Что такое вч в автозвуке
Высокочастотный динамик, или твиттер – обязательная деталь любой многополосной колонки. В то время, как низкочастотный излучатель может и не встречаться, будучи вынесенным в отдельный сабвуфер, ВЧ-динамик можно найти на абсолютно любой такой колонке, особенно относящейся к классу Hi-Fi или Hi-End.
ВЧ-динамик Vifa XT19SD-00/04 ring-rad
Твиттер воспроизводит звук в диапазоне 2 – 20 кГц, то есть большой диапазон высоких звуков, вплоть до ультразвука. В зависимости от чувствительности ушей конкретного человека слышимый диапазон может сужаться – это связано с потерей эластичности барабанной перепонки. Что же касается самого динамика, то к характерным его особенностям можно отнести маленькие размеры и отличную от стандартной конструкцию – вместо воронкообразного диффузора в данном случае применяется купольная мембрана.
Конструкция ВЧ-динамика
Проблемы с созданием таких излучателей заключаются в том, чтобы обеспечить качественное распространение звуковых волн. В соответствии с законами физики ширина распространения волн зависит от частоты звука – чем она выше, тем короче получаются волны и, соответственно, уже конус их распространения. Из-за этого звучание низкочастотных колонок может разлетаться в большом радиусе, преодолевая при этом большие препятствия.
Высокочастотный же звук при стандартной воронкообразной конструкции динамика разлетается слишком направленно. Поэтому диффузор, как правило, делают куполообразным, чтобы обеспечить широту распространения волн. Диаметр же твиттера может варьироваться в пределах 10 – 50 мм, а сзади корпус излучателя не имеет прорезей, чтобы звук не вступал в контакт с излучением соседних низкочастотных и СЧ-динамиков.
Существуют и обычные конические ВЧ-головки, но угол дисперсии звука у таких устройств не превышает 30 градусов. Чтобы увеличить этот угол, диффузор делают шарообразным или купольным. На распространение звука также оказывают влияние и другие факторы: материал исполнения диффузора, наличие отражателя перед излучателем – обычно в его роли выступает пластиковая решетка.
Что же касается ультразвука – волн с частотой больше 20 кГц – то с ними стандартные ВЧ-динамики справляются не самым лучшим образом. Впрочем, не совсем понятно, стоит ли вообще воспроизводить такие звуки – ведь человек все равно не может их услышать, и даже профессиональная аппаратура, как правило, ограничивает свой диапазон на уровне 10-18 кГц. Однако несмотря на невозможность воспринять такие волны, обойтись без них сложно. Они так же, как и слышимые волны, вступают во взаимодействие с остальным излучением и помогают формировать полноценное звуковое окружение.
Схема ВЧ-динамика
- вывод катушки;
- изолирующая прокладка;
- подвес (эластичное продолжение купола);
- диффузор купольной конструкции (мембрана, диафрагма).
Установка ВЧ-излучателя
В связи с перечисленными особенностями высокочастотного звука его качество сильно зависит от того, как размещена и направлена головка твиттера. С увеличением частоты звука сужается область его распространения; несмотря на то, что инженеры по всему миру стараются найти способы расширить угол дисперсии высоких частот, пока все принимаемые меры не особо помогают. Поэтому нужно устанавливать такие динамики таким образом, чтобы слушатель попадал в оптимальную зону.
С купольными динамиками все проще – их конструкция позволяет звуку распространяться достаточно широко, к тому же они компактны – именно их чаще всего используют, например, в автомобильных АС. Однако нижняя их граница весьма высока. В целом устанавливать ВЧ-динамики нужно, руководствуясь следующими принципами:
- твиттеры всех каналов должны находиться на равном расстоянии от слушателя, при этом следует выдвигать их как можно ближе к пользовательским ушам;
- ВЧ-излучатель не должен располагаться далеко от сопутствующих среднечастотных динамиков и сабвуфера;
- устанавливать ВЧ-головки следует на уровне ушей пользователя, так как угол дисперсии звука мал не только по горизонтали, но и по вертикали – немного выше поставить можно, но не ниже, поэтому так популярны и эффективны высокие напольные многоканальные колонки;
- направлять головки можно либо прямо на пользователя, либо с применением отражения волн, в зависимости от личных предпочтений – в любом случае только в одной точке помещения прослушивание будет оптимальным.
Стоит помнить, что слишком сильно отражать звук, увеличивая длину его пути, не стоит – в таком случае можно получить туннельный эффект, при котором звук воспринимается так, будто его источник располагается в дальнем конце длинного коридора.
Установка ВЧ-динамиков
Таким образом, распространено мнение (и оно оправдано), что, несмотря на полноценность звука из широкополосных динамиков, без высокочастотных излучателей невозможно получить полностью раскрытую звуковую картину. Однако для того, чтобы это было реализовано как подобает, такие динамики должны быть правильно выбраны и установлены.
