Затем, чтобы сделать сабвуфер. У кого-то может возникнуть вопрос: «а зачем может понадобиться делать сабвуфер самому, когда в магазине огромный выбор готовых?» А затем, что изготовив его самостоятельно, можно получить звук требуемых характеристик, наиболее оптимально использовав имеющийся объем. Для автомобилей это особенно актуально: стандартные прямоугольные сабвуферы съедают очень много лишнего места в багажнике. Фактически, кроме фабричного сабвуфера в багажник средней машины толком уже ничего не поместится.
Самодельный же сабвуфер может в точности повторять обводы багажника, может быть закреплен на потолке или внутри запасного колеса – все зависит только от фантазии хозяина авто и его навыков обращения с электролобзиком и шуруповертом. Можно собрать сабвуфер и из нескольких динамиков. Например, взяв 4 динамика относительно небольшого диаметра и разместив их по углам багажника, можно оставить большую часть багажника свободной для груза и, в то же время, добиться звукового давления не меньше чем у «монстра», который займет багажник целиком. Кроме того, имеющий немало преимуществ вариант оформления сабвуфера типа «free air» (о котором ниже), возможно изготовить только самостоятельно или на заказ – в магазине такой сабвуфер не купишь.
Даже если у вас нет желания возиться со сборкой самому, сейчас существует множество фирм, готовых изготовить сабвуфер на заказ – достаточно привезти динамики и показать, куда их поставить. Остается только подобрать по характеристкам сами динамики.
Характеристики сабвуферных динамиков.
Линейка динамиков производства MTX audio. Взаимосвязь между диаметром, мощностью и звуковым давлением есть, но не однозначная.
Диаметр динамика. Бытует мнение, что чем больше диаметр динамика сабвуфера, тем лучше. Мнение не совсем верное. Хотя мощные сабвуферы обычно действительно имеют большой размер динамика, существует большое количество огромных (более 15 дюймов) динамиков, совершенно непригодных для изготовления сабвуфера – например, динамики средней частоты для аудиосистем открытого воздуха. Поэтому диаметр сабвуферного динамика должен рассматриваться скорее как его геометрическая характеристика – влезет/не влезет в предназначенное место. Подбор же конкретной модели лучше производить по другим параметрам.
Комбинация, в которой усилитель слабее сабвуфера, при грамотной настройке системы, считается более безопасной – но только при грамотной. Эта комбинация опасна тем, что усилитель при запредельных нагрузках входит в режим клиппинга и начинает выдавать на выходе высокочастотный сигнал большой мощности, очень опасный для динамиков. Первым признаком «клипания» усилителя являются хрипы, трески и щелчки, появляющиеся в звучании сабвуфера. Правильно работающая защита от перегрузки усилителя, настройка его чувствительности и фильтров – могут обезопасить динамик от воздействия «клипа», но это требует правильного подбора комплектующих и их настройки.
Чувствительностьхарактеризует создаваемое динамиком звуковое давление, показывая, насколько громко (в дБ) будет звучать поданный на вход сигнал в 1Вт на расстоянии 1м от динамика. Для устройств сравнимой мощности – чем больше чувствительность, тем громче звук.
Импедансили внутренне сопротивление динамика должно в точности поддерживаться усилителем. Если подключить динамик с импедансом 2 Ом к выходу, рассчитанному минимум на 4 Ом, то выходной каскад усилителя может перегореть, не выдержав вдвое возросших токов. Если же наоборот, подключить нагрузку на 8 Ом к выходу, рассчитанному максимум на 4, то звук динамика будет намного тише, чем если подключение производилось бы правильно.
Иногда для увеличения звукового давления к усилителю подключают несколько динамиков. Тогда их общий импеданс считается по формуле, соответствующей типу подключения. Кроме того, для удобства подстройки динамиков под усилитель, многие производители выпускают динамики с двойной обмоткой. Преимущество таких динамиков в том, что обмотки можно подсоединять как последовательно, так и параллельно, приводя, таким образом, импеданс динамика к требуемому значению.
Материал подвеса. Подвес диффузора динамика сабвуфера для обеспечения низкой резонансной частоты должен обладать большой гибкостью. Жесткие подвесы, вроде бумаги и ткани, очень популярные в простых динамиках, здесь не подойдут. Второе требование к материалу подвеса – его упругость не должна меняться в диапазоне хода диффузора. Мягкая резина и пенополиуретан (поролон) идеально подходят в качестве подвеса, но, к сожалению, имеют низкие эксплуатационные качества.
Разрушившийся подвес из пенополиуретана.
Пенополиуретан не выносит прямых солнечных лучей и при активной эксплуатации со временем рассыхается и трескается. Резина хоть и меньше, но тоже подвержена атмосферным воздействиям, кроме того, она «дубеет» на морозе. Каучуковые подвесы и подвесы из пенорезины имеют лучшие эксплуатационные качества, но они обладают большей упругостью и звук таких динамиков более «жесткий». В то же время не стоит рассматривать материал подвеса, как определяющую характеристику – конкретный состав у каждого производителя свой, и каучуковый подвес одного динамика может оказаться намного мягче резинового подвеса другого.
Резонансная частота – это, грубо говоря, такая частота, с которой упругая система будет колебаться, если дать ей единичный импульс. Еще грубее – на этой частоте заставить колебаться упругую систему легче всего. Амплитудно-частотная характеристика таких систем имеет ярко выраженный пик в районе резонансной частоты. Но если мы взглянем на АЧХ любого динамика, никакого пика мы там не увидим – и понятно, почему: кому нужен динамик, который будет громко звучать только на одной частоте? АЧХ динамика сглаживается, в основном при помощи постоянного магнита, находящегося с тыльной стороны динамика. Вместе с катушкой диффузора этот магнит играет роль электромагнитного тормоза, демпфируя упругие колебания диффузора. В результате на АЧХ резонансной частоты не видно, но она никуда не девается – на этой частоте внутреннее сопротивление (импеданс) динамика максимально. Чем важна резонансная частота? Тем, что она очень близка к частоте среза динамика – частоте, ниже которой громкость звучания стремительно падает до 0. Так происходит потому, что чем ниже частота, тем ниже скорость движения диффузора и тем больший объем воздуха он должен «сдвинуть» (создать звуковое давление) для поддержания громкости. И чем дальше частота уходит от резонансной в «низы», тем сложнее динамику создать необходимое звуковое давление. На практике для сабвуферов обычно допускается работа на частоте немного ниже резонансной, но насколько конкретно – можно узнать, только посмотрев на АЧХ. Не имея перед глазами графика, лучше ориентироваться на то, что минимальная частота будущего сабвуфера вряд ли будет ниже 70-80% от резонансной частоты динамика. Т.е., если перед вами огромный 15-дюймовый «блин» с мощным магнитом, но с резонансной частотой в 70 Герц – это не сабвуферный динамик и хорошей передачи «низов» от него ждать не стоит, поскольку слышимые частоты начинаются с 20 Гц. Не забывайте также, что при любом варианте оформления сабвуфера, кроме «бесконечного экрана» резонансная частота сабвуфера будет выше резонансной частоты динамика.
Поведение динамика после подачи импульсного сигнала для различных значений полной добротности. Хорошо заметны собственные колебания диффузора, начинающиеся при добротности выше 1.
Полная добротность характеризует как раз вышеупомянутую упругость системы – чем выше полная добротность, тем более упруг динамик, и тем ярче на его АЧХ выделяется резонансная частота. Высокая полная добротность динамика (выше 1) – однозначно плохо, пик АЧХ на частоте резонанса будет заметен при любом оформлении. Динамики с низкой полной добротностью (ниже 0,5) также надо выбирать с осторожностью – различные варианты оформления по-разному повышают полную добротность, но если итоговая полная добротность будет ниже 0,4, звук начнет искажаться. Выделяют два конкретных значения, на которые можно ориентироваться при вычислении полной добротности будущего сабвуфера: 0,577, характеризующаяся минимальными временными задержками и 0,707, обеспечивающая максимально гладкую АЧХ. С учетом всех факторов динамики разделяют на:
— предназначенные для оформления «free air» с полной добротностью больше 0,7;
— предназначенные для оформления в «закрытый ящик» с полной добротностью 0,4-0,7;
— предназначенные для фазоинверторов с полной добротностью до 0,4.
Эквивалентный объем – это такой объем воздуха за диффузором в корпусе «закрытый ящик», который создаст упругость, близкую к упругости подвеса самого динамика. Сам по себе эквивалентный объем не является оценочной характеристикой, нельзя сказать, что такое его значение – хорошо, а сякое – плохо. Однозначно одно – чем больше эквивалентный объем динамика, тем больших размеров «закрытый ящик» или фазоинверторный корпус потребуются для этого динамика, чтобы обеспечить хороший звук.
Оформление сабвуфера.
Очень простое в исполнении, но не самое удачное оформление типа «free air». Полка багажника закреплена неплотно, неизбежны скрипы и дребезг при работе динамиков. Кроме того, под вопросом звуконепроницаемость такой стенки.
Звук в динамике генерируется с обеих сторон диффузора. И, из-за способности звуковых волн низкой частоты огибать препятствия, в сабвуферных динамиках звук с тыльной стороны диффузора накладывается на основной и глушит его. Поэтому просто поставить динамик в багажник недостаточно – надо отделить звук с задней стороны диффузора от основного – т.е. «оформить» динамик. Обычно сабвуферные динамики в автомобиле оформляются как «free air» или «закрытый ящик». Сабвуферы ручной сборки в фазоинверторном корпусе встречаются редко. Во-первых, самостоятельный расчет и изготовление фазоинверторного корпуса – дело непростое. А во-вторых, форма такого корпуса тоже имеет значение, и разместить фазоинверторный корпус в каком-нибудь «закутке» может и не получиться.
Варианты оформления «free air».
«free air» или «бесконечный экран» – вариант оформления, в котором динамик встроен в звуконепроницаемый экран, объем воздуха за которым значительно (в 10 и более раз) превышает эквивалентный объем динамика. Экран может разделять на две части багажник, или отделять багажник от салона. Плюсы такого оформления порой являются определяющим аргументом за покупку сабвуферных динамиков вместо готового сабвуфера:
— оптимальное использование пространства;
— нет потерь мощности из-за гашения звука;
— этот вариант оформления не меняет резонансную частоту и полную добротность динамика;
Минусы тоже имеются. Звуковое давление сабвуфера в таком оформлении будет минимальным, а еще возможны изменения качества звука при заполнении багажника.
Варианты оформления «закрытый ящик».
«Закрытый ящик» представляет собой герметичный звукоизолированный короб, в котором звук с задней стороны диффузора просто глушится. Кроме того, за счет герметичности корпуса за диффузором создается воздушная подушка, сглаживающая резкие движения диффузора и позволяющая выдерживать большую мощность. Резонансная частота и полная добротность сабвуфера будут примерно в 1,5 раза выше, чем аналогичные показатели динамика. Плюсы – в простоте, дешевизне и большей устойчивости к пиковым нагрузкам. Минусы:
— немаленькая часть мощности уходит «вхолостую»: звук за диффузором просто глушится;
— такой корпус отнимает из внутреннего пространства автомобиля объем, не меньший, чем эквивалентный объем динамика;
Сабвуфер в фазоинверторном корпусе в багажника автомобиля.
В фазоинверторном корпусе существует отверстие, расстояние от которого до динамика подобрано таким образом, чтобы звуковая волна с задней стороны диффузора доходила до отверстия в той же фазе, что и с передней стороны. Звук не глушится, мощность расходуется более эффективно. Полная добротность в таком корпусе повышается еще больше, чем в предыдущем случае. Минус в том, что длина волны зависит от частоты, и при отклонении длины волны от расчетной, звук будет искажаться. Кроме того, динамики в таких корпусах больше подвержены повреждениям при больших нагрузках – это особенно актуально, если на усилителе нет фильтра сверхнизких частот (subsonic).
Варианты выбора.
Для оформления сабвуфера типа «free air» вам понадобится динамик с полной добротностью в районе 0,5-0,7 и резонансной частотой 25-40 Гц. Чувствительность такого динамика должны быть повыше, зато вполне допускается большой эквивалентный объем. Такой динамик будет стоить от 3000 рублей.
Для оформления сабвуфера в «закрытый ящик» подойдут динамики с полной добротностью пониже и с небольшим эквивалентным объемом. Такие обойдутся вам от 3000 до 8000 рублей.
Если вы хотите установить несколько динамиков по углам багажника в оформлении «закрытый ящик», оставив максимальный объем для перевозки грузов, выбирайте среди динамиков с минимальным эквивалентным объемом. Такие будут стоит около 4500-5000 рублей.
Для подключения сабвуфера к имеющемуся усилителю по мостовой схеме выбирайте среди 4-Омных динамиков (большинство усилителей рассчитано именно на такой импеданс при подключении динамиков «в мост»). Он обойдется вам в 3000-8000 рублей
При выборе автомобильного сабвуфера следует помнить, что любой сабвуферный динамик для его правильной работы должен быть грамотно и верно оформлен акустически — установлен в рассчитанный для него корпус. Угадать и подобрать корпус практически не возможно. Все нужные параметры для расчета корпуса всегда есть в характеристиках сабвуферного динамика, а чаще и все варианты корпусов, в которых данный динамик зазвучит.
Автомобильный сабвуфер размера 10 дюймов будет давать Вам четкий и быстрый бас.
Сабвуфер в автомобиле предназначен для воспроизведения нижнего и среднего баса.
Краткое описание основных характеристик автомобильных сабвуферов:
Авто-сабвуфер это именно та вещь, где в отличие от выбора акустики в автомобиль есть смысл обращать внимание на величину магнита. Особенно если Вас интересует мощный саб. Диффузор, как и везде в акустике, рекомендуем прессованный картон — лучшая жесткость при небольшом весе, с водоотталкивающей пропиткой. Подвес — резина или каучук. Также стоит обратить внимание на производителя — его стаж работы в этом секторе и как фирма зарекомендовала себя на рынке, а также на наличие гарантии в случае неисправности.
При выборе сабвуфера стоит помнить, что гарантировать, что купленный Вами сабвуфер зазвучит в Вашей системе и будет Вас устраивать по качеству звука, не сможет даже продавец автозвука с 10-ти летним стажем. Слишком много нюансов и тонкостей в этом секторе. Покупать автомобильный сабвуфер стоит только там, где Вам его заменят в течение нескольких дней, если звук Вас не устроит. А самый лучший вариант, это выбрать в магазине 2-3 варианта от проверенных и хорошо зарекомендовавших себя производителей и прослушать в своем авто. Это избавит Вас от покупки, которая может не приносить удовольствие своим звуком, а гудеть и раздражать Вашу нервную систему.
Сабвуфер – это громкоговоритель, воспроизводящий самые низкие, из воспринимаемых человеком, частот, которые не входят в частотный диапазон широкополосных акустических систем. Термин «сабвуфер» используется для описания любой системы с низкочастотной головкой, выполненной в отдельном корпусе, он означает – «ниже НЧ-динамика».
Сабвуфер важнейшая часть акустики домашнего кинотеатра, так как дорисовывает самую нижнюю часть звукового спектра
Считается, что человек слышит звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 КГц, однако чувствительность к звуковому диапазону, из-за физиологических отличий отличается у женщин и мужчин, и к тому же с возрастом меняется. Верхняя граница акустических частот у мужчин к 40 годам жизни снижается до 15-16 КГц, женщины же слышат высокие частоты и до более позднего возраста.
Ключевые «сабвуферные» термины:
Для раскачки низких частот требуется приложить большую энергию, а потому диаметры сабвуферов поражают своими размерами и мощью
Проблемы достоверного воспроизведения низких частот начинаются для создателей акустики в диапазоне от 20 до 400 Гц. Главная из них заключается в том, что для качественного звучания басов необходимо применять большие и тяжелые диффузоры. Размер излучателя определяет повышенную его механическую жесткость во избежание изгиба при колебаниях. Большая площадь диффузора делает заметным сопротивление и сжимаемость воздуха. Также требует применения мощного «насоса» катушки индуктивности, которая располагается в зазоре огромного магнита специальной формы.
Для раскачивания излучателя с амплитудой в 6 – 7 см динамику требуется мощнейшая магнитная система и большие токи на катушке индуктивности
К катушке динамика сабвуфера подводится мощность в десятки, иногда и в сотни и даже тысячи ватт, а такому усилителю нужен дорогой качественный источник питания и эффективный отвод тепла как от самого усилителя, так и от звуковой катушки. Длина звуковой волны сопоставима с геометрическими размерами корпуса громкоговорителя и помещения для прослушивания, поэтому становится значимым влияние механических резонансов и проблем интерференции – наложения прямых, отраженных и стоячих волн. Именно по этой причине разработчики высококачественных многополосных аудиосистем предпочитают разделять отсеки внутри их корпуса, отдельно для высоких, средних и для низких частот.
Конструктивно сабвуферы могут иметь динамик на передней панели…
Конструкция сабвуфера обманчиво проста – это сравнительно крупный корпус чаще всего кубической или схожей формы, изготовленный из традиционных для акустических систем материалов (например, MDF), со встроенным низкочастотным динамиком и, в случае если саб активный, с мощным усилителем, воспроизводящим диапазон частот от 20 Гц до 300-500 Гц. Встречаются цилиндрические и шаровидные системы, но они не получили широкого распространения. Глубина хода излучателя динамика может достигать 7 и более сантиметров.
… и на нижней панели корпуса
В настоящее время существует несколько основных типов акустического оформления низкочастотной динамической головки, например: «бесконечно большой экран» (эта схема чаще всего используется для опытов), закрытый ящик, корпус с фазоинвертором, с пассивным излучателем и система с акустическим полосовым двухобъемным фильтром, и другие. Каждый из вариантов имеет свои достоинства и недостатки.
Знаменитый сабвуфер Saturn 55
Один из наиболее распространенных сабвуферов – саб с фазоинвертором, причем последний может располагаться вместе с громкоговорителем в «днище» корпуса, приподнятого на массивных ножках. Такая конструкция образует профилированный зазор, зачастую улучшающий качество звука. В целом же конструкция и технологии подобных аппаратов кардинально не изменялись очень давно, поэтому существенного улучшения качества воспроизведения можно ожидать лишь при использовании новых физических принципов.
Активный сабвуфер объединяет в одном корпусе разделительный фильтр, усилитель мощности и низкочастотный динамик. Существуют три основных типа соединений активных сабов. Первый имеет линейные входы (для подключения к предварительному усилителю), линейные выходы (сигнал с которых подается на усилитель мощности) и регулятор уровня сигнала сабвуфера. Выходной линейный сигнал, подаваемый на основные громкоговорители, фильтруется, чтобы ослабить в нем энергию составляющих низких частот. Обычно непосредственно на сабвуфере регулируется и частота разделения, чтобы можно было выбрать значение, обеспечивающее наилучшее согласование с основными громкоговорителями.
Другой вариант включения нередко используется для пассивных сабвуферов (тех, что не имеют собственного встроенного усилителя), но так же применим и в активных схемах. При таком, наименее желательном способе подключения, широкополосный выходной сигнал усилителя мощности подается на вход сабвуфера, а его разделительный фильтр удаляет из сигнала низкие частоты и выдает отфильтрованный сигнал на основные громкоговорители. Таким образом, в общем сигнальном тракте используется дополнительный разделительный фильтр.
В третьем варианте, сигнал фильтруется в предусилителе, процессоре или ресивере и в готовом виде подается на линейный вход сабвуфера. При таком подключении задача сабу уже не требуется разделять сигнал на широкополосную и низкочастотную составляющие, и набор его регулировок ограничивается громкостью и поворотом фазы.
Саб с фазоинвертором…
Если же сабом дополняется стереокомплект из «полочников», то стоит знать, что они не всегда смогут адекватно заменить собой пару хороших «напольников». Виной тому бывает или плохое качество разработки сабвуфера, или его неправильная настройка, или, что чаще всего, он предназначен для воспроизведения взрывов в системах домашнего кинотеатра, а не для передачи тонких оттенков звучания музыки. Редкий сабвуфер не ухудшает качество сигнала, поступающего на основные громкоговорители, хорошо сочетается с ними по звучанию, обладает упругим и управляемым звучанием басов и может улучшить систему воспроизведения. Поэтому вы должны покупать сабвуфер с большой осторожностью.
Набор входящих и исходящих разъемов, а так же регуляторов помогает согласовывать работу сабвуфера с остальной акустикой
К тому же сабвуфер надо инсталлировать в систему только с учетом аккуратной и кропотливой работы по согласованию с АС. Сабу надо будет найти место, где он не только не будет «путаться под ногами», но где он не будет «мешать» и музыке. Здесь велика вероятность того, ваша хорошая прежде система, превратится в систему с невнятной сценой и бубнящим, забивающим все низкочастотным резонансом, который зачастую выдается за «хороший сочный бас».
Регуляторы нередко выносят на переднюю панель сабвуфера
Здесь следует отметить проекты НЧ-излучателей, на которые «средства не щадят». Они реализуют мечту о «музыкальном» сабвуфере, разгружающем фронтальные АС и достигающем «нутряные» значения баса при целостной картине музыкального образа. Например, 200-килограммовый Saturn 55 от французской фирмы Cabasse. Это «одомашненный» прототип профессионального агрегата. Корпус в 500 литров весь в стяжках и скобах. Сама 21-дюймовая головка весит 27 кг.
Знаменитый сабвуфер Saturn 55
Развитие многоканальных систем как для кино, так и для аудио (таких например как форматы SACD и DVD-Audio) предполагает отдельную низкочастотную дорожку для сабвуфера, а это значит, что интерес к низкочастотной акустике будет только возрастать.
