Одной из основных проблем воспроизведения звука является
качество звучания, эффективное функционирование источников звука. В этой
технике накопились противоречия между возможностью записи и
воспроизведения электрических сигналов звукового диапазона с высокой
достоверностью, с одной стороны, и низким качеством преобразования
электрических сигналов в звуковые с другой стороны. С появлением цифровой
записи электрических сигналов, практически сняты все вопросы, касающиеся
качества записи и воспроизведения, однако существенное использование этих
достижений затруднено в связи с неразрешимыми проблемами, имеющими место
при воспроизведении низких частот и паразитными гармониками,
обусловленными в первую очередь пневматической реакцией объема звуковых
колонок, особенно, в недорогих и малогабаритных.
Достаточно сказать, что при воспроизведении низких частот даже в
100-литровых колонках диффузор низкочастотной головки испытывает нагрузки,
обусловленные пневматическим эффектом до 3:4 кг.с. Эта пневматическая сила
ограничивает размах колебаний диффузора, а также вызывает спонтанную его
деформацию и многочисленные резонансы, как в самом диффузоре, так и в
объеме колонки. Ограничение размаха колебаний обуславливает спад
амплитудно-частотной характеристики на низких частотах, а паразитные
резонансы - гармоническое искажение воспроизводимых сигналов.
Спад амплитудно-частотной характеристики в 100 - литровых колонках
начинается примерно с 60 Гц, для обеспечения качественного звука от 30 Гц
требуется объем колонок уже 400 литров. Эти противоречия иллюстрируются табл.1
Как видим, даже в очень дорогих колонках, объемом до 400 литров,
неудовлетворительно воспроизводится целая октава - 16:32 Гц, а
гармонические искажения в 20 раз превышают допустимые значения. В колонках
средней стоимости, объемом 60:100 литров неудовлетворительно
воспроизводится вторая октава - 32:64 Гц и практически отсутствует первая,
гармонические же искажения превышают допустимый предел в 50:100 раз.
Последним словом в решении этой проблемы является активный сабвуфер -
отдельный громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения
исключительно низкочастотной области звукового спектра. Габариты таких
сабвуферов колеблются в пределах 70:40 литров, частотный диапазон, как
правило, 30:150 Гц, зато "сладкоголосые" колонки к нему не превышают 10
:12 литров. Подъем низких частот в сабвуферах обеспечивается за счет
форсированных режимов усиления, встроенным в него усилителем, что
неизбежно порождает увеличение гармонических искажений. Для согласования
сабвуфера с парой стандартных колонок требуется специальный цифровой
фильтр - все вместе взятое приводит к цене порядка 500 американских
долларов.
Как видим, улучшение акустических характеристик малогабаритных колонок
с помощью звукопоглощения внутри бокса остается по-прежнему
привлекательным.
Предлагаемое новое оригинальное техническое решение для формирования
звукопоглощающей среды может существенно упростить ситуацию.
Экспериментально получено уменьшение звукового давления в такой среде до
50 раз. Кроме того, звукопоглощающая среда по сравнению с воздухом
обладает существенно большей вязкостью, это качество в сочетании со
способностью уменьшать звуковое давление самым благоприятным образом
сказывается на подавлении многочисленных резонансов в боксе, т.е. ведет к
сглаживанию (спрямлению) амплитудно-частотной характеристики и уменьшению
гармонических искажений. Нет ограничений на габариты и форму поглощающей
среды, на величину звукового давления.
Современная акустическая система содержит, как правило, 3
электроакустических преобразователя: высокочастотный, среднечастотный и
низкочастотный (вуфер). Первые 2 преобразователя не требуют больших
объемов для качественного воспроизведения звука, поэтому поставляются уже
корпусированными, а вуфер требует больших объемов, поэтому его корпусом
является корпус акустической колонки. Новое техническое решение позволит
сократить физические размеры корпуса вуфера до размеров самого вуфера и
открывает возможность поставлять его также корпусированным, тогда исчезают
специальные требования к корпусу акустической системы.
Например, корпусирование 10-дюймового вуфера со звукопоглощающей средой
в объеме 6 литров обеспечивает следующие характеристики:
- Диапазон частот (при неравномерности 0,5 дБ и спаде на 31,5 Гц-6 дБ)
- 31,5...1250 Гц.
- Максимальное акустическое давление - 110 дБ.
- Коэффициент гармоник на уровне 90 дБ - 0,5 %
Результаты
исследований иллюстрируются графиками на
рис.1 и
рис.2, из которой
следует, что по сравнению с современным сабвуфером воспроизведение низких
частот с помощью предлагаемого решения глубже на пол-октавы даже с
акустическим оформлением закрытого типа, диффузор испытывает
пневматическую нагрузку не больше, чем в свободном пространстве, среда
является вязкой, о чем свидетельствует исчезновение собственного резонанса
акустической системы - все это обеспечивает предельно низкие гармонические
искажения. Если принять во внимание, что новое техническое решение
обеспечивает габариты на порядок меньше, не нуждается в усилителе и
дорогом цифровом фильтре, обеспечивает цену в несколько раз ниже, то
невольно начинаешь солидироваться с теми, кто считает, что современные
сабвуферы это "шаг в сторону":"жест отчаяния, порожденный сознанием
серьезных ограничений по достижению самых глубоких басов при использовании
классических акустических систем". Настоящий путь решения проблемы
глубоких басов открывает Российский патент № 2107949 на изобретение
"Устройство для высококачественного воспроизведения звука".
Доктор наук
И. Воженин
| Таблица 1. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И
СОВРЕМЕННАЯ ТОЧНОСТЬ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА. |
| Основные параметры. |
Числовая запись и воспроизведение
электрических сигналов звукового диапазона. |
Предельные возможности человека. |
Мировой уровень электроакустических
преобразователей (выходных колонок) MONOLITH-111X |
Отечественные колонки 35-АС (ходовые для
меломанов) |
Лучшие отечественные колонки 3
SL-113 |
| Полоса воспроизведения частот, Гц. |
10-20000 |
16-22000 |
28-24000 |
50-20000 |
63-25000 |
| Неравномерность АЧХ, дБ. |
0.5 |
0.5 |
+/-2 |
+/-5 |
+/-3 |
| Нелинейные искажения (клир-фактор), %. |
0.005 |
0.05 |
1 |
12 |
2 |
| Динамический диапазон, дБ. |
90 |
120 |
120 |
100 |
110 |
| Предпочтительная громкость (динамический диапазон),
дБ. |
- |
80 для любителей. 90 для профессионалов |
- |
- |
- |
| Объем, литры. |
- |
- |
380 |
70 |
125 |
| Стоимость, долл. США. |
500 |
- |
7000 за пару |
300 за пару |
500 за пару |
Рис.1
Рис.2
