Ортогональная акустика своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
Время летит неумолимо, а технологический прогресс всё совершенствуется, диктуя тотальную унификацию производства всего, что нас окружает. Бесконечные электронные новшества бесцеремонно заполняют нашу жизнь, а мы не поспеваем за всеми новинками.
Эпиграф из нашего сообщества…
Вот сижу мониторю авито …уже вроде должен успокоиться…Усилители, источники(вертушки, маги, сд, двд, бд и т.д.) все вроде есть(уси сони33, кенвуд 9670, онкью 8522 колонок 6пар) а главный вопрос не дает успокоения: КОЛОНКИ… АКУСТИКА…что выбрать, на чем остановиться? и вот предложили акустику :"Корпус-Орто, стенки 20 мм.дсп+фанера, стенки шлифованная фанера покрытая маслом, внутри два слоя битумной мастики+два слоя синтепона 6 см. Динамики 4 а 32 и новые 2гд-36 (кобальт) . около 50 кг каждая. Защитные решётки есть. 850-460-460 размер.
Бас насыщенный, плотный, с запасом.Динамики 4 а 32 и новые 2гд-36 (кобальт)"
Ну и естественно вопрос к ЗНАТОКАМ: что это такое Корпуса ОРТО на 4 а 32? И вообще… есть ли смысл искать СВОЙ звук в самоделках?Естественно слушал много разной акустики средне бюджетного уровня и понимаю что на халяву хороших колонок трудно найти.
Игорь Мацюк (IgoMatzu) с детства увлекался электроникой, акустикой и авиамоделизмом. Потом получил первоклассное инженерное образование в Харьковском авиационном институте (ХАИ), но поработать по специальности ему не пришлось – перестройка, отсутствие работы, ремонт аппаратуры и изготовление акустики на заказ. Потом работа в , первая самостоятельная инсталляция в car audio, своё участие в соревнованиях, судейство. А потом пришло осознание несовершенства традиционных динамических головок, и родился замысел создать набор изодинамических излучателей для трёх-четырёхполосных аудиосисистем. Излучателей универсальных, пригодных для работы и в машине, и дома… Сказка – скажете вы. Но она становится былью на наших глазах.
В настоящее время в серию входят четыре вида излучателей: широкополосный/среднечастотный FR-104100 / MR-104100 (отличаются акустическим оформлением) и два высокочастотника – HDT-8580 и HDT-6562. Основа всех мембран преобразователей российский аналог Kapton – полиимидная пленка. Не полиамидная, а полиимидная, это разные классы материалов! Материал дорожек для твитеров – алюминий. Для среднечастотных динамиков – медь. Материал корпусов – дюралюминий. Покрытие – матовая эпоксидная порошковая краска с небольшой шагренью. Все магнитные системы оптимизированы для решаемой задачи. Излучатели предназначены для профессиональной установки, поэтому не комплектуются монтажными деталями – их можно приобрести отдельно.
КОНСТРУКЦИЯ
IDL FR-104100
Это широкополосный вариант, разработанный специально для car audio. В среднечастотном присутствует апертурное тело – оно улучшает диаграмму направленности, но ограничивает диапазон рабочих частот сверху. С тыльной стороны мембраны установлен акустический демпфер
Авторский чертёж со всеми размерами. Масса изделия 750 — 760 г
IDL HDT-8580
Излучатель предназначен для двух- и трёхплосных систем
Конструкция во многом подобна 104100, но заметно компактнее. Масса 430 — 440 г
IDL HDT-6562
Излучатель разработан для трёх- и четырёхполосных систем. Гибкие проводники вместо клемм позволили уменьшить габариты
Масса тоже стала меньше, 325 — 335 г
Суть звука
Neo8 представляют собой магнитно-планарные ленточные преобразователи акустической энергии, в которых используется инновационный высокотехнологичный материал диафрагмы Kaladex от Dupont. Этот материал в сочетании с новой запатентованной технологией травления алюминия/ламината Kaladex позволяет преодолеть обычные ограничения магнитно-планарных конструкций предыдущих поколений.
