Прежде всего, давайте разберемся с терминами, поскольку понятия «громкоговоритель», «колонка», «динамик», «акустическая система» часто используют наугад, создавая изрядную путаницу.
Громкоговоритель – это устройство, предназначенное для эффективного излучения звука в окружающее пространство в воздушной среде, содержащее одну или несколько головок громкоговорителей при наличии акустического оформления и электрических устройств (фильтры, регуляторы и т.д.).
В отечественной технической литературе сложилась ошибочная практика, в соответствии с которой термин «громкоговоритель» (ГГ) применяется в основном для одиночного громкоговорителя (в зарубежных каталогах он определяется как loudspeaker units или loudspeaker drive element, или driver). В соответствии с требованиями ГОСТ 16122-87 одиночный громкоговоритель должен обозначаться как головка громкоговорителя .
К набору громкоговорителей классов Hi-Fi и Hi-End часто применяют термин акустическая система (AC) (acoustical system или loudspeaker system). Акустическая система включает в себя акустические колонки .
В зависимости от назначения АС существенно различаются по параметрам, конструктивному исполнению и дизайну. Основные виды акустических систем, представленных на современном рынке, условно можно разделить на несколько категорий в зависимости от области их применения:
- АС для домашнего применения, которые в свою очередь можно подразделить на системы:
- массовые;
- категории Hi-Fi и High-End;
- АС для домашних аудио видео комплексов типа «Домашний кинотеатр» (Home-Theatre);
- для современных компьютерных систем (AC Multi-Media) и др.;
- АС для систем озвучивания и звукоусиления, в том числе для конференц-систем и систем перевода речей (к ним, в частности, относятся потолочные акустические системы);
- концертно-театральные АС;
- студийные АС;
- автомобильные (и вообще транспортные) АС;
- АС для индивидуального прослушивания (головные стерео телефоны).
Устройство АС
АС могут быть однополосными и многополосными . Однополосные АС используются, как правило, в массовой аппаратуре бюджетного сектора. В высококачественных АС (рис. 1) используется многополосный принцип построения, поскольку применение одной широкополосной головки громкоговорителя не позволяет обеспечить высокое качество звучания.
АС состоит, как правило, из:
- головок громкоговорителей , каждая из которых (или несколько одновременно) работают в своем частотном диапазоне;
- корпуса ;
- фильтрующе-корректирующих цепей , а также других электронных устройств (например, для защиты от перегрузок, индикации уровня и т.д.);
- звуковых кабелей и входных клемм;
- усилителей для активных акустических систем и кроссоверов (активных фильтров).
Рис. 1. Акустическая система Defender
Головки громкоговорителей
Головки громкоговорителей классифицируются по принципу действия, по способу излучения, по полосе передаваемых частот, по области применения и т.д.
По принципу действия , т.е. по способу преобразования электрической энергии в акустическую, громкоговорители делят на электродинамические, электростатические, пьезокерамические (пьезопленочные), плазменные и др.
Подавляющее большинство головок громкоговорителей электродинамические («динамические» или просто «динамики»). Их принцип действия основан на движении в постоянном магнитном поле проводника или катушки, питаемых переменным током (рис. 2).
Рис. 2. Электродинамический катушечный громкоговоритель
Головка электродинамического громкоговорителя состоит из подвижной системы, магнитной цепи и диффузородержателя (1).
Подвижная система включает в себя подвес (2), диафрагму (3), центрирующую шайбу (4), пылезащитный колпачок (5), звуковую катушку (6) и гибкие выводы.
При пропускании переменного тока по звуковой катушке, помещенной в радиальный зазор магнитной цепи, на нее будет действовать механическая сила. Под действием этой силы возникают осевые колебания катушки и скрепленной с ней диафрагмы. Конструкция электродинамического громкоговорителя очень похожа на конструкцию динамического микрофона, поэтому, в принципе, из динамического микрофона можно получить слабенькую головку громкоговорителя, а из головки громкоговорителя – микрофон. Понятно, что работать все это будет отвратительно, но работать будет.
Рис. 3. Ленточный громкоговоритель
Ленточные громкоговорители (рис. 3) используют тонкую металлическую ленточку, которая помещается в магнитное поле между полюсами магнита и служит одновременно и проводником тока и колеблющимся излучающим элементом.
Ленточные головки гораздо эффективнее динамических, пьезоэлектрических и других, поскольку если площадь конического или купольного диффузора – это площадь видимого круга, то активная площадь ленточного излучателя – это полная развертка сложенной мембраны (эффективная площадь в 2,5 раз больше площади проекции сложенной ленты). Таким образом, для получения необходимого уровня звукового давления требуется меньшее перемещение диффузора.
Рис. 4. Электростатический громкоговоритель
Электростатические громкоговорители (рис. 4) используют излучающий элемент в виде тонкой металлизированной пленки (1) толщиной порядка 6...10 мкм, помещенной между перфорированными электродами (2) (т.е. это конденсатор переменной емкости, где одной из обкладок служит тонкая металлизированная подвижная мембрана). Между мембраной и электродами приложено высокое поляризующее напряжение порядка 8...10 кВ. Переменное звуковое напряжение, под действием которого мембрана колеблется и излучает звук, подводится к неподвижным электродам. Громкоговорители такого типа обеспечивают чистоту и прозрачность звучания за счет малых уровней переходных искажений.
Рис. 5. Модельный ряд электростатических громкоговорителей Final
Рис. 6. Центральный громкоговоритель электростатической АС. Model 200
На рис. 5 показан модельный ряд электростатических громкоговорителей Final, а на рис. 6 – крупным планом центральный громкоговоритель АС.
Рис. 7. Пьезопленочный громкоговоритель
Пьезокерамические (пьезопленочные) громкоговорители (рис. 7) используются в основном в качестве высокочастотного звена в акустических системах. В качестве возбуждающего элемента в них применяется биморфный элемент, полученный путем соединения двух пластин (1), (3) из пьезокерамики (цирконата титана, титаната бария и др.). Биморфный элемент закрепляется с двух сторон, при подведении электрического сигнала в нем происходят изгибные деформации, которые передаются соединенной с ним диафрагме (2). Разновидностью такого типа громкоговорителей являются пьезопленочные излучатели, в них используются высокополимерные пленки, которым при помощи специально отработанной технологии придаются пьезоэлектрические свойства (при их поляризации в сильном магнитном поле). Если такой пленке придать форму купола или цилиндра, то под действием приложенного к ней переменного напряжения она начинает вибрировать и излучать звук, для таких громкоговорителей не требуется применение магнитной цепи.
По способу излучения акустической энергии головки громкоговорителей делятся на головки прямого излучения, у которых диафрагма излучает звук непосредственно в окружающую среду, и рупорные (рис. 8), у которых диафрагма излучает звук через рупор. Если рупорный громкоговоритель имеет предрупорную камеру, то он называется узкогорлым рупорным громкоговорителем, а если используется только рупор, то это широкогорлый рупорный громкоговоритель.
Рис. 8. Рупорный громкоговоритель
Рупорные громкоговорители широко используют при создании систем озвучивания улиц, стадионов, площадей, систем звукоусиления в различных помещениях, бытовых высококачественных систем, систем оповещения и др.
Причины распространения рупорных громкоговорителей обусловлены, прежде всего, тем, что они обладают большей эффективностью, их КПД составляет 10-20 % и более (в обычных громкоговорителях КПД меньше 1...2 %); кроме того, применение жестких рупоров позволяет формировать заданную характеристику направленности, что очень важно при проектировании систем звукоусиления. Однако при использовании рупорных громкоговорителей возникают проблемы, связанные с тем, что для излучения низких частот необходимо значительно увеличивать размеры рупора, а большие уровни звукового давления в предрупорной камере создают дополнительные нелинейные искажения.
Конструкция головок громкоговорителей зависит от того, в какой полосе частот они должны работать. По этому признаку громкоговорители разделяются на:
- широкополосные (OO «full-range»);
- низкочастотные (воспроизводимый диапазон примерно 20-40...500-1000 Гц) («woofer», «subwoofer»);
- среднечастотные (диапазон 0,3-0,5...5-8 кГц) («mid-range»);
- высокочастотные (1-2..16-30 кГц) («tweeter») и др.
Большая часть мощности аудиосигналов обычно приходится на низкочастотные ГГ, поэтому они должны воспринимать нагрузки до 200 Вт и более, сохраняя тепловую и механическую прочность. Эти ГГ имеют низкую резонансную частоту (16...30 Гц) и должны быть рассчитаны на большой ход подвижной системы вплоть до ±12...15 мм.
Внешний вид современного низкочастотного ГГ для высококачественных АС показан на рис. 9.
Основным излучающим элементом громкоговорителя является диафрагма. Диафрагмы современных низкочастотных ГГ изготавливаются из сложных композиций на основе натуральной длинноволокнистой целлюлозы с различными добавками. Иногда в состав такой композиции входит до 10-15 составляющих. Все шире используют синтетические пленочные композиции на основе полиолефинов (полипропилена и полиэтилена) и композиционные материалы на основе ткани «кевлар».
Рис. 9. НЧ громкоговоритель
АС для домашних кинотеатров, (особенно центрального и фронтальных каналов, а также сабвуфера) требует применения тщательно экранированных НЧ ГГ.
Среднечастотные громкоговорители (СЧ ГГ) используются в диапазоне ча- стот от 200... 800 Гц до 5...8 кГц, где чувствительность слуха ко всем видам ис- кажений максимальна, поэтому требования к их качеству наиболее жесткие.
Высокочастотные громкоговорители (ВЧ ГГ). (рис. 10). Требования к ним за последние годы резко возросли в связи с увеличением спектральной плотности мощности в высокочастотной части спектра в современной электронной музыке, расширением частотного и динамического диапазона программ, воспроизводимых цифровой звуковоспроизводящей аппаратурой и др.
В современных АС высокочастотные ГГ используются, как правило, в диапазоне частот от 2...5 до 30...40 кГц. Обеспечить равноценное качественное воспроизведение звука в таком широком диапазоне при помощи одного ГГ чрезвычайно трудно. Поэтому большая часть выпускаемых в настоящее время ВЧ ГГ применяются в диапазоне от 2... 5 до 16... 18 кГц, а в некоторых АС устанавливаются дополнительные малогабаритные ВЧ ГГ (воспроизводящие частоты от 8... 10 до 30... 40 кГц).
Рис. 10. ВЧ ГГ
Потолочные громкоговорители
Потолочные громкоговорители – это, как правило, электродинамические диффузорные громкоговорители, заключенные в пластиковые или металлические корпуса. Их используют для озвучивания помещений и в системах аварийного оповещения зданий. Благодаря большому углу раскрытия диаграммы направленности звука и широкому диапазону воспроизводимых частот потолочные громкоговорители способны довольно качественно воспроизводить звук, кроме того, они гармонично вписываются практически в любой интерьер.
Потолочные громкоговорители обеспечивают более равномерное по сравнению с другими громкоговорителями распределение звука по объему помещения и не требуют при этом установки мощных усилителей. Их применение особенно эффективно для озвучивания больших помещений с высотой потолка до 5 м.
Для удобства монтажа корпус потолочного громкоговорителя снабжается специальными приспособлениями: подпружиненными упорами, полозьями или кронштейнами. Многие громкоговорители крепятся к потолочным плитам с помощью шурупов. В отличие от «обычных» систем озвучивания, системы на основе потолочных громкоговорителей высоковольтные, типичное значение напряжения в линии составляет 100 В, поэтому потолочные громкоговорители имеют встроенные трансформаторы.
При проектировании системы оповещения расчет необходимого количества потолочных громкоговорителей и схемы их размещения (рис. 11) производится исходя из требуемого уровня звукового давления на уровне ушей слушателей (обычно берется среднее значение 1,5 м). Для помещений с высотой потолка менее 5 метров такой расчет не представляет трудностей и производится по приближенным формулам. В таблице 1 для определенной высоты потолков и площади помещения указано количество потолочных громкоговорителей, которое дает наилучшее качество звука и наиболее равномерное распределение звуковых волн.
Рис. 11. Схема размещения потолочных громкоговорителей
Параметр S в таблице – это приблизительная площадь, которую озвучивает один потолочный громкоговоритель:
S = {2х(H – 1,5 м)}2, где Н – высота потолка.
Таблица 1. К расчету системы оповещения
| P | 103,5 | 101 | 99 | 97,5 | 96 |
| P/2 | 100,5 | 98 | 96 | 94,5 | 93 |
| H/S | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 |
| 25 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 35 | 3 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| 50 | 4 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| 80 | 6 | 3 | 2 | 2 | 1 |
| 100 | 7 | 4 | 3 | 2 | 2 |
| 150 | 10 | 6 | 4 | 3 | 2 |
| 200 | 13 | 8 | 5 | 4 | 3 |
| 300 | 20 | 11 | 7 | 5 | 4 |
| 400 | 26 | 15 | 10 | 7 | 5 |
| 500 | 33 | 19 | 12 | 8 | 6 |
| 600 | 40 | 22 | 14 | 10 | 8 |
| 700 | 46 | 26 | 17 | 12 | 9 |
| 800 | 53 | 30 | 19 | 13 | 10 |
| 900 | 59 | 33 | 22 | 15 | 11 |
| 1000 | 66 | 37 | 24 | 17 | 12 |
В таблице:
P – звуковое давление на уровне 1,5 м, когда потолочный громкоговоритель работает на полную мощность;
P/2 – звуковое давление на уровне 1,5 м, когда потолочный громкоговоритель работает на половину максимальной мощности;
H – высота потолка;
S – площадь помещения.
Если высота потолков больше 5 метров, устанавливать потолочные громкоговорители не рекомендуется. Однако если необходимо использовать именно потолочные громкоговорители, следует принять меры для повышения равномерности распределения звука и снижения эффекта реверберации (эха). Если потолочные громкоговорители размещены слишком близко друг к другу, то на уровне ушей слушателей звук будет распределяться неравномерно. Если увеличить расстояние между соседними громкоговорителями, то уровень звукового давления может оказаться недостаточным для хорошей слышимости. Повышение уровня звука громкоговорителей в этом случае влечет за собой увеличение реверберации, особенно в помещениях, отделанных стеклом, мрамором и т.д. Реверберацию можно снизить с помощью звукопоглощающих материалов: ковров, гобеленов, портьер и др.
На рис. 12 и 13 показаны примеры врезных и навесных потолочных громкоговорителей компании Kramer Electronics.
Корпус акустической системы. Основные виды корпусов и их назначение
Корпус АС выполняет многообразные функции. В области НЧ он блокирует эффект «акустического короткого замыкания», возникающий за счет сложения излучаемого звука от передней и тыловой поверхности диафрагмы в противофазе, что приводит к подавлению низкочастотного излучения.
Применение корпуса позволяет увеличить интенсивность излучения на низких частотах, а также увеличить механическое демпфирование громкоговорителей, что позволяет «сгладить» резонансы и уменьшить неравномерность амплитудно-частотной характеристики. Корпус оказывает существенное влияние не только в области низких, но и в области средних и высоких частот. Правильно спроектированный и изготовленный корпус оказывает огромное влияние на качество звука.
При проектировании корпусов АС чаще всего используют такие варианты конструктивного оформления, как бесконечный экран, закрытый корпус, корпус с фазоинвертором, лабиринт, трансмиссионная линия и др.
Бесконечный экран возникает, когда громкоговорители устанавливаются в стене комнаты с достаточно большим объемом за ним. Для такой установки громкоговорителей характерен эффект «бубнения» на низких частотах, поскольку отсутствует демпфирование.
Закрытый корпус. В современных АС применяют в основном закрытые корпуса компрессионного типа. Принцип работы компрессионного оформления состоит в том, что в них используются громкоговорители с очень гибким подвесом и большой массой, т.е. низкой резонансной частотой. В этом случае упругость воздуха в корпусе становится определяющим фактором, именно она начинает вносить основной вклад в возвращающую силу, приложенную к диафрагме.
Корпус с фазоинвертором – корпус, в котором сделано отверстие, что позволяет использовать излучение тыльной поверхности диффузора. Максимальный эффект достигается в области частоты резонанса колебательной системы, образуемой массой воздуха в отверстии или трубе и массой воздуха в корпусе.
Корпуса с фазоинвертором (рис. 14 а) имеют много разновидностей. Корпус, использующий специальную трубу, вставленную в отверстие, позволяет уменьшить размеры корпуса и при помощи регулировки размеров трубы настраивать фазоинвертор (рис. 14 б).
Если в отверстие корпуса устанавливается пассивный (т.е. без магнитной цепи) громкоговоритель, колебания которого возбуждаются за счет колебаний объема воздуха, заключенного в корпус, то такой корпус называется корпусом с пассивным излучателем (рис. 14 в).
Рис. 14. Корпус АС с различными вариантами фазоинверторов: а – фазоинвертор; б – фазоинвертор с трубой; в – пассивный излучатель
Лабиринт представляет собой вариант корпуса с фазоинвертором, в котором устанавливаются специальные перегородки. Когда длина лабиринта достигает 1/4 длины волны на частоте резонанса низкочастотного громкоговорителя, он действует аналогично фазоинвертору. Применение лабиринта расширяет возможности для настройки на более низкие частоты. Резонансы на гармониках от основной резонансной частоты трубы демпфируются звукопоглощающими материалами на стенках корпуса (рис. 15 а).
Рис. 15. Корпус АС типа лабиринта (а) и типа трансмиссионной линии (б)
Трансмиссионная линия – это разновидность лабиринта. Она отличается от лабиринта тем, что звукопоглощающим материалом забивается весь объем корпуса, и поперечное сечение линии делается переменным – больше у конуса, меньше у отверстия (рис. 15 б). Корпуса такого типа очень сложны в настройке.
Если в корпусе установлены две одинаковых ГГ на один фазоинвертор, то это называется «низкочастотное оформление с симметричной нагрузкой». Такое оформление часто используют в сабвуферах.
Лучше звучат АС со сглаженными углами, обтекаемой формы, с несимметричным расположением ГГ, однако изготавливать корпуса таких АС сложно и дорого, поэтому подавляющее большинство АС выпускается в корпусах прямоугольной формы. Для уменьшения дифракционных эффектов на углах передней панели применяются специальные меры, в том числе размещение звукопоглощающих материалов («акустическое одеяло»), оптимизация соотношения размеров передней панели и глубины корпуса, подбор несимметричного расположения громкоговорителей и др.
Стремление сдвинуть дифракционные пики-провалы на АЧХ в более высокочастотную область и тем самым снизить их влияние заставляет использовать максимально узкие передние панели. Сложные внешние конфигурации многих современных АС обусловлены не только эстетическими соображениями, но и стремлением уменьшить дифракционные эффекты. Чтобы снизить излучение звука от стенок АС, обычно стараются увеличить их жесткость и массу.
В современных АС корпус представляет собой довольно сложную и дорогостоящую конструкцию (рис. 16). В качестве критерия эффективности принятых мер по звукоизоляции корпуса принято считать разницу между уровнем звукового давления, излучаемого стенками корпуса и уровнем звукового давления от акустической системы в целом, она должна составлять не менее 20 дБ.
Рис. 16. Разрез АС
Кроме объективных измерений, при проектировании проводится прослушивание АС в корпусах различной конструкции.
Фильтрующе-корректирующие цепи
Обеспечить качественное воспроизведение звука с помощью однополосной АС практически невозможно или сложно, поэтому они применяются только в бюджетных решениях, например, в дешевых колонках для компьютеров. Высококачественные АС за редкими исключениями являются многополосными. Для того, чтобы подать на каждую ГГ сигналы своего частотного поддиапазона, используют электрические разделительные фильтры («кроссоверы»).
В большинстве АС для домашнего применения используются т.н. пассивные фильтры, которые включают между усилителем и громкоговорителем (рис. 17).
Рис. 17. Пассивные фильтры («пассивные кроссоверы») в АС
Пассивные фильтры обычно размещаются внутри АС, увеличивая их массу и габариты. Пассивные фильтры в АС бывают первого, второго, третьего и четвертого порядка. Крутизна спада фильтров первого порядка – 6 дБ/октаву, второго – 12 дБ/октаву, третьего – 18 дБ/октаву и четвертого – 24 дБ/октаву.
Простейшие фильтры – это фильтры первого порядка, они занимают мало места и недороги, но имеют недостаточную крутизну спада полос пропускания. Положительная черта этих фильтров – отсутствие фазового сдвига между твиттером (ВЧ-головкой) и другим динамиком.
Фильтры второго порядка (или фильтры Баттерворта, по имени создателя математической модели этих фильтров) обладают более высокой чувствительностью, но дают фазовый сдвиг в 180 градусов, что означает несинхронный ход мембран ВЧ-головки и другого динамика. Для устранения этой проблемы необходимо поменять полярность подключения проводов на твиттере.
Фильтры третьего порядка имеют хорошие фазовые характеристики при любой полярности подключения. На рис. 18 показана АЧХ фильтра третьего порядка, а на рис. 19 – его электрическая схема.
Рис. 18. АЧХ фильтра третьего порядка
Рис. 19. Электрическая схема фильтра третьего порядка
Рис. 20. АЧХ трехполосного фильтра
В трехполосных АС АЧХ фильтра выглядит так, как показано на рис. 20.
Фильтры Баттерворта четвертого порядка имеют высокую крутизну спада полосы пропускания, что резко уменьшает взаимовлияние динамиков в области разделения частот. Сдвиг по фазе составляет 360 градусов, то есть на практике он отсутствует. Однако проблема состоит в том, что у таких фильтров величина фазового сдвига непостоянна, что может вызвать неустойчивую работу АС. Оптимизировать схему фильтра четвертого порядка применительно к АС удалось Линквицу и Рили. Их фильтр состоит из двух последовательно соединенных фильтров Баттерворта второго порядка для ВЧ ГГ и для НЧ ГГ. Такой фильтр не имеет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не излучающих звук в одной плоскости. Эти фильтры обеспечивают самые лучшие акустические характеристики.
В «активных» АС со встроенными многополосными усилителями применяются активные фильтры, включенные до усилителя и также называемые кроссоверами (рис. 21).
Рис. 21. Использование кроссоверов
По сравнению с пассивными, активные фильтры имеют ряд преимуществ: меньшие габариты, лучшую перестраиваемость частот раздела, большую стабильность характеристик и т.д. Однако пассивные фильтры обеспечивают больший динамический диапазон, меньший уровень шумов и нелинейных искажений. К числу их недостатков можно отнести температурную нестабильность, что приводит к изменению формы АЧХ при повышении уровня подводимого сигнала (так называемая «компрессия мощности»), а также необходимость тщательного выбора высокоточных элементов (резисторов, конденсаторов и т.д.), к разбросу параметров которых характеристики фильтров могут быть очень чувствительны. В последние годы ряд зарубежных фирм начали применять в акустических системах цифровые фильтры, обеспечивающие в реальном времени функции фильтрации, коррекции и адаптации к реальным условиям прослушивания.
Кроме фильтров, в современных акустических системах достаточно часто используются электронные устройства для защиты громкоговорителей от тепловых и механических перегрузок. Защита как от длительных, так и от кратковременных (пиковых) перегрузок осуществляется с применением различных вариантов пороговых схем, пороги срабатывания которых должны быть меньше, чем тепловые постоянные головок громкоговорителей (Т = 10...20 мс). Кроме того, во многих бытовых системах используются различные варианты индикации перегрузок.
Основные характеристики АС
Характеристик АС существует довольно много, одни из них имеют большее значение для пользователя, другие меньшее, отечественные и зарубежные характеристики АС и методики их измерения не всегда совпадают. Мы кратко рассмотрим только основные характеристики АС.
Эффективный рабочий (эффективно воспроизводимый) диапазон частот – диапазон, в пределах которого уровень звукового давления, развиваемого АС, не ниже заданного, по отношению к уровню, усредненному в определенной полосе частот. В рекомендациях МЭК 581–7 минимальные требования к этому параметру составляют 50 – 12500 Гц при спаде 8 дБ по отношению к уровню, усредненному в полосе частот 100 – 8000 Гц.
Значение этой характеристики сильно влияет на естественность звучания акустики. Чем ближе рабочий диапазон АС к максимальному диапазону, воспринимаемому органами слуха человека (16 – 20000 Гц), тем лучше, естественнее звучит АС. Эффективный рабочий диапазон зависит от характеристик головок громкоговорителей, от акустического оформления АС и от параметров разделительного фильтра (кроссовера).
На низких частотах решающую роль играет объем корпуса АС. Чем он больше, тем более эффективно воспроизводятся низкие частоты, поэтому, в частности, сабвуферы всегда довольно громоздки. С воспроизведением высоких частот проблем обычно не возникает, поскольку современные твиттеры позволяют воспроизводить даже ультразвук. Нередко диапазон воспроизводимых частот АС превышает верхнюю границу слышимости человека. Считается, что в этом случае более точно передается тембр сложной фонограммы, например, симфонической музыки. Типичные значения: 100 – 18000 Гц для полочной акустики и 60 – 20000 Гц для напольной.
Серьезные производители АС обычно приводят график звукового давления, развиваемого АС в зависимости от частоты (график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), по которому можно определить эффективный рабочий диапазон частот АС и неравномерность АЧХ.
Степень неравномерности АЧХ характеризуется отношением максимального значения звукового давления к минимальному, или по другой методике, отношением максимального (минимального) значения к среднему, в заданном диапазоне частот, выраженное в децибелах. В рекомендациях МЭК 581-7, определяющих минимальные требования к аппаратуре Hi-Fi, указывается, что неравномерность АЧХ не должна превышать ±4 дБ в диапазоне 100 – 8000 Гц.
Характеристика направленности позволяет оценить пространственное распределение излучаемых акустической системой звуковых колебаний, и оптимально расположить акустические системы в различных помещениях. Об этом параметре позволяет судить диаграмма направленности АС, представляющая собой зависимость уровня звукового давления от угла поворота АС относительно его рабочей оси в полярных координатах, измеренная на одной или нескольких фиксированных частотах. Иногда спад амплитудно частотной характеристики при повороте АС на некоторый фиксированный угол, отображается на основном графике, в виде дополнительных ответвлений АЧХ.
Характеристическая чувствительность – это отношение среднего звукового давления, развиваемого АС в заданном диапазоне частот (обычно 100 – 8000 Гц) на рабочей оси, приведенное к расстоянию 1 м и подводимой электрической мощности 1 Вт. В большинстве моделей АС категории Hi-Fi уровень характеристической чувствительности составляет 86-90 дБ (в технической литературе вместо дБ часто указывается дБ/м/Вт). Существуют высококачественные широкополосные АС с чувствительностью 93 – 95 дБ/м/Вт и более.
Характеристическая чувствительность определяет, какой динамический диапазон способна обеспечить АС. Широкий динамический диапазон позволяет с большой достоверностью воспроизводить сложные музыкальные произведения, особенно джазовую, симфоническую, камерную музыку.
Коэффициент нелинейных искажений характеризует появление в процессе преобразования отсутствовавших в исходном сигнале спектральных составляющих, искажающих его структуру, то есть, в конечном счете, точность воспроизведения. Это очень важный параметр, поскольку вклад АС в общий коэффициент нелинейных искажений всего звукового тракта, как правило, является максимальным. Например, коэффициент нелинейных искажений современного усилителя составляет сотые доли процента, в то время как типичное значение этого параметра для АС – единицы процентов. При увеличении мощности сигнала коэффициент нелинейных искажений возрастает.
Электрическая (акустическая) мощность – определяет уровень звукового давления и динамический диапазон (с учетом характеристической чувствительности), который потенциально может обеспечить АС в определенном помещении.
Используется несколько определяемых разными стандартами видов мощностей:
Характеристическая мощность , при которой АС обеспечивает заданный уровень среднего звукового давления. В рекомендациях МЭК значение этого уровня установлено 94 дБ на расстоянии 1 метр.
Максимальная (предельная) шумовая или паспортная мощность, при которой АС может длительное время работать без механических и тепловых повреждений при испытаниях специальным шумовым сигналом, близким по спектру реальным музыкальным программам (розовый шум). По методике измерений она совпадает с паспортной мощностью, определяемой в отечественных стандартах.
Максимальная (предельная) синусоидальная мощность – мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, при которой АС может длительно работать без механических и тепловых повреждений.
Максимальная (предельная) долговременная мощность, которую акустика выдерживает без механических и тепловых повреждений в течение одной минуты, при таком же испытательном сигнале, как и для паспортной мощности. Испытания повторяются 10 раз с интервалом в 1 минуту.
Максимальная (предельная) кратковременная мощность, которую выдерживает АС при испытании шумовым сигналом с таким же распределением, как и для паспортной мощности, в течение 1 секунды. Испытания повторяются 60 раз с интервалом в 1 минуту.
Пиковая (максимальная) музыкальная мощность – излюбленный параметр для характеристики АС непонятного происхождения. Методика измерения, определяемая немецким стандартом DIN 45500, следующая: на АС подается сигнал частотой ниже 250 Гц и длительностью менее 2 секунд. Акустика считается прошедшей испытания, если при этом нет заметных на слух искажений. Понятно, что «под заметными на слух искажениями» можно понимать что угодно. В результате на корпусах АС от никому не известных производителей появляются наклейки типа «P.M.P.O. … (или Musical Power…)…100!, …200! и даже… …1000 Wt!». Понятно, что о хоть сколько-нибудь качественном звуке, создаваемом такими АС, говорить не приходится.
При выборе АС для УНЧ желательно, чтобы реальная максимальная мощность АС превышала мощность усилителя приблизительно на 30 и более процентов. В этом случае вы будете застрахованы от выхода из строя акустики из-за подачи на нее сигнала недопустимо большого уровня. Конечно, хорошие АС имеют схемы защиты от перегрузки, но лучше не рисковать.
Какая мощность усилителя достаточна для качественного воспроизведения звука? Во многом это определяется параметрами помещения, характеристиками акустических систем, потребностями самого слушателя. При выборе усилителя для озвучивания небольшой жилой комнаты можно считать, что мощность усилителя должна быть не менее 20 Вт.
Наиболее распространенные значения электрического (входного) сопротивления (импеданса) : 4, 8 или 16 Ом. Этот параметр важен при выборе усилителя, с которым будет работать АС. Следует использовать АС с сопротивлением, соответствующим указанному в паспорте усилителя. Такое решение будет обеспечивать идеальное согласование характеристик акустики и усилителя, то есть наилучшее качество звука.
Измерения характеристик АС в условиях, отличающихся от условий специально оборудованных акустических лабораторий заводов-изготовителей – дело чрезвычайно сложное, дорогостоящее и, главное, дающее очень приблизительные результаты. Высококачественные звуковые анализаторы и измерительные микрофоны с предусилителями, удовлетворяющие всем международным требованиям проведения измерений, чрезвычайно дороги и далеко не всякая российская фирма может себе позволить их приобретение. Правда, современные методики измерения в большинстве случаев позволят обойтись без акустически заглушенной камеры.
Аудио кабели
Аудио кабели – это, на первый взгляд, наименее важный компонент аудио подсистемы инсталляции или домашнего кинотеатра, поэтому их часто приобретают, что называется «на сдачу». И совершают серьезную ошибку.
Понятно, что любой кабель влияет на проходящий по нему сигнал. Вопрос состоит в том, как именно кабель влияет на сигнал и насколько сильно это влияние.
Выбор аудио кабелей определяется параметрами качества аудио сигнала с одной стороны и конструктивно-финансовыми соображениями с другой. Действительно, при выполнении некоторых инсталляций приходится прокладывать сотни метров аудио кабелей. Можно подсчитать, во сколько обойдутся, например, серебряные микрофонные кабели общей массой 100 кг…
Проводниками в любом электрическом кабеле или проводе являются металлы. В аудио кабелях используют в основном медь и серебро. В 1984 году фирма Hitachi выпустила межблочный кабель SAX-102, который сразу обратил на себя внимание профессионалов. Он был изготовлен из так называемой бескислородной меди OFC (Oxygen Free Copper). Теперь такую медь применяют почти все специализированные «кабельные» фирмы. Чем хороша бескислородная медь? Металл проводника можно рассматривать как последовательное соединение гранул металла. Внутри каждой гранулы кристаллическая структура сохраняет идеальность, но границы раздела между гранулами нарушают кристаллическую решетку. Как правило, причинами появления границ раздела является пленки окислов, соединений кислорода с металлами. За счет того, что OFC отливается и вытягивается определенным образом, длина идеальных гранул увеличивается. Обычная медь высокой степени чистоты содержит около 5000 гранул на метр кабеля. Улучшение технологии OFC привело к появлению более качественной бескислородной высокопроводящей меди OFHC (Oxygen Free High Conductivity), количество гранул на метр в которой составило 1000. Существуют и другие разновидности технологии получения проводов из бескислородной меди.
Похожие технологии применяют и к серебряным проводникам. Результат – появление длинногранулированного серебра с высокой степенью очистки, например, FPS (функционально превосходное серебро) от AudioQuest или PSS (Perfect Surface Silver – серебро с идеальной поверхностью). Это очень дорогие провода. Серебро часто используется как плакирующее покрытие медного провода, причем чтобы исключить потенциальное влияние неоднородностей на передачу сигнала, поверхность полируется до зеркального блеска.
В качестве изоляторов аудио проводов и кабелей в бытовой технике используются в основном полиэтилен, полихлорвинил и фторопласт (известный как тефлон). Для внешних покрытий кабелей используют искусственные каучуки, силиконовые резины, полипропилены и пр. Чаще всего используют полиэтилен, лучшими диэлектрическими характеристиками обладает фторопласт, но он относительно дорог, что сдерживает его применение. Иногда в качестве изолятора используют вспененный полиэтилен или фторопласт.
Поскольку аудио кабели соединяют усилитель с колонками и работают с довольно большими токами, разработчики в первую очередь обращают внимание на активное сопротивление проводника: чем оно меньше, тем лучше. Во-первых, потому что омическое сопротивление кабеля соединяется последовательно с выходным сопротивлением УНЧ и входным сопротивлением АС, и относительно высокоомный соединительный провод может резко ухудшить качество работы УНЧ и АС, а, во-вторых, по закону Джоуля-Ленца термический разогрев провода пропорционален второй степени протекающего через него тока. Уменьшения омического сопротивления проводящих линий добиваются увеличением их сечения. Поэтому аудио кабели довольно толстые. Акустические провода являются относительно низкочастотными (рабочий диапазон укладывается в 4-5 порядков: от единиц герц до сотни килогерц). И все же большинство разработчиков, добившись минимальной величины удельного сопротивления (0,001–0,05 Ом/м), стараются уменьшать индуктивность провода (типичная величина удельной индуктивности – 0,2–0,5 мкГн/м). Практически все провода, за исключением плоских ленточных, выполняются в виде жгутов, собранных из отдельных тонких жил. Самые простые представляют собой пару изолированных проводников («лапша»); такая конструкция встречается чаще всего ввиду ее наименьшей стоимости. Скрученные жилы постоянно меняют свое положение: одни уходят с поверхности внутрь, другие, наоборот, от центра выходят к поверхности. Поскольку распределение плотности тока по сечению проводника не меняется, чтобы оставаться вблизи поверхности кабеля, ток переходит через поверхность раздела от одной жилы к другой. Бывает, что контакт между отдельными жилами не всегда хорош (на поверхности каждой жилы есть слой окислов, плохо проводящих ток), и многочисленные переходы через барьеры сопротивления теоретически могут оказать влияние на передаваемый сигнал. Если разделать старый сетевой провод в резиновой изоляции, обращает на себя внимание темная пленка окислов. Такой провод без зачистки не паяется, омметр показывает довольно большое сопротивление…
Для уменьшения влияния скин-эффекта каждую тонкую жилу порой снабжают собственной изоляцией, однако такие кабели нетехнологичны, поскольку трудно автоматизировать процесс разделки жил такого кабеля.
Акустические кабели характеризуются большим разнообразием конструкций, отличающихся не только внутренним строением, но и внешними признаками: круглые в сечении, плоские, как тонкие ленты, одиночные, сдвоенные, счетверенные и т.д. Несмотря на высокую стоимость, плоские провода очень популярны в инсталляциях домашнего кинотеатра, поскольку они легко прячутся под обои, ковры и т.п. Пользуются спросом попарно сдвоенные провода, которые удобны для подключения акустики по схемам Bi-Wiring и Bi-Amping.
Разновидностью АС являются АС домашних кинотеатров, к которым предъявляются специфические требования. О них будет рассказано в отдельной брошюре.
Качество звучания колонок во многом зависит от их устройства и конструктивного оформления. Поэтому вна-чале рассмотрим основные типы колонок, широко приме-няемые в современных электроакустических устройствах. Прежде всего отметим, что колонки делятся по типу ящика на несколько типов:
- обычные, в ящике прямоугольной формы (в виде параллелепипеда);
- в ящике с сечением в виде трапеции или треуголь-ника (в общем, с непараллельными стенками);
- в шарообразном или эллипсоидном корпусе.
Обычный ящик в виде параллелограмма с прямыми углами — самый распространенный и дешевый вид акустического оформления колонок. Главный его недо-статок заключается в заметном проявлении собственных резонансных явлений, создающих неравномерность АЧХ и ФЧХ колонки в области низких частот и ухудшающих качество воспроизведения звуков в этой полосе. Для борьбы с резонансами применяются толстые стенки и специальные сорта дерева, что резко повышает стоимость колонок. Неко-торые фирмы делают ящики из прес-сованной мраморной крошки, толстой фанеры с битумным покрытием и т. д. С этой же целью стенки колонки из-нутри обклеиваются звукопоглоща-ющими материалами - пористой ре-зиной, поролоном, стекловатой и т. д. Места стыка досок обмазываются спе-циальными материалами — неплохие результаты дает даже детский пласти-лин.
Весьма неприятным явлением ока-зывается возникновение в ящике сто-ячих волн, при которых максимумы и минимумы амплитуды колебаний как бы застывают в пространстве. Любой предмет в корпусе (вплоть до проводника, идущего к динамику), по-падая в пучность волн, может испыты-вать сильные колебания и приводить к возникновению громких лишних зву-ков. Но, прежде всего, колеблется сам корпус колонки и его части — передняя и задняя панели, боковые крышки. Для подавления стоячих волн также полезно применение звукопоглощающих покрытий и выбор рациональной формы ящика. Обычные прямоугольные корпуса в этом смысле отнюдь не самые лучшие.
Стоячие волны могут образоваться не только в объеме ящика, но и в диффузоре динамика. Для их подавления приходится тщательно подбирать материалы для диффузо-ра. К примеру, фирма B&W(Великобритания) использует для этого специальный волокнистый материал — кевлар, имеющий поперечные и продольные волокна, сплетенные подобно соломинкам корзинки. В диффузорах из кевлара стоячие волны не образуются, поскольку трение в волокнах эффективно их демпфирует.
Некоторые разработчики выпускают широкополос-ные звуковые агрегаты, у которых один-два высокочастотных динамика размещаются внутри массивного диф-фузора НЧ-динамика (коаксиальное расположение). Это исключает акустическое взаимодействие не соосных ко-нусов излучения и при выравнивании начальных фаз колебаний излучателей существенно повышает про-странственную чистоту звучания. Но такая конструкция может увеличить влияние модуляционных и интермоду-ляционных искажений. Часто такие колонки применя-ются для озвучивания салонов автомобилей, где Hi-Fiи даже High-Endкачеству звуковоспроизведения уделяют большое внимание.
Пластмассовые корпуса пока применяются лишь в дешевых колонках, не претендующих на класс Hi-Fi. Хотя нет никаких научных оснований считать, что специаль-ные сорта пластмассы будут хуже дерева, меломаны утверж-дают, что только от деревянных колонок можно получить «живое» воспроизведение звуков скрипки Страдивари, мягкие и сочные басы контрабаса и резкие, но без каких-либо примесей звуки ударных инструментов. Возможно, это и верно - дерево веками использовалось для корпусов многих музыкальных инструментов. Упругость воздушной массы в корпусе малых размеров ведет к заметному увеличению резонансной частоты НЧ-динамиков, которую получить малой и без этого трудно. Заполнение ящика звукопогло-щающими материалами (и шипами) эквивалентно увеличению его объема до 30 процентов. Важное значение имеет дно ящика или специальная Подставка под него. Ящик мощной акустической системы заметно колеблется, и передача этих колебаний полу может резкоизменить звучание низких частот. Еще хуже, если он создаст слышимое дребезжание — что не редкость. Поэтому дно ящика колонки должно быть массивным и иметь специальные звукопоглощающие стойки. Существует масса специальных подставок под акустические системы — в том числе и приподнимающие их до высоты человеческого роста — желательно расположение колонок на уровне ушей.
Разобравшись с формой ящика, отметим, что колонкиделятся еще на два типа:
- с закрытым наглухо корпусом;
- с корпусом, имеющим отверстия фазоинверторов.
Корпус закрытого типа полностью поглощает акустическое короткое замыкание. Но, увы, в нем проявляется другой фактор, ограничивающий воспроиз-ведение низких частот, - упругость и резонанс внутреннегообъема воздуха. Из-за упругости внутреннего объема воздуха резонансная частота динамика в таком корпусе обычно заметно возрастает. Имеет значение и нагрев воздуха в моменты сжатия и изменение его акустических параметров, что создает дополнительные нелинейные искажения. Корпус должен быть прочным и иметь доста-точно толстые стенки.
В итоге, как ни крутись, а для воспроизведения частот ниже 50-60 Гц все равно нужны корпус большого размера и динамики с низкой резонансной частотой (до 25—40 Гц). Для подавления резонанса внутреннего объема корпуса и не менее вредных отражений волн от стенок ящика ис-пользуется заполнение корпуса звукопоглощающим мате-риалом - нередко внутри таких корпусов можно встретить «подушки» со стекловатой или поролоном.
Оптимальной формой ящика является шар или эл-липсоид. Однако изготовление деревянных ящиков такой формы слишком сложно и дорого. Дорого обходится и прессовка таких ящиков из волоконных материалов. Мно-гие фирмы время от времени выпускают колонки шаро-образной формы, но с литыми пластмассовыми ящиками. Скорее, это дань их необычному виду, чем улучшенному качеству звучания, — пока, помимо дерева, деревоплиты или прессованной под большим давлением фанеры, до-стойных и доступных материалов для ящика звуковых колонок нет.
Большое распространение получили колонки с акус-тическим фазоинвертором для улучшения воспроизведе-ния басов (BassReflect). Он создается отверстием в корпу-се и трубой определенного сечения и длины. Фазоинвертор выводит звуковые колебания низких час-тот, излучаемые задней стороной диффузора динамика, наружу с изменением их фазы на противоположную. В результате звуковые колебания от передней и задней стороны диффузора складываются и отдача колонки в области нижних частот заметно возрастает. Особенно хорошие результаты получаются, когда пик отдачи прихо-дится на область частот несколько более низких, чем резонансная частота динамика — это ведет к заметному выравниванию АЧХ в области низких частот. Точная регулировка АЧХ в этой области достигается изменением длины трубки фазоинвертора — удвоенная длина трубы фазоинвертора равна длине волны резонансной частоты.
Фазоинвертор чаще всего бывает один, реже применяют два фазоинвертора. Отверстия фазоинвертора могут быть выведены как на переднюю, так и на заднюю сторону колонки. В трубе фазоинвер-тора цилиндрической или квадратной формы часто возникают отражения и стоячие волны, что ухудшает воспро-изведение ударных звуков. Хорошие результаты дает выполнение трубы с плавным (например, гиперболичес-ким) изменением сечения с его овальной формой. Это улучшает эстетический вид колонок и позволяет получить меньшую нижнюю граничную частоту, чем при обычном фазоинверторе. Впрочем, от самого вида отверстия фазоинвертора качество звучания на низких частотах зависит не слишком сильно - поэтому во многих даже высококачественных колонках отверстие фазоинвертора выглядит просто как круглая дыра. Для подавления отражений и резонансов трубы можно закрыть отверстие тканью. Но это делается редко — воздушный поток у выхода фазоинвертора на-столько силен, что ткань может колыхаться, как парус на ветру, что может создать лишние призвуки. По этой причине многие фирмы делают трубу фазоинвертора с плавными обводами.
Примером колонок с корпусом открытого типа могут служить звуковые колонки SB-M20 японской фирмы Technics, показанные. Отверстие фазоинвертора у них находится сзади корпуса. Отличительная черта этих колонок — применение ВЧ-динамика со слюдяным диф-фузором, расширяющего частотный диапазон воспроизво-димых частот до 45 кГц. Номинальная и максимальная мощности этих колонок 50 и 100 Вт, частота разделения фильтра 2,5 кГц, чувствительность 87 дБ/Вт/м, сопротив-ление 6 Ом, габариты 202x324x234 мм и масса 6 кг. В колонках использован НЧ-динамик с диаметром 14 см и ВЧ-динамик с диаметром диффузора 2,5 см. Специальная форма керна магнитной системы обеспечивает равномер-ность магнитного поля на всем пространстве движения катушки, что снижает нелинейные искажения на низких частотах, где амплитуда колебаний катушки велика.
Один из способов уменьшения размеров колонок — введение в них звукового лабиринта. Он создается с помощью многочисленных перегородок внутри корпуса. Хотя лабиринт может заметно повысить уро-вень воспроизведения нижних частот, он заметно услож-няет сборку и настройку звуковых колонок. А потому применяется редко. Роль лабиринта иногда выполняют и шипы, заполняющие пространство внутри колонок, — впрочем, чаще они используются в качестве поглоща-ющих звук материалов в колонках закрытого типа. Вообще говоря, споры о том, какие колонки (закры-тые или открытые с фазоинвертором) лучше, не утихают уже много лет. Закрытые колонки с высококачественны-ми звукопоглощающими материалами обеспечивают бо-лее равномерную АЧХ в области низких частот. Но при этом их отдача существенно падает и для раскачки таких колонок приходится использовать более мощные усили-тели. Колонки с фазоинвертором позволяют легче до-биться высокой отдачи на низких частотах, но им нередко присуще некоторое бубнение на этих частотах. В конеч-ном итоге качество звучания зависит прежде всего от размера ящика колонок и тщательности проработки их акустического оформления.
Посвященном акустике помещения мы выяснили, что любая комната - своего рода резонатор, драматически влияющий на характер звучания системы. Теперь пришла пора поговорить непосредственно об источниках этого самого звучания, то есть об акустических системах.
Чтобы как следует разобраться в процессах, происходящих в ящике, на стенке которого смонтирован один или несколько динамиков, нужно вдумчиво прочитать пару-тройку книжек, в каждой из которых формул больше, чем во всем школьном курсе физики. Я забираться в такие дебри не буду, так что не стоит данный материал как исчерпывающий анализ или руководство по постройке аудиофильских колонок. Однако очень надеюсь, что он поможет начинающим меломанам (да и некоторым хроническим тоже) как следует сориентироваться в разнообразии акустических решений, каждое из которых его разработчики, разумеется, называют единственно правильным.
Некоторое время после изобретения в 1924 году электродинамического излучателя с коническим диффузором (окей, просто динамика), его деревянное обрамление исполняло в первую очередь декоративные и защитные функции. Оно и понятно - после долгих лет прослушивания пластинок через слюдяные мембраны и раструбы граммофонов, саунд нового устройства и безо всякой акустической доработки казался просто апофеозом благозвучия.
Мембраны граммофонов изготавливались чаще всего из алюминия или слюдыОднако технологии записи быстро совершенствовались и стало понятно, что более-менее правдоподобно воспроизвести слышимый диапазон динамиком, просто закрепленном на некой подставке, крайне проблематично. Дело в том, что предоставленная сама себе динамическая головка находится в состоянии акустического короткого замыкания. То есть волны от фронтальной и тыловой поверхностей диффузора, излучаемые, понятное дело, в противофазе, беспрепятственно накладываются друг на друга, что самым печальным образом отражается на эффективности работы, и в первую очередь на передаче басов.
Кстати, в процессе данного рассказа я буду чаще всего рассуждать именно о низких частотах, так как их воспроизведение - ключевой момент в работе любого корпуса АС. ВЧ-драйверы в силу малой длины излучаемых волн во взаимодействии с внутренним объемом колонки вообще не нуждаются, и чаще всего полностью от него изолированы.
Душа нараспашку
Самый простой способ отделить фронтальное излучения динамика от тылового - смонтировать его на щите как можно большего размера. Из этой простой идеи и родились, собственно, первые акустические системы, представлявшие собой ящик с открытой задней стенкой, поскольку для компактности края щита просто взяли, да и загнули под прямым углом. Однако в плане воспроизведения басов успехи подобных конструкций впечатляли не слишком. Помимо несовершенства корпуса проблема была еще и в очень небольшом по современным понятиям ходе подвески диффузоров. Чтобы хоть как-то выйти из положения, использовались динамики как можно большего размера, способные развивать приемлемое звуковое давление при небольшой амплитуде колебаний.
PureAudioProject Trio 15TB с 15-дюймовыми НЧ-драйверами на трехслойных бамбуковых панелях
Несмотря на кажущуюся примитивность подобных конструкций, у них имелись и кое-какие достоинства, причем настолько специфические и интересные, что адепты открытых АС не перевелись до сих пор.
Начать с того, что отсутствие каких-либо препятствий на пути звуковых волн – лучший путь к повышению чувствительности. Момент этот особенно ценен для аудиофильских ламповых усилителей, в особенности однотактных или лишенных обратной связи. Бумажные диффузоры большого диаметра даже на мощности порядка четырех-пяти ватт способны создать довольно-таки внушительный, и при этом на удивление открытый и свободный саунд.
При высоте 1,2 м в мире открытой акустики Jamo R907 считаются практически компактами
Что же касается тылового излучения, то чтобы не вносить искажений в прямой звук, оно должно приходить к слушателю с заметной задержкой (свыше 12-15 мс) - в таком случае его влияние ощущается как легкая реверберация, лишь добавляющая в саунд воздуха и расширяющая музыкальное пространство. Тонкость в том, что для создания этой самой «заметной задержки» колонки, разумеется, должны быть расположены на изрядном расстоянии от стен. К тому же большая площадь передней панели и внушительные размеры НЧ-драйверов соответствующим образом сказываются на общих габаритах АС. Одним словом, обладателей небольших и даже средних жилых комнат просьба не беспокоиться.
Кстати, частный случай открытых систем - акустика, построенная на электростатических излучателях. Только за счет почти невесомой диафрагмы большой площади, ко всем вышеописанным преимуществам, у электростатов добавляется способность филигранно передавать даже самые резкие динамические контрасты, а благодаря отсутствию разделения сигнала в зонах СЧ и ВЧ, еще и завидная тембральная точность.
