Меню

Акустические системы с большим звуковым давлением

Акустические системы: читаем технические характеристики (часть 6)

Тем, кто видит характеристики акустических систем впервые и никогда раньше не сталкивался со всем этим набором информации, можно только посочувствовать. На первый взгляд, все сложно. Хотя с другой стороны, для того, чтобы разобраться, вполне достаточно знания школьного курса физики.

Сохранить и прочитать потом —

Наверное, все упростится, если прокомментировать по порядку реальный набор характеристик, который, кстати, я бы рекомендовал получать из фирменного документа под названием Info Sheet — Информационный лист. Такой PDF-файл можно скачать на сайте практически любого изготовителя акустики для практически любой его модели. Именно там, как правило, все описывается наиболее коротко и ясно.

Сопротивление или импеданс

Итак, по порядку. Сопротивление или импеданс. В одних случаях указывается одно, в других — другое, и в этом есть определенное лукавство. Да, если подсоединить омметр к клеммам акустического кабеля, мы получим требуемые 4, 6 или 8 Ом с точностью ±10%. Только вот беда, это измерение некорректно: мы используем постоянный ток, а нас интересует сопротивление переменному току в звуковом диапазоне частот. И заметим: голосовая катушка динамика по определению не может иметь линейное (не зависящее от частоты) электрическое сопротивление — ведь это индуктивность! А если учесть, что у динамика есть резонансные частоты, и в составе колонки таких динамиков несколько, плюс все это объединяет и вовсе нелинейная схема кроссовера, то измеренное нами сопротивление постоянному току становится просто ориентировочной цифрой.


График замера импеданса (сопротивления)

Корректным параметром становится импеданс, под которым, как правило, имеется в виду сопротивление переменному току — в нашем случае различное на разных частотах. Чаще всего, он представляется в виде графика такой зависимости. В серьезных моделях колонок такой график часто прилагается. Для колонок сопротивлением 8 Ом на определенных частотах импеданс может «проседать» втрое — скажем, до 2-3 Ом — и это способно стать серьезной проблемой для работы подключенного к колонке усилителя. Более-менее ровная кривая импеданса у многополосной системы — признак серьезного уровня разработки АС.

Диапазон воспроизводимых частот

Следующий параметр — диапазон воспроизводимых частот. Если в этом пункте указано что-то типа «35 Гц – 25 кГц» — и все, то в этом случае я рекомендую сразу воскликнуть что-то типа режиссерского «Не верю!». Поскольку перед нами — очередное лукавство, и у продавцов недорогих систем оно встречается довольно часто. Да, наша колонка может воспроизводить 35 герц. Но на этой частоте ее чувствительность (о которой, в данном случае, изготовитель скромно умолчал) может быть очень небольшой. В результате в этом месте (оно называется нижний предел) частотная характеристика может иметь «завал» — спад децибел на 20. А это, в свою очередь, означает, что на этой заветной низкой частоте, которая так важна для воспроизведения «панча», колонка звучит, по ощущениям, тише раза в 3-4. То есть, практически молчит. То же самое касается и верхней граничной частоты диапазона.


Пример измерения АЧХ акустики

Корректно диапазон частот, указанный в технических характеристиках, будет выглядеть только в сочетании с показателем неравномерности частотной характеристики в децибелах во всем этом диапазоне. И данные типа «диапазон частот 35 Гц – 25 кГц при неравномерности ±3 децибела» сразу же вызывают уважение и серьезное отношение к продукту. Оптимально, если в документации эти данные проиллюстрированы графиком АЧХ — амплитудно-частотной характеристики, где по горизонтальной оси отложена частота, а по вертикальной — звуковое давление.

Важным, хотя и не так часто встречающимся, является указание диапазона частот и его неравномерности при отклонении от оси на угол, как правило, 15-30 градусов. Этот параметр позволяет оценить, насколько широка направленность звучания колонок. От нее, в частности, зависит величина «пятна» объемного звучания — области, в которой слушатели получат качественный пространственный эффект. От этого, в свою очередь, зависит, сколько «посадочных мест» может располагаться в образованном новыми колонками зрительном зале в условиях конкретной комнаты, что особенно важно не только для классического стерео, но и при использования акустики в системах домашнего кинотеатра.

Читайте также:  Когда низкий сердечное давление что это значит

Чувствительность

В связи со всем вышесказанным, перейдем и к параметру «чувствительность». Она измеряется в децибелах. Этот показатель, в какой-то степени указывает на степень совершенства нашей колонки. Практически это — ее КПД, коэффициент полезного действия. Для современной акустики этот параметр находится в пределах около 83-95 децибел. Понятно, что высокие значения чувствительности, особенно для классической многополосной системы, достигаются путем множества серьезных и часто затратных технологических усовершенствований.


Схема измерения чувствительности колонок

Повышение чувствительности на 6 децибел приводит к ощущению, что при том же входном сигнале акустика звучит приблизительно вдвое громче! И кстати, для того чтобы поднять громкость на 3 децибела, диффузор динамика должен колебаться с приблизительно удвоенной амплитудой. Для маломощного усилителя, а это, в частности, большинство ламповых моделей, звук которых столь привлекателен, нужна акустика именно с высокой чувствительностью.

Максимальное звуковое давление

В технических параметрах пользовательской акустики (в отличие от профессиональных моделей) этот показатель указывается достаточно редко. Максимальное звуковое давление, естественно, также измеряется в децибелах и, очевидно, может быть косвенно вычислено из данных о чувствительности и максимальной мощности.

Сознательно не залезая в подробности и условия измерения этих параметров, скажем только, что для получения полной совокупности впечатлений от аудио, более-менее устоявшимся считается предел в 90 дБ — на этой громкости (фиксируемой, как правило, в метре от излучателя, в то время, как слушатели располагаются гораздо дальше), многие протоколы испытаний рекомендуют производить тестовое прослушивание. Для сравнения, комплекты дискотечной аппаратуры для залов работают на уровнях до 130 (топы) – 140 (субы) дБ. Это уровень, приближающийся к болевому порогу. Серьезная домашняя акустика, в среднем, выдает максимальные 100–110дБ, и, ради всего святого, пожалейте своих соседей!

Коэффициент нелинейных искажений

Это очень важная характеристика, которая, тем не менее, также нечасто фигурирует в параметрах колонок. Методики ее измерения бывают не совсем корректны. И все же, для качественных моделей она не превышает одного процента, для колонок хорошего уровня это треть процента (0,32% – 0,37%) практически во всем диапазоне частот, и лишь на низах этот параметр может перевалить за 1 процент. Если учесть, что именно на низких частотах наши уши не очень восприимчивы к искажениям, то такой «скачок» не критичен.

Еще одна особенность: КНИ резко возрастает при высокой громкости. Следует понимать, что в звуковом тракте «источник — межкомпонентный кабель — предварительный усилитель — межкомпонентный кабель — оконечный усилитель — акустический кабель — колонка», именно акустическая система является источником наиболее серьезных искажений, хотя подробнее об искажениях, наверное, стоило бы поговорить в связи с усилителями.

Мощность

И раз упомянуты усилители — самое время перейти к мощности. Это тема также «усилительная», но и в приложении к колонкам в ней немало интересного. В параметрах колонки, чаще всего, указывается рекомендованная мощность усилителя в виде двух чисел — минимального и максимального значения. Например, читаем, что для некоей напольной пассивной акустики, указывается минимальная мощность усилителя 20 Вт, максимальная — 200. Это значит, что при мощности усилителя ниже 20 Ватт колонка не сможет обеспечить приемлемый диапазон звукового давления (громкости), ограниченный ее чувствительностью. А при мощности выше 200 Ватт изготовитель, очевидно, не гарантирует сохранность колонки.

При превышении максимальной мощности (часто используется термин «пиковая» мощность или другое, на усмотрение изготовителя) происходит лавинообразное нарастание искажений, затем динамик может перейти в режим клиппирования — когда части подвижной системы ударяются в ограничивающие их смещение детали динамика. Это отмечается характерными щелчками. Появление таких щелчков — верный признак того, что динамику осталось работать совсем недолго. Не стоит доводить до этого.

Читайте также:  Как привести давление в норму перед комиссией


Окно программы для разработки акустики VituixCAD

Как ни странно, очень важно при выборе колонок обратить внимание не только на цифры технических характеристик, но и на типы излучателей, их особенности и размеры. Особенно стоит оценить совокупный размер диффузоров низкочастотных драйверов. Наличие единственного прямонаправленного низкочастотного динамика с диффузором диаметром 5 дюймов очень плохо сочетается с заявленной нижней граничной частотой 30 Гц, особенно при неравномерности 3 децибела — а такие надписи доводилось видеть у недобросовестных изготовителей.

Все вышеупомянутые параметры акустики важны не только для понимания того, как она зазвучит, но и для того, чтобы правильно подобрать комплект «колонки-усилитель». Общие принципы достаточно просты. Максимальная мощность усилителя должно быть заведомо меньше, чем максимальная мощность акустики. А ее чувствительность, поведение импенданса, особенности схемы требуют серьезного анализа для понимания, какой усилитель станет оптимальным выбором. Но это — тема для другого рассказа.

Источник

О важности акустических систем с большой чувствительностью

Эта статья базируется на статье Джонатана Вайса, основателя Oswald Mill Audio (ΩMA). Как оказалось, ΩMA и Audio Note UK (АН) придерживаются одинаковой философии, когда дело касается изготовления одних из самых лучших аудио продуктов.
Ключевая разница заключается в том, что ΩMA специализируется на изготовлении рупорных АС, а АН нашла способ создавать высокочувствительную акустику, которая работает без ограничений рупоров (размеры и направленность в числе ключевых).

Однако, обе компании ΩMA и АН соглашаются что высокочувствительная акустика являются ключевым элементом хорошего звука. И вот почему…

О важности акустических систем с большой чувствительностью

Давайте поговорим об акустике, потому это как раз то, что мы и слушаем в своих аудио системах.

Акустическая система, это преобразователь — она трансформирует электрический сигнал (такой как музыка или голос) в поступательное движение конуса или диафрагмы, в общем того что двигает воздух и генерирует звуковые волны.

Это очень простая система, вы и сами это делаете, но органически — электрический сигнал из вашего мозга идет на ваши голосовые связки, которые вибрируют и издают звук, которые иногда довольно вразумителен.

Акустические системы невероятно неэффективны. Типичная современная “хай-энд” акустика (85дБ/1Вт/1м@4Ом) эффективна на 0.1% !
Это значит что на каждые входные 1000Вт мощности, у нас на выходе всего 1 акустический ватт. Акустический ватт на самом деле это довольно много звука, но возьмите к примеру акустику Audio Note HE (High Efficiency), которая эффективна на 4% (98дБ/1Вт/1м@8Ом) или производящую в 40 раз больше звука чем обычная акустика из того же подводимого сигнала

.Представьте что у нас две АС, обычная (с 85дБ) и обычная от АН (96дБ); там где обычной акустике нужно 50Вт входной мощности, такой акустике от АН нужен всего 1Вт, а высокоэффективной НЕ версии понадобится всего 0.6Вт.

Множество транзисторных усилителей способны выдать 500Вт или даже больше, мощность не такая уж и проблема (ну кроме пиков в музыке, которые могут достичь максимума на очень мощном усилителе). Проблема — температура. Когда ты закачиваешь сотни ватт мощности в тонюсенький провод, которые находится в звуковой катушке на конце каждого конуса, он сильно нагревается. Этот нагрев вызывает “тепловое сжатие”, которое создает искажения, чем громче играет АС.

Все акустические системы работают от усилителя, для усиления электрического сигнала идущего от источника, будь это микрофон, магнитофон, CD диск или ЦАП. У усилителя должно хватать мощности, что бы раскачать АС до нужного звукового давления (SPL).

Читайте также:  Почему пониженное давление у человека и болит голова

Мощность усилителя выражается в ваттах, а SPL измеряется в децибелах. Шкала децибел может ввести в заблуждение, потому что она не линейная, а логарифмическая. Каждые 3дБ прироста звукового давления (SPL), которые по сути будут самой малой величиной разницы которую вы сможете расслышать, требуют удвоения мощности усилителя. И если вы захотите удвоить воспринимаемый звуковой уровень, вам необходимо увеличить на 10дБ уровень звукового давления (SPL). Вот эти 10дБ потребуют в 10 раз больше мощности усиления. Скажем, если вы слушаете музыку на обычном уровне 88дБ и захотите сделать погромче до 98дБ, это потребует от вашего усилителя выходной мощности вместо 50Вт уже 500Вт. Музыкальные пики, как например, симфонический оркестр или рок могут сами по себе выходить за 20дБ. Это скорей всего переведет ваш усилитель в красную зону.

Что же это значит на самом деле — что с обычными АС у вас должен быть чрезвычайно мощный усилитель, что бы играть на одной и той же громкости, что и маломощный, но с высокоэффективной акустикой. Большой усилитель будет надрываться, а маломощный нет. Этот факт имеет далеко идущие последствия.

Потому как транзисторные усилители и каждый ватт выдаваемой ими мощности стали лишь дешевле (особенно с цифровыми усилителями Д класса), производители АС снизили эффективность своих изделий, что позволило малым динамикам играть очень низкий бас (крайне важный для маркетинга и журнальных обзоров) и помещаться в соответствующие малые объемы корпусов. Транзисторные усилители созданы выдавать грубую мощь, у них нет утонченности, детальности и живости лучших ламповый усилителей, в особенности триодных, мощность которых обычно менее 10-20Вт. Эти ламповые усилители спроектированы играть уже от самого первого ватта и именно его вы и будете слушать большую часть времени (на рупорах). Остальные ватты лишь резерв.

Между первым ваттом одноактного триодного усилителя и 100Вт+ транзисторного или даже лампового двухтактная лежит пропасть. И только с высокочувствительной акустикой вы сможете оценить истинную красоту и игру лучших подобных одноактных усилителей.

Отдельного внимания при подборе акустики к усилителю заслуживают электрические характеристики, про которые редко пишут в журналах. Помимо импеданса, очень важным параметром, влияющим на качество воспроизведения звука и в особенности баса, является коэффициент демпфирования. Акустика и усилитель создают вместе электрическую цепь, фигурально выражаясь это двухсторонняя дорога. У каждого НЧ динамика есть свой коэффициент демпфирования, сила необходимая для восстановления равновесия динамика после его сдвига. Выходные каскады усилителей могут иметь довольно разные его значения.

Низкоэффективная акустика может воспроизвести много баса с малых НЧ динамиков, увеличивая их ход, соответственно им нужны очень свободные подвесы способные удержать его на месте — материал, которым крепится конус динамика к своему корпусу динамика или корзине. Таким НЧ динамикам нужен большой коэффициент демпфирования для плотного контроля.

Высокоэффективные динамики АН больше, имеют жесткие и легкие бумажные конуса с большими магнитами и имеют очень малый ход. Им необходим малый коэффициент демпфирования, что обычно и дают одноактные триодные и другие маломощные ламповые усилители.

Динамика является одной из самых важных характеристик, которая, к примеру, заставляет воспроизводимую музыку звучать натурально. Удивительно, но в мире аудио со всеми обычными тестами вроде амплитудно-частотной характеристики, акустическими и электрическими фазовыми замерами, трехмерных графиков временных замеров и т.д. не существует никаких измерений динамики. Акустика АН к примеру способна воспроизвести реалистичную динамику.

Выбор усилителей, которые могут быть использованы с высокоэффективной акустикой безграничен. Искажения от этого радикально уменьшаются. Звук же просто завораживает.

Источник

Adblock
detector