Схема акустическая система свернутый рупор. Триумфальное шествие рупорных акустических систем

Колонки это основное поле битв фирм производителей и наиболее широкая тема для обсуждений любителями музыки - потому что они вносят наибольший вклад в качество звучания…

… и от них в первую очередь зависит - будет ли владелец системы ежедневно наслаждаться любимой музыкой, удивлять друзей ее масштабностью и естественностью, или использует акустику в виде дорогого - но мало полезного аксессуара.

Разные колонки не все жанры музыки отыгрывают одинаково хорошо. Одни прекрасно справляются с попсой, роком и RNВ, но напрочь отказываются от джаза и классики. Другие великолепно воспроизводят вокал - а Раммштайн на них звучит отвратительно.

Всеядной акустики не существует - либо она всеядна, но стоит неприличных с позиции здравого ума денег…

Подбирать колонки нужно особо тщательно - и желательно под музыкальные пристрастия будущего владельца, а их тип и марку увязывать с вполне конкретным усилителем, кабелями и помещением.

В первую очередь нужно обращать внимание на размер…

Зачем нужны большие колонки...

(Среди аудиофилов бытует мнение - большие колонки создают большой и масштабный звук, а маленькие - маленький…)

Бас является основой любой музыки, если его нет - то и вся музыкальная композиция звучит плоско и не интересно.

Если опустить из виду внешнюю отделку и форму корпуса, то прослеживается тенденция: чем больше внутренний объем акустической системы - тем лучше бас… От физики не уйдешь - низкие частоты имеют большую длину волны, и для их правильного воспроизведения необходим большой объем.

(По аналогии с автомобилями, как бы мы не ухитрялись в обычный городской седан нагрузить три тонны - ничего не получится, для этого нужен как минимум грузовик.)…

Хотя относительное качество низа можно получить и от небольших колонок…

Для этого в них применяют динамики с тяжелой подвижной системой и большим ходом диффузора. Такие динамики имеют низкую чувствительность (КПД) и для их нормальной работы нужны мощные транзисторные усилители.

… Большие мощности - большие токи, как следствие большой нагрев и уход характеристик.

Низкие частоты в таких колонках запаздывают по отношению к вокалу и отличаются заметной на слух вязкостью. Получается эффект «разрыва звука». Такой же происходит в комплектах для домашнего кинотеатра с мощным сабвуфером и небольшими сателлитами. Вы практически всегда слышите, что сабвуфер играет как бы сам по себе - отдельно от остальных колонок…

А звук на любом материале, неважно музыка это или звуковой трек фильма должен быть цельным - слитным.

Варианты компенсации малого объема колонок - лабиринты и фазоинверторы, влияют на звук не лучшим образом. При их применении - на низких частотах возникают заметные на слух горбы и провалы.

Системы - состоящие из колонок небольшого размера и мощных транзисторных усилителей хорошо отыгрывают поп музыку, современные клубные стили, классический рок - и весьма посредственно джаз и классику.

Наиболее легкий и открытый звук дают акустические системы «бесконечного объема» - когда динамические головки встроены в стены, а их задний объем ни чем не ограничен. Или колонки - представляющие из себя щиты большого размера с встроенными в них динамиками. По звучанию щиты очень похожи на акустику бесконечного объема и сильно выигрывают у «Ящичной» акустики.

К большому сожалению, в реальных домах и квартирах эти виды оформления применяются очень редко - а жаль...

… При совместном проектировании жилья и акустики в нем - оформление типа щит или бесконечный объем, можно встроить в помещение практически без ущерба для его дизайна. Только начинать это нужно как можно раньше, когда вокруг бетон - а не обои и навеска штор.

Что внутри колонок?

Звук от внешнего вида колонок зависит очень мало - он зависит от качества динамических головок, объема и жесткости корпуса, правильного расчета частот раздела и состыковки полос, точности элементов фильтров.

Эта многополярная задача сложно выполнима для крупносерийного производства. Акустика моделируется и настраивается один раз - происходит это на этапе изготовления опытного образца.

В отличие от внешней отделки - на внутренностях фирмы производители как правило - экономят…

Катушки фильтров наматываются тонким проводом - который вносит повышенное сопротивление

Для уменьшения затрат меди при сохранении индуктивности катушек - в них вставляют железные сердечники, которые плохо влияют на импульсные характеристики динамиков

Медь и особенно серебро, применяемое в катушках и конденсаторах фильтров - для экономии намешана в непонятных пропорциях с железом.

Резисторы для фильтров применяются недорогие обычно металлокерамические - невысокой точности

Каждая динамическая головка, произведенная в условиях крупносерийного производства, по характеристикам и звучанию хоть немного - но отличается друг от друга.

Индивидуальную настройку колонок никто не производит.

Звучание серийной акустики даже дорогой можно заметно улучшить, подстроив фильтры - поменяв в них элементы на более точные и качественные. Заменить штатную внутреннюю проводку на аудиофильские кабели. Установить внутри корпусов для увеличения жесткости стенок дополнительные распорки, добавить вибродемпфирующий материал…

Есть, где развернуться на постсоветском пространстве, с его немыслимыми запасами сверхчистой меди и серебра. Чем весьма успешно пользуются отечественные энтузиасты, усовершенствуя фирменные колонки. Такой себе «кастом» или ручная работа по изготовлению уникальных экземпляров не мотоциклов Харлей Девидсон - а звука.

(Кстати - многие уважаемые в мире зарубежные производители проводов для аудио не редко закупают материалы на Урале или дальнем востоке в России, где медеплавильные комбинаты все еще придерживаются советских стандартов чистоты и качества).

Прежде подробного рассмотрения проблемы обрисуем круг задач, зная конечную цель, будет проще избрать нужное направление. Изготовление акустических систем своими руками нечастый случай. Практикуется профи, начинающими музыкантами, когда магазинные варианты не устраивают. Появляется задача встраивания в мебель или качественного прослушивания уже имеющейся медиа. Это типичные примеры, которые решаются набором общепринятых способов. Рассмотрением мы и займемся. Не рекомендуем листать по диагонали устройство акустической системы, вникайте!

Устройство акустических систем

Нет шансов сделать акустическую систему самостоятельно без понимания теории. Любителям музыки следует знать, что биологический вид Homo Sapiens слышит внутренним ухом звуковые колебания частот 16-20000 Гц. Когда дело касается классических шедевров, то разброс высок. Нижний край – 40 Гц, верхний – 20 000 Гц (20 кГц). Физический смысл этого факта заключается в том, что не все динамики способны воспроизвести сразу полный спектр. Относительно медленные частоты лучше удаются массивным сабвуферам, а пищание на нижней границе воспроизводят менее габаритные громкоговорители. Понятно, что для большинства людей это ничего не значит. И даже если часть сигнала пропадет, не будет воспроизведена, никто этого и не заметит.

Полагаем, что те, кто поставил целью самостоятельное изготовление акустической системы, должны критично оценивать звук. Полезно будет знать, что годная колонка имеет два и более динамиков, чтобы иметь возможность отразить звучание обширной полосы из слышимого спектра. А вот сабвуфер даже в сложных системах один. Это связано с тем, что низкие частоты заставляют вибрировать окружение, проникая даже сквозь стены. Становится непонятным, откуда именно несутся басы. Следовательно, и колонка НЧ одна – сабвуфер. А вот что касается прочего, то человек уверенно скажет, с какого направления пришел тот или иной спецэффект (луч ультразвука блокируется ладонью).

В связи со сказанным проведем делением акустических систем:

1. Звук в формате Моно непопулярен, поэтому избегаем касаться исторических экскурсов.
2. Звучание Стерео обеспечивается двумя каналами. Оба содержат низкие и высокие частоты. Лучше подойдут равноценные колонки, снабженные парой динамиков (басы и писк).
3. Звук Вокруг отличается наличием большего числа каналов, создающих эффект объемного звучания. Избегаем увлекаться тонкостями, традиционно 5 колонок плюс сабвуфер доносят гамму меломанам. Конструкция многообразна. Поныне ведутся исследования, ставящими целью улучшить качество передачи акустики. Расстановка традиционная такова: по четырем углам комнаты (грубо говоря) по колонке, сабвуфер стоит на полу слева или в центре, под телевизором помещается фронтальная колонка. Последняя в любом случае снабжается двумя динамиками и более.

Важно создать правильный корпус для каждой колонки. Низкие частоты потребуют наличия деревянного резонатора, для верхней границы диапазона — не важно. В первом случае бока ящика служат дополнительными излучателями. Найдете видео, демонстрирующее габаритные размеры, соответствующие длинам волн низких частот по науке, практически остается копировать готовые конструкции, дельной литературы тематика лишена.

Круг задач очерчен, читатели понимают — самодельная акустическая система строится следующими элементами:

• набор динамиков частот сообразно числу каналов;
• фанера, шпон, доски корпуса;
• декоративные элементы, краска, лак, морилка.

Проектирование акустики

Изначально выбираем количество колонок, тип, местоположение. Очевидно, изготавливать в большем числе, нежели имеет каналов домашний кинотеатр, неразумный тактический ход. Кассетному магнитофону хватит двух колонок. К домашнему кинотеатру выйдет уже не менее шести корпусов (динамиков будет больше). Согласно потребностям аксессуары встраиваются в мебель, качество воспроизведения низких частот хромает. Теперь вопрос выбора динамиков: в издании авторства Найденко, Карпова приведена номенклатура:

1. Низкие частоты – головка CA21RE (H397) посадкой на 8 дюймов.
2. Средний диапазон – головка MP14RCY/P (H522) на 5 дюймов.
3. Верхние частоты – головка 27TDC (H1149) на 27 мм.