Открытое оформление
Плюсы: Высококлассные открытые колонки - отличный способ получить реальный кайф от прослушивания пуристских ламповых однотактников.
Минусы: Про жирные компрессионные басы лучше забыть сразу. Весь звуковой тракт должен быть подчинен идее открытой акустики, а сами колонки придется выбирать из крайне ограниченного числа предложений.
Запертый в ящике
С ростом мощности и улучшением параметров усилителей сверхвысокая чувствительность акустики перестала быть главным камнем преткновения, а вот проблемы неравномерности АЧХ, и в особенности правильного воспроизведения басов, стали еще более актуальными.
Гигантский шаг к прогрессу в данном направлении сделал в 1954 году американский инженер Эдгар Вильчур. Он запатентовал акустическую систему закрытого типа, и это был отнюдь не трюк в стиле нынешних патентных троллей.
Патентная заявка Эдгара Вильчура на АС в закрытом оформлении
К тому моменту уже был изобретен фазоинвертор и, понятное дело, к ящику с дном динамик тоже примеряли неоднократно, только вот ничего хорошего из этого не получалось. Из-за упругости замкнутого объема воздуха приходилось или терять существенную часть энергии диффузора, или делать корпус непомерно большим, чтобы снизить градиент давления. Вильчур же решил обратить зло во благо. Он сильно понизил упругость подвеса, переложив таким образом контроль за движением диффузора на объем воздуха - пружину куда более линейную и стабильную, чем гофр или резиновое кольцо.
В закрытом ящике движения диффузора контролируются воздухом - в отличие от бумаги или резины он не стареет и не изнашивается
Так удалось не только полностью избавиться от акустического короткого замыкания и поднять отдачу на низких частотах, но и ощутимо сгладить АЧХ на всем ее протяжении. Однако обнаружился и минорный момент. Выяснилось, что демпфирование замкнутым объемом воздуха приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы и резкому ухудшению воспроизведения частот ниже данного порога. Для борьбы с такой неприятностью пришлось увеличивать массу диффузора, что логичным образом привело к снижению чувствительности. Плюс поглощение внутри «черного ящика» чуть ли не половины акустической энергии, не могло не внести вклада в снижение звукового давления. Одним словом, новому типу колонок потребовались усилители довольно серьезной мощности. К счастью, на тот момент они уже существовали.
Сабвуфер SVS SB13-Ultra с закрытым акустическим оформлением
Сегодня закрытое оформление применяется по большей части в сабвуферах, особенно в тех, что претендуют на серьезное музыкальное исполнительство. Дело в том, что для домашних кинотеатров энергичная отработка самых низких басов часто оказывается важнее динамической и фазовой точности на всем протяжении НЧ-диапазона. А вот объединив относительно компактный закрытый саб с приличными сателлитами, можно добиться куда более правильного звука - пускай и не наполненного сверхглубокими басами, зато крайне быстрого, собранного и четкого. Всё вышесказанное можно отнести и на счет полнодиапазонных колонок, «закрытые» модели которых изредка появляются на рынке.
Закрытый ящик
Плюсы: Образцовая скорость атаки и разрешение в низкочастотном диапазоне. Относительная компактность конструкции.
Минусы: Требуется достаточно мощный усилитель. Сверхглубоких басов на грани инфразвука добиться весьма затруднительно.
Дело - труба
Еще одним способом обуздания противофазного тылового излучения стал фазоинвертор, по-русски буквально «разворачиватель фазы». Чаще всего он представляет собой полую трубку, смонтированную на передней или задней поверхности корпуса. Принцип работы понятен из названия и незамысловат: раз избавляться от излучения обратной стороны диффузора трудно и нерационально, значит нужно синхронизировать его по фазе с фронтальными волнами и использовать на благо слушателей.
Амплитуда и фаза движения воздуха в фазоинверторе меняются в зависимости от частоты колебаний диффузора
По сути труба с воздухом является самостоятельной колебательной системой, получающей импульс от движения воздуха внутри корпуса. Обладая совершенно определенной частотой резонанса, фазоинвертор работает тем эффективнее, чем ближе колебания диффузора к частоте его настройки. Звуковые волны более высоких частот сдвинуть с места воздух в трубе просто не успевают, а более низкие хотя и успевают, но чем они ниже, тем сильнее смещается фаза излучения фазоинвертора, и, соответственно, его эффективность. Когда поворот фазы достигает 180 градусов, тоннель начинает откровенно и весьма эффективно глушить звук басового драйвера. Именно этим объясняется очень крутое падение звукового давления АС ниже частоты настройки фазоинвертора - 24 дБ/окт.
В борьбе с турбулентными призвуками конструкторы фазоинверторов постоянно экспериментируют
У закрытого ящика, между прочим, на частотах ниже резонансной спад АЧХ куда более плавный - 12 дБ/окт. Однако в отличие от глухой коробки, коробка с трубой в боковой стенке не заставляет конструкторов идти на любые хитрости ради максимального снижения резонансной частоты самого динамика, что довольно хлопотно и дорого. Тоннель фазоинвертора настроить куда проще - достаточно подобрать ее внутренний объем. Это, правда, в теории. На практике, как всегда, начинаются непредвиденные сложности, например, на больших уровнях громкости воздух на выходе из отверстия может шуметь почти как ветер в печном дымоходе. К тому же инертность системы частенько становится причиной падения скорости атаки и ухудшения артикуляции на басах. Одним словом, простор для экспериментов и оптимизации перед конструкторами фазоинверторных систем открывается просто невероятный.
Фазоинвертор
Плюсы: Энергичная отдача на НЧ, возможность воспроизведения самых глубоких басов, относительная простота и дешевизна изготовления (при изрядной сложности расчета).
Минусы: В большинстве реализаций проигрывает закрытому ящику в скорости атаки и четкости артикуляции.
Обойдемся без катушки
Попытки избавиться от генетических проблем фазоинвертора, а заодно и сэкономить на объеме корпуса без ущерба для глубины баса, натолкнули разработчиков на идею заменить полую трубу на мембрану, приводимую в движение колебаниями все того же рабочего объема воздуха. Проще говоря, в закрытом ящике установили еще один низкочастотный драйвер, только без магнита и звуковой катушки.
Пассивный излучатель может увеличить эффективную поверхность диффузора вдвое, или даже в трое, если в одной колонке они установлены парой
Конструкция получила название «пассивный излучатель» (Passive radiator), которое сплошь и рядом не слишком грамотно переводят с английского как «пассивный радиатор». В отличие от трубы сабвуфера, пассивный диффузор занимает куда меньше пространства в корпусе, не так критичен к расположению, и к тому же он, как и воздух внутри закрытого ящика, демпфирует ведущий драйвер, сглаживая его АЧХ.
Пассивный излучатель сабвуфера REL S/5. Основной драйвер направлен в пол
Еще один плюс - с увеличением площади излучающей поверхности для достижения нужного звукового давления требуется меньшая амплитуда колебаний, а значит, снижаются последствия нелинейной работы подвеса. Колеблются оба диффузора синфазно, а резонансная частота свободной мембраны настраивается точной регулировкой массы - к ней попросту подклеивают грузик.
Пассивный излучатель
Плюсы: Компактность корпуса при впечатляющей глубине басов. Отсутствие фазоинверторных призвуков.
Минусы: Увеличение массы излучающих элементов приводит к росту переходных искажений и замедлению импульсного отклика.
Выход из лабиринта
Акустика, вооруженная фазоинверторами и пассивными излучателями, воспроизводит глубокие басы благодаря резонаторам, работающим при посредничестве воздуха внутри АС. Однако кто сказал, что объем колонки не может играть роль низкочастотного излучателя сам по себе? Конечно может, и соответствующая конструкция называется акустический лабиринт. По сути, она представляет собой волновод, протяженностью в половину или четверть длины волны, на которой планируется добиться резонанса системы. Иными словами конструкция настраивается по нижней границе частотного диапазона АС. Конечно использовать волновод полной длины волны было бы еще эффективнее, но тогда для частоты, скажем, 30 Гц, его пришлось бы делать 11-метровым.
Акустический лабиринт - любимая конструкция акустиков-самодельщиков. Но при желании корпуса самой хитрой формы можно заказать и в готовом виде
Чтобы в колонке разумных размеров уместить даже вдвое более компактную конструкцию, в корпусе устанавливают перегородки, формирующие максимально компактный изогнутый волновод, поперечным сечением примерно равным площади диффузора.
От фазоинвертора лабиринт отличается в первую очередь менее «резонансным» (то есть не акцентированным на определенной частоте) звучанием. Относительно низкая скорость и ламинарность движения воздуха в широком волноводе препятствует возникновению турбулентности, порождающей, как мы помним, нежелательные призвуки. Кроме того, в данном случае драйвер свободен от компрессии, повышающей резонансную частоту, ведь его тыловое излучение не встречает практически никаких препятствий.
Схема для расчета корпуса на dbdynamixaudio.com
Бытует мнение, что акустические лабиринты создают меньше проблем со стоячими волнами в комнате. Однако при малейших просчетах в разработке или изготовлении, стоячие волны могут возникнуть в самом волноводе, который, в отличие от фазоинвертора, имеет куда более сложную структуру резонансов.
Вообще надо сказать, что грамотный расчет и точная настройка акустического лабиринта - процессы весьма непростые и трудоемкие. Именно по этой причине данный тип корпуса встречается нечасто, и только в АС очень серьезного ценового уровня.
Акустический лабиринт
Плюсы: Не только хорошая отдача, но и высокая тональная точность басов.
Минусы: Нешуточные размеры, очень высокая сложность (читай - стоимость) создания правильно работающей конструкции.
Эй, на пароме!
Рупор - самый древний и, пожалуй, самый провокационный тип акустического оформления. Выглядит круто, если не сказать эпатажно, звучит ярко, а временами… В старых фильмах герои иногда кричат друг другу что-то в рупор, и характерная окраска такого звука давно стала мемом и в музыкальном, и в киношном мире.
Avantgarde Acoustics Trio с низкочастотным рупорным массивом Basshorn XD высотой 2,25 м
Конечно от жестяной воронки с ручкой теперешняя акустика ушла очень далеко, но принцип работы все тот же - рупор повышает сопротивление воздушной среды для лучшего согласования с относительно высоким механическим сопротивлением подвижной системы динамика. Таким образом, повышается его КПД, а заодно и формируется четкая направленность излучения. В отличие от всех описанных ранее конструкций, рупор чаще всего используется в высокочастотных звеньях АС. Причина проста - его сечение увеличивается по экспоненте, и чем ниже воспроизводимая частота, тем большим должен быть размер выходного отверстия - уже на 60 Гц потребуется раструб диаметром 1,8 м. Понятно, что такие монструозные конструкции больше подходят для стадионных концертов, где их действительно периодически можно встретить.
Главный козырь адептов рупорного воспроизведения заключается в том, что акустическое усиление позволяет при заданной звуковой отдаче уменьшить ход мембраны, а значит, поднять чувствительность и улучшить музыкальное разрешение. Да-да, снова кивок обладателям ламповых однотактников. К тому же при грамотном расчете раструбы могут играть роль акустических фильтров, круто отсекая звук за пределами своей полосы и позволяя ограничиться самыми простыми, а потому вносящими минимальные искажения электрическими кросоверами, а иногда и вообще обойтись без них.
Системы Realhorns - особая акустика для особых случаев
Скептики же не устают напоминать о характерной рупорной окраске, особенно заметной на вокале, и придающей ему характерную гнусавость. Побороть данную неприятность действительно нелегко, хотя судя по тому, как играют лучшие образцы High-End-рупоров, вполне реально.
Рупор
Плюсы: Высокий акустический КПД, а значит, отличная чувствительность и неплохое музыкальное разрешение системы.
Минусы: Характерная трудноустранимая окраска звука, недетские размеры средне- и тем более низкочастотных конструкций.
Круги на воде
Именно такой аналогией проще всего описать характер излучения контрапертурных акустических систем, впервые разработанных в Советском Союзе в 80-х годах прошлого века. Принцип работы нетривиален: пара одинаковых динамиков смонтирована так, что их диффузоры расположены друг напротив друга в горизонтальной плоскости и двигаются симметрично, то сжимая, то разжимая воздушную прослойку. В результате создаются кольцевые воздушные волны, равномерно расходящиеся во все стороны. Причем характеристики этих волн в процессе их распространения искажаются минимально, а их энергия затухает медленно - пропорционально расстоянию, а не его квадрату, как в случае обычных АС.
Duevel Sirius сочетает элементы рупорной и контрапертурной конструкций
Помимо дальнобойности и круговой направленности, контрапертурные системы интересны на удивление широкой вертикальной дисперсией (порядка 30 градусов против стандартных 4-8 гр.), а также отсутствием доплеровского эффекта. Для динамиков он проявляется в биениях сигнала, вызванных постоянным изменением расстояния от источника звука до слушателя из-за колебаний диффузора. Правда, реальная слышимость данных искажений до сих пор вызывает много споров.
Взаимное проникновение концентрических звуковых полей правой и левой колонок создают весьма обширную и равномерную зону объемного восприятия, то есть по сути вопрос точного позиционирования АС относительно слушателя становится не актуален.
Итальяно-российская контрапертурная акустика Bolzano Villetri
Характерная особенность контрапертуры в том, что звук, приходящий к слушателю фактически со всех сторон, хотя и создает впечатляющий эффект присутствия, не может в полной мере передать информацию о звуковой сцене. Отсюда рассказы слушателей об ощущении летающего по комнате рояля и прочих чудесах виртуальных пространств.
Контрапертура
Плюсы: Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов.
Минусы: Акустическое пространство заметно отличается от звуковой сцены, задуманной при записи фонограммы.
И другие...
Если вы думаете, что на этом список вариантов оформления колонок исчерпывается, значит вы сильно недооцениваете конструкторский энтузиазм электроакустиков. Я описал только наиболее ходовые решения, оставив за кадром близкую родственницу лабиринта - трансмиссионную линию, полосовой резонатор, корпус с панелью акустического сопротивления, нагрузочные трубы...
Nautilus от Bowers & Wilkins - одна из самых необычных, дорогих и авторитетных в плане звучания акустических систем. Тип оформления - нагрузочные трубы
Подобная экзотика встречается довольно редко, но иногда она материализуется в конструкции с действительно уникальным звучанием. А иногда и нет. Главное не забывать, что шедевры, как и посредственности, встречаются во всех оформлениях, что бы ни говорили идеологи того или иного бренда.
Подготовлено по материалам журнала "Stereo & Video", июнь 2016 г.
В наш век трудно себе представить человека, который бы довольствовался прослушиванием музыки только при помощи примитивных проигрывателей, радиоприемников или смартфонов. Большинство предпочитает использовать акустические колонки, образующие с усилителем и источником сигнала цельную систему. С помощью разных типов систем (и колонок в том числе) можно получить совершенно разный звук на выходе.
Что такое система акустическая (колонки)?
Для начала рассмотрим, что же собой представляют сами колонки. Любой из нас видит их чуть ли не каждый день. По сути, это обычный корпус (если хотите, ящик), в который вмонтированы динамики.
Само собой разумеется, что динамиков, называемых среди профессионалов диффузорами, может быть несколько. Все зависит от системы, в которой они используются. Так, например, самый простенький радиоприемник или проигрыватель компакт-дисков может содержать один или два динамика (в варианте моно). При воспроизведении стереозвука их может быть по одному или по два с каждой стороны.
Акустические колонки бытового назначения, или громкоговорители, входящие в состав DVD- или Blue-ray-систем, как правило, имеют три динамика и более. По сути, это обычное разделение по воспроизводимым частотам (высокие, средние и низкие). В данном случае каждый динамик отвечает за определенный диапазон воспроизводимых частот.
Отсюда нетрудно сделать вывод, что акустические колонки можно разделить между собой не только по количеству диффузоров, но и по звуковым характеристикам. В принципе, домашние системы воспроизводят звук в диапазоне от 20 Гц до 18-20 кГц. Для качественного звука в этом случае больше и не нужно.
Другое дело - концертные системы, где требуется получить максимально качественный громкий звук без искажений. На этом мы остановимся чуть позже.
Основные типы колонок
Конечно же, разделение на типы, приведенное выше, весьма условно. Достаточно сказать, что по большому счету практически все наиболее распространенные модели колонок можно классифицировать как пассивные и активные системы.
С другой стороны, сегодня существует расширенная спецификация акустических систем, в которой различают такие типы колонок: активные, пассивные, рупорные, электростатические, планарные, напольные, полочные, системы центрального канала, фронтальные, тыловые, низкочастотные (сабвуферы), биполярные, колонки с фазоинвертором или с пассивным излучателем, модели с акустическим лабиринтом, акустические колонки открытого или закрытого типа, изобарические системы и контрапертурные модификации.
Понятно, что рядовому пользователю технические характеристики и принципы работы колонок каждого типа, в общем-то, и не нужны. Поэтому остановимся на том, что будет понятно каждому обывателю.
Пассивные колонки
До недавнего времени самыми распространенными являлись пассивные акустические колонки. Вне зависимости от того, сколько в них присутствует динамиков, они в обязательном порядке подключаются к усилителю. Без этого воспроизведение звука просто невозможно.
Если кто помнит еще советские времена, практически все системы были пассивными, даже такие мощные модели, как, допустим, Radiotehnika серии S. Для своего типа они давали достаточно хороший звук. Если тогда хотелось купить такие акустические колонки, цена многим была просто не по карману. Кстати, и сейчас они не уступают своим зарубежным аналогам.
Активные акустические колонки
Но времена меняются, и на смену пассивной акустике пришла активная. Главное отличие таких колонок состоит в том, что они имеют встроенные предварительные усилители и питаются от электросети.
Как уже понятно, плюс состоит в том, что отпадает необходимость дополнительной покупки усилителя. Собственно, сегодня даже системы, подключаемые к компьютерам, относятся именно к типу активной акустики, не говоря уже о DVD- или Blu-ray-системах со звуком формата 5.1, 6.1 или 7.1.
Студийные мониторы
Студийные мониторы занимают отдельную нишу. Дело в том, что они должны обеспечивать максимальное качество звучания, скажем, звукорежиссеру или музыканту.
Тут первостепенное значение имеет даже не мощность, а диапазон воспроизводимых частот и их разделение при помощи встроенных или отдельно используемых кроссоверов. Что самое интересное, мониторы должны быть, так сказать, универсальными, чтобы после сведения музыкального материала звук на другой акустике не отличался от оригинала.
Концертная акустика
Вероятно, каждый из нас хоть один раз бывал на каком-нибудь концерте и замечал целые выстроенные акустические порталы на сцене. Считается, что лидерами в области концертных акустических систем являются компании Marshall и JBL.
Такие акустические системы состоят из множества отдельных блоков, соединенных между собой. В конечном итоге все они подключаются к соответствующим звукоусиливающим системам, а для регулировки режима работы, общей громкости или звучания инструментов, не беря в расчет усилители, используются современные микшерные пульты. Это избавляет звукорежиссера от необходимости бегать и крутить ручки на каждом усилителе или сценическом мониторе.
Как уже понятно, такие системы являются очень мощными. Так, например, в 1992 году на концерте «Монстры рока в Москве», проходившем на аэродроме в Тушино, мощность звука составляла целых 600 кВт. Да что говорить, за 3 км от летного поля даже в метро слышно было так, как будто рядом стоишь!
Теперь отдельно стоит отметить одно общее правило, вне зависимости от того, какие именно акустические колонки используются в конкретном случае. Уровень громкости для получения кристально чистого звука без малейших искажений, как правило, должен соответствовать половине суммарной мощности всей системы. Если его превысить, начнутся ненужные искажения и запирания, а ведь и динамики могут не выдержать такой нагрузки. В лучшем случае лопнут диффузоры. Как уже понятно, особенно если это профессиональные дорогостоящие модели, обойдется недешево.
Вопрос цен
Хотя по приведенным примерам и можно сказать, что самой дешевой является бытовая акустика или компьютерные колонки, чуть дороже системы 5.1 ии 7.1, еще дороже профессиональные мониторы для студий и т.д. Можно найти и обычные бытовые громкоговорители, которые будут дороже системы 5.1, превосходя ее по техническим характеристикам.
Более того, цена напрямую зависит от множества факторов: тип колонок и используемых динамиков, частотный диапазон, мощность, сопротивление, материал корпуса, год выпуска, наконец, марка производителя. Кроме того, сейчас, если почитать объявления в Интернете, можно купить и б/у технику по цене, заведомо более низкой.
