Рупорная акустика своими руками чертежи
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 18.09.2024
Современная Hi-Fi аудиоаппаратура способна воспроизвести диапазон звуковых частот, достаточный для передачи музыкального материала, но совершенно недостаточный для создания ощущения присутствия слушателя. К сожалению, современный акустический High-End идет по пути универсальных "ВсёИграющих" акустических систем: многополосых, с компрессорными динамиками и сложными фильтрами. Отсюда и результат: тот же универсальный хайфаевский звук, только гораздо дороже. В результате чего любители классической, инструментальной, рок музыки и джаза вынуждены слушать любимые композиции на аппаратуре, предназначенной для воспроизведения современной электронной и поп-музыки.
Искажения, которые создает данная акустика, нам привычны: это те же провалы, эхо, резонансы и отражения и все то, что мы слышим из реальных музыкальных инструментов и вообще всего окружающего нас мира.
Отсюда и шикарная передача музыкальной картины: прекрасная звуковая сцена, потрясающая динамика и легкий бархатистый бас. Да широкополосный динамик не способен звучать с чудовищным напором, как того требуют современные клубные треки, зато рок, джаз, вокал и камерную классику слушать через такую акустику - несравнимое наслаждение.
Следовательно отходим от принципа универсальности и разрабатываем акустику под свои музыкальные предпочтения и под свои собственные уши, исходя из следующих критериев:
1. возможность работы АС с ламповым усилителем
2. количество полос АС - не более двух
3. кроссовер АС - конденсатор
4. динамики АС - широкополосные с легкой подвижной системой
5. акустическое оформление АС - TQWP, четвертьволновой резонатор (труба Войта), обратный рупор, акустический щит, груповой излучатель и т.п.
ТЭГИ:
рупорная акустика, рупорные колонки, акустика своими руками, акустика для лампового усилителя, колонки для лампового усилителя, лабиринт рогожина, tqwp
Сегодня самым популярным акустическим оформлением как домашних, так и студийных АС заслуженно считается фазоинверторное. Применение фазоинвертора — это простой и недорогой способ получить достаточное количество низких частот без использования большой площади излучающей поверхности динамиков и шкафоподобных корпусов. Однако, как и другие рациональные решения в электроакустике, применение фазоинверторов имеет недостатки. И недостатки критично сказываются на верности воспроизведения. Среди самых вредных недостатков этих АС можно выделить бубнение, турбулентное гудение, резонансное дребезжание, уханье и прочие “злокачественные” особенности ФИ-звучания.
От всего вышеописанного хочется избавиться. Сложно найти меломана, который хотя бы раз не ругал фазоинверторную акустику и не искал альтернативу. С последней всё не так просто. Среди возможных вариантов относительное распространение получила лабиринтная акустика. Проблема лабиринтов в том, что они не технологичны и требуют высокой культуры производства, что закономерно отражается на стоимости. Относительно бюджетный вариант лабиринта — трансмиссионная линия, она позволяет добиться плавной АЧХ, при этом сохранить высокое звуковое давление в НЧ диапазоне, но менее требовательна к расчетам, производственным затратам и конструктивно проще классической лабиринтной акустики. Под катом речь о её истории, особенностях и современном применении.
Общие сведения
Трансмиссионная линия представляет собой полый волновод переменного или постоянного сечения. Один конец волновода закрыт, второй открыт. Динамический излучатель размещается со стороны закрытого конца. Труба, как правило, свернута и качественно задемпфирована. Суть в том, чтобы уменьшить амплитуду колебаний диффузора динамического излучателя в области наиболее низких частот вблизи резонансной частоты трубы и при этом компенсировать уменьшение отдачи от динамика собственными колебаниями трансмиссионной линии в основной, наиболее низкочастотной моде.
В подавляющем большинстве случаев этого можно добиться, когда длина трансляционной линии совпадает с четвертью длины колебаний на частоте собственного резонанса динамика. Гапоненко в своей книге “Акустические системы своими руками” описывает это следующей формулой:
Где L — т.н. “акустическая” длина, которая превышает реальную геометрическую длину линии на величину:
где S — площадь поперечного сечения трансляционной линии.
Иными словами, необходимо настроить корпус на резонансную частоту, при которой воздух на выходе из волновода будет двигаться синфазно с колебаниями диффузора. Правильно спроектированная трансмиссионная линия характеризуется высокой точностью в НЧ диапазоне при сохранении достаточно мощных, акцентированных басов.
Суть в том, что спроектировать ТЛ легче, чем другие типы лабиринтного оформления, при этом типичных фазоинверторных проблем не будет. Характерные гундосые и турбулентные призвуки не характерны для такой акустики. Главным достоинством таких АС является верность воспроизведения в НЧ диапазоне, при этом с сохранением достаточно небольших габаритов.
“Обратной стороной” трансляционной линии, как и у конструктивно родственных лабиринтов, является критичность к верному расчету. Значительные ошибки при расчетах существенно отразятся на звуке, проявятся ненужные дребезжащие резонансы, либо внушительная неравномерность АЧХ. Радует здесь то, что рассчитать её проще, чем более сложные типы лабиринтов.
Хорошо забытая труба Войта
Самое раннее упоминание об использовании трансмиссионной линии, которое мне удалось обнаружить — это опыт Пола Войта. Этого пионера электроакустики мир предпочел забыть знает, как отца электродинамического излучателя. В 1930-м Войт разработал, запатентовал и даже пустил в ограниченную серию акустические системы с трансмиссионной линией оригинальной конструкции.
Дело в том, что в то время Войт разрабатывал АС для кинотеатров, которые традиционно для того времени оформлялись в рупоры. Затем он переключился на радиоприёмники и домашнюю акустику, где применяемый им широкополосный двухдиффузорный динамик с механическим кроссовером не отличался мощным низом. Это вызвало необходимость в поиске нового акустического оформления более подходящего для подобных АС.
Начав разработку, он экспериментировал и в определенный момент решил установить динамик в не очень традиционном месте, т.е. не в начале конусовидного рупора, а на одной из его сторон. В такой конструкции порт используется для регулировки заднего потока. Сама регулировка осуществляется увеличением, либо уменьшением количества демпфирующего материала в зависимости от типа используемого драйвера. Резонансная частота зависит от длины волновода, а также положения динамика.
Современный вариант TQWT
Трансмиссионная линия, названная позже трубой Войта — в разрезе очень напоминает классический рупор, снабженный дополнительными стенками. Сам Войт назвал динамик TQWT (Tapered Quarter Wave Tube) — конической четвертьволновой трубой. Такое название корпус получила по той причине, что как и во всех других классических типах ТЛ, для первой моды в трубе умещается четверть длины волны, для второй три четверти, для третьей пять и т.д.
Относительным недостатком такой конструкции является невозможность выбрать низкую частоту среза, так как в этом случае можно получить выраженные искажения на НЧ. В остальном оформление позволяет создать сравнительно компактную напольную акустику с “ровными” НЧ, близкую по характеристикам к более сложным лабиринтам.
TQWT — практически не применяется в массовой акустике, но очень часто используется радиолюбителями при создании собственных АС. Проблема в том, что полноценной, развитой теории, описывающей акустические процессы TQWT-систем, пока нет, чего нельзя сказать о хорошо описанных фазоинверторах.
ATL — трансмиссионная линия в полочниках
Когда упоминаются трансмиссионные линии, как правило речь идёт о напольных системах. Считается, что формфактор и объем полочников требуют максимально компактных решений, коим является фазоинвертор. Однако есть компания, которая нашла сравнительное эффективное конструкторское решение по трансмиссионной линии в полочниках. Основатели и разработчики из PMC являются принципиальными противниками ФИ-акустики и убеждены, что будущее за их инновацией. PMC одна из немногих современных компаний, которые специализируются на АС с трансмиссионной линией.
За десятилетия существования компания разработала десятки моделей для студийных и домашних АС с трансмиссионной линией, некоторые из которых существуют до сих пор. До 2000-х годов они производили преимущественно напольные системы, так как классическая ТЛ зачастую предполагала именно такой формфактор.
