Хороший звук в авто позволяет повысить уровень комфорта в поездке, но не всегда штатная акустика способна удовлетворить потребности меломана. А если в авто по умолчанию не предусмотрена хорошая звуковая система — то большинство автомобилистов хочет оборудовать свое ТС чем-то получше. О том, как выбрать хорошие динамики в машину, читайте ниже.
Существует три типа автомобильных динамиков, отличающихся шириной воспроизводимого спектра. От того, какие использовать, напрямую зависит качество звука, его объем, богатство звучания, насыщенность частотами.
При использовании коаксиальных и компонентных конструкций звук на них, как правило, приводится с одного канала на каждый коаксиальный или комплект компонентных динамиков. Частотный диапазон разделяется с помощью специального встроенного сплиттера. Для получения настоящего объемного стерео — требуется пространственное разнесение всех выходных каналов усилителя магнитолы.
Наиболее популярными являются круглые динамики. Их размер указывается в сантиметрах или дюймах. Также существуют овальные колонки, размер диффузоров которых указывается в виде максимального и минимального диаметров (например, 23х15 см). От размеров динамиков зависит, с каким частотным диапазоном они справятся лучше всего.
Чтобы добиться боагтого звучания и хорошего воспроизведения всех частот — следует использовать компонентные или коаксиальные динамики, а также дополнительные сабвуферы. С такой системой, при наличии хороших магнитолы и усилителя, можно насладиться музыкой форматов LoseLess.
Перед тем, как выбрать хорошие колонки в машину, важно поглубже ознакомиться с их техническими характеристиками. Исторически так сложилось, что для непосвященного человека самым известным параметром является мощность в ваттах. Хотя на самом деле — измерять качество звуковой системы по этому критерию — почти то же самое, что выражать размеры в килограммах. Ватты косвенно влияют на громкость, но прямой связи нет.
Основное, для чего стоит оценивать ватты — это подбор оптимальной акустики под возможности конкретного усилителя магнитолы. Существует два стандарта выражения мощности динамиков. Первый из них, так любимый маркетологами — это мощность PMPO (Peek Maximum Power Output — Максимальная Пиковая Выходная Мощность). На самом деле, этот параметр указывает только на то, подачу тока какой мощности способны выдержать колонки в течении очень короткого времени (секундные интервалы). В народе значение PMPO часто называют «китайскими ваттами».
Основной показатель мощности для колонок — это мощность RMS, которую также называют номинальной. Именно это число указывает, какую мощность способны выдавать колонки в течение длительного времени. При выборе колонок для авто — стоит помнить, что PMPO и RMS колонок должны быть немного выше, чем у усилителя магнитолы, для запаса надежности. То есть, если магнитола выдает на канал RMS 20 Вт, то подойдет 25-ваттный динамик.
Сопротивление (импеданс) динамиков измеряется в омах (Ом), оно влияет на громкость и качество звука. Чем ниже сопротивление динамиков, тем громче будет звук, но чем оно выше — тем выше качество звучания. При подборе оптимального сопротивления стоит учитывать поддерживаемый диапазон сопротивлений усилителя магнитолы. Слишком высокое сопротивление динамиков не даст «раскачать» акустику, а слишком низкое — при высокой громкости может повредить недорогой усилитель, так как мощность будет очень большой.
Чувствительность акустики измеряется в децибелах (дБ) и указывает на способность динамиков принимать сигнал и воспроизводить его. Чем выше чувствительность — тем лучше будут воспроизводить звук, тем выше будет громкость. Если ее значение ниже 75-80 дБ — без хорошего и мощного усилителя такую акустику не «раскачать». Оптимальный показатель чувствительности — около 90 дБ, в пределах 89-95 дБ. Можно конечно взять и более чувствительные колонки, но они дорогие. Для сабвуферов порог чувствительности можно немного снизить.
Вот решил сам написать статью, весьма важную для акустиков. В этой статье хочу описать способы измерения самых важных параметров динамических головок - параметры Тиля-Смолла.
Помните! Приведенная ниже методика действенна только для измерения параметров Тиля-Смолла динамиков с резонансными частотами ниже 100Гц (т.е. низкочастотных динамиков), на более высоких частотах погрешность возрастает.
Самыми основными параметрами Тиля-Смолла , по которым можно рассчитать и изготовить акустическое оформление (проще говоря - ящик) являются:
Для более серьезного подхода понадобится еще знать:
Большинство этих параметров может быть измерено или рассчитано в домашних условиях с помощью не особо сложных измерительных приборов и компьютера или калькулятора, умеющего извлекать корни и возводить в степень. Для еще более серьезного подхода к проектированию акустического оформления и учета характеристик динамиков рекомендую читать более серьезную литературу. Автор этого "труда" не претендует на особые знания в области теории, а все тут изложенное является компиляцией из различных источников - как иностранных, так и российских.
Для проведения измерений этих параметров вам понадобится следующее оборудование:
Схема для измерений
Для начала необходимо откалибровать вольтметр. Для этого вместо динамика подсоединяется сопротивление 10 Ом и подбором напряжения, выдаваемого генератором, надо добиться напряжения 0.01 вольта. Если резистор другого номинала, то напряжение должно соответствовать 1/1000 номинала сопротивления в Омах. Например, для калибровочного сопротивления 4 Ома напряжение должно быть 0.004 вольта. Запомните! После калибровки регулировать выходное напряжение генератора НЕЛЬЗЯ до окончания всех измерений.
Теперь, подсоединив вместо калибровочного сопротивления динамик и выставив на генераторе частоту, близкую к 0 герц, мы можем определить его сопротивление постоянному току Re. Им будет являться показание вольтметра, умноженное на 1000. Впрочем, Re можно замерить и непосредственно омметром.
