|
|||
| |||
|
|||
Крістоф Анет Редакція: Кріс Смолен, технічний директор науково-дослідного відділу проаудіо в компанії QSC. Історія розвитку сабвуферів нерозривно повʼязана з еволюцією повнодіапазонних акустичних систем. Ще у середині 1950-х років різні виробники Hi-Fi гучномовців почали випускати компактні закриті корпуси з низькочастотними динаміками, а на початку 1970-х років талановитий інженер з компанії Jensen на ім’я Джеймс Новак розробив рівняння, що описують фазоінверторну або вентильовану систему. Здатність відтворювати розширений низькочастотний діапазон викликала особливий інтерес у кіноіндустрії, і в середині 1970-х зʼявились багатоканальні системи у кінотеатрах, центральний моноканал у яких виконував роль “розширення басів”. Першим фільмом з таким звуком стали «Зоряні війни» у 1977 році. Так поступово сабвуфери стали важливим доповненням до стандартних стереофонічних та багатоканальних систем. Крім цього багато сучасних музичних жанрів потребують надзвичайно потужного відтворення басів, від живої до електронної музики. Інтерференція звукових хвиль у корпусі сабвуфераОсновна задача кабінета гучномовця — це запобігання взаємному гасінню передніх і задніх хвиль. Звукові хвилі мають піки, тобто зони підвищеного тиску повітря, і спади, де тиск понижений. Тиск повітря циклічно змінюється від високого до низького зі швидкістю, яка визначає висоту тону. Положення цієї форми сигналу в будь-який момент часу називається “фазою”.Драйвер або дифузор штовхає повітря як попереду, так і позаду себе, створюючи звукові хвилі, зміщені по фазі на 180°, тобто їхні піки та спади розташовані протилежно. І коли дві такі звукові хвилі зустрічаються, інтерференція між ними призводить до придушення звуку. А якщо піки та спади вирівняні або синфазні, додавання таких хвиль призводить до збільшення звукового тиску, а отже, і гучності. Акустичні задачіЕфективність роботи сабвуфера визначається максимальним ходом його драйвера та площею цього “поршня”, який штовхає повітря. Для досягнення постійного рівня звукового тиску при зниженні частоти, об’єм повітря, який потрібно витісняти, є обернено пропорційним квадрату частоти звуку. Тобто збільшення обʼєму виштовхуваного повітря зі зниженням частоти складає 12 дБ на октаву, і це співвідношення не залежить від конструкції корпусу. Крім того, кожне подвоєння SPL (+6 дБ) вимагає подвоєного збільшення гучності. І тут стають очевидними значні фізичні та механічні обмеження низькочастотних драйверів, тому досягнення високого SPL при розширенні низькочастотного діапазону системи стає доволі складною задачею.У цій статті ми зосередимося на типах корпусів сабвуферів, а не на конструкціях і задачах низькочастотних драйверів. Отже, більшість сабів мають наступні типи кабінетів: закриті або герметичні, фазоінверторні або вентильовані та бенд-пас або смугові. Ефективність сабвуфера пропорційна внутрішньому об’єму кабінета для всіх типів корпусів. Менший бокс відповідно потребує більшої потужності підсилювача для отримання заданого вихідного звукового тиску. А чим більше ми “розганятимемо” динамік у маленькому корпусі, тим більше акустичних спотворень ми отримаємо, такий от компроміс. Кабінет закритого типуЗакритий бокс, або конструкція з акустичною підвіскою являє собою герметичну камеру без портів, компактну та просту у виготовленні. Така конструкція не дозволяє звуковим хвилям, які драйвер випромінює позаду себе, гасити його передні хвилі.Рис. 1 – Кабінет закритого типу з НЧ-драйвером. Сабвуфери такої конструкції зазвичай дають дуже плоску частотну характеристику, і відтворювані на них баси сприймаються як “щільні”. Вони також мають спад низьких частот 12 дБ/окт, найменш крутий з усіх розглянутих тут конструкцій. Вони також демонструють менше обертання фази, що дозволяє їм відтворювати різкі транзієнти з високою точністю. Переваги:
Фазоінверторна або вентильована конструкціяВентильований кабінет фазоінверторної кострукції має один або кілька портів, які дозволяють вирівнювати тиск всередині та зовні корпусу. Порти збільшують вихідну ефективність системи на своїй резонансній частоті, забезпечуючи додаткову площу поверхні виштовхуваного повітря, що призводить до розширення діапазону низьких частот та підвищення SPL.Рис. 2 – Кабінет вентильованої конструкції з двома передніми портами та НЧ-драйвером. Сабвуфери фазоінверторної конструкції, як правило, слід використовувати в поєднанні з електричним фільтром зрізу НЧ, який обмежує частоти нижче частоти зрізу. Оскільки нижче частоти налаштування корпусу для НЧ-динаміка немає акустичної підвіски, якщо він відтворює сигнали нижче цієї частоти, його підвіска може бути пошкоджена через надмірний зворотній хід дифузора. Маючи приблизно на 3 дБ вищу ефективність порівняно з закритими корпусами, вентильовані бокси можуть значно, а якщо точніше, то вдвічі, знизити вимоги до потужності підсилювачів. Наприклад, сабвуфер QSC KS118 є 18" активним сабвуфером прямого випромінювання, має кабінет вентильованої конструкції та здатний виробляти піковий SPL у 136 дБ на відстані 1 метр з пікової потужності 3600 Вт. Переваги:
Конструкція бенд-пасЦей особливий тип корпусу сабвуфера має дві окремі камери. Первинна камера, у якій знаходиться НЧ-драйвер, може мати закриту або вентильовану конструкцію, а вторинна камера створює так званий ефект “смугового пропускання”.Загалом бенд-пас сабвуфери є високоефективними у відтворенні глибоких басів в обмеженій смузі пропускання. Хоча така конструкція вимагає ретельного і тонкого налаштування, в результаті підвищення рівня звуку може становити до 8 дБ. Однак, при цьому НЧ-драйвер, як підвіска, так і дифузор, має бути механічно міцним та надійним. Бенд-пас з однією вентильованою камероюЦя конструкція має встановлений у закритій камері НЧ-драйвер, який випромінює у вентильовану камеру, що змінює резонанс драйвера. Така схема імітує роботу електричного смугового фільтра 4-го порядку. змінюючи резонанс драйвера. Закрита камера при цьому має спад низьких частот 12 дБ/окт, а вентильована вторинна камера створює спад високих частот на 12 дБ/окт.Рис. 3 – Бенд-пас кабінет має вторинну вентильовану камеру з двома портами спереду та НЧ-драйвер у закритій первинній камері
Ця конструкція відрізняється від одновентиляційної тим, що первинна камера з НЧ-драйвером також вентильована, що дає нам характеристику смугового фільтра 6-го порядку. Такі конструкції важко правильно налаштувати, і вони, як правило, дуже залежать від характеристик самого драйвера. Переваги та недоліки тут ті самі, що й у фазоінверторної конструкції. Спад низьких частот 24 дБ/окт, але саме завдяки смуговій конфігурації ефективність такого сабвуфера ще вища. |
|
|
Copyright © realmusic, 2019 |