НАЧАЛА-2

Конец еще не виден...

Продолжение здравых и доступных заметок по поводу общеизвестного

Константин НИКИТИН

продолжение

Конкретно о закрытом ящике

Помимо достижения великолепных показателей качества звучания, закрытый ящик предполагает возможность элементарного и довольно достоверного расчета, что делает его нередко предпочтительным к применению как в любительской, так и в промышленной практике.

Обеспечивая головке наличие замкнутого заднего объема, мы изменяем ее основные параметры, в первую очередь добротность и резонансную частоту: причина изменения Qts и Fs – в появлении дополнительной к подвесу головки упругости этого самого заднего объема. Заметим, что после установки головки в ящик от собственных параметров не остается и следа: теперь они во всех расчетах заменяются параметрами с индексом c. В фазоинверторе, например, такого не происходит.

От того, какая итоговая добротность Qtc реализуется, зависит очень многое. Если Qtc оказывается меньше 0,5 (т.н. случай передемпфирования), звучание будет сухим, академичным, чистым, однако субъективно басы могут показаться недостаточно акцентированными, что ухудшит впечатление от звучания несимфонических фрагментов.

Бесселевская характеристика формируется при Qtc = 0,577: при этом зависимость ГВЗ от частоты оказывается монотонной. Пожалуй, по совокупности субъективных оценок этот случай следует признать наилучшим, достаточно мясистый бас уже будет сформирован, однако никаких намеков на подбубнивание, окраску, нарушение натуральности звука в басовом регистре не будет.

Баттервортовская характеристика (Qtc = 0,707) еще более усугубляет бас. Теперь на некоторых симфонических фрагментах может показаться, что часть басовых, особенно ударных инструментов время от времени теряют натуральность, – гулкость их излишня. На современной музыке пока еще все в порядке. АЧХ изо всех сил старается сохранить монотонность: стоит еще чуть-чуть повысить добротность (читай – снизить объем ящика), и на АЧХ появится всплеск.

Чебышевские характеристики (Qtc больше 0,707) реализуются, обеспечивая АЧХ с выбросом. АС с такими характеристиками годятся только для прослушивания музыки неклассических направлений, причем многим современным потребителям аудиопродукции нравится колбасящий бас, создаваемый чебышевскими бумбоксами. Если стремиться к максимальной громкости, придется с этим смириться.

Естественно, возможны промежуточные варианты, например Qtc = 0,6.

Серия рисунков 4 отражает частотные зависимости основных параметров АС при изменении добротности Qtc от 0,707 до 1,2.

Не будем подробно комментировать ход кривых, отметим лишь некоторые важнейшие моменты:

1. Скорость и абсолютная величина затухания АЧХ оказывается существенно различной при изменении добротности. Так, на частоте, всего в 4 раза более низкой, чем частота резонанса оформленной головки, разница в АЧХ, соответствующих добротностям 0,707 и 1,2, составит 7 дБ, причем выше пойдет АЧХ низкодобротного оформления.

2. Внимание: обращаю мысли читателя на тот факт, что в нашем случае изменение добротности происходит при изменении объема ящика, то есть сопровождается изменением всех характерных частот. Если достигать изменения добротности другими методами, например сменой головок, мы получим вовсе другие кривые!

3. Чем меньше горбатость кривых ГВЗ, тем лучше звук, в смысле – натуральнее бас.

4. Заметим, что рост добротности приводит к снижению амплитуды колебаний диффузора и, следовательно, к уменьшению искажений. Факт, идущий вразрез с воззрениями большинства акустиков-любителей, однако не будем забывать о примечании к предыдущему пункту.

Серия рисунков 5 дает возможность оперативного расчета необходимых параметров оформления a и частоты резонанса оформленной головки Fc (см. подрисуночные подписи). Весь расчет сводится к выбору типа (бесселевский, баттервортовский или промежуточный и т.п.), поиску на оси абсцисс добротности Qtc примененной головки и считыванию с оси ординат величин a и Fc.

И наконец: на рис. 6 показано, как влияет добротность на монотонность АЧХ.

О, если б мог выразить в звуке...

Именно этими словами хотелось начать последний раздел сегодняшнего повествования, ибо, как говаривал Пуришкевич в фильме об убийстве Распутина, «довольно диссертаций!»

Оставшееся задуманное придется перенести в следующий номер, если меня не уволят за содеянное в этом...

Итак, каковы перспективы использования закрытых ящиков в аудиотехнике вообще и в автомобильном аудио в частности. Если анализировать пути развития домашнего аудио, можно заметить, что АС, оформленных как закрытый ящик, на прилавках и складах остается все меньше и меньше, и не потому, что раскупают, а потому, что не производят. Беда эта проистекает от того, что коммерческая машина серийной аудиопродукции во всю раскручена в пользу АС с дыркой. Неважно, подключена ли к ней труба фазоинвертора или акустическая трансмиссионная линия – покупатель хочет дырку! Нет дырки – значит, его в чем-то обделили и потребуется N Никитиных по M статей про закрытый ящик каждая, чтобы хоть кто-то понял, что это очень неплохо!

Могу смело утверждать, что при современных технологиях и технических возможностях производства головок, при запасах мощностей усилителей, которые наращиваются гораздо легче, чем рассчитываются фазоинверторы, необходимости в оформлениях, отличных от закрытого ящика нет! Главный недостаток закрытого ящика – рост амплитуды колебаний диффузора на резонансе, и рост искажений в связи с этим нейтрализуется очень просто: не надо работать на резонансе.

Скажем, в СЧ-системах надо просто отгородить зону резонанса фильтром, как, впрочем, и делают (СЧ-полоса

400 – 4000 Гц, к примеру, а резонанс СЧ-головки лежит в районе 200 Гц), а резонанс НЧ-головки выбрать в районе 28 – 31 Гц – уверяю, если там и есть осколки музыки, то мощность их минимальна и бояться за искажения не придется. Осколки были прекрасно проанализированы в статье «Диета для динамиков» («АвтоЗвук» №11/2000). Конечно, с к.п.д. при очень малых Fc будет крайне неважно, ну так с необходимостью применения усилителей помощнее мы вроде бы как уже смирились.

А более недостатков у закрытого ящика нет! Одни преимущества, и среди них главное – отсутствие свистящей, бубнящей, шуршащей трубы (труднее всего, кстати, бороться именно с шуршаниесвистом).*

Ситуация с преимуществами закрытого ящика усугубляется при разработке сабвуферов на основе современных головок. Здесь условия, делающие предпочтительным закрытый ящик, выполняются, так сказать, в квадрате. Современная сабвуферная головка по определению делается с огромным ходом, с низким к.п.д., которому уже ничто не поможет, искажений можно не бояться, так что нередко даже специально используют корректоры на входе усилителя, поднимающие низкие частоты левее резонанса Fc! А вот свист трубы портит симфонический бас безнадежно...

Ну и уж совсем нет конкурентов у закрытого ящика в автомобиле.

Отчасти сказывается вышеизложенное, но основные причины, в общем, другие.

Во-первых, при работе на замкнутый объем автомобиля труба начинает чувствовать излучение диффузора и наоборот. Вносятся коррективы в и так ненадежные методы расчета фазоинвертора.

Во-вторых, опять-таки из-за замкнутости объема салона, АЧХ получает подъем на частотах ниже 80 – 100 Гц (см. мою статью в №2/2001), объясняемый возникновением компрессионного механизма возбуждения звука. Скорость этого подъема составляет 12 дБ/окт. – столько же, сколько и спад АЧХ у уважающего себя закрытого ящика! Остается чуть-чуть поднатужиться, сопрягая частоты, и путь к идеальной АЧХ до нуля частот будет открыт! Так сказать, еще 10000 ведер, и ключик будет в наших руках... Шутка, конечно, но в каждой шутке есть доля баса...

Ничего подобного фазоинвертор не умеет: его АЧХ вместо плоскости обеспечит нам в автомобиле горб, как у запорожца.

Замечательные возможности применительно к автомобилю таит использование бандпасса, но эта тема уже для совсем другой беседы.

(Продолжение следует)

* Догадливый читатель наверняка уже понял, что я лукавлю, – когда дойдет дело до фазоинвертора, я пять страниц кряду буду расхваливать именно его. Конечно, все относительно, но в пределах указанных критериев и ограничений, действительно – закрытый ящик не превзойден.