Главная > Звук в автомобиле > Полосовой громкоговоритель - "Bandpass"
Полосовой громкоговоритель - "Bandpass"Публикация от: 3-12-2009, 17:32 |
|
Полосовой громкоговоритель - самая капризная конструкция, какую можно представить в багажнике автомобиля, причем это относится и к фазе изгоотвления, и, главное, к работе конечного продукта. Как мы покажем чуть дальше, простор для ошибок, порождающих чудовищное звучание, недостижимое в более простых конфигурациях - огромен. Естественно спросить - кой же черт понесет нас на эти галеры? Ответ прост - жадность и любовь. Жадность - до звукового давления. При сколько-нибудь грамотном изготовлении бандпасс по создаваемой им громкости басового излучения побеждает соперников даже не нокаутом, а "за явным преимуществом". Любовь - к прекрасному. Бандпасс все свои могучие децибелы выдает через трубу, сиречь тоннель фазоинвертора. Динамик скрыт внутри и для него не надо искать места, откуда он излучал бы в салон. Найти место для тоннеля, по диаметру редко больше 100 - 120 мм куда проще и конструкции возможны самые остроумные. Еще об одном преимуществе, на которое любят напирать в некоторых руководствах, я умалчиваю, ибо оно мнимое. Речь идет о том, что, раз, мол, громкоговоритель полосовой, то ему и разделительного фильтра не ребуется. Экономия-то какая! Никакой, потому что требуется, но об этом - потом. Сейчас - по порядку. Полосовой громкоговоритель 4-го порядка состоит из двух камер, одна из которых - закрытая, а другая сообщается с окружающим пространством через тоннель, как обычный громкоговоритель фазоинверторного типа.  Динамик установлен в стенку, разделяющую эти камеры. Получается как будто бы взяли фазоинвертор и приставили к нему "с лица" закрытый ящик, или наоборот, взяли динамик в закрытом ящике и снабдили паранджой в виде фазоинвертора. Любая из этих моделей заключает в себе великий тайный смысл бандпасса, который сводится к понятию симметричная нагрузка. В чем беда обычного громкоговорителя прямого излучения? В том, что акустическое сопротивление среды, которую динамик должен возбуждать и приводить в колебания, очень мало. Мало по сравнению с силами упругости и трения, бушующими в подвижной системе самого динамика. Подведенную к нему энергию динамик практически всю гасит у себя в утробе, превращая в конечном иотге в тепло. В акустическую энергию переходит от 0,2% до 0,5%. Ничего себе к.п.д.? В каком-то смысле это похоже на попытку грести игрушечным веслом, привязанным к ковшу экскаватора. Шуму и пыхтения много, солярка течет рекой, но все это гибнет в замасленных механизмах, потому что среда-то почти не сопротивляется. Можно, конечно, сделать весло побольше, что и приходится делать в басовых динамиках, где в роли весла выступает диффузор. В обычном динамике - закрытом ли или с фазоинвертором, позади диффузора - полностью или частично замкнутое пространство, где акустическая энергия или гибнет, но перед этим отчасти контролирует колебания диффузора в закрытом ящике; или же концентрируется и выплескивается наружу через тоннель фазоинвертора, заметно увеличивая к.п.д. динамика в той полосе частот, где это происходит. Но, если в этих громкоговорителях за "спиной" диффузора есть какой-то присмотр, то его "лицо" брошено на произвол судьбы и тщетно пытается вызвать энергичные сотрясения в вялой, почти невесомой воздушной массе. Создатели бандпасса, заключив динамик между закрытыми объемами, как раз и добились того, что обе стороны диффузора нагружены довольно энергично сопротивляющимися воздушными массами, которые, сопротивляясь, поневоле концентрируют излученную акустическую энергию и выдают ее "на гора" уже в усиленном виде. В реальной жизни это выглядит так. На графике изображены АЧХ громкоговорителей в открытом пространстве, построенных на основе одной и той же головки с оптимальными для данного оформления параметрами. В качестве динамика для всех рассматриваемых примеров выбран Infinity Kappa 100w.br.  