для чего нужны высокочастотные динамики
Твитеры, ВЧ-динамики, пищалки — зачем они и как отличить хорошие от плохих
Большинство современных колонок (в т.ч. и модели потребительского уровня) комплектуются целым набором динамиков (они же — излучатели или драйверы) с тем расчетом, чтобы они в комплексе максимально полно охватывали весь диапазон частот, которые способен улавливать обычный человек…
…то есть, весь спектр частот в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц. И это как минимум.
Поэтому, хотя звук на экстремальных частотах (т.е. вне «стандартных» 20-20000 Гц) большинство людей просто не в состоянии расслышать, ведущие компании-производители аудиооборудования продолжают разрабатывать и выпускать акустические системы, которые звук воспроизводят в более широком диапазоне.
При этом хорошие колонки от, скажем так, всех прочих отличаются как раз тем, что у них за качество воспроизведения звука на определенных частотах отвечают отдельные выскококачественные и специальным образом настроенные излучатели. И из них особенное значение имеют так называемые твитеры.
Зачем нужны твитеры в колонках и чем отличаются хорошие твитеры от плохих?
Твитер, он же — ВЧ-динамик — это акустическое устройство, разработанное для воспроизведения звука в диапазоне высоких частот. В настоящее время, такими динамиками комплектуются все аудиосистемы среднего и высокого уровня. Кроме того, купить ВЧ динамики с определенными характеристиками можно отдельно.
Для качественного звучания всей аудиосистемы крайне важно, чтобы все твитеры работали слаженно и с адекватной эффективностью.
И, собственно, главная задача разработчика такой системы и звукорежиссеров, которые занимаются её настройкой, состоит в том, чтобы выровнять работу всех динамиков и сделать её АЧХ «не слишком волнистой».
Следовательно, если твитеры недостаточно мощные или работают тихо, то верхние частоты просто «потеряются», и звучание системы станет, что называется, слишком тусклым.
Поэтому в высококлассных системах ВЧ-динамики, как правило, оснащаются дополнительными фильтрами верхних частот, которые предохраняют от «прожига».
Какие бывают твитеры
В настоящее время выпускаются ВЧ-динамики нескольких типов и применяются они в различных конфигурациях:
Что касается конфигурации твитеров в различных системах, то главное, что рекомендуются — это избегать их применения в системах, у которых не предусмотрены динамики, охватывающие диапазон средних частот. Во избежание возникновения эффекта «провала».
Также на этапе выбора комплекта ВЧ-динамиков в обязательном порядке необходимо учитывать, в каких условиях они должны будут работать. Проще говоря, в помещении или на улице. Для колонок, которые планируется ставить только в помещениях оптимально подойдут купольные твитеры.
«Хорошие и недорогие» колонки без ВЧ-динамиков?
Разумеется, сегодня подавляющее большинство любителей качественного звука не занимаются конструированием и сборкой колонок, а покупают комплекты колонок, которые производятся серийно. Так проще, дешевле и быстрее.
Но, к сожалению, частенько неопытный владелец новых колонок даже не проверяет, если в них твитеры и как они работают. А многие недобросовестные производители и продавцы этим пользуются, предлагая покупателям дешевые модели с имитацией ВЧ-динамиков.
Это когда колонка оснащена стандартной парой полнофункциональных низко- и среднечастотных динамиков, а вместо твитера в верхней части — лишь пластиковый муляж.
Как проверить, установлен ли в колонке настоящий и, самое главное, работающий твитер. Да очень просто. На этапе прослушивания устройства (лучше еще в магазине), включаем любой трек, ставим звук на чуть выше среднего и просто слегка прикрываем то место колонки, где должен быть ВЧ-динамик, рукой. Если характер звука сразу же изменился (он стал более «басовым» и приглушенным), значит, твитер есть и он действительно функционирует. А вот насколько качественно — это уже другая история. И об этом мы тоже как-нибудь еще расскажем.
Про дудки и свистульки. Или как работает рупор на примере ВЧ-излучателя Edge EDPRO45T со съемной «дудкой»
Недавно в одном из разговоров был задан вопрос о том, как работает высокочастотник с рупорным оформлением. Появилась идея найти какой-нибудь излучатель со съемной «дудкой» и посмотреть, что он умеет с ней и без неё.
Как работает рупорный компрессионный излучатель
Название серьезное, но, по сути, мы имеем дело с обычным динамиком. Посмотрите на обратную сторону – обычная магнитная система.
Только в отличие от обычного динамика звуковая катушка толкает не дифузор, а металлическую мембрану. Мембрана находится внутри корпуса, и звуковые колебания излучаются не сразу в открытое пространство, а «проталкиваются» через небольшое отверстие (собственно, поэтому излучатель и называется компрессионным). На выходе этого отверстия как раз и ставится рупор.
Чтобы понять, для чего нужен рупор, вот вам наглядный пример. Выйдите на балкон и что-нибудь крикните. Пока соседи офигевают, продолжите эксперимент – возьмите какой-нибудь журнал из плотной бумаги, сверните его конусом, и крикните уже через него. Теперь срочно уходите с балкона, пока вам не вызвали «дурку», и делайте выводы.
Их, как минимум, два. Во-первых, с рупором стало громче. Значит, при той же подаваемой мощности можно получить более высокое звуковое давление. Во-вторых, с рупором изменился тембр голоса. Значит, формой «дудки» можно корректировать АЧХ. Для начала этого достаточно. Теперь смотрим то же самое на конкретном примере.
Строго говоря, когда мы снимаем пластиковую «дудку» с Edge EDPRO45T, то не полностью лишаемся рупора. Сама излучающая мемебрана находится глубоко внутри корпуса, так что правильней говорить – с коротким рупором и с большим рупором.
Итак, первым делом смотрим, влияет ли рупор на импеданс динамика. Синяя кривая – без накрученной «дудки», зеленая – всё в сборе.
Как видите, разница хоть и небольшая, но всё же есть. Причина в том, что рупор акустически нагружает излучающую мембрану. Воздушная масса в коротком рупоре и в длинном рупоре будет «сопротивляться» движению мембраны по-разному. Кстати, один из моментов – плавно ли закруглен выход рупора или же у него острые края. Это тоже вносит свои коррективы в поведение воздушной массы внутри рупора.
Теперь смотрим АЧХ по оси и под углом. Красная кривая – без накрученной «дудки», зеленая – всё в сборе:
Как видите, с рупором действительно получается громче, а заодно и АЧХ становится не такой корявой. Вот вам и подтверждение сказанного ранее — повышение эффективности и коррекция АЧХ.
Как превратить недостатки в достоинства
Раз уж динамики всё равно были у меня в руках, решил ещё немного поэкспериментировать. Ну не нравился мне этот горб в районе 2 кГц. Ничего хорошего для звука он не обещал. Включаю излучатель через простой фильтр первого порядка. Кто не понял – через обычный конденсатор. Смотрите, как это отразилось на АЧХ. На нижнем краю диапазона она немного опустилась, оставив все как есть наверху. Стало очень даже неплохо:
Зелёная кривая – собственная АЧХ излучателя
Синяя кривая – с включенным последовательно конденсатором 3,3 мкФ,
Фиолетовая кривая – с включенным последовательно конденсатором 4,7 мкФ:
Драйвер эффективно излучает, начиная уже с 1,5-2 кГц. Кстати, можно иметь этот вариант ввиду, если СЧ-динамики «глухие» и неохотно работают выше 1-2 кГц.
Комментарии 16
Строго говоря, громче рупор только в одном направлении. За счет сужения диаграммы направленности, все давление идет в одну зону. Плюсы — динамик акустически нагружен и работает в оптимальном режиме. Обратная сторона медали — трубные и жестяные призвуки (если не делать огромный рупор для устранения краевых эффектов), а потом горбатый рупорный звук приходится жестко корректировать фильтрами со всем вытекающими. Слушать тоже в нужно одной зоне, отраженка не работает, звук утомляющий.
В авто совсем не подходит, там важна максимально широкая дисперсия.
На практике пришел к выводу, что рупоры имеет смысл применять только в дальней зоне (дома, в больших помещениях). Там как раз минусы рупоров уходят, плюсы остаются.
А запись хорошая, мне понравилась. И оформлено здорово.
Чем меряете?
К слову, пищалки #F1 Status рупорные
Вообще-то там кольцевой излучатель. Как раз в отличие от классических купольных твитеров, где по центру купола наибольшие потери и искажения (изгибные деформации), здесь его нет, работает только зона, присоединенная к звуковой катушке, что и обеспечивает лучший контроль и отдачу.
Может, фазовыравнивающий колпачок за рупор приняли? Так в технических описаниях как раз и обозначено, что колпачок-игла предназначен для снижения турбулентности и работает как волновод. В даташите даже специально указано, что приняты конструктивные меры для борьбы с акустической компрессией на высокой мощности, то есть технически это полная противоположность рупорам.
По той же причине и от ферромагнитной жидкости в зазоре отказались. Эта конструкция именно максимально далека от рупоров. За счет чего и получили такой звук.
да, скан, да, кольцевой. Но и короткий рупор присутствует, иначе был бы плоский фланец позади диафрагмы. Чтобы получился «классический» кольцевой рупор, форму центрального тела поменять на пулевидную, и всё.
Очень яркий пример из мира «типа якобы SQ» — пищалки Audison Prima Ap1, вот там рупор ясно виден, как и фазовыравнивающее тело
Назначение скругленного фланца то же, что и у основания иглы — симметрирование нагрузки по краям излучателя и снижение краевых эффектов (все та же борьба с турбулентностью, что и у иглы), на подробных схемах это хорошо видно.
Там даже мотора называется симметричный )), хотя и немножко в другую тему, Patented Symmetrical Drive (SD-2) motor.
Нет, это не рупор, с компрессией здесь борьба во всех аспектах.
С плоским фланцем появилось бы взаимодействие с местом установки, а здесь условную скорость потока снижают непосредственно в твитере (с более предсказуемыми результатами). Делают правильно, ранние отражения наиболее значимы.
По аналогии вход-выход трубы ФИ делают максимально скругленным наружу (а классический ФИ имеет трубу с концами одинаковой длины и снаружи, и внутри ящика), и никаких препятствий у выхода трубы, поверхности максимально монотонные. А самые правильные рупоры тоже имеют снаружи максимально закругленный лопух, никаких резких изломов.
Эту образующую можно рассматривать и так и этак, присутствуют все эффекты. По поводу турбулентности, при такой амплитуде мембраны это сродни влиянию подставок для проводов
Про турбулентность — вообще термин применяется к воздушному потоку, амплитуда да, невелика, но скорость звука, т.е. продольная волна сжатия-разрежения и для НЧ и для ВЧ одна и та же, а вот влияние поверхностей для этих частот значительно выше, роль интерференции тоже возрастает с уменьшением периода.
Если я скажу диссипация, будет еще менее понятен физический смысл. Не нравится термин — хорошо, скажем, гладкая образующая (суть всё та же, любой излом прилегающей поверхности — зло, поэтому колпачок на конце — игла), основное назначение — фазовыравнивающее. Излучение приводится к максимально когерентному, то есть эффективному, виду.
Если имеете в виду, что потоком воздуха там не сдувает — да, в этом смысле турбулентности нет 🙂 Удельная эффективность твитеров выше, чем у НЧ динамиков. Вообще потоки делят на ламинарные (упорядоченные) и турбулентные (хаотичные), в данном случае термин оттуда. А турбулентность как причина потерь известна даже в оптике, если привязываете её к амплитуде и частотам.
Строго говоря, громче рупор только в одном направлении. За счет сужения диаграммы направленности, все давление идет в одну зону. Плюсы — динамик акустически нагружен и работает в оптимальном режиме. Обратная сторона медали — трубные и жестяные призвуки (если не делать огромный рупор для устранения краевых эффектов), а потом горбатый рупорный звук приходится жестко корректировать фильтрами со всем вытекающими. Слушать тоже в нужно одной зоне, отраженка не работает, звук утомляющий.
В авто совсем не подходит, там важна максимально широкая дисперсия.
На практике пришел к выводу, что рупоры имеет смысл применять только в дальней зоне (дома, в больших помещениях). Там как раз минусы рупоров уходят, плюсы остаются.
А запись хорошая, мне понравилась. И оформлено здорово.
Чем меряете?
Точно так и есть — «концентрация» звуковой энергии в узком «луче» и коррекция АЧХ )))
Комплекс Audiomatica Clio
Полезная штука в хозяйстве, себе бы такую )))
Кстати, про коррекцию АЧХ — у Bruel & Kjaer микрофонов сами вырезы на корпусе вокруг капсюля — индивидуальный корректор АЧХ.
слово «драйвер» было вставлено специально для поисковика Гугла.
динамики с акустической линзой считаются рупорными, или купольными?
купольными с линзой 🙂
Ачх +-5 дб получается? Кривовата
У рупоров внеосевая АЧХ резко заваливается наверху, а эти замеры явно на оси.
Что значит внеосевая? Диаграмму направленности рупора могу понять.
При замерах не на оси рупора (в направлениях 15, 30, 45 градусов от оси).
В данном случае правый горб на АЧХ при смещении микрофона в сторону будет быстро опускаться (у обычной акустики медленно).
Поэтому у рупоров часто вот такая картина и бывает. На оси слушать невозможно — мозг выгрызает звоном, а чуть в стороне АЧХ выравнивается и вроде ничего. Этим компенсируют узкую направленность. Для твитеров это особенно заметно.
Исторически так сложилось, что рупоры в силу высокой чувствительности брали к слабеньким по мощности ламповым однотактникам, то есть товар в элитном разделе (и высоком ценовом), отсюда и легенды о чудесном звуке. А по сути рупор — мегафон.
Как выбрать широкополосные динамики в машину
Зачем нужны широкополосные динамики
Нет надобности кому-либо объяснять, зачем нужны широкополосные динамики – это основные динамики любой аудиосистемы, не только автомобильной. Зачем нужен широкополосный динамик в машине, в которой нет аудиосистемы – понятно каждому. Но зачем он может понадобиться автолюбителю, в машине которого уже стоит штатная аудиосистема? Затем, что на аудиосистеме производители часто экономят, устанавливая недорогие однополосные динамики, которые средние частоты еще кое-как вытягивают, а «верха» и, особенно, «низы» режут нещадно. Не надо быть меломаном, чтобы заметить исчезновение бас-гитары в любимой композиции, а недорогой «однополосник» такой фокус запросто может обеспечить. Проще всего спасти ситуацию, заменив штатные динамики на коаксиальные или на более качественные широкополосные, с расширенным частотным диапазоном.
Но все же наиболее распространенная причина замены штатного (иногда даже коаксиального) динамика на широкополосный – создание компонентной автоакустики, т.е., такой аудиосистемы, в которой звук разделяется по частотам и каждую полосу частот озвучивает отдельный динамик: ВЧ – твитеры, СЧ – широкополосные динамики, НЧ – сабвуферы. Пока что именно компонентная автоакустика считается наилучшим решением для обеспечения чистоты и качества звука.
Определившись с тем, зачем вам нужен широкополосный динамик, можно приступить к подбору конкретной модели по её характеристикам.
Характеристики широкополосных колонок.
Размер динамика. Нельзя однозначно утверждать, что чем больше динамик, тем лучше у него звучат низкие частоты и тем хуже – высокие. Но хорошо играющий НЧ динамик, скорее всего, будет большого диаметра, просто по той причине, что большому диффузору проще создать большое звуковое давление и поддержать громкость звука на низких частотах. В то же время иной 10-сантиметровый динамик обеспечивает лучшее звучание НЧ, чем другой 15-сантиметровый. Поэтому, выбирая широкополосный динамик в автомобиль, на диаметр следует обратить внимание как на чисто геометрическую характеристику вместе с посадочной глубиной: влезет ли динамик в предполагаемое место установки. А соответствие его выбранной роли лучше проверять по диапазону частот и амплитудно-частотной характеристике.
Минимальнаяи максимальная частота динамика – одни из важнейших его параметров, определяющие качество звука будущей аудиосистемы. Человеческое ухо слышит звуки частотой от 20 до 20000 Гц, и, чем лучше частотный диапазон аудиосистемы будет покрывать диапазон слышимых частот, тем полнее будет её звук. Если вы выбираете однополосный динамик, он должен охватывать как можно более широкий диапазон – минимальная частота должна быть близка к 20 Гц, насколько это возможно (30-40 Гц – вполне хороший показатель), а максимальная – закрывать слышимый диапазон полностью, т.е. 20000 Гц. Если в паре с динамиком предполагается использовать сабвуфер, требования к минимальной частоте смягчаются. Такой двухполосный динамик может иметь минимальную частоту в 100 и более герц. Если предполагается использовать твитер, то снижается требование к максимальной частоте.
И, если вам важно качество звука, перед покупкой динамика постарайтесь увидеть его график зависимости амплитуды от частоты – амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) – чем он ровнее в диапазоне воспроизводимых частот, тем лучше будет звукопередача.
Следует ли при выборе многополосного динамика отдать предпочтение тому, чей диапазон уже? Скорее всего, да. Ровную АЧХ намного проще обеспечить на небольшом диапазоне, поэтому динамик с узким частотным диапазоном, скорее всего, будет иметь на этом участке более ровную АЧХ, чем динамик с широким диапазоном.
Количество полос определяет, сколько динамиков должно быть в комплекте с данным, чтобы обеспечить полное покрытие слышимого диапазона. Однополосный динамик может быть единственным динамиком системы, обеспечивая качество звука хоть и далекое от идеального, но достаточное, скажем, для прослушивания радио. Двухполосные динамики требуют дополнительно наличия сабвуфера или твитера – точнее можно сказать, посмотрев на максимальные и минимальные частоты. Трехполосные динамики требуют и сабвуфера и твитера.
Импеданс или 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.
Чувствительность характеризует 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. Чем ниже чувствительность, тем мощнее должен быть усилитель для создания звука той же громкости.
Материал диффузора. К диффузору динамиков предъявляются противоречивые требования – он должен быть максимально жестким для мгновенной передачи ускорения катушки на всю поверхность диффузора, и, в то же время, он должен хорошо демпфировать любые колебания для предотвращения «звона». Производители постоянно ведут разработку новых материалов, пытаясь добиться идеального баланса между жесткостью и демпфированием.
Бумага или целлюлоза – старейший из материалов диффузоров до сих пор остается неплохим решением за счет высоких демпфирующих способностей и неплохой жесткости. К недостаткам можно отнести невысокую механическую прочность и восприимчивость к атмосферным воздействиям.
Полипропилен (IMPP) недорог, прочен, имеет хорошую демпфирующую способность и устойчив к атмосферным воздействиям (для автомобильного динамика это важно). К сожалению, жесткость полипропилена невысока, особенно при использовании его в чистом виде, что часто бывает в недорогих моделях – из-за этого страдает качество звука.
Карбон и композитные волокна на основе углепластика имеют высокую жесткость, обеспечивая высокое качество звука, но демпфирование в них невысоко, АЧХ таких динамиков может быть неровным, иметь ярко выраженные пики и провалы.
Материал подвеса. Для средне- и высокочастотных динамиков материал подвеса должен обладать хорошим демпфированием и жесткостью выше среднего. Для этого идеально подходят бумага и ткань. Бумажные подвесы дешевле и проще в изготовлении, но тканевые имеют лучшие эксплуатационные характеристики, поэтому качественные динамики часто имеют именно тканевый подвес. Резиновый подвес чаще используется в динамиках, нацеленных на хорошую передачу низких частот, для высоких и средних частот этот материал слишком мягок.
Также следует понимать, что один и тот же материал у разных производителей может различаться очень сильно в зависимости от состава, пропиток, технологии изготовления.
Поэтому выбирать динамик по материалу диффузора и подвеса не стоит, а информацию об этих материалах воспринимать в качестве дополнительной.
Перед покупкой будет нелишним обратить внимание на количество динамиков в комплекте. Низкая цена выбранного хорошего динамика может определяться именно тем, что в комплекте он идет один.
Варианты выбора.
Для создания простой аудиосистемы по минимальной цене обратите внимание на однополосные динамики ценой до 1200 рублей. Качество звучания, скорее всего, будет средним, но это лучше, чем ничего.
Для хорошей передачи звуков всего слышимого диапазона выбирайте среди динамиков с максимальным частотным диапазоном – они обойдутся вам в 900-1300 рублей.
Для создания компонентной системы с твитером и сабвуфером, выбирайте динамики со сжатым частотным диапазоном по цене 1600-2900 рублей.