Традиционно большинство планарных динамиков были построены с использованием мембраны из майлара, но Kaladex имеет гораздо более высокий температурный предел, меньшую массу, лучшую долговечность и механическую стабильность. В результате преобразователи NEO8 обладают более высокой чувствительностью и мощностью, а также превосходным качеством звука. Тщательная конструкция и уникальная технология сборки, используемые в этих устройствах, обеспечивают более расширенный высокочастотный выход, меньшие искажения и более высокий динамический диапазон, чем у любых других планарных драйверов аналогичного размера. NEO8 имеют двухтактную симметричную магнитную систему, которая была разработана с помощь программного обеспечения для анализа методом конечных элементов для достижения оптимальной эффективности.
NEO8 / NEO8PDR не имеют громоздких звуковых катушек, разводки, клеевых соединений, бумажных конусов и окантовок, между электрическим сигналом и звуком практически нет ничего — только почти невесомая диафрагма. Следовательно, эти плоские преобразователи не имеют резонанса разрыва диффузора с соответствующими искажениями, фазовой несогласованностью или размытием сигнала, которые являются обычными для обычных драйверов. Это позволяет драйверам Neo8 воспроизводить чистый, воздушный, прозрачный звук, который по своей природе естественен и так приятен в музыкальном плане.
ИЗМЕРЕНИЯ
IDL FR-104100
Это единственный излучатель, Z-характеристика которого имеет привычный вид. Провальчик на 400 Гц – работа резонансной камеры с акустическим демпфером
Всё остальное как минимум непривычно. Электрическая добротность выше механической, индуктивность незначительная.
Однако снизу полоса воспроизводимых частот определяется допустимым уровнем искажений, возникающих из-за небольшого линейного хода диафрагмы. Из графика, снятого при среднем звуковом давлении 90 дБ/1м, следует, что частоту среза ФВЧ нужно выбирать не ниже 500 Гц и минимум вторым порядком
IDL HDT-8580
На этой z-характеристике ещё можно найти следы резонанса. А следы индуктивности нашла только программа анализа данных
| FS, Гц | 2447,5 |
| RE, Ом | 5,0 |
| QTS | 1,09 |
| QMS | 1,19 |
| QES | 13,01 |
| L1kHz, мГн | 0,021 |
| L10kHz, мГн | 0,003 |
IDL HDT-6562
А здесь следы резонанса даже в лупу не разглядеть… Но программа своё дело знает
| FS, Гц | 2453,5 |
| RE, Ом | 7,8 |
| QTS | 0,15 |
| QMS | 0,16 |
| QES | 1,95 |
| L1kHz, мГн | 0,014 |
| L10kHz, мГн | 0,003 |
Из-за сильного акустического демпфирования механическая, а за ней и полная добротность низкие – до полного изумления. Повышенный импеданс облегчает согласование чувствительности, это удобно для систем с пассивными кроссоверами.
Характеристики сняты при том же подводимом напряжении, что и для HDT-8580, отдача закономерно ниже за счёт более высокого импеданса. Осевая АЧХ великолепна, искажения при 90дб/Вт/м невысокие. Рекомендованная частота среза – от 2 кГц и выше
Nmax=20lg(pcpoкт/po);
где ро = 2-10-5 Па — порог слышимости на частоте 1000 Гц.
Для синусоидального сигнала количество точек отсчета должно быть не менее 7 (через 1/6 октавы), для третьоктавных фильтров — не менее 3. Неравномерность АЧХ определяют в номинальном и рабочем диапазонах частот.
Характеристику направленности получают в заглушенной камере или на открытом воздухе путем поворота АС относительно неподвижно установленного измерительного микрофона на расстоянии 1 м через 5-10° в диапазоне значений 0-360°. Ширину характеристики направленности определяют по графику на уровне 0,дБ). Направленность определяют на одной или нескольких частотах либо на средних частотах третьоктавных фильтров при проведении измерений на шумовых сигналах.
Как следует из указанного выше, для квалифицированной оценки параметров АС или АО нужно провести значительный объем метрологических работ и вычислений. Если учесть, что для оценки эффективности акустического оформления необходимо измерить электроакустический коэффициент полезного действия:
ЛИЧНЫЙ ОПЫТ
Синтез
Только кроссоверы первого порядка позволяют состыковать динамики не внеся заметных на слух фазовых искажений. Но и они не идеальны, поэтому среди аудиофилов так много поклонников широкополосных систем, лишенных кроссоверов. Они превосходно передают вокал, но перкуссии в их исполнении оставляют желать лучшего. Поэтому в системе используется фильтр порядка 1/2! Да, да, как в колонках начальной ценовой категории, где лишь пищалка прикрыта конденсатором. Только наоборот.
Мидвуфер ограничен индуктивной катушкой, навитой на прецизионном пермаллое мощным кабелем из бескислородной меди с сечением в полтора квадрата и покрытом специальным изолирующим лаком гасящим паразитные вибрации. А магнито-планар размещен свободно, использует свой естественный спад и закрыт лишь от постоянного тока элитными пленочными конденсаторами Audiophiler (более известными среди российских ценителей звука под брендом Mundorf, белая линейка). Его педантичная направленность и акцент в самом верхнем диапазоне компенсирован парным динамиком расположенным ортогонально основному и направленному внутрь сцены, это создает неповторимую ауру звука.
МЁД И ДЁГОТЬ
Объективно у всех излучателей только один минус – резкий рост искажений на нижней границе диапазона, это следствие малого линейного смещения диафрагмы. При грамотном выборе нижней частотной границы об этом можно забыть. Остальное – сплошные плюсы: великолепный частотный диапазон, прекрасные импульсные характеристики, высокая чувствительность, хорошая диаграмма направленности (кстати, на неё будет влиять и форма прилегающей поверхности). А то, что излучатели IDL могут работать и в автомобильных, и в домашних системах, делает их поистине универсальными.
Ра = 4 pi*p2r2/ ro*cko,
где р — акустическое давление на расстоянии r, Па; ro — плотность воздуха; с — скорость распространения звука, равная 340 м/с; ko — коэффициент концентрации, который можно принять равным 1…3 в зависимости от частоты.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Носов короткое замыкание в громкоговорителе и его преодоление. — Радио, 2003, № 1,с.14-16. 2. , , Сапожков по акустике. — М.: Связь, 1979. 3. Акустика. Справочник. Под ред. . — М.: Радио и связь, 1989. 4. , Лямин акустические системы. Справочное пособие. — Минск, Беларусь, 1996. 5. Носов подход к проектированию звуковых систем. Сборник трудов Х сессии Российского акустического общества, том 2. — М., 2000, с. 177-185. 6. и Прикладная акустика. — М.: Гос. издательство по вопросам радио, 1938,0.171,рис. 27.
Экспертное прослушивание
Антонио Вивальди концерт № 4 фа минор RV 2971 Allegro, camminar sopra il ghiaccio. Вивальди завораживает с первых же нот. Трогательное вступление соло скрипки поддерживается первыми скрипками и альтами, слышен тянущийся органный звук, завершает сюжет яркий и стремительный пассаж всего оркестра. Это ликование и торжество, идеально переданные акустикой. Потрясающая вовлеченность и легкость звучания.
The Doors Morrison Hotel Roadhouse Blues. Насыщенная, необузданная композиция. В исполнении авторской акустики получила то ли наркотический то ли сексуальный оттенок. Дикая энергия, подчеркнутая соло неуемной губной гармоники. Это революция духа и революция звука.
Количество полос
Выбор динамиков
Теперь, когда динамики есть, можно приступить к созданию акустики.
Активные / пассивные?
У каждого варианта свои плюсы и минусы. Во-первых, нужно учитывать компактность самих колонок и связанные с этим сложности в компоновке в условиях ограниченного пространства. А монтировать снаружи нет смысла. Во-вторых, отдельные модули как самостоятельные компоненты можно комбинировать в дальнейшем, а также проще ремонтировать в случае чего. Ну и в-третьих, активные колонки – это достаточно дорого. Т.к. если делать приличный усилитель (а бывает и по одному в каждый корпус), то он получится дороже самой акустики. К тому же у меня уже был усилитель. Но в любом случая я за схему – пассивная акустика + усилитель, она более универсальна.
Расчет размеров корпуса
С динамиками определились, теперь необходимо понять, какой корпус для них оптимален. Размеры считаются исходя из характеристик звучания НЧ-динамика. На сайте производителя рекомендации отсутствуют, т.к. динамик предназначался прежде всего для автозвука. Держать специальную аппаратуру для этих целей нет никакого смысла, если только это не ваша работа. Поэтому на помощь приходит толковый чувак со специальным стендом. В результате лабораторных испытаний получаем расчетный размер корпуса 310 х 210 х 270 мм. В процессе замеров также были посчитаны параметры фазоинвертора.
Кстати, многие производители на своих сайтах публикуют рекомендуемые размеры корпуса для динамиков. Когда такая информация есть, логично воспользоваться ей, но в данном случае такими данными я не располагал, поэтому пришлось заняться лабораторными исследованиями.
Материал корпуса
Конструкция и дизайн корпуса
Один из самых важных этапов. Прежде чем ехать за МДФ, советую определиться с конструкцией, чтобы сразу попросить продавца распилить лист по частям, а на нормальной точке продаж всегда есть хорошие станки с точным и ровным распилом. В домашних условиях такой рез получить сложно.
Вот конструкция корпуса:
Конструкция простая. Шесть стенок, склеиваемые друг с другом. Спереди 2 выреза под динамики. Сзади 2 выреза: под фазоинвертор и под клеммник. Прямоугольником 120х80 обозначено место под кроссовер. Внутри фазоинвертор представляет собой еще одну стенку в ширину внутреннего пространства, прикрепленную перпендикулярно под вырезом:
Исходя из чертежа, вырисовывается схема распила листа:
Как будем отделывать корпус? Обклейка пленкой сразу исключилась – акустика должна выглядеть прилично. Как вариант рассматривалась покраска. Отказался от этой идеи, т.к. такие колонки впишутся далеко не в каждый интерьер (по крайней мере в текущий не вписывались). Хочется большей универсальности. В этом плане натуральный шпон больше подходит. Но полностью обклеенная шпоном акустика смотрится скучновато. Поиск комбинированного решения:
В целом варианты — неплохие по внешнему виду, но чисто конструктивно вызывают сложности. В результате было решено боковые стенки отделать шпоном ясеня, а остальные 4 стенки обтянуть по окружности кожей, точнее качественным автомобильным кожзамом. Пищаль красива сама по себе, а вот НЧ-динамик имеет на фронтальной стороне корпуса конструктивную накладку, которая будет смотреться не очень красиво. Поэтому было решено изготовить для него дополнительную декоративную накладку (кольцо), которое будет прижимать его к корпусу, а заодно придаст красоты самой колонке. С конструкцией и дизайном определились.
Инструменты
Прежде чем перейти к следующему этапу, обозначу, какие основные инструменты нужны для работы:
— Циркулярка.
— Электролобзик.
— Дрель.
— Фрезер.
— Шлиф-машина.
— Прямые руки.
Без этого набора лучше заказать корпуса хорошему мастеру.
Распил
Сборка корпуса
Стенки склеиваются ПВА и стягиваются шурупами. Вначале склеиваем корпус без передней стенки.
Далее пилим лобзиком отверстие фазоинвертора.
Можно закрывать коробку.
Дырки от шурупов на внешних поверхностях необходимо заделать перед финальной отделкой. Я использовал эпоксидку. Чтобы не ждать, пока одна поверхность затвердеет, заклеивал каждую поверхность скотчем и принимался за следующую. Когда эпоксидка высохла, прошелся шлиф-машиной.
Отделка
Шпон остался с каких-то древних времен, поэтому покупать не пришлось. Листы были не широкие, поэтому подбиралась пара листов, скреплялась скотчем и клеилась к корпусу. Вначале одна сторона, потом другая.
Шпон нужно защитить. Я покрыл его прозрачным яхтным лаком.
После того, как все просохло, осторожно разрезается и заклеивается внутрь кожа на отверстии фазоинвертора.
Если очень хочется, потом фазик можно как-то облагородить.
Финальный монтаж
Первым делом монтируем кроссовер. Кросс – самопальный, на хорошей элементной базе. Используются катушки с воздушным сердечником, пленочные конденсаторы на пищалку и МОХ-резисторы. Сам я его не паял, а заказал толковым ребятам.
С какого динамика начинать в принципе без разницы. Я начал с пищали. Припаиваем соответствующую пару проводочков от кросса, вставляем динамик и прикручиваем шурупами. Готово.
Мидбасс необходимо как бы подсунуть под кожу, а сверху придавить декоративным кольцом. Припаиваем оставшуюся пару проводочков и монтируем динамик.
Все? Все. Прикручиваем к клеммнику акустический кабель и начинаем испытания.
Испытания
Тест системы производился в следующих конфигурациях:
1. Ресивер Sherwood VR-758R + акустика.
2. Компьютер + Unicorn (USB-ЦАП) + Самопальный стерео-усилитель + акустика.
3. Компьютер + E-mu 0204 (USB-ЦАП) + Sherwood VR-758R + акустика.
Немного о самих конфигурациях. Я лично считаю, что на данный момент идеальный вариант домашнего муз-центра это: комп + USB-ЦАП + усилитель + акустика. Звук в цифре без искажений снимается через USB и поступает на качественный ЦАП, с которого передается на качественный усилитель и после на акустику. В такой цепочке количество искажений минимально. Кроме того, вы можете использовать совершенно разные фонограммы: 44000/16, 48000/24, 96000/24 и т.д. Все ограничено возможностями драйвера и ЦАПа. Ресиверы в этом плане менее гибкий и заранее морально устаревший вариант. Размер современных винчестеров позволяет хранить на них практически всю медиатеку. А тенденции к подписке на Интернет-контент могут и этот вариант упразднить, хотя это не ближайшее время и далеко не для всех подойдет.
Скажу сразу, что во всех трех конфигурациях акустика звучала прекрасно. Я, честно говоря, даже не ожидал. Вот некоторые субъективные аспекты.
1. Адекватный и естественный звук. Что записано, то и воспроизводится. Нет перекосов ни в какую сторону. Как я и хотел.
2. Большая чувствительность к исходному материалу. Все огрехи звукозаписи, если они есть, хорошо слышно. Качественно смикшированные треки слушаются отлично.
4. Очень хорошая проработка деталей. Слышно каждый инструмент. Даже при насыщенной звуковой картинке и приличной громкости звук не съезжает в кашу (усилитель здесь играет не последнюю роль).
5. Хочется сделать погромче ;) Т.е. акустика не орет, а ровно играет. Хотя тут тоже не малая заслуга самого усилителя, т.к. при увеличении нагрузки хороший усилитель сохраняет линейность.
6. От долгого прослушивания не болит голова. У меня лично это частенько случается, а тут целый день играет и хоть бы что.
7. Опасения на счет некорректной панорамы и сильной зависимости звучания от положения слушателя не подтвердились. Насколько мне известно, у автомобильной акустики специфическая фазировка звука из-за особенностей расположения динамиков в салоне. А именно про этот комплект я читал, что мидбасы у него в этом плане более универсальные. Что собственно и подтвердилось. Можно сидеть в центре перед колонками, можно встать рядом боком к ним — звук отличный. Зависимость есть, но очень небольшая.
Что касается самих конфигураций, то наиболее качественного звука удалось добиться при второй конфигурации.
Во-первых, использовался очень качественный ЦАП Unicorn. Здесь можно про него почитать.
Калькуляция по материалам
СЧ/НЧ динамики (пара): 3 000р.
ВЧ динамики (пара): 3 000р.
Кроссовер (пара): 3 000р.
Синтепон: 160р.
Терминал (клеммник): 700р.
Шурупы: 80р.
Лист МДФ, 22мм: 2 750р.
Скотч: 30р.
ПВА: 120р.
Спецклей 88: 120р.
Виброизоляция: 200р.
Фигурное кольцо-накладка: 500р.
Кабель:500р.
Итого: 14 160р.
Некоторые материалы были или достались безвоздмездно, здесь соответственно не учтены.
В заключении
В любом более-менее сложном устройстве или законченной функциональной системе важно абсолютно все. Когда речь идет о музыкальной системе, то на конечный результат влияет большое количество факторов:
— Качество фонограммы.
— Устройство для воспроизведения фонограммы.
— Цифро-аналоговый преобразователь.
— Усилитель сигнала.
— Провода.
— Динамики, установленные в корпусе акустической системы.
— Правильно рассчитанные под динамики и качественно собранные корпуса.
— Схема и комплектуха для кроссовера.
Это основной, но не полный список.
Неверно считать, что главное — усилитель или главное — провода, или главное — динамики. Домашняя музыкальная система — это как оркестр. И если в этом оркестре кто-то будет плохо, а кто-то блестящее играть, то в целом получится — средне. Или, как говорилось в очень точном примере: если смешать бочку говна с бочкой повидла, то получится две бочки говна.
Есть и другая крайность. Хорошая система стоит баснословных денег. Значит каждый компонент должен стоить по полмиллиона. А фонограммы должны быть исключительно в Super Audio CD или на фирменных пластинках. Типа закрытое общество элитных аудиофилов. Фигня это все.
Статья не претендует на истину в последней инстанции, но, надеюсь, что мои мысли и мой опыт кому-нибудь еще пригодится.
Upd. В коментах многие спрашивают про усилитель. Если кому интересно, пишите в личку, я дам координаты.
Предлагаем ещё одну разработку профессиональной акустики по принципу орто. В этой разработке мы учли пожелания многих музыкантов, а именно уменьшили вес, но корпус остался жестким и цельным. Позаботились о закреплении тяжелого магнита ВЧ-драйвера, сделали для него специальное ложе, чтобы при падении колонки не отломился драйвер от рупора. Хочу остановиться на драйвере подробнее.
ВЧ-драйвер подбирался по АЧХ совместно с рупором так, чтобы она была практически линейная вплоть до 20 КГц. Равномерность распространения звукового поля на большое расстояние, как в залах, так и на улице, мы решили с помощью графитового покрытия рупора, тем самым устранили пластиковый призвук, что в свою очередь улучшило разборчивость на больших мощностях. Мощность драйвера выбрана так, чтобы при максимальной мощности всей колонки запас был в 1,4 раза.
Объём корпуса акустической системы на 100 литров, что позволяет воспроизводить очень низкие частоты и во многих случаях обходиться без сабвуфера, при учете не очень высокого размещения колонки. Применяем НЧ-динамик 15SB402 на 8 Ом мощностью 600 ватт, его так же обрабатываем графитовым покрытием, что позволяет выровнять АЧХ, стабилизировать импеданс, а это в свою очередь расширяет частотный диапазон, как верхних ,так и нижних частот. И еще немало важная деталь динамик позволяет подавать на него большую мощность в пиках без искажений, при этом усилитель работает более стабильно.
Внутренняя часть корпуса делится на два объема пассивной решеткой с отверстиями, что позволяет стабилизировать ход НЧ-головки на больших мощностях, тем самым устраняя призвуки и искажения. Таким образом, получилась акустическая система, которая может работать на больших мощностях с чистым прозрачным звуком и за счёт ортогонального движения звуковой волны озвучивать большие площади во всем диапазоне частот.
И так в АС используются :
- НЧ-головка 15SB402 8 Ом 600 ватт 99 дБ/Вт;
- ВЧ-головка MHD272S 80 ватт 108 дБ/Вт;
- Фильтр 6 дБ - стоит только на ВЧ-головке;
- Диапазон частот воспроизводимых АС от 30 Гц-20000 Гц, в реальности АС воспроизводит 10 Гц без каких либо призвуков и шорохов, чистое поршневое движение диффузора.
Вот уже более 15 лет как мы разрабатываем акустику по принципу орто и все больше и больше убеждаемся, что этот принцип даёт более качественный звук. Данный принцип позволяет уменьшить общий вес акустической системы (АС) за счет того, что внутри корпуса не создается большого давления. Задействуется весь объём помещения, поэтому общий вес данной АС 27 кг, при весе НЧ-головки 10,5 кг и весе ВЧ+рупор 5,5 кг.
Читайте также: