Лучший сабвуфер для дома: обзор, виды, особенности

Современные звуковые технологии развиваются активными темпами и собственный крутой сабвуфер для дома уже никого не удивляет. Основное назначение этого компонента аудиосистемы – воспроизведение низкого диапазона частот (не выше 100 Гц), которые не воспроизводятся обычными колонками. Какой модели отдать предпочтение? Какие параметры учесть при выборе? Попробуем разобраться.

Основное назначение

Сабвуфер – это оборудование, обеспечивающее качественный эффект присутствия, например, при прослушивании музыки или просмотре фильма дома. Подобные устройства быстро обрели популярность и стали важной составляющей мощной акустической системы. Выбирая сабвуфер для дома, нужно исходить из таких показателей, как мощность и назначение. Отметим, что существует две основных разновидности этих систем:

• Активные. Они идеально подходят для использования в домашнем кинотеатре, так как обладают гибкостью и удобством инсталляции. Такие устройства стоят дешевле.
• Пассивные. Сабвуферы этого типа изначально продуманы таким образом, что использовать их можно только в сочетании с усилителем. При этом усилитель должен быть достаточной мощности.

Активный сабвуфер для дома – более удобное и правильное решение за счет встроенного фильтра и усилителя низких частот. Благодаря этому звук обретает более высокое качество на любых частотах. При этом с помощью активного сабвуфера можно улучшить искаженный звук во всем диапазоне.

Рейтинг лучших

Современные производители предлагают различные модели сабвуферов, которые подходят для домашнего использования. Различаются они не только стоимостью, но и целым рядом опций и функций. Если вы хотите выбрать лучший сабвуфер для дома, предлагаем ознакомиться с несколькими наиболее популярными моделями.

YAMAHA

Этот сабвуфер имеет мощность до 80 Вт и недорого стоит, благодаря чему он быстро обрел популярность у покупателей. Высокое качество, минимум звуковых утечек, правильное направление звука – все это отличает данную модель. Конструктивное решение устройства таково, что не происходит завала на низких частотах. Бонусом производитель предлагает магнитную защиту, которая предотвратит искажение звука, если рядом будут расположены мониторы или телевизоры.

Еще один японский сабвуфер для дома представляет собой напольный аксессуар, который уже оснащен встроенным усилителем. Фазоинверторное наполнение делает устройство чувствительным к любым частотам рабочего диапазона, создавая качественный звук в помещении. Среди достоинств данной модели можно отметить минимальное количество настроек и регулировок, небольшие габариты и доступную цену.

ONKYO SKW-770

Эта модель при небольших размерах имеет мощность до 150 Вт, отличается качественным звучанием и функциональностью. Компактность позволяет поставить модель и на полку, и на пол – выбор места зависит от акустических особенностей помещения. Частоты легко регулируются, поэтому можно настроить звучание сразу нескольких колонок. Изюминка модели – режим Standby, использующий минимум энергии.

MJ ACOUSTICS REFERENCE 100 MKII

Этот сабвуфер для дома стоит дороже описанных выше моделей, зато может похвастаться оптимальным функциональным набором и качественным звучанием. Отмечается воспроизведение звука высокого качества на всех частотах, к тому же он воспроизводит и сверхнизкие частоты. Кроме хорошего звука и небольших размеров, модель привлекает внимание наличием пульта управления.

VELODYNE IMPACT-10

Этот сабвуфер достоин внимания за оптимальное соотношение цены с мощностью и функциональностью. Акустическая система активного типа работает без дополнительного оборудования в широком диапазоне частот. Максимальная мощность составляет 250 Вт, при этом устройство можно использовать на площадях любого объема.

Мы описали 5 самых популярных сабвуферов, на основании которых можно создать качественную акустическую систему для дома.

Особенности подключения

Сабвуфер – это важная составляющая современной акустики, позволяющая прочувствовать каждый звук. Перед тем как купить ту или иную модель, стоит узнать о параметрах звуковой карты на том устройстве, к которому саб будет подключаться. Как подключить сабвуфер дома? Это также зависит от типа устройств. Например, система 5.1, состоящая из пяти колонок и сабвуфера, не стыкуется с ноутбуком. Можно попробовать подключить саб к компьютеру, но тоже только в том случае, если количество входов на звуковой карте совпадает.

Параметры выбора

Задача сабвуфера – «дорисовать» нижнюю часть звукового спектра, с чем обычные колонки не справляются ввиду небольшой мощности. При выборе оптимальной модели исходите из следующих параметров:

• частотного диапазона;
• частоты разделения кроссовера;
• максимального звукового давления;
• чувствительности системы;
• диаметра НЧ-динамика.

Это ключевые термины, касающиеся сабвуферов, но именно их знание гарантирует правильный выбор компонента для акустической системы.

Особенности подключения автомобильного саба

Очень часто встречаются ситуации, когда владельцы продают свой автомобиль, а сабвуфер из него используют для создания домашней акустической системы. Как подключить автомобильный сабвуфер дома, чтобы он работал стабильно? Для создания такого устройства требуется блок питания и колонки, а также сам сабвуфер. В качестве питания автоусилителя проще всего взять компьютерный блок питания, который имеет все необходимые характеристики. Этапы подключения саба к блоку питания следующие:

• желтые провода подключаются к клеммам на автоусилителе («-» - к клемме GND, «+» - к +12V);
• специальный вход с проводом синего цвета используется для подключения сабвуфера, внешнего усилителя;
• источником звукового сигнала может использоваться обычный MP3-плеер с переходником.

Создавая сабвуфер своими руками для дома, помните о том, что автоусилитель может потреблять ток выше 40 ампер. В таком случае целесообразно использовать для его подключения медные провода сечением 6-10 мм 2 . Для налаживания звука стоит обратить внимание на регулятор входного уровня сигнала, который расположен на панели усилителя. Таким образом, особых проблем с наладкой звука при применении автомобильного сабвуфера нет.

Как сделать с нуля?

Сабвуфер – это мощное дополнение для акустической системы, которая вполне может стать частью домашнего кинотеатра. Но как быть, если денег на покупку готового оборудования нет, а насладиться качественным звуком хочется? В таком случае можно попробовать сделать сабвуфер для дома своими руками. Для этого требуется выполнить ряд действий:

1. Купить динамики и корпус (лучше всего деревянный).
2. Рассчитать размеры ящиков. Для этого можно воспользоваться компьютерными программами, в которых требуется указать ряд параметров – размеры динамика и фазоинвертора.
3. Изготовить детали. Уже после подсчетов можно приступать к созданию деталей будущего сабвуфера. Лучше всего использовать дерево высокого качества, фанеру: кроме натуральности, они идеально подходят для самой разной обработки.
4. Собрать корпус. После того как все детали будущего устройства выпилены, их нужно соединить между собой. Для большей надежности стенки удобнее всего скреплять саморезами.
5. Соединить динамик с усилителем и блоком питания. Для этого могут потребоваться чертежи сабвуфера для дома, на которых отмечены все нюансы подсоединения основных элементов. Структурная схема всей системы звучания играет важную роль, значит, этой стороне сборки нужно уделить пристальное внимание.
6. Вставить готовый и уже усиленный динамик в корпус. Обшить его. Вывести все провода наружу с задней части коробки через специальные разъемы.

Все, сабвуфер готов к эксплуатации, можно заниматься его проверкой. Если вдруг во время эксплуатации появятся неприятные звуки, шелест, есть смысл проверить, все ли отверстия в коробке закрыты. Они должны быть герметизированы – для этого можно использовать клей или герметик. В любом случае сделать сабвуфер для дома можно и самостоятельно, если разобраться в схемах и чертежах.

Материалы: http://fb.ru/article/339917/luchshiy-sabvufer-dlya-doma-obzor-vidyi-osobennosti-sabvufer-svoimi-rukami-dlya-doma-cherteji

Эту статью я решил написать специально для тех, кто хочет, но по тем или иным причинам не может позволить себе приобрести сабвуфер.

Постараюсь доступным, для неопытных людей, языком рассказать, а по возможности и показать - как сделать сабвуфер самому, своими руками.

У многих на языке вертится слово Сабвуфер, но не все понимают что это такое.

САБВУФЕР (SUBWOOFER) происходит от двух слов SUB и WOOFER - если дословно перевести - поднизкочастотник, т.е. акустическая система для воспроизведения звука на низших частотах (примерно от 20 до 100 гц). Многие называют его - "басовая колонка". Сабвуферы могут быть активными и пассивными. Активный - означает, что в корпусе колонки размещен усилитель и блок питания, Пассивный - соответственно нуждается во внешнем усилителе.

Также в тексте применяются следующие сокращения:

АС - акустическая система, если просто - то "колонка".

Динамик - он же громкоговоритель, но правильнее будет "динамическая головка".

ГНЧ - генератор сигналов низкой частоты. (под НЧ подразумеваются частоты от 20 до 20000Гц)

УНЧ - усилитель низкочастотных сигналов.

Инструмент и материал.

Для изготовления сабвуфера нам понадобиться найти:

1. Уверенность в себе, желание неотступно идти до конца и быть готовым на материальные затраты (может обойдется по хорошему!).

2. Хороший, проверенный в деле инструмент, а именно:

- ножовка по дереву;

- набор напильников различного калибра и вида: плоские, тругольные, круглые;

- шкурки (от малого до великого);

- отвертка (можно и шуруповерт);

- лобзик (еще лучше - электролобзик);

- линейка, ручка, карандаш, лист бумаги и другие канцелярские принадлежности;

- циркуль (желательно с размахом "крыльев" на 20-25см.);

- клей ПВА столярный или другой клей для дерева;

- стройматериалы для корпуса, а именно: фанера толщиной от 10мм до 20мм, либо ДСП, либо МДФ.

- деревянные бруски 20х20, 30х30, 40х40 и т.д.

- гора саморезов от 10мм до 50мм, их нам понадобиться очень много!

3. компьютер, на который очень желательно установить прогу JBLSpeakerShop или любую другую для рассчета ящика.

Параметры громкоговорителей (динамиков).

У каждого из нас есть имя, фамилия, отчество. У каждого из нас уникальные черты лица, цвет глаз, отпечаток пальцев, рисунок сетчатки глаза. Нет на свете одинаковых людей. Точно также не бывает одинаковых динамиков, у каждого из них есть свои уникальные параметры. Даже если взять два одинаковых динамика сделанных на одном заводе в один день - их параметры будут различаться, конечно немного, но эта небольшая разница может быть важна. К чему это я, а к тому, что перед тем как начать изготавливать сабвуфер, мы ОБЯЗАТЕЛЬНО должны подсчитать основные параметры нашего динамика. Купили ли вы его в магазине, открутили от какой либо старой АС или друг притащил из гаража, в любом случае надо измерить его характеристики. В дальнейшем, по этим параметрам, мы будем выбирать тип ящика для сабвуфера.

Параметры необходимые для расчета сабвуфера мы будем записывать на бумажку и сохраним ее до того момента, когда качество звучания изготовленного "бум-бокса" будет полностью удовлетворять.

Итак начнем. По скольку в большинстве существующих ныне программ по расчету ящиков АС используются параметры Тилля-Смолла, именно их мы и будем высчитывать.

Для того, чтобы начать расчет ящика нам понадобятся следующие параметры:

Pnom - Номинальная мощность динамика, приводится в марке головки (75ГДН-1 75вт).

Fs - Частота собственного резонанса динамика в открытом пространстве.

Fc - Резонансная частота в закрытом ящике.

Qts - Полная добротность на резонансной частоте.

Qes - Электрическая добротность на резонансной частоте.

Qms - Механическая добротность на резонансной частоте.

Vas - Эквивалентный объем динамика.

D - Эффективный диаметр диффузора.

Xmax - Максимальное смещение диффузора.

Будет неплохо прочитать обо всех параметрах T-S - читать.

В принципе могут понадобиться и остальные параметры, но этих уже достаточно для начала рассчетов. Для измерения параметров понадобятся, калькулятор, вольтметр (лучше цифровой мультиметр), генератор НЧ, герметично закрытый ящик литров на 20, а также придется изготовить несложное устройство.

Генератор НЧ - можно взять любой, например Г3-109 или подобный. Если же нет генератора, то можно использовать и компьютер. К линейному выходу звуковой карты подключаем усилитель, а с выхода усилителя, через резистор в 1КОМ подключаем испытуемый динамик. Мощность резистора должна быть 2Вт и более, а иначе греться будет сильно. В принципе все готово. Если используем вместо генератора - компьютер, то необходимо скачать программу - ГНЧ, их в сети огромное количество.

Динамик подвешиваем на веревке по центру комнаты к потолку, можно за люстру или каким либо другим способом, главное чтобы рядом не было каких либо предметов, это может повлиять на точность измерения.

Все подключили, запускаем программу ГНЧ, выставляем частоту 1000Гц. На компьютере громкость ставим в среднее положение, чтобы исключить искажения формы сигнала. подключаем мультиметр к выходу усилителя. Регулируя громкость на усилителе выставляем напряжение 20В.

Внимание! Теперь категорически нельзя регулировать громкость ни на усилителе, ни в компьютере или ГНЧ.

Подключаем вольтметр непосредственно к динамику. Выставляем частоту генератора примерно 5-10Гц и плавно повышая частоту следим за показаниями вольтметра. Нам необходимо найти резонансную частоту динамика, на этой частоте вольтметр покажет максимальное напряжение, затем оно начнет уменьшаться. Итак вольтметр показал максимальное значение - записываем его в наш листок как Umax. Затем записываем частоту генератора на которой зафиксировано максимальное значение напряжения, это будет Fs - резонансная частота. Теперь надо найти минимальное значение амплитуды. Начинаем опять плавно повышать частоту относительно Fs до тех пор, пока показания вольтметра перестанут изменяться, запишем это значение как Umin, при дальнейшем повышении частоты амплитуда будет опять увеличиваться, но это нам уже не важно.

Теперь мы знаем несколько параметров нашей головки, но это лишь начало. С помощью генератора и вольтметра мы можем построить график АЧХ изображенный слева. На нем видны Umax - соответствующий напряжению при резонансе, а также Fs - резонансная частота - пик на графике. Umin мы тоже нашли, а что такое Uср скажеты вы и что это за F1 и F2 ?

Это частоты, при помощи которых мы будем определять добротность динамика. Раньше я считал эти параметры вручную, высчитывал по формулам Uср, Qts, Qes, Qms. Теперь есть полезная прога TSCalc, скачать ее нужно прямо сейчас - скачать. Работать с ней элементарно просто, подставляем значения - получаем результат. Для начала надо узнать Rmax, для этого умножаем Umax на 1000 и запишем значение в листок. Еще понадобиться измерить сопротивление динамика постоянному току с помощью омметра, запишем его как Re.

Теперь подставим значения Rmax и Re в программу и найдем Rx. Делим Rx на 1000 и получаем Uср. Теперь найдем F1 и F2. Начинаем уменьшать частоту относительно Fs "вниз" и когда вольтметр покажет напряжении Uср запишем F1, теперь тоже самое только "вверх" от Fs и запишем значение F2. Теперь подставляем значения Fs, F1, F2 в программу. И получаем значения Qes, Qms, Qts.

Настало время приготовленнего заранее ящика. Берем наш динамик и прикручиваем к ящику магнитом наружу, в этом нет принципиальной разницы, просто так удобнее. Теперь снова находим резонансную частоту, но запишем ее уже как Fc. Подставляем значение Fs, Fc и известный объем ящика, получаем значение Vas - эквивалентный объем.

Ну вот в принципе и все. Эффективный диаметр диффузора и его максимальное смещение измеряем с помощью обыкновенной линейки. Не забудьте записать значения в листок.

Если возникают трудности с измерением, либо у Вас не выходит внятного результата - можно воспользоваться и характеристиками идущими на "листке" вместе с динамиком, либо официальными заводскими характеристиками.

Теперь у нас есть динамик, есть его реальные параметры, можно приступать к выбору ящика.

Хочу сразу разочаровать. Именно по параметрам динамика выбирается тип корпуса. Я не утверждаю что на нем не получиться собрать тот ящик который вы хотите, просто он может звучать не так, как звучал бы в "родном" ящике.

Итак, виды ящиков, или варианты исполнения сабвуферов.