Динамик при этом и всех последующих измерениях должен находиться в свободном пространстве. Резонансная частота динамика находится по пику его импеданса (Z-характеристике). Для ее нахождения плавно изменяйте частоту генератора и смотрите на показания вольтметра. Та частота, на которой напряжение на вольтметре будет максимальным (дальнейшее изменение частоты будет приводить к падению напряжения) и будет являться частотой основного резонанса для этого динамика. Для динамиков диаметром больше 16см эта частота должна лежать ниже 100Гц. Не забудьте записать не только частоту, но и показания вольтметра. Умноженные на 1000, они дадут сопротивление динамика на резонансной частоте Rmax, необходимое для расчета других параметров.
Эти параметры находятся по следующим формулам:
Как видно, это последовательное нахождение дополнительных параметров R o , R x и измерение неизвестных нам ранее частот F 1 и F 2 . Это частоты, при которых сопротивление динамика равно Rx. Поскольку Rx всегда меньше Rmax, то и частот будет две - одна несколько меньше Fs, а другая несколько больше. Вы можете проверить правильность своих измерений следующей формулой:
Если расчетный результат отличается от найденного ранее больше, чем на 1 герц, то нужно повторить все сначала и более аккуратно. Итак, мы нашли и рассчитали несколько основных параметров и можем на их основании делать некоторые выводы:
Это так называемая эффективная излучающая поверхность диффузора. Для самых низких частот (в зоне поршневого действия) она совпадает с конструктивной и равна:
Радиусом R в данном случае будет являться половина расстояния от середины ширины резинового подвеса одной стороны до середины резинового подвеса противоположной. Это связано с тем, что половина ширины резинового подвеса также является излучающей поверхностью. Обратите внимание, что единица измерения этой площади - квадратные метры. Соответственно и радиус нужно в нее подставлять в метрах.
Поскольку Z (импеданс катушки на определенной частоте) и R e (сопротивление катушки по постоянному току) известны, то формула преобразуется к:
Найдя реактивное сопротивление X L на частоте F можно рассчитаь и саму индуктивность по формуле:
Есть несколько способов измерения эквивалентного объема, но в домашних условиях проще использовать два: метод "добавочной массы" и метод "добавочного объема". Первый из них требует из материалов несколько грузиков известного веса. Можно использовать набор грузиков от аптечных весов или воспользоваться старыми медными монетками 1,2,3 и 5 копеек, поскольку вес такой монетки в граммах соответствует номиналу. Второй метод требует наличия герметичного ящика заранее известного объема с соответствующим отверстием под динамик.{mospagebreak}
Для начала нужно равномерно нагрузить диффузор грузиками и вновь измерить его резонансную частоту, записав ее как F" s . Она должна быть ниже, чем F s . Лучше если новая резонансная частота будет меньше на 30%-50%. Масса грузиков берется приблизительно 10 граммов на каждый дюйм диаметра диффузора. Т.е. для 12" головки нужен груз массой около 120 граммов.
где М - масса добавленных грузиков в килограммах.
Исходя из полученных результатов V as (м 3) рассчитывается по формуле:
Нужно герметично закрепить динамик в измерительном ящике. Лучше всего это сделать магнитом наружу, поскольку динамику все равно, с какой стороны у него объем, а вам будет проще подключать провода. Да и лишних отверстий при этом меньше. Объем ящика обозначен как V b .
Затем нужно произвести измерения Fс (резонансной частоты динамика в закрытом ящике) и, соответственно, вычислить Q mc , Q ec и Q tc . Методика измерения полностью аналогична описанной выше. Затем находится эквивалентный объем по формуле:
Полученных в результате всех этих измерений данных достаточно для дальнейшего расчета акустического оформления низкочастотного звена достаточно высокого класса. А вот как оно рассчитывается - это уже совсем другая история.
Где S d - эффективная площадь диффузора с номинальным диаметром D. Как вычислять написано ранее.
Она легко рассчитывается по формуле:
Самое главное не забывайте, что для более точных значений измерения параметров Тиля-Смолла необходимо проводить эксперимент несколько раз, а затем путем усреднения получать более точные значения.
О многом могут сказать технические характеристики колонок. К ним прежде всего относятся:
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.
Хочется собрать сабвуфер
, да не простой, а грамотно рассчитанный. В этих расчетах уже все поднаторели: и установщики, и любители, и программ тоже вроде хватает, например JBL SpeakerShop
. Одно только «но» - без параметров Тиля-Смолла
далеко не уедешь.
К сожалению, недорогие и тем особенно интересные динамики часто попадают в руки вообще без каких-либо цифр. Бывает и так, что характеристики вроде есть, но разные, в зависимости от года выпуска. Это встречается даже у известных производителей.
В общем, умение измерять эти величины лишним не будет.
Традиционные методы измерения описаны во многих источниках и секрета не представляют. Более того, в упомянутой выше программе JBL SpeakerShop
есть удобный «мастер», который избавляет от необходимости вручную рассчитывать промежуточные и окончательные значения напряжений, частот и добротностей: нужно собрать приведенную там схему и действовать в соответствии с указаниями программы.
Я сам неоднократно пользовался этой методикой, все здорово, только для измерений требуются:
а) генератор,
б) частотомер,
в) вольтметр переменного тока,
г) усилитель низкой частоты.
Думаю, что где-нибудь к пункту в) из этого списка исследовательский пыл у многих уже малость поугас. Но это еще не все. Сам процесс измерений, постоянная «ловля» требуемых значений частот и напряжений способны утомить даже флегматика: на один динамик уходит в лучшем случае полчаса. Обидно тратить время на такую рутину, поэтому, когда я наткнулся на программу SpeakerWorkShop , радости не было предела.
Замечательно, нужны только компьютер со звуковой платой и элементарные кабели. Первые несколько дней я честно пытался делать все так, как велит инструкция. Тут меня ждало разочарование. То есть сама по себе программа хорошая, но вот ее help - это что-то. Прочитал его, наверное, раз двадцать, пробовал и так, и этак, но так ничего и не получилось. Что поделать - бесплатный софт сродни сыру той же цены.
Несколько месяцев я продолжал измерять «три цифры» обычными способами, пока на сайте, на котором находится сама программа, не появилась новая ссылка. Спасибо чемпиону РАСКА среди любителей Косте Никифорову за то, что сказал о ней. Предлагаемое ниже описание - мой собственный, упрощенный вариант приставки и краткая инструкция по работе с программой.
Бывает в жизни - как приклеится к человеку прозвище, так и преследует до конца дней его. Вот и с прибором, который буду ниже описывать, тоже такое случилось - «коробочка », да и все тут. Как я ни пытался выдумать более наукообразное название, ничего не вышло. Схема приведена на рис. 1
Некоторые комментарии по поводу применяемых элементов.
X1 - разъем, подключаемый к выходу усилителя мощности (Spkr Out) звуковой карты, обычно «мини-джек». Сигнал правого и левого канала с усилителя одинаков, поэтому можно использовать любой контакт разъема. При использовании внешнего усилителя подключать одновременно этот разъем к выходу звуковой платы НЕЛЬЗЯ!
X2, X3 понадобятся, если вы будете использовать внешний усилитель мощности. Это более предпочтительный вариант, правда, чуть более громоздкий. Подойдут «колоночные» клеммы, желательно винтовые. Кроме того, в случае использования внешнего усилителя потребуется дополнительный кабель «мини-джек - два тюльпана».
X4, X5 - клеммы, аналогичные X2, X3. К ним будет присоединяться объект исследования. Очень полезно продублировать эти клеммы парой «крокодилов».
X6 - «мини-джек», который будет подключен ко входу Line-In звуковой платы. Распайку правого и левого канала я не привожу - пока соедините как получится, уточним позднее. Провод к разъему нужно брать экранированный.
R1, R2 - резисторы, используемые в качестве эталонных при калибровке программы. Номиналы особой роли не играют и могут быть от 7,5 до 12 Ом, например типа МЛТ-2.
R3 - это резистор, с величиной которого программа «сравнивает» неизвестный импеданс. Поэтому номинал этого резистора должен быть соизмерим с исследуемым. Если в основном предполагается измерять автомобильные динамики, величину R3 можно взять около 4 Ом. Мощность можно выбрать такую же, как для R1.
R4, R5, R6, R7 - любой мощности. Сопротивления могут несколько отличаться от указанных, важно лишь, чтобы R4/R6 = R5/R7 = 10...15. Это делитель, который ослабляет сигнал на входе звуковой карты.
SA1 служит для выбора между двумя эталонными сопротивлениями. Он используется только при калибровке. Можно использовать тумблер, я поставил П2К, соединив параллельно несколько секций.
SA2, пожалуй, самый ответственный. Важно, чтобы он обеспечивал надежный и стабильный контакт, от этого во многом зависит точность результатов.
Итак, «коробочка
» собрана. Теперь потребуется омметр, причем максимально возможной точности, желательно измерительный мост. Необходимо установить переключатели во все положения согласно таблице и измерить указанные сопротивления.
| положение переключателя | положение переключателя | сопротивление | сопротивление | |
| SA1 | SA2 | X4-X5 | X2-X4 | |
| CAL1 | Верхнее | Нижнее | 10 | 4 |
| CAL2 | Нижнее | Нижнее | 5 | 4 |
| LOOP | Любое | Верхнее | Бесконечность | 0 |
| IMP | Любое | Среднее | Бесконечность | 4 |
Принцип работы системы очень прост. Шумовой сигнал, формируемый программой, подается через усилитель на исследуемый объект через резистор R3 известного сопротивления. Программа сравнивает напряжение на одном канале (верхний вывод R3) с напряжением на другом (нижний вывод R3 и верхний - измеряемого объекта). Гениальная простота идеи состоит в том, что для расчета неизвестного импеданса используются не абсолютные величины напряжений, а их отношение. Благодаря предварительной калибровке по заведомо известным сопротивлениям (R2 и R2-R1) достигается вполне приемлемая точность измерений.
Теперь можно присоединить «коробочку» к звуковой плате. Для первого раза не стоит использовать внешний усилитель: чтобы понять принцип работы, он особо не нужен. А когда принцип станет ясен, его подключение вопросов уже не вызовет.
Настройка программы
Возможно, кому-то описание настройки покажется излишне подробным, но, как показывает практика, удобно, когда весь процесс описан по порядку, а не по принципу «это вы и так знаете, здесь все очевидно, в общем, умные - сами разберетесь».
После первого запуска программы нужно проверить, поддерживает ли ваша звуковая плата «полностью дуплексный режим», т. е. позволяет ли одновременно воспроизводить и записывать звук. Для проверки нужно выбрать пункт меню Options-Wizard-Check sound card. Дальнейшие действия программа проделает самостоятельно. Если результат отрицательный, придется искать другую плату или обновлять драйвер.
Если все в порядке, откройте Volume Control (Регулятор уровня). Выбрав Options-Properties, установите Mute на все регуляторы, кроме Volume Control и Wave. Необходимо отключить все «лишние» опции, вроде Enhanced Stereo и темброблока. Регулятор громкости установите в среднее положение. В завершение переместите окно Volume Control, как показано на рисунке 2.
