Технические характеристики акустических систем. Как рассчитать мощность акустической системы Реальная мощность акустики
Показатель чувствительности
Определяя мощность акустики, надо помнить о таком параметре, как характеристическая чувствительность. Можно считать её своеобразным КПД, которым обладает система. По ней можно понять, насколько эффективно акустика может преобразовывать звуковые сигналы на входе в мощность волны.- Чтобы озвучить помещение, площадь которого составляет 15 м2, с помощью системы, у которой этот показатель составляет 90 децибел/ватт/метр, нужно использовать усилитель, выходная мощность которого равна 20-30 ватт на канал.
- Если помещение просторнее, например, в 20 «квадратов», то понадобится усилитель на 40-50 ватт. Если чувствительность уменьшается на три децибела, то сохранить такое же звуковое давление можно, увеличивая вдвое входную мощность. То есть если чувствительность повышается на три децибела, вы можете снизить вдвое мощность.
- Акустика, показатель чувствительности которой составляет 96-98 децибел/ватт/метр, подойдёт для работы с маломощными ламповыми усилителями, мощность на выходе которых составляет от 3 до 5 ватт на канал.
Определение мощности
Раньше в инструкциях присутствовала номинальная и музыкальная мощность. На музыкальную мощность влияет механическая и электрическая прочность динамиков.Сегодня же производители указывают диапазон рекомендуемых показателей мощности низкочастотного усилителя, к примеру, от 25 до 100 ватт. При этом верхний показатель - это музыкальная мощность, которой обладает
Прежде всего, выясните, что и зачем вам нужно. Ясное дело, что у чувствительного меломана одни запросы, а у гремящей сковородками домохозяйки – совсем другие. Также реально оцените возможности своего помещения. Согласитесь, глупо втискивать в комнатку три на три метра огромные концертные колонки.
Поэтому выбор акустической системы или попросту колонок может стать непростой задачей для тех, кто хочет получить у себя в доме качественное звучание, но мало сталкивался с параметрами техники для воспроизведения звука. Чтобы сделать правильный выбор нужно исходить из ключевых параметров, особенностей акустических систем, а также из собственных предпочтений и средств, которыми вы располагаете.
1. Сколько полос у акустики?
Ваша акустика может быть как однополосной, так и пятиполосной. Если нет особенных запросов или вы совсем лишены музыкального слуха, вам хватит и однополосной системы, в которой все звуки будут изливаться из одного динамика. Хотя, наверное, лучше все-таки приобрести двухполосную, где один динамик будет воспроизводить звуки низких и средних частот, а другой - звуки высокой частоты. При более взыскательном музыкальном вкусе стоит попробовать приобрести трехполосную аудиосистему, у которой за низкие, средние и высокие частоты отвечают отдельные динамики.
2. Мощность акустики
В народе бытует заблуждение, что мощность акустики напрямую связана с ее громкостью. Это не так. Акустика может надолго лишить сна ваших чувствительных соседей, но это событие никак не будет связано с ее мощностью. Мощность - скорее показатель механической надежности: чем она выше, тем надежнее система. Выбирая акустику, обязательно учитывайте одно существенное обстоятельство – мощность колонок обязательно должна быть выше мощности усилителя, иначе их песня будет недолгой.
3. Чувствительность и частота акустики
А вот от чего действительно зависит громкость системы, так это от ее чувствительности, измеряемой в децибелах. Их количество показывает звуковое давление ваших колонок на окружающее пространство. Как вы понимаете, чем выше чувствительность, тем мощнее звук. Обычному слушателю вполне подойдет чувствительность в 85 децибел.
Очень важным параметром также является частота акустической системы. Мы способны слышать звуки в диапазоне от 20 до 20000 Гц. Низкие частоты - от 20 до 150 Гц, средние частоты - от 100 до 7000 Гц и высокие частоты - от 5000 до 20000 Гц. Если акустика нужна лишь как дополнение к домашнему кинотеатру, то вполне хватит частотного диапазона от 100 до 20000 Гц. Для меломанов больше подойдет система с диапазоном от 20 до 35000 Гц.
4. Активная или пассивная акустика?
При выборе акустической системы важно знать, что у активной акустики фактически каждый динамик (т.е. каждая полоса частот) усиливается отдельным усилителем. Кроме того, разделительные фильтры стоят не на выходе, а на входе усилителей и они также активны. Это дает немало преимуществ активных акустических систем перед пассивными. Во-первых, активный фильтр легче отрегулировать. Во-вторых, обеспечивается лучшее качество звучания за счет того, что динамики подключают непосредственно к усилителям. В-третьих, активные акустические системы имеют более широкий диапазон воспроизводимых частот. И, в-четвертых, активные колонки снабжены регулятором громкости, что повышает их удобство при эксплуатации.
Преимущество пассивных систем в том, что для них не требуется подвод линейного сигнала и напряжения к каждой колонке, в отличие от активных. Однако при этом для пассивных акустических систем требуется внешний усилитель.
5. Тип корпуса
При выборе акустики обратите внимание и на тип корпуса. Самые популярные акустические системы – закрытого или фазоинверторного типа. Корпус закрытого типа – наиболее простой и при этом он вполне может удовлетворить ваш вкус. Однако закрытое пространство повышает частоту нижнего резонанса. Это в итоге негативно сказывается на передаче низких частот. Большинство современных акустических систем используют фазоинверторный тип корпуса.
6. Из чего сделаны колонки?
Колонки могут быть сделаны как из пластика, так и из дерева или ДСП. У каждого материала есть свои достоинства. Пластик дает возможность реализовать самые смелые дизайнерские решения, он легкий и дешевый, колонки сделанные из него занимают меньше места. Правда, и звук такой акустики будет попроще – он сильно искажается при увеличении громкости, колонки начинают дребезжать. Пластиковую акустику чаще всего используют для озвучивания компьютера, а для просмотра фильмов и прослушивания музыки лучше купить деревянные колонки. Если вы все-таки решили остановиться на пластмассе, позаботьтесь о том, чтобы колонки имели неправильную форму, были без широких плоских панелей и переборок, острых кромок и углов. В любом случае у вашей акустики должны отсутствовать вентиляционные отверстия, все соединения должны быть качественно проклеены.
7. Покупать комплект или собирать по частям?
Акустические системы выпускают готовыми комплектами, а бывают и разделенными на отдельные составляющие. Готовые системы обычно состоят из центрального блока, сабвуфера и саттелитов. Отдельно могут продаваться универсальные громкоговорители, фронтальные громкоговорители, фронтальный или тыловой громкоговорители, громкоговорители центрального канала, громкоговорители тылового канала, сабвуферы, универсальные громкоговорители со встроенным сабвуфером, мониторы и сателлиты.
Если вы решили остановиться на готовом комплекте, то присмотритесь к количеству громкоговорителей. Фронтальные и тыловые колонки должны продаваться парами, а у сабвуфера и центрального канала должно быть по одному громкоговорителю. Если акустика нужна для комплектования домашнего кинотеатра, то подбирайте ту, у которой есть тыловой канал – он добавит эффект окружения звуком.
Колонки и сабвуферы также могут быть как полочными, так и напольными. И у тех, и у других есть свои преимущества для тех, кто собирает свою акустику по частям. Напольные, как правило, более мощные и порадуют более качественным звуком, зато полочные более удобны при размещении в городской квартире. Их можно прикрепить хоть по углам, они не будут «путаться под ногами».
Диапазон, в пределах которого уровень звукового давления, развиваемого акустической системой, не ниже некоторой заданной величины, по отношению к уровню, усредненному в определенной полосе частот. Под уровнем звукового давления понимается отношение измеренного значения модуля звукового давления к величине 2 х 10-5 Па, выраженное в децибелах. В рекомендациях МЭК 581 - 7 минимальные требования к этому параметру составляют 50 - 12500 Гц при спаде 8 дБ по отношению к уровню, усредненному в полосе частот 100 - 8000 Гц. Характеристика в значительной степени определяющая естественность звучания акустики. Производители АС стремятся максимально приблизить значение этого параметра к максимальному диапазону воспринимаемому органами слуха человека (20 - 20000 Гц). Эффективно воспроизводимый диапазон определяется характеристиками динамиков, конструкцией и размерами акустической системы, параметрами встроенного разделительного фильтра. На низких частотах решающую роль играет объем корпуса АС. Чем он больше, тем более эффективно воспроизводятся низкие частоты.
С воспроизведением высоких частот проблем обычно не возникает, современные твитеры (высокочастотные динамики) позволяют воспроизводить даже ультразвук. Поэтому диапазон воспроизводимых частот некоторых АС превышает верхнюю границу слышимости. Считается, что в этом случае более точно передается тембровая окраска слышимых составляющих звуковой программы. Типичные значения: 100 - 18000 Гц для полочной акустики и 60 - 20000 Гц для напольной. В каталогах приводится график звукового давления развиваемого акустической системой, в зависимости от частоты (график амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)), по которому можно определить как эффективный рабочий диапазон частот, так и неравномерность АЧХ, рассмотренную ниже.
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (неравномерность характеристики звукового давления)
Степень неравномерности АЧХ характеризуется отношением максимального значения звукового давления к минимальному, или по другой методике, отношением максимального (минимального) значения к среднему, в заданном диапазоне частот, выраженное в децибелах. В рекомендациях МЭК 581 - 7, определяющих минимальные требования к аппаратуре Hi - Fi, указывается, что неравномерность АЧХ не должна превышать ± 4 дБ в диапазоне 100 - 8000 Гц. В лучших моделях АС категории Hi - Fi достигнут уровень неравномерности ± 2 дБ.
Характеристика направленности
Позволяет оценить пространственное распределение излучаемых акустической системой звуковых колебаний, и оптимально расположить акустические системы в различных помещениях. Об этом параметре позволяет судить диаграмма направленности АС, представляющая собой зависимость уровня звукового давления от угла поворота АС относительно его рабочей оси в полярных координатах, измеренная на одной или нескольких фиксированных частотах. Иногда спад амплитудно-частотной характеристики при повороте АС на некоторый фиксированный угол, отображается на основном графике, в виде дополнительных ответвлений АЧХ.
Характеристическая чувствительность (Sensitivity, Efficiency)
Отношение среднего звукового давления, развиваемого акустической системой в заданном диапазоне частот (обычно 100 - 8000 Гц) на рабочей оси, приведенное к расстоянию 1 м и подводимой электрической мощности 1 Вт. В большинстве моделей АС категории Hi - Fi уровень характеристической чувствительности составляет 86 - 90 дБ (в технической литературе вместо дБ часто указывается дБ/м/Вт). В последние годы появились высококачественные широкополосные АС с высокой чувствительностью 93 - 95 дБ/м/Вт и более. Параметр определяющий, какой динамический диапазон, то есть отношение максимального звукового давления, к минимальному, выраженное в децибелах, способна обеспечить АС. Широкий динамический диапазон позволяет с большой достоверностью воспроизводить сложные музыкальные произведения, особенно джазовую, симфоническую, камерную музыку.
Коэффициент нелинейных искажений (Distortion, Total Harmonic, THD)
Характеризует появление в процессе преобразования, отсутствовавших в исходном сигнале спектральных составляющих искажающих его структуру, то есть, в конечном счете, точность воспроизведения. Важный параметр, так как «взнос» АС в общий коэффициент нелинейных искажений всего звукового тракта как правило является максимальным. Например коэффициент нелинейных искажений современного усилителя составляет сотые доли процента, в то время как типичное значение этого параметра для акустики - единицы процентов. При увеличении мощности сигнала коэффициент нелинейных искажений возрастает.
Электрическая (акустическая) мощность (Power Handling)
Мощность определяет уровень звукового давления и динамический диапазон (с учетом характеристической чувствительности), который потенциально может обеспечить АС в определенном помещении. Используется несколько определяемых разными стандартами видов мощностей:
Характеристическая
При которой АС обеспечивает заданный уровень среднего звукового давления. В рекомендациях МЭК значение этого уровня установлено 94 дБ на расстоянии 1 метр.
Максимальная (предельная) шумовая или паспортная (Power Handling Capacity)
При которой акустическая система может длительное время работать без механических и тепловых повреждений при испытаниях специальным шумовым сигналом, близким по спектру реальным музыкальным программам (розовый шум). По методике измерений она совпадает с паспортной мощностью, определяемой в отечественных стандартах.
Максимальная (предельная) синусоидальная (Maximum Sinusoidal Testing Power, Rated Maximum Sinusoidal Power)
Мощность непрерывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот, при которой АС может длительно работать без механических и тепловых повреждений.
Максимальная (предельная) долговременная (Long Term Maximum Input Power)
Мощность, которую акустика выдерживает без механических и тепловых повреждений в течение одной минуты, при таком же испытательном сигнале, как и для паспортной мощности. Испытания повторяются 10 раз с интервалом в 1 минуту.
Максимальная (предельная) кратковременная (Short Term Maximum Input Power)
Мощность, которую выдерживает АС при испытании шумовым сигналом с таким же распределением, как и для паспортной мощности, в течение 1 секунды. Испытания повторяются 60 раз с интервалом в 1 минуту.
Пиковая (максимальная) музыкальная мощность или «музыкальная» (Peak Music Power Output - PMPO)
Излюбленный параметр производителей, озабоченных сбытом своей, часто не очень качественной, аппаратуры. Методика измерения, определяемая немецким стандартом DIN 45500, следующая: на АС подается кратковременный (менее 2 секунд) сигнал частотой ниже 250 Гц. Акустика считается прошедшей испытания, если при этом нет заметных на слух(!) искажений. Данная методика позволяет упомянутым выше производителям снабжать свои изделия яркими наклейками с такими примерно текстами: "P.M.P.O. …" (или "Musical Power…") "…100!", "…200!" и даже… "…1000 Wt!". Понятно, что этот параметр слабо характеризует реальное качество воспроизведения звука.
При выборе пары усилитель плюс АС, желательно, чтобы реальная максимальная мощность акустической системы превышала мощность усилителя приблизительно на 30 и более процентов. В этом случае вы будете застрахованы от выхода из строя акустики, по причине подачи на нее сигнала недопустимо большого уровня. Например с усилителем мощностью 50 Вт на канал, можно использовать колонки с паспортной мощностью 75 Вт каждая. Какая мощность усилителя достаточна для качественного воспроизведения звука? Во многом это определяется параметрами помещения, характеристиками акустических систем, потребностями самого слушателя. С большой степенью приблизительности считается, что для современных жилых помещений среднего размера мощность усилителя должна быть не менее 20 Вт.
Электрическое (входное) сопротивление (импеданс)
Наиболее распространенные значения: 4, 8 или 16 Ом. Этот параметр важен при выборе усилителя, с которым будет работать АС. Оптимально использовать акустическую систему с сопротивлением, соответствующим указанному в паспорте усилителя. Такое решение будет обеспечивать идеальное согласование характеристик акустики и усилителя, то есть максимальное качество звука.
Мощность
Под словом мощность в разговорной речи многие подразумевают «мощь», «силу». Поэтому вполне естественно, что покупатели связывают мощность с громкостью: «Чем больше мощность, тем лучше и громче будут звучать колонки». Однако это распространенное мнение в корне ошибочно! Далеко не всегда колонка мощностью 100 Вт будет играть громче или качественней той, у которой указана мощность «всего» в 50 Вт. Значение мощности, скорее, говорит не о громкости, а о механической надежности акустики. Те же 50 или 100 Вт это совсем не громкость звука , издаваемого колонкой. Динамические головки сами по себе имеют низкий КПД и преобразуют в звуковые колебания лишь 2-3% мощности подводимого к ним электрического сигнала (к счастью, громкости издаваемого звука вполне хватает для создания звукового сопровождения). Величина, которую указывает производитель в паспорте динамика или системы в целом, говорит лишь о том, что при подведении сигнала указанной мощности динамическая головка или акустическая система не выйдет из строя (вследствие критического разогрева и межвиткового КЗ провода, «закусывания» каркаса катушки, разрыва диффузора, повреждения гибких подвесов системы и т.п.).
Таким образом, мощность акустической системы - это технический параметр, величина которого не имеет прямого отношения к громкости звучания акустики, хотя и связана с ней некоторой зависимостью. Номинальные значения мощности динамических головок, усилительного тракта, акустической системы могут быть разными. Указываются они, скорее, для ориентировки и оптимального сопряжения между компонентами. Например, усилитель значительно меньшей или значительно большей мощности может вывести колонку из строя в максимальных положениях регулятора громкости на обоих усилителях: на первом - благодаря высокому уровню искажений, на втором - благодаря нештатному режиму работы колонки.
Мощность может измеряться различными способами и в различных тестовых условиях. Существуют общепринятые стандарты этих измерений. Рассмотрим подробнее некоторые из них, наиболее часто употребляемые в характеристиках изделий западных фирм:
RMS (Rated Maximum Sinusoidal power — установленная максимальная синусоидальная мощность). Мощность измеряется подачей синусоидального сигнала частотой 1000 Гц до достижения определенного уровня нелинейных искажений. Обычно в паспорте на изделие пишется так: 15 Вт (RMS). Эта величина говорит, что акустическая система при подведении к ней сигнала мощностью 15 Вт может работать длительное время без механических повреждений динамических головок. Для мультимедийной акустики завышенные по сравнению с Hi-Fi колонками значения мощности в Вт (RMS) получаются вследствие измерения при очень высоких гармонических искажениях, часто до 10%. При таких искажениях слушать звуковое сопровождение практически невозможно из-за сильных хрипов и призвуков в динамической головке и корпусе колонки.
PMPO (Peak Music Power Output пиковая музыкальная мощность). В данном случае мощность измеряется подачей кратковременного синусоидального сигнала длительностью менее 1 секунды и частотой ниже 250 Гц (обычно 100 Гц). При этом не учитывается уровень нелинейных искажений. Например, мощность колонки равна 500 Вт (PMPO). Этот факт говорит, что акустическая система после воспроизведения кратковременного сигнала низкой частоты не имела механических повреждений динамических головок. В народе единицы измерения мощности Вт (PMPO) называют «китайскими ваттами» из-за того, что величины мощности при такой методике измерения достигают тысячи Ватт! Представьте себе - активные колонки для компьютера потребляют из сети переменного тока электрическую мощность 10 В*А и развивают при этом пиковую музыкальную мощность 1500 Вт (PMPO).
Наравне с западными существуют также советские стандарты на различные виды мощности. Они регламентируются действующими по сей день ГОСТ 16122-87 и ГОСТ 23262-88. Эти стандарты определяют такие понятия, как номинальная, максимальная шумовая, максимальная синусоидальная, максимальная долговременная, максимальная кратковременная мощности. Некоторые из них указываются в паспорте на советскую (и постсоветскую) аппаратуру. В мировой практике эти стандарты, естественно, не используются, поэтому мы не будем на них останавливаться.
Делаем выводы: наиболее важным на практике является значение мощности, указанной в Вт (RMS) при значениях коэффициента гармоник (THD), равного 1% и менее. Однако сравнение изделий даже по этому показателю очень приблизительно и может не иметь ничего общего с реальностью, ведь громкость звука характеризуется уровнем звукового давления. Поэтому информативность показателя «мощность акустической системы» нулевая .
Чувствительность
Чувствительность один из параметров, указываемых производителем в характеристике акустических систем. Величина характеризует интенсивность звукового давления, развиваемого колонкой на расстоянии 1 метра при подаче сигнала частотой 1000 Гц и мощностью 1 Вт. Измеряется чувствительность в децибелах (дБ) относительно порога слышимости (нулевой уровень звукового давления равен 2*10^-5 Па). Иногда используется обозначение — уровень характеристической чувствительности (SPL, Sound Pressure Level). При этом для краткости в графе с единицами измерений указывается дБ/Вт*м либо дБ/Вт^1/2*м. При этом важно понимать, что чувствительность не является линейным коэффициентом пропорциональности между уровнем звукового давления, мощностью сигнала и расстоянием до источника. Многие фирмы указывают характеристики чувствительности динамических головок, измеренные при нестандартных условиях.
Чувствительность характеристика, более важная при проектировании собственных акустических систем. Если вы не осознаете до конца, что означает этот параметр, то при выборе мультимедийной акустики для PC можно не обращать на чувствительность особого внимания (благо указывается она не часто).
АЧХ
Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ ) в общем случае представляет собой график, показывающий разницу величин амплитуд выходного и входного сигналов во всем диапазоне воспроизводимых частот. АЧХ измеряют подачей синусоидального сигнала неизменной амплитуды при изменении его частоты. В точке на графике, где частота равна 1000 Гц, принято откладывать на вертикальной оси уровень 0 дБ. Идеален вариант, при котором АЧХ представлена прямой линией, но таких характеристик в реальности у акустических систем не бывает. При рассмотрении графика нужно обратить особое внимание на величину неравномерности. Чем больше величина неравномерности, тем больше частотных искажений тембра в звучании.
Западные производители предпочитают указывать диапазон воспроизводимых частот, который представляет собой «выжимку» информации из АЧХ: указываются лишь граничные частоты и неравномерность. Допустим, написано: 50 Гц - 16 кГц (±3 дБ). Это значит, что у данной акустической системы в диапазоне 50 Гц - 16 кГц звучание достоверное, а ниже 50 Гц и выше 15 кГц неравномерность резко увеличивается, АЧХ имеет так называемый «завал» (резкий спад характеристики).
Чем это грозит? Уменьшение уровня низких частот подразумевает потерю сочности, насыщенности звучания басов. Подъем в области НЧ вызывает ощущения бубнения и гудева колонки. В завалах высоких частот звук будет тусклым, неясным. Подъемы ВЧ означают присутствие раздражающих, неприятных шипящих и свистящих призвуков. У мультимедийных колонок величина неравномерности АЧХ обычно выше, чем у так называемой Hi-Fi акустики. Ко всем рекламным заявлениям фирм-производителей об АЧХ колонки типа 20 - 20000 Гц (теоретический предел возможности) нужно относиться с изрядной долей скептицизма. При этом часто не указывается неравномерность АЧХ, которая может составлять при этом немыслимые величины.
Поскольку производители мультимедийной акустики часто «забывают» указать неравномерность АЧХ акустической системы, встречаясь с характеристикой колонки 20 Гц - 20000 Гц, надо держать ухо востро. Существует большая вероятность купить вещь, не обеспечивающую даже более или менее равномерную характеристику в полосе частот 100 Гц - 10000 Гц. Сравнивать диапазон воспроизводимых частот с разными неравномерностями нельзя вовсе.
Нелинейные искажения, коэффициент гармоник
Кг коэффициент гармонических искажений. Акустическая система представляет собой сложное электроакустическое устройство, которое имеет нелинейную характеристику усиления. Поэтому сигнал по прошествии всего звукового тракта на выходе обязательно будет иметь нелинейные искажения. Одними из самых явных и наиболее простых в измерении являются гармонические искажения.
Коэффициент — величина безразмерная. Указывается либо в процентах, либо в децибелах. Формула пересчета: [дБ] = 20 log ([%]/100). Чем больше величина коэффициента гармоник, тем обычно хуже звучание.
Кг колонок во многом зависит от мощности подаваемого на них сигнала. Поэтому глупо делать заочные выводы или сравнивать колонки только лишь по коэффициенту гармоник, не прибегая к прослушиванию аппаратуры. К тому же для рабочих положений регулятора громкости (обычно это 30..50%) значение производителями не указывается.
Полное электрическое сопротивление, импеданс
Электродинамическая головка имеет определенное сопротивление постоянному току, зависящее от толщины, длины и материала провода в катушке (такое сопротивление еще называют резистивным или реактивным). При подаче музыкального сигнала, который представляет собой переменный ток, сопротивление головки будет меняться в зависимости от частоты сигнала.
Импеданс (impedans) это полное электрическое сопротивление переменному току, измеренное на частоте 1000 Гц. Обычно импеданс акустических систем равен 4, 6 или 8 Ом.
В целом величина полного электрического сопротивления (импеданс) акустической системы ни о чем, связанном с качеством звучания того или иного изделия, покупателю не скажет. Производителем указывается этот параметр лишь, чтобы сопротивление учитывали при подключении акустической системы к усилителю. Если значение сопротивления колонки ниже, чем рекомендуемое значение нагрузки усилителя, в звучании могут присутствовать искажения или сработает защита от короткого замыкания; если выше, то звук будет значительно тише, нежели с рекомендуемым сопротивлением.
Корпус колонки, акустическое оформление
Одним из важных факторов, влияющих на звучание акустической системы, является акустическое оформление излучающей динамической головки (динамика). При конструировании акустических систем производитель обычно сталкивается с проблемой в выборе акустического оформления. Их насчитывается больше десятка видов.
Акустическое оформление делится на акустически разгруженное и акустически нагруженное. Первое подразумевает оформление, при котором колебание диффузора ограничивается только жесткостью подвеса. При втором колебание диффузора ограничивается помимо жесткости подвеса еще упругостью воздуха и акустическим сопротивлением излучению. Также акустическое оформление делится на системы одинарного и двойного действий. Система одинарного действия характеризуется возбуждением звука, идущего к слушателю, посредством только одной стороны диффузора (излучение другой стороны нейтрализуется акустическим оформлением). Система двойного действия подразумевает использование в формировании звука обеих поверхностей диффузора.
Поскольку на высокочастотные и среднечастотные динамические головки акустическое оформление колонки практически не влияет, мы расскажем о наиболее распространенных вариантах низкочастотного акустического оформления корпуса.
Очень широко применима акустическая схема, получившая название «закрытый ящик». Относится к нагруженному акустическому оформлению. Представляет собой закрытый корпус с выведенным на фронтальную панель диффузором динамика. Достоинства: хорошие показатели АЧХ и импульсная характеристика. Недостатки: низкий КПД, необходимость в мощном усилителе, высокий уровень гармонических искажений.
Но вместо того, чтобы бороться со звуковыми волнами, вызванными колебаниями обратной стороны диффузора, их можно использовать. Наиболее распространенным вариантом из систем двойного действия является фазоинвертор. Представляет собой трубу определенной длины и сечения, вмонтированную в корпус. Длину и сечение фазоинвертора рассчитывают таким образом, что на определенной частоте в нем создается колебание звуковых волн, синфазные с колебаниями, вызванными фронтальной стороной диффузора.
Для сабвуферов широко применяется акустическая схема с общепринятым названием «ящик-резонатор». В отличие от предыдущего примера диффузор динамика не выведен на панель корпуса, а находится внутри, на перегородке. Сам динамик непосредственного участия в формировании спектра низких частот не принимает. Вместо этого диффузор лишь возбуждает звуковые колебания низкой частоты, которые потом многократно увеличиваются по громкости в трубе фазоинвертора, выполяющего роль резонансной камеры. Достоинством этих конструктивных решений является высокий КПД при малых габаритах сабвуфера. Недостатки проявляются в ухудшении фазовых и импульсных характеристик, звучание становится утомляющим.
Оптимальным выбором будут колонки среднего размера с деревянным корпусом, выполненные по закрытой схеме или с фазоинвертором. При выборе сабвуфера следует обратить внимание не на его громкость (по этому параметру даже у недорогих моделей обычно имеется достаточный запас), а на достоверное воспроизведение всего диапазона низких частот. С точки зрения качества звучания, наиболее нежелательны колонки с тонким корпусом или очень маленьких размеров.
О многом могут сказать технические характеристики колонок. К ним прежде всего относятся:
- тип колонок (активные или пассивные, открытые или закрытые и т. д.) и фирма-изготовитель;
- номинальная и максимальная мощности;
- номинальное сопротивление;
- чувствительность колонки;
- диапазон воспроизводимых частот с указанием неравномерности чувствительности;
- АЧХ колонки;
- зависимость модуля полного сопротивления от частоты;
- диаграмма направленности излучения для разных частот;
- рассеивание, или дисперсия, излучения;
- коэффициент нелинейных искажений или коэф-фициент гармоник;
- габариты и масса колонок.
Номинальной называется мощность, при которой ко-лонка воспроизводит звук без превышения заданного уров-ня искажений (к сожалению, очень редко этот уровень указывается в паспортных данных). Иногда номинальную мощность указывают по существующему стандарту DIN. При этом номинальная мощность задается при заданном коэффициенте нелинейных искажений (к сожалению, его значение чаще всего не указывается).
Максимальная мощность — это мощность, с которой колонка может работать, но без каких-либо гарантий качества звучания. Обычно она задается при коэффици-енте нелинейных искажений 10%. Некоторые разработ-чики под максимальной мощностью указывают фактичес-ки пиковую мощность, которую может кратковременно выдержать колонка без повреждения. Эта мощность мо-жет порою на порядок превосходить номинальную, но она является лишь показателем перегрузочной способности колонок, но отнюдь не громкости их звучания (послед-няя, помимо номинальной мощности, существенно зави-сит еще и от чувствительности колонок).
Номинальное сопротивление (иногда его неточно именуют импедансом, т. е. полным сопротивлением) — это активная составляющая импеданса на некоторой, обычно довольно низкой, частоте (чаще всего 1000 Гц), далекой от частоты резонанса. Практически номинальное сопротивление определяется сопротивлением НЧ-динамика на постоянном токе, сопротивлением катушек его фильтра и подводящих проводов.
Чувствительность колонки (или ее отдача) измеряет-ся так же, как у излучателей — т. е. это звуковое давление в децибелах, при мощности 1 Вт (или напряжении на входных зажимах колонки, соответствующем мощности в 1 Вт) и на расстоянии от колонки 1 м. Это очень важный параметр колонок — чем выше чувствительность, тем громче звук от колонок при заданной мощности подводи-мого к ним сигнала. К сожалению, чем шире диапазон частот излучаемых звуковых колебаний, тем ниже чув-ствительность колонок (к счастью, далеко не всегда).
Диапазон воспроизводимых частот задается мини-мальным и максимальным значениями для полосы час-тот, которые воспроизводит колонка при указании задан-ной неравномерности (в децибелах). В последнее время обычно указывают предельный диапазон частот (Frequencyrange) при заданном спаде отдачи колонки на граничных частотах диапазона и номинальный диапазон частот (Frequencyresponse) - при существенно меньшем спаде (обычно 2—3 дБ). Иногда указывают не спад, а неравно-мерность АЧХ колонки (т. е. на граничных частотах допускается и подъем АЧХ).
АЧХ колонки — это зависимость создаваемого ею звукового давления от частоты. Для снятия АЧХ исполь-зуется звуковой генератор с мощным высококачествен-ным усилителем, возбуждающим колонку, и измери-тельный микрофон, расположенный на главной оси излучения колонки. Испытания проводят в специальной акустической камере и в обычной комнате. Так что нередко приводятся АЧХ для этих двух случаев. Лишь для самых высококачественных колонок АЧХ приводят-ся в их паспортах.
О зависимости модуля полного сопротивления от частоты уже говорилось. Эта зависимость определяет условия работы усилителя — многие усилители «не лю-бят», когда модуль полного сопротивления резко возрас-тает. На ВЧ рост модуля устраняют применением специ-альных корректирующих цепей. В последнее время для снятия зависимости модуля полного сопротивления от частоты применяют возбуждение колонок так называ-емым белым шумом — шумовым сигналом с равномерным спектром. Ток возбуждения измеряется с помощью ана-лизатора спектра, дающего на экране график зависимости модуля полного сопротивления от частоты.
Диаграмма направленности — зависимость звукового давления от угла расположения слушателя (или измери-тельного микрофона) относительно главной оси излуче-ния. Различают диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и в вертикальной. Диаграмма направленности зависит от частоты сигнала — обычно чем выше частота, тем уже диаграмма направленности. Этот параметр, как прави-ло, в технических характеристиках колонок не указывается ввиду сложности измерений и их сильной зависимости от окружающей колонки обстановки.
Вместо диаграммы направленности нередко указыва-ют другой - рассеивание, или дисперсию, излучения. Это угол в горизонтальной или вертикальной плоскости, на который отклоняется ось прослушивания относительно главной оси при ослаблении отдачи на заданную величину (чаще всего —2 дБ у высококачественных колонок).
Коэффициент гармоник — это выраженное в процентах отношение амплитуды задан-ной гармоники к амплитуде первой гармоники при задан-ном звуковом давлении (чаще всего 95 дБ) звуковой колонки и на заданной частоте (или в заданном диапазоне частот). Но и этот параметр указывается лишь для дорогих и особо высококачественных звуковых колонок.
Габариты колонок обычно задаются в миллиметрах или сантиметрах (для высоты, ширины и глубины ящика колонки). Масса, как обычно, указывается в килограммах. Нередко в характеристиках колонок указывают диаметр диффузоров излучателей, но вряд ли эти данные имеют для конечного пользователя какое-либо значение, не считая чисто познавательного. Дело в том, что далеко не всегда НЧ-динамик с большим диаметром диффузора (300—400 мм) лучше динамика современной конструкции с диаметром диффузора всего 150—200 мм.