Свободный излучатель или Free air

Этот вариант может подойти к динамикам у которых Fs выше 100Гц.

Путевого сабвуфера все равно из него не выйдет, так как параметры его далеки от поднизкочастотного диапозона. Например его можно встроить в заднюю полку автомобиля.

Конечно можно попробовать сделать из него что-то, но лучше поискать другой динамик.

Закрытый ящик или Closed Box.

Выбираем этот ящик если Qts Программы=>JBL SpeakerShop=>SpeakerShop Enclosure Module.

Подробно о программе рассказывать не буду, она очень простая и в принципе все понятно.

Для начала заходим в меню Loudspeaker - и вводим параметры нашей головки. Затем, выбрав тип ящика жмем - Box - Parameters - а там уже на выбранный тип. осталось ввести объем и частоту желаемого резонанса, с этими параметрами нужно поэкспериментировать, наблюдая за получившимися графиками. После того как выбрали параметры ящика, жмем Vent, здесь вводим параметры трубы (фазоинвертора) если он конечно есть. Осталось рассчитать размеры ящика, подменю Dimensions, выбирайте форму по вкусу и размеры. В меню Graphs - выбор типов отображаемых графиков.

Под завязку распечатываем графики, параметры, размеры - Ctrl+P.

Шаг пятый, заключительный.

Теперь, немного передохнув, примемся за изготовление ящика. На этоп этапе, дабы не переводить драгоценный материал, нужно четко соблюдать правило, "семь раз отмерь, один раз отпили".

Достаем приготовленный интсрумент, материал, терпение. При выборе фанеры, либо ДСП (у кого что есть), нужно учитывать, что чем выше мощность динамика, тем выше должна быть толщина стенок ящика и жестче крепление. Самый лучший материал конечно же фанера (не стоит использовать старую, высохшую - она у вас просто рассыпется), намного прочнее чем ДСП, я вообще не понимаю как можно сделать хороший сабвуфер из опилок.

Достали линейку, крандаш, первым делом расчерчим на листе фанеры все стороны ящика. Старайтесь экономить, вдруг где-то ошибетесь, будет чем исправлять.

Теперь распилим, хорошим инструментом будет ножовка с направляющей и мелкими зубчиками. Пилить надо медленно и желательно под углом, вы же не хотите чтобы фанера расслоилась и потрескалась. Можно использовать и электролобзик, желательно с регулятором скорости, по уже высказанным причинам. Пилите ровно, не спешите, напильником замучаетесь выправлять горбы и впадины.

После того как распили, напильником все же придется поработать, нужно убрать все торчащие кусочки дерева, а то занозы, йод, бинты.

Достали деревянные брусочки, размеры их выбирите сами, но конечно не слишком маленькие или огромные. Приставьте стенки друг к другу как они должны быть и отмерьте необходимую длинну брусков.

Еще один ответственный момент в изготовлении ящика - это огромное отверстие под динамик. Сначала циркулем размечаем окружность под динамик, чуть больше диаметра диффузора вместе с резиновым подвесом. И еще одну окружность поменьше, равную радиусу сверла и прибавив еще 2-3мм. Вот несколько способов продырявить кусок фанеры. Сверло не ищите, навряд ли есть на свете сверла диаметром 100-300мм, да и дрель понадобится гигантская. Возьмите сверло диаметром 10-15мм, обычную электродрель. Сверлите положив ваш кусок фанеры на какой-либо другой ненужный деревянный лист, так вы немного сохраните нижнюю поверхность от растрескивания. Теперь по внутренней окружности высверливаем отверстия на расстоянии 1-2 мм друг от друга. Как закончите, возьмите узкую стамеску, молоток и пробейте перемычки между отверстиями, затем выбейте получившийся блин. Берем самый крупный круглый напильник, а лучше рашпиль и неторопясь, опять же под небольшим углом выравниваем окружность по расчерченной линии. Острые углы с лицевой стороны можно скруглить. Таким же способом делаем отверстия для фазоинвертора. Еще один способ: рисуете окружность с радиусом диффузора и внутри отверстие, а затем с помощью электролобзика выпиливаете по линии. Быстрее, зато щепок больше! Приложите к отверстию динамик, если "дыра" вас устраивает, просверлите отверстия крепежа головки, а для крепления можно использовать вкручивающиеся металлические двухсторонние гайки, их используют в мебельной промышленности.

Не забудьте про разьем! Лучше использовать от концертной акустики - надежнее и практичнее.

Ну вот сделали все стенки, отверстия под динамик и фазоинвертор, напили бруски, будем собирать.

Опять за дрель, ставим сверло в два раза меньшего диаметра чем саморезы и просверливаем листы фанеры в тех местах, где она будет крепиьтся с другими листами и брусками. Теперь берем клей ПВА или клей для дерева и мажем его погуще в местах стыка. Соединям между собой стенки и в проделанные отверстия вкручиваем саморезы, нестрашно если они прошли насквозь, внутри не видно, а крепкость нам важна. Клей будет играть две роли, увеличение прочности крепежа и герметизация. Следите чтоб конструкция не перекосилась, углы были ровными, должна ведь быть красота и аккуратность.

Заднюю стенку пока не привинчивайте, она нам еще послужит. Зарепите динамик, снаружи или изнутри, кому как нравится и смотря какая конструкция динамика. Промажьте место стыка фанеры с динамиком автогерметиком, осторожно, чтоб не попало на диффузор. Автогерметик - обеспечит герметичность и легко удаляется, если вдруг захочется поменять головку на другую или при ремонте.

Фазоинвертор - можно использовать кусок сантехнической трубы, аллюминиевую трубу, да в принципе любую трубу какая у вас есть (кроме металлических водопроводных и канализационных). В программе введете ее размеры и получите длинну. Фазоинвертор может быть и квадратным, тогда понадобится проявить свою фантазию в его изготовлении. Его также необходимо будет закрепить, но пока не намертво.

Ящик собран, ах да! задняя крышка! Не столь важный параметр в сабвуферах, но все же влияющий на качество звучания - демпфирование. Что это? Это звукопоглащающий материал приклеиваемый к внутренней стороне стенки ящика, он нужен для исключения появления паразитных звуковых волн внутри ящика, уменьшает давление на стенки, придает басу мягкость.

Как сделать демпфер. Материалом демпфера может быть: войлок, жесткий поролон, вата, толстый ворсонит и т.п. Самым доступным материалом является - вата. Но ведь просто ее внутрь не напихаешь! Здесь нам на помощь придут наши любимые женщины, которые все время наших стараний ворчат про мусор, шум и кучу инструментов в перемешку с кусками дерева и т.д. Как же они нам помогут? Да очень просто, женские колготки, в них можно напихать вату и сделать звукопоглащающие "колбаски", которые мы и будем приклеивать к стенкам ящика.

Настройка фазоинвертора. После демпфирования ставим заднюю крышку на место, но так, чтоб потом можно было снять. Хотя если у вас динамик вытаскивается наружу, то заднюю стенку можно закрепить намертво с клеем и кучей саморезов. Подключаем агрегат к НЧ генератору через усилитель, а к контактам сабвуфера (т.е. динамика находящегося внутри) вольтметр. Меняя частоту генератора находим резонансную частоту Fc по уже известной методике. Если резонансная частота отличается от расчетной, мы ее будем подстраивать с помощью фазоинвертора и количества демпфера внутри ящика. Трубу фазоинвертора нужно будет либо укоротить, либо удлиннить, в некоторых случаях труба может быть большей длинны чем габариты сабвуфера, в этом случае будет необходимо изменить ее диаметр. Также нужно поэкспериментировать с количеством демпфера, убрать или добавить, решайте по конкретной ситуации. Когда резонансная частота будет вас устраивать, можно намертво закрепить фазоинвертор, демпфер.

Включите музыку, чем громче тем лучше, послушайте нет ли посторонних шумов, свиста, шелеста. Если свистит, значит где-то в ящике осталось не закрытым отверстие или щель, замажьте ее шпаклевкой или герметиком, залейте клеем. Если шелестит, возможно демпфер задевает движущийся диффузор динамика.

Теперь окончательная внешняя обработка ящика, углы можно скруглить, тщательно зашкурить, замазать щели и ямки мастикой или шпаклевкой.

