Что значит колонки среднечастотные
Как построить автозвук. Просто о главном.
Опять здравствуйте. Предлагаю материал, который я нарыл на просторах интернета (несколько на мой взгляд очень интересных статей от профессионалов) и сгруппировал в одну небольшую кучку (опять для себя же).
1. Кроссоверы.
2. Виды акустики.
Сначала нужно определиться с видом акустики, который вам необходим. Существуют два типа:
Коаксиальная акустика
представляет собой сложную конструкцию из нескольких динамиков расположенных на корпусе основного динамика. Обычно это 1-3 высокочастотных динамика на одном низкочастотном. Плюсы у такой акустики в том, что она занимает мало места при установке и имеет относительно невысокую стоимость. Такое бюджетное исполнение приводит и к минусам. Так как динамики разных частот собраны в одном месте и нет возможности настроить взаимное расположение динамических головок, то на высокое качество звучания рассчитывать не приходится.
Компонентная акустика
– это набор из нескольких отдельно расположенных динамиков (компонентов) и кроссовера. Количество динамиков обычно не меньше двух, но для более полной достоверности звучания может достигать и 4-5-ти на канал. Плюсом этой акустики является то, что есть возможность выбора места установки под конкретный динамик. Можно установить и дополнительные динамики кроме тех, что идут в комплекте и выбрать подходящий кроссовер. Естественно, что при такой комплектации повышается суммарная мощность всей системы.
Особое внимание при этом обратите на следующие параметры:
sensivity (чувствительность). Высокая чувствительность обеспечивает возможность использования динамиков без усилителя. При значении sensivity 84 – 86 динамики будут играть чуть слышно без применения усилителя.
Fs (резонансная частота). Низкое значение Fs обеспечивает глубокие басы. Наиболее оптимальным для мидбаса является значение 60 — 75 Fs.
Qts (общая добротность). Колонки для размещения в дверях желательно подбирать с максимальным значением Qts. Значение на уровне 0,4 — 0,6 не обеспечит хорошего качества звука. Для этих колонок потребуется закрытый ящик объемом 5 — 11 литров.
Тем, кто не имеет большого опыта в установке автомобильной акустики, мастера советуют отказаться от распространенного мнения, что на качество звука сильно влияют провода, идущие к динамикам от магнитолы. Если у вас не установлена аппаратура высшего класса, вы не заметите разницы, поэтому нет смысла заменять штатные кабели. Да и заметить разницу в звучании смогут только редкие ценители музыки. Специальные провода понадобятся только в случае установки усилителя, при этом тоже не обязательно покупать самые дорогие «жилы».
3. Теперь рассмотрим возможные места установки акустики в салоне автомобиля поподробнее.
Динамики средней и высокой частоты рекомендуется ставить в передней части салона. Оптимальный выбор — установка колонок в передние двери автомобиля. По словам автолюбителей, устанавливать акустику назад равнозначно тому, что слушать группу спиной к сцене.
В передних дверях обычно располагают низкочастотные и среднечастотные динамики.
Этот тип установки следует разбить на два подтипа. Первый, когда СЧ-динамик устанавливается рядом с НЧ/СЧ-головкой — как правило, чуть выше ее и с разворотом на слушателя. Такая комбинация используется в тех случаях, когда большеразмерный НЧ/СЧ-динамик (16 см и более) при установке в нижней части двери плохо воспроизводит верхнюю середину. Второй вариант: СЧ-динамик устанавливается в верхней части двери и, опять же, с доворотом на слушателя. Основное достоинство установки СЧ-компонентов в дверь — близость расположение к другим излучателям звука, что позволяет лучше согласовать и частоты разделения, и уровни. Однако из-за близкого расположения к слушателю и большого различия расстояний от слушателя до левого и правого каналов, без применения специальных мер могут возникнуть сложности с настройкой однородности звуковой сцены.
Мощность НЧ- динамиков всегда должна превышать мощности усилителя. Установка их в одном объеме двери со СЧ- динамиками нецелесообразна, так как в результате движения диффузора динамика в замкнутом объеме создается довольно сильное звуковое давление, которое воздействует на диффузор среднечастотного динамика. Вследствие чего вносятся большие искажения в достоверность воспроизведения последнего. Можно конечно заключить среднечастотный динамик в специальный защитный колпак, но если учесть небольшой объем салона по сравнению с жилой комнатой, то возникающие гармонические искажения будут довольно ощутимы. Гармонические искажения, кстати, возникают не только в работе усилителя, но и в работе самого динамика. Поэтому низкочастотные динамики можно расположить под сиденьями или под передней панелью. Низкие частоты до 500-600Гц не имеют острой направленности и воспринимаются как рассеянный звук. Независимо от варианта установки СЧ-головки, необходимо одновременно учитывать несколько параметров: сопряжение с ВЧ- и НЧ-динамиками по уровню, фазе и диапазону воспроизводимых частот или частоты разделения всех компонентов. Средние частоты обладают большей направленностью и поэтому их можно располагать в дверях и на передней панели, где удобней всего выбрать их оптимальную направленность. При установке в дверях, если динамики довольно габаритные, применяют подиумы. По конструкции подиум – это кольцевая приставка, монтируемая на корпусе двери. Подиумы позволяют производить направленность динамиков, создавая правильную звуковую сцену. Они не мешают работе стеклоподъемников благодаря своей высоте, в них полностью могут помещаться магниты звуковых головок. Единственным минусом здесь может быть только то, что возможно придется самому изготовить подиумы и перетянуть новую обшивку на дверях.
При установке динамиков в дверях, следует учесть, что материал, из которого изготовлена дверь, будет вибрировать при воспроизведении звука, вызывая нежелательные резонансы и призвуки. Поэтому двери изнутри желательно обработать специальными виброзвукоизоляционными материалами.
Устанавливая низкочастотные динамики в приборную панель, нужно учитывать, что сама панель не герметична и возможно возникновение акустически короткого замыкания. Чтобы этого избежать, следует каждый басовик поместить в специально сделанный корпус, оклеенный внутри войлоком. Минусом здесь может быть сравнительно небольшая приборная панель в некоторых моделях авто, в результате добиться хорошего баса будет довольно трудно. Располагая басовики под сидением можно получить вполне качественное обволакивающее звучание мягкого баса.
Для поклонников глубокого звука, подойдет мидбас с диагональю 16 — 17 см (6 — 6,5 дюйма). Небольшие колонки не обеспечат таких басов. Полную информацию об автомобильной акустике можно найти в инструкции, которая обязательно к ней прилагается.
Для получения качественного звука в машине достаточно хороших фронтовых динамиков и «пищалок» на передней стойке кузова. Подключать их необходимо возможно ближе к мидбасу. Многие устанавливают высокочастотники около зеркал или же на нижней части стойки кузова. Направлять «пищалки» можно в сторону лобового стекла или внутрь салона. Наилучший вариант лучше всего определить на слух.
При выборе компонентной акустики вы также должны продумать и расположение тыловых динамиков, создающих пространственную иллюзию музыки. Не стоит располагать полноразмерную мощную акустику сзади, достаточно будет установить два широкополосных динамика. Достоверность звучания достигается правильной установкой акустики, и поэтому тыловые системы не должны воспроизводить верхние частоты, а только низкие и средние. Общий уровень тыловых систем должен быть уменьшен на 18-24дБ по сравнению с фронтальным уровнем и собственно, быть добавкой к нему.
В задней части кузова лучше располагать только сабвуфер. Это не повлияет на качество звука, так как человек не ощущает направление звуков низкой частоты.
В мире автозвука есть несколько заблуждений, усиленно продвигаемых не очень опытными, но очень активными людьми:
Самое часто встречаемое заключается в том, что углами установки можно «поймать» сцену. Но это не так. Изменяя угол установки динамиков можно подкорректировать тональный баланс, частично устранить привязку, вызванную собственными проблемами излучателя, или подправить АЧХ в районе раздела между излучателями, но никак не фазовые характеристики, которые влияют на построение сцены. Единственное исключение – разворот динамика для работы на отражение. В таком случае, благодаря изменению времени прохождения звуковой волны от излучателя до слушателя можно довольно сильно скомпенсировать разность расстояния от слушателя левой или правой стороны. Но такая практика может сильно повлиять на тональную точность и детальность системы в худшую сторону.
Еще одно заблуждение: чем выше стоЯт динамики, тем выше получается сцена. Это тоже не совсем так. Выше сцена получается на некоторых частотах при наличии каких-либо привязок к излучателям (довольно частая ошибка). Но этот эффект нестабилен, и на разных частотах высота краев может падать до самого низко расположенного динамика. В качественно спроектированных, установленных и настроенных системах этот эффект сведен к минимуму, высота стабильна от края к центру и находится на уровне горизонта вне зависимости от физического расположения излучателей. В таких системах инсталляторы стараются установить излучатели как можно выше не для получения высокой сцены, а для уменьшения влияния переотражений от нижней части салона (ниш для ног, центрального тоннеля и др.).
Третье заблуждение – чем дороже динамик, тем меньше требуется усилий по его установке для получения хорошего результата. На практике результат в большей степени зависит от кечества установки аудиосистемы, чем от стоимости компонентов. Связано это с тем, что неправильная установка акустики сводит технологические преимущества динамиков на нет. Любой динамик необходимо «раскрывать» качественной установкой. И чем выше уровень «железа», тем, экономически, более оправданы усилия, вложенные в его инсталляцию. Таким образом приобретая дорогостоящую акустику, задумайтесь о том, кому доверить ее установку!
Четвертое, и довольно часто встречающееся, заблуждение, состоит в том, что, якобы, в процессорных системах, в отличии от беспроцессорных, не так важно как установлены динамики, что все можно поправить средствами процессора. Поправить то можно, но далеко не все. Чем больше проблем устранены установкой, тем меньше придется вносить в звук искажений, являющихся неотъемлемой частью любой цифровой обработки. Особенно это касается чрезмерного применения средств частотной коррекции, проще говоря «эквалайзера». Всегда лучше устранить причину, чем бороться с последствиями.
4. Настройка звука с усилителями мощности.
Вот сайт с интересной информацией: тыц и ещё по настройке
И на последок небольшой FAQ по акустике.
Для согласования и настройки по осциллографу (синусы): тыц
Что такое СЧ динамики?
Современный мир трудно представить без акустических систем, представленных широчайшим ассортиментов, удовлетворяющим самых утонченные запросы настоящим меломанов. А ведь все начиналось с банальной попытки вообще что-то услышать на расстоянии. Речь о качестве звука, о его высоко, средне или низкочастотном диапазоне не шла в принципе, по причине полного неведения.
Физические законы остались прежними, так что с момента изобретения телефона Т. Ватсоном и А. Г. Беллом (1876 год) мало что поменялось, хотя с тех пор совершенствование динамиков (электроакустических преобразователей) достигло невероятных высот.
В конструкциях первых электродинамических динамиках применялась подвеска из ткани, электромагниты питались постоянным током, а катушки были высокоомными. Только в 1925 году инженеры компании General Electric разработали и запатентовали электродинамическую головку, которая очень похожа на современные среднечастотные динамики.
Динамики СЧ (среднечастотные) очень похожи на НЧ-динамики — это как бы уменьшенные их версия. Основная задача данных динамиков — воспроизведение частот в среднем диапазоне, примерно от 200 до 8 кГц.
Конструкция СЧ динамика
Учитывая, что человеческий голос в основном попадает на средние частоты звукового диапазона, то именно качественная составляющая конструкции СЧ динамиков была главной задачей. Человеческий мозг абсолютно адаптирован именно к средним частотам, так как на них поступает львиная доля звуковой информации. Это обуславливало высокие требования к среднечастотным акустическим системам вообще и СЧ динамикам в частности.
Учитывая общие принципы, конструкция динамика схожа с изделиями, относящимися к низкочастотным. Отличие заключается в габаритных размерах, которые меньше и компактнее. Это необходимо для расширения диаграммы направленности на верхних эшелонах звукового диапазона.
Рис. 1. Конструкция СЧ динамика
Как правило, среднечастотный динамик содержит в своей конструкции (см. рис. 1.):
У СЧ динамиков диафрагма конусообразная (коническая), реже встречается купольная вариация. Последняя служит для обеспечения качественного звучания в верхних частотах диапазона. Конусообразная диафрагма обладает более широкой характеристикой направленности на высоких частотах. Различают жесткие и мягкие диафрагмы.
При изготовлении первых используется фольга из алюминия, бериллия или титана. А во втором варианте применяется целлюлоза, шелк или полипропилен.
Диффузоры с конусообразной конструкцией предназначены для частот в диапазоне от 200 Гц до 5 кГц. При этом габариты таких СЧ динамиков ограничены 12,5–20 см, так как наблюдается достаточно узкая направленность. Размер купольных вариаций диффузоров измеряется в пределах 4–8 см, а диапазон — от 600 Гц до 8 кГц.
Осуществляются изыскания и новых материалов, которые используются в качестве наполнителей при создании комбинированных диффузоров. Так достигается еще большая степень рассеивания звуковой волны во всех направлениях. Цель — достижение равномерного звукового поля.
Плюсы/минусы СЧ динамиков
В зависимости от конструкции СЧ динамиков различают ряд достоинств и недостатков.
Так, в случае использования небольших СЧ динамиков (пищалок с мягкими куполами) достоинством можно считать хорошее глушение, сглаживание (самодемпфирование), а также достаточно ровная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). Отличная импульсная характеристика позволяет добиться открытого естественного звучания, без резонанса. Среди недостатков отмечается тусклый звук и низкие мощностные характеристики.
При эксплуатации металлокупольных пищалок можно отметить звук очень высокого разрешения, благодаря плоским профилям в отличие от мягких конструкций среднечастотников, у которых наблюдаются высокие искажения и ограниченные мощностные возможности
Если же в качестве среднечастотных динамиков используются мидбасовики и широкополосники с бумажными конусами, то у них отмечается очень ровная АЧХ, отличное разрешение и детальность, а так же сглаживание.
Учитывая материл (бумага), который менее жесткий, нежели кевлар или металлы, такие изделия обладают меньшей громкостью.
Если же основываться на конструкции диафрагмы (конусообразная и купольная), то различают следующее:
Сфера применения СЧ динамиков
В оригинальном (англоязычном) варианте названия СЧ динамиков лежит фраза «midrange speaker» (или мидрейндж) пришедшая из автозвука. СЧ динамик работает в наиболее удобном человеческом диапазоне, поэтому человеческим слухом четко определяются любые искажения. Сфера применение необычайно широка, так как громадный спектр деятельности человека связан со звуком.
Это и концертная акустика, и акустические автомобильные системы. В домашних условиях СЧ динамики прекрасно себя зарекомендовали в качестве активных и пассивных акустических системах. Эстрада также применяет самые различные виды среднечастотных динамиков.
Выводы:
Высокая популярность и широта применения СЧ-динамиков обусловлена, прежде всего, строением человеческого организма, вообще, органов слуха и речевого аппарата, в частности. Так сложилось, что человек и большинство живых существ издают звуки в среднем диапазоне звуковых частот. Под них идеально сконструирован и слуховой аппарат человека.
Среднечастотные динамики полностью перекрывают указанный диапазон. Независимо от конструкции, конусообразные или купольные среднечастотники в полной мере способны передать самые тонкие грани звуковых волн. Учитывая развитие современных технологий, информации, в том числе и звуковой, становится все больше и больше. Это, в свою очередь, гарантирует дальнейшее совершенствование конструкций СЧ-динамиков, поиск новых материалов, а также новаций в области дизайна изделий.
Что такое низкочастотные динамики, динамики среднего уровня и высокочастотные динамики?
Низкочастотные динамики, динамики среднего уровня и высокочастотные динамики — все типы динамиков. Чаще всего все три типа динамиков монтируются в одном корпусе, но вы также можете найти каждый в отдельных корпусах. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают.
Громкоговорители — это тип электрического преобразователя, который преобразует электрический звуковой сигнал в звук. Наиболее широко используемый тип динамиков сегодня — динамический динамик — впервые был построен в 1920-х годах. Он использует магнитное поле, чтобы очень быстро перемещать гибкую диафрагму вперед и назад, создавая звуковые волны, которые несут эти приятные мелодии прямо в наши уши. Эта диафрагма обычно бывает тканевой, пластиковой или бумажной и чаще всего имеет коническую форму, хотя некоторые производители динамиков используют разные конструкции.
Мы классифицируем колонки по диапазону производимого ими звука, измеряемого в Гц. Некоторые громкоговорители считаются широкодиапазонными, поскольку они пытаются выставить все частоты, которые им посылают. Проблема в том, что размер этих широкополосных динамиков обычно ограничивает то, насколько хорошо они звучат. Маленькие широкополосные динамики просто не могут получить достаточного количества этого баса, а большие, как правило, не очень хорошо работают с более высокими частотами.
Другие колонки более специализированы для разных диапазонов. Низкочастотные динамики управляют нижним диапазоном, средние динамики управляют средним диапазоном, а высокочастотные динамики — самым высоким. Соедините эти отдельные динамики, и вы получите более полное и точное воспроизведение звука, чем при использовании одного широкополосного динамика.
Басовые
Сабвуферы предназначены для работы с более низким диапазоном частот (звуковых волн) для акустической системы, и есть несколько различных типов, в зависимости от ваших потребностей. Хотя все они построены очень схожим образом, между каждым типом есть определенные различия:
В большинстве пользовательских акустических систем вы, вероятно, найдете стандартный низкочастотный динамик в составе основных динамиков и, возможно, дополнительный, но отдельный сабвуфер.
Среднечастотные колонки
Среднечастотные громкоговорители предназначены для обработки «среднего» диапазона спектра в диапазоне от 500 Гц до 4 кГц. Это, вероятно, самый важный диапазон частот из-за большинства слышимых звуков, таких как музыкальные инструменты и человеческий голос , производимых здесь.
Поскольку человеческое ухо наиболее чувствительно к частоте среднего диапазона, драйвер может оставаться на более низкой мощности, в то же время обеспечивая хороший звук с точки зрения качества и громкости. Поскольку среднечастотные динамики не способны воспроизводить крайне низкий или высокий спектр, они часто звучат тускло или ровно и нуждаются в поддержке низкочастотного динамика или твитера для получения полного уровня звука.
Вы найдете громкоговорители среднего уровня, используемые как часть громкоговорителя, который также включает в себя низкочастотный динамик и твитер, и они также используются в центральных громкоговорителях, часто используемых с системами объемного звучания.
Высокочастотные
На верхнем уровне звукового спектра у нас есть твитеры, которые получили свое название от высоких твитов птиц. Высокочастотные динамики обычно охватывают диапазон от 2 кГц до 20 кГц, хотя некоторые специальные высокочастотные динамики могут достигать 100 кГц.
Традиционно твитеры были спроектированы почти так же, как и другие динамики, но меньше по размеру. Проблема в том, что звук на этой частоте довольно направленный, а это значит, что максимумы вашей музыки звучат лучше всего, когда твитеры направлены прямо на вас. Современные твиттеры начинают адаптировать купольную версию, в которой используется мягкая купольная диафрагма из полиэфирной пленки, шелка или полиэфирной ткани, пропитанной полимерной смолой. Купольные твитеры способны к более широкой зоне распространения звука.
Источник изображения: Ksander / Shutterstock
Акустические системы: типы динамиков (часть 3)
В прошлый раз мы разобрались, по крайней мере, в общих чертах, в конструкции динамика. Основные ее элементы — общие для всех типов динамиков, но главное, как всегда, кроется в различиях. О них и стоит рассказать подробнее.
Широкополосник
Частотный диапазон, воспринимаемый человеческим слухом, как уже говорилось, находится в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Логичнее всего было бы иметь такой динамик, который способен воспроизвести его полностью. И такие динамики есть. Они называются широкополосными.
Вопрос в том, насколько качественно они способны работать в крайних значениях частот этого диапазона. Дело в том, что для эффективного воспроизведения низких частот диффузор классического динамика должен иметь достаточно большие размеры. Например, для частоты 40 Гц его диаметр должен быть около 30 см. Это достаточно просто реализовать.
Широкополосный динамик ScanSpeak 10F/4424G00
Но на высоких частотах такой диффузор попросту не сможет «успевать» передавать колебания всей своей поверхностью. Именно поэтому чаще всего широкополосные динамики являются результатом компромисса.
Для качественного воспроизведения верхней части частотного диапазона в центр диффузора широкополосника зачастую вклеивается дополнительный высокочастотный диффузор — «рупорок» (конус-визер, «дудка»), который способен воспроизводить «быстрые» колебания в то время, как основной, большой диффузор работает гораздо медленнее.
Применяемые в аудиофильских системах широкополосники — предмет серьезных инженерных разработок, граничащих с искусством. Здесь используются материалы с максимально возможными параметрами, ноу-хау, позволяющие все-таки получить полнодиапазонный драйвер.
Широкополосный динамик Lii Audio 2PCS Fast-10
Наиболее проблемным для широкополосного динамика является воспроизведение крайних частот слышимого диапазона. Если широкополосник способен работать в диапазоне 60–16000 Гц с неравномерностью ± 10 дБ — это уже неплохой результат.
При этом в связи с простотой конструкции и отсутствием фильтров (кроссоверов) акустическая система с широкополосником способна демонстрировать высокую чувствительность — от 90–92 дБ и выше. Это делает колонки с широкополосными динамиками особо востребованными среди любителей ламповых усилителей, имеющих, как правило, ограниченную мощность.
В связи с этим голосовые катушки таких широкополосников обладают повышенным сопротивлением. Общепринятые значения для всех остальных динамиков, предназначенных для установки в акустические системы — от 2 до 8 Ом.
Кроме того, именно широкополосный динамик максимально приближен по своим параметрам к точечному источнику звука — идеальному акустическому объекту с точки зрения его локализации. Направление на источник в таком случае определяется слушателем максимально точно. Такой излучатель позволяет создать самую точную стереосцену (звуковую сцену), поскольку источник звука в стереоканале — всего один и он имеет минимальную площадь.
С другой стороны, простейшая колонка с широкополосником — самое дешевое решение, но говорить о полнодиапазонном воспроизведении в этом случае не приходится.
Твитер
Понятно, что, если трудно воспроизвести весь диапазон одним излучателем, есть смысл разделить этот диапазон на несколько частот, в каждой из которых будет работать отдельный динамик. За верхние частоты в этом случае отвечает твитер (пищалка).
Этот динамик должен иметь диффузор (мембрану) небольшой площади, но достаточно жесткий и максимально легкий, ведь полоса излучения твитера, в большинстве случаев, не ниже 1,5 кГц. Среди динамиков наибольшее распространение получил купольный твитер. В нем центральное тело диффузора или элемент, который в полноразмерном динамике называется пылезащитным колпачком, занимает практически всю площадь излучающей поверхности.
Твитер колонки Apple HomePod
Мембрану купольного твитера чаще всего делают из ткани с пропиткой, повышающей ее жесткость. Применяют и более жесткие материалы, лучшим из которых по праву считается бериллий.
Важный параметр твитера — это частота его собственного резонанса. Разработчики стремятся к тому, чтобы она находилась ниже полосы его воспроизведения. В этом случае пищалка звучит максимально точно. Дело в том, что на частотах, близких к резонансу, комплекс усилитель-динамик начинает работать некорректно, «идет в разнос», и система становится плохо управляемой.
Результат — искажения, причем в той частотной области, в которой наш слух к ним особенно чувствителен. Выход оказался прост: кроссовер — устройство, ограничивающее частотный диапазон работы твитера, «обрезает» частоты его собственного резонанса, расположенные ниже рабочего диапазона твитера, который начинается, как правило, от 2–3 кГц.