Ну а концертные системы так вообще в расчет не берутся, поскольку их стоимость может достигать десятков или даже сотен тысяч долларов.
Впрочем, некоторые цены привести все-таки можно. Так, например, простейшие миниатюрные колонки типа Dialog AC-02UP можно купить всего за 240 руб. Двойная система типа Defender OnAir S4 или ColorWay Music Ball CW-005 Black стоит около 280 рублей.
Акустика посерьезнее, скажем, Edifier R2000DB или Genius SP-HF2020 Wood стоит порядка 10-13 тысяч руб.
Что касается систем 5.1. или 7.1 (например, Sven HT-200 для компьютерных систем) стоит около 5500 руб, в то время как аналогичная система Focal-JMLab Pack Dome 5.1 и для компьютера, и для домашнего кинотеатра обойдется уже почти в 140 тысяч руб. Системы 7.1 и того дороже.
Что касается цен на студийные мониторы полупрофессионального и профессионального типа, например Mackie CR4 или PreSonus Eris E4.5, то здесь цены стартуют от уровня в 14-15 тысяч руб. за пару. Более серьезные модели (Genelec M040AM, Yamaha MSP7Studio, Mackie HR624 MKII) обойдутся в сумму около 50-60 тысяч руб. за штуку.
Как видим, разборс цен довольно серьезный. Так что тут нужно определиться, в каком ракурсе использовать тот или иной тип акустических систем.
Что предпочесть?
Вопрос выбора, конечно же, решает каждый, исходя из своих потребностей. Однако сегодня можно смело утверждать, что для домашних условий лучшим приобретением станет все-таки активная акустическая система. С подключением пассивных колонок могут возникнуть проблемы в том плане, что у самих колонок и используемых усилителей могут не совпадать показатели мощности, сопротивления и т.д. Таким образом, можно будет, что называется, угробить либо колонки, либо усилитель, либо все сразу. А вот в активных системах производитель появление таких ситуаций полностью исключает, поскольку сами они проектируются уже с учетом всех сопутствующих параметров.
Портативная колонка может значительно усилить акустику смартфона, планшета или же сама стать устройством для воспроизведения аудиофайлов. Чтобы знать, как выбрать портативную колонку, которая будет удобна в использовании и при этом с хорошей акустикой необходимо решить, в каких условиях она будет использоваться.
Разные условия работы предъявляют к конструкции колонок особые требования, которые учитывают производители, выпуская модели для:
- загородного отдыха на природе;
- пеших путешествий;
- поездок на велосипеде;
- применения дома автономно или вместе с другой техникой.
Для отдыха на природе
Корпус такой портативной колонки должен быть прочным, противоударным с надежной защитой от сырости. Для ее работы необходим автономный источник питания, который обеспечит продолжительное проигрывание без подзарядки.
Чтобы воспроизведение было громким, четким и ритмичным с выраженными басами, лучше выбрать ту модель, в которой встроены несколько динамиков с объемным звучанием и сабвуфером.
Для пеших путешествий
Этот вариант предполагает малый вес и небольшие размеры, которые делают портативную колонку необременительной при длительных пеших прогулках. Она нуждается в защите от влаги, проникновения пыли или грязи. На корпусе должно быть предусмотрено надежное крепление для подвешивания на пояс.
Звучание такого гаджета может быть посредственным, но это закономерная плата за мобильность.
Для велосипедистов
Велосипедная портативная колонка должна иметь те же характеристики:
- прочный противоударный корпус;
- защита от дорожной пыли, влаги и грязи;
- автономное питание для долгой работы;
- хорошая громкость.
Основное отличие - надежное велокрепление, которое может обеспечить устойчивое положение аппарата на руле или другом элементе конструкции.
Для дома
В помещении колонки обычно нужны для усиления аудиохарактеристик телефона или других источников. В этом случае можно пренебречь весом и размерами, но она должна оставаться достаточно мобильной. Длительность автономной работы может быть более скромной.
Тщательное внимание стоит обратить на наличие подключения к внешним источникам питания и выбора разъемов для работы вместе с другими источниками звука. Здесь более требовательным будет отношение к качеству звучания.
Важные параметры
Различия в применении во многих случаях не принципиальны. Аппарат для отдыха на свежем воздухе при разумной регулировке громкости можно использовать дома. Динамик для пеших прогулок с таким же успехом можно применять, управляя велосипедом.
Поэтому выбирать стоит не только исходя из формальных критериев. Нужно также учитывать свои предпочтения и акустические свойства. Среди них:
- выходная мощность;
- формат;
- количество полос;
- сабвуфер;
- частота воспроизведения.
Выходная мощность
Характеризует громкость звучания, измеряется в ваттах. Чем выше мощность, тем более громкой будет акустика.
У маломощных моделей показатель составляет до 10 Вт. У самых мощных - около 100 Вт, что равносильно стационарным акустическим системам.
Формат
Этот показатель отвечает за особенности звучания. Колонки могут выпускаться в трех форматах:
- 1.0 - монофоническая с малой выходной мощностью. При наличии двух динамиков оба издают одинаковый синхронный звук.
- 2.0 - стереофоническая с большим уровнем мощности, а значит более громкая, которой характерен объемный звук.
- 2.1 - самая мощная. Ее стереофонические характеристики усилены сабвуфером, который дополняет четкие верхние частоты с хорошо выраженным басом.
Количество полос
Колонку можно выбрать в зависимости от количества динамиков отвечающих за определенную полосу частотного диапазона. Они бывают:
- однополосные - с универсальным динамиком для всех частот диапазона;
- двухполосные - с двумя динамиками под высокие и низкие частоты;
- трехполосные - с тремя динамиками для средних, высоких и низких частот.
Сабвуфер
Это динамик для усиления низких частот и повышения качества их воспроизведения. Сабвуфер дает насыщенный хорошо выраженный бас, улучшая общую гармонию звукопередачи.
Диапазон частот
Для воспроизведения естественного звука необходим широкий диапазон частот. У портативного многополосного гаджета максимальная частота находится в пределах от 10 до 55 кГц . Минимальная для низкочастотного динамика - от 20 до 500 Гц .
Дополнительные опции
Функционал портативного динамика гораздо шире, чем простое проигрывание звука. Обычно он оснащен множеством дополнительных функций, которые существенно повышают его потребительские характеристики:
- эквалайзер;
- тюнер;
- спикерфон.
Эквалайзер
Его наличие позволяет улучшить звучание любой полосы в частотном диапазоне за счет регулировки тембра аудиосигнала. Благодаря эквалайзеру воспроизведение можно подстроить под индивидуальные вкусы и особенности помещения.
Тюнер
Часто в колонки встраивают радиотюнер. Обычно он работает только в FM-диапазоне, но этого достаточно, чтобы разнообразить прослушиваемую музыку.
Спикерфон
Для этой функции нужен микрофон и соединение со смартфоном, подключенное через Bluetooth или проводное. Так можно будет общаться с абонентом в голосовом режиме, не доставая телефон.
Питание
Лучше всего, когда доступны разные способы зарядки:
- пальчиковые, мизинчиковые батарейки и аккумуляторы;
- встроенные аккумуляторы, которые питаются от зарядного устройства в комплекте;
- сетевой адаптер для запитывания от сети;
- USB-разъем для зарядки от телефона, ноутбука или другого оборудования.
Источник энергии необходимо выбирать исходя из условий использования.
Для дома лучше предусмотреть наличие сетевого адаптера. Для велопрогулок подойдут встроенные аккумуляторы с меньшим, чем у батареек весом и большей емкостью. Для продолжительных путешествий , когда негде подзарядить блок питания, лучшим выбором будут батарейки.
Интерфейсы подключения
Динамики могут использоваться как самостоятельный источник звука, так и вместе с другими устройствами - от телефона через Bluetooth до персонального компьютера через USB. Аудиофайлы можно загружать с SD/MMC карт и флешек. Все это требует наличия разъемов для подключения.
Проводные соединения:
- RCA разъем или тюльпан - стандартный вариант позволяет подключаться к аудио и видео устройствам, например, к DVD-проигрывателю.
- Mini Jack обеспечит передачу данных с компьютера, плеера, смартфона, наушников и прочих устройств.
- USB-порт обеспечит работу с компьютером, загрузку аудиофайлов, подзарядку аккумулятора, подключение флешки.
- Слоты для включения SD и MMC карт.
Беспроводные соединения:
- Bluetooth соединение одно из самых распространенных подключений, которое обеспечит надежную передачу сигнала и информации с телефона или любого источника с Bluetooth портом. Очень удобна при таком соединении возможность поместить источник звука на значительном расстоянии от колонки (до 10 метров).
- Wi-Fi порт может быть полезен для подключения девайса от Apple.
Лучшие модели
Решая вопрос о том, какую колонку выбрать, лучше всего отталкиваться от практики применения. Для этого просмотрите таблицу, в которой представлены 4 колонки для разных условий. Также поможет изучение отзывов пользователей и предварительная проверка предполагаемой покупки в работе.
| Наименование | Divoom Voombox Outdoor | Divoom Voombox Travel | Divoom Airbeat-10 | Divoom iTour-Boom |
|---|---|---|---|---|
| Назначение | для отдыха на природе | для путешествий |
для велосипеда |
для дома |
| Форм-фактор | 900 гр. прямоугольная без внешних креплений |
310 гр. кольцо для крепления |
зажим и присоска для крепления на велосипеде | прямоугольный плоским низом для удобного размещения на столе |
| Корпус | противоударный | - | - | |
| Защита | от влаги | от пыли, влаги и грязи | - | |
| Звук | эффект 360° радиус 10 м мощность 15 Вт хорошая громкость и чистота звучания во всем диапазоне |
один широкополосный динамик с ровной и чистой игрой во всем диапазоне | два динамика обеспечивают качественное стереозвучание мощность 6 Вт |
|
| Питание | 12 часов USB порт для подзарядки |
6 часов USB порт для подзарядки |
12 часов USB порт для подзарядки |
|
Также учитывайте соотношение цены с качеством. Не стоит сразу покупать самую дорогую колонку. Сначала изучите предложения и продумайте личные требования. Так выбор уменьшится до нескольких моделей, среди которых подобрать подходящую будет гораздо проще.