Под конец, можно обклеить сабвуфер ворсонитом или каким другим материалом, поставить декоративные решетки к динамику и фазоинертору, прикрутить ножки если собираетесь использовать его в помещениях, здесь вам подскажет фантазия.

Ну вот вроде и всё! Надеюсь вся моя писанина кому то помогла! Спасибо что дочитали до конца, всего вам хорошего, успехов!

Материалы: http://hmelectro.ru/article/subwoofer

Качественный сабвуфер в идеале должен охватывать частотный диапазон от 25 до 160-200Гц. Но моделей сабвуферов способных воспроизвести звук с нижней границей 20Гц очень мало и стоят они очень дорого. Нормальный сабвуфер должен иметь нижнюю воспроизводимую границу не выше 30Гц.

Еще возвращаясь к цели назначения сабвуфера, не следует заблуждаться, что качественный и мощный сабвуфер может иметь компактные габариты, такие как у многих недорогих домашних кинотеатров: сабвуфер объемом меньше 20л и 5 миниатюрных пластиковых колонок (саттелитов). Такая акустическая система 5.1 предназначена для просмотра кино со озвучиванием далекого от качественного. В ней саттелиты зачастую оснащены одним небольшим широкополосным динамиком, воспроизводящих диапазон в основном от 100-150Гц до 16-18кГц, т.е. диапазон значительно сужен по сравнению с необходимым 40Гц-20кГц. Сабвуфер кроме выполнения своего прямого предназначения – воспроизведения низкочастотных звуковых эффектов (взрывов, ударов, раскатов грома и т.п.) вытягивает низы которые не вытягивают сателлиты.

Не существует компактных моделей с густым и сочным басом. Те же модели, которые по сравнению с другими имеют небольшие размеры, теряют в громкости и качестве звука. Качественный сабвуфер имеет достаточно большие размеры, как правило не менее 50л, достаточно большой низкочастотый динамик и большой вес. Применение динамиков большого диаметра обусловлено тем, что динамик с диафрагмой (рабочей частью динамика, которая своим колебательным движением приводит в движение воздух и создает звуковые волны) большой площади приводит в движение большее количество воздуха и более эффективен, к тому же большие динамики имеют большую чувствительность.

Итак с чего начать? Прежде всего с низкочастотного динамика. Если его нет, это даже хорошо, т.к. можно подобрать наиболее подходящий.

Рассмотрим два возможных варианта:

1. Если у Вас уже есть динамик, то нужно измерить его электро-механические характеристики или параметры Тиля-Смолла.

После чего выполнить при помощи специальных программ расчеты характеристик будущего сабвуфера, и если эта головка подходит для сабвуфера, наконец приступить к его изготовлению.

2. Если у Вас нет еще динамика, то присматриваем несколько динамиков, находим или берем у продавца их параметры Тилля-Смола. Рассчитываем характеристики сабвуферов для всех динамиков и принимаем решение какой динамик выбрать.

После покупки динамика обязательно самостоятельно измеряем его параметры Тиля-Смолла, ведь указанные производителем характеристики в большинстве случаев могут отличаться от фактических. Особенно это правило обязательно для динамиков производства СССР (яркий пример - популярный динамик 75-ГДН имеет колоссальный разброс параметров). Потом уже выполняем расчет сабвуфера и его сборку.

Основные электромеханические параметры динамиков

Для выбора динамика необходимо знать как можно больше его электромеханических параметров. Минимум данных это так называемые параметры Тиля-Смолла:

- Резонансная частота динамика Fs

- Полная добротность Qts

- Эквивалентный объем Vas

Если же вы не знаете хотя бы одного из этих параметров, или у вас нет возможности измерить их, то не имеет смысла браться за этот динамик – ничего толкового в результате не получится. Также для постройки хорошего сабвуфера не пытайтесь найти готовые решения и чертежи сабвуферов, к сожалению таковые можно найти в Интернете.

Резонансная частота - это частота резонанса динамика без какого-либо акустического оформления т.е. в открытом пространстве. Как и любая система, динамик имеет частоту собственного резонанса. На ней амплитуда сигнала усиливается резонансом динамика. Из-за резонанса в звуке появляются искажения. Она так и измеряется - динамик подвешивают в воздухе на возможно большем расстоянии от окружающих предметов, так что теперь его резонанс будет зависеть только от его собственных характеристик - массы подвижной системы и жесткости подвески.

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

Добротность - соотношение упругих и вязких сил, существующих в подвижной системе динамика вблизи частоты резонанса. Подвижная система динамика во много сродни подвеске автомобиля, где есть пружина и амортизатор. Пружина создает упругие силы, то есть накапливает и отдает энергию в процессе колебаний, а амортизатор - источник вязкого сопротивления, он ничего не накапливает, а поглощает и рассеивает в виде тепла. То же самое происходит при колебаниях диффузора и всего, что к нему прикреплено. Высокое значение добротности означает, что преобладают упругие силы. Это - как автомобиль без амортизаторов. Достаточно наехать на камешек и колесо начнет прыгать, ничем не сдерживаемое. Прыгать на той самой резонансной частоте, которая присуща этой колебательной системе. Применительно к громкоговорителю это означает выброс частотной характеристики на частоте резонанса, тем больший, чем выше полная добротность системы. Самая высокая добротность, измеряемая тысячами - у колокола, который в результате ни на какой частоте, кроме резонансной звучать не желает, благо еще, что этого от него никто и не требует.

Популярный метод диагностики подвески машины покачиванием - не что иное как измерение добротности подвески кустарным способом. Если теперь привести подвеску в порядок, то есть прицепить параллельно пружине амортизатор, накопленная при сжатии пружины энергия уже не вся вернется обратно, а частично будет загублена амортизатором. Это - снижение добротности системы.

Теперь опять вернемся к динамику. С пружиной у динамика все, вроде бы, ясно. Это - подвеска диффузора. А амортизатор? Амортизаторов - целых два, работающих параллельно. Полная добротность динамика складывается из двух: механической и электрической. Механическая добротность определяется главным образом выбором материала подвеса, причем в основном - центрирующей шайбы, а не внешнего гофра, как иногда полагают. Больших потерь здесь обычно не бывает и вклад механической добротности в полную не превышает 10 - 15%. Основной вклад принадлежит электрической добротности. Самый жесткий амортизатор, работающий в колебательной системе динамика - это ансамбль из звуковой катушки и магнита. Будучи по своей природе электромотором, он как и полагается мотору, может работать как генератор и именно этим и занят вблизи частоты резонанса, когда скорость и амплитуда перемещения звуковой катушки - максимальны. Двигаясь в магнитном поле, катушка вырабатывает ток, а нагрузкой для такого генератора служит выходное сопротивление усилителя, то есть практически - ноль. Получается такой же электрический тормоз, каким снабжены все электрички. Там тоже при торможении тяговые двигатели заставляют работать в режиме генераторов, а нагрузка их - батареи тормозных сопротивлений на крыше. Величина вырабатываемого тока будет, естественно, тем больше, чем сильнее магнитное поле, в котором движется звуковая катушка. Получается, что чем мощнее магнит динамика, тем ниже, при прочих равных, его добротность. Но, конечно, поскольку в формировании этой величины участвуют и длина провода обмотки, и ширина зазора в магнитной системе, окончательный вывод только на основании размера магнита было бы делать преждевременно. Низкой считается полная добротность динамика меньше 0,3 - 0,35; высокой - больше 0,5 - 0,6.

Чем выше добротность, тем больше амплитуда колебаний возле частоты резонанса и тем больше искажений звука. От добротности динамика зависит поведение на резонансной частоте всей системы. Если добротность системы ниже 0,7, то бас выигрывает в четкости, но частью диапазона придется пожертвовать. Когда же добротность системы выше указанного значения, удается получить еще несколько герц, но в ущерб качеству: на АЧХ образуется горб, да и четкость баса страдает.

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

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

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

Часть 2 - Основные типы акустического оформления

Теперь рассмотрим три основных типа оформления корпусов (ящиков, боксов), используемых в акустических системах (колонках, громкоговорителях), в т.ч. и в сабвуферах (как одного из типов АС, а точнее НЧ АС).

Но для начала немного о предназначении и функции какого бы то ни было ящика. Акустическая головка излучает звук не только "вперед" но и назад, при этом фронтальная и тыловая звуковые волны противоположны по фазе. В связи с этим, существует термин "акустическое замыкание" при котором волны с обеих сторон диффузора складываются и (если они противоположны по фазе) гасят друг друга. В этом случае в идеале вы вообще ничего не услышите, на практике же звук будет, но очень далеким от оригинала.

Ящик акустической системы, позволяет это замыкание ликвидировать и придать звуку требуемые характеристики по мощности и частоте.

Закрытый ящик (ЗЯ) - sealed box.

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

При всей простоте этой конструкции она обладает многими достоинствами.

Во-первых, простота расчета характеристик. Здесь есть всего один параметр - объем.

Во-вторых, во всем диапазоне частот колебания диффузора сдерживаются упругой реакцией воздушного объема. Это существенно снижает вероятность перегрузки динамика и его механических повреждений. Не знаю, насколько утешительно это звучит, но у заядлых любителей баса динамики в закрытых ящиках, бывает, горят, но практически никогда не "выплевываются".

В-третьих, при грамотном выборе параметров головки и объема для нее закрытый ящик не имеет себе равных в области импульсных характеристик, в значительной мере определяющих субъективное восприятие басовых нот.

Естественный вопрос теперь - так в чем же подвох? Если все так хорошо, зачем нужны все остальные типы акустического оформления? Подвох один-единственный. К.П.Д. У закрытого ящика он – наименьший по сравнению с любым другим типом акустического оформления. При этом, чем меньше нам удастся сделать объем ящика, при сохранении этого же рабочего частотного диапазона, тем меньше будет его эффективность. Нет более ненасытной твари, в смысле подводимой мощности, чем закрытый ящик малого объема, поэтому-то динамики в них, как и было сказано, хоть и не выплевываются, но горят нередко.

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

Помимо более высокого к.п.д. фазоинвертор обладает еще одним важнейшим достоинством - вблизи частоты настройки значительно уменьшается амплитуда колебаний диффузора. Это может на первый взгляд показаться парадоксом - как наличие здоровенной прорехи в корпусе громкоговорителя может сдержать движение диффузора, но, тем не менее, это - факт жизни. В своем рабочем диапазоне фазоинвертор создает для динамика совершенно тепличные условия, причем точно на частоте настройки амплитуда колебаний минимальна, а большая часть звука излучается тоннелем. Допустимая подводимая мощность здесь максимальна, а искажения, вносимые динамиком - наоборот, минимальны. Выше частоты настройки тоннель становится все менее и менее "прозрачным" для звуковых колебаний, за счет инерции заключенной внутри него воздушной массы, и громкоговоритель работает как закрытый. Ниже частоты настройки происходит обратное: инерция тоннеля постепенно сходит на нет и на самых низких частотах динамик работает практически без нагрузки, то есть как будто его вынули из корпуса. Амплитуда колебаний быстро возрастает, а вместе с ней и риск выплевывания диффузора или повреждения звуковой катушки от удара о магнитную систему. В общем, если не предохраняться, поход за новым динамиком становится реальной перспективой.

Средством предохранения от таких неприятностей, помимо осмотрительности в выборе уровня громкости, служит использование фильтров инфранизких частот (сабсоников). Отрезая часть спектра, где все равно никакого полезного сигнала не содержится (ниже 20-25Гц), такие фильтры не дают диффузору идти в разнос с риском для собственной жизни и Вашего бумажника.

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

Полосовой громкоговоритель -bandpass.

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

Бэндпасс 6-го порядка (показан на правом рисунке) также состоит из двух камер, только теперь каждая камера оснащена своим тоннелем или как еще говорят портом или ФИ. Каждая камера имеет свою частоту настройку ФИ, т.е. различные по размерам тоннели.

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

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

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

Узнать какой тип акустического оформления выбрать для Вашего динамика поможет приведенная ниже таблица. Смотрите также справочную страницу Выбор акустического оформления

Критерии выбора типа оформления

Qts > 0,3 , оптимально 0,7

Qts≈0,2-0,5 , оптимально - 0,39

4 порядок Qts≈0,4

6 порядок Qts≈0,5

Преимущества и недостатки различных типов акустических оформлений

● Малый занимаемый объем;

● Неглубокий (12 dB/октава) спад АЧХ на низких частотах;

● Прекрасно выдерживают мощность на самых низких частотах;

● Прекрасная переходная характеристика и групповое время задержки;

● Легкость монтажа и простота конструкции;

● Снисходительность к конструктивным просчетам.

● Недостаточная эффективность – малый КПД;

● Незначительная отдача в области "верхнего баса";

● При использовании мощного динамика в маленьком корпусе проблемы с охлаждением;

● магнитной системы недостаточно.

● На 3-4 dB эффективнее, чем закрытый корпус;

● Отдача в области "верхнего баса" лучше, а искажения меньше;

● Магнитная система хорошо охлаждается;

● АЧХ правильно сконструированного агрегата расширена в область низких частот по сравнению с закрытым корпусом.

● Недостаточная нагрузка ниже частоты настройки фазоинвертора;

● Сложнее проектирование, в результате просчетов можно получить гулкий, неприятный звук.

● Надлежащим образом сконструированный и смонтированный сабвуфер обеспечивает прекрасное воспроизведение самых низких частот;

● Лучше демпфируются колебания диффузора и снижаются механические нагрузки;

● Диффузор надежно защищен внутри корпуса от внешних повреждений.

● Сложен и трудоемок в изготовлении (не рекомендуется для новичков) и очень критичен к ошибкам проектирования;

● Фильтрующие свойства часто маскируют искажения, возникающие при ограничении сигнала в момент перегрузки усилителя. В результате слушатель и не догадывается, что динамик на грани выхода из строя;

● Требуется мощное звено "среднего баса" вследствие узкой полосы воспроизводимых частот;

● Переходная характеристика зависит от характера настройки. При широкой полосе звук вялый, узкая полоса (и большая отдача) улучшает переходную характеристику.

Для домашних акустических систем специалисты советуют выбирать закрытые сабвуферы, как менее капризные, выдающие глубокий бас, либо фазоинверторные. Бэндпассы популярны среди автолюбителей в виду большого КПД и мощности и защищенности динамика скрытого внутри корпуса. Еще один параметр, на который необходимо обратить внимание при выборе сабвуфера – это мощность, которая должна соотноситься с мощностью фронтальных акустических систем. Мощность усилителя сабвуфера рекомендуется рассчитывать так, чтобы она в полтора раза превосходила мощность акустической системы. Такой баланс приводит к повышению качества звучания.

Итак, сделаем вывод: наиболее подходящий для домашних акустических систем считается закрытый или или фазоинверторный сабвуфер мощностью 150Вт и диапазоном воспроизводимых частот 30 – 180Гц.

Часть 3 - Измерение параметров головок – параметров Тиля-Смолла

Статью о том как измерить параметры Тиля-Смолла читайте здесь

В статье изложены:

1) Три способа измерения основных параметров Тиля-Смолла:

- Fs – Частоты собственного резонанса головки, Гц;

- Qts – добротности динамика и ее составляющих электрической и механической (акустической) добротности Qes, Qms

2) Два способа измерения эквивалентного объема головки Vas:

- метод добавочной массы;

- метод добавочного объема.

3) Измерение дополнительных параметров:

- Re - сопротивление обмотки головки постоянному току;

- Rmax - сопротивление обмотки головки на резонансной частоте Fs;

- Cms - относительная жесткость;

- Sd – эффективная излучающая площадь диффузора

- Lе – индуктивность звуковой катушки динамика

На основании найденных параметров и можно сделать некоторые выводы:

1. Если резонансная частота динамика выше 50Гц, то он имеет право претендовать на работу в лучшем случае как мидбас. О сабвуфере на таком динамике можно сразу забыть.
2. Если резонансная частота динамика выше 100Гц, то это вообще не низкочастотник. Можете использовать его для воспроизведения средних частот в трехполосных системах.
3. Если добротность головки Qts > 0,3 (оптимально 0,7) то этот динамик предназначен для работы в закрытых ящиках.

Если добротность головки Qts≈0,2-0,5– (оптимально - 0,39) то этот динамик предназначен для работы в ФИ ящиках.

1. Если соотношение Fs/Qts у динамика составляет менее 50-ти, то этот динамик предназначен для работы исключительно в закрытых ящиках. Если больше 100 - исключительно для работы с фазоинвертором или в бандпассах. Если же значение находится в промежутке между 50 и 100, то тут нужно внимательно смотреть и на другие параметры - к какому типу акустического оформления динамик тяготеет. Лучше всего для этого использовать специальные компьютерные программы, способные смоделировать в графическом виде акустическую отдачу такого динамика в разном акустическом оформлении. Правда при этом не обойтись без других, не менее важных параметров - Vas, Sd, Cms и L.

Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса.

Также параметры головок можно измерить при помощи программы JBL SpeakerShop. Программа позволяет упростить процедуру измерения, взяв на себя все вычисления.

Исходными данными для расчета корпуса сабвуфера или НЧ корпуса АС являются электромеханические параметры головки или параметры Тиля-Смолла.

Цель расчета корпуса:

● моделирование и получения удовлетворительных графиков амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), фазово-частотной характеристики (ФЧХ) и групповой задержки;

● выбор акустического оформления;

● определение внутреннего объема корпуса;

● определение размеров порта ФИ для ФИ и бэндпасс оформления.

Для расчетов рекомендую использовать достаточно простые и неплохие программы: JBL SpeakerShop и WinISD.

К JBL SpeakerShop имеется хорошая инструкция на русском языке, которая содержит не только информацию по использованию программы, но и много нужной информации по проектированию НЧ колонок и выбору акустического оформления. Настоятельно рекомендую почитать.

Разработчики WinISD выпустили две версии программы: WinISD 0.44 и WinISD Pro Aplha. Первая – упрощенная, требующая минимума исходных данных (параметров головки), а вторая – профессиональная, требующая дополнительных данных головки. Отмечу, что pro-версия еще отличается глюками.

Для проверки, расчеты лучше выполнять в JBL SpeakerShop и WinISD. Результаты не должны иметь больших расхождений.

Работа в обеих программах начинается с ввода исходных данных: либо загрузка параметров из базы динамиков программы, либо ввода параметров своего динамика и ввода его параметров.

Далее работа становится более удобней и наглядней в JBL SpeakerShop, т.к. одновременно можно видеть результаты для 4 типов акустического оформления: закрытого типа, фазоинверторного типа, бэндпасса и пассивного излучателя. Причем для ЗЯ и ФИ имеется по два варианта расчета – оптимальный, рекомендованный программой и custom – на вкус пользователя. В WinISD такой возможности нет – там придется с несколькими проектами одновременно, например, ЗЯ и ФИ.

JBL SpeakerShop позволяет строить шесть графиков различных характеристик:

1) график нормализованной амплитудной характеристики (часто называемый частотной характеристикой или амплитудной характеристикой или амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ));

2) график амплитудной характеристики при подаче на вход сигнала 2,83 В;

3) график характеристики максимальной звуковой мощности;

4) график характеристики сопротивления звуковой катушки;

5) график фазовой характеристики;

6) график групповой задержки.

WinISD позволяет строить 4 графика:

2) график чувствительности SPL

2) график фазовой характеристики;

3) график групповой задержки.

В WinISD есть удобная опция – возможность изменения формы графиков при помощи мышки, при этом мы видим какими становятся параметры ящика: объем, размер ФИ.

Для построения качественного НЧ бокса достаточно работы с тремя графиками:

1) График амплитудно-частотной характеристики (АЧХ, Gain, Normalize Amplitude Response)

2) график фазовой характеристики;

3) график групповой задержки.

График нормализованной амплитудной характеристики показывает, как будет звучать громкоговоритель в определённом корпусе.

Для ЗЯ и ФИ оформлений в идеале график АЧХ должен быть таким:

Это один из лучших вариантов, частота воспроизводимых частот у нашего саба начинается практически с 25 Гц, и заканчивается за 500ГЦ, то есть низкий диапазон частот мы отыграли с 25 Гц весь. Основной принцип построения графика – получить идеально-ровную АЧХ, что бы график не выходил за 0Дб не в одну ни в другую сторону, в крайнем случае допускается максимальный перепад графика в 3дБ. Начало воспроизводимого диапазона принято считать на уровне –3дБ, это так называемая частота F3. Поэтому еще одним требованием к графику АЧХ является получением минимального значения F3, т.е. максимально расширить график влево, т.е. к началу отсчета частоты. В этом примере F3 примерно равна 20Гц – идеальный случай, ведь для хорошего саба нужна нижняя частота ниже 40Гц.

Всё что будет иметь уровень ниже –3дБ будет практически не слышно, а всё что будет выше 3 дБ будет очень сильно выделяться по мощности. Именно поэтому задача заключается в получении ровного графика АЧХ на уровне 0 дБ.

А вот пример неудачного графика, кривая лилового цвета сильно задрана на 6 дБ вместо допустимых 3 дБ в диапазоне 100-200Гц.

В чем заключается разница между ЗЯ и ФИ видно из нижеприведенного графика.– ЗЯ обозначен желтым цветом, а ФИ – красным.

Дело в том, что отличительной особенность ЗЯ оформления является плавное восхождение графика от начала отсчета частоты, в отличие от ФИ, где график имеет более крутой подъем. Чтобы устранить уж слишком затяжной подъем графика АЧХ ФИ, т.е. сделать его похожим на ФИ график, применяют специальный корректор сигнала, который называется корректор Линквица, о нем речь пойдет далее.

Оформление бэнд-пасс, отличается тем что график в этом случае ограничен с двух сторон, опять таки нам нужно сделать его ровным относительно 0 дБ, и при этом как можно больший промежуток частоты захватить.

Пример ровного и хорошего результата синенький график и плохой пример зелененького цвета

Именно потому, что график АЧХ бэнд-пасса ограничен с двух сторон, т.е. не будет слышно НЧ слева от ––3Дб и ВЧ справа –3дБ, бэндпасс еще называют полосовым фильтром – он обрезает НЧ снизу и ВЧ сверху.

Фазовая характеристика очень похожа на характеристику групповой задержки. Она показывает разницу во времени между звуковым сигналом, поступающим на громкоговоритель, и звуком, воспроизводимым громкоговорителем/корпусом. Однако, вместо выражения этого значения во временных единицах (миллисекундах), как на графике звуковой задержки), фазовая характеристика выражается в градусах (углах фазы). Буквально говоря, фазовая характеристика представляет собой разницу между фазой входного сигнала и фазой выходного сигнала.

Фаза представляет собой синусоиду, поворачивающуюся на 360 градусов за один полный цикл или длину волны. Если данный синусоидальный сигнал подается на громкоговоритель и звучание воспроизводится громкоговорителем в корпусе без задержки, фазовая характеристика должна быть 0– (ноль градусов), потому что фаза входного и выходного сигнала точно совпадает. Если синусоидальный сигнал, воспроизводимый громкоговорителем, имеет задержку на пол-волны, на данной частоте фазовая характеристика должна быть 180–. В этом случае синусоида, воспроизводимая громкоговорителем,– будет инвертирована, она будет отрицательной, когда синусоидальный сигнал на входе будет положительным. Это очень важно при разделении сигнала для подачи на другой громкоговоритель, потому что два разных громкоговорителя, имеющие разницу в фазе в 180–, будут влиять друг на друга, что приведет к пропаданию сигнала на определенных частотах.

Идеально, когда нет никакой разницы в фазе (нет задержки) между разными частотами. При этом график будет представлять собой ровную горизонтальную линию. Обычно угол фазовой характеристики увеличивается с увеличением значения частоты. Конструкция закрытого корпуса имеет фазовый сдвиг до 180–, в то время как корпуса с фазоинвертором или пассивным излучателем имеют фазовый сдвиг до 360–. Корпус для воспроизведения полосы частот 4-го порядка имеет фазовый сдвиг до 360–, в то время как 6-го порядка имеет фазовый сдвиг до 540–.

График фазовой характеристики имеет фиксированную вертикальную шкалу от 0 до 360–.

График групповой задержки показывает разницу во времени (задержку) между звуковым сигналом, воспроизводимым громкоговорителем и входным сигналом, подаваемым на громкоговоритель. Идеально, когда нет никакой разницы во времени (нет задержки) между разными частотами. При этом график будет представлять собой ровную горизонтальную линию. Обычно характеристика групповой задержки падает с увеличением значения частоты. График имеет фиксированную вертикальную шкалу от 0 до 18 миллисекунд.

В итоге, после получения удовлетворительных графиков, имеем искомые данные для построения корпуса сабвуфера – тип акустического оформления, внутренний объем корпуса и размеры ФИ (для ФИ и бэнндпасс оформления).

Часть 5 - КОНСТРУИРОВАНИЕ КОРПУСА

Выделим и рассмотрим этапы конструирования корпуса сабвуфера:

1. Общие сведения и требования к конструкции корпуса

2. Материалы для корпуса

3. Выбор формы и размеров корпуса

4. Выбор места расположения динамика

5. Выбор места расположения ФИ для ФИ корпусов

6. Сборка корпуса

7. Звукоизоляция или демпфирование

8. Отделка готового корпуса

Для получения от акустической системы высококачественного звучания ее необходимо не только правильно рассчитать, но и тщательно изготовить. Здесь приведены рекомендации, которые позволят избежать наиболее часто встречающихся ошибок, способных свести на нет все расчеты.

Корпус необходим для улучшения звучания низкочастотного динамика. Основная задача корпуса - это изоляция фронтальной звуковой волны, возникающей при движении мембраны сабвуфера вперед, от обратной (задней) волны, возникающей при движении мембраны в обратную сторону. Без корпуса эти две волны, встречаясь, будут гасить друг друга (сдвиг по фазе 180 градусов) и бас получится слабым и неглубоким. Корпус должен быть достаточно крепким и виброустойчивым, иначе его вибрация, вызванная обратной волной динамика, будет генерировать частоты, которые придадут нежелательную окраску звуковой картине.

Конструирование любого корпуса представляется одним из важных аспектов разработки любой низкочастотной системы. Если бы Вы заглянули внутрь высококачественной домашней акустической системы, то Вы бы обратили внимание, с какой тщательностью и вниманием сконструирован корпус. Самый лучший динамик не будет звучать хорошо в плохо построенном корпусе. Основные критерии, которые следует учитывать при конструировании - это герметизация, придание жесткости, и звукоизоляция (демпфирование).

Герметизация. В любом акустическом оформлении следует избегать каких-либо щелей и отверстий, корпус должен быть герметичным. Отверстия или щели приводят к акустическому "короткому замыканию", вследствие чего воспроизведение низких частот резко ухудшается.

Придание жесткости. При недостаточной жесткости корпуса его поверхность гнется (вибрирует) под действием работающего динамика, и приводит к появлению линейных искажений звука, т.е. все посторонние паразитные призвуки которые издаются не динамиком, а элементами конструкции корпуса. Это происходит потому, что для изгиба стенок корпуса требуется энергия, которая забирается у выходного сигнала акустической системы. Хорошей аналогией этому может служить машина, у которой прокручиваются колеса, поскольку мощность мотора больше, чем способность шин держаться за дорожное покрытие. Это приводит к потрясающей демонстрации мощи, но мало способствует движению автомобиля вперед.

Демпфирование. Демпфирование полезно при разработке корпуса для предотвращения отражения звуковых волн обратно на динамик. Корпус, который проектируется, обязательно должен иметь звукоизоляцию. Этому аспекту конструирования зачастую не придают значения, но он может оказать положительный эффект на звучание.

Материалы для корпуса сабвуфера

Теоретически материал корпуса может быть любым, главное, чтобы он отвечал основным требованиям – обеспечение жесткости и герметичности, был достаточно плотным и прочным. Наиболее популярными материалами являются ДСП (древесно-стружечная плита), OSB (ориентированная стружечная плита), многослойная фанера.

Для того чтобы обеспечить жесткость корпуса сабвуфера необходимо применять материал стенок достаточно большой толщины – рекомендовано 20мм, для небольших корпусов объемом до 40л допустимо использовать материал толщиной 16мм. Панель на которой будет крепится динамик следует выполнить в 1,5-2 раза толще остальных стенок.

Если вы не можете найти материал нужной толщины, то можно сделать стенки из двух более тонких слоев, склеив их между собой клеем ПВА или герметиком и стянув саморезами. Неплохим вариантом для гашения вибраций корпуса будет изготовление панелей корпуса не просто из двух тонких слоев, а с добавлением другого более вязкого и упругого и в тоже время плотного материала между ними, например линолеума. В этом случае, во избежание отслаивания и дребезжания, необходимо изготовить такие стенки корпуса с особой тщательностью: хорошо проклеить все слои герметиком или клеем для этих материалов и стянуть саморезами с достаточно плотным шагом – сеткой не более 10х10см.

Лучшим выбором можно считать плиты OSB – они имеют высокую плотность, механическую прочность и хорошую влагостойкость.

ДСП также является хорошим материалом. Следует выбирать сорта максимальной плотности (весить они будут соответственно тяжелее). Можно использовать как ламинированные так и неламинированные листы. Корпуса из неламинированного ДСП следует окрашивать (предварительно прошпаклевав шпатлевкой по дереву), чтобы предотвратить разбухание из-за влаги. Использование ламинированного ДСП может быть оправдано в связи с тем, что не нужно отделывать корпус, но ламинированная поверхность внутри корпуса – не есть хорошо, придется выполнить тщательную оклейку войлоком.

Многослойная фанера. Существует большое количество сортов фанеры, многие из которых не приемлемы для конструирования корпуса акустической системы. Обычная фанера недостаточно плотная и будет давать искажения звука. Многослойная (12 слоев) фанера из корабельной древесины или русской березы является отличным материалом для постройки небольших корпусных систем. Данная фанера достаточно плотная и легче древесностружечной (ДСП) и средней плотности древесноволокнистой плиты средней плотности (MDF).

Выбор формы и размеров корпуса

Форма корпуса не влияет на качество звучания сабвуфера, как материал, из которого он сделан. Форма и соотношение сторон корпуса имеют значение для СЧ диапазона. Если посмотреть ассортимент сабвуферов от авторитетных фирм, то пожалуй, "кубик" (или близкая к нему форма) будет одним из самых популярных.

Вообщем, рекомендуется прежде всего плясать от эстетических соображений будущего бокса.

Если для ЗЯ боксов выбор формы достаточно прост, то для ФИ, размеры ящика придется выбирать отталкиваясь от длины ФИ. При этом нужно учитывать, что расстояние от края (конца) ФИ до стенки внутри бокса должно быть не менее диаметра ФИ. Нередко бывают случаи, когда длина ФИ– слишком большая, выходов из такой ситуации несколько:

● использования ФИ не прямой, а изогнутой формы, например, изогнутого под 90 градусов – можно применить канализационную трубу (колено) и т.п.;

● расположение ФИ снаружи бокса, либо частично снаружи, если конечно такая эстетика вас устроит;

● уменьшение диаметра ФИ, ведь диаметр и длина ФИ взаимосвязаны – чем меньше диаметр, тем меньше длина. Но уменьшать диаметр нужно осторожно, при недостаточном диаметре ФИ из-за малой пропускной способности воздушного потока ФИ начнет вносить линейные искажения в виде хлопков или посвистывания.

Для определения минимальных размеров ФИ в JBL SpeakerShop выбираем в меню –Box– пункт –Vent–(CTRL+V)– и в появившемся окне нажимаем кнопку –MinimumSize–. Программа вычислит минимальный диаметр ФИ в поле Dv, который как раз и нельзя уменьшать, во избежание появления искажений вносимых портом ФИ. Зато можно ввести большее округленное значение или больший диаметр трубы, которая у Вас есть под рукой, и программа посчитает Вам длину ФИ в поле Lv.

Если вместо значения длины ФИ появилась надпись –tooshort–, значит у Вас слишком маленькая длина ФИ, увеличиваем ее за счет уменьшения диаметра ФИ.

