Что такое среднечастотный динамик в автозвуке

Обновлено: 23.01.2025

В наше время комфорт в автомобильных салонах ценится всеми. Не только водителями, но и пассажирами. И, в большей степени это зависит от технического оснащения авто, от качества каустической системы. Часто салоны реализуют машины, имеющие в комплекте приличную по качественным показателям акустику. Но в базовых комплектах нередко монтируются динамики, абсолютно не соответствующие запросам и представлениям автовладельцев.

Именно в таких случаях люди стараются поменять звуковое оснащение. Как же выбрать лучшие среднечастотные динамики для автомобиля? Рассмотрим их виды и представим обзор популярных моделей.

Виды акустики для машины

Все системы акустики подразделяются на два вида: компонентные и коаксиальные. Устройства коаксиальные просты и легки в монтаже, дешевле по стоимости. Такие устройства не сложно подключить и настроить. Такие системы классифицируют по их диапазонам. Для каждого диапазона предусмотрен соответствующий динамик. Обычно коаксиальная аппаратура заключается в одной колонке.

Динамики для авто

Компонентная акустика отличается отдельным расположением колонок. При грамотной установке подобная система дает отличный звук. Цена компонентного оборудования выше, но и отличие в звуковом качестве колоссальное. Если нет желания затрачивать средства полностью за комплект, можно купить динамики по отдельности. Средние и низко частотные колонки стоят меньше, чем высоко частотные.

Секреты грамотного подключения

Профессиональные установщики технического оборудования пользуются множеством способов, чтобы сделать звучание в салоне высококлассным. Грамотное монтирование динамиков в салон — одно из важнейших условий. Практически во всех современных машинах есть места, специально предназначенные для колонок.

Важно учитывать, что дребезжащие двери могут испортить звук даже самого дорогостоящего оборудования. Поэтому, если в салоне прослушиваются стуки, скрипы и дребезжание, это необходимо исправлять.

Современный мир трудно представить без акустических систем, представленных широчайшим ассортиментов, удовлетворяющим самых утонченные запросы настоящим меломанов. А ведь все начиналось с банальной попытки вообще что-то услышать на расстоянии. Речь о качестве звука, о его высоко, средне или низкочастотном диапазоне не шла в принципе, по причине полного неведения.

Физические законы остались прежними, так что с момента изобретения телефона Т. Ватсоном и А. Г. Беллом (1876 год) мало что поменялось, хотя с тех пор совершенствование динамиков (электроакустических преобразователей) достигло невероятных высот.

В конструкциях первых электродинамических динамиках применялась подвеска из ткани, электромагниты питались постоянным током, а катушки были высокоомными. Только в 1925 году инженеры компании General Electric разработали и запатентовали электродинамическую головку, которая очень похожа на современные среднечастотные динамики.

Динамики СЧ (среднечастотные) очень похожи на НЧ-динамики — это как бы уменьшенные их версия. Основная задача данных динамиков — воспроизведение частот в среднем диапазоне, примерно от 200 до 8 кГц.

Конструкция СЧ динамика

Учитывая, что человеческий голос в основном попадает на средние частоты звукового диапазона, то именно качественная составляющая конструкции СЧ динамиков была главной задачей. Человеческий мозг абсолютно адаптирован именно к средним частотам, так как на них поступает львиная доля звуковой информации. Это обуславливало высокие требования к среднечастотным акустическим системам вообще и СЧ динамикам в частности.

Учитывая общие принципы, конструкция динамика схожа с изделиями, относящимися к низкочастотным. Отличие заключается в габаритных размерах, которые меньше и компактнее. Это необходимо для расширения диаграммы направленности на верхних эшелонах звукового диапазона.

Рис. 1. Конструкция СЧ динамика

Как правило, среднечастотный динамик содержит в своей конструкции (см. рис. 1.):

центрирующая шайба (1);
диффузор (2);
подвес гофрированный (3);
звуковая катушка (4);
нижняя пластина (5);
магнитная система (6);
верхняя пластина (7);
корзина (8);
колпачок пылезащитный (9).

У СЧ динамиков диафрагма конусообразная (коническая), реже встречается купольная вариация. Последняя служит для обеспечения качественного звучания в верхних частотах диапазона. Конусообразная диафрагма обладает более широкой характеристикой направленности на высоких частотах. Различают жесткие и мягкие диафрагмы.

При изготовлении первых используется фольга из алюминия, бериллия или титана. А во втором варианте применяется целлюлоза, шелк или полипропилен.

Диффузоры с конусообразной конструкцией предназначены для частот в диапазоне от 200 Гц до 5 кГц. При этом габариты таких СЧ динамиков ограничены 12,5–20 см, так как наблюдается достаточно узкая направленность. Размер купольных вариаций диффузоров измеряется в пределах 4–8 см, а диапазон — от 600 Гц до 8 кГц.

Осуществляются изыскания и новых материалов, которые используются в качестве наполнителей при создании комбинированных диффузоров. Так достигается еще большая степень рассеивания звуковой волны во всех направлениях. Цель — достижение равномерного звукового поля.

Плюсы/минусы СЧ динамиков

В зависимости от конструкции СЧ динамиков различают ряд достоинств и недостатков.

Так, в случае использования небольших СЧ динамиков (пищалок с мягкими куполами) достоинством можно считать хорошее глушение, сглаживание (самодемпфирование), а также достаточно ровная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). Отличная импульсная характеристика позволяет добиться открытого естественного звучания, без резонанса. Среди недостатков отмечается тусклый звук и низкие мощностные характеристики.

При эксплуатации металлокупольных пищалок можно отметить звук очень высокого разрешения, благодаря плоским профилям в отличие от мягких конструкций среднечастотников, у которых наблюдаются высокие искажения и ограниченные мощностные возможности

Если же в качестве среднечастотных динамиков используются мидбасовики и широкополосники с бумажными конусами, то у них отмечается очень ровная АЧХ, отличное разрешение и детальность, а так же сглаживание.

Учитывая материл (бумага), который менее жесткий, нежели кевлар или металлы, такие изделия обладают меньшей громкостью.

Если же основываться на конструкции диафрагмы (конусообразная и купольная), то различают следующее:

Сфера применения СЧ динамиков

Это и концертная акустика, и акустические автомобильные системы. В домашних условиях СЧ динамики прекрасно себя зарекомендовали в качестве активных и пассивных акустических системах. Эстрада также применяет самые различные виды среднечастотных динамиков.

Выводы:

Высокая популярность и широта применения СЧ-динамиков обусловлена, прежде всего, строением человеческого организма, вообще, органов слуха и речевого аппарата, в частности. Так сложилось, что человек и большинство живых существ издают звуки в среднем диапазоне звуковых частот. Под них идеально сконструирован и слуховой аппарат человека.

Среднечастотные динамики полностью перекрывают указанный диапазон. Независимо от конструкции, конусообразные или купольные среднечастотники в полной мере способны передать самые тонкие грани звуковых волн. Учитывая развитие современных технологий, информации, в том числе и звуковой, становится все больше и больше. Это, в свою очередь, гарантирует дальнейшее совершенствование конструкций СЧ-динамиков, поиск новых материалов, а также новаций в области дизайна изделий.

В прошлый раз мы разобрались, по крайней мере, в общих чертах, в конструкции динамика. Основные ее элементы — общие для всех типов динамиков, но главное, как всегда, кроется в различиях. О них и стоит рассказать подробнее.

Широкополосник

Частотный диапазон, воспринимаемый человеческим слухом, как уже говорилось, находится в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Логичнее всего было бы иметь такой динамик, который способен воспроизвести его полностью. И такие динамики есть. Они называются широкополосными.

Вопрос в том, насколько качественно они способны работать в крайних значениях частот этого диапазона. Дело в том, что для эффективного воспроизведения низких частот диффузор классического динамика должен иметь достаточно большие размеры. Например, для частоты 40 Гц его диаметр должен быть около 30 см. Это достаточно просто реализовать.

Широкополосный динамик ScanSpeak 10F/4424G00

Применяемые в аудиофильских системах широкополосники — предмет серьезных инженерных разработок, граничащих с искусством. Здесь используются материалы с максимально возможными параметрами, ноу-хау, позволяющие все-таки получить полнодиапазонный драйвер.

