Что такое резонансный динамик

3 самые необычные акустические системы

Содержание

Содержание

В большинстве случаев во всем мире музыку воспроизводят электродинамические громкоговорители, или, в обиходе, динамики. Однако конструкции этих устройств уже 122 года и в ней есть свои недостатки.

Динамик состоит из магнита и звуковой катушки, которая колеблется в магнитном поле и передает движение на диффузор. Последний должен быть очень легким и одновременно прочным. Чем легче диффузор — тем быстрее он будет колебаться и отыгрывать быстрые звуки — барабаны будут четче, бас собраннее и т.п. Чем он прочнее, тем меньше будет искажений, поскольку мембрана будет меньше изгибаться при работе.

Но даже самые качественные динамики дают в десятки раз больше искажений, чем современные усилители и звуковые карты. Многолетние эксперименты с различными сплавами и композитными материалами улучшили положение, но не сделали прорыва. «Куда это годится?!» — воскликнули инженеры и создали альтернативные конструкциии для воспроизведения звука.

Электростатические колонки

Самый распространенный тип нестандартных громкоговорителей, фундаментом для создания которых стал принцип электростатического взаимодействия. Между двух решеток-статоров натянута мембрана из сверхлегкого материала с проводящим напылением. Она до 10 раз тоньше человеческого волоса, а ее масса немногим больше массы окружающего ее воздуха. На решетки подается многократно усиленный звуковой сигнал, мембрана колеблется между ними и воспроизводит звук с рекордно низким коэффициентом нелинейных искажений — до 0,05 %! В итоге излучатель отыгрывает очень детальный и прозрачный звук, в котором слышен каждый нюанс.

Сама технология появилась еще в конце позапрошлого столетия. Однако долго не удавалось создать достаточно легкую мембрану для такой акустики. Поэтому первые электростатические колонки для массового рынка — Quad Electrostatic — вышли лишь в 1957 году и произвели маленькую революцию на рынке звукотехники. Они давали настолько честный звук, что стали использоваться даже в студиях. Звукорежиссер Филипп Нюэлл в книге Project-студии пишет:

Мониторы Quad Electrostatic 1957 года всё ещё могут постоять за себя. За последние 40 лет не было создано ничего существенно лучшего.

Однако электростаты не лишены недостатков. Во-первых, они излучают звук в обе стороны. Поэтому вдоль стены их не поставишь — звук от нее будет отражаться и вносить фазовые искажения. Понадобится большое помещение. Но даже в большой комнате будут взаимовычитаться басовые волны, ведь их длина — десятки метров.

Отсюда второй недостаток — мало баса. Дело усугубляется и тем, что излучать басовые волны может лишь очень большая мембрана, производить которую будет уже невыгодно, поэтому амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) большинства электростатов имеет спад в районе 60-70 Гц. Для студийных мониторов ближнего поля — в самый раз, а вот для рядового потребителя может быть маловато.

Третий недостаток — узкая направленность излучателя из-за плоской мембраны. То есть, звучат колонки хорошо, но только на участке в 1м2. И, наконец, электростатические колонки требуют мощного и дорогого усилителя для работы.

Производители современных электростатов научились решать некоторые из этих проблем. Излучатели сегодня делают не плоскими, а полукруглыми, чтобы звук распространялся по комнате равномерно. В систему теперь добавляют низкочастотный динамик, который дает глубокий бас.

Однако эти и другие инженерные ухищрения вместе с требуемой при производстве прецизионной точностью и специфическими материалами сделали и без того недешевую конструкцию еще менее доступной для широких масс. АС такого типа стоят десятки тысяч долларов.

Контрапертурные аудиосистемы

Контрапертурные акустические системы по праву можно назвать одними из самых экзотических. Их конструкция состоит из двух одинаковых динамиков, расположенных вертикально строго друг напротив друга. Звуковые волны сталкиваются абсолютно синхронно и излучают результирующую волну во всех направлениях. Иными словами, получается всенаправленная акустика, которая равномерно заполняет собой звуком все пространство в комнате. Нет необходимости искать оптимальную комфортную зону прослушивания, в любом углу музыка будет звучать одинаково качественно.

Помимо всенаправленности, звук будет лишен доплеровской интермодуляции — это искажения, на слух проявляющиеся как гитарный эффект флэнжера. Они возникают из-за того, что динамик, излучая звук, то приближается к слушателю, то удаляется от него. Контрапертурные АС статичны, поэтому лишены интермодуляций. Многие слушатели отмечают невероятный комфорт от прослушивания такой акустической системы. Дело в том, что мозг воспринимает приближающиеся и удаляющиеся от него звуки как опасные и требующие внимания (а вдруг это хищник?). Соответственно, неподвижный источник звука не воспринимается как опасность и не возбуждает нервную систему.

Разумеется, у такой конструкции есть свои недостатки: сложная система требует высокоточного производства, тщательного подбора комплекта динамиков с абсолютно идентичными характеристиками, точного монтажа излучателей и т.п. Все это увеличивает себестоимость таких устройств до астрономических значений. Тем не менее, у них есть свои фанаты и место на рынке Hi-End аудиотехники.

Вибрационные колонки

Самые доступные необычные колонки для рядового потребителя — вибрационные. Для работы такого девайса нужна большая твердая поверхность. Например, стол или окно, хотя сойдет даже коробка молока. Устройство передает поверхности звуковые колебания, превращая ее в диффузор.

Но технология таки нашла адекватное применение. Возможность превратить любую поверхность в излучатель звука стала востребована на различных выставках, в музеях, ресторанах и магазинах. Можно, например, прикрепить вибродинамик к витрине из оргстекла, сделав невидимые громкоговорители для аудиорекламы. Или, наоборот, превратить их в арт-объект, излучающий звук непонятно каким образом. Также можно сделать излучатели, защищенные от любой непогоды.

Панели из оргстекла, превращенные в невидимые громкоговорители в музее.

Любопытно, что похожим образом работают наушники с костной проводимостью. Они не втыкаются в уши, а прислоняются к кости, передавая звуковые вибрации прямо в череп.

Источник

Разбираемся в параметрах Тиля Смолла. Автозвук и DIY

Содержание

Содержание

Параметры Тиля-Смолла позволяют понять, как будет звучать динамик в том или ином корпусе без покупки, прослушивания и сравнительных тестов. Особенно это пригодится любителям автозвука, ведь именно им приходится иметь дело с голыми динамиками, которые монтируются в двери и багажники. Кто-то с помощью этих параметров рассчитывает подходящий объем и тип пространства для громкоговорителя, кто-то любит подбирать динамики от разных производителей и проверяет их совместимость друг с другом. Эта статья простым языком объяснит, кто такие Тиль, Смолл, что за параметры они придумали и что теперь с ними делать.

С кого все началось

Слева Тиль, справа Смолл

Что дают эти параметры

Основные параметры Тиля-Смолла

Чтобы понять их суть, нужно вспомнить, что динамик состоит из двух частей:

Таким образом, подвижная часть динамика движется только вверх и вниз, подобно поршню. Это движение сжимает и расширяет воздух, создавая звуковые волны. Если налить в динамик жидкость, можно увидеть, как образуются эти волны:

Как раз работа такого поршня и описывается параметрами Тиля-Смолла. Фундаментальных параметров три.

1. Эквивалентный объем (Vas, м3)

У подвеса и центрирующей шайбы есть некоторая упругость, которая мешает всей системе двигаться свободно. Ее можно представить как пружину. Если взять такой объем воздуха, который по своей упругости равен этой пружине, то как раз и получится эквивалентный объем.

Чем эквивалентный объем меньше, тем подвижная система у динамика жестче.

Этот параметр относится скорее к желаемой характеристике корпуса, а не самого динамика. Однако это ни в коем случае не тот объем корпуса, в который нужно поместить динамик. Если такое провернуть, то чересчур вырастет добротность и резонансная частота. Подушка из воздуха поднимет резонанс и будет работать как пружина, мешая торможению динамика.

Эквивалентный объем рассчитывается путем умножения жесткости подвеса, диаметра диффузора (потому что эта поверхность взаимодействует с другой пружиной — воздухом), плотности окружающего воздуха и скорости звука в нем. Соответственно, чем жестче подвес, тем меньше будет тот объем воздуха, который будет влиять на динамик фактом своего существования. Аналогично с диффузором — чем больше мембрана, тем сильнее она сжимает воздух внутри корпуса колонки или саба, а следовательно и ответная сила противостоящего ему воздуха будет выше.

Именно Vas часто играет решающую роль при выборе динамика под определенный объем. Особенно это касается сабвуферов — большим диффузорам нужны большие объемы. Обычно советуют прицеливаться на саб с Vas в районе 30–50 л.

2. Резонансная частота (Fs, Гц)

Если флешбеки со школьных уроков физики еще не начались, то тут они точно появятся. Есть колеблющаяся система — например, качели. Если отвести их в сторону и отпустить, то они будут качаться с определенной собственной частотой. Это и будет резонансная частота. Если вдобавок толкать качели с ней в такт, это позволит раскачать их быстрее и сильнее, чем применив любую другую частоту.

Это имеет самое прямое отношение к динамику: подвижная система (прежде всего подвес) — это качели, а электричество — тот парень, который их толкает. Если подать на динамик сигнал на его резонансной частоте, то обе эти частоты сложатся и образуют резонанс. На графике импеданса, и даже графике АЧХ в этом месте будет пик.

Чем мягче подвес и больше масса, тем резонансная частота ниже.

Fs — один из важнейших параметров, поскольку ниже нее звуковое давление динамика заметно падает. Поэтому для сабвуферов нужна максимально низкая резонансная частота, так как после нее обычно идет серьезный спад АЧХ. Это значит, что чем резонансная частота ниже, тем глубже будет бас.

Важно также отметить, что резонансная частота измеряется у динамика без корпуса. При размещении громкоговорителя в корпусе на Fs влияет объем последнего. Если нужно, чтобы резонансная частота (и полная добротность, о которой ниже) остались прежними, тогда следует установить динамик в такой багажник, объем которого превышает Vas минимум втрое.

Резонансная частота поможет определить роль динамика в АС. К примеру, если Fs более 50 Гц, то сабвуфер с таким динамиком не построишь, ему лучше всего подойдет роль мидбаса. Если же Fs выше 100 Гц, то такой динамик лучше всего использовать для воспроизведения средних частот. Для саба же подходящим будет Fs в районе 21–35 Гц.

3. Полная добротность (Qts)

После того, как диффузор динамика воспроизвел звук, он возвращается в исходное положение, причем не мгновенно, а плавно затухая на резонансной частоте — подобно качелям, которые перестали раскачивать. То, как быстро диффузор вернется на место, и есть полная добротность.

Чем быстрее диффузор встанет в исходную позицию после излучения сигнала, тем добротность ниже.

Чем добротность ниже — тем лучше. Если диффузор будет долго возвращаться в исходное положение, из-за колебаний на резонансной частоте появятся посторонние шумы, гул и артефакты.

Полная добротность состоит из двух «неполных»:

Любопытно, что добротность — параметр безразмерный. К примеру, если он равен единице, это означает, что для остановки диффузора последний должен совершить ровно один цикл колебаний (т.е. пропал сигнал, мембрана идет вверх-вниз, затем останавливается).

Считается, что наилучшая добротность для акустической системы равняется примерно 0,5-0,7 для обычной музыки и 0,8-0,9 для тех, кто любит жанры с преобладанием резкого баса. Чем она меньше этих значений, тем выше по графику АЧХ ползет спад басовых частот, лишая их слушателя. При больших значениях Qts на графике АЧХ случается горб в районе резонанса, а остальные характеристики ухудшаются.

Также важно соотношение резонансной частоты к полной добротности. Если результат деления обоих значений равен 50, то динамик стоит использовать лишь в закрытом объеме. Если же он достигает 100, тогда в конструкцию можно добавить фазоинвертор.

Второстепенные параметры

Три приведенных выше параметра — фундаментальные, но не единственные. Иногда в паспортах на динамик или АС встречаются и другие характеристики, однако не все они имеют значение и применимость. Обычно встречаются следующие:

Где найти эти параметры

Фундаментальные параметры Тиля-Смолла позволяют смоделировать как минимум среднюю громкость и импеданс будущей акустической системы. Также они помогут рассчитать конструкцию и объем корпуса, в который будет заключен громкоговоритель.

Но чтобы воспользоваться этими параметрами, нужно их для начала узнать. Иногда это просто, как с JBL STAGE3 607C. Достаточно открыть руководство по установке и вуаля!

Но часто они спрятаны глубоко под маркетинговыми лозунгами. К примеру, чтобы узнать искомые характеристики АС Morel Tempo Ultra 572, нужно найти в дебрях официального сайта pdf с презентацией линейки динамиков и отмотать в самый низ. Наградой станет здоровенная таблица со всеми параметрами всех динамиков в линейке производителя:

Есть и другие способы. Например, в одном из онлайн-калькуляторов можно найти базу моделей популярных динамиков. К примеру, нужно выяснить характеристики Ural АК-74.С. При выборе нужной модели в приложении открывается ее профиль с основными характеристиками, включая параметры ТС. А, кликнув на расчет короба, можно увидеть графики импеданса и Spl:

Как измерить самостоятельно

Из-под завалов хлама в гараже были извлечены пара ноунейм динамиков. С виду неплохие, но кто их сделал и для каких задач — тайна, покрытая мраком. Измерив их параметры, можно понять, что это за звери и на что сгодятся. Сделать это несложно, но понадобится несколько девайсов:

Процедура несложная, но требует определенной подготовки, поэтому описание заняло бы самостоятельностью статью. Благо, на официальном сайте Room Eq Wizard есть такая статья на английском, а на ютубе — русскоязычные видео с подробным описанием процесса:

Параметры Тиля-Смолла очень полезно знать, работая с голыми динамиками. Они позволяют сконструировать объем для громкоговорителя, руководствуясь не только эстетическими предпочтениями, но также формулами и математикой. Научный подход позволит добиться максимально качественного звука в любых условиях.

Источник

Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео

ЗВУКОМАНИЯ

Hi-Fi и High-End техника или энциклопедия звука и видео

Как работают виброколонки?

Как работают виброколонки?

подключение виброколонки к смартфону

Чтобы по-настоящему понять, как работают виброколонки, сначала нам нужно более внимательно взглянуть на мир звука и то, как мы его воспринимаем.

Как работают виброколонки?

На самом базовом уровне звук — это движение. Звуки, которые мы слышим каждый день, являются результатом столкновения молекул воздуха друг с другом — они реагируют на импульс, который создает звук в первую очередь. Молекулы в газе движутся случайным образом. Эта скорость данного движения в некоторой степени зависит от температуры газа. Более холодные газы имеют меньшее молекулярное движение, что делает столкновения внутри этого газа более медленными, чем если бы молекулы быстро перемещались.

Но воздух — не единственная среда, которая может передавать звуки. Фактически, звук может распространяться быстрее через жидкости и твердые частицы, чем через газы. Молекулы в жидкостях и газах упакованы ближе друг к другу, чем в газах. Молекулы также движутся не так сильно, как внутри газа — в результате столкновения между молекулами происходят быстрее.

виброколонка

При 0 градусах Цельсия (32 градуса по Фаренгейту) звук будет распространяться по воздуху со скоростью 331 метр в секунду. Это примерно 740 миль в час. Но звук распространяется со скоростью 1450 метров в секунду через жидкую ртуть. Твердое стекло передает звук со скоростью 5640 метров в секунду. Вообще говоря, чем плотнее молекулы упакованы в среде, тем быстрее она стремится передавать звук.

Звук излучается наружу от источника. Представьте себе еще пруд. Теперь иди и брось большой камень прямо посередине. Вы увидите волны, пульсирующие наружу от точки удара. Это похоже на то, как распространяется звук — он движется волнами во всех направлениях. Чем дальше вы находитесь от источника звука, тем тише будет, когда волны теряют энергию и распространяются.

виброколонки

Звуковые волны различаются по частоте и интенсивности. Более высокочастотные звуки имеют более высокую высоту звука. Громкость звука зависит от того, насколько сильно он меняет уровень давления воздуха — большие изменения означают более громкие звуки.

Так как же мы слышим эти молекулярные движения?

У нас есть барабанные перепонки. Барабанная перепонка — это тонкий кусочек кожи внутри вашего уха. Когда сталкивающиеся молекулы ударяются о барабанную перепонку, она вибрирует. Крошечные кости соединяются с барабанной перепонкой и передают эти вибрации, перемещаясь вдоль улитки, структуры в вашем внутреннем ухе, которая содержит жидкость. Вибрации оказывают давление на жидкость внутри улитки и органа Корти, еще одной структуры вашего внутреннего уха, переводит эти изменения давления в электрические импульсы, которые перемещаются по слуховому нерву в ваш мозг. Ваш мозг тогда интерпретирует эти сигналы как звук.

Почему звук не может путешествовать в пространстве? Это потому, что молекулы распространяются так далеко друг от друга, что они не могут взаимодействовать. Без молекулярных столкновений нет звука. Если вы хотите немного тишины и покоя, пространство может заполнить пустоту, образно говоря.

Из чего состоит обычный динамик?

Типичный динамик состоит из нескольких частей. Части, которые вы можете видеть без открытия динамика, это подвес, диафрагма (диффузор) и пылезащитный колпачок. Подвес выступает в качестве рамы для диафрагмы. Диффузор выглядит как простой конус с пылезащитным колпачком в центре. Пылезащитный колпачок закрывает кусок, называемый звуковой катушкой.

Звуковая катушка — это подвижная часть внутри динамика. Это также электромагнит. Проходящий через катушку ток создает магнитное поле. Реверсирование тока меняет полярность этого магнитного поля. У основания динамика постоянный магнит. Когда полярность магнитного поля катушки совпадает с полярностью постоянного магнита, два одинаковых поля отталкиваются друг от друга, и катушка перемещается наружу, толкая диафрагму. Когда магнитные силы противоположны друг другу, они притягивают друг друга. Это тянет катушку внутрь, натягивая диафрагму.

Чередование электричества, протекающего через катушку, заставит катушку быстро двигаться вверх и вниз. Это заставляет мембрану двигаться, что, в свою очередь, приводит к изменению давления воздуха. Движения молекул в воздухе обеспечивают звук, который мы слышим. Усилитель обеспечивает изменения в электричестве, чтобы заставить диафрагму двигаться так, чтобы она воспроизводила правильные звуки.

Как работают виброколонки?

Вибродинамики похожи на обычные, за исключением того, что там нет диффузора. Вместо этого звуковая катушка прикрепляется к подвижной пластине. Установка виброакустики на твердую поверхность устанавливает пластину так, она вибрирует на этой поверхности. Когда в катушке переменный ток, он движется вверх и вниз, толкает подвижную пластину.

виброколонка задняя часть

В свою очередь пластина прижимается к поверхности, передавая энергию на поверхность и превращая ее в динамик. Поскольку вибрационные динамики преобразуют электрическую энергию в механическую, их также называют преобразователями. Преобразователь — это устройство, которое может преобразовывать одну форму энергии в другую.

виброколонка + смартфон

Как работает виброколонка?

Твердая поверхность будет вибрировать с динамиком, вытесняя молекулы воздуха вокруг него. Как и любой другой звук, ваше ухо обнаруживает движения сталкивающихся молекул воздуха. Некоторые материалы отражают лучше звук, чем другие — не все твердые тела созданы равными. В целом, стекло и дерево лучше всего работают с вибрационными динамиками. Вы можете даже установить вибрационные динамики или виброколонки внутри стены, оставляя динамики невидимыми для тех, кто находится в комнате. Поскольку вибродинамики передают вибрации на поверхности, на которые вы их устанавливаете, стена сама издает звук.

виброколонка Ладомир

Производители нашли умные способы включить виброколонки в различные продукты. Одни компании создают вибродинамики или виброакустику, которые вы можете установить на стекло, позволяя вам слушать музыку. Другие проектируют виброакустику, которую вы можете установить на столе или полу, предоставляя вам полную поверхность для работы без помех от видимых вибродинамиков, существуют также обычные вибродинамики для установки в кресло, диваны, стены для прослушивания в кино 5.1.

А еще есть динамики и наушники с костной проводимостью, которые передают вибрации прямо на ваш череп, так что вы одновременно слышите и чувствуете музыку!

подключение виброколонки к смартфону

Вам нужен хороший фонокорректор, новый ламповый усилитель или отличный ЦАП, плеер, наушники, АС или другую звуковую технику, (усилитель, ресивер и т.д.) то пишите в ВК, помогу выгодно и с гарантией приобрести хорошую звуковую технику…

Если вы являетесь производителем, импортером, дистрибьютором или агентом в области качественного воспроизведения звука и хотели бы связаться с нами, пожалуйста, пишите в

ВК или ОК или ИНСТА или по эл. почте: anl555@bk.ru

Источник