Приводили базовые принципы конструирования акустических систем, предлагали электрическую схему фильтра, рассекающего поток на две части (выше дан перечень трех поддиапазонов), приводили название покупных динамиков, решающих задачу создания двух колонок стерео. Избегаем повторяться, читатели могут взять труд полистать раздел, найти конкретные названия.

Следующим вопросом будет фильтр. Полагаем, фирма National Semiconductor не обидится, если отскриним чертеж усилителя перевода Ридико. Рисунок показывает активный фильтр с питанием +15, -15 вольт, 5 однотипных микросхем (операционных усилителей), граничная частота поддиапазонов вычисляется формулой, приведенной на изображении (дублируем текстом):

П – число Пи, известное школьникам (3,14); R, C – номиналы резистора, емкости. На рисунке R = 24 кОм, С — замалчивается.

Активный фильтр, питаемый электрическим током

Учитывая возможности выбранных динамиков, читатель сможет подобрать параметр. Берутся характеристики полосы воспроизведения колонки, находится стык перекрытия между ними, туда выносится граничная частота. Благодаря формуле, вычисляем величину емкости. Номинал сопротивления избегайте трогать, причина: может (спорный факт) задавать рабочую точку усилителя, коэффициент передачи. На частотной характеристике, приведенной в переводе, которую опускаем, граница составляет 1 кГц. Давайте посчитаем емкость указанного случая:

С = 1 / 2П Rf = 1 / 2 х 3,14 х 24000 х 1000 = 6,6 пФ.

Не ахти какая большая емкость, выбирается из условия максимально допустимого напряжения. В схеме с источниками +15 и -15 В вряд ли стоит номинал, превышающий суммарный уровень (30 вольт), возьмите пробивное напряжение (справочник поможет) не менее 50 вольт. Не пытайтесь поставить электролитические конденсаторы постоянного тока, схема обретает шансы взлететь на воздух. Отсутствует смысл разыскивать исходную схему чипа LM833 по причине Сизифова труда. Некоторые читатели найдут замену микросхеме, отличающуюся… надеемся на понимание.

Насчет сравнительно небольшой емкости конденсаторов (рознично и суммарной) описание фильтра говорит: благодаря низкому импедансу головок без активных компонентов номиналы пришлось бы увеличить. Закономерно вызывая появление искажений, обусловленных наличием электролитических конденсаторов, катушек с ферромагнитным сердечником. Не стесняйтесь двигать границу деления диапазонов, общая пропускная способность остается прежней.

Пассивные фильтры соберет своими руками каждый обученный пайке, курс школьной физики. В крайнем случае заручитесь помощью Гоноровского, лучше некуда расписаны тонкости прохождения сигналов через радиоэлектронные линии, обладающие нелинейными свойствами. Приведенный материал заинтересовал авторов фильтрами низкой и высокой частоты. Желающие поделить сигнал на три части должны зачитываться трудами, раскрывающими базис полосовых фильтров. Максимально допустимое (или пробивное) напряжение выйдет мизерным, номинал станет значительным. Под стать упомянутым электролитическим конденсаторам емкости номиналом десятки микрофарад (три порядка выше используемых активным фильтром).

Новичков тревожит вопрос получения напряжения +15, -15 В питания акустических систем. Намотайте трансформатор (пример приводился, программа ПК Trans50Hz), снабдите двухполупериодным выпрямителем (диодный мост), профильтруйте, наслаждайтесь. Наконец, активный или пассивный фильтр прикупите. Называется указанная вещица кроссовером, внимательно подбирайте динамики, диапазоны точнее соотносите с параметрами фильтра.

Для пассивных кроссоверов акустических систем найдете в интернете множество калькуляторов (http://ccs.exl.info/calc_cr.html). Исходными цифрами программа расчета принимает входные сопротивления динамиков, частоту деления. Введите данные, программа-робот быстро снабдит величинами емкостей и индуктивностей. На приведенной страничке задавайте тип фильтра (Бесселя, Баттерворта, Линквица-Райли). На наш взгляд задачка для профи. Приведенный выше активный каскад образован фильтрами Баттерворта 2-го порядка (скорость снижения АЧХ 12 дБ на октаву). Касается частотной (АЧХ) характеристики системы, понятно только профессионалам. Если сомневаетесь, выбирайте золотую серединку. В прямом смысле ставьте галку на третьем кружке (Бессель).

Акустика компьютерных колонок

Довелось посмотреть на Ютуб видео: юноша объявил, что сделает акустическую систему своими руками. Отрок талантлив: раскурочил колонки персонального компьютера - ну, совсем никакие - извлек на свет Божий усилитель с регулятором, поместил в спичечный коробок (корпус акустической системы). Компьютерные динамики известны плохим воспроизведением низких частот. Сами устройства маленькие, легкие, во-вторых, буржуи материалами экономят. Откуда в акустической системе взяться басам. Юноша взял… читайте дальше!

