Качественный звук невозможно представить себе без добротной передачи низких тонов. К сожалению, штатная акустика, устанавливаемая в автомобили по умолчанию, с этой задачей справляется плохо. Нужен сабвуфер.
Есть сабвуфер далеко не у каждого автолюбителя, но как он выглядит, представляет, наверное, каждый: здоровенный динамик, занимающий половину (в лучшем случае) багажника. Почему сабвуфер должен быть большим? Строго говоря, для качественной передачи низких частот большой размер диффузора не нужен – любые хорошие наушники способны передать «низы» во всем богатстве, несмотря на размер диффузора в десятки раз меньший, чем у сабвуфера. Проблема – в звуковом давлении, создаваемом колонками. Создать звуковое давление в маленьком объеме между ухом и наушниками несложно, другое дело, когда речь идет хотя бы об объеме воздуха внутри автомобиля. И тут чем ниже частота, тем медленнее движется диффузор и тем сложнее создать им необходимое звуковое давление. У диффузора с маленьким диаметром должен быть очень большой ход, чтобы с увеличением громкости звуковое давление на нижних частотах оставалось тем же, что и на высоких – чтобы «низы не проседали». А если музыку хочется слушать очень громко, да еще и с усиленными басами, то уже никакой стандартный динамик не справится – нужно увеличение размера диффузора.
Еще одна особенность сабвуфера – и в стереосистемах, и в системах объемного звука – он всегда один (это тоже многим известно, хотя не все знают, почему так). Дело в том, что человек плохо определяет направление на источник звука низкой частоты. Из-за длины звуковой волны, сравнимой с расстоянием между ушей, оба наших метода определения направления на источник звука не работают. Затухание звука неразличимо (волна просто огибает голову и в обоих ушах звучит с одинаковой интенсивностью), по сдвигу фаз определить направление тоже не получается (пик сигнала приходит в оба уха одновременно). Поэтому одного сабвуфера вполне достаточно – если на него не идет сигнал высокой частоты, определить, где он установлен, не получится.
Характеристики сабвуферов.
Вид. Бывает активный и пассивный. Тут все просто – активный уже содержит в себе усилитель и может быть напрямую подключен к аудиосистеме. Несомненный плюс активного – производитель уже подобрал к нему подходящий по всем параметрам усилитель, и вам не придется ломать над этим голову. Минус – как правило, это одноканальный усилитель, и, если вы хотите не просто добавить сабвуфер к штатной аудиосистеме, а собрать качественную АС с нуля, придется покупать еще один усилитель. Но самый значимый минус активных сабвуферов в том, что усилитель в нем является «котом в мешке» и производители частенько на нем экономят. Если вам нужен не только громкий, но и качественный звук, то при покупке активного сабвуфера не стоит ориентироваться на дешевую продукцию малоизвестных производителей. Да и у дорогих моделей желательно выяснить частотные характеристики усилителя: амплитудно-частотную характеристику, коэффициенты искажений, соотношение сигнал/шум и пр. Если в руководстве по эксплуатации этой информации нет, то, скорее всего, производитель на усилителе сэкономил, и качество его выходного сигнала далеко от идеального. Кроме того, активные сабвуферы (при прочих равных параметрах) имеют большие размеры, чем пассивные (в одном корпусе с ним находится и усилитель, тоже порой немаленький) и найти ему место в машине будет сложнее.
В пассивном сабвуфере усилителя нет, перед подключением потребуется его подобрать. И вообще, все его плюсы и минусы – это минусы и плюсы активных.
Для сборки качественной аудиосистемы пассивный сабвуфер явно предпочтительней. Возможно даже, вам будет лучше выбирать среди сабвуферных колонок.
Для имеющейся АС – активный установить в разы быстрее и проще.
Мощность. Разделяют номинальную мощность и максимальную. Сколько бы ватт не было нарисовано на коробке или корпусе сабвуфера, обязательно следует выяснить, какова его номинальная мощность – та, на которой он может работать час без опасности повреждения. Именно этой мощностью и следует оперировать при подборе сабвуфера, поскольку стандартной процедуры измерения максимальной мощности не существует.
Какова должна быть мощность сабвуфера относительно мощности усилителя? Единого мнения тут нет, все варианты имеют своих ярых сторонников и противников.
Для чистоты звука лучше, если мощность усилителя больше мощности сабвуфера. Только при такой комбинации следует помнить о том, что максимальную мощность на сабвуфер давать нельзя.
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. Но, к сожалению, из-за громкости звука хозяин аудиосистемы зачастую не замечает этих признаков, пока не становится слишком поздно. Правильно работающая защита от перегрузки усилителя, настройка его чувствительности и фильтров, наличие фильтра или внешнего кроссовера между усилителем и сабвуфером – могут обезопасить динамик от воздействия «клипа», но это требует правильного подбора комплектующих и их настройки.
Импедансили входное сопротивление сабвуфера. Должен в точности поддерживаться усилителем. Если подключить сабвуфер 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 сабвуфер 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 сразу два сабвуфера. Тогда их общий импеданс считается по формуле, соответствующей типу подключения.
Диаметр динамика. Бытует мнение, что чем больше – тем лучше. Не обязательно. Диаметр динамика следует рассматривать только в комплексе с мощностью и чувствительностью. Если два сабвуфера одинаковой мощности и чувствительности имеют разный диаметр – лучше взять тот, который меньше. Другое дело, что большим диаметром обладают обычно динамики с большой мощностью и чувствительностью. Но объем машины не так уж и велик и для создания хорошего звукового давления 8-10 дюймового динамика может оказаться вполне достаточно. Но что, если вы планируете использовать аудиосистему машины как мобильную аудиосистему для озвучивания на открытом воздухе? Стоит только открыть багажник и требования к звуковому давлению возрастут в разы. Тут-то и пригодятся диффузоры в 12-15 дюймов и больше. С соответствующей мощностью, разумеется.
Материал изготовления корпуса – очередная тема для жарких споров приверженцев тех или иных материалов. Кто-то утверждает, что лучше чистого дерева ничего быть не может, кто-то отдает предпочтение фанере, обклееной войлоком или карпетом. При этом большинство массовых моделей делается из МДФ и пластика.
Немаловажна также жесткость материала, особенно в конструкциях типа «закрытый ящик».
Чувствительность – для сабвуфера – синоним звукового давления. Показывает, насколько громко (в дБ) будет звучать поданный на вход сигнал в 1 Вт на расстоянии 1 м от динамика. Для устройств сравнимой мощности – чем больше чувствительность, тем громче звук.
Тип корпуса. Все виды корпусов решают, в сущности, одну задачу: что делать со звуком, генерируемым за диффузором. Этот звук генерируется в противофазе основному, и, складываясь с основным, гасит его за счет способности длинных звуковых волн огибать препятствия (если корпуса нет).
Герметичный (закрытый ящик) – самый простой из видов корпусов. Просто глушит звук за диффузором, для чего внутренности герметичного ящика часто оббиты звукопоглощающим материалом. Кроме того, за счет герметичности корпуса за диффузором создается воздушная подушка, сглаживающая резкие движения диффузора и позволяющая выдерживать большую мощность. Плюсы– в простоте, дешевизне и большей устойчивости к пиковым нагрузкам. Минус – немаленькая часть мощности уходит «вхолостую»: звук за диффузором просто глушится, поэтому при одинаковой мощности сабвуферы в таких корпусах звучат тише.
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. 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).
Band-pass корпус совмещает в себе фазоинверторный и герметичный. В отличие от предыдущих корпусов, этот корпус работает как полосовой фильтр – наилучшее звучание получат те частоты, длины волн которых близки к расстоянию от динамика до отверстия. Такое решение может использоваться для увеличения глубины баса у динамика с небольшой чувствительностью. В то же время, такой корпус намного больше, чем герметичный или фазоинверторный.
Минимальная частота – параметр более важный. Если она выше 35 Гц, то ждать от сабвуфера выдающихся «низов» не стоит – он их просто не сможет воспроизвести.
Варианты выбора.
Для простой и быстрой установки сабвуфера в имеющуюся аудиосистему обратите внимание на активные сабвуферы по цене от 5000 до 10000 рублей. Но будьте осторожны с моделями из нижней части ценового диапазона – риск, что в них стоят низкокачественные усилители, достаточно высок.
Для подключения сабвуфера к имеющемуся усилителю по мостовой схеме выбирайте среди пассивных 4-Омных сабвуферов (большинство усилителей рассчитано именно на такой импеданс при подключении сабвуфера «в мост»). Он обойдется вам в 4300-10000 рублей
Если вам нужен сабвуфер, но категорически не хватает свободного места в машине, обратите внимание на компактные модели, помещающиеся под водительским сиденьем. Такие модели довольно дороги: от 6000 до 21000 рублей, зато очень экономят место. Правда, мощность их невысока и оглушать басами окружающих уже не получится.
И, наконец, если вам нужен сабвуфер, способный накрыть басом целый стадион, выбирайте среди мощных моделей с большим диффузором и чувствительностью. Это обойдется вам в 4300-10000 рублей.
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
