Затем, чтобы сделать сабвуфер. У кого-то может возникнуть вопрос: «а зачем может понадобиться делать сабвуфер самому, когда в магазине огромный выбор готовых?» А затем, что изготовив его самостоятельно, можно получить звук требуемых характеристик, наиболее оптимально использовав имеющийся объем. Для автомобилей это особенно актуально: стандартные прямоугольные сабвуферы съедают очень много лишнего места в багажнике. Фактически, кроме фабричного сабвуфера в багажник средней машины толком уже ничего не поместится.
Самодельный же сабвуфер может в точности повторять обводы багажника, может быть закреплен на потолке или внутри запасного колеса – все зависит только от фантазии хозяина авто и его навыков обращения с электролобзиком и шуруповертом. Можно собрать сабвуфер и из нескольких динамиков. Например, взяв 4 динамика относительно небольшого диаметра и разместив их по углам багажника, можно оставить большую часть багажника свободной для груза и, в то же время, добиться звукового давления не меньше чем у «монстра», который займет багажник целиком. Кроме того, имеющий немало преимуществ вариант оформления сабвуфера типа «free air» (о котором ниже), возможно изготовить только самостоятельно или на заказ – в магазине такой сабвуфер не купишь.
Даже если у вас нет желания возиться со сборкой самому, сейчас существует множество фирм, готовых изготовить сабвуфер на заказ – достаточно привезти динамики и показать, куда их поставить. Остается только подобрать по характеристкам сами динамики.
Характеристики сабвуферных динамиков.
Линейка динамиков производства MTX audio. Взаимосвязь между диаметром, мощностью и звуковым давлением есть, но не однозначная.
Диаметр динамика. Бытует мнение, что чем больше диаметр динамика сабвуфера, тем лучше. Мнение не совсем верное. Хотя мощные сабвуферы обычно действительно имеют большой размер динамика, существует большое количество огромных (более 15 дюймов) динамиков, совершенно непригодных для изготовления сабвуфера – например, динамики средней частоты для аудиосистем открытого воздуха. Поэтому диаметр сабвуферного динамика должен рассматриваться скорее как его геометрическая характеристика – влезет/не влезет в предназначенное место. Подбор же конкретной модели лучше производить по другим параметрам.
Комбинация, в которой усилитель слабее сабвуфера, при грамотной настройке системы, считается более безопасной – но только при грамотной. Эта комбинация опасна тем, что усилитель при запредельных нагрузках входит в режим клиппинга и начинает выдавать на выходе высокочастотный сигнал большой мощности, очень опасный для динамиков. Первым признаком «клипания» усилителя являются хрипы, трески и щелчки, появляющиеся в звучании сабвуфера. Правильно работающая защита от перегрузки усилителя, настройка его чувствительности и фильтров – могут обезопасить динамик от воздействия «клипа», но это требует правильного подбора комплектующих и их настройки.
Чувствительностьхарактеризует создаваемое динамиком звуковое давление, показывая, насколько громко (в дБ) будет звучать поданный на вход сигнал в 1Вт на расстоянии 1м от динамика. Для устройств сравнимой мощности – чем больше чувствительность, тем громче звук.
Импедансили внутренне сопротивление динамика должно в точности поддерживаться усилителем. Если подключить динамик с импедансом 2 Ом к выходу, рассчитанному минимум на 4 Ом, то выходной каскад усилителя может перегореть, не выдержав вдвое возросших токов. Если же наоборот, подключить нагрузку на 8 Ом к выходу, рассчитанному максимум на 4, то звук динамика будет намного тише, чем если подключение производилось бы правильно.
Иногда для увеличения звукового давления к усилителю подключают несколько динамиков. Тогда их общий импеданс считается по формуле, соответствующей типу подключения. Кроме того, для удобства подстройки динамиков под усилитель, многие производители выпускают динамики с двойной обмоткой. Преимущество таких динамиков в том, что обмотки можно подсоединять как последовательно, так и параллельно, приводя, таким образом, импеданс динамика к требуемому значению.
Материал подвеса. Подвес диффузора динамика сабвуфера для обеспечения низкой резонансной частоты должен обладать большой гибкостью. Жесткие подвесы, вроде бумаги и ткани, очень популярные в простых динамиках, здесь не подойдут. Второе требование к материалу подвеса – его упругость не должна меняться в диапазоне хода диффузора. Мягкая резина и пенополиуретан (поролон) идеально подходят в качестве подвеса, но, к сожалению, имеют низкие эксплуатационные качества.
Разрушившийся подвес из пенополиуретана.
Пенополиуретан не выносит прямых солнечных лучей и при активной эксплуатации со временем рассыхается и трескается. Резина хоть и меньше, но тоже подвержена атмосферным воздействиям, кроме того, она «дубеет» на морозе. Каучуковые подвесы и подвесы из пенорезины имеют лучшие эксплуатационные качества, но они обладают большей упругостью и звук таких динамиков более «жесткий». В то же время не стоит рассматривать материал подвеса, как определяющую характеристику – конкретный состав у каждого производителя свой, и каучуковый подвес одного динамика может оказаться намного мягче резинового подвеса другого.
Резонансная частота – это, грубо говоря, такая частота, с которой упругая система будет колебаться, если дать ей единичный импульс. Еще грубее – на этой частоте заставить колебаться упругую систему легче всего. Амплитудно-частотная характеристика таких систем имеет ярко выраженный пик в районе резонансной частоты. Но если мы взглянем на АЧХ любого динамика, никакого пика мы там не увидим – и понятно, почему: кому нужен динамик, который будет громко звучать только на одной частоте? АЧХ динамика сглаживается, в основном при помощи постоянного магнита, находящегося с тыльной стороны динамика. Вместе с катушкой диффузора этот магнит играет роль электромагнитного тормоза, демпфируя упругие колебания диффузора. В результате на АЧХ резонансной частоты не видно, но она никуда не девается – на этой частоте внутреннее сопротивление (импеданс) динамика максимально. Чем важна резонансная частота? Тем, что она очень близка к частоте среза динамика – частоте, ниже которой громкость звучания стремительно падает до 0. Так происходит потому, что чем ниже частота, тем ниже скорость движения диффузора и тем больший объем воздуха он должен «сдвинуть» (создать звуковое давление) для поддержания громкости. И чем дальше частота уходит от резонансной в «низы», тем сложнее динамику создать необходимое звуковое давление. На практике для сабвуферов обычно допускается работа на частоте немного ниже резонансной, но насколько конкретно – можно узнать, только посмотрев на АЧХ. Не имея перед глазами графика, лучше ориентироваться на то, что минимальная частота будущего сабвуфера вряд ли будет ниже 70-80% от резонансной частоты динамика. Т.е., если перед вами огромный 15-дюймовый «блин» с мощным магнитом, но с резонансной частотой в 70 Герц – это не сабвуферный динамик и хорошей передачи «низов» от него ждать не стоит, поскольку слышимые частоты начинаются с 20 Гц. Не забывайте также, что при любом варианте оформления сабвуфера, кроме «бесконечного экрана» резонансная частота сабвуфера будет выше резонансной частоты динамика.
Поведение динамика после подачи импульсного сигнала для различных значений полной добротности. Хорошо заметны собственные колебания диффузора, начинающиеся при добротности выше 1.
Полная добротность характеризует как раз вышеупомянутую упругость системы – чем выше полная добротность, тем более упруг динамик, и тем ярче на его АЧХ выделяется резонансная частота. Высокая полная добротность динамика (выше 1) – однозначно плохо, пик АЧХ на частоте резонанса будет заметен при любом оформлении. Динамики с низкой полной добротностью (ниже 0,5) также надо выбирать с осторожностью – различные варианты оформления по-разному повышают полную добротность, но если итоговая полная добротность будет ниже 0,4, звук начнет искажаться. Выделяют два конкретных значения, на которые можно ориентироваться при вычислении полной добротности будущего сабвуфера: 0,577, характеризующаяся минимальными временными задержками и 0,707, обеспечивающая максимально гладкую АЧХ. С учетом всех факторов динамики разделяют на:
— предназначенные для оформления «free air» с полной добротностью больше 0,7;
— предназначенные для оформления в «закрытый ящик» с полной добротностью 0,4-0,7;
— предназначенные для фазоинверторов с полной добротностью до 0,4.
Эквивалентный объем – это такой объем воздуха за диффузором в корпусе «закрытый ящик», который создаст упругость, близкую к упругости подвеса самого динамика. Сам по себе эквивалентный объем не является оценочной характеристикой, нельзя сказать, что такое его значение – хорошо, а сякое – плохо. Однозначно одно – чем больше эквивалентный объем динамика, тем больших размеров «закрытый ящик» или фазоинверторный корпус потребуются для этого динамика, чтобы обеспечить хороший звук.
Оформление сабвуфера.
Очень простое в исполнении, но не самое удачное оформление типа «free air». Полка багажника закреплена неплотно, неизбежны скрипы и дребезг при работе динамиков. Кроме того, под вопросом звуконепроницаемость такой стенки.
Звук в динамике генерируется с обеих сторон диффузора. И, из-за способности звуковых волн низкой частоты огибать препятствия, в сабвуферных динамиках звук с тыльной стороны диффузора накладывается на основной и глушит его. Поэтому просто поставить динамик в багажник недостаточно – надо отделить звук с задней стороны диффузора от основного – т.е. «оформить» динамик. Обычно сабвуферные динамики в автомобиле оформляются как «free air» или «закрытый ящик». Сабвуферы ручной сборки в фазоинверторном корпусе встречаются редко. Во-первых, самостоятельный расчет и изготовление фазоинверторного корпуса – дело непростое. А во-вторых, форма такого корпуса тоже имеет значение, и разместить фазоинверторный корпус в каком-нибудь «закутке» может и не получиться.
Варианты оформления «free air».
«free air» или «бесконечный экран» – вариант оформления, в котором динамик встроен в звуконепроницаемый экран, объем воздуха за которым значительно (в 10 и более раз) превышает эквивалентный объем динамика. Экран может разделять на две части багажник, или отделять багажник от салона. Плюсы такого оформления порой являются определяющим аргументом за покупку сабвуферных динамиков вместо готового сабвуфера:
— оптимальное использование пространства;
— нет потерь мощности из-за гашения звука;
— этот вариант оформления не меняет резонансную частоту и полную добротность динамика;
Минусы тоже имеются. Звуковое давление сабвуфера в таком оформлении будет минимальным, а еще возможны изменения качества звука при заполнении багажника.
Варианты оформления «закрытый ящик».
«Закрытый ящик» представляет собой герметичный звукоизолированный короб, в котором звук с задней стороны диффузора просто глушится. Кроме того, за счет герметичности корпуса за диффузором создается воздушная подушка, сглаживающая резкие движения диффузора и позволяющая выдерживать большую мощность. Резонансная частота и полная добротность сабвуфера будут примерно в 1,5 раза выше, чем аналогичные показатели динамика. Плюсы – в простоте, дешевизне и большей устойчивости к пиковым нагрузкам. Минусы:
— немаленькая часть мощности уходит «вхолостую»: звук за диффузором просто глушится;
— такой корпус отнимает из внутреннего пространства автомобиля объем, не меньший, чем эквивалентный объем динамика;
Сабвуфер в фазоинверторном корпусе в багажника автомобиля.
В фазоинверторном корпусе существует отверстие, расстояние от которого до динамика подобрано таким образом, чтобы звуковая волна с задней стороны диффузора доходила до отверстия в той же фазе, что и с передней стороны. Звук не глушится, мощность расходуется более эффективно. Полная добротность в таком корпусе повышается еще больше, чем в предыдущем случае. Минус в том, что длина волны зависит от частоты, и при отклонении длины волны от расчетной, звук будет искажаться. Кроме того, динамики в таких корпусах больше подвержены повреждениям при больших нагрузках – это особенно актуально, если на усилителе нет фильтра сверхнизких частот (subsonic).
Варианты выбора.
Для оформления сабвуфера типа «free air» вам понадобится динамик с полной добротностью в районе 0,5-0,7 и резонансной частотой 25-40 Гц. Чувствительность такого динамика должны быть повыше, зато вполне допускается большой эквивалентный объем. Такой динамик будет стоить от 3000 рублей.
Для оформления сабвуфера в «закрытый ящик» подойдут динамики с полной добротностью пониже и с небольшим эквивалентным объемом. Такие обойдутся вам от 3000 до 8000 рублей.
Если вы хотите установить несколько динамиков по углам багажника в оформлении «закрытый ящик», оставив максимальный объем для перевозки грузов, выбирайте среди динамиков с минимальным эквивалентным объемом. Такие будут стоит около 4500-5000 рублей.
Для подключения сабвуфера к имеющемуся усилителю по мостовой схеме выбирайте среди 4-Омных динамиков (большинство усилителей рассчитано именно на такой импеданс при подключении динамиков «в мост»). Он обойдется вам в 3000-8000 рублей
Что такое сабвуфер, зачем он нужен и как выглядит – знает любой мало-мальски разбирающийся в аудиотехнике человек. Это большой ящик, отвечающий за звучание низких частот вашей аудиосистемы – басов.
В домашних аудиосистемах сабвуфер часто идет в комплекте с стаеллитами, а к аудиосистемам Hi-Fi его, скорее всего, придется докупать отдельно.
Человеческое ухо не очень хорошо определяет источник низкочастотного звука, поэтому аудиосистемы обычно снабжаются одним сабвуфером. Это связано с тем, что наш мозг при определении направления, с которого поступает звук, использует два метода – по затуханию звука с одной стороны головы и по фазовому сдвигу между волнами, услышанными правым и левым ухом. Однако оба метода перестают работать, если длина звуковой волны близка к расстоянию между ушами. Затухание звука неразличимо (волна просто огибает голову и в обоих ушах звучит с одинаковой интенсивностью), по сдвигу фаз определить направление тоже не получается (пик сигнала приходит в оба уха одновременно). Задача усложняется еще и тем, что низкочастотный звук хорошо отражается от препятствий, создавая мнимые источники звука, еще более усложняющие определение направления на истинный источник.
Однако при прослушивании музыки в больших помещениях и на некотором удалении от сабвуфера направление на него определить все-таки можно. Поэтому в больших комнатах и на открытом воздухе в аудиосистемах иногда используется два сабвуфера для улучшения стереоэффекта аудиосистемы.
Характеристики сабвуферов
Большинство современных сабвуферов – активные, т.е. усилитель сабвуфера находится в одном корпусе с ним. Да и на головных устройствах выход на сабвуферы чаще всего идет линейного уровня – без усиления. Несомненный плюс такого подхода в том, что пользователю не придется ломать голову над подбором параметров усилителя и озабочиваться приобретением и установкой еще одного устройства.
Минус же в том, что усилитель в сабвуфере является «котом в мешке», и производители частенько на нем экономят. Если вам нужен качественный звук, то не стоит ориентироваться на дешевую продукцию малоизвестных производителей. Да и для сабвуфера от известного производителя желательно предварительно выяснить характеристики усилителя: его класс, АЧХ (графика зависимости амплитуды звука на выходе АС от его частоты), коэффициент нелинейных искажений, соотношение сигнал/шум и пр. К сожалению, производители этой информацией делятся неохотно – часто приходится искать её на тематических форумах и в блогах независимых тестировщиков.
Если вы не хотите полагаться на совесть производителя сабвуфера и собираетесь подключить его через отдельный высококачественный усилитель, обратите внимание на наличие высокоуровневых входов – они позволяют подать звуковой сигнал на динамик в обход встроенного усилителя.
Мощность. Многие ассоциируют мощность сабвуфера с максимальной громкостью, которую он может обеспечить. Это не совсем так, но доля правды в этом есть, поэтому рекомендуется подбирать мощность по площади помещения, в котором стоит сабвуфер из соотношения 5-8 Вт на м2. Однако обязательно следует уточнить, что подразумевается под мощностью, приведенной на упаковке и в характеристиках устройства. Ориентироваться следует на номинальную мощность усилителя (RMS), поскольку только для неё существуют общепринятые методы измерений. Часто в качестве мощности сабвуфера приводится пиковая мощность его усилителя (PMPO), но на неё ориентироваться не следует, так как каждый производитель измеряет её по своему и номинальную мощность усилителя она может превосходить как в 1,5-2 раза, так и в десятки раз. Также иногда в качестве мощности сабвуфера приводится пиковая мощность его динамика, но для активного сабвуфера эта информация не имеет особого смысла, так как характеристики его определяются, в первую очередь, характеристиками усилителя.
Отдавать сабвуферу частоты выше 100 Гц (когда они уверенно вытягиваются СЧ динамиками аудиосистемы) не стоит – если сабвуфер одного класса с остальной акустикой, то её динамики обеспечат более высокое качество звука на этих частотах.
Минимальная частота. Слышимый человеком диапазон звуков начинается с 20 Гц, но тем не менее, звуки частотой 10-20 Гц при значительном звуковом давлении мы тоже воспринимаем – они ощущаются как вибрация, которая – вместе со слышимым низким звуком – создает определенный психологический настрой. Этот эффект вовсю используется в фильмах, компьютерных играх и современных музыкальных композициях, поэтому чем минимальная частота сабвуфера ниже – тем лучше будет выполнять свою задачу. Нежелательно, чтобы минимальная частота сабвуфера была больше 35 Гц.
Под регулировкой уровня сабвуфера подразумевается самый обычный регулятор громкости – он даже помечается иногда не как «уровень» («level»), а как громкость («volume»).
Многие предпочитают выставлять этот параметр «на слух», подбирая громкость басов в соответствии с личными предпочтениями. Однако для правильного согласования уровней желательно воспользоваться шумомером (SPL-метром) и выставить уровень сабвуфера так, чтобы он обеспечивал в зоне прослушивания то же звуковое давление, что и остальные колонки.
Регулятор фазы нужен для согласования звука, идущего от динамика сабвуфера, со звуком от остальных динамиков.
Для каждой аудиосистемы есть своя схема расположения колонок, формирующая определенную зону прослушивания, в которой звук будет иметь наивысшее качество. Схема расположения сателлитов (обычно приводящаяся в руководстве по эксплуатации аудиосистемы) рассчитывается так, чтобы в зоне прослушивания они все звучали синфазно – т.е. в одной фазе. Если какую-нибудь колонку унести в сторону со «своего» места, возникнет рассогласование, ведущее к искажению звуковой картины. Однако эта схема не учитывает наличия сабвуфера – согласованием его звука со звуком остальных колонок вам придется озаботиться самостоятельно. Особенно это важно для больших помещений с далеко разнесенными сателлитами. Регулировку фазы можно производить либо на слух, либо с помощью шумомера.
Диаметр динамика. Размер сабвуфера напрямую зависит от диаметра низкочастотного динамика, который значительно больше среднечастотных динамиков. Из-за этого возник устойчивый миф, что низкочастотные звуки могут воспроизводиться только большими динамиками – и чем больше диаметр диффузора, тем басы лучше. Однако это не так – тут можно вспомнить качественные наушники-«затычки», обеспечивающие отличную передачу звуков низкой частоты совсем небольшими динамиками.
Качественно воспроизвести звук низкой частоты маленьким динамиком несложно, сложно воспроизвести его громко. Все дело в звуковом давлении, определяющем громкость воспроизводимого звука. Чем больше помещение, в котором стоит аудиосистема, тем больший объем воздуха должен сдвигать диффузор динамика для создания одного и того же звукового давления. А поскольку диффузор колеблется тем медленнее, чем ниже частота, то на низких частотах требуется сдвигать еще больший объем воздуха, что и реализуется увеличением хода катушки динамика и увеличением его размера. Чем диффузор больше, тем проще увеличить громкость звука, но сложнее воспроизвести звук без искажений. Поэтому больший диаметр динамика сабвуфера еще не гарантирует лучшего звучания и при выборе лучше ориентироваться на другие характеристики.
Диффузор динамика генерирует звуковые волны с обеих сторон, причем с тыльной стороны они идут в противофазе. Если корпуса нет, звук с тыльной стороны динамика складывается с основным и – поскольку он звучит в противофазе – глушит его. Для решения этой задачи применяются различные виды акустического оформления корпуса.
В акустическом оформлении типа «закрытый ящик» пространство за динамиком звукоизолировано, герметично и образует тот самый «закрытый ящик», который блокирует звук с тыльной стороны динамика внутри корпуса.
Кроме того, благодаря герметичности корпуса за диффузором создается воздушная подушка, демпфирующая его резкие движения и позволяющая динамику выдерживать большую мощность. Основной недостаток такого акустического оформления в том, что немаленькая часть мощности уходит вхолостую – сабвуферы в таких корпусах звучат тише. Зато такие сабвуферы обеспечивают более чистый звук.
В фазоинверторном корпусе звук с тыльной стороны динамика выходит наружу, проходя через трубу фазоинвертора. При этом расстояние от задней стороны диффузора до отверстия рассчитано таким образом, чтобы фазы звуковых волн с передней и задней стороны диффузора складывались, усиливая звук.
К сожалению, этот эффект проявляется в небольшом диапазоне частот – так как длина волны зависит от её частоты. Отсюда следует и основной недостаток фазоинверторных корпусов – искажения звука, возникающие из-за рассогласования фаз вне полосы частот фазоинвертора и из-за шума воздуха при его движении в трубе. Плюс фазоинверторного корпуса – более громкий звук при той же мощности.
Материал корпуса сабвуфера также может оказать влияние на качество звука. Чем лучше звукопоглощающие характеристики материала, и чем менее он склонен резонировать, тем лучше он подходит для корпуса.
MDF и дерево лучше всего подходят для изготовления корпусов колонок, поэтому большинство качественных сабвуферов сделаны с использованием этих материалов. Характеристики их сходны и разница между этими материалами, по большому счету, только имиджевая – дерево требует сложной обработки, поэтому его использование увеличивает цену сабвуфера. При этом современные технологии позволяют изготавливать корпуса из МДФ, внешне неотличимые от деревянных.
Пластик глушит звук хуже, кроме того, пластиковые панели склонны резонировать на некоторых частотах, добавляя дребезг в звучание сабвуфера. Преимущества пластика, увы, с качеством звука не связаны – это низкая цена и малый вес. Поэтому если вам важно качество звука, лучше предпочесть сабвуфер с корпусом из MDF или дерева.
Варианты выбора сабвуферов
Чтобы добавить басы к аудиосистеме, не пробив слишком большой дыры в бюджете, выбирайте среди недорогих сабвуферов.
Для того, чтобы «прокачать» большой зал или открытую площадку, понадобится мощный сабвуфер.
Чтобы звук сабвуфера не звучал диссонансом к звуку остальной аудиосистемы, выбирайте среди моделей с регулировками частоты среза, уровня и фазы.
Если вы хотите подключить сабвуфер к отдельному усилителю, выбирайте среди моделей с высокоуровневыми входами.
Считается, что сабвуферы с акустическим оформлением типа «закрытый ящик» имеют более чистый звук и лучше подходят для прослушивания музыки.
