

Что означают размеры в таблицах 3 и 4, станет ясно из рис. 13. D и d – это диаметр цилиндрической секции и наибольший диаметр конической секции, соответственно, L1 и L2 – длины секций. Lmax – полная длина тоннеля в форме песочных часов, приводится просто для сравнения, насколько короче его удалось сделать, а вообще, это L1 + 2L2.

Технологически песочные часы круглого поперечного сечения делать не всегда просто и удобно. Поэтому и здесь можно выполнить его в виде профилированной щели, получится, как на рис. 14. Для замены тоннеля диаметром 80 мм я рекомендую высоту щели выбрать равной 50 мм, а для замены 100-миллиметрового цилиндрического тоннеля – равной 60 мм. Тогда ширина секции постоянного сечения Wmin и максимальная ширина на входе и выходе тоннеля Wmax будут такими, как в таблице (длины секций L1 и L2 – как в случае с круглым сечением, здесь ничего не меняется). Если понадобится, высоту щелевого тоннеля h можно изменить, одновременно скорректировав и Wmin, Wmax так, чтобы значения площади поперечного сечения (h.Wmin, h.Wmax) остались неизменными.

Вариант фазоинвертора с тоннелем в форме песочных часов я применил, например, когда делал сабвуфер для домашнего театра с частотой настройки 17 Гц. Расчетная длина тоннеля получилась больше метра, а рассчитав «песочные часы», я смог сократить ее почти вдвое, при этом шумов не было даже при мощности около 100 Вт. Надеюсь, вам это тоже поможет…

Сабвуфер — это элемент акустической системы, который воспроизводит звучание аудиотреков на самых низких частотах. Иметь хороший сабвуфер — мечта меломана, ведь качественное звучание музыки в салоне машины любят все. Однако подобное устройство стоит недёшево. Впрочем, большинству автовладельцев под силу рассчитать короб для сабвуфера и сделать его своими руками, чтобы избежать ненужных трат на заводскую модель.

Как подобрать динамики для своего сабвуфера

Сабвуферы применяются в автомобилях для улучшения звучания музыки на низких частотах. Для обычного прослушивания мелодий или радиопередачи штатной аудиосистемы в машине бывает вполне достаточно, но ценители громкого и чистого звука на пониженных частотах предпочитают размещать в салоне сабвуфер.

Во время подбора динамиков для будущего изделия, автовладелец узнаёт, что по форме и размеру они могут быть круглыми или овальными. Обычно (исходя из габаритов салона автомобиля) выбираются круглые динамики с диаметром 10, 13 или 16 см, а также овальные длиной 15х23 см. Соответственно, чем больше диаметр динамика, тем качественнее будет воспроизводиться звук на низких частотах.

Как узнать, какие автомобильные динамики вам подойдут

Перед самостоятельным изготовлением сабвуфера в автомобиль требуется уточнить несколько основных тезисов:

• на качество звучания музыки в машине форма динамиков никак не влияет;
• на глубину и сочность звука влияет только размер динамика;
• необходимо хорошо продумать, какой именно формы и размера нужны динамики, чтобы сабвуфер уместно смотрелся в салоне.

Дизайн не имеет первостепенного значения, поэтому при выборе динамика приоритетными являются его технические характеристики

Проектирование самодельного сабвуфера

Автомобильные сабвуферы устанавливаются в багажном отсеке или на задней полке, поэтому такая система получила название тыловой.

Самый серьёзный момент в изготовлении — это определение его размера и устройства. В зависимости от поставленных задач конструкция может иметь самые разные вариации.

Виды сабвуферов

Существует всего два основных вида сабвуферов. Если говорить об отношении к усилителю мощности звука, то условно они делятся на:

• активные. Они имеют уже встроенные усилитель и кроссовер, которые обеспечивают высокое качество звука и убирают из звучания высокие частоты. Активный сабвуфер получает сигналы от любого источника, с которым имеет связь;
• пассивные. Устройство не оснащается дополнительными усилительными элементами, поэтому подключается к основной аудиосистеме салона. Единственный недостаток пассивного сабвуфера заключается в том, что он серьёзно загружает все каналы системы, поэтому понижается и качество звучания.

Активные сабвуферы не загружают штатную аудиосистему салона, поэтому они отличаются более качественным звучанием

Где установить: в багажнике или под сиденьем

Если активный сабвуфер можно поставить практически куда угодно, то от местоположения пассивного устройства напрямую будет зависеть чистота и мощность его звучания на низких частотах. В зависимости от предпочтений автовладельца и наличия свободных пространств в разных типах машины, предлагается несколько мест для установки:

• по центру впереди — оптимальная позиция для связи с фронтальными динамиками, что обеспечит практически идеальное звучание треков в салоне. Однако в большинстве автомобилей впереди нет места для размещения каких-либо крупногабаритных устройств, поэтому расположение по центру впереди больше подойдёт для микроавтобусов;
• в багажнике, с направленностью динамика вперёд — один из самых популярных среди водителей способов размещения сабвуфера. Подходит для всех видов транспортных средств;
• в багажнике, с направленностью динамика назад — больше подходит для авто в кузове хэтчбек, так как звуковая волна не встречает препятствия на своём пути. Расположение в багажнике назад неприемлемо для автомобилей в кузове седан или купе, так как звук будет сильно деформироваться из-за специфики конструкции багажного отсека;
• на полу под сиденьем — ещё один вариант, который, однако, не пользуется широкой популярностью у водителей. Из-за того, что сабвуфер расположен вровень с полом, к тому же корпус находится под сиденьем, звук встречает множество преград на своём пути;
• на задней полке — один из лучших вариантов размещения сабвуфера во всех типах автомобилей. Главное условие — полка должна быть достаточно широкой и прочной, чтобы выдерживать низкочастотные басы.

Фотогалерея: основные места для размещения устройства в автомобиле

Алгоритм программы учтёт все пожелания и сделает расчёт объёма и иных параметров корпуса быстро и правильно

Из чего изготовить короб

Короб для сабвуфера — это не просто коробка, в которой находится динамик. Короб должен соответствовать многим динамическим законам акустики, чтобы звучание было по-настоящему насыщенным и чётким. Для изготовления разных типов коробов потребуются различные материалы, да и способы изготовления во многом будут не похожи один на другой.

Как построить короб для сабвуфера фазоинверторного типа

Стандартный вариант самодельного сабвуфера — это фазоинвертор. Это наиболее простой вид сабвуфера, к тому же его короб хорош тем, что специальная фазоинверторная трубка позволяет воспроизводить низкие частоты, практически не воспринимаемые человеческим ухом. Да и конструкция короба довольно простая, что делает его изготовление доступным практически для каждого.

Необходимые инструменты:

• шумоизоляция;
• саморезы по дереву длиной 50 мм;
• дрель;
• отвёртка;
• электрический лобзик;
• жидкие гвозди;
• герметик;
• клей ПВА;
• карпет.

Корпус для размещения фазоинверторного сабвуфера должен быть максимально прочным и не пропускать звуковые волны. Для этих целей отлично подойдёт многослойная фанера или ДСП высокого качества. Оптимальный вариант — взять фанерный лист толщиной 30 мм.

Для изготовления корпуса нужно следовать такому плану:

1. Подготовить части корпуса: переднюю, заднюю, две боковых, нижнюю и верхнюю сообразно своим расчётам или параметрам, выведенным программами.
2. Под размер динамика (например, диаметр 160 мм) вырезать отверстие в передней части корпусной заготовки.
3. Над отверстием под динамик потребуется также вырезать щель для трубки фазоинвертора и прикрутить к ней отсек для фазоинвертора.
4. После того как на передней панели будет проделано два отверстия, необходимо склеить между собой все боковые части короба, а затем прикрутить их друг к другу саморезами.
5. При этом особенно важно до упора закрутить каждый саморез, так как пустые пространства между панелями серьёзно исказят звучание динамика.
6. Далее на задней части корпуса потребуется вырезать небольшое отверстие для проводов.
7. Перед тем как соединить все части корпуса, вставляем динамик.
8. Дальше необходимо провести внутреннюю отделку корпуса: для этого смолой или герметиком нужно промазать все стыки и щели для повышения герметизации, после чего на все боковые панели приклеивается шумоизоляционная ткань.
9. После завершения внутренней отделки нужно перейти на внешнюю: корпус обтягивается карапетовой тканью, причём ткань должна закрывать и щель для фазоинвертора. Карапет можно натянуть посредством обычной эпоксидки или же степлера для мебели.

Как только динамик будет закреплён, от него протягиваются провода через отверстие и подключаются к акустической системе автомобиля.

Фотогалерея: как собрать компактный короб с фазоинвертором

Сабвуфер можно подключить самостоятельно, опираясь на параметры данной схемы

Перед началом работы необходимо убедиться, что аккумулятор транспортного средства отключён. Это та мера безопасности, которая позволит не только избежать повреждений в акустической системе, но и может сберечь здоровье и работоспособность частей тела человека.

Видео: подключение и настройка сабвуфера

Самостоятельное проектирование, изготовление и подключение сабвуферов в автомобиле доступно практически каждому водителю. Залогом успеха дела станет как грамотный расчёт габаритов и объёма изделия, так и аккуратная сборка корпуса. При этом автолюбитель может самостоятельно подобрать нужный размер динамиков, чтобы создать в салоне то звучание низких частот, которое его больше всего устраивает.

Ну как, нашли подсказку, на которую я намекал в прошлом выпуске? Там было насчёт «баса народа»…

Ладно, раз не нашли, сейчас помогу. Весной 2006 года мы с вами общими усилиями (один я бы не справился) пришли к очень благоприятному для себя заключению: при правильном выборе динамика и верном расчёте объёма закрытый ящик может обеспечить в салоне автомобиля абсолютно, незыблемо ровную АЧХ. Ровную и простирающуюся в область низких частот настолько, насколько немыслимо этого достичь в домашнем аудио, ни за какие деньги. Всё, что для этого надо сделать — устроить так, чтобы АЧХ сабвуфера в открытом пространстве начала спадать примерно (или точно) там же, где начинается подъём на волшебной кривой передаточной функции салона. Двигая этой частотой вверх или вниз по оси частот, мы можем получить некоторый подъём на АЧХ или, наоборот, пострадать от некоторого спада по отношению к средним частотам, но в одном можно быть уверенным: уровень звукового давления, создаваемый в салоне машины сабвуфером в закрытом ящике ниже 50 — 60 Гц, не начнёт падать до самых низких, инфразвуковых частот, да и там это произойдёт не из-за него, а из-за нежёсткости и негерметичности кузова. Это было весной, и это, можно считать, были хорошие новости.

Зимой, а точнее — в прошлом номере, мы с той же неумолимостью пришли к выводу: сабвуфер-фазоинвертор ни при каких реально возможных обстоятельствах такой благодати во всей полосе низких частот обеспечить не может. Фазоинвертор придумали чёрт знает когда нарочно для расширения полосы воспроизводимых частот вниз, а у нас, в машине, это не актуально в силу той же самой передаточной функции. Это вроде бы новость плохая.

Однако тут же на реальном примере мы убедились: полосу частот в машине фазоинвертор не расширит, зато способен существенно увеличить уровень звукового давления при одной и той же подведенной к сабвуферу мощности. Опять хорошая новость. Итого: две хорошие на одну плохую, счёт в нашу пользу. Но как же всё-таки быть с врождённой неравномерностью АЧХ фазоинвертора? Вот про это и была подсказка, которую вы не нашли.

Чтобы не искать: вот результаты обобщения десятков реально построенных и успешно работающих аудиосистем. Верхний график — чего хотят чемпионы, нижний — что предпочитает просто любитель музыки в автомобиле. Во избежание недоразумений подчеркнём: во всех случаях речь идёт о серьёзных, порой очень недешёвых системах

Кто далёк от народа?

Тогда же, погожей весной 2006 года, мы прошерстили данные рубрики «Системы» на предмет выяснения: какую басовую АЧХ желает иметь народ в своём автомобиле, потратившись на установку руками профессионалов. И выяснили: есть два довольно непохожих типа баса. Один можно наблюдать (вернее — слышать) в машинах, получивших самые высокие оценки на соревнованиях самого высокого уровня. Вот именно так: самые и на самых. В таких машинах басовая частотная характеристика очень напоминает АЧХ дорогой (или очень дорогой) домашней акустики. Обобщённо: ровный, с минимальными отклонениями от горизонтали «стол» до самого низа. Если же взять статистику по обычным, для повседневного использования, автомобилям, там кривая будет существенно другая: с довольно явственно прорисованным подъёмом на басах, максимум которого приходится на 40 Гц.

Почему чемпионы оказались дальше от народа, чем мы ожидали? Да нет, они — из наших, просто на соревнованиях машину слушают на месте и, кроме специальных случаев, при заглушенном двигателе. Это, по существу, воспроизведение домашних условий в салоне, отсюда и уже отмеченное сходство. Но стоит запустить двигатель и куда-нибудь отправиться (а, говорят, автомобиль для этого и предназначен), требования к басам резко меняются, уровень низкочастотного шума в салоне даже дорогого автомобиля неожиданно высок, но воспринимается ухом совсем не так, как шумы на средних частотах. Кажется, что в машине тихо, но почему-то басовые звуки музыкального сопровождения поездки как будто затихают — так наш слух адаптируется к постоянно действующей низкочастотной помехе. Басы надо поднимать, и в этом случае не так страшно, если подняты они окажутся не все сразу, а только до какой-то частоты, в реальных фонограммах содержание информации ниже 30 Гц крайне невелико.

Отсюда и столь любимая в народе форма басовой АЧХ. Отсюда же — крайняя полезность для автомобильной акустики замечательного изобретения, сделанного в первой трети прошлого века.

Упрощённые до прямолинейности графики происходящего в салоне машины, когда туда помещают сабвуфер. Верхний вы уже видели: это — результат идеально аудиофильской настройки сабвуфера типа ЗЯ. Его АЧХ «на свободе» начинает спадать именно там и именно с таким наклоном, с каким её поднимает передаточная функция салона. Итог — неколебимая прямая и призовой кубок.

Смотрите, что пришло

Вновь повторим иллюстрацию к одному из прошлых выпусков: название серии это не только допускает, но и требует. Вот схема, лежащая в основе «рецепта чемпионов». Предельно упрощённая, но все упрощения мы оговорим. Если согласиться с тем, что на нижней граничной частоте АЧХ сабвуфера в закрытом ящике резко, изломом, начинает катиться вниз, а на этой же частоте передаточная функция заворачивает вверх, то результирующая характеристика будет по-чемпионски горизонтальной. Вы правы, природа не терпит изломов, реально кривые будут загибаться плавно, одна вниз, другая — вверх, но при выполнении некоторых условий (которые мы обсуждали) результат будет таким же: ровная АЧХ до неслышимых границ. Теперь с такими же условностями нарисуем, что произойдёт, если вместо закрытого ящика мы построим фазоинвертор. Для большей ясности давайте сначала его построим плохо и неправильно. Это значит: запомнив из материалов про «простые числа», сулящие небесные характеристики ЗЯ (№4/2006), что резонансная частота динамика в этом виде оформления должна выбираться близкой к частоте перегиба кривой передаточной функции, настроим на эту частоту и вновь сооружаемый ФИ. Это на практике означает настройку герц эдак на 60 — 70. Что произойдёт? А ничего хорошего, АЧХ фазоинвертора, как уже говорилось, ниже частоты настройки падает вдвое быстрее, чем у закрытого ящика, 24 дБ/окт. вместо 12. Передаточная функция салона про это ничего не знает и по-прежнему обеспечивает подъём АЧХ в присущем ей темпе: 12 дБ/окт. Результатом станет «дефицит бюджета», ниже частоты настройки результирующая АЧХ пойдёт вниз с наклоном 12 дБ/окт. Зачем надо было вертеть дыру в ящике, чтобы такое получить? И верно, незачем, но мы ведь нарочно начали с плохого фазоинвертора, чтобы лучше вышел хороший.

Второй график — пример неуместного переноса этого же подхода на фазоинвертор. Его собственная АЧХ спадает ниже частоты настройки с наклоном уже 24 дБ/окт., передаточная функция наполовину скомпенсирует только крутизну спада, но он начнётся с той же недопустимо высокой частоты.

Выбросим сделанное ранее (слава богу, мысленно) и построим другой ФИ, у которого частота настройки существенно ниже частоты перегиба передаточной функции. Теперь происходит следующее: начиная с некоторой частоты передаточная функция салона начинает поднимать звуковое давление внутри, ведь АЧХ сабвуфера в свободном пространстве пока горизонтальна. Когда же частота (мы идём сверху вниз, разумеется) достигнет частоты настройки, АЧХ самого сабвуфера пойдёт вниз с наклоном 24 дБ/окт., на 12 дБ/окт. её «выправит» передаточная функция, итог — падение отдачи ниже частоты настройки, как у закрытого ящика в комнате.

А теперь посмотрите, что происходит между этими двумя частотами: пока не началось падение АЧХ, фазоинвертор успел набрать изрядный запас звукового давления. То, что в нашей упрощённой схеме выглядит эдаким домиком, на самом деле реализуется в виде плавных кривых, в общем случае похожих именно на форму АЧХ «народного баса». Остаётся самая малость — реализовать это на практике, где прямых и ломаных нету…

Идеализация реальной настройки ФИ: его звёздный час приходится на диапазон между точкой перегиба кривой передаточной функции и частотой настройки. Чем шире разнесены эти две частоты, тем больше простора для басового «домика».

Основной принцип, вытекающий вовсе не из науки, а из самой приземлённой практики, вы уже можете вывести сами. Если большинство населения делает (или принимает сделанную для них) АЧХ сабвуфера в виде горба с центральной частотой около 40 Гц, то зачем нам идти против народа? Исходя из приведенной схемы, самым первым, даже нулевым приближением рецепта оптимального автомобильного (только автомобильного) фазоинвертора будет настройка его на частоту 40 плюс-минус 5 Гц. На передаточную функцию мы никак повлиять не можем, она определит, где начинается подъём АЧХ. А её спад, а следовательно, и максимум придутся по нашей модели на частоту настройки ФИ. И всё? Вновь «простые числа»? Увы, нет. Совсем простых чисел для фазоинвертора не придумано. Но кое-что упростить всё же можно.

Свобода в степени

Действительно, был ящик, стал ящик с тоннелем, почему нельзя и в этом случае обойтись простыми рецептами? Дело в числе переменных, определяющих характеристики фазоинвертора как колебательной системы. Если в случае закрытого ящика мы имели дело с системой с одной степенью свободы, то у ФИ этих степеней две. Численно разница невелика, но для того, чтобы представить, насколько сложнее при этом становятся повадки системы, воспользуемся такой иллюстрацией, вам предстоит либо представить себе не раз виденные предметы в определённом сочетании, либо, если нет иного занятия, взять и в самом деле построить несложную экспериментальную установку. Первая её часть — банальный маятник, да хоть груз на верёвке. Всё, что он умеет — качаться туда-сюда, движения его предсказуемы до неинтересности. У маятника степень свободы — одна, его состояние в любой момент времени исчерпывающим образом определяется углом отклонения от положения равновесия. Теперь замените верёвку резинкой. Степеней свободы, то есть не зависящих друг от друга координат, определяющих состояние такой, с позволения сказать, системы, стало две: угол качания и степень растяжения резинки. Отклоните теперь такой маятник в сторону, одновременно растянув резинку. Если вы правда не видели, что после этого начнётся, не пожалейте времени и галантереи и проведите опыт: вместо банального раскачивания груз будет выделывать в воздухе трудноописуемые и нелегко прогнозируемые кульбиты.

Примерно в той же мере поведение ФИ отличается от предсказуемого ЗЯ. У динамика по-прежнему три параметра, один из которых, эквивалентный объём, сейчас менее важен, потому что определяет масштабный фактор, а не процесс колебаний, а два других, резонансная частота и добротность, по-прежнему важны. Но у акустического оформления параметров стало вдвое больше: объём ящика и частота настройки тоннеля. В каком соотношении эти четыре величины должны находиться, чтобы мы не оказались разочарованы результатами? Серьёзные исследования работы фазоинвертора породили не одну диссертацию и множество классических научных статей, но у нас задача иная, поэтому попытаемся дать практические ориентиры, не вдаваясь в подробности, почему они именно таковы.

Ведь смотрите: считать ФИ всё равно предстоит с помощью компьютерной программы, причём с вероятностью 99% это будет BassBox или (что то же самое) JBL Speaker Shop, эти некогда коммерческие продукты сейчас расползлись по миру в таком количестве, что не найти очередную копию себе сможет только очень ленивый. Но печка, от которой танцевать, даже при наличии испытанного софта, всё же нужна.

Общее правило: чем просторнее корпус ФИ, тем выше (но тем и острее) будет горб акустического усиления

В достаточно просторных корпусах, которые, будь они закрытыми, приводили бы к низким значениям полной добротности динамика в оформлении, пик отдачи ложится на частоту настройки

В корпусах тесных, в том числе — оптимальных в роли ЗЯ для данного динамика, АЧХ имеет максимум выше частоты настройки, при совсем заниженном объёме характеристика приобретает двугорбую форму, а выгода от использования ФИ сходит на нет

Неспортивное ориентирование

Итак, ориентир первый, уже относительно понятный из сравнения практической, «целевой» формы АЧХ, полученной обобщением практики, и упрощённой картинки, иллюстрирующей происходящее в салоне. Если мы хотим, чтобы на АЧХ возник подъём с максимумом в районе 40 Гц, на этой частоте и должен начаться спад АЧХ сабвуфера в свободном пространстве (в комнате или на улице — всё равно, важно, что не в салоне). Эта частота в первом приближении — частота настройки тоннеля. Та же практика демонстрирует со всей очевидностью: во всех удачных аудиосистемах, где используется сабвуфер в фазоинверторном оформлении, частота настройки приходится на диапазон 30 — 40 Гц. В этом же коридоре находятся обычно значения частоты настройки фазоинверторов, рекомендуемых для своих сабвуферов изготовителями. За исключением особых случаев спортивного применения, мы сейчас не об этом. Глядя на условно-упрощённую диаграмму, вы можете сообразить, что при прочих равных чем ниже будет частота настройки ФИ, тем выше успеет забраться АЧХ в салоне, прежде чем начнёт падать с тем же наклоном. Это вы можете увидеть и по фактическим материалам: загляните в какой-либо из наших тестов корпусных сабвуферов и сравните частоту настройки тоннеля (для тех, у кого он есть) с положением максимума звукового давления, зафиксированного при измерениях в салоне.

Однако положение горба по частоте — одно, а высота его — другое. Как добиться желаемого плавного подъёма басов в разумно широкой полосе частот, чтобы АЧХ не стояла домиком, как одеяло у первогодка? Свои ориентиры есть и для этого. Общее правило: при прочих равных (мы всё время делаем эту оговорку, и понятно почему — из-за возросшего числа переменных) подъём АЧХ вблизи частоты настройки будет тем выше и острее, чем больше объём ящика ФИ. Как выбрать первое приближение объёма? Есть простой (наконец-то) рецепт, за которым, правда, стоят далеко не простые умозаключения классиков современной электроакустики. Возьмите такой объём, который, если бы он был закрытым ящиком, дал бы значение полной добротности головки в оформлении, равное примерно 0,55 — 0,6. Именно в силу этого оптимальный объём ФИ в подавляющем большинстве случаев больше, чем оптимальный ЗЯ для этого же динамика, ведь ЗЯ рассчитывается исходя из результирующей добротности 0,7, а то и выше.

При таком объёме (а здесь играет роль, разумеется, не столько абсолютное значение объёма, сколько его отношение к величине эквивалентного объёма динамика Vas) можно рассчитывать на корректную работу получившегося акустического оформления во-первых и на то, что максимум отдачи будет находиться вблизи частоты настройки — во вторых. Нужен более высокий, пусть и более «домиком», подъём АЧХ — увеличивайте объём. Нужен подъём ниже, но более плавный и в более широкой полосе частот — уменьшайте объём, только заранее будьте готовы к двум вещам: вместе со сглаживанием максимума он с уменьшением объёма будет стремиться переехать выше по частоте, и уже не будет строго соответствовать частоте настройки порта, а когда объём достигнет значения оптимального для этого динамика закрытого ящика, с очень большой вероятностью АЧХ приобретёт довольно неуклюжую седловидную форму, при этом акустическое усиление, тот самый горб, который мы пытаемся построить, в большинстве случаев сойдёт на нет.

Впрочем, прежде чем начать опыты с подбором (а по-другому не получается, с одного клика ФИ рассчитать не удавалось ещё никому) объёма и настройки, надо определиться с динамиком. Здесь нам будет необходимо, увы, разрушить одно заблуждение.

Вновь на арене EBP

Мы уже говорили об этой величине, сокращённое имя которой расшифровывается как Energy Bandwidth Product. Этой величиной, численно равной отношению частоты резонанса динамика к его полной добротности, мы уже пользовались при выборе динамика для ЗЯ. Но задолго до нас, уже который год ею призывают пользоваться для сортировки динамиков на предназначенные для закрытых ящиков и просящиеся в фазоинвертор. Принято считать, что, если эта величина меньше 50, динамик предназначен только для ЗЯ. Если больше 100 — только для ФИ, между этими двумя значениями простирается некая сумеречная зона, где может оказаться и так и эдак.

Опыт показывает относительную малую полезность этого показателя для подбора оформления автомобильных сабвуферов, хотя идея в принципе здравая. Малая EBP означает: резонансная частота низкая, добротность относительно высокая, что свидетельствует о тяжёлой подвижной системе, а по канону такой динамик, действительно, идёт в ЗЯ. Большое значение EBP говорит о лёгкой «подвижке», на таких головках, действительно, получаются отличные фазоинверторы, но… дома.

У нас, во-первых, огромное, подавляющее число сабвуферных головок имеют значение параметра EBP в диапазоне 50 — 80, что для пессимиста означает неопределённость, а для оптимиста — свободу выбора. Во-вторых, и это уже из практики, не получаются в машине хорошие ФИ на динамиках с канонически хорошими для этого показаниями. Фазоинвертор на динамике с малой добротностью (а так и оказывается, если EBP переваливает за сотню) в свободном пространстве покажет ровную АЧХ со своеобразным, возможно, поведением вблизи нижней граничной частоты, в машине это своеобразие сложится с передаточной функцией и породит, почти без исключений, довольно уродливую характеристику.

Вклад в относительное развенчание «энергетического продукта» внесли и наши испытатели, проведя исследование на реальных образцах сабвуферных головок. Результат был таков: при значении EBP около 50 (по канону — в ЗЯ, и без разговоров) есть шанс получить очень неплохое акустическое усиление в ФИ с сохранением пристойной формы АЧХ, при 90 (по канону уже просится в ФИ) выигрыш в отдаче падает ниже 3 дБ, зачем, спрашивается, париться? Так что для нашего брата получается всё почти наоборот: наиболее эффективные ФИ выходят на базе наиболее «ящичных» головок. Так уж у нас всё устроено…

Закономерным финалом саги о фазоинверторе будут практические аспекты его воплощения в жизнь. Ключевым элементом здесь становится именно труба, она же — тоннель, она же в результате рабской транслитерации с английского — порт. Именно она, труба, позволит реализовать на практике два главных параметра, определяющие акустический облик задуманного фазоинвертора: объём корпуса и частота его настройки. Эти две величины, одна в литрах, вторая — в герцах, становятся результатом либо самостоятельного расчёта, либо следования ранее сделанным калькуляциям. Их источником могут быть изготовители динамика, наши тесты или же советы специалистов, основанные на их практике. Во всех трёх случаях бывает, что даются готовые размеры тоннеля, обеспечивающие настройку известного объёма на нужную частоту, но, во-первых, не каждый раз, а во-вторых, слепое копирование не всегда возможно и всегда непохвально. Так что более общей и гораздо более продуктивной будет такая постановка задачи: известны объём и частота, а вопрос об их физической, в материале, реализации станем решать самодеятельно. Часть истории будет организована по принципу вопросов и ответов: номенклатура вопросов известна, в редакционной почте они повторяются с регулярностью, дающей повод для статистических выкладок, которые так любит наш тестовый департамент. Не стану отнимать у них любимую игрушку, у нас — свои. Итак, что вначале, рассчитываем тоннель или покупаем трубу, которой этим тоннелем предстоит стать? По идее надо вначале купить — трубы бывают не любого диаметра, а из некоторого ряда значений, если брать готовые, а не накручивать самому из бумаги на клею, как пионер из кружка юного космонавта. Но начать придётся всё же с хотя бы грубой прикидки, и дело здесь в том, что…

Толщина имеет значение

Если тоннель действительно труба (есть ведь и варианты), какой она должна быть в диаметре? Самый общий и самый грубый ответ: чем больше, тем лучше. Совет действительно радикален и может вызвать протестную реакцию: а если я возьму и сделаю тоннель диаметром вдвое больше динамика? Не возьмете и не сделаете, как бы ни старались, об этом больше ста лет назад позаботился некто Герман Гельмгольц, резонатором имени которого фазоинвертор и является, а позже — создатели автомобилей, сделавшие их по габаритам меньше существовавших в то время паровозов. Итак, по порядку, почему больше и почему что-то этот процесс остановит.

Во время работы вблизи частоты настройки, где, собственно, и выполняет свои функции тоннель фазоинвертора, добавляя от себя к звуковым волнам, порождаемым колебаниями диффузора, внутри тоннеля движется воздух. Движется колебательно, туда-сюда. Объём движущегося воздуха — точно такой же, какой во время каждого колебания приводится в движение диффузором, он равен произведению площади диффузора на его ход. Для тоннеля этот объём — произведение площади сечения на ход воздуха внутри тоннеля. Площадь сечения реально всегда меньше площади диффузора (если кто ещё не отказался от угрозы сделать такой же, а то и больше, скоро никуда не денутся и откажутся), и, чтобы переместить такой же объём, воздуху надо двигаться быстрее, скорость в тоннеле с уменьшением диаметра возрастает пропорционально уменьшению площади его сечения. Чем это плохо? Всем сразу. Прежде всего тем, что модель резонатора Гельмгольца, на которой всё основано, предполагает, что потери энергии на трение воздуха о стенки тоннеля отсутствует. Это, разумеется, идеальный случай, но чем дальше мы от него отойдём, тем меньше работа фазоинвертора будет походить на то, чего мы от него ожидаем. А потери на трение в тоннеле тем выше, чем больше скорость воздуха внутри. Теоретически формула, да и несложная программа, на ней основанная, этих потерь не учитывает и безропотно выдаст вам расчётную длину тоннеля при диаметре хоть в палец, но работать такой фазоинвертор не будет, всё умрёт в завихрениях воздуха, пытающегося стремительно летать по тесному тоннелю взад-вперёд. Текст когда-то виденного мной агитационного плаката ГАИ «Скорость это смерть» к движению воздуха в тоннеле подходит безусловно, если смерть отнести к эффективности фазоинвертора.

Впрочем, намного раньше, чем фазик погибнет как средство звуковоспроизведения, он станет источником звуков, для которых не предназначен, вихри, возникающие при излишне высокой скорости движения воздуха, создадут струйные шумы, нарушающие гармонию басовых звуков самым бессовестным и неэстетичным образом.

Что следует принять за минимальное значение площади сечения тоннеля? В разных источниках вы найдёте разные рекомендации, далеко не все из них авторами были когда-либо опробованы хотя бы путём вычислительного эксперимента, о других уж не говорим. Как правило, в такие рекомендации закладываются две величины: диаметр диффузора и максимальная величина его хода, то самое Xmax. Это разумно и логично, но в полной мере относится лишь к работе сабвуфера на предельном режиме, когда о качестве звучания говорить уже немного поздно. Основываясь на многочисленных практических наблюдениях, можно взять на вооружение куда более простое правило, оно небезупречно и не совсем универсально, но работает: для 8-дюймовой головки тоннель должен быть не меньше 5 см в диаметре, для 10-дюймовой —

7 см, для 12-ти и больше — 10 см. Можно ли больше? Даже нужно, но вот именно сейчас нас кое-что остановит. А именно — длина тоннеля. Дело в том, что…

Длина имеет значение

Как и было сказано, её скомандует великий Герман фон Гельмгольц. Вот он, у доски в Гейдельбергском университете, а на доске — та самая формула. Ну ладно, в этот раз её написал я, но придумал — он и написал бы точно так же. Эта немудрёная, поскольку выведена для идеального случая, зависимость показывает, какова будет частота резонанса некоей полости (нам привычнее ящик, хотя Герман фон делал эдакие пузыри с трубами-хвостиками) в зависимости от объёма V, длины L и площади сечения хвостика. Обратите внимание: параметров динамика здесь нет, и было бы странно, если бы они были. В любом случае полезно запомнить и никогда не поддаваться на провокации: настройка фазоинвертора полностью и исчерпывающе определяется размерами ящика и характеристиками тоннеля, соединяющего этот ящик с окружающей средой. Помимо этого в формулу входят только скорость звука в атмосфере планеты Земля, обозначенная «с», и число «пи», не зависящее даже от планеты.

Для практических целей, а именно — вычисления длины тоннеля по известным данным, формулу легко преобразовать, вспомнив родную школу, а константы подставить в виде чисел. Это делали многие. Многие же публиковали результаты этого волнующего процесса, и автору немного удивительно, как можно было зрелищно обделаться при операции с тремя-четырьмя числами. В общем, треть опубликованных на бумаге и в Сети преобразованных формул непостижимым образом являются ахинеей. Правильная приводится здесь, если подставлять величины в показанных чёрным единицах.

Эта же формула плюс некоторые поправки заложена и во все известные программы по расчёту фазоинверторов, но прямо сейчас формула для нас удобнее, всё на виду. Смотрите: что будет, если вместо минималистского тоннеля поставить другой, попросторнее (и потому получше)? Потребная длина возрастёт пропорционально квадрату диаметра (или пропорционально площади, но ведь мы трубу-то собрались по диаметру покупать, по-другому не продают). Перешли от 5-сантиметровой трубы к 7-сантиметровой, это к примеру, длина при той же настройке понадобится вдвое больше. Перешли на 10 см — вчетверо. Беда? Пока — полбеды. Дело в том, что…

Калибр имеет значение

Беда сейчас будет. Ещё раз глядим на формулу, на этот раз — в знаменатель, фокусируйте зрение. При всех прочих равных длина тоннеля будет тем больше, чем меньше объём ящика. Если для того, чтобы настроить на 30 Гц 100-литровый объём, имея в распоряжении 100-миллиметровую сантехническую трубу, надо открыжить и вклеить в ящик отрезок говнопровода протяжённостью 25 сантиметров, то при объёме ящика 50 л это будет полметра (что уже не меньше, чем полбеды), и при довольно распространённых 25 л тоннель такой толщины должен будет иметь метровую длину. Это уже беда, без вариантов.

В наших, практических условиях объём ящика в первую очередь определяется параметрами динамика, и в силу причин, читателям этой серии уже хорошо известных, для головок калибра 8 дюймов оптимальный объём редко превышает 20 л, для «десяток» — 30 — 40, лишь когда дело доходит до 12-дюймового калибра, мы начинаем иметь дело с объёмами порядка 50 — 60 л, и то не всегда.

Вот и получается какой-то парад суверенитетов: частота настройки ФИ определяется тем басом, который мы от него хотим получить, будь он на «восьмёрке» или на «пятнашке» — не важно. А частота настройки ящика опять не зависит от динамика, чем меньше объём, тем длиннее подавай тоннель. Итог парада: как мы неоднократно замечали в тестах малокалиберных сабвуферов, желательный и многообещающий вариант оформления в ФИ физически невозможно (или затруднительно) реализовать. Даже если не жалко места в багажнике, нельзя объём ящика ФИ делать больше оптимального, а оптимальный нередко оказывается настолько мал, что настроить его на инвариантную к прочим факторам частоту 30 — 40 Гц немыслимо. Вот пример из недавнего теста 10-дюймовых сабвуферных головок («А3» №11/2006): если взять за аксиому диаметр трубы 7 см, то для того, чтобы сделать фазоинвертор на головке Boston, понадобился бы её кусок длиной 50 см, для Rainbow — 70 см, А для Rockford Fosgate и Lightning Audio — около метра. Сравните с рекомендациями в тесте этого номера, относящимися к 15-дюймовым головкам: ни у одной таких проблем не отмечено. Почему? Не из-за динамика, как такового, а из-за исходного объёма, выбранного по параметрам динамика. Что делать? Встречать беду во всеоружии. Оружие нам выковали поколения специалистов (и не только). Знаете, в чём тут дело?

Форма имеет значение

Вы едва ли могли не заметить: я очень люблю копаться в патентах, поскольку считаю, пусть дорога от изобретения к реальной жизни не столь уж коротка, патент — отражение мысли в виде вектора, то есть — с учётом направления. Большинство новаций, предложенных (и неуклонно предлагаемых) неутомимыми умами в отношении фазоинвертора, сконцентрировано на борьбе с двумя мешающими факторами: длина тоннеля, когда его сечение велико, и струйные шумы, когда его сечение, стремясь сократить длину, попытались уменьшить. Первое, простейшее решение, о допустимости которого нас спрашивают в редакционной почте раз по пять в месяц: можно ли тоннель поместить не внутрь ящика, а снаружи? Вот ответ, окончательный, фактический и настоящий, как бумага на квартиру профессора Преображенского: можно. Хоть частично, хоть целиком, внутрь ящика тоннель запихнули исключительно из эстетических соображений, у фон Гельмгольца он торчал снаружи, и ничего, он это пережил. Да и современность наша даёт примеры: вот, скажем, ветераны car audio не могут не помнить (многие, честно говоря, не могут забыть) «басовые трубы» фирмы SAS Bazooka. Они ведь начались с патента на сабвуфер, который удобно поместить за сиденьем грузовика — любимого транспорта американцев. Для этого изобретатель протянул трубу фазоинвертора вдоль корпуса снаружи, заодно уж придав её распластанную по поверхности цилиндрического корпуса форму. Это — один пример, есть другой: некоторые фирмы, выпускающие встроенные сабвуферы для домашних кинотеатров, выводят наружу трубу-тоннель полосового сабвуфера-бандпасса. Тип сабвуфера в данном случае значения не имеет: это тот же резонатор имени сами знаете кого. Ещё одно решение тоже, судя по письмам, ищут, но опасаются. «Можно ли гнуть тоннель?» Ответ — в стиле Филиппа Филипповича и очевиден. Иначе не выпускали бы сразу несколько компаний (DLS, JL Audio, Autoleads, etc. etc.) гибкие трубы специально для этой цели. А в области патентной документации есть даже интересная подсказка, как можно эту задачу решить не без изящества и материальной экономии: была в своё время предложена конструкция модельного тоннеля, который бы собирался из типовых элементов в любой желаемой форме, иллюстрация поведает об остальном. От себя добавлю: большая часть изображённых в патенте деталей трогательно напоминает номенклатуру элементов канализационных сетей местного значения, что и является практическим рецептом внедрения интеллектуального эксцесса американского изобретателя.

Борясь с неуместной длиной тоннеля, часто идут по пути строительства так называемых «щелевых портов», их достоинство — в конструктивной интеграции с корпусом, что позволяет, при известном воображении, сделать тоннель довольно протяжённым, на прилагаемой схеме — сразу несколько вариантов, которым вопрос, разумеется, далеко не исчерпывается (три верхних эскиза принадлежат перу известного хай-эндщика Александра Клячина, остальное было делом техники).

Недостаток же щелей — в трудности подгонки длины, это не сантехнический ПВХ — махнул пилой, и дело в шляпе. Но есть решения и здесь: не так давно один из героев рубрики «Своя игра» пермяк Александр Султанбеков (не грех лишний раз напомнить стране имена её героев) продемонстрировал на практике, как можно настраивать щелевой порт, изменяя его сечение при неизменной длине, он это делал, укладывая внутрь фанерные проставки, как показано на фото где-то поблизости, поищите.

В сворачивании тоннеля фазоинвертора некоторые светлые умы дошли до крайностей: один светлый предложил, например, свернуть тоннель в виде спирали вокруг цилиндрического корпуса громкоговорителя, другой на хитрую формулу Гельмгольца ответил тоннелем-винтом, такая концепция нам здесь, в России, знакома…

Но вообще-то все эти решения (даже с винтом) — лобовые, здесь тоннель неизменной длины просто приделывается или складывается так, чтобы не мешал. Известны (и даже продаются в товарных количествах) реализации другого принципа. Здесь дело вот в чём.

Сечение имеет значение

Не площадь, как таковая, а характер её изменения по длине тоннеля. До сих пор мы, ведомые учением фон Гельмгольца в его самой простой, школьной форме, считали непременным, что поперечное сечение тоннеля постоянно. А нашлись люди, которые это условие нарушили и даже нажили на этом денег.

Опытные читатели помнят, например, статью нашего итальянского коллеги профессора Матарацци, где он предлагает эффективные решения по сокращению длины тоннеля путём придания ему конической или дважды конической, как песочные часы, формы. В «А3» №10/2001 расчёты по программам профессора приведены в виде таблиц, а сами программы сеньор недавно по нашей просьбе нашёл и прислал. Ко времени выхода этого номера из печати мы их выложим на сайт в разделе «Приложения». Правда, исходный код рассеянный профессор потерял безвозвратно, так что программки остаются на итальянском, если кто знает, как перевести, не имея кода, примем помощь с признательностью.

А пока отметим: в своих изысканиях профессор и не первый, и не единственный. На этом направлении происходили даже целые трагедии. Давние читатели журнала, возможно, помнят заметку в «А3» №2/2003 о судебном иске по поводу тоннеля фазоинвертора, не столь давним напомню: корпорация Bose усмотрела, что другая корпорация, JBL, использовав в своих колонках тоннели фазоинвертора с криволинейной образующей, названные Linear-A, тяжко посягнула на интеллектуальную собственность Bose Corp. В доказательство был приведен патент США, где упоминалось, в числе прочего, что неплохо было бы тоннель сделать с эллиптической образующей, он тогда будет и короче, и тише с точки зрения струйных шумов. Напрасно JBL пыталась втолковать суду, что у Bose эллипс, а у JBL — экспонента. Суд пояснил, что эллипсы-шмеллипсы — дело десятое, а колонок продали много, бухгалтерия Bose посчитала: нажива JBL составила 5676718 долларов и 32 цента, что и предлагалось внести в кассу обиженной стороны. Занесли как миленькие, включая медяки, а во всех колонках тоннели поменялись на другие, FreeFlow, типа — улучшенная модель. Вот как бывает…

Уход от цилиндра как формы тоннеля предлагали очень и очень многие. Кто — в стиле Матарацци с вариациями, кто — в скромном, локальном масштабе, ограничиваясь приданием криволинейных обводов концам цилиндрического тоннеля с целью снижения струйных шумов от завихрений. Наиболее же радикальное средство борьбы и с длиной, и с шумами не только придумал, но и эксклюзивно пользуется им уже не один год Мэттью Полк, основатель компании своего имени. Суть устройства под названием PowerPort такова: часть функций тоннеля берёт на себя одна или две, на каждом конце трубы, кольцевая щель между стенкой ящика и поставленным на строго рассчитанном расстоянии от неё «грибком», впрочем, на рисунке всё видно. Такими тоннелями снабжаются практически все домашние громкоговорители Polk Audio. И ежели только кто покусится, плакали его 32 цента плюс ещё кое-что. Для себя же, любимых, никто не запретит такую штуку попробовать, тем более что когда-то давно Полк выложил на свой корпоративный сайт таблицу в «Экселе», по которой можно всё рассчитать, я её тогда же с этого сайта попёр (получив на это позже, задним числом, благословение автора — я же не с целью наживы) и даже перевёл сопроводительные инструкции на великий и могучий, это всё лежит у нас на сайте.

A propos, и труды профессора Матарацци, и революционная разработка Мэттью Полка напоминают нам вот о чём: гимназическая формула Гельмгольца, помимо прочего, не учитывает очень существенный для практики эффект: в огромном большинстве случаев (практически — всегда) один из концов тоннеля прилегает к стенке корпуса сабвуфера, это касается как круглых труб, отпиленных заподлицо со стенкой, так и труб, снабжённых аэродинамической законцовкой, а в ещё большей степени — щелевых портов, прилепившихся к стенке. Близость стенки создаёт концевой эффект, напоминающий то, чего намеренно добивался автор PowerPort — виртуального удлинения тоннеля. Поэтому-то к формуле, непосредственно произведенной из трудов фон Гельмгольца современные прикладные спецы рекомендуют вводить поправку, чисто эмпирическую, но оттого не менее нужную, она выделена красным, чтобы было ясно, где классик XIX века, а где — практика XX.

А вообще-то, друзья дорогие, пора браться за дело, не век же в бумажках копаться. Дело-то как раз в этом…

К вопросу о толщине: проталкивая тот же объём воздуха через более тесный тоннель, его придётся разгонять до более высокой скорости. А «скорость — это смерть»

Гельмгольц написал бы свою формулу точно так же, просто в тот момент не было фотографа

Окончательная и фактическая формула, заменяющая компьютерную программу. Она правильная, проверили неоднократно. Смысл выделенного красным «хвостика» будет объяснен в тексте

Может ли тоннель находиться снаружи ящика? Да целая фирма на этом построила свой бизнес, патент на удобный для размещения сабвуфер был растиражирован стонями тысяч басовых труб SAS Bazooka. А производители встроенных сабвуферов для домашних театров вообще не парятся…

Можно ли тоннель оставить внутри, но согнуть как удобнее? Вот вам ответ

Экзотические, отчаянные решения: свернуть тоннель спиралью или винтом

Щелевой тоннель интегрирован с ящиком, от этого его можно сделать длиннее обычного, «вставного», подгонять длину, правда, гораздо труднее…

Значит, надо подгонять не длину, а сечение: вот как это делал один житель столицы Пермского края

Уход от цилиндрической формы тоннеля предлагался и для сокращения его длины, и в виде локальной «аэродинамической обработки», для снижения струйных шумов

Самое эффектное решение в этой области: PowerPort Мэттью Полка. Изобретение не осталось на бумаге, оно — составная часть почти всей акустики Polk Audio

Подготовлено по материалам журнала «Автозвук», февраль 2007 г. www.avtozvuk.com

Магические формулы

Одно из наиболее часто встречающихся пожеланий в электронной почте автора — привести «магическую формулу», по которой читатель ACS мог бы сам рассчитать фазоинвертор. Это, в принципе, нетрудно. Фазоинвертор представляет собой один из случаев реализации устройства под названием «резонатор Гельмгольца». Формула его расчета не намного сложнее самой распространенной и доступной модели такого резонатора. Пустая бутылочка из-под кока-колы (только обязательно бутылка, а не алюминиевая банка) — именно такой резонатор, настроенный на частоту 185 Гц, это проверено. Впрочем, резонатор Гельмгольца намного древнее даже этой, постепенно выходящей из употребления упаковки популярного напитка. Однако и классическая схема резонатора Гельмгольца схожа с бутылкой (рис. 1). Для того чтобы такой резонатор работал, важно, чтобы у него был объем V и тоннель с площадью поперечного сечения S и длиной L. Зная это, частоту настройки резонатора Гельмгольца (или фазоинвертора, что одно и то же) теперь можно рассчитать по формуле:

где Fb — частота настройки в Гц, с — скорость звука, равная 344 м/с, S — площадь тоннеля в кв. м, L — длина тоннеля в м, V — объем ящика в куб. м. = 3,14, это само собой.

Эта формула действительно магическая, в том смысле, что настройка фазоинвертора не зависит от параметров динамика, который будет в него установлен. Объем ящика и размеры тоннеля частоту настройки определяют раз и навсегда. Все, казалось бы, дело сделано. Приступаем. Пусть у нас есть ящик объемом 50 литров. Мы хотим превратить его в корпус фазоинвертора с настройкой на 50 Гц. Диаметр тоннеля решили сделать 8 см. По только что приведенной формуле частота настройки 50 Гц получится, если длина тоннеля будет равна 12,05 см. Аккуратно изготавливаем все детали, собираем их в конструкцию, как на рис. 2, и для проверки измеряем реально получившуюся резонансную частоту фазоинвертора. И видим, к своему удивлению, что она равна не 50 Гц, как полагалось бы по формуле, а 41 Гц. В чем дело и где мы ошиблись? Да нигде. Наш свежепостроенный фазоинвертор оказался бы настроен на частоту, близкую к полученной по формуле Гельмгольца, если бы он был сделан, как показано на рис. 3. Этот случай ближе всего к идеальной модели, которую описывает формула: здесь оба конца тоннеля «висят в воздухе», относительно далеко от каких-либо преград. В нашей конструкции один из концов тоннеля сопрягается со стенкой ящика. Для воздуха, колеблющегося в тоннеле, это небезразлично, из-за влияния «фланца» на конце тоннеля происходит как бы его виртуальное удлинение. Фазоинвертор окажется настроенным так, как если бы длина тоннеля была равна 18 см, а не 12, как на самом деле.

Заметим, что то же самое произойдет, если тоннель полностью разместить снаружи ящика, снова совместив один его конец со стенкой (рис. 4). Существует эмпирическая зависимость «виртуального удлинения» тоннеля в зависимости от его размеров. Для круглого тоннеля, один срез которого расположен достаточно далеко от стенок ящика (или других препятствий), а другой находится в плоскости стенки, это удлинение приблизительно равно 0,85D.

Теперь, если подставить в формулу Гельмгольца все константы, ввести поправку на «виртуальное удлинение», а все размеры выразить в привычных единицах, окончательная формула для длины тоннеля диаметром D, обеспечивающего настройку ящика объемом V на частоту Fb, будет выглядеть так:

Здесь частота — в герцах, объем — в литрах, а длина и диаметр тоннеля — в миллиметрах, как нам привычнее.

Полученный результат ценен не только тем, что позволяет на этапе расчета получить значение длины, близкое к окончательной, дающей требуемое значение частоты настройки, но и тем, что открывает определенные резервы укорочения тоннеля. Почти один диаметр мы уже выиграли. Можно укоротить тоннель еще больше, сохранив ту же частоту настройки, если сделать фланцы на обоих концах, как показано на рис. 5.

Теперь, кажется, все учтено, и, вооруженные этой формулой, мы представляемся себе всесильными. Именно здесь нас и ждут трудности.

Первые трудности

Первая (и главная) трудность заключается в следующем: если относительно небольшой по объему ящик требуется настроить на довольно низкую частоту, то, подставив в формулу для длины тоннеля большой диаметр, мы и длину получим большую. Попробуем подставить диаметр поменьше — и все получается отлично. Большой диаметр требует большой длины, а маленький — как раз небольшой. Что же тут плохого? А вот что. Двигаясь, диффузор динамика своей тыльной стороной «проталкивает» практически несжимаемый воздух через тоннель фазоинвертора. Поскольку объем колеблющегося воздуха постоянен, то скорость воздуха в тоннеле будет во столько раз больше колебательной скорости диффузора, во сколько раз площадь сечения тоннеля меньше площади диффузора. Если сделать тоннель в десятки раз меньшего размера, чем диффузор, скорость потока в нем окажется большой, и, когда она достигнет 25 — 27 метров в секунду, неизбежно появление завихрений и струйного шума. Великий исследователь акустических систем Р. Смолл показал, что минимальное сечение тоннеля зависит от диаметра динамика, наибольшего хода его диффузора и частоты настройки фазоинвертора. Смолл предложил совершенно эмпирическую, но безотказно работающую формулу для вычисления минимального размера тоннеля:

Формулу свою Смолл вывел в привычных для него единицах, так что диаметр динамика Ds, максимальный ход диффузора Xmax и минимальный диаметр тоннеля Dmin выражаются в дюймах. Частота настройки фазоинвертора — как обычно, в герцах.

Теперь все выглядит не так радужно, как прежде. Очень часто оказывается, что, если правильно выбрать диаметр тоннеля, он выходит невероятно длинным. А если уменьшить диаметр, появляется шанс, что уже на средней мощности тоннель «засвистит». Помимо собственно струйных шумов, тоннели небольшого диаметра обладают еще и склонностью к так называемым «органным резонансам», частота которых намного выше частоты настройки фазоинвертора и которые возбуждаются в тоннеле турбулентностями при больших скоростях потока.

Столкнувшись с такой дилеммой, читатели ACS обычно звонят в редакцию и просят подсказать им решение. У меня их три: простое, среднее и экстремальное.

Простое решение для небольших проблем

Когда расчетная длина тоннеля получается такой, что он почти помещается в корпусе и требуется лишь незначительно сократить его длину при той же настройке и площади сечения, я рекомендую вместо круглого использовать щелевой тоннель, причем размещать его не посреди передней стенки корпуса (как на рис. 6), а вплотную в одной из боковых стенок (как на рис. 7). Тогда на конце тоннеля, находящемся внутри ящика, будет сказываться эффект «виртуального удлинения» из-за находящейся рядом с ним стенки. Опыты показывают, что при неизменной площади сечения и частоте настройки тоннель, показанный на рис. 7, получается примерно на 15% короче, чем при конструкции, как на рис. 6. Щелевой фазоинвертор, в принципе, менее склонен к органным резонансам, чем круглый, но, чтобы обезопасить себя еще больше, я рекомендую устанавливать внутри тоннеля звукопоглощающие элементы, в виде узких полосок фетра, наклеенных на внутреннюю поверхность тоннеля в районе трети его длины. Это — простое решение. Если его недостаточно, придется перейти к среднему.

Среднее решение для проблем побольше

Решение промежуточной сложности заключается в использовании тоннеля в форме усеченного конуса, как на рис. 8. Мои эксперименты с такими тоннелями показали, что здесь можно уменьшить площадь сечения входного отверстия по сравнению с минимально допустимой по формуле Смолла без опасности возникновения струйных шумов. Кроме того, конический тоннель намного менее склонен к органным резонансам, нежели цилиндрический.

В 1995 году я написал программу для расчета конических тоннелей. Она заменяет конический тоннель последовательностью цилиндрических и путем последовательных приближений вычисляет длину, необходимую для замены обычного тоннеля постоянного сечения. Программа эта сделана для всех желающих, и ее можно взять на сайте журнала ACS http://www.audiocarstereo.it в разделе ACS Software. Маленькая программка, работает под DOS, можно скачать и посчитать самому. А можно поступить по-другому. При подготовке русской редакции этой статьи результаты вычислений по программе CONICO были сведены в таблицу, из которой можно взять готовый вариант. Таблица составлена для тоннеля диаметром 80 мм. Это значение диаметра подходит для большинства сабвуферов с диаметром диффузора 250 мм. Рассчитав по формуле требуемую длину тоннеля, найдите это значение в первом столбце. Например, по вашим расчетам оказалось, что нужен тоннель длиной 400 мм, например, для настройки ящика объемом 30 литров на частоту 33 Гц. Проект нетривиальный, и разместить такой тоннель внутри такого ящика будет непросто. Теперь смотрим в следующие три столбца. Там приведены рассчитанные программой размеры эквивалентного конического тоннеля, длина которого будет уже не 400, а всего 250 мм. Совсем другое дело. Что означают размеры в таблице, показано на рис. 9.

Таблица 2 составлена для исходного тоннеля диаметром 100 мм. Это подойдет для большинства сабвуферов с головкой диаметром 300 мм.

Если решите пользоваться программой самостоятельно, помните: тоннель в форме усеченного конуса делается с углом наклона образующей a от 2 до 4 градусов. Этот угол больше 6 — 8 градусов делать не рекомендуется, в этом случае возможно возникновение завихрений и струйных шумов на входном (узком) конце тоннеля. Однако и при небольшой конусности уменьшение длины тоннеля получается довольно значительным.

Тоннель в форме усеченного конуса не обязательно должен иметь круглое сечение. Как и обычный, цилиндрический, его иногда удобнее делать в виде щелевого. Даже, как правило, удобнее, ведь тогда он собирается из плоских деталей. Размеры щелевого варианта конического тоннеля приведены в следующих столбцах таблицы, а что эти размеры означают, показано на рис. 10.

Замена обычного тоннеля коническим способна решить много проблем. Но не все. Иногда длина тоннеля получается настолько большой, что укорочения его даже на 30 — 35% недостаточно. Для таких тяжелых случаев есть…

Экстремальное решение для больших проблем

Экстремальное решение заключается в применении тоннеля с экспоненциальными обводами, как показано на рис. 11. У такого тоннеля площадь сечения сначала плавно уменьшается, а потом так же плавно возрастает до максимальной. С точки зрения компактности для данной частоты настройки, устойчивости к струйным шумам и органным резонансам экспоненциальный тоннель не имеет себе равных. Но он не имеет себе равных и по сложности изготовления, даже если рассчитать его обводы по такому же принципу, как это было сделано в случае конического тоннеля. Для того чтобы преимуществами экспоненциального тоннеля все же можно было воспользоваться на практике, я придумал его модификацию: тоннель, который я назвал «песочные часы» (рис. 12). Тоннель-песочные часы состоит из цилиндрической секции и двух конических, откуда внешнее сходство с древним прибором для измерения времени. Такая геометрия позволяет укоротить тоннель по сравнению с исходным, постоянного сечения, по меньшей мере, в полтора раза, а то и больше. Для расчета песочных часов я тоже написал программу, ее можно найти там же, на сайте ACS. И так же, как для конического тоннеля, здесь приводится таблица с готовыми вариантами расчета.

Что означают размеры в таблицах 3 и 4, станет ясно из рис. 13. D и d — это диаметр цилиндрической секции и наибольший диаметр конической секции, соответственно, L1 и L2 — длины секций. Lmax — полная длина тоннеля в форме песочных часов, приводится просто для сравнения, насколько короче его удалось сделать, а вообще, это L1 + 2L2.

Технологически песочные часы круглого поперечного сечения делать не всегда просто и удобно. Поэтому и здесь можно выполнить его в виде профилированной щели, получится, как на рис. 14. Для замены тоннеля диаметром 80 мм я рекомендую высоту щели выбрать равной 50 мм, а для замены 100-миллиметрового цилиндрического тоннеля — равной 60 мм. Тогда ширина секции постоянного сечения Wmin и максимальная ширина на входе и выходе тоннеля Wmax будут такими, как в таблице (длины секций L1 и L2 — как в случае с круглым сечением, здесь ничего не меняется). Если понадобится, высоту щелевого тоннеля h можно изменить, одновременно скорректировав и Wmin, Wmax так, чтобы значения площади поперечного сечения (h.Wmin, h.Wmax) остались неизменными.

Вариант фазоинвертора с тоннелем в форме песочных часов я применил, например, когда делал сабвуфер для домашнего театра с частотой настройки 17 Гц. Расчетная длина тоннеля получилась больше метра, а рассчитав «песочные часы», я смог сократить ее почти вдвое, при этом шумов не было даже при мощности около 100 Вт. Надеюсь, вам это тоже поможет…

Что такое динамик с фазоинвертором?

Громкоговоритель с фазоинвертором спроектирован таким образом, что обратная волна диффузора динамика проходит через открытый порт (иногда называемый вентиляционным отверстием или трубкой) в корпусе, чтобы усилить общий вывод низких частот. Эти порты обычно расположены на передней или задней части корпуса динамика и могут различаться по глубине и диаметру (даже достаточно широким, чтобы через них можно было дотянуться рукой). Направление задней звуковой волны конуса динамика через такой порт часто может быть эффективным способом увеличения выходной громкости, уменьшения искажений и улучшения басов и расширения (по сравнению с динамиками в герметичном корпусе).

Громкоговоритель / сабвуфер с фазоинвертором имеет один или несколько открытых портов в корпусе, которые помогают направлять звук и повышать производительность. Это также может быть фантастическим укрытием для крошечных игрушек, принадлежащих любопытным мобильным малышам. Поэтому, если в доме есть маленькие люди, и динамик с фазоинвертором внезапно начинает отключаться (например, резонансный / пластиковый дребезжание, звон маленьких колокольчиков и т. Д.), Рекомендуется проверить содержимое, прежде чем устранять неполадки, связанные с гудением сабвуфера или гул.

Хотя динамик любого размера (даже портативный с Bluetooth) может иметь порт для передачи звука, эта функция, как правило, более эффективна с большими кабинетами.Трудно оценить какие-либо результаты, когда недостаточно места для циркуляции массы воздуха, входа и выхода из корпуса динамика. Когда конус динамика вибрирует, звуковые волны излучаются спереди (рабочий конец для прослушивания) и сзади. Громкоговорители с фазоинвертором тщательно настроены (в большей степени, чем те, которые оснащены пассивными излучателями), так что волны, исходящие из задней части диффузора, проецируются через порт в той же фазе , что и волны, исходящие из передней части диффузора.

Преимущества динамиков с фазоинвертором для прослушивания музыки

Акустические системы с фазоинвертором изменяют кривую низких частот; отклик имеет тенденцию расширяться с некоторым дополнительным ударом, поэтому эти динамики могут наслаждаться большим расширением в области низких басов с субъективно большей «мощностью». Правильно спроектированный и настроенный динамик с фазоинвертором практически не будет слышать турбулентный свистящий звук из порта при увеличении потока воздуха — в определенных пределах громкости, соответствующих объему корпуса и расположению порта, форме, длине и диаметру.Однако, по сравнению с герметичным корпусом, некоторые АС с фазоинвертором (в зависимости от производителя и модели) могут быть не такими быстрыми, точными или без искажений, когда выходят за пределы «золотой середины» производительности.

Акустические системы с фазоинвертором для улучшения звука

На выбор предлагается широкий выбор динамиков и сабвуферов, каждый со своими подгруппами класса. Что касается последнего, можно встретить модели, описанные как «фазоинверторные» или «портированные».

Хотя это может показаться небольшим, выбор этого типа громкоговорителя может существенно повлиять на звучание музыки — особенно на уши, которые могут привыкнуть к громкоговорителям с герметичным корпусом.Если вы стремитесь добиться максимальной производительности от своего сабвуфера, определенно стоит выбрать тот, который лучше всего соответствует вашим личным предпочтениям при прослушивании.

Спасибо, что сообщили нам об этом!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять

Что означают системы фазоинвертора для вашего сабвуфера

Вы, наверное, понимаете, что качественные сабвуферы необходимы для систем домашнего кинотеатра, поскольку они обеспечивают надежные, мощные басы, которые создают по-настоящему захватывающие развлечения.Однако вы можете не знать, какие именно функции следует искать при настройке акустической системы. Одним из ключевых аспектов, который может существенно повлиять на общую производительность, является система фазоинвертора.

Как работает фазоинвертор

Разница между акустическими системами с фазоинвертором и без них заключается в том, как сконструированы корпуса для направления воздушного потока. Когда вы выбираете динамик или сабвуфер, вы можете столкнуться с вопросом, предпочитаете ли вы герметичную конструкцию или портированную.Громкоговоритель с фазоинвертором имеет порт или вентиляционное отверстие, которое усиливает низкие частоты, направляя звук от задней части диафрагмы динамика.

Портовые корпуса могут иметь ряд преимуществ для возможностей громкоговорителей. Хорошо сконструированный динамик с фазоинвертором точно настроен так, что звук сзади находится в фазе с волнами, идущими спереди. По сравнению с моделями с герметичным корпусом, вентилируемые сабвуферы часто воспроизводят звук с большей громкостью с меньшими искажениями и повышенной эффективностью.Они предлагают больший отклик и расширение басов, что означает, что звук может быть более глубоким для сложных звуковых эффектов в домашнем кинотеатре или потрясающего воздействия в музыке — всегда захватывая более полный динамический диапазон.

Важно отметить, что у некоторых конструкций фазоинвертора также есть возможные недостатки. Наиболее важно то, что динамики с портами более низкого качества издают слышимый шум при прохождении воздуха. А производительность может упасть, если на такой громкоговоритель слишком сильно воздействовать, что лишает вас преимуществ, связанных с точным звуком без искажений.

Получите лучший звук сабвуфера с технологией Power Port

Чтобы получить все преимущества системы фазоинвертора, вам нужен сабвуфер, который спроектирован так, чтобы воспроизводить неизменно богатый, чистый, динамичный звук без нежелательных искажений. Когда сабвуфер построен и настроен в соответствии с высочайшими стандартами, не должно быть проблем с заметным шумом порта. Вот почему так важно выбрать высокопроизводительный сабвуфер, например, из серии HTS от Polk Audio, с уникальная технология Power Port.

Power Port — это фазоинверторная система, которая отличается от других своей напольной конструкцией и исключительными результатами. Направляя воздушный поток вниз, HTS 10 и 12 обеспечивают мощный удар и минимальные искажения, при этом шум порта на три децибела тише, чем у большинства сабвуферов, у которых его нет. Добавьте сюда мощность усилителя класса D и встроенные элементы управления для регулировки громкости, фильтра низких частот и фазы, и вы получите сабвуфер, созданный для точного воспроизведения басов с эффектом присутствия.

Изучите преимущества полного ассортимента сабвуферов Polk Audio, чтобы найти идеальное сочетание динамики, четкости и эффективности, которое открывает огромный звук для вашего домашнего кинотеатра.

Tech Talk: что такое фазоинверторные лампы?

Вы когда-нибудь задумывались, почему у некоторых динамиков есть отверстия спереди, сзади или снизу? Обычно это входы для ламп фазоинвертора. Они служат простой и достойной цели: обеспечивать больше басов! Давайте объясним, как именно они работают.

Лампы фазоинвертора обеспечивают свободу движений звука

Преобразователи в корпусе динамика обычно устанавливаются таким образом, что они передают звук вперед.Воздух выталкивается вибрирующим диффузором динамика и распространяется по комнате. Но это только одна сторона дела. Звуковые волны также генерируются внутри корпуса (корпуса) динамика. Диафрагма, приводимая в движение движущейся катушкой, постоянно движется вперед и назад, то есть в двух направлениях, и поэтому также вызывает движение воздуха вокруг нее.