В программе WinISD можно оперировать только с диаметром ФИ. Появление красного значения –Ventmach– означает слишком малый диаметр ФИ, сообщение –Tooshort– аналогично JBL SS означает слишком короткий ФИ

Определившись с формой саба можно определить его размеры. Чтобы сделать чертеж с размерами всех стенок необходимо знать внутренний объем корпуса, который мы рассчитали при помощи программ и будет примерно равен эквивалентному объему динамика. Следует учесть, что внутренние размеры ящика будут больше за счет того, что внутренний объем ящика должен увеличиться на объем всех внутренних элемнтов, таких как: динамик (вернее его большая часть), ФИ, распорки, ребра жесткости, вообщем всё что будет внутри корпуса и будет занимать место, вернее объем, а точнее заполнять собой место вместо воздуха. Внутренний объем измеряется в литрах, напомню 1л=1дм 3 , т.е. 10х10х10см. Чтобы найти внутренний объем ящика в литрах перемножьте внутренние размеры в дециметрах.

Выбор места расположения динамика

Теперь по поводу расположения динамика. Практика показывает, что равноудаленность динамика от стенок вызывает наибольшую вибрацию корпуса и максимальное воздействие отраженных волн на динамик. Обратные звуковые волны от мембраны динамика одновременно достигают всех стенок корпуса и отражаясь от них, одновременно воздействуют на динамик. Из всех вариантов наилучшим является тот, при котором, расстояния от динамика до всех стен короба различное, т.е. динамик расположен не симметрично по центру панели. Обратные волны достигают стенок корпуса и динамика не одновременно, тем самым их нежелательное влияние на динамик сводится к минимуму. Частотная характеристика сабвуфера улучшается.

Наиболее распространенны сабвуферы с расположением динамика спереди. В этом случае, думаю всё понятно – звук излучается вперед, как это принято в АС. Для защиты диффузора динамика необходимо использовать защитный экран – так называемый –гриль–, представляющий собой тонкую металлическую сетку либо экран из акустически прозрачной ткани.

Реже встречаются сабвуферы с расположением динамика в днище корпуса, при этом звук излучается в пол и нужно учесть особенности такого расположения: корпус должен стоять достаточно высоко от пола (не менее 10см), чтобы иметь рабочее пространство и покрытие пола под сабом должно иметь хорошую отражающую способность. Т.е. саб должен стоять на гладком паркетном, бетонном или линолеумном полу, а не на ковре. В этом варианте расположения головки необходимость гриля отпадает.

Выбор места расположения ФИ для ФИ корпусов

Большой разницы, при расположении внизу, вверху, сзади ФИ наблюдаться не будет. Но, как всегда есть некоторые нюансы, которые нужно учесть:

● для оптимальной работы ФИ, он должен иметь перед собой некое рабочее расстояние, свободное от мебели, диванов, стен и т.д., равно как и внутри бокса: срез края ФИ должен быть как минимум на расстоянии одного диаметра от ближайшей стенки;

● если ФИ малой площади или же он тонкий, то он может свистеть, шипеть, дребезжать, т.е. давать нелинейные искажения, и если поставить его назад, это, соответственно будет меньше слышно, нежели его поставить на морде;

● размещая ФИ ближе к полу, тем самым приближаем отражающую поверхность (пол) и это дает некоторый выигрыш в эффективности его работы, точно такая же история и с расположением динамика;

● конструктивно, "правильный" порт получается, обычно довольно длинным, поэтому физически по некоторым габаритным размерам ящика не проходит.

В любом случае, рекомендуется располагать динамик и ФИ поближе к полу (естественно, так, что-бы его случайно не повредить ногой или шваброй)

Итак повторим. Материал корпуса должен обеспечивать жесткость панелей, особенно той, на которой смонтирован(ы) динамик(и). Наиболее подходящие материалы: ДСП, OSB, фанера, ДВП. Чем больше размеры корпуса и мощность головки, тем толще должен быть материал корпуса. Для сабвуферов толщина панелей под динамики должна быть не меньше 15 мм.

Соединение стенок или панелей корпуса выполняется при помощи деревянных брусков сечением не менее 20х20мм, здесь принцип тот же – чем мощнее и больше тем мощнее и больше элементы конструкции корпуса. Бруски крепятся к стенкам изнутри коруса при помощи клея ПВА (он должен быть достаточно качественным т.е. густым) и саморезов по дереву с достаточно плотным шагом - не более 10см. Помимо брусков, панели можно еще стянуть мебельными болтами - конфирмантами.

–Жесткость панелей можно увеличить при помощи дополнительных распорок между противоположными стенками или ребер жесткости в виде прикрепленных к панели брусков. Сечение брусков также зависит от размеров корпуса и выбирается не менее 25-30мм.

В больших корпусах вместо распорок и ребер жесткости можно использовать переборки из ДСП или фанеры толщиной 8-12мм, представляющие собой внутренние стенки с большими отверстиями, как показано на рисунке ниже.

Панель на которой будет крепится динамик следует выполнить в 1,5-2 раза толще остальных стенок, так как она ослаблена отверстием под динамик и испытывает наибольшие вибрации.

Для обеспечения герметичности панели и связующие элементы устанавливают на клею и крепят шурупами или винтами, а после высыхания клея стыки герметизируют изнутри силиконом, эпоксидной смолой или герметиком. Для заделки щелей на стыке панелей можно использовать смесь древесных опилок с клеем.

Головки громкоговорителей, если в их конструкции не предусмотрено посадочное уплотнение, следует устанавливать через уплотняющую прокладку из губчатой резины или резиновой трубки.

Диаметр отверстия для головки должен быть равен диаметру диффузора с учетом гофра, чтобы исключить возможность касания гофром панели во время работы. Диффузор головки при установке на наружной панели необходимо защитить грилем. Неплохо также защитить порт или туннель фазоинвертора от попадания посторонних предметов, что особенно актуально при установке сабвуфера в багажнике автомобиля. Крепление головок осуществляется при помощи винтов, шурупов или шпилек. Головки не следует притягивать к корпусу слишком сильно, чтобы не вызвать перекос диффузородержателя и подвижной системы и не увеличить вибрации.

При установке фазоинвертора необходимо обеспечить герметичность стыка трубы и панели.

Звукоизоляция или демпфирование

Для звукоизоляции корпусов может быть использованы несколько материалов. Одним из них является жидкий шумо- и виброизоляционный материал от фирмы CAE под названием VB-1, поставляемый в аэрозольных баллонах. VB-1 распыляется на внутренние поверхности стенок корпуса слоем толщиной 1-2мм.

Еще можно использовать войлок (тот из которого делают валенки) либо синтепон. Не стоит путать эту процедуру с той, которая применяется для возмещения ущерба от маломерных корпусов. Сущность в том, что если какой-либо корпус покрыт изнутри некоторой формой звукоизоляции, такой как стекловолокно или подобный материал, корпус покажется большим для динамика в силу изменения эффективной податливости. Это другая форма демпфирования. Когда на маломерных корпусах используется данная форма демпфирования, коэффициент податливости корпуса теоретически увеличивается на 25%. Следует помнить, что при демпфировании фазоинверсных корпусов фазоинвертор (вентиляционный канал) не должен быть загорожен демпфирующим материалом. Минимальное расстояние от конца порта фазоинвертора до поверхности стенки корпуса либо до демпфирующего материала должно быть не меньше половины диаметра ФИ.

Для отделки готового корпуса можно использовать самый разнообразный материал: шпон, краска, самоклеющаяся пленка, плотная ткань (очень популярен карпет среди автолюбителей), кожа.

Если корпус сделан из ДСП, ОСБ или фанеры, то его можно покрасить, для этого нужно предварительно обработать наждаком, зашпаклевать, еще раз ошкурить, прогрунтовать и покрасить.

Если корпус выполнен из ламинированного ДСП, то его легко обклеить самоклеющейся пленкой.

Для подключения сабвуфера к усилителю на задней стенке нужно установить панель с винтовыми зажимами, внутри корпуса соединить панель с динамиком акустическим кабелем (сечением не менее 1,5мм 2 ) пайкой.

Готовый сабвуфер нужно установить четыре на готовых шипа или сделать их самому из строительных отвесов.

Материалы: http://donex-ua.narod.ru/indexphp/stati/233-diysub.htm