рис. 2
рис. 3
Теперь откройте еще одну копию Volume Control. Выберите Options-Properties, установите режим записи (Recording). Имя окна изменится на Recording Control (Уровень). Аналогично вышеописанному поставьте Mute на все регуляторы, кроме Recording и Line-In. Регулятор уровня поставьте в положение максимума. Потом, возможно, уровень потребуется изменить, но об этом позже. Переместите окно Recording согласно рисунку.
Один из самых ответственных этапов настройки - правильно выбрать входные и выходные уровни сигналов. Для этого создайте новый сигнал, выбрав пункт Resource-New-Signal. Дайте ему какое-нибудь имя, например sign1. По умолчанию будет выбран синусоидальный тип сигнала (Sine), что нас вполне устраивает. Имя нового сигнала должно появиться в окне проекта (то, что слева).
Для того чтобы что-то сделать с сигналом или динамиком, его нужно обязательно открыть. Думаете, для этого достаточно двойного щелчка? Вот тут таится одна из особенностей интерфейса программы: для открытия ресурса требуется сначала щелкнуть на имени ресурса левой кнопкой мыши, затем либо выбрать пункт Open из меню, появляющегося при нажатии правой кнопки, либо нажать F2 на клавиатуре. Вновь нажмите правую кнопку и войдите в Properties. Там нужно выбрать закладку Sine и ввести значение частоты 500 Гц. Фаза сигнала - 0. OK.
Установите переключатели «коробочки» в положение LOOP (согласно таблице). Убедившись в том, что сигнал открыт, войдите в меню Sound-Record - появится диалог Record Data. Введите туда те значения, которые приведены на рис. 3. Нажмите OK; если к клеммам Test подключен динамик, раздастся кратковременный «шип».
Посмотрим на дерево проекта. Там появится несколько новых объектов с именами, начинающимися с sign1. Откройте ресурс с именем sing1.in.l. На появившемся справа графике нажмите правую кнопку мыши и выберите Chart properties. Выберите закладку X Axis и установите в разделе Scale максимальное значение, равное 10. Затем выберите Y Axis и установите диапазон значения Minimum и Maximum - 32 K и 32 K соответственно. Нажмите OK. График должен выглядеть как 4,5 периода синусоидальных колебаний. Проделайте все то же самое с ресурсом sing1.in.r.
Теперь нужно выяснить уровень выходного сигнала, при котором наступает ограничение. Для этого понемногу увеличивайте уровень регулятором громкости, повторяя каждый раз процедуру записи (пункт меню Sound-Record Again) и анализируя графики sign1.in.r и sign1.in.l. Как только появится видимое ограничение амплитуды (обычно при уровнях ~20 K), нужно немного уменьшить уровень сигнала. На этом процесс установки уровня можно считать законченным.
В оригинальной методике автор предлагает проверить теперь соответствие левого и правого каналов. Я это делал, но впоследствии оказалось, что их пришлось поменять местами. Так что лучше перейти сразу к калибровке программы по известным сопротивлениям - там «правый-левый» заодно и проверим.
Для начала убедитесь в том, что к тестовым клеммам (X4, X5) ничего не подключено. Затем откройте меню Option-Preferences и выберите там закладку Measurements. Установите Sample Rate в крайнее правое положение, а Sample Size - равным 8192. Громкость надо сделать равной 100. В дальнейшем при реальных измерениях для большей точности нужно устанавливать больший Sample Size. Правда, при этом возрастает размер файла. Точность можно повысить, уменьшив Sample Rate, - при этом снизится верхняя граничная частота измерений, но для сабвуферов это совершенно неважно.
Теперь надо проверить разбаланс каналов. Для этого выберите пункт Option - Calibrate-Channel Difference и нажмите кнопку Test. Дальнейшие действия подскажет программа. Результаты проверки будут находиться в разделе Measurement.Calib папки System (в окне проекта). Какие точно значения должны получаться, я не знаю, на практике разбаланс выходит порядка десятых долей (в безразмерных единицах), а уровень сигнала на выходе каждого из каналов при этом - в районе 20000 этих же единиц. Думаю, такое соотношение можно считать приемлемым.
Дальше - самое интересное. Мы будем измерять заведомо известные сопротивления. Войдите в пункт Options-Preferences и выберите закладку Impedance. В поле Reference resistor введите измеренную величину сопротивления между клеммами X2 и X4. В соседнее поле (Series resistor) можно ввести значение, например 0,2, программа потом сама подставит туда то, что сочтет нужным. Теперь нажмите кнопку Test. Установите переключатели «коробочки» в режим CAL1 и введите измеренное на клеммах значение эталонного сопротивления R2. (Вы его уже забыли? А я ведь советовал записать.) Нажимаем кнопку Next и повторяем то же самое, но в режиме CAL2. Кстати, советую при калибровке и измерениях постоянно следить за индикатором, который находится возле регулятора уровня. При появлении там «красных делений» я слегка уменьшаю уровень громкости. После этого нужно повторить калибровку. Поначалу процесс освоения длится долго, но через пару сеансов работы с программой все настройки нужно будет в основном контролировать. Это занимает всего несколько минут.
Итак, программа выдала, каковы, на ее взгляд, значения Reference и Series резисторов. Если отличия от введенных нами величин небольшие (например, 4,2 ома вместо 3,9) - все замечательно. Можно пройти для верности процесс еще разок и приступить к реальным измерениям. Если программа выдает явный бред (например, отрицательные значения) - значит, надо поменять местами правый и левый каналы в разъеме X6 и повторить настройку заново. После этого, как правило, все становится нормально, хотя у некоторых коллег наблюдалось устойчивое нежелание программы настраиваться. То ли звуковая карта какая-то не такая, то ли еще что - не знаю. О встретившихся сложностях и найденных путях их преодоления сообщайте, оформим в виде FAQ (чувствую - придется).
Вроде настроились. Можно начать пожинать плоды своего труда. Берем какой-нибудь конденсатор или катушку индуктивности, щелкаем тумблер в положение IMP, выбираем созданный ранее сигнал sign1, пункт меню Measure-Passive Component... Есть результат? Должен быть. Не знаю, кто как, а я испытываю какую-то первобытную радость, когда вижу, что программа сама распознала, что за компонент я подключил, и выдала его значение «в простой письменной форме».
Точность измерений пассивных компонентов, по скромным оценкам, составляет 10-15%. Для изготовления кроссоверов этого, на мой взгляд, вполне достаточно.
Теперь переходим к динамикам. Здесь все так же легко и просто. Создаем новый динамик (Resource-NewDriver), указываем ему имя, открываем (напоминаю, клавиша F2). Теперь изучаем меню Measure. В принципе программа (ее подсказка) советует получить импедансы динамика в свободном состоянии (Fre - Air), затем в закрытом ящике, ввести значение объема ящика в Properties этого динамика, а затем рассчитать параметры Тиэле - Смолла (для этого, открыв динамик, нужно войти в меню Driver Estimate Parameters). Тут, однако, я встретил еще один подводный камень, поскольку значение эквивалентного объема программа считать отказывается (остается значение по умолчанию, 1000 л). Не беда, из двух графиков импеданса берем значения резонансных частот Fs и Fc и считаем Vas вручную по известной формуле: V as =V b ((F c /F s) 2 -1). Кто-то уже, наверное, ворчит, дескать, вот еще, самому что-то считать приходится - советую вспомнить, сколько вычислений производится при полностью «ручном» методе определения параметров. Вообще-то я надеюсь, что в последующих версиях программы эта и другие досадные ошибки будут устранены.
Хочу надеяться, что описанный мной простой и недорогой инструмент облегчит труд творчески мыслящего установщика. Конечно, конкуренции «Брюль&Къеру» он не составит, но ведь и вложения требуются совсем небольшие.
Повторите - не пожалеете.
О. Леонов
Привет! Сегодня расскажу о том, что означает динамики для авто, т. е. какие динамики используются для построения автомобильной аудиосистемы и как в них разобраться чтобы решить, какие же подходят вашим запросам.
Тема сложная, статья большая. Но для понимания сути по-другому не получиться. Готовы?
Для начала вкратце о том, что такое динамик. Если точно, то линейная электродинамическая головка представляет собой преобразователь электрических колебаний звуковой частоты в механические, а механические колебания, в свою очередь, создают в воздушной среде акустические волны звуковой частоты или, другими словами, звук.
Классический динамик представляет собой связанную с подвижным диффузором цилиндрическую катушку, которая перемещается в магнитном поле постоянного магнита. Будучи изобретённой в конце двадцатых годов прошлого века, эта система так и остаётся самой популярной и универсальной и вот уже почти век эта система лишь незначительно изменяется и совершенствуется. О ней и пойдёт мой рассказ.
Но прежде чем сосредоточить рассказ о динамических головках позвольте рассказать для расширения понимания темы и о других видах акустических излучателей, сыскавших меньшую популярность в автозвуке, но всё же иногда устанавливаемых в уникальных автомобильных аудиосистемах.
Примером может послужить сабвуфер Cyclone, который выпустила в 1997 году американская фирма Phoenix Gold, но такая конструкция при всей своей оригинальности не прижилась на рынке.
Несмотря на неплохие характеристики звучания имеют и недостатки особенностей подключения, связанные с очень большим входным сопротивлением. В автозвуке также мало применимы, чаще встречаются в наушниках ввиду их малой громкости. Однако в виде высокочастотных излучателей порой могут встретиться и в машине.
Электростатические головки, где проводящая мембрана колеблется между двух сетчатых электродов, по качеству звука и естественности им нет равных среди обычных динамиков, однако большие размеры и требования в большом напряжении также приводят к крайней редкости их использования в автомобиле. Так что оставим это решение для высококачественных домашних аудиосистем, где мы не ограничены в размерах.
Похожи на обычные динамики, обычно высокочастотные, реже – среднечастотные, только катушка у них не цилиндрическая, а плоская. Такой источник звука очень когерентен, очень детален. Ввиду малого хода мембраны применимость ограничена высокими частотами либо полным диапазоном, но на очень малой громкости, что подходит для наушников.
Хоть и не часто, но в отличие от описанных выше экзотических излучателей, изодинамические головки всё же чуть чаще находят применение в автозвуке для воспроизведения высоких частот.
Существуют и вовсе экстраординарные излучатели, например, ионно-плазменные, называемые также ионофонами, плазмофонами, где высокочастотный коронный разряд электричества модулируется звуковой частотой и, таким образом, рождается звук, лишённый очень многих недостатков благодаря безинерционности излучателя, ведь в нём нет подвижных деталей.
Пожалуй, это пока единственный тип излучателя, ни разу не использованный в автомобиле, но, как знать, до чего нас доведёт прогресс.
Все излучатели также можно разделить по воспроизводимому диапазону.
Выделяют четыре основных диапазона :
Акустическая система, способная воспроизводить суббас, как уже сказано выше, называется сабвуфером, а динамик, составляющий основу этой акустической системы – сабвуферный динамик, который также часто называют просто сабвуфером (subwoofer).
За воспроизведение среднего и верхнего баса отвечает низкочастотный динамик, называемый вуфером (woofer).
Чаще всего, динамик, служащий для воспроизведения среднего и верхнего баса отлично справляется и со средними частотами, и это уже будет называться мидвуфером (midwoofer), также именуемый мидбасом. Так как мидвуферы можно встретить гораздо чаще чистых вуферов, то и термин «вуфер» мало распространён.
Порой для сокращения пишут просто «мид», что хоть и встречается часто, но не до конца верно, так как «мид» - это всё же среднечастотник.
Диапазон средних частот отыгрывает среднечастотник (midrange). Просто мидом его не называют, чтобы не путать с мидвуфером.
Высокие частоты выпадают на долю твитера (tweeter).
Также существуют мидтвитеры, способные играть как средние, так и высокие частоты. Распространённость таких динамиков не слишком широка, известно чуть более десятка моделей таких динамиков, поэтому термин «мидтвитер» также мало распространён. Ввиду того, что суммарный диапазон мидтвитера очень широк, их также называют широкополосниками или попросту «шириками».
Кроме того, существуют совсем малопопулярные, но всё же встречающиеся супертвитеры, предназначенные для воспроизведения самого верхнего диапазона высоких частот примерно от 10 кГц.
Прежде чем подробно перейти к рассмотрению каждого вида динамиков, надо разобраться с принципом предназначения динамика тому или иному диапазону. Не вдаваясь глубоко в причины и подробности следует иметь в виду следующие два постулата:
Исходя из этих двух постулатов, становится понятно, почему нельзя создать единый динамик для всего слышимого диапазона частот. Попытки создать такие динамики были и остаются, но решение такого вопроса всегда упирается либо в то, что размер слишком велик для воспроизведения высоких частот, либо слишком мал для воспроизведения низких.
Кроме размеров ещё имеет значение ход диффузора. Чем ниже частоты и больше требуемая отдача, тем больше должен быть ход. Чем выше частоты и меньше требуемая отдача, тем ход может быть меньше.
И ещё кое-что прежде чем перейдём к подробному рассмотрению всех типов динамиков, надо отметить, что они также делятся на диффузорные и купольные.
Диффузорные имеют жёсткие диффузоры, подвешенные на мягком подвесе. Преимущества в высокой отдаче, особенно на низких частотах. Также отличаются высокой детальностью.
Купольные имеют мягкий купол, край которого одновременно является и подвесом. Ход купола крайне невелик, поэтому и отдача у таких динамиков меньше. Однако её хватает для воспроизведения высоких частот с любой разумной громкостью. Обычно купольные динамики отличатся мягкой подачей. Достоинство это или недостаток – вопрос вкуса и однозначного ответа на него нет.
И последнее, что надо понимать о звуке, ведя наш разговор о динамиках. Это диаграмма направленности. Ею, если грубо, называют, в каком телесном угле от главной оси динамика сосредоточена основная энергия звука. Есть динамики, играющие широко, во все стороны. Есть такие, которые бьют узким лучом вдоль своей оси.
Тут тоже есть свой постулат. Чем выше частота – тем уже диаграмма направленности. Скажем, сабвуфер играет практически одинаково во все стороны, в то время как твитер обычно имеет узкую диаграмму направленности. Это же правило распространяется и на мидтвитеры («ширики»), у которых обычно высокие частоты играют узко, а средние частоты – широко, хотя и звучат они одновременно из одного излучателя.
И вот, когда мы обозначили все понятия и принципы, давайте перейдём к подробному рассмотрению динамиков, применяемых в автозвуке.
Начнём с высоких частот. Самые нежные, самые тонкие частоты. И мнения о тех или иных высокочастотниках у разных людей наиболее разные. Короткое отступление. Не раз замечаю, что чем выше диапазон частот, тем большее значение имеет индивидуальный вкус и слух, который, в свою очередь, определяется возрастом.
Если о сабвуферах у разных людей почти совпадающие мнения, о мидбасах мнения чуть менее схожие, но всё же имеющие общее. О среднечастотниках совпадений во вкусах ещё меньше. И твитеры тут стоят вовсе на независимой позиции.
Более того, если о звучании всех остальных динамиков можно хоть и мало, но что-то предположить исходя из характеристик, то о звучании твитеров заочно понять практически ничего нельзя. Только личный опыт прослушивания поможет сформировать своё мнение.
Большинство твитеров способны воспроизводить не только непосредственно высокие частоты, но и верхнюю середину.
Твитеры бывают как диффузорными, так и купольными. Размеры купола или диффузора у большинства твитеров составляет 1–1,5 дюйма (2,5–3 см), хотя размер внешнего фланца у некоторых моделей доходит до 4 дюймов (10 см).
Диффузорные твитеры ввиду своей особенной детальности звучания чрезвычайно требовательны к качеству изготовления. Каждый просчёт производителя тут непростителен, так как обернётся жёстким дискомфортным звучанием.
Поэтому такая конструкция твитеров мало распространена и применима только в дорогих моделях, где всё тщательно рассчитано, проверено и изготовлено. И даже в этом случае не всем по душе может оказаться непривычно детальное звучание.
В установке диффузорные твитеры также непросты, так как имеют обычно узкую диаграмму направленности и требуют тщательного поиска оптимального расположения и направления. Плюсом узкой диаграммы направленности при грамотной установке является меньшее количество переотражений.
Среди диффузорых твитеров встречаются не только электродинамические головки (классические динамики), но и изодинамические, о которых говорилось в начале статьи. Такие изделия отличаются максимальной точностью, лишены практически всех возможных недостатков.
Однако такие твитеры обычно могут воспроизводить лишь высокие частоты, порой их диапазон снизу ограничен и вовсе 10–12 кГц, что усложняет подбор среднечастотного звена, способного доиграть так высоко. Ввиду своих исключительных возможностей на высших частотах такие излучатели принято называть супертвитерами.
Также к диффузорным твитерам стоит отнести большинство рупорных, так называемых эстрадных твитеров, которые отличаются большой громкостью и узкой диаграммой направленности, что не позволяет растерять громкость с расстоянием.
Такие твитеры имеют смысл только при прослушивании в дальней зоне, соответственно применяются лишь в эстрадных автомобильных системах. Нижний диапазон также обычно весьма высок, у наиболее распространённых моделей он составляет примерно 8 кГц.
Купольные твитеры наиболее распространены. Отличаются более мягкой, нежели, диффузорные, подачей и более широкой диаграммой направленности. Чуть менее капризны в установке, чуть менее требовательны к производителю, поэтому встречаются и недорогие годные варианты.
Топовые же модели купольных твитеров в целом не уступают в детальности и качестве звука диффузорным. Начинающим любителям автозвука я бы настоятельно порекомендовал устанавливать именно купольные твитеры.
Для воспроизведения среднечастотного диапазона также применяются как купольные, так и диффузорные модели.
Купольные среднечастотники обычно имеют размер 2–4 дюйма (5–10 см).
Диффузорные среднечастотники наиболее распространены. Их размер составляет обычно 2,5–4 дюйма (5,5–10 см).
Особенности установки диффузорных среднечастотников составляют необходимость создания им акустического оформления в виде закрытого объёма позади динамика либо акустического экрана и более тщательный подбор оптимального направления. Впрочем, направление уже зависит от диаграммы направленности, которая бывает весьма разной в зависимости от конкретной модели.
Отдельно стоит обратить внимание на эстрадные среднечастотники.
Их размер доходит порой до 8 дюймов (20 см) и более. Как правило, они способны играть с 200 Гц причём очень громко. Весьма впечатляющие возможности. Одна беда. В эстрадных системах очень часто отсутствует мидбас и этими огромными, пусть и низкоиграющими, среднечастотниками пытаются это компенсировать, что по очевидным соображениям, невозможно.
Гибридом среднечастотника и высокочастотника является мидтвитер. Такие динамики способны играть и средние, и высокие частоты.
Существуют также купольные и диффузорные модели.
По сути, являются твитерами-переростками. Они обычно отлично справляются с высокими частотами, а вниз способны играть примерно до уровня купольных среднечастотников, то есть до 1–1,5 кГц.
Напротив, больше похожи на среднечастотники, также требуют акустического оформления, способны играть примерно от 500 Гц, а порой и ниже, только их размер обычно 2,5 (5,5 см) и диапазон именно средних частот обычно им удаётся весьма хорошо, хоть и не так громко и масштабно как полноценные 3–4 дюймовые среднечастотники.
А высокие частоты будут во многом зависеть от установки и от остального звукового тракта (усилителя, процессора).
Отдельно хочется отметить мидтвитеры японской фирмы Bewith, которые наиболее удачно реализовали данную идею и безупречно справляются со всем отведённым им диапазоном. Кроме того динамики этой фирмы отличаются асимметричным диффузором, создающим диаграмму направленности в сторону, немного отклоняющуюся от оси, что даёт дополнительные возможности настройки просто вращением динамика.
Достоинств у систем с использованием мидтвитеров много: это и отсутствие стыка между разделёнными, как в случае с трёхполосным фронтом, среднечастотниками и твитерами. Это отсутствие отчасти упрощает настройку помогает рисовать очень чёткие и ясные звуковые образы. Это и упрощение системы по сравнению с трёхполосным фронтом, это и более высокая и стабильная звуковая сцена, чем в случае с обычным двухполосным фронтом.
Не сказать, что недостатком, но особенностью использования мидтвитеров является невозможность регулирования отдельно уровня средних и высоких частот. Ввиду индивидуальных особенностей слуха и ввиду разного возраста, это может оказаться недостатком. Однако очень может быть, что раздельная регулировка и не понадобится и звук придётся как нельзя по вкусу.
Лично моё мнение, что двухполосный фронт с использованием мидтвитера является более выигрышным, нежели обычный двухполосный фронт с мидвуфером и твитером. Однако, это лишь моё мнение, к которому вы можете прислушаться, а можете и нет. Тут многое ещё от предпочитаемых жанров зависит. Для джаза, блюза, вокальной музыки мидтвитер будет кстати.
Напомню, что разница в том, что мидвуфер (мидбас) способен играть низкие и средние частоты, а вуфер заточен исключительно на низкие. В отличие от среднечастотников и твитеров, мидбасы уже не бывают купольными, их конструкция строго диффузорная. Размер мидбасов начинается от 5 дюймов (13 см) и доходит до 9 дюймов (23 см). Наиболее распространены 6,5 дюймов (16,5 см)
В зависимости от характеристик, а именно от параметров Тиля-Смолла (в честь учёных A.N. Thiele и R.H. Small), в частности от полной добротности и некоторых других зависит то, какое требуется акустическое оформление мидбаса.
Их может быть три: на всю дверь, закрытый ящик или ящик с фазоинвертором. Построение ящика в двери непросто и это понимают производители. Поэтому большинство моделей автомобильных мидбасов создаются с расчетом игры на дверь. Полная добротность (Qts) таких динамиков должна быть не менее 0,55-0,6 и не более 0,7.
Особое значение это приобретает на частотах близких к основному резонансу динамика (Fs). Чем дальше вы выберете нижний срез мидвуфера от частоты основного резонанса, тем менее значимо будет значение добротности и точный подбор акустического оформления. Однако, повышая частоту нижнего среза, мидбаса мы теряем басовые возможности, что также нежелательно.
Так что желательно всё же правильно подбирать динамики и акустическое оформление под них.
Что касается среднечастотного диапазона, который требуется получить от мидбаса, то надо учитывать диаграмму направленности. На средних частотах она уже чем на низких. При том, что мидбас зачастую устанавливается весьма низко, то для минимализации потерь среднечастотного диапазона необходимо организовать так называемый доворот, то есть повернуть ось динамика немного вверх к слушателю.
Если говорить о эстрадных мидбасах, то во-первых надо сразу признать этот вопрос ахиллесовой пятой эстрадных автомобильных систем. Если для получения громких средних и высоких частот не требуется слишком больших динамиков, у них небольшой ход, им не нужно громоздкое акустическое оформление, то мидбасовый диапазон, способный гармонировать с остальными диапазонами на высокой громкости, получить от мидбаса «автомобильного» размера очень трудно.
Если мы обратим внимание на настоящую эстрадную акустику, а именно на концертные системы, то заметим там мидбасы 12-15 дюймов (30-38 см) и больше, оформленных в немалых размеров ящики с фазоинверторами.
Поместить такое в дверь автомобиля нереально. Логичным было бы разместить такое в багажнике, но так делают редко и это предмет отдельного разговора, о котором расскажу в другой статье.
Так что остаётся либо всё же как-то ставить большой эстрадный мидбас в дверь и не накручивать среднечастотники на всю ту громкость, на которую они способны, либо, как делают чаще, попросту не ставят мидбас, ограничиваясь среднечастотниками. Такой звук хоть и громкий, но сухой и крикливый. К сожалению, именно такой звук является первой же ассоциацией у непосвящённых с понятием «автозвук». Поверьте, это не только так, хоть так часто и делают.
Совмещение всех диапазонов в одном излучателе может быть не только одним динамиком, но и несколькими. Перед мидбасом, на его оси размещают высокочастотник, а иногда ещё и среднечастотник. Принципиально такая конструкция вполне может работать.
Однако в силу своего размера его мало кто может разместить достаточно высоко, где должен быть твитер, а размещать низко в двери также лишено смысла, твитер оттуда толком не слышно.
Таким образом коаксиальные динамики в автомобиле встречаются лишь в малограмотных системах за редким исключением. Производители это понимают, поэтому практически не выпускают качественных коаксиальных динамиков, рассчитывая, что в неграмотную систему никто высокого качества компонентов и не будет ставить.
Такие динамики обычно ставят «чтобы было». Либо размещают в задней полке. О размещении динамиков будет отдельная статья, но, забегая вперёд, скажу, что тыловая акустическая система нужна только для прослушивания многоканальной музыки и для просмотра видео. Для системы, предназначенной для прослушивания обычной музыки тыловая система только вредит.
Напомню, что так называют как сам динамик для воспроизведения суббаса, так и динамик в сборе с корпусом, а иногда даже и с усилителем. Обо всём по порядку.
Низший класс сабвуферов. Как раз он и совмещает в себе и динамик и короб и усилитель.
Играет отвратительно. Любители громкости не получат от него громкости, любители качества – не получат от него качества. По статистике, подавляющее большинство тех, кто приобрёл и установил активный сабвуфер в самое ближайшее время в нём разочаровываются и стремится побыстрее продать на барахолке, где их в избытке.
Я бы вовсе не советовал приобретать такой сабвуфер, а если не верите, можете взять на пробу такой с той же барахолки. Уверяю, через несколько дней вы уже будете писать своё объявление о продаже этой бесполезной гуделки.
Это уже немного лучше активного сабвуфера. Нетребовательный слушатель вполне может остаться довольным правильно подобранным и настроенным таким устройством. То есть если вам хочется просто басовой поддержки несложной танцевальной музыки – можно брать.
Сабвуферный динамик, продающийся отдельно и предполагающий самостоятельное изготовление для него акустического оформления – самый лучший вариант.
Если вы точно знаете, чего хотите от звука, то стоит выбрать именно этот путь. Короб можно изготовить самому либо обратиться к специалистам.
Если очень грубо, то сабвуферы можно поделить условно на те, что играют громко и на те, что играют качественно.
Для качественного суббаса используются сабвуферные динамики диаметром 10-12 дюймов (25-30 см) с лёгким диффузором и относительно небольшим его ходом. Акустическим оформлением для таких обычно является закрытый ящик.
Для получения высокой громкости суббаса используются сабвуферные динамики 12-18 дюймов (30 — 46 см) с массивным диффузором и длинным ходом, что видно по широкому подвесу диффузора (губа). Оформлением обычно служит ящик с резонатором Гельмгольца (фазоинвертером).
Об акустических оформлениях сабвуферов и о том как подобрать сабвуферный динамик можно говорить много и долго, что не входит в рамки данной статьи.
Подытожим всё вышесказанное.
Динамиков для автомобиля существует множество видов. Для того, чтобы определиться с выбором стоит исходить из потребностей и возможностей. Будет ли это система для качественного звука для водителя, либо система для громкого звука на улице, либо для участия в соревнованиях на уровень звукового давления.
Также следует исходить из того, где и какого размера динамики есть возможность расположить, есть ли возможность отфильтровать нужные частоты для каждого динамика тем оборудованием, которое входит в состав аудиосистемы.
Подробно о том, как собрать аудиосистему для тех или иных нужд, будет рассказано в других статьях. А сегодня мы лишь познакомились с многообразием автомобильных и не очень динамиков.