Этот звук, который эффективно излучается обратно в динамик, остается заблокированным в закрытом корпусе и, следовательно, теряется. Проще говоря, цель фазоинвертора — также использовать этот звук для общего вывода звука.Конечно, чтобы добиться желаемого звука, необходима точная работа — даже не думайте проделывать дыру в закрытом корпусе громкоговорителя!

Конструкция стереокубов Teufel с фазоинверторной трубкой

Термин фазоинверторная трубка уже указывает диапазон частот, для которого предназначено устройство. Этот тип усилителя особенно полезен для басов, потому что обычно требуется много энергии для создания низкочастотных звуковых волн. Лампа позволяет воспроизводить сильные басы даже из небольших динамиков.Но как именно частотные диапазоны направляются через фазоинвертор?

Откройте для себя аудиосистемы Teufel с беспроводным сабвуфером для дополнительных басов

Подробное описание процесса

С физической точки зрения фазоинвертор представляет собой колебательную систему , сравнимую, например, с вибрирующей пружиной с прикрепленным к ней грузом. В случае громкоговорителя с фазоинвертором общий объем внутри основного корпуса — это пружина, а объем внутри лампы — это движущийся компонент.

Каждая колебательная система имеет резонансную частоту (частота настройки), которая зависит от длины и диаметра трубки. Это относится к частоте импульса энергии, при которой система колеблется с максимальным отклонением. Пример с маятником хорошо иллюстрирует это. Лучше всего он колеблется, когда импульсы энергии подаются с определенной частотой.

Другими словами, воздух в трубке фазоинвертора можно использовать в качестве второго диффузора динамика для определенного диапазона частот.Если диффузор динамика отклоняется в том же направлении, фазоинвертор обеспечивает более интенсивные басы (, более высокое звуковое давление, ). В идеальном случае предел частоты фазоинвертора находится в диапазоне, который громкоговоритель в закрытом корпусе больше не может покрывать. Таким образом, снижается предел частоты.

Бас Teufel со всех каналов

Акустические системы с идеальным фазоинвертором — с технологией Teufel DPU мы усовершенствовали принцип резонатора. Вместо круглых отверстий в корпусе динамика вставлены прорези.С одной стороны, они позволяют очень точно настроить желаемый диапазон частот, а с другой стороны, минимизирует шум воздушного потока, который может возникать в трубках.

Вид на корпус активного сабвуфера S 6000 SW

• ▶ Theater 500 5.1-Set : система, способная по-настоящему воспроизводить все: тихо, громко, высоко и низко. Активный сабвуфер S 6000 SW берет на себя басы с очень большим фазоинверторным каналом и нижним пределом частоты 25 Гц. Сабвуфером также можно управлять по беспроводной сети, что позволяет легко разместить его в любом месте комнаты.
• ▶ T 8 Сабвуфер : ощутите мурашки по коже, вызывающие басы, при просмотре фильмов и богатый, резонансный звук при прослушивании музыки благодаря этому 100-ваттному активному сабвуферу, который можно использовать как вперед, так и вниз.

Домашние кинотеатры Teufel с инновационной технологией фазоинвертора

Вывод: эффективный усилитель НЧ

• Лампа фазоинвертора используется для усиления звуковых волн с низкими частотами.
• Звуковые волны, излучаемые сзади, используются для усиления басов.
• Объем воздуха в корпусе динамика и в отверстиях образует колебательную систему.
• Резонансная частота фазоинвертора должна выходить за пределы частоты.

Какой дизайн сабвуфера выбрать? — Aperion Audio

Какой дизайн сабвуфера выбрать?

по Aperion Audio на апреля 30, 2018

Сабвуфер — это самая специализированная акустическая система в вашем домашнем кинотеатре, обычно предназначенная для воспроизведения низких частот от 100 Гц до 20 Гц.Поскольку сабвуферы используют большие драйверы и обычно питаются от собственных усилителей, они могут воспроизводить длинные волны низких частот с более высоким уровнем дБ, чем традиционный громкоговоритель. Но есть несколько способов спроектировать сабвуфер, и у каждого из них есть свои плюсы и минусы. В этой статье мы рассмотрим различные типы сабвуферов с упором на преимущества и недостатки, которых вы можете ожидать.

Портовые сабвуферы

Портовые сабвуферы довольно распространены, так как они позволяют легко воспроизводить громадные массивы толстых басов.Если вы не знакомы с конструкцией динамика, порт — это просто отверстие в корпусе, обычно расширенное внутри динамика трубкой, но не всегда, через которую выходит воздух. Портовые конструкции также иногда называют динамиками с фазоинвертором, поскольку звуковые волны, в частности низкие частоты, также вытесняются из порта вместе с воздухом. Поскольку порт — это метод усиления басов, исходящих из динамика, неудивительно, что он является популярным дизайнерским выбором для сабвуферов.

Каждый порт имеет так называемую резонансную частоту, то есть частоту, на которой он вибрирует, и в основном это связано с длиной и шириной порта.Звуковые волны на резонансной частоте или близкие к ней будут усиливаться портом. Если вы посмотрите на график частотной характеристики подключенного сабвуфера, вы увидите, что на этой резонансной частоте есть пик. Инженер по динамикам может выбирать, какие частоты повышать, изменяя размеры порта, но факт остается фактом: порт будет усиливать только небольшой диапазон частот. Из-за этого воспринимаемые характеристики сабвуфера могут варьироваться в зависимости от исходного материала.Например, предположим, что у вас есть сабвуфер с портом с резонансной частотой 25 Гц. Благодаря этому материал, содержащий эту частоту 25 Гц, будет звучать потрясающе, с громкими басами, красиво заполняющими вашу комнату. Но если вы слушаете рок-музыку, в которой на самом деле нет ничего ниже 40 Гц, вы теряете все преимущества этого порта и можете задаться вопросом, включен ли ваш сабвуфер. Еще один потенциальный недостаток портированного сабвуфера — это шум порта. Поскольку весь этот воздух вытесняется из порта, иногда турбулентность воздуха может вызывать «дребезжащий» звук при выходе из шкафа.Обычно это не проблема с хорошо спроектированными портами, но все же может произойти на больших объемах.

Сабвуферы в закрытом корпусе

Напротив, сабвуфер в закрытом корпусе не использует порт, единственное место, где звук выходит из корпуса, — это активный драйвер (-ы). Преимущество заключается в том, что вы получаете хороший равномерный отклик от сабвуфера на всех частотах без каких-либо больших пиков, если это хорошо спроектированный сабвуфер. Герметичные корпусные громкоговорители иногда называют «акустической подвеской».Помимо получения более ровного звука от герметичного динамика корпуса, вам не нужно беспокоиться о шумах порта, а общий звук сабвуфера должен быть более плотным и определенным по сравнению с более громким звуком, который вы получаете от сабвуфера с портом. . Однако улучшенное качество звука достигается за счет количества звука, а в некоторых случаях глубины. То есть герметичный корпус может играть тише и не может достигать таких низких частот, как портированный сабвуфер. Есть несколько способов помочь это компенсировать: более крупный низкочастотный динамик и более мощный усилитель, но первый приведет к увеличению размера корпуса.Учитывая, что еще одним преимуществом герметичных сабвуферов является то, что без порта их можно построить меньшего размера, герметичные сабвуферы обычно не идут по пути более крупных вуферов. Сабвуферы в закрытом корпусе довольно часто используются в автомобильной аудиосистеме, потому что заполнить басом небольшое пространство автомобиля намного проще, чем большую комнату. Но для домашнего использования они немного реже и могут не обеспечивать такой же общий выход и глубокие басы, как портированный дизайн.

Сабвуферы с пассивным радиатором

Здесь, в Aperion Audio, мы используем третий подход, который в некоторых отношениях разделяет разницу между портированными и герметичными корпусными сабвуферами и может предложить лучшее из обоих миров.Во всех наших субмаринах Bravus II используется так называемая конструкция с пассивным радиатором. Таким образом, вместо порта у них есть два драйвера в дополнение к активному драйверу. Но эти дополнительные драйверы или пассивные радиаторы не подключены к усилителю сабвуфера. Поскольку они не питаются от усилителя, они перемещаются только вперед и назад, когда воздух внутри корпуса расширяется и сжимается. Пассивные излучатели позволяют звуку выходить из корпуса, как это делает порт, но с важным отличием, поскольку излучатели не имеют резонансной частоты, как порт, они позволяют излучать более широкий диапазон частот.Как уже упоминалось, это создает лучший из обоих сценариев: сабвуфер обеспечивает приятную плоскую частотную характеристику герметичного корпуса, но также обеспечивает более высокий уровень выходного сигнала, чем у портированной конструкции. Еще одно преимущество заключается в том, что, поскольку нет необходимости оставлять место для порта внутри коробки, мы можем свести общий размер сабвуфера к минимуму. Небольшая занимаемая площадь в сочетании с мощным звуком наших сабвуферов — частый комплимент, который мы получаем от клиентов. Наконец, нам не нужно беспокоиться о шумах порта, а сабвуфер с пассивным радиатором обеспечивает исключительно музыкальный и плавный басовый звук.Итак, пройдя через все варианты дизайна в прошлом, портированные с нашими Intimus S-8, S-10 и S-12, пассивный радиатор с S8-APR и даже герметичный корпус с двумя драйверами с Bravus I, мы чувствуем, что Вариант с пассивным излучателем предлагает наиболее оптимальную конструкцию, обеспечивающую отличный звук без ущерба для общей выходной мощности. Сказав это, мы рекомендуем вам пройти прослушивание и послушать как можно больше сабвуферов, когда вы будете ходить по магазинам, чтобы найти то, что лучше всего подходит для вас в вашей настройке.

Если вы ищете новый сабвуфер, наиболее важные вещи, о которых следует помнить, — это размер вашей комнаты, то есть покупать сабвуфер, который может заполнить ваше пространство, а также купить такой, который даст вам качество звука, которое Вы предпочитаете.Мы надеемся, что этот взгляд на конструкции сабвуферов расширил ваше понимание того, как они работают, и преимуществ каждого из них. Как всегда, желаем вам приятного прослушивания!

2 комментария (ов) Тег: Аудиотехнологии, фазоинвертор против акустической подвески, лучший дизайн сабвуфера, Советы и уловки гуру, Домашний кинотеатр, Блог домашнего кинотеатра, Руководства по покупке домашнего кинотеатра, домашний кинотеатр, советы по домашнему кинотеатру, портированный против герметичного корпуса, портированный против герметичного сабвуфера , руководство по покупке сабвуфера, конструкции сабвуфера

---

---

2 КОММЕНТАРИИ

---

Оставить ответ

Понимание технологии фазоинвертора — Son-Vidéo.ком: блог

Энтузиасты Hi-Fi, интересующиеся динамиками и сабвуферами, хорошо знают технологию фазоинвертора. Однако насколько мы знакомы с принципами работы фазоинвертора? Вот несколько объяснений.

Задний рупор Klipsch La Scala для воспроизведения низких частот

Задача воспроизведения низких частот

Восстановление низких частот всегда было проблемой для звукорежиссеров. Из-за их большей длины волны необходимо размещать широкие динамики в большом объеме воздуха, чтобы получить надлежащую передачу низких частот.В первые годы существования Hi-Fi форма и размер динамиков не совсем соответствовали типичной эстетике гостиной. В свое время громкоговорители с большими задними рогами были довольно распространены, поскольку такая конструкция была необходима для механического усиления низких частот, передаваемых ранними ламповыми усилителями с малой мощностью.

Французы используют технологию фазоинвертора

Изобретение транзистора в 50-х годах изменило правила игры, а высокая мощность твердотельных усилителей сделала рупоры устаревшими, что привело к новому подходу к разработке низкочастотных динамиков.Во Франции компания Elipson основывала свои исследования на работе Германа фон Гельмгольца, немецкого физика, который изучал явление воздушного резонанса в полости (дымоходе, бочке и т. Д.) И основал теорию акустического резонатора (резонатора Гельмгольца). Французский бренд был первым, кто использовал этот тип резонатора для своих Hi-Fi динамиков, технологию, более известную как фазоинверторный порт.

Klipsch RB-81 MKII с передним многослойным фазоинвертором

Технология фазоинвертора: преимущества

Использование порта фазоинвертора увеличивает громкость низких частот в определенном диапазоне частот.Это особенно важно, поскольку в этом диапазоне чувствительность драйвера значительно снижается. Технология фазоинвертора обеспечивает несколько дополнительных децибел, что увеличивает общую чувствительность динамика, не влияя на чувствительность динамика средних / высоких частот. Использование порта фазоинвертора также помогает ограничить количество пассивных компонентов в цепи, тем самым предотвращая значительные изменения сигнала. Порт фазоинвертора действует как механический фильтр нижних частот и предотвращает попытки драйвера достичь очень низких частот.Это ограничивает движение конуса и приводит к увеличению управляемой мощности. Спад фильтра ниже резонансной частоты достигает 24 дБ / октаву. Наконец, использование резонатора позволяет создавать более компактные динамики.

Технология фазоинвертора — причина, по которой компактные модели и тонкие колонки в корпусе Tower составляют основную часть большинства производителей? каталоги.

Технология фазоинвертора: принципы работы Elipson Prestige 2i с передним круговым фазоинвертором

Это одновременно и просто, и сложно.Просто потому, что основной принцип заключается в том, чтобы вырезать в динамике отверстие, через которое проходит трубка (резонатор). Звук, создаваемый вибрациями, исходящими от задней части динамика, улавливается фазоинвертором, который резонирует и усиливает эти низкие частоты. Это также сложный процесс, поскольку размер динамика и размер резонатора напрямую связаны, а это означает, что необходимо тщательно соблюдать определенное соотношение, чтобы порт фазоинвертора работал в надлежащем частотном диапазоне.Это? Собственно? частотный диапазон зависит от механических характеристик низкочастотного динамика (ов). Например, порт фазоинвертора не следует настраивать на 30 Гц с 4? (10 см) драйверы в качестве резонатора будут неэффективными, а частоты от 40 до 100 Гц будут заглушены. Поиск правильной частоты настройки — это искусство, и некоторые производители даже разрабатывают свои драйверы с учетом этого элемента, тщательно учитывая размер корпуса динамика.

Highland Audio Oran 430C — это центральный динамик с портами

Технология фазоинвертора: недостатки

Технология фазоинвертора чрезвычайно эффективна и может передавать низкие частоты с умеренным количеством воздуха, но она не лишена недостатков.Слово «резонатор»? Сам по себе поднимает важный вопрос для оратора: можно ли использовать резонирующую трубку для воспроизведения музыки? Этому типу корпуса присущ ряд проблем.

Прежде всего, воздух резонирует с задержкой, которую нельзя ни сократить, ни контролировать, и таким образом, что это влияет на переходную характеристику. Другими словами, минимумы? Перетащить?? создавая эффект задержки, который можно легко услышать.

Еще одним недостатком является увеличение импеданса, вызванное резонансом в диапазоне частот, усиленном резонатором, в основном в диапазоне высоких басов.Следовательно, усилитель, питающий пару динамиков с портами, должен обеспечивать большую мощность, чем если бы он работал с динамиками в герметичном корпусе. Последний недостаток заключается в том, что на резонансной частоте происходит чередование фаз, что нарушает размещение звука. Хотя в этом нет ничего страшного, поскольку низкие частоты не требуют точной ориентации, это может немного усложнить настройку сабвуфера.

Klipsch Palladium имеет три порта фазоинвертора

Технология фазоинвертора: влияние формы и номера

Форма резонатора лишь незначительно влияет на поведение порта.Независимо от того, имеет ли резонатор круглую или квадратную форму, он будет резонировать на одном уровне и частоте. Тем не менее, поверхность резонатора влияет на воздушный поток. Чем больше поверхность, тем медленнее будет течь воздух. Это означает, что порт с меньшей площадью будет означать более быстрый воздушный поток, что может вызвать шум. Использование двух, трех или даже четырех резонаторов замедлит воздушный поток и предотвратит шум. Некоторые производители, такие как Monitor Audio и Bowers & Wilkins, провели исследования, чтобы оптимизировать структуру своих резонаторов? поверхности и регулируют поведение звуковой волны.

Порт фазоинвертора B&W CM6 имеет ямчатую поверхность

Технология фазоинвертора: размещение резонатора

Расположение резонатора необходимо учитывать при планировании комнаты для прослушивания. Для порта обратного срабатывания можно использовать стену или угол за динамиком, чтобы максимизировать эффективность порта фазоинвертора. Это механическое усиление называется комнатным усилением и может даже удвоить громкость низких частот, передаваемых фазоинвертором.Порты на передней панели идеально подходят для компактных динамиков, так как их можно разместить на книжной полке. Передний порт также имеет то преимущество, что предлагает прямую диффузию в сторону зоны прослушивания, что позволяет избежать обычной задержки между низкими частотами и остальной частью звукового спектра. Иногда порт фазоинвертора можно даже разместить под динамиком для более гармоничного распространения звука. Некоторые модели Focal (например, Focal Aria 900) оснащены как фронтальными, так и вертикальными фазоинверторными портами.

Громкоговоритель Focal Chorus 826V имеет два порта фазоинвертора, как и новые напольные динамики из линейки Focal Aria 900

VRX915S | Профессиональные громкоговорители JBL

Технические характеристики
			291 КБ	23 октября 2020 г.
			386 КБ	23 октября 2020 г.
Брошюры
			2 МБ	4 декабря, 2020
Чертежи в САПР
			6.73 МБ	4 декабря, 2020
Объекты Bim
				27 августа 2019 г.
Соответствие
			91,2 КБ	18 октября 2019 г.
Программное обеспечение
	1.0		11,2 МБ	24 февраля 2020 г.
Руководства пользователя
			2,46 МБ	23 октября 2020 г.
			1.56 МБ	4 декабря, 2020
Настройки динамиков
			1020 КБ	22 октября 2020 г.
			118 КБ	23 октября 2020 г.
			4.82 МБ	22 октября 2020 г.
Данные Ease
	1.5.3		968 КБ	4 декабря, 2020

Yamaha HS8S 8-дюймовый активный сабвуфер с фазоинвертором

С 1970-х годов культовый белый вуфер и фирменный звук эталонных мониторов ближнего поля Yamaha стали настоящим отраслевым стандартом по причине — их точности.В отличие от студийных мониторов с добавленными низкими или высокими частотами, которые поначалу могут звучать более лестно, колонки серии HS были разработаны, чтобы дать вам наиболее правдивую и точную справочную информацию, обеспечивая идеальную звуковую платформу для использования в процессе микширования. Объединив приобретенные знания и опыт с современными звуковыми технологиями, команда инженеров Yamaha изучила, а затем оптимизировала каждый аспект, благодаря которому эти мониторы стали пользоваться наибольшим доверием в бизнесе.Серия HS второго поколения также добавляет в линейку новую 6,5-дюймовую модель, обеспечивающую исключительную точность для еще большего разнообразия условий записи. При выборе студийных эталонных мониторов для микширования и создания музыки одно соображение имеет приоритет над всеми остальными — точность. Начиная с легендарного NS-10M и продолжая MSP и предыдущую серию HS, эта новая линейка разделяет философию дизайна, которая подчеркивает чистоту звука без какой-либо окраски или изменения исходного звука.В то время как многие производители стремятся улучшить звучание своих мониторов, чтобы они звучали впечатляюще, студийные мониторы Yamaha предназначены для достижения наилучшего микширования, гарантируя, что звук из ваших динамиков соответствует оригиналу. Эталонные мониторы ближнего поля серии HS являются воплощением этой философии, обеспечивая четкое звуковое изображение, высокое разрешение и ровный отклик.

В серию HS входят преобразователи новой разработки, которые обеспечивают удивительно плавный отклик в широком диапазоне частот.В этих преобразователях используется усовершенствованная конструкция магнитного поля, которая регулирует поток магнитного отклика для обеспечения бесшовных, естественных звуковых переходов. Материалы и конструкция каждого компонента были тщательно пересмотрены, а затем оптимизированы, чтобы значительно повысить точность воспроизведения сигнала во всем звуковом спектре. Серия HS оснащена высокоэффективным 1-дюймовым купольным ВЧ-динамиком новой конструкции, который значительно расширяет используемый частотный диапазон и обеспечивает превосходное звучание с высоким разрешением. Благодаря использованию толстого волновода, предназначенного для минимизации вибрации, новый ВЧ-динамик обеспечивает плавное воспроизведение без искажений высокие частоты до 30 кГц.Благодаря недавно разработанным сверхчувствительным низкочастотным динамикам, в которых используются большие, тщательно подобранные магниты, мониторы серии HS воспроизводят звук с низким уровнем искажений и четко определенными нижними частотами на любом уровне выходного сигнала. Все компоненты этих мощных низкочастотных динамиков, включая кольцо низкочастотного динамика и корзину, вносят дополнительный вклад в потрясающие басы серии HS, обеспечивая при этом чистые и точные средние частоты.

В громкоговорителях серии

HS используется усилитель, идеально подходящий для преобразователей, используемых в каждой модели серии.Благодаря конструкции двухканального усиления с отдельным усилителем для низкочастотного и высокочастотного динамиков, этот усилитель гарантирует, что каждый динамик серии HS неизменно обеспечивает звук высокого разрешения с исключительно ровным откликом во всем звуковом спектре. Шкафы серии HS предназначены для устранения нежелательного резонанса и повышения точности воспроизведения звука до предела. Корпуса изготовлены из очень плотного и упругого МДФ с приглушенным акустическим откликом, который идеально подходит для эталонных мониторов.Опираясь на более чем 100-летний опыт Yamaha в разработке фортепиано, инженеры серии HS также использовали традиционную технику трехстороннего соединения под углом. Общая для архитектурного дизайна эта конструкция надежно фиксирует углы корпуса, что значительно увеличивает долговечность и устраняет нежелательный резонанс, который может повлиять на общий звук. Дизайн порта динамика может сильно повлиять на чистоту звука в целом. Часто завихрение на обоих концах порта может вызывать колебания воздуха внутри порта, вызывая нежелательный шум.Применяя передовую технологию шумоподавления, которая включает в себя тщательный анализ визуального представления звука, инженеры Yamaha могут контролировать и уменьшать вихри. Благодаря этому углубленному анализу мы пришли к идеальной конструкции порта, что привело к снижению слышимого шума до 6 дБ.