Этот динамик по своим параметрам представляет почти идеальный компромис, позволяющий реализовать на его базе и закрытый громкоговоритель, и фазоинвертор и полосовик. Так случается не очень часто, реже, во всяком случае, чем это сулят производители, приписывая безоговорочную бисксуальность своим творениям. Уже на этом графике видно, что ниже 90 - 100 Гц полосовой громкоговоритель (красная кривая) дает завидную фору фазоинвертору (синяя кривая), не говоря уже о закрытом ящике (зеленая). Пугает, правда, эдакий откровенный горб на характеристике бандпасса, из-за которого можно легко заподозрить, что полосовик при отменной отдаче будет отчаянно бубнить на одной ноте. Тем более, что многие реально созданные конструкции так и делают, чем отпугнули от себя многих поборников выразительного баса (зато притянули любителей баса громового). Все не так. Да, бывает, бубнят, только не из-за этого. Взгляните на второй график - АЧХ той же троицы, но с учетом внутренней акустики салона автомобиля средних размеров, для которого и оптимизировались зарактеристики:  В этих, на самом деле реальных условиях меломанский фаворит - закрытый ящик, дает идеально, до пол-децибела горизонтальную АЧХ. Фазоинвертор - заметный горб в районе "вкусного" баса, который многие предпочитают стерильной горизонтальной АЧХ - не зря все басс-корректоры на усилителях, если есть, настроены на частоту 40 - 45 Гц. А полосовой вариант, с тем же динамиком и при той же подведенной мощности, выдает на 6 дБ большее звуковой давление. Это, между прочим, эквивалентно увеличению мощности усилителя в 4 (прописью - четыре) раза. Куда подевался горб? А пропал, скомпенсированный возрастанием отдачи на частотах ниже критической для выбранного в этом примере размера салона. Ну как, руки зачесались? Подождите немного, постирайте что-нибудь, чтобы унять зуд и прочтите еще раз написанное чуть выше: с оптимальными параметрами. А какие параметры оптимальны и что будет, если в них не попасть? Здесь простор и для маневра и для ДТП шире, чем у закрытого, к примеру, ящика, ровно втрое, ибо как раз во столько раз большее число характеристик подлежит выбору. Два объема (по числу камер) и настройка тоннеля в одной из них. Еще скажите Bose спасибо что второго тоннеля не разрешают делать… Давайте в порядке поступления: Объем задней (закрытой) камеры Vr определяет, по существу, "рабочий диапазон" готового бандпасса. Из графика видно, что чем больше объем закрытой камеры, тем ниже становятся обе границы рабочей полосы, и тем ниже отдача (к.п.д.) громкоговорителя. Разумеется, также как и в закрытом ящике, с возрастанием объема снижается максимально допустимая подведенная мощность, поскольку теряется контроль за перемещением дифузора. Если объем задней камеры уменьшать, вся колоколообразная АЧХ сдвигается вверх по частоте, к.п.д. растет, но ценой сужения полосы пропускания.  При изменении объема передней камеры (с тоннелем) Vf крайние пределы рабочей полосы остаются на месте, зато меняются очертания "верхушки" колокола. Чем теснее передняя камера, тем меньше ее усиление, зато оно рпоявляется в более широкой полосе частот. Показанный на графике объем передней камеры 8 л следует считать критическим, потому что на этом рубеже уже начинает "проседать" средняя часто горизонтального участка АЧХ. При дальнейшем уменьшении Vf характеристика приобретет откровенно двугорбую форму и это уже ничем не выправить.  В обоих приведенных примерах тоннель в передней камере имеет идеальную настройку, то есть точно на середину полосы пропускания. А если? Пожалуйста:  Ласковая макушечка, достигнутая при настройке передней камеры как положено, на середину полосы пропускания, превращается в картины, почти точно повторяющие рисунок Маленького принца "Удав, проглотивший слона", хоботом то в одну, то в другую сторону. "Не беда", -- скажет оптимистически настроенный читатель, уже покончивший со стиркой и готовый к полосованию древесины, --"настраиваем на середину, по предписаниям доктора и наслаждаемся шедеврами Стенли Кларка на зависть остальным". Опаньки! Вот здесь-то как раз - главная ловушка, в которую мы вместе с Вами чуть не угодили, и где многие, увы, побывали. Приведенные характеристики относятся к свободному пространству, ну или хотя бы к большому, скажем - жилому помещению. Но никак не к салону машины. Скорректированные на внутреннюю акустику, эти три характеристики будут выглядеть так:  То что было идеально в безграничном просторе (настройка на 55 Гц), обратилось в бурно заваливающуюся выше 50 Гц характеристику. Состыковать ее с мидбасами - абсолютно нереально, потому что частоту раздела придется выбирать герцах на 60, а так низко мидбасы не затянуть. А если не затянуть, возникнет яма как раз там, где сосредоточены самые выразительные элементы басового регистра - нижний мидбас (80 - 100 Гц). Зато то, что выглядело кривовато на предыдущей картинке, расцвело в очень достойную и довольно ровную характеристику, без натуги доходящую до 90 - 95 Гц, где ее можно поженить даже с 5-дюймовыми мидбасами. (Вы эту кривульку уже видели на самом первом графике - она у меня была припрятана.) Характеристику с настройкой на 45 Гц из предыдущего примера даже не привожу, чтобы не пугать лишний раз. Зато дополню график тем, что может получиться при ошибке в другую сторону - настройке тоннеля на 75 Гц. Видите узенький и противный горбик на 80 Гц? Вот он-то и будет тошнотворно бубнить, отравляя нам жизнь, а бандпассу - репутацию. Вы можете сказать: "Ну и что, дурно рассчитанное оформление обязано производить дурные характеристики и соответствующие звуки". Правильно, но цена ошибки - несколько различна. Вот Вам пример: для той же головки Infinity Kappa 100w.br, помещенной в закрытый ящик, "ошибемся" в объеме по сравнению с исходными 14 л в полтора раза, а потом, где наша не пропадала, еще в полтора. Частотки для объема ящика 20 и 30 литров в свободном пространстве вообще пости не различаются, в салоне - расходятся ниже 50 Гц, но остаются более чем благоприятными.  А мы с объемом размахнулись больше чем вдвое! Более нервный фазоинвертор острее реагирует на фальшь в настройке тоннеля, но все же сохраняет приличия. Для примера - результаты перестройки тоннеля от 30 до 45 Гц при неизменном объеме 29 л. Корчит АЧХ сильно, но жить все же можно.  Вот из-за такой "строгости в пилотировании" и беспощадности к ошибкам расчета, неудачных бандпассов создано, похоже, больше, чем удачных. Добавьте к этому возможности, которые сулит выбор неподходящего динамика - мы-то оперировали с одним из лучших для такого случая. В общем, жизнь могла бы запросто не удаться… Другой отпугивающий от бандпасса элемент его специфики - намного более сложное и хлопотное изготовление. Там, где динамик "смотрит на улицу", его с улицы можно и устанавливать. Все сделать, все скрепить, загерметизировать, а уж напоследок притянуть головку. Здесь ставить ее придется внутрь, а, стало быть, как минимум одну стенку делать отъемной, теряя жесткость и приобретая взамен головную боль с уплотнением стыка. Работа "не для мальчика, но для мужа". Зато…. У всего в жизни есть свое "зато". Кроме, разве что, мигрени… Зато бандпасс дает необыкновенные компоновочные возможности. Скажем: простешая кнструктивная реализация, показанная в начале статьи, выглядит как закрытый со всех сторон ящик, повредить который невозможно, а, стало быть, и размещать в пределах багажника можно "по вкусу". Если идти по пути установки двух динамиков, здесь открываются возможности вообще уникальные. Посмотрите: два идентичных бандпасса можно срастить в один трехкамерный, сделав им общую переднюю камеру, а два тоннеля заменить одним, удвоенного сечения. Тогда вся конструкция может передавать басы в салон через одно-единственное окно не бог весть какого размера, пристроенное, например, в центре задней полки или напротив проема подлокотника заднего сиденья. Изящно?  А можно наоборот: посадить динамики "спина к спине" в закрытую камеру, а басовый "выхлоп" организовать через тоннели, расположенные вне объема ящика и подведенные к отверстиям, исходно предназначавшимся для задних динамиков.  Одним словом, развернуться здесь можно очень душевно, надо только все время иметь в виду: бандпасс - мощное, самое, фактически мощное оружие басовой атаки. А такое вооружение - не для новобранцев, поэтому, если у Вас, или даже у Вашего, вполне профессионального установщика, нет достаточного опыта расчета, проектирования, изготовления, настройки и измерения характеристик сабвуферов - лучше остановиться на чем-нибудь попроще. Вернуться назад |