Наидорожайший компонент музыкального центра. Акустика класса hi-end стоимостью обходит дешевую квартиру. Ремонт, сборка колонок неплохой бизнес.

Усилитель низкой частоты акустической системы соберет продвинутый радиолюбитель, никаких кулибиных не нужно. Из спичечного коробка торчит ручка регулятора громкости, вход с одной стороны, выход - с другой. Динамики старой акустической системы малы. Юноша раздобыл старенький громкоговоритель не сказочных размеров, но солидный. С колонки советских времен акустической системы.

Чтобы звук не тревожил воздух пищанием, умный отрок сколотил дюймовые доски ящиком. Динамик старенькой акустической системы поместил в размеров почтовой коробки, сместил, как это делается производителями современных сабвуферах домашних кинотеатров. Изнутри колонку звукоизолятором отделывать поленился. Желающий может использовать для акустической системы ватин, другой схожий материал. Маленькие динамики помещены вовнутрь продолговатых коробок, только-только вмещающих торцом громкоговоритель. Гордый отрок подключил один канал акустической системы на два маленьких динамика, второй - на один большой. Работает.

Юноша сказочный молодец, не пьет в подворотне, уподобляясь сверстникам, не портит в свободное время будущих невест, занят делом. Как говорил один знакомый: «Молодому поколению прощается недостаток знания и опыта, не избыток наглости, упроченного равнодушием».

Улучшения

Решили усовершенствовать методику, откровенно надеемся, дополнение поможет сделать акустическую систему самостоятельно несколько качественнее. Проблема? Понятие выдумано радиотехниками, создателями акустических систем — частота. Вибрация Вселенной имеет частоту. Говорят, даже ауре человека присуще. Каждая добротная колонка недаром вмещает несколько динамиков. Большие предназначены для низких частот, басов; прочие — для средних и высоких. Не только размер, а и устройство у них разное. Мы уже обсуждали этот вопрос и интересующихся отсылаем к написанным обзорам, где приводится классификация акустических систем, раскрываются принципы действия наиболее популярных.

Компьютерщикам известен системный зуммер, работающий по прерыванию BIOS, который способен вроде бы выдавать один звук, но талантливые программисты выписывали на нем вычурные мелодии, даже с попыткой цифрового синтеза и воспроизведения голоса. Однако при желании бас такая пищалка выдать не может.

К чему этот разговор… Большой динамик следовало бы не просто приспособить на один из каналов, а присудить специализацию басов. Как известно, большинство современных композиций (Звук Вокруг не берем) рассчитаны на два канала (стереовоспроизведение). Получается, что два одинаковых динамика (маленьких) играют одни и те же ноты, смысл в этом маленький. В то же время с этого же канала бас теряется, а высокие частоты гибнут на большом динамике. Как быть? Предлагаем внедрить в схему пассивные полосовые фильтры, которые помогут разбить поток на две части. Схему берем иностранного издания по той простой причине, что она первой попалась на глаза. Вот ссылка на исходный сайт chegdomyn.narod.ru. Радиолюбитель переснял из книги, приносим извинения автору, что не указываем первоисточник. Это происходит по той простой причине, что он нам не известен.

Итак, картинка. Бросаются сразу в глаза слова Woofer и Tweeter. Как не сложно догадаться, это, соответственно, сабвуфер для низких частот, и динамик для высоких. Охватывается диапазон музыкальных произведений 50-20000 Гц, причем на сабвуфер приходится полоса нижних частот. Радиолюбители могут сами по известным формулам просчитать полосы пропускания, для сравнения ля первой октавы, как известно, составляет 440 Гц. Считаем, что для нашего случая такое деление подойдет. Вот только хотелось бы найти два больших динамика, по одному на каждый канал. Смотрим схему…

Не совсем музыкальная схема. В положении, занимаемом системой, идет фильтрация голоса. Диапазон 300-3000 Гц. Переключатель подписан Narrow, переводится, как полоса. Чтобы получить Wide (широкое) воспроизведение, опускаем клеммы. Поклонники музыки могут выкинуть полосовой фильтр Narrow, любителям бороздить скайп рекомендуем избегать поспешного решения. Схеме напрочь исключит петлевой эффект микрофона, известный повсеместно: пронзительное гудение вследствие переусиления (положительной обратной связи). Ценный эффект, даже военный знает сложности использования громкой связи. Владелец ноутбука осведомлен…

Для устранения эффекта обратной связи изучите вопрос, найдите, на какой частоте резонирует система, отрежьте лишнее фильтром. Очень удобно. Касательно популярной музыки микрофон отключаем, уносим подальше от динамиков (случай караоке), начинаем петь. Фильтры верхних и нижних частот оставим неизменными, изделия просчитаны неизвестными западными друзьями. Испытывающим затруднения, читая иностранные чертежи, поясняем, схема изображает (полосовой фильтр Narrow отброшен):

1. Емкость 4 мкФ.
2. Неиндуктивные сопротивления R1, R2 номиналом 2,4 Ом, 20 Ом.
3. Индуктивность (катушка) 0,27 мГн.
4. Сопротивление R3 8 Ом.
5. Конденсатор С4 17 мкФ.

Динамики должны соответствовать. Советы указанного сайта. Сабвуфером пойдет МСМ 1853, пищалкой (слово не списали) послужит РЕ 270-175. Полосы пропускания посчитаете самостоятельно. Большая буква Ω означает кОмы — ничего страшного нет, поменяйте номинал. Напоминаем, емкости параллельно соединенных конденсаторов складываются, как последовательно включенные резисторы. На случай, если сложно достать подходящие номиналы. Вряд ли получится изготовить динамики своими руками, набрать небольшие номиналы сопротивлений реально. Не используйте катушки, вырезаем пластины нихрома, подобных сплавов. После изготовления резистор лакируется, большого тока не планируется, защищать элемент не следует.

Индуктивности проще намотать самостоятельно. Логично использовать онлайн-калькулятор, задав емкость, получим параметры: количество витков, диаметр, материал сердечника, толщину жилы. Приведем пример, избегая быть голословными. Посещаем Яндекс, набираем нечто вроде «онлайн калькулятор индуктивности». Получаем ряд ответов выдачи. Выбираем понравившийся сайт, начинаем думать, как намотать индуктивность акустической системы номиналом 0,27 мГн. Нам понравился сайт coil32.narod.ru, начнем работу.

Исходные сведения: индуктивность 0,27 мГн, диаметр каркаса 15 мм, проволока ПЭЛ 0,2, длиною намотки 40 миллиметров.

Сразу возникает вопрос, видя калькулятор, где взять номинальный диаметр изолированной проволоки… Потрудились, нашли на сайте servomotors.ru таблицу, взятую из справочника, которую приводим в обзоре, считайте на здоровье. Диаметр меди составляет 0,2 мм, изолированной жилы – 0,225 мм. Скармливаем смело величины калькулятору, вычисляя нужные величины.

Получилась двухслойная катушка, числом витков 226. Длина провода составила 10,88 метра сопротивлением порядка 6-ти Ом. Главные параметры найдены, начинаем мотать. Самодельная акустическая система выполняется в ручной работы корпусе, примостить фильтр место найдется. К одному выходу подключаем пищалку, к другому – сабвуфер. Пару слов касательно усиления. Может статься, каскад усилителя не потянет четыре динамика. Каждая схема охарактеризована некой нагрузочной способностью, выше нельзя подпрыгнуть. Устройство акустической системы рассчитано, учитывая фиксированный запас, чтобы согласовать нагрузку, часто применяется эмиттерный повторитель. Каскад, заставляющий схему работать, полная отдача на любой динамик.

Напутствие начинающим конструкторам

Считаем, помогли читателям понять, как правильно конструировать акустическую систему. Пассивные элементы (конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности) сможет достать, изготовить каждый. Осталось собрать корпус акустической системы своими руками. А за этим, верим, дело не станет. Важно понять, музыка сформирована гаммой частот, обрезаемых неправильным изготовлением устройства. Собравшись сделать акустическую систему, подумайте над этим, поищите компоненты. Важно передать великолепие мелодии, будет твердая уверенность: труд не пропал даром. Акустическая система прослужит долго, радость подарит.

Верим, изготовление акустических систем своими руками читателям будет в удовольствие. Грядущее время уникально. Поверьте, в начале XX века нельзя было черпать информацию тоннами ежедневно. Обучение выливалось тяжким кропотливым трудом. Приходилось обшаривать пыльные полки библиотек. Возрадуйтесь интернету. Страдивари пропитывал древесину скрипок уникальным составом. Скрипачи современности продолжают выбирать итальянские экземпляры. Вдумайтесь, прошло 30 лет, воз остался позади.

Нынешнему поколению известны марки клеев, наименования материалов. Необходимое продается магазинами. СССР лишил изобилия людей, снабдив относительной стабильностью. Сегодня преимущество описывается возможностью изобретения уникальных способов заработка. Профессионал-самоучка везде срубит капусты.

А. Богомолов, Израиль

На WEB-страницах, посвященных акустическому оформлению громкоговорителей, иногда встречаются рупорные системы. Они отличаются своим необычным внешним видом и непомерной ценой. Сложность изготовления рупора и применение дорогих широкополосных динамиков ставят эти системы на недосягаемую для конструкторов и любителей музыки высоту. А те немногие счастливчики, которым удалось послушать высококачественную рупорную акустику, говорят: «Кто хоть однажды это слышал, тот не забудет никогда».

Как же послушать это чудо? Для самоделыциков этот вопрос приобретает особый смысл. Будем изготавливать свой собственный рупор!

Мой первый рупор

Известны следующие соотношения между резонансной частотой и полной добротностью, по которым классифицируются головки.

1. Fj/Qb < 30 (F, - резонансная частота, Q B - полная добротность). Головки этого типа имеют низкую добротность и лучше всего работают в открытом корпусе и экране. К этому типу относится большинство бытовых головок для магнитофонов и другой носимой техники. Добротность их довольно высока, Q B > 1,2.

2. FJQ a < 50. Это так называемые компрессионные головки с тяжелыми диффузорами и мягким подвесом. В закрытом ящике такие головки обеспечивают наименьшую неравномерность АЧХ. Оптимальная добротность головки для такого применения Q B = 0,7.

Р,/0 В < 85. По виду они выглядят практически так же, как и го ловки для закрытых ящиков, но оптимальным оформлением является фазоинверторное. Наименьшую неравномерность АЧХ обеспечивают головки с Qb = 0,39. (

3. F^Qb <105. Это головки для полосовых резонаторов, бандпаов. Так обычно оформляются сабвуферы.

Головки для применения в рупорных системах разрабатываются специально. В качестве излучателя в конструкции широкогорлых рупорных громкоговорителей применяются низкодобротные электродинамические головки, Q B < 0,4.

Рупором называют трубу с переменным сечением и жесткими стенками.

На.практике применяют рупорные громкоговорители двух типов: широкогорлые и узкогорлые. Входное отверстие имеет площадь, близкую к площади основания конуса головки. Поэтому их и называют широкогорлыми. Есть и узкогорлые рупоры, они соединяются с головкой через камеру, играющую роль акустического трансформатора. Применение рупора, нагружающего подвижную систему громкоговорителя очень сильно (в добрый десяток раз) улучшает КПД последнего и таким образом дает возможность получить достаточную величину звукового давления и громкость при сравнительно небольшой мощности усилителя. Для тех, кому слово «рупор» напоминает алюминиевую воронку, в которую кричит капитан, предложим более лаконичное слово - горн. В дальнейшем будем пользоваться именно этим термином, принятым в среде производителей акустических систем.

Размеры горна тесно связаны с нижней воспроизводимой частотой. Не стоит и думать об изготовлении в домашних условиях горна с нижней частотой 20 или 30 Гц. Длина волны на нижней границе звукового диапазона превышает 10 метров, а размеры горна должны быть еще больше. Выбор нижней частоты является ответственным моментом проектирования. При этом нужно учитывать множество факторов, начиная от собственных технологических возможностей, габаритов комнаты прослушивания, параметров головки и заканчивая общей концепцией системы.

Большое влияние на чувствительность и благозвучность горна оказывает его форма. В настоящее время известны конические, гиперболические, параболические и экспоненциальные конструкции. Все они имеют свои преимущества и недостатки, но последние считаются самыми музыкальными. В 1926 г. английский инженер Питер Войт (Peter Voigt) нашел кривую, впоследствии названную.трактрисой.

ТРАКТРИСА (новолат. tractrix, от лат. tractus - вытянутый) - плоская трансцендентная кривая, для которой длина отрезка МР касательной от точки касания М до точки Р пересечения с данной прямой (осью) есть величина постоянная. Являясь разновидностью экспоненты и сохраняя все ее преимущества, трактриса позволила уменьшить длину гбрна и сделать колонки более компактными практически без ухудшения параметров. Именно Войту мы обязаны тем, что эта технология до сих пор успешно внедряется в моделях для домашнего применения.

Однако, несмотря на это открытие, колонки все равно получаются более громоздкими, сложными в изготовлении и значительно более дорогими, чем традиционные закрытые ящики и . Высокая стоимость обусловлена еще и тем, что расчет горна крайне сложен. Все существующие методики дают приближенные результаты, а кроме того, невозможно с первого раза правильно выбрать параметры, закладываемые в формулы для компьютерных программ. Многие из них определяются экспериментально, почти на законченном изделии. Можно себе представить, во что обойдется, такой метод, когда каждый раз приходится изготавливать чрезвычайно сложную деревянную конструкцию, меняя в ней лишь один элемент. Любое, даже самое незначительное отклонение может кардинально изменить или даже полностью «убить» звук.

Программа, с помощью которой мы будем производить расчеты, называется Tractrixl2. Ее можно без труда найти в Интернете. Выби-

Таблица 2.1

раем нижнюю частоту горна 300 Гц и входное отверстие, равное 3 дюймам. В табл. 2.1 приведены радиусы сечений горна на различных удалениях от выходного отверстия.

Точность 0,1 мм - для тех, у кого есть токарный станок. Измерения при изготовлении горна делать довольно неудобно, поэтому при ручной обработке будет возникать погрешность, с которой придется смириться.

Длина горна, как видно из таблицы, составляет 250 мм. Входное отверстие горна соответствуют трехдюймовому динамику, то есть такому, у которого диаметр диффузора около 75 мм. У него даже нет названия, на торце магнита есть надпись, 4 ohm, 5 W. Такие головки устанавливают в компьютерных АС. Тип или название не имеют особого значения, главное, чтобы она была широкополосной. Сечение и возможные разновидности оформления приведены на чертежах (рис. 2.1, а, б).

Материалом для изготовления горна может быть древесина или пластик; в литературе встречались фотографии горнов, выдолбленных в камне или отлитых из бетона. Если нет подходящего полена, можно предложить другой способ изготовления.

Для изготовления каркаса горна нам потребуется пенопласт плотностью не менее 30 кг/м 3 . Из всех разновидностей пенопласта необ-

Рис. 2.1. Возможные варианты исполнения

Рис. 2.2. Использование электродрели в качестве токарного станка ходимо выбрать наиболее прочный. Он должен иметь мелкопористую структуру, не крошиться при надавливании на кромку. Пузырьки в структуре пенопласта должны быть не более 3…5 мм. При резке ножом должна оставаться ровная и гладкая поверхность. В качестве токарного станка удобно использовать электродрель с регулируемыми оборотами (рис. 2.2, а, б).

Берем заготовку толщиной 250 мм, на ней чертим окружность диаметром 380 мм. При помощи полотна ножовки вырезаем цилиндр. Это наша болванка. Вырезаем из фанеры две шайбы диаметром 60 мм. В центре болванки и шайб сверлим отверстие диаметром

10.. .12 мм под шпильку, на которой будет обрабатываться деталь. Шайбы нужны для того, чтобы пенопласт не деформировался и не прокручивался на Шпильке. Собираем всю заготовку, стягиваем гайками и зажимаем в патрон дрели. В качестве резца можно применять нож, напильник, наждачную бумагу, обернутую вокруг деревянного бруска или обломанное ножовочное полотно. Медленно повышаем обороты, центрируем и подбираем лучшую точку зажима. Увеличиваем обороты и обрабатываем заготовку по размерам чертежа.

При шлифовке пенопластового каркаса начинаем с наждачной бумаги № 2, потом № 1 и наконец доводим «нулевкой». В месте крепления динамика эпоксидкой приклеиваем фанерное кольцо. Можно прикрепить динамик и даже попробовать включить и послушать. Изменения и необычность звука слышны и на таком полуфабрикате.

Любопытно, что частоты ниже 600 Гц становятся «плавающими». Они появляются и исчезают в зависимости от местоположения горна и ориентации его относительно окружающих поверхностей. Например, в углу комнаты или у стены «низа» есть, а если держать горн в руке в центре комнаты - их нет. Секрет прост. Пенопласт, вследствие своей невысокой плотности, имеет низкий коэффициент отражения звука. Для низких частот он прозрачен. Необходимо армировать внутреннюю поверхность горна более плотным материалом. Выбираем самоклеющуюся алюминиевую фольгу. По каталогам фирм в интернет-магазинах она называется Aluminium-Foil Таре (лента алюминиевой фольги). Толщина фольги на бумажной подложке 30 микрон. Длина в рулоне 45 метров, ширина 50 мм. Стоит такой рулон $5. Если нет возможности приобрести этот очень удобный материал, придется искать другую фольгу и клеить ее нерасгвяющим пенопласт составом. Фольгу следует нарезать трапециевидными лоскутками и приклеить, тщательно проглаживая ее поверхность (рис. 2.3, а, б).

Корпусная акустика это фактически ящик с динамиками. Он может быть разного размера, формы, иметь любую внешнюю отделку - суть от этого не меняется. Установленные в нем динамики, своей внутренней стороной нагружены на некий объем, а наружной излучают в сторону слушателя.

Корпусная акустика имеет перед другими видами акустического оформления очевидные преимущества:

Цена... Ящик из дерева или МДФ недорого стоит, даже если он снаружи отделан экзотическим шпоном или рояльным лаком. Что очень нравится производителям колонок - продавая «ящичные» конструкции они получают неплохую прибыль.

Простота... Колонка фактически состоит из трех взаимосвязанных элементов: корпуса, динамических головок и разделительных фильтров.

Размеры... Они могут быть очень разными - от размеров коробки для обуви, до габаритов платяного шкафа. (В эпоху всеобщей экономии, потакая требованиям моды и всемирному стремлению к миниатюризации электроники, габариты акустики все уменьшаются и уменьшаются.)

Для того чтобы получить от колонок небольшого размера нормальный бас, инженеры акустики применяют множество ухищрений - это всевозможные лабиринты и фазоинверторы, тяжелые диффузоры динамиков, сверхжесткие корпуса и т.д. Все это, положа руку на сердце - качество звучания не улучшает.

Фирмы - таки добиваются относительно хорошего воспроизведения низких частот от колонок, имеющих скромные габариты. Потому что покупателями предпочтение нередко отдается колонкам небольшого размера.

Рупорные колонки

С рупорной акустикой все намного сложнее. Рупор это преобразователь - который согласует сопротивление излучения головки с сопротивлением воздушного пространства.

Его габариты жестко привязаны к нижней излучаемой частоте и никакими способами их уменьшать нельзя - иначе рупор просто не будет работать. Рупорные конструкции, предназначенные для воспроизведения, как голосового диапазона, так и баса имеют очень большие габариты. Длина рупора в них достигает 1 - 5 метров, а площадь выхода «раскрыв» 2 - 4 кв. метра.

Понятно, что колонки с такими размерами решится поставить в дом один из ста человек.

Для уменьшения габаритов рупорных колонок применяют несколько методов:

Сворачивая рупор в спираль, или «змею» можно уменьшить внешние габариты, сохранив необходимую длину и раскрыв.

Тело рупора выносят за габариты комнаты под пол, в потолок или другую комнату, оставляя в видимой зоне только его выходное отверстие.

Колонки делают комбинированными. Для воспроизведения низких частот в них устанавливается басовый модуль с обычной динамической головкой. Средние и высокие частоты (наиболее информативные для воспроизведения музыки) оставляются рупорными.

В последней конфигурации колонки получаются приемлемых для жилого помещения габаритов. Такие конструкции пользуются наибольшей популярностью среди любителей джаза, классической музыки и вокала. Несмотря на немного «оторванный бас» они обладают неповторимым рупорным звучанием.

(Рупор повышает КПД динамика в десятки раз. Это своеобразная «коробка передач», которая согласует высокооборотный мотор - «динамик» с требующими большого момента колесами - «воздушным пространством». Какой бы ни был мощный мотор у машины, если в ней нет коробки передач, автомобиль ездит очень плохо. Обычные колонки в виде ящика с динамиками это как раз - машина без коробки передач.)

Для питания рупорных колонок требуются маломощные усилители, у которых заведомо меньше искажения, чем у мощных. И самое главное - рупорные конструкции прекрасно согласуются с ламповыми усилителями, которые во всем мире считаются эталоном для воспроизведения музыки.

Идеальный комплект продвинутого меломана - это рупорные колонки с ламповым усилителем . Рупорная акустика это «высший пилотаж», «бугатти вейрон», «яйца фаберже», или что - то подобное. Увлеченные музыкой люди идут к ней годами.

Самые лучшие системы в мире с самым естественным звучанием - РУПОРНЫЕ...

Традиционные или рупорные... какие колонки выбрать?

Выбор сделать достаточно просто. Если нужно «закрыть позицию» - установить в гостиной или выделенном помещении домашний кинотеатр, собрать систему высокого качества приемлемых габаритов и при этом не особо заморачиваться с «энергетикой голоса Эллы Фиджеральд на концерте в Бостоне в 1968 году» - нужно ставить традиционную акустику.

Но если Вам требуется…

… Чтобы на голове зашевелились волосы от голоса Владимира Высоцкого…

… Друзья сказали, что «За свои 40 лет жизни они ничего подобного не слышали, и вообще не представляли - что Высоцкий должен петь именно - ТАК… », и потом долго молчали…

… По коже бежали мурашки от энергетики Раммштайн… от Шоу Маст Гоу Он - Фреди Меркури…

Вам нужна - РУПОРНАЯ акустика

(Рупора вырывают человека из повседневной жизни, дают ощущения сродни наркотическим. Они полностью растормаживают психику человека и позволяют донести до ушей именно ту энергетику голоса исполнителя - которая была задумана звукорежиссером изначально.)

P.S. К большому сожалению, звук в мире за последние 20 лет, с момента рождения видео деградирует - и быстрыми темпами. Индустрия «медиа» целенаправленно переключает внимание со звука на красивую картинку на экране. Уши от этого страдают, а люди не понимают, почему им дискомфортно в кафе, клубах, ресторанах и даже на концертах звезд.

Рупора для ушей - это «Мадонна» Леонардо да Винчи для глаз…

… Делайте выбор Господа.

Характерная особенность контрапертуры в том, что звук, приходящий к слушателю фактически со всех сторон, хотя и создает впечатляющий эффект присутствия, не может в полной мере передать информацию о звуковой сцене. Отсюда рассказы слушателей об ощущении летающего по комнате рояля и прочих чудесах виртуальных пространств.

Контрапертура

Плюсы: Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов.

Минусы: Акустическое пространство заметно отличается от звуковой сцены, задуманной при записи фонограммы.

И другие...

Если вы думаете, что на этом список вариантов оформления колонок исчерпывается, значит вы сильно недооцениваете конструкторский энтузиазм электроакустиков. Я описал только наиболее ходовые решения, оставив за кадром близкую родственницу лабиринта - трансмиссионную линию, полосовой резонатор, корпус с панелью акустического сопротивления, нагрузочные трубы...

Подобная экзотика встречается довольно редко, но иногда она материализуется в конструкции с действительно уникальным звучанием. А иногда и нет. Главное не забывать, что шедевры, как и посредственности, встречаются во всех оформлениях, что бы ни говорили идеологи того или иного бренда.