Другие статьи раздела Динамики
Серднечастотные (СЧ) динамики
Среднечастотный динамик, или иначе его еще называют mid-range, воспроизводит частоты в диапазоне от 250-350 Гц до. 1556821
Низкочастотные (НЧ) динамики, динамики для сабвуфера
Сабвуфер – это акустическое устройство, которое воспроизводит низкие частоты. Они ощущаются не всегда, но в. 24180
Широкополосные динамики
Наряду с узкоспециализированными динамиками, воспроизводящими звук из определенных частот, существуют. 19133
Твитерами или пищалками называются высокочастотные динамики, используемые в акустических системах. Главная задача этих устройств – воспроизведение звуков высокой частотности.
Пищалки или ВЧ динамики для акустики обычно входят в комплект многокомпонентной системы, но их можно приобрести и отдельно. Внешне они представляют собой колонки небольшого размера, но, несмотря на это, способны значительно улучшить автомобильный звук, добавив ему объем и звонкость.
Цена на пищалки в машину начинается от 200 рублей и выше, в зависимости от марки и характеристик устройства.
Первое, что нужно сделать, выбирая звуковую систему для автомобиля – определиться с качественной компонентной акустикой, ведь только её использование гарантирует хороший и насыщенный звук. Обязательно обратите внимание на мощность системы, она должна соответствовать мощности усилителя.
Что же касается того, какие пищалки в машину лучше, то здесь главное материал, из которого изготовлены их купола. Это может быть шелк или металл, пластик, бумага.
После покупки, пищалки лучше устанавливать в подиумы (которые можно смастерить самим), а дверь шумоизолировать.
Устанавливать их назад или вперед – тут всё зависит от схемы акустической системы. Однако учитывайте, что заниматься самостоятельной установкой твитеров не имея определенных навыков, не стоит, так как этот процесс является довольно сложным, и, при установке устройств такого рода, следует учитывать возможность искажения звука, вызываемого эффектом его отражения.
Критерии выбора пищалок в машину
1. Материал купола . Каждый, кто решается самостоятельно улучшить качество звука в автомобиле, задается вопросом: какие лучше купить пищалки в машину, шелковые или металлические?
Специалисты не видят больших различий между работой твитеров с шелковыми и металлическими куполами, так как всё полностью зависит от качественности, с которой они изготовлены и от компании, их поставляющей. Единственное значимое различие – это фазовыравнивающий диск, имеющийся только в твитерах с металлическими куполами.
К примеру, среди шелковых пищалок наиболее качественные и производительные пищалки альфард (Alphard). Их стоимость выше некоторых других устройств, но качество заметно лучше.
Из металлических твитеров звук высокого качества выдают пищалки драгстер (Dragster), цена на которые начинается от 1500 рублей.
2. Частотный диапазон . Данный критерий является самым важным в покупке ВЧ динамиков, так как показывает возможности воспроизведения их головок, а именно, звуки какой частотности они могут воспроизводить. Это помогает определиться с выбором акустической системы, в которой можно использовать определенные пищалки. В основном показатель составляет от 2 до 20-30 кГц.
3. Импеданс . Сопротивляемость катушек твитеров должна быть равна сопротивляемости других составляющих акустической системы – от 2 до 16 Ом.
4. Высокая чувствительность . Из-за легкой мембраны и небольших габаритов ВЧ динамики имеют высокую чувствительность, в сравнении с другими динамиками. Благодаря этому, пищалки даже при небольшой мощности выдают нужный уровень громкости. Стоит помнить, что чувствительность дешевых устройств составляет максимум 96 дБ.
5. Калибр твитера . Ввиду небольшого размера, пищалки бывают калибром от 1 до 2 дюймов (от 2,5 до 5 см).
6. Мощность . Для твитеров данный параметр не столь важен, как для простых динамиков, так как для создания хорошего высокочастотного звучания достаточно небольшой мощности. Однако многие производители предлагают пищалки, имеющие мощность от 50 до 80 Вт, правда, на деле она намного меньше.
7. Цена . Данный критерий не столь важен, но все, же нужно учесть, что ВЧ динамики, находящиеся в более высокой ценовой категории, имеют качество лучше, чем динамики в пределах 200-500 рублей.
Особенность пищалок – составляющие ВЧ динамиков
Основой для твитера является катушка, которая находится между керном и магнитом. Она плотно прикреплена к звукоизлучающему устройству – мембране, имеющей форму купола.
Звучание, излучаемое мембраной, возникает таким образом:
- в момент подачи напряжения звуковой частоты вокруг катушки образуется магнитное поле, взаимодействующее с полем магнита;
- что провоцирует движение вдоль керна с одновременным изменением напряжения.
В основном твитеры бывают с такими мембранами:
- из бумаги, которая применяется довольно редко, хотя и является наиболее дешевым материалом;
- из шелка, который пропитывается специальным составом, благодаря чему купол становится более жестким. Этот материал часто используется в изготовлении пищалок;
- из металла, мембраны, выполненные из тонких пластин алюминия или титана, наделяют устройство высоким качеством воспроизведения звука. Однако такие твитеры имеют достаточно высокую цену и некоторые недостатки, устраняющиеся только при установке аудиосистемы профессионалом.
Магниты у ВЧ динамиков, в независимости от того, дорогие они или дешевые, стоят мощные неодимовые.
Наиболее распространены 2 вида пищалок, которые отличаются особенностями конструкции:
- Обычные пищалки, имеют небольшой размер и плоскую либо выпуклую форму.
- Рупорные твитеры, по размерам немного больше обычных, особенно в длину. Рупор в этих устройствах обеспечивает требуемую диаграмму направленности.
Как правильно подобрать ВЧ динамики
Твитеры являются важным компонентом любой акустической системы автомобиля. Они доступны для покупки практически в каждом магазине радиоэлектроники. Покупая эти устройства, обязательно обратите внимание на 3 параметра:
- Диапазон. Две границы: нижняя твитера и верхняя СЧ или СЧ-НЧ динамика должны иметь точку пересечения. К примеру, для качественного воспроизведения всего частотного спектра лучше использовать пищалку, имеющую нижнюю границу в 3 кГц или ниже, так как среднечастотный динамик имеет границу в 4,5 кГц.
- Сопротивляемость. Покупать следует только те устройства, которые имеют сопротивление, равное сопротивлению кроссовера. Если пищалки будут подключаться параллельно основным динамикам, то их сопротивляемость должна быть больше.
- Номинальная мощность устройств не должна быть ниже показателей мощности усилителя.
Видео: что такое кроссовер и как выбрать пищалки.
Использование других параметров в выборе твитеров возможно, но оно не так важно и отвечает, скорее, личным пожеланиям и материальным возможностям автолюбителя, а также техническим характеристикам автомобиля.
Опять здравствуйте. Предлагаю материал, который я нарыл на просторах интернета (несколько на мой взгляд очень интересных статей от профессионалов) и сгруппировал в одну небольшую кучку (опять для себя же).
1. Кроссоверы.
Кроссоверы – это устройства в звуковых системах, которые создают нужные рабочие частотные диапазоны для динамиков. Динамики сконструированы таким образом, чтобы работать в определённом частотном диапазоне. Они не приемлют частоты, не входящие в эти рамки. Если на ВЧ-динамик (твитер) подать низкую частоту, то звуковая картина испортится, а если сигнал при этом будет еще и мощный, то твитер «сгорит». ВЧ-динамики должны работать только с высокими частотами, НЧ-динамики должны получать от общего звукового сигнала только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса должна достаться НЧ-динамикам (мидвуферам).
Задача кроссоверов – разделение звукового сигнала на нужные (оптимальные) частотные полосы для соответствующих типов динамиков.
Проще говоря, кроссовер – это пара электрических фильтров. Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильрт называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц, называется low-pass. В трёхполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц).
Порядок чувствительности – это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) харрактеризуют как отношение dB/октава. Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB на актаву. Соответственно, второго порядка – 12dB/октава.
Кроссоверы первого порядка – это простейший пассивный кроссовер, который состоит из одного конденсатора и одной катушки индуктивности. Конденсатор работает как high-pass фильтр для защиты твитера от ненужных СЧ и НЧ. Катушка используется как low-pass фильтр. Чувствительность таких кроссоверов низкая – всего 6 dB/октава. Положительная черта – отсутствие фазового сдвига между твитером и другим динамиком.
Кроссоверы второго порядка состоят из 1 конденсатора и 1 катушки на твитере и 1 конденсатора и 1 катушки на низкочастотном динамике. Они обладают более высокой чуствительностью, равной 12 dB/октава, но дают фазовый сдвиг в 180 градусов, что означает несинхронный ход мембран твитера и другого динамика. Для устранения этой проблемы необходимо поменять полярность подключения проводов на твитере.
Кроссоверы третьего порядка. У таких кроссоверов на твитере ставится 1 катушка и 2 конденсатора, тогда как на динамике низкой частоты наоборот. Чувствительность кроссоверов равна 18 dB/октава. Негативная черта таких кроссоверов – неприемлемость использования временных задержек для устранения проблем, связанных с динамиками не излучающими на одной и той же вертикальной плоскости.
Фазовый сдвиг – это неизбежное явление, являющееся следствием конструктивных особенностей high-pass, low-pass и band-pass фильтров. Фаза – это временная связь двух сигналов. Измеряется фаза в градусах от 0 до 360.
Если два одинаковых динамика излучают звуковые волны в противоположной фаза (фазовый сдвиг 180 градусов), то происходит ослабление звука. Проблема устраняется изменением полярности на одном из динамиков.
Когда акустическая система состоит из разных динамиков, работающих в различных диапазонах (твитер и мидвуфер), то устранение фазового сдвига не всегда решается простой сменой + на — . Длина волны твитера короче, чем мидвуфера. Поэтому фронт высокочастотной волны может достигнуть слушателя позже (раньше) фронта среднечастотной (низкочастотной) волны. Эта временная задержка является следствием фазового сдвига. Оптимизировать звуковую картину в данном случае можно путём физического выравнивания двух динамиков относительно друг друга в вертикальной плоскости до момента улучшения звуковой картины. К примеру, при частоте волны 1000 Гц временная задержка в 1 мсек устраняется сдвигом динамиков друг относительно друга на 30 см.
Рассчитать фильтры (кроссоверы) при самостоятельном их изготовлении можно по этой ссылке.
2. Виды акустики.
Сначала нужно определиться с видом акустики, который вам необходим. Существуют два типа:
Коаксиальная акустика
представляет собой сложную конструкцию из нескольких динамиков расположенных на корпусе основного динамика. Обычно это 1-3 высокочастотных динамика на одном низкочастотном. Плюсы у такой акустики в том, что она занимает мало места при установке и имеет относительно невысокую стоимость. Такое бюджетное исполнение приводит и к минусам. Так как динамики разных частот собраны в одном месте и нет возможности настроить взаимное расположение динамических головок, то на высокое качество звучания рассчитывать не приходится.
Компонентная акустика
– это набор из нескольких отдельно расположенных динамиков (компонентов) и кроссовера. Количество динамиков обычно не меньше двух, но для более полной достоверности звучания может достигать и 4-5-ти на канал. Плюсом этой акустики является то, что есть возможность выбора места установки под конкретный динамик. Можно установить и дополнительные динамики кроме тех, что идут в комплекте и выбрать подходящий кроссовер. Естественно, что при такой комплектации повышается суммарная мощность всей системы.
Виды динамиков.
Прежде чем говорить о выборе акустической системы, поговорим о том, из чего она состоит – о динамиках, о том какие бывают и чем отличаются.
Существуют динамики, воспроизводящие низкочастотный, среднечастотный и высокочастотный диапазоны. В определенной комбинации они составляют многополосную акустическую систему – двух — трехполосную и более. В двух полосной системе присутствуют низкочастотный и высокочастотный динамики, в трех полосной – низкочастотный, среднечастотный и высокочастотный динамики. Обычно для полноценного качественного воспроизведения достаточно и двух полосной системы, но если позволяет объем корпуса автомобиля и вашего кошелька, тогда стоит задуматься и об установке в машину полного комплекта из ниже перечисленных динамиков.
Низкочастотный динамик, или как его еще называют – woofer, воспроизводит полосу частот от 40-60Гц до 800-1000Гц. Чувствительность – 86-90дБ.
Среднечастотный динамик – или mid-range, воспроизводит частоты от 250-350Гц до 6000-7000Гц. Его чувствительность обычно составляет 89-93дБ.
Особенности средних частот.
По информационной нагрузке СЧ-диапазон является самым важным. Даже при отсутствии ВЧ- и НЧ-излучателей вы все равно сможете различить звучание скрипки и рояля, мужской голос и женский и т.д., поэтому к качеству воспроизведения СЧ предъявляются самые высокие требования. К среднечастотным громкоговорителям относятся головки с диапазоном воспроизводимых частот, лежащим в пределах от 200 Гц до примерно 6 кГц, то есть не более 4-5 октав. СЧ-динамики различают, во-первых, по форме излучающей поверхности. Чаще всего используют громкоговорители с конусным диффузором и купольной диафрагмой.
Так, купольные диффузоры по сравнению с конусными имеют меньше интермодуляционных искажений и менее зависящую от частоты диаграмму направленности, но при этом диапазон воспроизводимых частот у них, особенно в низкочастотной области, небольшой и обычно начинается с 800-1000 Гц, что не всегда удобно при настройке. С конусными головками другие проблемы: требуется организовать корпус определенного объема, да и по габаритам он, как правило, больше. А если не хочется ломать голову над размером конусной головки, то можно остановиться на "золотой середине" — 10 см.
Высокочастотный динамик – tweeter, часто именуемый «пищалка» способен воспроизвести частоты в диапазоне от 1500-2500Гц до 20000-30000Гц. Чувствительность – 90-93дБ.
Кроме перечисленных существуют и динамики, воспроизводящие несколько меньшие диапазоны частот — сабвуфер и мид-бас.
Сабвуфер (subwoofer) это низкие басы, воспроизводит частоты в диапазоне от 20-30Гц до 400-600Гц. Обычно размер динамика составляет 250-300 мм в диаметре. Чувствительность 91-93дБ.
Мид-бас (Mid-Bass), представляет собой среднечастотный динамик с несколько зауженной полосой воспроизведения, от 200-400Гц до 3000-4000Гц. И размером порядка 125-200мм.
Широкополосные динамики . Это самый простой вид акустики, когда один динамик воспроизводит весь диапазон частот от 40-50Гц до 18000-20000Гц. Чувствительность может достигать 96-98дБ. Размер от 150мм до 250мм.
Особое внимание при этом обратите на следующие параметры:
sensivity (чувствительность). Высокая чувствительность обеспечивает возможность использования динамиков без усилителя. При значении sensivity 84 – 86 динамики будут играть чуть слышно без применения усилителя.
Fs (резонансная частота). Низкое значение Fs обеспечивает глубокие басы. Наиболее оптимальным для мидбаса является значение 60 — 75 Fs.
Qts (общая добротность). Колонки для размещения в дверях желательно подбирать с максимальным значением Qts. Значение на уровне 0,4 — 0,6 не обеспечит хорошего качества звука. Для этих колонок потребуется закрытый ящик объемом 5 — 11 литров.
Тем, кто не имеет большого опыта в установке автомобильной акустики, мастера советуют отказаться от распространенного мнения, что на качество звука сильно влияют провода, идущие к динамикам от магнитолы. Если у вас не установлена аппаратура высшего класса, вы не заметите разницы, поэтому нет смысла заменять штатные кабели. Да и заметить разницу в звучании смогут только редкие ценители музыки. Специальные провода понадобятся только в случае установки усилителя, при этом тоже не обязательно покупать самые дорогие «жилы».
3. Теперь рассмотрим возможные места установки акустики в салоне автомобиля поподробнее.
Динамики средней и высокой частоты рекомендуется ставить в передней части салона. Оптимальный выбор — установка колонок в передние двери автомобиля. По словам автолюбителей, устанавливать акустику назад равнозначно тому, что слушать группу спиной к сцене.
В передних дверях обычно располагают низкочастотные и среднечастотные динамики.
Этот тип установки следует разбить на два подтипа. Первый, когда СЧ-динамик устанавливается рядом с НЧ/СЧ-головкой — как правило, чуть выше ее и с разворотом на слушателя. Такая комбинация используется в тех случаях, когда большеразмерный НЧ/СЧ-динамик (16 см и более) при установке в нижней части двери плохо воспроизводит верхнюю середину. Второй вариант: СЧ-динамик устанавливается в верхней части двери и, опять же, с доворотом на слушателя. Основное достоинство установки СЧ-компонентов в дверь — близость расположение к другим излучателям звука, что позволяет лучше согласовать и частоты разделения, и уровни. Однако из-за близкого расположения к слушателю и большого различия расстояний от слушателя до левого и правого каналов, без применения специальных мер могут возникнуть сложности с настройкой однородности звуковой сцены.
Мощность НЧ- динамиков всегда должна превышать мощности усилителя. Установка их в одном объеме двери со СЧ- динамиками нецелесообразна, так как в результате движения диффузора динамика в замкнутом объеме создается довольно сильное звуковое давление, которое воздействует на диффузор среднечастотного динамика. Вследствие чего вносятся большие искажения в достоверность воспроизведения последнего. Можно конечно заключить среднечастотный динамик в специальный защитный колпак, но если учесть небольшой объем салона по сравнению с жилой комнатой, то возникающие гармонические искажения будут довольно ощутимы. Гармонические искажения, кстати, возникают не только в работе усилителя, но и в работе самого динамика. Поэтому низкочастотные динамики можно расположить под сиденьями или под передней панелью. Низкие частоты до 500-600Гц не имеют острой направленности и воспринимаются как рассеянный звук. Независимо от варианта установки СЧ-головки, необходимо одновременно учитывать несколько параметров: сопряжение с ВЧ- и НЧ-динамиками по уровню, фазе и диапазону воспроизводимых частот или частоты разделения всех компонентов. Средние частоты обладают большей направленностью и поэтому их можно располагать в дверях и на передней панели, где удобней всего выбрать их оптимальную направленность. При установке в дверях, если динамики довольно габаритные, применяют подиумы. По конструкции подиум – это кольцевая приставка, монтируемая на корпусе двери. Подиумы позволяют производить направленность динамиков, создавая правильную звуковую сцену. Они не мешают работе стеклоподъемников благодаря своей высоте, в них полностью могут помещаться магниты звуковых головок. Единственным минусом здесь может быть только то, что возможно придется самому изготовить подиумы и перетянуть новую обшивку на дверях.
При установке динамиков в дверях, следует учесть, что материал, из которого изготовлена дверь, будет вибрировать при воспроизведении звука, вызывая нежелательные резонансы и призвуки. Поэтому двери изнутри желательно обработать специальными виброзвукоизоляционными материалами.
Устанавливая низкочастотные динамики в приборную панель, нужно учитывать, что сама панель не герметична и возможно возникновение акустически короткого замыкания. Чтобы этого избежать, следует каждый басовик поместить в специально сделанный корпус, оклеенный внутри войлоком. Минусом здесь может быть сравнительно небольшая приборная панель в некоторых моделях авто, в результате добиться хорошего баса будет довольно трудно. Располагая басовики под сидением можно получить вполне качественное обволакивающее звучание мягкого баса.
Для поклонников глубокого звука, подойдет мидбас с диагональю 16 — 17 см (6 — 6,5 дюйма). Небольшие колонки не обеспечат таких басов. Полную информацию об автомобильной акустике можно найти в инструкции, которая обязательно к ней прилагается.
Для получения качественного звука в машине достаточно хороших фронтовых динамиков и «пищалок» на передней стойке кузова. Подключать их необходимо возможно ближе к мидбасу. Многие устанавливают высокочастотники около зеркал или же на нижней части стойки кузова. Направлять «пищалки» можно в сторону лобового стекла или внутрь салона. Наилучший вариант лучше всего определить на слух.
При выборе компонентной акустики вы также должны продумать и расположение тыловых динамиков, создающих пространственную иллюзию музыки. Не стоит располагать полноразмерную мощную акустику сзади, достаточно будет установить два широкополосных динамика. Достоверность звучания достигается правильной установкой акустики, и поэтому тыловые системы не должны воспроизводить верхние частоты, а только низкие и средние. Общий уровень тыловых систем должен быть уменьшен на 18-24дБ по сравнению с фронтальным уровнем и собственно, быть добавкой к нему.
В задней части кузова лучше располагать только сабвуфер. Это не повлияет на качество звука, так как человек не ощущает направление звуков низкой частоты.
4. Настройка звука с усилителями мощности.
Вот сайт с интересной информацией: тыц и ещё по настройке
И на последок небольшой FAQ по акустике.
Для согласования и настройки по осциллографу (синусы): тыц
Посчитал, что будет многим полезно и интересно. Информация взята с просторов сети интернет.
ВЧ динамик - он же твиттер, он же пищалка, самый маленький в вашем автомобиле. Как правило установлен в стойках дверей. Размер около 5см в диаметре.
СЧ динамик- среднечастотный динамик.
НЧ- низкочастотный динамик (бидбас)
Один из обязательных этапов настройки звучания в салоне автомобиля — подбор оптимального разделения частот между всеми излучающими головками: НЧ, НЧ/СЧ, СЧ (если есть) и ВЧ. Есть два способа решения этой проблемы.
Во-первых, перестройка, а зачастую и полная переделка штатного пассивного кроссовера, во-вторых — подключение динамиков к усилителю, работающему в режиме многополосного усиления, так называемые варианты включения Bi-amp (двухполосное усиление) или Tri-amp (трехполосное усиление).
Первый способ требует серьезных знаний электроакустики и электротехники, поэтому для самостоятельного применения доступен только специалистам и опытным радиоэлектронщикам-любителям, а вот второй хотя и требует большего числа каналов усиления, доступен и менее подготовленному автолюбителю.
Тем более что подавляющее большинство продаваемых усилителей мощности изначально снабжены встроенным активным кроссовером. У многих моделей он настолько развит, что с успехом и достаточно высоким качеством позволяет реализовать многополосное включение АС с большим числом динамиков. Однако отсутствие развитого кроссовера в усилителе или головном устройстве не останавливает поклонников этого метода озвучивания салона, поскольку на рынке представлено множество внешних кроссоверов, способных решать данные задачи.
Вначале следует сказать, что стопроцентно универсальных рекомендаций мы вам не дадим, поскольку их не существует. Вообще, акустика — это область техники, где эксперименту и творчеству отведена большая роль, и в этом смысле поклонникам аудиотехники повезло. Но для проведения эксперимента, чтобы не получилось, как у того сумасшедшего профессора — со взрывами и дымом, — необходимо соблюдать определенные правила. Первое правило — не навреди, а о других речь пойдет ниже.
Больше всего трудностей вызывает включение СЧ- и (или) ВЧ-компонентов. И дело здесь не только в том, что именно эти диапазоны несут максимальную информационную нагрузку, отвечая за формирование стереоэффекта, звуковой сцены, а также сильно подвержены интермодуляционным и гармоническим искажениям при неправильной установке частоты разделения, но и в том, что от этой частоты непосредственно зависит и надежность работы СЧ- и ВЧ-динамиков.
Включение ВЧ-головки.
Выбор нижней граничной частоты диапазона сигналов, подаваемых на ВЧ-головку, зависит от числа полос акустической системы. Когда применяется двухполосная АС, то в наиболее типичном случае, т.е. при расположении НЧ/СЧ-головки в дверях, для поднятия уровня звуковой сцены граничную частоту желательно выбрать как можно ниже. Современные высококачественные ВЧ-динамики с низкой резонансной частотой FS (800-1500 Гц) могут воспроизводить сигналы уже с частоты 2000 Гц. Однако большинство используемых ВЧ-головок имеют резонансную частоту 2000-3000 Гц, поэтому следует помнить, что чем ближе к резонансной частоте мы устанавливаем частоту разделения, тем большая нагрузка ложится на ВЧ-динамик.
В идеале, при крутизне характеристики затухания фильтра 12 дБ/окт, разнос между частотой разделения и резонансной частотой должен быть больше октавы. Например, если резонансная частота головки 2000 Гц, то с фильтром такого порядка частота разделения должна быть установлена равной 4000 Гц. Если очень хочется выбрать частоту разделения 3000 Гц, то крутизна характеристики затухания фильтра должна быть выше — 18 дБ/окт, а лучше — 24 дБ/окт.
Есть еще одна проблема, которую необходимо учитывать при установке частоты разделения для ВЧ-динамика. Дело в том, что после согласования компонентов по воспроизводимому диапазону частот вам необходимо еще согласовать их по уровню и фазе. Последнее, как всегда, является камнем преткновения — вроде бы все сделал правильно, а звук "не тот". Известно, что фильтр первого порядка даст сдвиг фазы на 90°, второго — 180° (противофаза) и т.д., поэтому во время настройки не поленитесь послушать динамики с разной полярностью включения.
К диапазону частот 1500-3000 Гц человеческое ухо очень чувствительно, и для того, чтобы передать его максимально хорошо и чисто, следует быть крайне осторожным. Сломать (разделить) звуковой диапазон на этом участке можно, но следует подумать, как потом правильно устранить последствия неприятного звучания. С этой точки зрения более удобная и безопасная для настройки — трехполосная акустическая система, а используемый в ней СЧ-динамик позволяет не только эффективно воспроизводить диапазон от 200 до 7000 Гц, но и более просто решить проблему построения звуковой сцены. В трехполосных АС ВЧ-динамик включают на более высоких частотах — 3500-6000 Гц, то есть заведомо выше критичной полосы частот, а это позволяет снизить (но не исключить) требования к фазовому согласованию.
Включение СЧ-головки.
Прежде чем обсудить выбор частоты разделения СЧ- и НЧ-диапазонов, обратимся к конструктивным особенностям СЧ-динамиков. В последнее время у инсталляторов очень популярны СЧ-динамики с купольной диафрагмой. По сравнению с конусными СЧ-динамиками они предоставляют более широкую диаграмму направленности и проще в установке, поскольку не требуют дополнительного акустического оформления. Основной их недостаток — высокая резонансная частота, лежащая в пределах 450-800 Гц.
Проблема в том, что чем выше нижняя граничная частота полосы сигналов, подаваемых на СЧ-динамик, тем меньше должно быть расстояние между СЧ- и НЧ-головками и тем более критично, где именно стоит и куда сориентирован НЧ-динамик. Практика показывает, что купольные СЧ-динамики без особых проблем с согласованием можно включать с частотой разделения 500-600 Гц. Как видите, для большинства продаваемых экземпляров это достаточно критичный диапазон, поэтому, если вы решились на такое разделение, порядок разделительного фильтра должен быть достаточно высоким — например, 4-й.
Следует добавить, что в последнее время стали появляться купольные динамики с резонансной частотой 300-350 Гц. Их можно использовать, начиная с частоты 400 Гц, но пока стоимость таких экземпляров достаточно высока.
Резонансная частота СЧ-динамиков с конусным диффузором лежит в пределах 100-300 Гц, что позволяет использовать их, начиная с частоты 200 Гц (на практике чаще используется 300-400 Гц) и с фильтром невысокого порядка, при этом НЧ/СЧ-динамик полностью освобождается от необходимости работать в СЧ-диапазоне. Воспроизведение без разделения между динамиками сигналов с частотами от 300-400 Гц до 5000-6000 Гц дает возможность добиться приятного, высококачественного звучания.
Включение НЧ/СЧ-динамика.
Постепенно мы добрались до НЧ-диапазона. Современные СЧ/НЧ-динамики позволяют эффективно работать в полосе частот от 40 до 5000 Гц. Верхняя граница его рабочего диапазона частот определяется тем, откуда начинает работать высокочастотник (в 2-полосной АС) или СЧ-динамик (в 3-полосной АС).
Многих волнует вопрос: стоит ли ограничивать его диапазон частот снизу? Что же, давайте разберемся. Резонансная частота современных НЧ/СЧ-динамиков типоразмера 16 см лежит в пределах 50-80 Гц и благодаря высокой подвижности звуковой катушки эти динамики не столь критичны к работе на частотах ниже резонансной. Тем не менее воспроизведение частот ниже резонансной требует от него определенных усилий, что приводит к снижению отдачи в диапазоне 90-200 Гц, а в двухполосных системах еще и качества передачи СЧ-диапазона. Поскольку основная энергия ударов бас-бочки приходится на диапазон частот от 100 до 150 Гц, то первое, что вы теряете, четко выраженный панч (punch — удар). Ограничивая снизу при помощи ФВЧ диапазон воспроизводимых НЧ-головкой сигналов на 60-80 Гц, вы не только позволите ей работать намного чище, но и получите более громкое звучание, другими словами — лучшую отдачу.
Сабвуфер.
Воспроизведение сигналов с частотами ниже 60-80 Гц лучше возложить на отдельный динамик — сабвуфер. Но помните, что звуковой диапазон ниже 60 Гц в автомобиле не локализуется, а значит, место установки сабвуфера не столь существенно. Если вы это условие выполнили, а звук сабвуфера все равно локализуется, то в первую очередь необходимо увеличить порядок ФНЧ. Не следует также пренебрегать и фильтром подавления инфранизких частот (Subsonic, или ФИНЧ). Не забывайте, что у сабвуфера тоже есть своя резонансная частота и, отсекая частоты, лежащие ниже нее, вы добиваетесь комфортного звучания и надежной работы сабвуфера. Как показывает практика, погоня за глубокими басами существенно удорожает стоимость сабвуфера. Поверьте, если собранная вами звуковая система с хорошим качеством воспроизводит звуковой диапазон от 50 до 16 000 Гц, этого вполне достаточно, чтобы комфортно слушать музыку в автомобиле.
Способы сопряжения головок.
Довольно часто возникает вопрос: следует ли иметь одинаковый порядок фильтров НЧ и ВЧ? Вовсе не обязательно, и даже совсем не обязательно. Например, если вы установили двухполосную фронтальную АС с большим разнесением динамиков, то чтобы компенсировать провалы ЧХ на частоте разделения, НЧ/СЧ-головку зачастую включают с фильтром меньшего порядка. Более того, даже не обязательно, чтобы частоты срезов ФВЧ и ФНЧ совпадали.
Скажем, для компенсации избыточной яркости в точке разделения НЧ/СЧ-головка может работать до 2000 Гц, а высокочастотник — начиная с 3000 Гц. Важно помнить, что при использовании фильтра первого порядка разность между частотами среза ФВЧ и ФНЧ должна быть не больше октавы и уменьшаться с увеличением порядка. Такой же прием используется при сопряжении сабвуфера и мидвуфера для ослабления стоячих волн (бубнения басов). Например, при настройке частоты среза ФНЧ сабвуфера на 50-60 Гц, а ФВЧ НЧ/СЧ-головки на 90-100 Гц, по заверениям знатоков, полностью устраняются неприятные призвуки, обусловленные естественным подъемом АЧХ в этой частотной области из-за акустических свойств салона.
Так что если и работает в car audio правило перехода количества в качество, то подтверждается оно только в отношении стоимости отдельных компонентов и человеко-лет, определяющих опыт и мастерство установщика, который заставит систему раскрыть свой звуковой потенциал.
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
Но на высоких частотах такой диффузор попросту не сможет «успевать» передавать колебания всей своей поверхностью. Именно поэтому чаще всего широкополосные динамики являются результатом компромисса.
Для качественного воспроизведения верхней части частотного диапазона в центр диффузора широкополосника зачастую вклеивается дополнительный высокочастотный диффузор — «рупорок» (конус-визер, «дудка»), который способен воспроизводить «быстрые» колебания в то время, как основной, большой диффузор работает гораздо медленнее.
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.
Важный параметр твитера — это частота его собственного резонанса. Разработчики стремятся к тому, чтобы она находилась ниже полосы его воспроизведения. В этом случае пищалка звучит максимально точно. Дело в том, что на частотах, близких к резонансу, комплекс усилитель-динамик начинает работать некорректно, «идет в разнос», и система становится плохо управляемой.
Результат — искажения, причем в той частотной области, в которой наш слух к ним особенно чувствителен. Выход оказался прост: кроссовер — устройство, ограничивающее частотный диапазон работы твитера, «обрезает» частоты его собственного резонанса, расположенные ниже рабочего диапазона твитера, который начинается, как правило, от 2–3 кГц.
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.
Звучание становится «рыхлым», неточным. Значит, диффузор должен быть максимально жестким. Если решать проблему в лоб — получим действительно жесткий диффузор, который будет весить так много, что не сможет звучать. Поэтому, как и в твитере, и в широкополоснике, в конструкции диффузора заложен сложнейший компромисс — между жесткостью и легкостью.
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.
18-дюймовый басовый вуфер JBL
Особенно ярко «порода» низкочастотного динамика проявляется в драйверах, которые устанавливаются в сабвуферы. Это тяжелое, мощное устройство диаметром от 8 до 15 дюймов (наиболее часто применяемый в пользовательской АС диапазон размеров). Они имеют очень мощные магнитные системы и, в связи с этим, немалый общий вес. При этом в низкочастотных драйверах, работающих от мощных полупроводниковых усилителей, часто устанавливаются катушки минимального сопротивления — 2, а то и 1 Ом.
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.
Коаксиальный динамик TAD CST
И это отражается на ее стоимости. Есть варианты, которые позволяют упростить конструкцию: например, размещение твитера перед низкочастотным диффузором на специальном креплении. И все-таки именно «полновесные» коаксиальные системы создают наиболее точный стереоэффект. Поэтому во все времена разные разработчики и компании выпускали коаксиальные драйверы, которые присутствовали в составе их топовых систем.
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.
Читайте также: