Как подобрать акустические колонки под усилитель

Количество полос[ | ]

Акустическая система может быть однополосной

(один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и
многополосной
(две и более головок, каждая из которых создаёт излучение в своей частотной полосе).
Устройство 2-х полосной акустической системы
Однополосная система

не позволяет добиться качественного звука во всей полосе частот ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы во всём воспроизводимом диапазоне слышимых человеком звуковых частот (20 — 20 000 ). Также — высокие интермодуляционные искажения при значительном ходе одного излучателя, вызваны эффектом Доплера.

В многополосных системах

спектр всех слышимых частот разбивается на несколько перекрываемых между собой диапазонов, посредством фильтров (комбинации резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, или с помощью цифрового кроссовера). Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапазоне[К 1]. Таким образом достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот.

• 2-полосная схема (НЧ/СЧ + ВЧ динамик)
• 3-полосная схема (НЧ + СЧ + ВЧ динамик)
• 2,5-полосная схема (СЧ/НЧ-динамик озвучивает как низкочастотную, так и среднечастотную области; НЧ динамик лишь «помогает» первому на самых нижних регистрах, но не замещает его в этом диапазоне. Зачастую, в экономических целях, производителями применяются оба динамика одного типа, регулируя разделительную полосу фильтрами)
• 4-полосная схема

Анатомия акустических систем: споры о широкой полосе

Так сложилось, что иногда в нашем блоге мы задеваем вопросы, вызывающие достаточно бурное, живое обсуждение на этом и других ресурсах. Полагаю, что так будет и в этот раз, так как речь пойдёт о почти философском (для некоторых людей) вопросе: преимуществах и недостатках широкополосных АС в сравнении с многополосными.

Дискуссии на тему: имеет ли размер значение, что лучше – одна широкая или много узких, сотрясает форумы филофонистов и меломанов не один год. Как и прежде я не намерен ставить в спорах точку и лишь подготовлю почву для дискуссии, подробно изложив некоторые факты, и обозначу собственное субъективное мнение о проблеме.

Отмечу, что я являюсь сторонником многополосных АС, и по ряду причин полагаю, что чем больше полос (в разумных, конечно, пределах), тем лучше. В силу изложенного выше, я могу быть несколько необъективным в оценке полярной точки зрения (но буду стараться сохранить нейтральный подход).

Суть споров

Практика применения широкополосных динамических излучателей и АС, созданных на их основе, сформировала устойчивый стереотип о том, что чем шире частотный диапазон электродинамического излучателя, тем ниже его линейность. Соответственно, у подавляющего большинства широкополосных излучателей, как правило, не очень ровная АЧХ, также для многих излучателей этого типа характерен высокий уровень гармоник и интермодуляционных искажений.

Такое мнение подтверждается целым рядом чистых, с точки зрения физики звука и психоакустики, экспериментов, проведенных за последние 40 лет. В экспериментах сравнивались широкополосные и многополосные АС. В связи с наличием серьёзных недостатков (низкая линейность компонентов, оборудованных широкополосными излучателями), подавляющее большинство производителей отказались от широкой полосы и стали выпускать многополосную акустику.

Противники многополосной акустики утверждают, что низкая линейность динамиков подобных систем с лихвой компенсируется отсутствием «ужасных фазовых искажений», «чудовищных проблем» с линейностью кроссоверов, разделяющих звук на полосы.

Иными словами: у многополосников фильтры «безбожно крутят фазу», что «ужасно» отражается на звуке. Кроме того, не редко заявляется о том, что пассивные кроссоверы способны существенно ухудшить динамические характеристики системы, снизить детальность звучания и сделать его «плоским». Перечисленные недостатки относятся в основном к пассивным кроссоверам, а недостатком активных является их стоимость.

Кроме прочего, приверженцы широкополосных часто апеллируют к неким магически-метафизическим особенностям влияния, воспроизведённого ими звука. В качестве демонстрации «магического» воздействия звука, издаваемого такой АС, приведу одну цитату (она вполне отражает мнение тех, кто апеллирует к «шаманизму» в этом вопросе):

«Но с другой стороны, сам не заметив, я через какое-то время я перешел от анализа звучания к прослушиванию музыки. Ставил композицию за композицией, слушал час вместо запланированных 10-15 минут. Потом появилось очень интересное ощущение — захотелось подпевать за исполнителем, попытаться сыграть аккорд за инструментом — хотя и то и другое после привычной уху самоделке на СканСпиках разбиралось с трудом =). Выключив аппаратуру, ушел в очень положительном настроении — появилось ощущение, что услышал что-то то, что никогда не слышал раньше — что именно, сказать сложно. Но — получается правы те, кто говорит о какой-то магической стороне широкополосников…»

(орфография и пунктуация сохранены)

Многополосные АС

Объективно, подавляющее большинство многополосных АС обладают рядом преимуществ. Для большинства многополосных систем с пассивными кроссоверами характерны:

• Более равномерная АЧХ, в сравнении с широкополосными системами;
• Частотный спектр, достаточный для воспроизведения всех слышимых частот (20 Гц – 20кГц против 60 – 18 000 Гц у большинства широкополосных);
• Меньшая чувствительность, но за счет этого большая линейность компонента;
• У систем высокого класса, как правило, решена проблема фазолинейности фильтров (фазовые задержки находятся за порогом человеческого восприятия).

АС с активными кроссоверами обладают теми же достоинствами, при этом имеют значительно меньшее количество проблем с ФЧХ и большую крутизну среза (порядка 10-25 Дб). Основной недостаток систем с активным кроссовером является стоимость, они, как правило, в 2-3 раза дороже своих пассивных собратьев.

АЧХ качественной трехполосной акустики
Как я уже отмечал, помимо сложности конструкции и цены для многополосных систем характерно наличие фазочастотных искажений. При этом следует учитывать, что этот тип искажений может быть заметен только в случае, если превышаются пороги слышимости ГВЗ (которые в области 2 кГц составляют около 1 мс). Подавляющее большинство производителей акустических систем ориентируются на этот критерий с середины 90-х по нынешнее время.

«За» и «против» широкой полосы

Несмотря на «засилье» многополосной акустики на современном рынке, не все компании отказались от разработок в области «широкой полосы». Так, например, компании В&С, BHL, P.audio, Edge и Beyma считают исследования в этой области оправданными и продолжают выпускать широкополосные динамические громкоговорители высокой чувствительности. В частности, этими компаниями были предложены технические решения, позволяющие увеличить диапазон ВЧ подобных динамиков. Это было сделано за счет использования коаксиальной конструкции излучателей и других оригинальных решений (размещение специальных диффузорных «надстроек», присоединяющихся к центральному керну динамика и пр.). Такие системы особенно популярны в автозвуке и встраиваемой акустике.

Сравнение АЧХ 2-х шмирокополосных динамиков
АС на основе таких динамиков близки к многополосным по графику АЧХ. Однако, в силу использованного принципа, все равно склонны к образованию горба в области средних и «урезанию» остальных частот, особенно в области НЧ-диапазона. Следует также отметить, что расширение спектра широкополосных динамиков в сторону НЧ неизбежно связано с увеличением площади излучателя, что, как правило, приводит инженеров в тупик.

Кроме того необходимо учитывать, что среди приверженцев подобной акустики «true-вариантом» считается применение закрытого акустического оформления. Это, в свою очередь, не даёт производителям использовать фазоинверторный тип «ящиков», который смог бы усилить низкие в общей «картине». По той же причине в таких АС используются динамики с высокой чувствительностью, что отнюдь не добавляет линейности таким системам.

Известно, что наиболее серьёзные проблемы с линейностью широкополосных излучателей отмечаются в границах частотного раздела, что и объясняет большую распространённость многополосников.

Итог

Как я ни старался быть нейтральным – не получилось. В заключение могу отметить, что мои личные впечатления от прослушивания широкополосной акустики вполне совпадают с тем, что мне доводилось читать о проблемах этих систем. Звучание изобилует средними частотами и не создаёт ожидаемой объёмной сцены, низов – нет. Иными словами, несмотря на отсутствие фазовых проблем, присущих многополосным системам, широкополосники удовлетворительными считать не могу. Нелинейность, особенно выраженная в спектрах частотного раздела, убивает все достоинства «широкой полосы».
Пока писал пост, в гости зашел знакомый звурежиссер, резюмировал: «Все утверждения, что линейный звук добывается из одного излучателя — глупость полная».

Искренне надеюсь, что среди читателей найдутся люди, которые знают, по какой ещё причине среди аудиофилов пользуется популярностью широкополосная акустика. Как я уже написал, мне не удалось быть объективным. Жду комментариев, опровергающих мою точку зрения.

Акустическое оформление[ | ]

Схема устройства фазоинвертора

• Открытый ящик (акустический щит/экран); также «активный корпус»[К 2])
• закрытый ящик (также с вариантами дополнительной акустической нагрузки[прояснить
  ]) Push-pull
• Isobarik (tunnel, clamshell, planar)[1]

система с фазоинвертором

оформление Jensen-Onken[2]

система с ПАС («вариовент»)

система с лабиринтом

рупор

TQWP (англ. tapered quarter-wave pipe — «расширяющаяся четвертьволновая труба»; или же Труба Войта (по имени изобретателя Paul Voight)[3])

также при этом могут применяться «акустическая линза», резонатор Гельмгольца[К 3] и пр.

Активные и пассивные системы[ | ]

Акустические системы подразделяются на пассивные (состоят только из излучателя и кроссовера) и активные (содержат также усилитель мощности).

Усилитель встраивают внутрь акустической системы по трем причинам:

• облегчается согласование усилителя и излучателей по мощности и другим параметрам, вопросами согласования занимается производитель акустической системы, а не конечный потребитель
• уменьшается стоимость системы, так как нет необходимости в отдельном корпусе для усилителя и мощность усилителя (определяющая его стоимость) не завышена
• нет необходимости в кабеле большого сечения (в случае, если усилитель находится в каждой акустической системе)

однако есть и недостатки:

• затрудняется обслуживание усилителя, так как акустическая система может быть установлена в труднодоступном месте (например, быть подвешена на некоторой высоте)
• в случае мощных акустических систем усилитель обычно устанавливается в каждую систему, что требует в сравнении с пассивной стереосистемой двух блоков питания вместо одного, что увеличивает стоимость
• в случае большого расстояния между акустической системой и источником звука требуется принимать специальные меры по защите сигнала (поднимать его уровень и использовать балансное подключение)

Таким образом, активные акустические системы обычно используются для персональных компьютеров, озвучивания небольших концертных площадок, дискотек, в студийных мониторах. Пассивные чаще встречаются в домашних акустических системах, а также при озвучивании больших площадок.

Подключение[ | ]

Для подключения пассивной акустической системы к усилителю обычно используют следующие типы соединений:

• Клеммы или зажимные колодки — в основном домашние акустические системы и системы небольшой мощности[К 4]
• Разъёмы типа Speakon — профессиональные системы большой мощности

Активные акустические системы обычно подключаются к источнику звука с помощью:

• Разъёмов типа Jack 3,5 мм, RCA — компьютерные акустические системы
• Разъёмов типа Jack 6,3 мм, XLR — профессиональные акустические системы

В современных домашних кинотеатрах используются также беспроводное соединение[4] с использованием передатчика и радиоприёмника, настроенного на нужную частоту.

Сборка силовых щитов (ЩС)

Основная функция любого силового щита заключается в обеспечении, качественного, безопасного и бесперебойного или быстро-восстанавливаемого электроснабжения соответствующему потребителю электроэнергии.
Щит силовой (ЩС) — это общее понятие. В зависимости от конкретного назначения различают:

• распределительный;
• освещения;
• квартирный;
• другую модификацию изделия.

По способу расположения делят:

• на настенные (навешиваются на стену);
• стоячие (устанавливаются на пол);
• и нишевые (встраиваются в стены).

По материалу изготовления — на металлические и пластиковые. Сертифицированные устройства изготавливаются и монтируются в соответствии с существующей нормативной базой, с соблюдением требований пожарной и электробезопасности. Они не должны допускать утечек, перегрузок и замыканий.

Акустические системы с трансформаторным входом[ | ]

Если расстояние между усилителем и пассивной акустической системой превышает несколько десятков метров, потери мощности в соединительных проводах достигают значительной величины. Поэтому для озвучивания больших площадей и объектов применяются специальные трансляционные усилители и акустические системы. На выходе трансляционного усилителя имеется трансформатор, повышающий в несколько раз выходное напряжение звукового сигнала, а трансляционные акустические системы содержат понижающий трансформатор с таким же соотношением витков, что и в усилителе.

Недопустимо

подключать к трансляционному усилителю обычные акустические системы без трансформатора, это приведёт к выходу их из строя.

Примечания[ | ]

Комментарии[ | ]

1. В многополосных системах имеет принципиальное значение правильная фазировка
   динамических головок (производители динамических головок обычно маркируют их клеммы знаками «+» и «-», эти же знаки присутствуют на электрической принципиальной схеме АС). В большинстве случаев головки включаются
   синфазно
   , то есть в каждый момент времени диффузоры всех головок должны смещаться в одном (!) направлении (внутрь или наружу).
2. «Активный корпус» — решение проблемы с недостатком нижнего баса у щита; при этом за щитом напротив динамика устанавливается колонка/динамик или много маленьких колонок, которые в противофазе гасят звук, идущий от динамика назад. При этом отдача от осн. динамика немного падает
3. резонатор Гельмгольца настраивают на основную резонансную частоту акустической системы — он работает как заградительный фильтр, дабы убрать нежелательный пик на этой частоте. Конструктивно представляет собой отсеки определенных размеров в нижней части колонки, которые сообщаются с основным объемом колонки через отверстия в горизонтальной перегородке; от размеров резонаторов, диаметров и длины (толщины перегородки) этих отверстий зависит частота настройки резонатора, а, следовательно, и результирующая АЧХ акустической системы.
4. Клеммы и зажимные колодки как акустических систем, так и усилителей, маркируются (обычно цветом: красная клемма АС должна соединяться с красной клеммой усилителя, и т.д.), чтобы обеспечить синфазность подключения всех АС, образующих многоканальную звуковоспроизводящую систему, что необходимо для правильного воспроизведения стерео- и многоканальных записей.

Источники[ | ]

1. Там, где живут басы Архивная копия от 29 сентября 2013 на Wayback Machine // Next-Sound.ru
2. Описание конструкции Jensen-Onken Архивировано 6 января 2013 года.
3. Проект TQWP — от начала и почти до конца (неопр.)
   (недоступная ссылка). Дата обращения 16 сентября 2020. Архивировано 16 сентября 2020 года.
4. Беспроводные акустические системы для домашнего кинотеатра (неопр.)
   (недоступная ссылка). Дата обращения 16 ноября 2011. Архивировано 12 марта 2020 года.

Акустический щит — голова ё-трещит…

Занятно, но как раз года полтора назад, навозившись с колонками (), я сказал себе: будя… надо разбираться с динамиками. А там — поглядим. И вот опять — в ту же воду…
Не то, чтобы мне эти кабинеты для чего полезного были нужны. Отнюдь. Просто образовалось время, а руки уже, знамо-дело, к топорам привыкли… ну и…

Отдал я в это дело два своих очень неплохих динамика, которые в девичестве были Jenson’ом 15″ и 4А32 — этот, из последних, уже ферритовый, но с великолепной корзиной. Оба были не рабочие, обоим вставил я по старому американскому диффузору, куда надо, оба благодарно и оптимистически заиграли.

Концепция щита сводилась к тому, чтобы с его помощью как можно меньше мешать им.

По фасаду для этого сделаны пропилы, которые вверху подпружинены, внизу же они и без того жесткие. Сам фасад сделан из кленового щита (20мм), который поверху состружен до 10мм. Динамики раскреплены на отдельной постаменте. Крепеж их осуществлен так, чтобы передней кромкой они фронтального щита не касались. Сам щит крепится к раме в двух точках по линии склейки между динамиками. Остальное всё — висит в воздухе. О крылья-дверках я бегло и с картинками писал на форуме (Щит — всему голова.) и на верхней ссылке, когда копался с колонками. Крепятся они в свою очередь к раме в двух точках каждая, на точечных петлях-подвесах. Остальное всё, вроде бы, видно на фотках…

Включены динамики параллельно, без разделения и электронных регулировок.

Главный критерий качества звучания, который я здесь положил себе, сводился, как уже сказано, к тому, чтобы динамики играли по крайней мере не хуже, чем им это удавалось делать без обрамления.

Что сказать о результате? Играет это, по всем основным критериям, на пять баллов. То есть высокие — наверху, низкие — снизу, средние — вы уже, наверное, и сами догадались… Диапазон, глубина, прозрачность — всё на месте… то есть, натурально, на положенном месте…

Но вот, помните давний анекдот. Дядя приходит в магазин и приносит кучу воздушных шариков, которые купил здесь же, накануне. Продавщица его узнает, улыбается, спрашивает: Брак? — Да нет…- отвечает дядя. — Цвет не подошел? — Да нет… — Тогда что? — Не радуют они меня, — чуть не со слезами, почти шепотом говорит дядя, пряча глаза…

Вот так и у меня. Когда смычок отрывается от струн виолончели, не слышу я этого невероятного гула умирающих в это мгновение Вселенных… А когда динамик лежал просто на полу, всё это было. Я к этому уже прямо-таки, стыдно признаться, привык, понимаете… Как об этом рассказать?..

Ну, да ничего я упрямый. Заиграет…

Как в «All that jazz», помните: «Затанцуешь… Это я тебе обещаю…»

Будем думать. А что делать?

Пока, считаю, неудача…