Твитер с алмазной мембраной Seas Excel E0100-04
Второе требование к твитеру — повышенная верхняя граничная частота воспроизведения. В оптимальном случае она должна превосходить верхний частотный порог слышимого диапазона, т.е. быть выше 20 кГц. Казалось бы, зачем выше, если на этих частотах мы уже не слышим ничего?
Расширенный вверх предел частотного диапазона позволяет твитеру воспроизводить так называемые верхние гармоники, формируя максимально точное звучание высоких частот. До какого предела должен иметь возможность работать твитер — а зачастую высказываются мнения о величинах в 40, а то и в 60 кГц — вопрос, являющийся предметом дискуссий.
Названные два требования к конструкции твитера являются взаимоисключающими. Для понижения резонанса необходимо делать мембрану большего размера и веса, а для повышения верхней границы АЧХ — наоборот. Выход — максимальное соотношение жесткости и массы мембраны твитера, за которое и идет технологическая борьба.
Среднечастотный динамик
Динамик, который играет средние частоты (его еще иногда называют мидренч или, правильнее, мидрейндж — этот термин, от английского midrange speaker, пришел из автозвука), обычно наиболее близок по конструкции к классическому динамику. Важно, что этот динамик воспроизводит именно тот диапазон частот, в котором располагается человеческий голос и на котором наш слух особенно чувствителен к искажениям.
Пример поведения динамика, замеры получены лазерным интерферометром
Ахиллесовой пятой среднечастотника является эффект появления специфических деформаций диффузора — так называемой изгибной волны, когда периферическая область диффузора не успевает за движениями центральной зоны, где крепится голосовая катушка. То есть разные зоны диффузора (кстати, расположенные, как правило, пятнами, а не концентрически, как следовало бы из логики процесса) колеблются не синфазно — одни участки отстают от других.
Звучание становится «рыхлым», неточным. Значит, диффузор должен быть максимально жестким. Если решать проблему в лоб — получим действительно жесткий диффузор, который будет весить так много, что не сможет звучать. Поэтому, как и в твитере, и в широкополоснике, в конструкции диффузора заложен сложнейший компромисс — между жесткостью и легкостью.
Среднечастотный драйвер Morel SCM 634 с карбоновым диффузором
Для колонок высокого класса конструкция диффузоров — важнейший момент. В экзотических вариантах среднечастотники (так же, как и твитеры, но гораздо реже) получают диффузор из бериллия. Но гораздо чаще в среднечастотниках можно видеть диффузоры из композитных материалов на базе углеволокна, стекловолокна, кевлара, древесного волокна или классической целлюлозы.
НЧ-драйвер
Низкочастотный динамик часто еще называют вуфером. Для практически любого класса акустических систем вуфер, естественно, является самым большим по площади излучателем. Для низкочастотника предпочтительным является полностью поршневой режим работы, когда диффузор движется возвратно-поступательно, как единое целое.
Здесь проблема решается еще более радикально, чем в случае со среднечастотным драйвером. Диффузор делают максимально жестким, даже за счет его утяжеления. Дело в том, что на низких частотах наш слух наименее чувствителен к искажениям. И в случае, когда для диффузора вуфера прежде всего важна амплитуда колебаний, ради жесткости идут на увеличение веса.
24-дюймовый басовый динамик в сабвуфере Pro Audio Technology
Масса подвижной системы многих крупных сабвуферных динамиков может достигать 200 г и более. Диффузоры в некоторых случаях получают пространственную конструкцию наподобие самолетного крыла из многослойного композита с заполнением внутренних полостей легкими ячеистыми или сотовыми структурами.
Для аудиофильских систем массу диффузора низкочастотного драйвера по-прежнему стараются минимизировать, поскольку натренированный слух не любит низкочастотных искажений, равно как и всех остальных.
Причем амплитуда колебаний у вуферов — самая большая среди всех перечисленных динамиков. Для этого они оснащаются так называемой длинноходовой (удлиненной) голосовой катушкой. Внешний подвес делается из резины. Все это позволяет диффузору иметь очень большую экскурсию — так называют смещение диффузора от центральной точки.
18-дюймовый басовый вуфер JBL
Особенно ярко «порода» низкочастотного динамика проявляется в драйверах, которые устанавливаются в сабвуферы. Это тяжелое, мощное устройство диаметром от 8 до 15 дюймов (наиболее часто применяемый в пользовательской АС диапазон размеров). Они имеют очень мощные магнитные системы и, в связи с этим, немалый общий вес. При этом в низкочастотных драйверах, работающих от мощных полупроводниковых усилителей, часто устанавливаются катушки минимального сопротивления — 2, а то и 1 Ом.
Коаксиальные драйверы
В двух- трехполосной колонке твитер, среднечастотник и низкочастотный динамик устанавливаются отдельно, то есть, они разнесены в пространстве. Это является серьезным недостатком. Наш слух, который легко определяет направление на источник звука, бывает обманут тем, что средние частоты и высокие частоты поступают практически из разных точек.
Направление на низкочастотный излучатель определить труднее, но тем не менее его удаленность также вносит свою лепту. В результате, такая геометрия колонки ухудшает восприятие стереообраза.
Строение коаксиального драйвера KEF UniQ
Широкополосный динамик, о котором написано выше, просто в силу физики процесса имеет ограничения как по максимальной мощности, так и по частотному диапазону. Кроме того, для широкополосного динамика неизбежна высокая неравномерность АЧХ (выше 10–20 дБ), которую практически невозможно, да и нет смысла компенсировать электроникой либо акустическим оформлением.
Выходом из этой ситуации стал коаксиальный драйвер. На первый взгляд, такой совмещенный динамик выглядит достаточно просто. В двухполосном варианте твитер расположен в центре низкочастотного динамика — традиционные размеры пищалок вполне для этого подходят. Но с инженерной точки зрения такая конфигурация резко затрудняет разработку (расчет) и изготовление подобной системы.
Коаксиальный динамик TAD CST
И это отражается на ее стоимости. Есть варианты, которые позволяют упростить конструкцию: например, размещение твитера перед низкочастотным диффузором на специальном креплении. И все-таки именно «полновесные» коаксиальные системы создают наиболее точный стереоэффект. Поэтому во все времена разные разработчики и компании выпускали коаксиальные драйверы, которые присутствовали в составе их топовых систем.
Специализированные динамики
Воспроизведение звука в условиях, отличных от комнатных, требует применения динамиков, учитывающих эту специфику в свей конструкции. Динамики ландшафтного, шахтного, морского применения должны выдерживать повышенное содержание пыли, способной проникать в магнитный зазор, длительное солнечное излучение, повышенную влажность, воздействие морской соли и других негативных факторов. Для этого в конструкцию вносится серьезные изменения: выбираются материалы, защищаются уязвимые элементы.
Динамики наушников
Для наушников прежде всего пришлось разработать миниатюрные динамики: калибром от 6 до 12 мм для внутриканальных и до 50–60 мм максимум — для накладных моделей. В подавляющем большинстве случаев это широкополосные драйверы. Малый размер облегчает им задачу воспроизведения полного диапазона.
С другой стороны, производство осложняется именно минимальными размерами. Чаще всего диффузор такого динамика сделан из синтетического материала, хотя целлюлоза и другие натуральные волокнистые материалы тоже могут присутствовать. Ввиду требований компактности и низкого веса именно в наушниках наиболее часто используются неодимовые магниты, благодаря которым динамики могут демонстрировать высокую чувствительность — до 120 дБ и выше.
Динамик наушников Apple EarPods
Специфика применения требует, чтобы динамики наушников имели повышенное сопротивление. И если звуковые катушки динамиков акустических систем имеют сопротивление от 2 до 16 Ом (чаще всего от 4 до 8), то динамики наушников имеют сопротивление не ниже 16 Ом, а максимальное значение может достигать 600–800 Ом для профессиональных моделей.
В отдельных моделях наушников, даже внутриканальных, могут использоваться раздельные динамики для разных полос частот — но это редкий случай. Чаще встречается совместное применение излучателей разных типов — динамических и арматурных.
Другие материалы цикла «Акустические системы»: