Сабвуфер
Материал из МагВики::Справочник по автозвуку и электронике
Сабвуфер- это акустическая система, воспроизводящая звуковые частоты в пределах 20-120Гц. Состоит из корпуса , динамика (ов) и усилителя ( для активного) .
Содержание |
Применение
Низкие звуковые частоты плохо локализуются, т. е. человеку сложнее определить, откуда идёт звук сабвуфера . Получается, что в многополосной аудиосистеме можно сделать одну большую низкочастотную колонку на всю систему, а в каждой колонке держать лишь средне- и высокочастотные динамики. Это делает акустическую систему более компактной, уменьшает стоимость и позволяет поместить громоздкий сабвуфер в удобное место, где он не будет мешать . В автомобиле таким местом обычно служит багажное отделение , полка заднего стекла , ниша заднего крыла ( Стелс) , откидывающаяся часть заднего сидения и , в некоторых автомобилях после переделки внизу торпедо . Некоторые индивидиумы умудряются поставить низкочастотный динамик небольшого размера в дверь автомобиля .
Виды сабвуферов
Активный сабвуфер имеет встроенный усилитель мощности (который позволяет снять низкочастотную нагрузку с усилителя) и активный кроссовер, что позволяет отфильтровывать высокие частоты, упрощает согласование сабвуфера с широкополосными акустическими системами. Может получать сигнал линейного уровня (с уже удаленными ВЧ) с отдельного канала источника. Может быть подключен между широкополосной АС и источником сигнала (сквозное подключение). Часто имеет дополнительные возможности для подстройки к конкретным условиям применения (поворот фазы, регулировка АЧХ, положения точек среза кроссовера, крутизны среза).
Автономный активный сабвуфер объединяет в одном корпусе сабвуфер с разделительным фильтром и усилитель мощности, устраняя необходимость в отдельных корпусах и усилителях. Такой сабвуфер имеет линейные входы (для подключения к предварительному усилителю), линейные выходы (сигнал с которых подается на усилитель мощности) и регулятор уровня сигнала сабвуфера. Выходной сигнал линейного уровня, подаваемый на основные громкоговорители, фильтруется, чтобы ослабить в нем энергию составляющих низких частот. Обычно непосредственно на сабвуфере регулируется и частота разделения.
Пассивный сабвуфер состоит из корпуса и динамика , поэтому он подключается к усилителю мощности .
Пассивный сабвуфер — это просто одна или несколько помещенных в корпус НЧ-головок, которые подключаются к внешнему усилителю. В одном из вариантов подключения пассивного сабвуфера стереоусилитель подает сигнал и на основные громкоговорители, и на сабвуфер. При таком наименее желательном способе подключения широкополосный выходной сигнал усилителя мощности подается на вход сабвуфера, а его разделительный фильтр удаляет из сигнала низкие частоты и выдает отфильтрованный сигнал на основные громкоговорители. Таким образом, в сигнальном тракте используется дополнительный разделительный фильтр, работающий с сигналом высокого уровня.
Более удачный способ подключения сабвуфера — с помощью электронного разделительного фильтра и отдельного усилителя мощности. Такой метод отделяет басы от сигнала, подаваемого на основные громкоговорители в том месте тракта, где сигнал имеет линейный уровень (несколько сот милливольт). Фильтрация такого сигнала вносит гораздо меньше нелинейных искажений, чем фильтрация выходного сигнала усилителя мощности. Более того, добавление отдельного усилителя мощности для сабвуфера существенно увеличивает динамический диапазон системы и освобождает усилитель основного громкоговорителя от дополнительной нагрузки. Использование разделительного фильтра в точке тракта с линейным уровнем и усилителя мощности превращает пассивный сабвуфер в активный, а систему в целом — в систему с двухполосным усилением.
Виды конструкций
Акустический экран. - ФРИ-АЙР (FREE AIR) Наиболее простым видом оформления громкоговорителя является акустический экран, представляющий собой чаще всего деревянный щит прямоугольной формы, размеры которого для воспроизведения низших частот должны быть довольно большими. Например, для воспроизведения без ослабления звука частотой 50 гц, длина волны котороя равна 680 см, необходимо, чтобы сторона экрана приблизительно равнялась 340 см (половине длины волны) или больше. Однако вполне удовлетворительные результаты, особенно если частотная характеристика усилителя имеет подъем на низших частотах, могут быть получены со щитом меньшего размера, сторона которого приблизительно равна четверти длины волны низшей воспроизводимой частоты. Эта низшая частота, однако, не может быть ниже основной резонансной частоты громкоговорителя, так как ниже этой частоты резко падает излучение громкоговорителя (18 дб на октаву).Симметричность экрана относительно оси диффузора нежелательна, так как при этом в частотной характеристике громкоговорителя появится глубокий провал в результате акустического короткого замыкания на одной из частот. Значительное улучшение частотной характеристики достигается или несимметричным экраном, или асимметричным расположением громкоговорителя в экране правильной формы. В настоящее время в быту этот простейший вид оформления громкоговорителей почти не применяется, главным образом, из-за его громоздкости и недостаточной эстетичности. В автозвуке примером ФРИ-АЙР (FREE AIR) может служить задняя полка автомобиля с использованием большого обьема багажника .
Рупорный сабвуфер. Труба ( чаще прямоугольного сечения ) с непрерывно возрастающим сечением, улучшается согласование между относительно высоким механическим сопротивлением подвижной системы головки и довольно низким сопротивлением нагрузки воздушной среды, характеризуемым сопротивлением излучения. Рупор увеличивает сопротивление излучения и значительно повышает КПД громкоговорителя. Ввиду больших габаритов в автозвуке не применяется ( редко ) .
Есть 3 вида бандпассов: 4-ой категории ( порядка ) , 6-ой категории тип-А, 6-ой категории тип-Б. 4-ая категория: ящик с двумя камерами и с одним фазоинвертором на верхней камере. 6-ая категория, тип-А: ящик с двумя камерами и с двумя фазоинверторами, каждый на свою камеру и по-своему настроенные. Достаточно сложен в проектировании и настройке. 6-ая категория, тип-Б: ящик с двумя камерами и с двумя фазоинверторами, каждый на свою камеру, но с нижней камеры фазоинвертор направлен в верхнюю камеру, получается верхний фазоинвертор становится общим для двух камер.
Почему мы слышим сабвуфер ,а не бас ?
- Вибрации кузовных панелей и обивки.
От могучих басовых аккордов могут вибрировать рядом расположенные панели и элементы. Это, в свою очередь, будет давать более высокочастотные призвуки. Иными словами, от работы сабвуфера могут дребезжать кузовные панели, пластиковая обивка, провода под обивкой, замки, что, собственно, мы и будем слышать кроме баса. Избавиться от этого можно с помощью вибродемпфирующих материалов, способных усмирить чрезмерно звонкие кузовные элементы. Да и элементарное наведение порядка не помешает, поскольку даже разная мелочевка, болтающаяся по багажнику, и та может добавить свою ложку дегтя. Ну и, само собой, нужно привести в порядок все механизмы, которые могут дребезжать — тяги, замки, приводы и т.п. Качественный сабвуфер должен иметь достаточно толстые стенки, не подверженные вибрациям, и быть хорошо закреплен.
- Слишком тонкие стенки корпуса сабвуфера.
Попробуйте при включенном сабе просто положить на него руку. У хорошего корпуса вибраций быть не должно. Если же они есть, то вот вам и вторая причина — кроме диффузора динамика звук будут излучать сами стенки корпуса. Причем далеко не самыми низкими частотами. Выход — делать качественный корпус. К сожалению, фанеры, МДФ или ДСП толщиной 15-20 миллиметров для, скажем, 30-40-литрового корпуса будет, скорее всего, недостаточно. Чтобы такие стенки не вибрировали, их можно укрепить, например, ребрами жесткости или сделать внутри корпуса распорки. Или сделать сами стенки более толстыми. Очень хорошие корпуса получаются при склеивании стенок в виде сэндвича из разнородных материалов. Например, два слоя фанеры или МДФ, а между ними слой вибродемпфирующего материала. Однако недостаток такой коробки очевиден — слишком большой вес. Легкость конструкции с достаточной жесткостью сочетаются в стеклопластиковых корпусах. Этот материал позволяет легко делать сложные формы, а корпус приобретает свою жесткость как раз благодаря кривизне своих поверхностей. При этом делать толщину стенок в 20-30 миллиметров уже нет никакой необходимости, десяти для стеклопластика, как правило, уже вполне хватает. Сабвуферный динамик можно поставить магнитом наружу
- Неправильная настройка фильтров усилителя.
Если мы подключим сабвуфер так же, как и обычные динамики, например, фронтальные, то на него пойдет весь звуковой диапазон целиком. При этом мы услышим из саба и голоса исполнителей, и инструменты, и вообще все, что у нас записано, в то время, как мы уже выяснили, нам нужно пустить на него только низкочастотные составляющие. Поэтому в сигнале, который мы пускаем на сабвуфер, нужно исключить все, что выше 100 Гц. Хотя, практикой проверено, что „резать" нужно, начиная с еще более низких значений — 60-80 Гц. Это может быть сделано как в самом источнике (например, многие головные устройства имеют отдельный сабвуферный выход с возможностью регулировки частоты среза), так и с помощью фильтра нижних частот самого усилителя. Фильтр нижних частот (ФНЧ), собственно, так и называется, потому что пропускает сигнал ниже свой частоты настройки, а выше — начинает ослаблять его. При этом если вы установили частоту среза 60 Гц, то это еще не значит, что в сигнале частоты выше этого значения будут отсутствовать вовсе. Они будут идти на саб, просто слишком ослабленные. Насколько сильно они ослабляются с ростом частоты, характеризуется таким параметром, как крутизна спада фильтра. Чем она выше, тем, в общем случае, лучше. Скажем, крутизна в 12 дБ на октаву для саба скорее всего будет недостаточна — в спектре останутся более высокочастотные составляющие с приличным уровнем, которые мы как раз будем слышать из сабвуфера. Хорошие результаты можно получить при использовании фильтров, обеспечивающих 18 или 24 дБ на октаву. Все это нужно учитывать еще на стадии выбора головного устройства и усилителя. Если и тот, и другой оснащены фильтрами нижних частот, то вполне допустимо использовать возможности обоих— ослабить все ненужные частоты в головном устройстве, и добить их фильтрами усилителя. Звучание сабвуфера во многом определяется настройкой усилителя. Для этого в нем должен быть включен фильтр нижних частот (обозначается как ФНЧ, LP, Lowpass), и выставлена его частота среза не выше 80 Гц. Фильтр может быть включен и в головном устройстве, если в нем предусмотрен отдельный выход на сабвуфер.
- Завихрения воздуха.
Немаловажной является и еще одна причина возникновения нежелательных призвуков — самодвижение воздуха. На низких частотах ход диффузора обычно весьма значительный, и если поддать жару, то может достигать нескольких сантиметров. Понятно, что при этом и воздух он будет двигать — будь здоров. А значит, вполне могут образоваться и его завихрения. Например, если сам динамик закрыт защитной решеткой, то на больших амплитудах воздух может сипеть, проходя через ее ячейки. А если используется корпус фазоинверторного типа, при этом края самой трубы-фазоинвертора незакругленные, то начинает подпевать и она сама.
- Некачественная сборка корпуса сабвуфера.
Недопустимо халтурить и при изготовлении корпуса. Все его панели должны быть подогнаны без щелей, а сборку лучше всего производить на герметике или „жидких гвоздях". А еще лучше пролить все стыки полиэфирной или эпоксидной смолой. Даже небольшое отверстие в стенке, оставшееся от самореза, будет давать свои призвуки. Стоит ли говорить, что динамик тоже должен плотно и герметично сидеть на своем месте, без единой щели. Для этого при его монтаже желательно воспользоваться уплотнителем или, на худой конец, банально силиконовым герметиком. Итак, как видите, причин кажущегося „заднего баса" может быть несколько. Но всех их объединяет одно — слышим мы в действительности сзади не сами низкочастотные составляющие музыки, а призвуки, порожденные сабвуфером. Они могут быть выражены не очень сильно, при этом мы даже не будем их выделять и как-либо идентифицировать, мол, вот это дребезжит обшивка, а это сапит воздух через защитную решетку динамика. Но все вместе, маскируясь басом, эти призвуки как раз и будут давать ощущение локализации, когда мы будем четко слышать, что сабвуфер расположен сзади.
Некоторые проблемы
Практика показывает, что сабвуферы, используемые в системах воспроизведения, чаще всего снижают качество звучания. Причиной может послужить или плохое качество разработки сабвуфера, или его неправильная настройка, или, что чаще всего, он предназначен для воспроизведения взрывов в системах домашнего кинотеатра, а не для передачи тонких оттенков звучания музыки.
Сначала рассмотрим теоретические проблемы сабвуферов. Во-первых, большинство из них — пассивных и активных— привносят в тракт сигнала дополнительную электронику. Встроенный разделительный фильтр активного сабвуфера может быть не самого высокого качества. Даже хорошо исполненные сабвуферы способны снизить чистоту звучания очень высококачественных источников, предусилителей и усилителей мощности. Этого недостатка можно избежать, задействовав основные громкоговорители в широкополосном режиме (без фильтрации), но при этом есть риск потерять динамические преимущества и дополнительную чистоту звучания средних частот, достигаемую за счет устранения низких частот из сигнала, воспроизводимого основными громкоговорителями.
Во-вторых, качество звучания басов у сабвуфера может быть изначально низким. При его способности приводить в движение большие массы воздуха и обеспечивать низкую граничную частоту, плохой сабвуфер часто делает звучание глубоких басов чрезмерно бубнящим. Вместо того, чтобы усиливать вашу способность слышать происходящее в диапазоне басов, сабвуфер часто затушевывает музыкальную информацию других частотных поддиапазонов.
В-третьих, звучание сабвуфера иногда не согласуется со звучанием основных громкоговорителей. Очень низкие частоты могут отличаться по характеру от воспроизводимых основными громкоговорителями средних частот. В результате возникает чрезвычайно раздражающая неоднородность музыкальной фактуры. Эта неоднородность выражается в изменении звучания акустического баса на разных регистрах. Восходящие и нисходящие басовые ряды должны пересекать частоту отсечки разделительного фильтра без видимого изменения тембра или динамики звучания.
Еще одним фактором, который может затруднить интеграцию сабвуфера в систему, является согласование медленного и тяжелого звучания сабвуфера с упругим, собранным и артикулированным звучанием основных громкоговорителей. Другими словами, звучание слабо демпфированного сабвуфера не очень хорошо сочетается со звуком сильно демпфированного основного громкоговорителя.
В-четвертых, сабвуферы часто получают возможность воспроизводить более глубокие басы при повышенном уровне чувствительности за счет управляемости, разрешающей способности по высоте звучания и устойчивости к перегрузкам. В результате, многие из них звучат преувеличенно, медлительно, с потерей деталей.
Наконец, сабвуфер может наполнить автомобиль большим количеством низкочастотной энергии, провоцируя в помещении резонансные явления, не так заметные при его отсутствии. Поэтому размещение сабвуфера приобретает особую важность, — вы не можете просто расположить сабвуфер где угодно и ожидать хороших музыкальных результатов. Проблему возбуждения собственных частот салона можно смягчить, имея два сабвуфера, — каждый из них возбуждает различные собственные частоты, существенно сглаживая частотную характеристику помещения в области низких частот.
Все эти проблемы усугубляются склонностью большинства людей устанавливать слишком высокий уровень громкости звучания сабвуфера. Они считают, что раз уж заплатили за что-то приличные деньги, то должны это услышать. Но если вы замечаете присутствие сабвуфера, это значит, что либо он работает на слишком высоком уровне громкости, либо неправильно настроен, либо плохо сконструирован. Высочайшим комплиментом сабвуферу может быть то, что его вклад в звучание музыки напрямую не слышен. Он должен органично вписаться в музыкальную фактуру, не привлекая к себе внимания.
Редкий сабвуфер не ухудшает качество сигнала, поступающего на основные громкоговорители, хорошо сочетается с ними по звучанию, обладает упругим и управляемым звучанием басов и может улучшить систему воспроизведения. Поэтому вы должны покупать сабвуфер с большой осторожностью. Очень редкие цифровые записи требуют расширения полосы частот до 16 Гц; у большинства аналоговых записей энергия в диапазоне частот ниже примерно 30 Гц очень незначительна.
Полезные ссылки.
Альтернативное понятие сабвуфера
Самбубен - сабвуфер у реальных пацанов , часто такую машину можно определить по синей подсветке днища , выступающим и агрессивным трубам глушителя . Слышно такой автомобиль издалека : прячутся птицы , бабушки , крестясь , сворачивают в подворотни , собаки поджимают хвост и жалобно скулят . И , самое главное , вначале доносится необычный звук , напоминающий звук бубна шамана , который после трёхдневного запоя изгоняет дух похмелья . По приближении такой машины с громко играющим самбубеном у людей , не успевших покинуть этот район пропадает всякое желание к дальнейшему размножению , а у некоторых и к существованию...