Широкополосный динамик Lii Audio 2PCS Fast-10

Наиболее проблемным для широкополосного динамика является воспроизведение крайних частот слышимого диапазона. Если широкополосник способен работать в диапазоне 60–16000 Гц с неравномерностью ± 10 дБ — это уже неплохой результат.

При этом в связи с простотой конструкции и отсутствием фильтров (кроссоверов) акустическая система с широкополосником способна демонстрировать высокую чувствительность — от 90–92 дБ и выше. Это делает колонки с широкополосными динамиками особо востребованными среди любителей ламповых усилителей, имеющих, как правило, ограниченную мощность.

В связи с этим голосовые катушки таких широкополосников обладают повышенным сопротивлением. Общепринятые значения для всех остальных динамиков, предназначенных для установки в акустические системы — от 2 до 8 Ом.

Кроме того, именно широкополосный динамик максимально приближен по своим параметрам к точечному источнику звука — идеальному акустическому объекту с точки зрения его локализации. Направление на источник в таком случае определяется слушателем максимально точно. Такой излучатель позволяет создать самую точную стереосцену (звуковую сцену), поскольку источник звука в стереоканале — всего один и он имеет минимальную площадь.

С другой стороны, простейшая колонка с широкополосником — самое дешевое решение, но говорить о полнодиапазонном воспроизведении в этом случае не приходится.

Твитер

Понятно, что, если трудно воспроизвести весь диапазон одним излучателем, есть смысл разделить этот диапазон на несколько частот, в каждой из которых будет работать отдельный динамик. За верхние частоты в этом случае отвечает твитер (пищалка).

Этот динамик должен иметь диффузор (мембрану) небольшой площади, но достаточно жесткий и максимально легкий, ведь полоса излучения твитера, в большинстве случаев, не ниже 1,5 кГц. Среди динамиков наибольшее распространение получил купольный твитер. В нем центральное тело диффузора или элемент, который в полноразмерном динамике называется пылезащитным колпачком, занимает практически всю площадь излучающей поверхности.

Твитер колонки Apple HomePod

Мембрану купольного твитера чаще всего делают из ткани с пропиткой, повышающей ее жесткость. Применяют и более жесткие материалы, лучшим из которых по праву считается бериллий.

Твитер с алмазной мембраной Seas Excel E0100-04

Второе требование к твитеру — повышенная верхняя граничная частота воспроизведения. В оптимальном случае она должна превосходить верхний частотный порог слышимого диапазона, т.е. быть выше 20 кГц. Казалось бы, зачем выше, если на этих частотах мы уже не слышим ничего?

Расширенный вверх предел частотного диапазона позволяет твитеру воспроизводить так называемые верхние гармоники, формируя максимально точное звучание высоких частот. До какого предела должен иметь возможность работать твитер — а зачастую высказываются мнения о величинах в 40, а то и в 60 кГц — вопрос, являющийся предметом дискуссий.

Названные два требования к конструкции твитера являются взаимоисключающими. Для понижения резонанса необходимо делать мембрану большего размера и веса, а для повышения верхней границы АЧХ — наоборот. Выход — максимальное соотношение жесткости и массы мембраны твитера, за которое и идет технологическая борьба.

Среднечастотный динамик

Динамик, который играет средние частоты (его еще иногда называют мидренч или, правильнее, мидрейндж — этот термин, от английского midrange speaker, пришел из автозвука), обычно наиболее близок по конструкции к классическому динамику. Важно, что этот динамик воспроизводит именно тот диапазон частот, в котором располагается человеческий голос и на котором наш слух особенно чувствителен к искажениям.

Пример поведения динамика, замеры получены лазерным интерферометром

Ахиллесовой пятой среднечастотника является эффект появления специфических деформаций диффузора — так называемой изгибной волны, когда периферическая область диффузора не успевает за движениями центральной зоны, где крепится голосовая катушка. То есть разные зоны диффузора (кстати, расположенные, как правило, пятнами, а не концентрически, как следовало бы из логики процесса) колеблются не синфазно — одни участки отстают от других.

Среднечастотный драйвер Morel SCM 634 с карбоновым диффузором

Для колонок высокого класса конструкция диффузоров — важнейший момент. В экзотических вариантах среднечастотники (так же, как и твитеры, но гораздо реже) получают диффузор из бериллия. Но гораздо чаще в среднечастотниках можно видеть диффузоры из композитных материалов на базе углеволокна, стекловолокна, кевлара, древесного волокна или классической целлюлозы.

НЧ-драйвер

Низкочастотный динамик часто еще называют вуфером. Для практически любого класса акустических систем вуфер, естественно, является самым большим по площади излучателем. Для низкочастотника предпочтительным является полностью поршневой режим работы, когда диффузор движется возвратно-поступательно, как единое целое.

Здесь проблема решается еще более радикально, чем в случае со среднечастотным драйвером. Диффузор делают максимально жестким, даже за счет его утяжеления. Дело в том, что на низких частотах наш слух наименее чувствителен к искажениям. И в случае, когда для диффузора вуфера прежде всего важна амплитуда колебаний, ради жесткости идут на увеличение веса.

24-дюймовый басовый динамик в сабвуфере Pro Audio Technology

Масса подвижной системы многих крупных сабвуферных динамиков может достигать 200 г и более. Диффузоры в некоторых случаях получают пространственную конструкцию наподобие самолетного крыла из многослойного композита с заполнением внутренних полостей легкими ячеистыми или сотовыми структурами.

Для аудиофильских систем массу диффузора низкочастотного драйвера по-прежнему стараются минимизировать, поскольку натренированный слух не любит низкочастотных искажений, равно как и всех остальных.

Причем амплитуда колебаний у вуферов — самая большая среди всех перечисленных динамиков. Для этого они оснащаются так называемой длинноходовой (удлиненной) голосовой катушкой. Внешний подвес делается из резины. Все это позволяет диффузору иметь очень большую экскурсию — так называют смещение диффузора от центральной точки.

Коаксиальные драйверы

В двух- трехполосной колонке твитер, среднечастотник и низкочастотный динамик устанавливаются отдельно, то есть, они разнесены в пространстве. Это является серьезным недостатком. Наш слух, который легко определяет направление на источник звука, бывает обманут тем, что средние частоты и высокие частоты поступают практически из разных точек.

Направление на низкочастотный излучатель определить труднее, но тем не менее его удаленность также вносит свою лепту. В результате, такая геометрия колонки ухудшает восприятие стереообраза.

Строение коаксиального драйвера KEF UniQ

Широкополосный динамик, о котором написано выше, просто в силу физики процесса имеет ограничения как по максимальной мощности, так и по частотному диапазону. Кроме того, для широкополосного динамика неизбежна высокая неравномерность АЧХ (выше 10–20 дБ), которую практически невозможно, да и нет смысла компенсировать электроникой либо акустическим оформлением.

Выходом из этой ситуации стал коаксиальный драйвер. На первый взгляд, такой совмещенный динамик выглядит достаточно просто. В двухполосном варианте твитер расположен в центре низкочастотного динамика — традиционные размеры пищалок вполне для этого подходят. Но с инженерной точки зрения такая конфигурация резко затрудняет разработку (расчет) и изготовление подобной системы.

Специализированные динамики

Воспроизведение звука в условиях, отличных от комнатных, требует применения динамиков, учитывающих эту специфику в свей конструкции. Динамики ландшафтного, шахтного, морского применения должны выдерживать повышенное содержание пыли, способной проникать в магнитный зазор, длительное солнечное излучение, повышенную влажность, воздействие морской соли и других негативных факторов. Для этого в конструкцию вносится серьезные изменения: выбираются материалы, защищаются уязвимые элементы.

Динамики наушников

Для наушников прежде всего пришлось разработать миниатюрные динамики: калибром от 6 до 12 мм для внутриканальных и до 50–60 мм максимум — для накладных моделей. В подавляющем большинстве случаев это широкополосные драйверы. Малый размер облегчает им задачу воспроизведения полного диапазона.

С другой стороны, производство осложняется именно минимальными размерами. Чаще всего диффузор такого динамика сделан из синтетического материала, хотя целлюлоза и другие натуральные волокнистые материалы тоже могут присутствовать. Ввиду требований компактности и низкого веса именно в наушниках наиболее часто используются неодимовые магниты, благодаря которым динамики могут демонстрировать высокую чувствительность — до 120 дБ и выше.

Динамик наушников Apple EarPods

Специфика применения требует, чтобы динамики наушников имели повышенное сопротивление. И если звуковые катушки динамиков акустических систем имеют сопротивление от 2 до 16 Ом (чаще всего от 4 до 8), то динамики наушников имеют сопротивление не ниже 16 Ом, а максимальное значение может достигать 600–800 Ом для профессиональных моделей.

В отдельных моделях наушников, даже внутриканальных, могут использоваться раздельные динамики для разных полос частот — но это редкий случай. Чаще встречается совместное применение излучателей разных типов — динамических и арматурных.

Что такое мидбас?

Мидбасовый динамик – это акустическая техника, получившая свое наименование от воспроизводимого частотного диапазона. В среднем частота составляет 60-500 Гц. Это неглубокие, но достаточно ощутимые при прослушивании музыки басы. Из-за данной особенности воспроизведения звука низкочастотные динамики устанавливаются в тыл. Такие колонки становятся неотъемлемой частью акустических систем без сабвуфера. Без мидбасов с качественной настройкой не стоит ожидать хорошего звучания акустики.

Согласитесь, трудно представить оркестр, в котором отсутствуют виолончели, фаготы и валторны. Подобные звуки и частоты воспроизводит мидбас. Без него, автомобильная акустика играет музыку со звуковыми провалами. Мелодии будут восприниматься недостаточно глубокими, теплыми, естественными и сочными.

Установка мидбаса несет с собой мужественность (а не писклявость) мужских голосов, ударные звуки, окрашенность ударов с характерной тяжестью, плотность игры бас-гитары.

Технические характеристики мидбасовых динамиков

Наибольшей популярностью среди меломанов пользуются колонки диаметром 16 или 20 сантиметров. Чтобы оценить технические параметры и конструктивные особенности мидбаса, рассмотрим характеристики на основе 16-сантиметровых динамиков:

резонансная частота в пределах 40-80 Гц;
частотный диапазон от 60 Гц до 5 кГц;
мощность в пределах 20-100 Вт;
чувствительность до 92 децибел;
добротность Qts, составляющая 0,3-1,2.

Конструкция представлена одноволновым резиновым подвесом – губой по сабвуферному типу. Продаются мидбасы по отдельности редко. Зачастую это часть встроенной, штатной акустической системы для авто, устанавливающаяся на дверях.

Что такое среднечастотные динамики

Малоопытные автомобилисты частенько путают мидбасы со среднечастотными динамиками. Первые стоят дешевле. Потому автовладельцы, экономя, заменяют среднечастотники на мидбасовые колонки. Нужно понимать, что такие элементы акустики не взаимозаменяемы, когда речь заходит о качественном звуке.

Среднечастотные динамики отличаются повышенной мощностью и чувствительностью, увеличенной громкостью, расширенным диапазоном частот. Если показатель превышает 200 Гц, такая акустика звучит ярко, без посторонних шумов. При этом будет отсутствовать мягкий бас, панч, присущий мидбасу.

Технические характеристики и особенности среднечастотников

Чтобы оценить преимущества и выявить недостатки среднечастотных динамиков, рассмотрим данные акустические устройства для автомобилей на примере модификаций диаметром 16 сантиметров. Среднечастотники обладают следующими эксплуатационными параметрами:

резонансная частота, варьирующаяся в пределах 60-120 Гц;
частотный диапазон, колеблющийся в радиусе от 70 Гц до 13 кГц;
показатели мощности в пределах 60-200 Вт;
чувствительность до 91 дб;
добротность Qts не больше 0,7.

Такие системы акустики представлены конструкциями с многоволновым тканевым подвесом, кардинально отличающимся от строения сабвуфера. Это могут быть как конструктивные элементы акустической системы, так и самостоятельные мощные устройства.

Так, что же выбрать

Сравнив среднечастотные динамики с мидбасовыми колонками, можно сделать выводы, что первые гораздо мощнее и громче. Вторые же боле чувствительные и добротные. Хотя нельзя говорить о категоричности данного утверждения, так как модельный ряд автомобильной акустики постоянно расширяется. Сейчас можно встретить универсальные системы для автозвука, которые представляют собой нечто среднестатистическое между мидбасами и среднечастотниками.

Аудиосистема автомобиля – это своеобразный оркестр, где каждому элементу отведена определенная роль. Компонентная акустика в машине зачастую представлена системами, где имеются среднечастотные динамики, твитеры, сабвуфер и мидбас. Составляющие цепочки работают комплексно, сто гарантирует приятное и качественное звучание. Отсутствие хотя бы одного компонента сразу нарушает баланс и гармонию. Потому невозможно заменить среднечастотник медбасовыми колонками, как и наоборот.

Низкочастотные динамики, динамики среднего уровня и высокочастотные динамики — все типы динамиков. Чаще всего все три типа динамиков монтируются в одном корпусе, но вы также можете найти каждый в отдельных корпусах. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают.

Громкоговорители — это тип электрического преобразователя, который преобразует электрический звуковой сигнал в звук. Наиболее широко используемый тип динамиков сегодня — динамический динамик — впервые был построен в 1920-х годах. Он использует магнитное поле, чтобы очень быстро перемещать гибкую диафрагму вперед и назад, создавая звуковые волны, которые несут эти приятные мелодии прямо в наши уши. Эта диафрагма обычно бывает тканевой, пластиковой или бумажной и чаще всего имеет коническую форму, хотя некоторые производители динамиков используют разные конструкции.

Мы классифицируем колонки по диапазону производимого ими звука, измеряемого в Гц. Некоторые громкоговорители считаются широкодиапазонными, поскольку они пытаются выставить все частоты, которые им посылают. Проблема в том, что размер этих широкополосных динамиков обычно ограничивает то, насколько хорошо они звучат. Маленькие широкополосные динамики просто не могут получить достаточного количества этого баса, а большие, как правило, не очень хорошо работают с более высокими частотами.

Другие колонки более специализированы для разных диапазонов. Низкочастотные динамики управляют нижним диапазоном, средние динамики управляют средним диапазоном, а высокочастотные динамики — самым высоким. Соедините эти отдельные динамики, и вы получите более полное и точное воспроизведение звука, чем при использовании одного широкополосного динамика.

Басовые

Сабвуферы предназначены для работы с более низким диапазоном частот (звуковых волн) для акустической системы, и есть несколько различных типов, в зависимости от ваших потребностей. Хотя все они построены очень схожим образом, между каждым типом есть определенные различия:

В большинстве пользовательских акустических систем вы, вероятно, найдете стандартный низкочастотный динамик в составе основных динамиков и, возможно, дополнительный, но отдельный сабвуфер.

Среднечастотные колонки

Поскольку человеческое ухо наиболее чувствительно к частоте среднего диапазона, драйвер может оставаться на более низкой мощности, в то же время обеспечивая хороший звук с точки зрения качества и громкости. Поскольку среднечастотные динамики не способны воспроизводить крайне низкий или высокий спектр, они часто звучат тускло или ровно и нуждаются в поддержке низкочастотного динамика или твитера для получения полного уровня звука.

Вы найдете громкоговорители среднего уровня, используемые как часть громкоговорителя, который также включает в себя низкочастотный динамик и твитер, и они также используются в центральных громкоговорителях, часто используемых с системами объемного звучания.

Высокочастотные

На верхнем уровне звукового спектра у нас есть твитеры, которые получили свое название от высоких твитов птиц. Высокочастотные динамики обычно охватывают диапазон от 2 кГц до 20 кГц, хотя некоторые специальные высокочастотные динамики могут достигать 100 кГц.

Традиционно твитеры были спроектированы почти так же, как и другие динамики, но меньше по размеру. Проблема в том, что звук на этой частоте довольно направленный, а это значит, что максимумы вашей музыки звучат лучше всего, когда твитеры направлены прямо на вас. Современные твиттеры начинают адаптировать купольную версию, в которой используется мягкая купольная диафрагма из полиэфирной пленки, шелка или полиэфирной ткани, пропитанной полимерной смолой. Купольные твитеры способны к более широкой зоне распространения звука.

Читайте также: