Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

КУДА ПОСТАВИТЬ САБВУФЕР?

Кандидат технических наук Д. МЕРКУЛОВ.

Кое-что о дифракции в домашней акустике

Из учебника физики: "Дифракция - огибание волнами препятствий, загибание волны, проникновение в область геометрической стены".
Из учебника физики: "Дифракция - огибание волнами препятствий, загибание волны, проникновение в область геометрической стены".
В концертном зале благодаря дифракции, сидя даже позади колонны, можно хорошо слышать игру контрабаса на сцене.
В концертном зале благодаря дифракции, сидя даже позади колонны, можно хорошо слышать игру контрабаса на сцене.
Явление дифракции: звуки низких частот (длинные волны) распространяются вперед и вокруг звуковой колонки, звуки высоких частот (короткие волны) идут вперед на слушателя.
Явление дифракции: звуки низких частот (длинные волны) распространяются вперед и вокруг звуковой колонки, звуки высоких частот (короткие волны) идут вперед на слушателя.
Оптимальный выбор места для размещения малогабаритной двухполосной колонки.
Оптимальный выбор места для размещения малогабаритной двухполосной колонки.
Новейшая акустическая система домашнего кинотеатра японской фирмы PANASONIC с колонновидными звуковыми колонками; она включает в себя DVD-плеер и DVD/HDD-видеорекордер.
Новейшая акустическая система домашнего кинотеатра японской фирмы PANASONIC с колонновидными звуковыми колонками; она включает в себя DVD-плеер и DVD/HDD-видеорекордер.
В американской фирме JBL разработали акустическую колонку с передней панелью переменной ширины для получения дифракции в расширенном диапазоне частот.
В американской фирме JBL разработали акустическую колонку с передней панелью переменной ширины для получения дифракции в расширенном диапазоне частот.
Звуковые колонки Sound-e-Motion совместного производства американско -белорусской фирмы лишены передней панели с целью достижения максималь ной дифракции.
Звуковые колонки Sound-e-Motion совместного производства американско -белорусской фирмы лишены передней панели с целью достижения максималь ной дифракции.
Расположение громкоговорителей на передней панели.
Расположение громкоговорителей на передней панели.
Одна из лучших когда-либо выпускавшихся рупорных стереоколонок американской компании KLIPSCH - модель Heresy-2 без фазоинвертора.
Одна из лучших когда-либо выпускавшихся рупорных стереоколонок американской компании KLIPSCH - модель Heresy-2 без фазоинвертора.

Какой бы современной ни была электронная система записи и воспроизведения звука, сколько бы форматов записи она ни обслуживала, объединенная в одном агрегате, в конце ее, на выходе будет "динамик" - так называли его раньше. И был он сначала один, ну два - для воспроизведения высоких и низких звуковых частот в одной коробке-ящике. С появлением в 1950-х годах стереофонических грампластинок ящиков стало два - отдельно для правого и левого звукового канала. Система записи звука совершенствовалась, и теперь для звукового сопровождения видеокартины и воспроизведения звука высокого качества оказалось мало и пяти звуковых колонок. Менялись конструкция, форма, расположение звуковых колонок в зале.

Инженеры-электронщики кооперировались с физиками - знатоками законов распространения звука. Дифракция, реверберация, интерференция - термины из теории волновых процессов - вошли в инженерную практику конструкторов звуковых систем.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

В подавляющем большинстве современные звуковые колонки (ЗК) представляют собой набор из двух-трех электродинамических громкоговорителей, помещенных внутрь корпуса прямоугольной формы шириной 20-30 см. Рассчитаны они суммарно на воспроизведение звуковых колебаний в диапазоне от 18 до 20 000 Гц, с длинами волн λ соответственно от 1833 до 1,65 см. Длины волн определены здесь по известной из начального курса физики формуле

где 33 000 - скорость распространения звуковых колебаний в воздушной среде в см/с; F - частота колебаний в Гц. По этой же формуле определяется и частота колебаний, если известна длина волны:

Легко подсчитать, что популярной ныне ширине 20-30 см передней панели бокса акустической колонки, излучающей звуковое колебание аналогичной длины волны, соответствует значение частоты F, равное 1650 - 1100 Гц. Дифракция проявляет себя на частотах исходящих звуковых колебаний меньших 1650-1100 Гц. На более высоких частотах и соответственно длинах волн меньше 20-30 см имеет место отражение звуковых волн от передней панели излучателя (см. рис.). Важным параметром, характеризующим ЗК, является диаграмма направленности. При узкой диаграмме непосредственно в сторону слушателя направляется больше звуковых сигналов акустического излучателя и звуковые образы проявляются более отчетливо. Дифракция не способствует улучшению диаграммы направленности. Чем больше дифракция, тем хуже диаграмма и качество звука. Дифракция влияет на качество звуковой картины. Так, слушатель, сидящий за колонной в концертном зале, возможно, будет хорошо слышать лишь контрабас и барабан.

Уменьшить дифракцию можно, правильно расположив в помещении напольные акустические излучатели: чем ближе к стене, тем меньше дифракция. Звуки высокой частоты направляются прямо к слушателю, а низкие тона еще и отражаются от стены. При установке полноразмерных колонок вплотную к стенам дифракция заметно нейтрализуется, слышимость низких тонов - наиболее впечатляюща. Дифракция невелика и у малоформатных полочных и миниатюрных стереоколонок, обычно устанавливаемых вблизи стен или развешиваемых на них. Полное отсутствие дифракции наблюдается при монтаже наборов динамических головок в углублениях стен (см. "Наука и жизнь" № 12, 2003 г.).

В конце 1960-х годов монополия на колонки с широкой передней панелью была нарушена появлением кассетных магнитол и музыкальных центров. Несколько позже, всего 25 лет назад, появился "вокмэн" (по англ. Walkman) - персональный стереофонический плеер. Как и магнитолы, новый плеер пришелся по душе любителям слушания музыки "на ходу". Благодаря достижениям микроэлектроники и "цифровизации" аппаратуры современные "вокмэны" по качеству воспроизведения звука популярной музыки вполне удовлетворяют миллионы любителей.

В свое время много лет подряд кино называли "великим немым". Звукозапись по аналогии можно было бы назвать "великим слепым". "Прозрение" ее наступило в 1970-х годах с появлением кассетного видеомагнитофона, а затем и DVD-проигрывателя. Повсеместно начали распространяться акустические системы домашнего кинотеатра (ДКТ). По прошествии непродолжительного времени эмпирически было установлено, что зрителя в ДКТ в меньшей степени интересует локализация звуковых образов, в большей - акустические эффекты. Выяснилось также, что круговая дислокация группы обычных колонок из пяти штук недостаточно справляется с организацией звукового поля, включающего разговор персонажей, музыку и шумовые эффекты. Совокупность обстоятельств позволила разработчикам пойти по пути уменьшения определенности в звуковой картине ДКТ. Звуковые колонки превратились в узкие прямостоящие (высотой 1,2-1,5 м) стойки с громкоговорителями малого диаметра наверху, а "ящики" отказались от отражательной доски (передней панели) в ряде моделей (см. "Наука и жизнь" № 12, 2003 г.). Указанные приемы модернизации окружающего звукового поля в ДКТ позволили расширить частотный диапазон дифракции, подвинуть ее в область верхних частот. Для качественного воспроизведения низких частот выделили из общей группы сабвуфер. В последние годы, в связи с заметным увеличением спроса, большинство зарубежных фирм и компаний - производителей акустики специализируются в основном на серийном выпуске аппаратуры "киношного" направления.

Статистика свидетельствует: новое поколение слушает музыку "в пути" или "в кино". При всем этом приверженцев Hi-Fi музыкального театра на дому осталось еще достаточно много. За неимением иных в этом театре для музыкальных программ могут быть применены колонки ДКТ с дифракционно "выпяченным" полем низких частот, но для ДМТ более подходят апробированные десятилетиями стереофонические пары звуковых колонок прямоугольной формы с дифракцией, не выходящей за границы частот 800-1500 Гц.

Как и в реальном концертном зале, в домашних условиях исполнителям произведений искусства положено находиться перед слушателем. Этому условию вполне удовлетворяют две звуковые колонки (левая и правая), установленные на определенном расстоянии от слушателя и одна от другой, и центральный громкоговоритель. Особенно при использовании DVD-Video и приеме телевизионных программ со стереозвуком. При этом приобретать дополнительную электродинамическую головку совсем не обязательно. Ее может заменить всегда находящийся под рукой громкоговоритель телевизора, как раз и располагающийся посередине между основными (левой и правой) звуковыми колонками.

Если для театра выбраны малогабаритные полочные звуковые колонки, то для компенсации недостаточности их в области низких частот надо применить сабвуфер (желательно без фазоинвертора) с регулируемым уровнем громкости. Сабвуфера достаточно одного, и размещать его можно произвольно, поскольку ухо не локализует источники звукового излучения на его рабочих частотах (и даже на более высоких в диапазоне до 200-250 Гц), но правильнее будет поставить его поближе к слушателю.

По материалам иностранной печати.

Иллюстрация " Оптимальный выбор места для размещения малогабаритной двухполосной колонки.".
Оптимальный выбор места для размещения малогабаритной двухполосной колонки. Американская фирма BOSE с миллиардным (в долларах) годовым оборотом десятки лет специализируется на выпуске миниатюрной акустики, пригодной как для музыкальной стереофонии, так и для просмотра кинофильмов. Внизу: так формируется звуковое поле в помещении.

Иллюстрация " Расположение громкоговорителей на передней панели, называемое "д'Апполито" (по фамилии автора - американца J.d'Appolito).".
Расположение громкоговорителей на передней панели, называемое "д'Апполито" (по фамилии автора - американца J.d'Appolito); предложено для маскировки высокочастотного громкогово рителя двумя низкочастотными, по причине дифракции обычно имеющими несколько пониженную громкость звучания.

Иллюстрация " Одна из лучших когда-либо выпускавшихся рупорных стереоколонок американской компании KLIPSCH - модель Heresy-2 без фазоинвертора.".
Одна из лучших когда-либо выпускавшихся рупорных стереоколонок американской компании KLIPSCH - модель Heresy-2 без фазоинвертора; подходит больше для воспроизведения музыкальных программ; чувствительность - 97 дБ/Вт/м, номинальный импеданс - 8 Ом; габариты 40 (ширина) x 54 (высота) x 34 (глубина) см.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Школа практических знаний»