Относительный минус этой конструкции в том, что по сложности и технологичности ATL близка к прочей лабиринтной акустике, что гарантированно увеличивает стоимость. Радует лишь то, что один из руководителей PMC Питер Томас считает, что:
”мы действительно верим в то, что с повышением цены должно расти и качество… наши покупатели далеко не дураки.” (из интервью Саше Метсону в 2010 году)."
Итог и несколько слов в защиту ФИ
Несмотря на ощутимые минусы фазоинверторной акустики, физика её работы хорошо описана, и большинство акустических эффектов предсказуемы. Это безусловно позволяет получить прогнозируемый результат, что очень важно при массовом производстве. Ряд компаний освоили трансляционные линии, однако она остается менее технологичной и более дорогой.
Возможно, в определенный момент трансмиссионные линии станут достаточно доступными и массовыми, но это произойдет не раньше момента, когда будут теоретически описаны основные процессы, происходящие в трансмиссионной линии. Если говорить о массовых и недорогих (до $500) АС найти что-то кроме ФИ и колонок с пассивным излучателем будет крайне сложно.
Тем, кому надоели проблемы фазоинверторных АС, при этом эстетика или габариты помещений не позволяют применять закрытый ящик, пожалуй, стоит задуматься над приобретением или созданием собственной трансмиссионной линии. Я буду признателен за любые мнения относительно трансляционной линии, особенно интересны люди, которым доводилось самостоятельно создавать такие АС.
Традиционная реклама
Мы продаём акустические системы, в нашем каталоге представлены как традиционная акустическа с ФИ, так и АС с другими типами акустического оформления, в том числе с трансляционной линией.
Изобретение относится к акустике. Способ изготовления акустического рупора заключается в создании модели рупора с профилем в форме экспоненты и/или трактрисы, разделении модели на центральную часть и на две боковые части, разделении каждой части вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами для создания центральной части рупора. При этом каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии акустического рупора, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части.
Акустический рупор представляет собой корпус с входным и выходным отверстием, в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем в форме экспоненты и/или трактрисы, при этом корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия, и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям, центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин.
Технический результат - улучшение акустических свойств рупора. 3 н. п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к акустике и касается конструкции акустической колонки рупорного типа и способа ее изготовления с приближением характеристик кривых внутренней поверхности во взаимно-перпендикулярных направлениях к идеальной форме - трактрисе или экспоненте.
До сих пор акустическое оформление динамика в виде переднего (Front Loaded Horn Enclosure) или заднего (Back Loaded Horn Enclosure) является средством самой достоверной передачи музыкального материала, почти волшебным образом передающим замысел автора произведения и эмоции исполнителя. В рупорных системах применяют специальные широкополосные динамики, которые перекрывают практически весь слышимый частотный диапазон. Наиболее предпочтительным для усиления звука является ламповый усилитель звуковой частоты, а в качестве источника - виниловый проигрыватель. Обладатели таких систем являются элитой среди аудиофилов и меломанов.
Сейчас рупора изготавливают в крайне малых количествах путем гибки фанеры на пару, причем тонкой фанеры, от чего акустическая система сильно резонирует и вибрирует, что недопустимо. Также делают псевдорупора, имеющие линейное расширение, т.е. используют плоские доски, фанеру, МДФ и т.д., которые располагают пирамидой, что вообще не является рупором, хотя преподносится как настоящий рупор. У таких систем теряются основные достоинства подлинного рупора.
Например, известна акустическая колонка типа рупора, выполненная из плоских пластин, прикрепленных друг к другу с образованием корпуса, имитирующего форму горна (US 4524846А, опубл. 25.06.1985). Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного устройства. Недостаток данного решения заключается в том, что такой подход к конструкции рупора не позволяет сформировать на внутренней поверхности профиля, соответствующего экспоненциальной зависимости, или профиля в виде другой кривой - трактрисы.
Также известен из этого источника способ изготовления акустической колонки с рупорной полостью внутри за счет укладки полимерной или иной пластической массы на стенки и в угловые зоны на деревянный каркас и придания этой массе кривизны, близкой к кривизне, соответствующей экспоненциальной зависимости или кривой трактрисы. На выходных участках полости это еще как-то возможно, например, путем приложения лекал, а внутри короба и в зоне входного отверстия такая проработка стенки полости просто физически невозможна. Это создает серьезные трудности и не позволяет получить реальный идеальный рупор.
Это решение также принято в качестве прототипа для заявленных способов.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении акустических качеств акустической колонки при ее выполнении в виду рупора за счет формирования профиля идеального рупора, расширяющегося по экспоненциальной зависимости или по кривой трактрисы во взаимно-перпендикулярных направлениях.
Указанный технический результат для первого примера способа достигается тем, что способ изготовления акустического рупора заключается в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении каждой части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами.
Указанный технический результат для второго примера способа достигается тем, что способ изготовления акустического рупора заключается в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении центральной части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами для создания центральной части рупора, затем каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части. Эти ступени дают дискретное экспоненциальное расширение или расширение по трактрисе в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии колонки, причем, чем меньше шаг ступени, тем ближе к идеальной кривой.
Указанный технический результат для устройства достигается тем, что акустический рупор представляет собой корпус с входным (горло) и выполненным большего поперечного размера, чем входное, выходным отверстием (устье), в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, при этом корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия (горла), и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям, центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин, в каждой из которых торцевая стенка, представляющая собой часть полости корпуса, имеет профиль кривой, соответствующий экспоненте или трактрисе, а каждая боковая часть образована путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии корпуса, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, и которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин боковых частей.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 изображен общий вид рупорной колонки;
фиг.2 - вертикальный разрез рупорной колонки, показана половина, рассеченная по плоскости симметрии;
фиг.3 - рассечение модели вертикальными плоскостями;
фиг.4 - получение выкроек сечений;
фиг.5 - получение по выкройкам лекал сечений;
фиг.6 - формирование колонки методом соединения пластин, вырезанных по лекалам;
фиг.7 - фрагмент собранной из пластин колонки.
Согласно настоящему изобретению рассматривается новый способ изготовления акустической рупорной колонки (колонка в форме рупора). Особенностью такого рупора, как постоянно расширяющейся трубы, по экспоненциальной зависимости, а также в виде другой кривой - трактрисы во взаимно-перпендикулярных направлениях, является то, что впервые предпринята попытка создания реально идеального рупора.
Для изготовления акустического рупора 1 используется метод сечений. Он заключается в том, что создают в натуральную величину графическую модель рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе. Эту модель вертикальными сечениями 2 (фиг.3) разделяют на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части. Это разделение условное и определяется визуально для возможности группирования одинаковых по размерам областей рупора. Затем членят каждую часть такой графической модели вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой. Это позволяет для каждого сечения получить выкройку 3 (фиг.4) для образования лекал 4 (фиг.5), то есть контура каждого сечения. Затем, используя лекала, вырезают из тонкостенной пластины плоские элементы-заготовки 5 (фиг.6) толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями. Полученные заготовки в виде профильных пластин соединяют друг с другом примыканием друг к другу плоскими сторонами (фиг.7). Соединение производится в порядке, в каком расположены сечения в модели.
Ниже описывается конструкция и технология изготовления рупора.
На листе фанеры, МДФ, плексигласе или любом другом материале, по своим свойствам подходящем для резки и акустического оформления, чертится профиль рупора. Он рассчитывается и строится, как строят в школе кривые по оси X и У, предварительно составив таблицу, значение параметров профиля в которой высчитывают по известной формуле построения экспоненты и/или трактрисы. Профиль, естественно, является трактрисой или экспонентой. При этом учитывается строгим образом известная зависимость между собой таких параметров, как площадь горла, площадь устья, длина рупора, а также площадь диффузора громкоговорителя. Далее, на станке с ЧПУ режут по заданному профилю лист материала. В результате получают набор профилей (заготовок), лишенных любых недостатков, присущих другим технологиям. Можно задать практически любую толщину стенки колонки, что важнейшим образом сказывается на звуке, избежать экзотических технологий гибки на пару, что вызывает термические напряжения и в конечном счете провоцирует недопустимые трещины в материале. Но, самое главное - получаем идеальный профиль, полученный самым технологичным путем. Преимущество этого способа заключается в том, что чем меньше толщина вырезанной пластины (чем меньше расстояния между вертикальными плоскостями сечений), тем идеальней будет полученная поверхность стенки полости корпуса рупора.
Описанный выше способ позволяет получить идеальный рупор и, соответственно, идеальную акустическую рупорную систему, имеющую идеальное экспоненциальное (трактрисовое) расширение только в плоскости симметрии колонки. Боковые стенки системы представляют собой вертикальные плоскости. Вообще, это уже очень не плохо по сравнению с другими псевдорупорами, но есть желание приблизиться к идеалу еще ближе. Для этого необходимо получить расширение в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии корпуса. Такое становится возможным, пусть и с некоторыми совершенно незначительными допущениями, благодаря все той же технологии.
Расширения рупора в горизонтальной плоскости добиваются изменением конструкции боковых стенок. Для этого разделяют модель на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части. Центральную часть получают по ранее рассмотренному способу, а каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части.
Следует заметить, что способ обладает высокой степенью технологичности, т.к. все работы выполняются на одном станке с ЧПУ.
В результате мы получаем рупорную колонку с минимальным и вполне допустимым компромиссом - идеальное расширение в вертикальной плоскости и практически идеальное расширение в горизонтальной.
Далее, с помощью клея, саморезов и шкантов для соединения профильных пластин колонка собирается и переходит на финишную отделку.
В результате возможно получение акустического рупора 1, представляющего собой корпус с входным (горло) 6 и выполненным большего поперечного размера, чем входное, выходным (устье) 7 отверстием, в этом в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе. Корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия, и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям. Центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин, в каждой из которых торцевая стенка, представляющая собой часть полости корпуса, имеет профиль кривой, соответствующий экспоненте или трактрисе. А каждая боковая часть образована путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии корпуса, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, и которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин боковых частей.
Данный способ имеет следующие преимущества:
- возможность изготовить стенки колонки необходимой толщины, что делает колонку акустически нейтральной
- использование торцевых частей фанеры в качестве стенки, что также определяет акустическую нейтральность
- возможность расширения рупора согласно теории в горизонтальной плоскости, что недостижимо другими методами
- возможность полностью автоматизировать производство частей колонки и уйти от практически ювелирного и дорогостоящего труда по гибке фанеры
- возможность изготовления круглого рупора любого размера и конфигурации на станке 3D.
Настоящее изобретение промышленно применимо и может быть изготовлено с применением столярных технологий и математического расчета кривых профильных поверхностей.
1. Способ изготовления акустического рупора, заключающийся в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении каждой части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами.
2. Способ изготовления акустического рупора, заключающийся в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении центральной части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами для создания центральной части рупора, затем каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии акустического рупора, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части.
3. Акустический рупор, представляющий собой корпус с входным (горло) и выполненным большего поперечного размера, чем входное, выходным отверстием (устье), в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, при этом корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия, и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям, центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин, в каждой из которых торцевая стенка, представляющая собой часть полости корпуса, имеет профиль кривой, соответствующий экспоненте или трактрисе, а каждая боковая часть образована путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии корпуса, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, и которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин боковых частей.
Акустические системы промышленного и любительского изготовления и динамики для них
Колонка или АС?
Звуковая колонка (КЗ, колонка звуковая) это один из видов акустического оформления электродинамических головок громкоговорителей (ГГ, динамиков), предназначенный для технико-информационного озвучивания больших общественных помещений. Вообще же акустическая система (АС) состоит из первичного излучателя звука (ИЗ) и его акустического оформления, обеспечивающего требуемое качество звучания. Домашние АС по большей части с виду похожи на звуковые колонки, поэтому их так и прозвали. Электроакустические системы (ЭАС) имеют в своем составе также электрическую часть: провода, клеммы, разделительные фильтры, встроенные усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ, в активных АС), вычислительные устройства (в АС с цифровой расфильтровкой каналов) и др. Акустическое оформление бытовых АС размещается как правило в корпусе, отчего они и выглядят более-менее вытянутыми вверх колоннами.
Акустика и электроника
Акустика идеальной АС возбуждается во всем диапазоне слышимых частот 20-20 000 Гц одним широкополосным первичным ИЗ. Электроакустика медленно, но уверенно идет к идеалу, однако лучшие результаты показывают пока еще АС с разделением частот на каналы (полосы) НЧ (20-300 Гц, низкие частоты, басы), СЧ (300-5000 Гц, средние) и ВЧ (5000-20 000 Гц, высокие, верха) или НЧ-СЧ и ВЧ. Первые, естественно, называются 3-х полосным, а вторые – 2-х полосными. Начинать осваиваться в электроакустике лучше всего с 2-полосных АС: они позволяют в домашних условиях без излишних затрат и сложностей получить звук качества до высокого Hi-Fi (см. ниже) включительно. Звуковой сигнал от УМЗЧ или, в активных АС, маломощный от первичного источника (плеера, звуковой карты компьютера, тюнера и т.п.) распределяется по частотным каналам разделительными фильтрами; это называется расфильтровкой каналов, как сами разделительные фильтры.
Далее в статье рассматривается преимущественно, как сделать колонки, обеспечивающие хорошую акустику. Электронная часть электроакустики – предмет особого серьезного обсуждения, и не одного. Здесь нужно заметить только, что, во-первых, поначалу не нужно браться за близкую к идеальной, но сложную и дорогую цифровую расфильтровку, а применить пассивную на индуктивно-емкостных фильтрах. Для 2-полосной АС нужна всего одна вилка разделительных фильтров низких и высоких частот (ФНЧ/ФВЧ).
Для расчета разделительных лестничных фильтров АС есть специальные программы, напр. JBL Speaker Shop. Однако в домашних условиях индивидуальная настройка каждой вилки под конкретный экземпляры динамиков, во-первых, не бьет по производственным расходам в серийном производстве. Во-вторых, замена ГГ в АС требуется только в исключительных случаях. Значит, к расфильтровке частотных каналов АС можно подойти нетрадиционно:
Пояснения к методике
Примечание: не пытайтесь расфильтровывать активные АС аналоговыми активными фильтрами на операционных усилителях (ОУ). Добиться линейности их фазовых характеристик в широком диапазоне частот невозможно, поэтому, напр., аналоговые активные фильтры так и не прижились толком в технике электросвязи.
Что такое хайфай
Hi-Fi, как известно, сокращение от High Fidelity – высокая верность (воспроизведения звука). Понятие Hi-Fi изначально принималось как расплывчатое и не подлежащее стандартизации, но постепенно выработалось неформальное деление его на классы; цифрами в списке обозначены соответственно диапазон воспроизводимых частот (рабочий диапазон), максимально допустимый коэффициент нелинейных искажений (КНИ) на номинальной мощности (см. далее), минимально допустимый динамический диапазон относительно собственных шумов помещения (динамика, отношение максимальной громкости к минимальной), максимально допустимые неравномерность АЧХ на СЧ и ее завал (спад) на краях рабочего диапазона:
- Абсолютный или полный – 20-20 000 Гц, 0,03% (–70 дБ), 90 дБ (в 31 600 раз), 1 дБ (в 1,12 раза), 2 дБ (в 1,25 раза).
- Высокий или тяжелый – 31,5-18 000 Гц, 0,1% (–60 дБ), 75 дБ (в 5600 раз), 2 дБ, 3 дБ (в 1,41 раза).
- Средний или базовый – 40-16 000 Гц, 0,3% (–50 дБ), 66 дБ (в 2000 раз), 3 дБ, 6 дБ (в 2 раза).
- Начальный – 63-12 500 Гц, 1% (–40 дБ), 60 дБ (в 1000 раз), 6 дБ, 12 дБ (в 4 раза).
Любопытно, что высокий, базовый и начальный Hi-Fi примерно соответствуют высшему, первому и второму классам бытовой электроакустики по системе СССР. Понятие абсолютного Hi-Fi возникло с появлением конденсаторных, пленочно-панельных (изодинамических и электростатических), струйных и плазменных излучателей звука. Тяжелым (Heavy) высокий Hi-Fi обозвали англо-саксы, т.к. High High Fidelity по-английски все равно что масло масленое.
Какой нужен хайфай?
Домашняя акустика для современной квартиры или дома с хорошей звукоизоляцией должна удовлетворять условиям на базовый Hi-Fi. Высокий там, конечно, хуже не зазвучит, но обойдется много дороже. В блочной хрущевке или брежневке, как их не изолируй, начальный и базовый Hi-Fi различают только профессиональные эксперты. Основания для такого загрубления требований к домашней акустике следующие.
Во-первых, полный диапазон звуковых частот слышат буквально единицы людей из всего человечества. Люди, одаренные особо тонким музыкальным слухом, такие как Моцарт, Чайковский, Дж. Гершвин, слышат высокий Hi-Fi. Опытные профессиональные музыканты в концертном зале уверенно воспринимают базовый Hi-Fi, а 98% рядовых слушателей в звукомерной камере по частоте почти никогда не различают начальный и базовый.
Кривые равной громкости
В-третьих, естественные шумы в тишайшей гостиной загородного дома за задворках цивилизации – 20-26 дБ. Санитарная норма шума в читальном зале библиотеки – 32 дБ, а шелест листьев на свежем ветру – 40-45 дБ. Отсюда ясно, что динамики высокого Hi-Fi в 75 дБ более чем достаточно для осмысленного прослушивания в бытовых условиях; динамика современных УМЗЧ среднего уровня, как правило, не хуже 80 дБ. В городской квартире распознать по динамике базовый и высокий Hi-Fi практически невозможно.
Примечание: в помещении, зашумленном более чем на 26 дБ, частотный диапазон избранного Hi-Fi можно сузить до пред. класса, т.к. сказывается эффект маскировки – на фоне невнятных шумов чувствительность уха по частоте падает.
Искажения
Искажения звука возможны линейные (ЛИ) и нелинейные (НИ). Линейные искажения это, попросту, несоответствие среднего уровня громкости условиям прослушивания, для чего в любом УМЗЧ и есть регулятор громкости. В дорогие 3-полосные АС для высокого Hi-Fi (напр., советские АС-30, они же S-90) часто вводят и аттенюаторы мощности для СЧ и ВЧ, чтобы возможно точнее подогнать АЧХ АС к акустике помещения.
Для настоящих высококачественных широкополосных динамиков требуется воздух-контакт, для воспроизведения наилучшего звука.
У меня есть большая страсть к широкополосным системам. Потому что они не используют в акустике — фильтров. Простая катушка уже исключает часть жизни в музыке. Добавив конденсатор и некоторые другие части, чтобы устранить то, что мы не хотим слышать, в результате слушая акустическую систему, думаем, что этот звук прекрасный, но данная АС с фильтрами не звучит вообще. Я давно отказался от этих многополосных систем и нашел свой звук в широкополосных системах.
Но следующая акустическая система должна была поменьше, и без каких-либо фильтров.
Однажды мне позвонил Виктор. Он и хотел бы продемонстрировать свое оборудование Lowther нам. Он был действительно энтузиастом Lowther и знал о динамиках и рупорах почти всё. Мое любопытство росло с каждой минутой, это может быть возможно то, на что я наткнулся…?
Спецификации, которые я получил от Виктора — интересны. Теоретически это было идеальным звуком. Очень быстрый, живой и широкополосный достаточно для использования в рупоре (переднем. ..). На самом деле, это было то, что я искал все это время. Кстати, к этой чувствительности для Lowther можно использовать ламповый усилитель.
Единственный недостаток этого усиления является их дороговизна. Кстати, к современным акустическим системам с их общей ужасно-низкой чувствительностью, не просто подобрать ламповый усилитель. Динамики Lowther с чувствительностью 98 дБ не должны давать проблем, тем более, что ламповые усилители не любят бооольших мощностей. Так Lowther имеет много преимуществ, но как они звучат?
И вот я у Виктора, сначала нашел себе идеальное место, потом CD по вашему собственному выбору, плеер, хороший уровень громкости, а затем сел и слушал. Мне было любопытно, сразу, но после каждого трека я стал более любопытным. Детали и пространство. Я не привык к этому вообще, никогда не знал, что так много звука на компакт-диске! И динамика …. теперь я знал наверняка, и понял, я хочу, себе эти колонки Lowther!
Через некоторое время — 3 недели (казалось, было 6). Я распаковал свои колонки Lowther дома и посмотрел, как они выглядят. Я заказал Lowther PM2A-серебро, потому что магнит этого драйвера теоретически был с широким диапазоном и достаточно, чтобы вписаться в моем переднем рупоре. Я конечно хотел Lowther PM5A или даже Lowther PM4A, но они не соответствуют моему бюджету. Lowther PM2A не совсем дешево, но как раз под мой бюджет. Меня ошарашил их огромный магнит!
Конструкция. Корпус я разработал для Lowther и это был, конечно, рупор. Размещенный впереди спикер делает звук точным, который исходит из одной точки, помех от различных источников (например, с задним рупором) нет, а звук так это же полная частота диапазона!
Форма является наиболее важным вопросом для хорошего звучания передним рупором.
В ожидании доставки моих Lowthers я начал с проектирования рупора. Динамик должен иметь тот же диаметр, что и поверхность конуса. В этом случае Ах стал 256cm ². Рупор пришлось сделать под работу в 150Гц вверх. Для этого я использовал следующую формулу:
Что привело к рупору в 65 х 65 см. Я уменьшил размер до 62 х 62 см, так как рупор должен был быть размещен в углу, где стены выступают в качестве расширения рупора. Идеальной кривой для среднего рупора это лекарство трактрисы с уравнением следующим образом: Где х, является центральной рупора и измеряется от устья рупора, r является радиусом рупора, радиус расстоянии х.
После расчета и сделанных рисунков, пришло время, чтобы получить некоторые материалы в целях приведения акустики к жизни. С некоторым усилием, в результате получил двух дружественных рупора, которые глядят на меня из уголков моей комнаты.
Следующая часть была установить динамики в своем новом доме, подключил провода к усилителю, CD с моим самым любимым треками в плеер и …….. Боже мой, это был такой ужасный звука, холодный, гадский и зернистый . Это был настоящий шок! Через некоторое время я понял, Виктор сказал мне, что колонки Lowther должны не менее 500 часов, прогреваться. Данная акустика на самом деле не подходит для транзисторных усилителей, потому что они не могут по настоящему с ними работать.
Grande Maestro Acustica +клон NHB-108
К счастью для меня есть друг, который присматривается к деталям, проектирует и строит ламповые усилители со всеми видами различных ламп. Я знал, что у него есть подходящие ламповые усилители для Lowther. В прошлом я спрашивал его, чтобы он построил мне ламповый усилитель, но он сказал что позже, и вот настал тот день когда он принес мне ламповый усилитель на испытания с Lowther!
Вернувшись домой и подключил ламповый усилитель и слушал снова … Это уже был довольно лучший, и не такой ужасный звук, кстати, холодный звук исчез через неделю. Через месяц звуковой баланс был намного лучше, и я начал наслаждаться прослушиванием музыки снова. Я купил у него ламповый усилитель.
Я не буду больше использовать транзистор, я подсел на ламповую иглу :))
Я слушал мою новую систему в течение месяца и на самом деле мне нет ничего больше сказать. Экспериментальные рупора со временем будут заменены более сложными.
Каждый раз, когда я сажусь и слушаю, я так увлекаюсь музыкой, которая становится более важной для меня каждый день – это лучше любого ТВ! Кстати, качество звука остается на должном уровне, независимо от того, как громко я слушаю!
Сделай сам рупор для лампового усилителя
Иногда я задаюсь вопросом, что люди многое в жизни действительно упускают, они упускают наслаждение слушать настоящий звук. Сейчас я слушаю почти антикварную конструкцию (колонки, динамики, усилитель) из 50-х годов.
Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники
Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.
Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске именно своего звука!
Читайте также: