Комбинированная акустическая система

[Просто Виталий]

КАС.docx

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Просто Виталий]

Комбинированная акустическая система.

Мы живем в современном малогабаритном жилье городского и поселкового квартирного фонда. Геометрические размеры жилых помещений, зачастую, имеют форму куба, либо прямоугольного параллелепипеда близкого к форме куба. Организовать воспроизведение качественного и естественного Звука в таких условиях  - задача трудная и на практике редко выполнимая. Даже при наличии измерительных инструментов (цифровых и аналоговых), зачастую невозможно настроить и правильно установить Акустические Системы (АС) в малых жилых пространствах. Этапы настройки системы звука (источник звука, устройство усиления и  АС) по месту эксплуатации многие не делают, либо не могут их организовать.

Выбор оптимального места установки  АС, в 99-и случаев из ста, будет сильно уменьшать жилое пространство или делать его невозможным для комфортного проживания.

Сложность создания  АС для малых помещений, с их близко расположенными параллельными поверхностями, обусловлена повышенным эффектом реверберации и, как следствие, увеличением количества стоящих волн (Мод), а так же увеличением влияния предметов обихода и мебели на распространение звуковых волн.

Возникает вопрос:  Можно ли создать приемлемую акустическую систему для малогабаритных помещений, с приемлемыми  характеристиками, без проведения этапа настройки по месту её размещения?

Наверно это возможно при создании  Акустической  Системы, отвечающей ряду условий и требований при которых:

1.    Установка элементов  АС  должна максимально нивелировать негативное влияние геометрии помещения и влияние предметов, расположенных в нём;

2.    Конструкция АС сводила бы  к минимуму большинство недостатков динамических головок. И прежде всего таких, как:

-  сужение диаграммы направленности излучения, с увеличением частоты воспроизведения;

-  привнесение нелинейных искажений за счет эффекта Доплера.

3.    Повышенные  требования к линейности  АЧХ и ФЧХ  излучающих элементов;

4.    Была бы «гибкой», позволяя подстраивать в «горячем режиме» свои параметры при проведении настройки или, так сказать, под настроение;

5.    Была бы относительно недорогой и доступной в  приобретении ее элементов и составляющих.

На первый взгляд, задача изготовления АС с такими параметрами,- это утопия, либо бред человека, который это задумал (для творческого процесса, бывает, и не грех побредить  ).

Жизнь учит, что решать в лоб технические проблемы  в  99% случаев никогда не надо. Сначала надо проанализировать ситуацию.

Первое, что приходит на ум - это:

-  в рамках одной акустической системы решить задачу недорогими, доступными средствами нельзя;

-  у каждой системы есть свои плюсы и минусы.

Следовательно, можно объединить плюсы двух разных систем и уменьшить, по возможности, их минусы.

Вот здесь и открывается поле для маневра. Можно начинать моделировать Комбинированную  Акустическую  Систему  (КАС).

 

Выбор  элементов  Комбинированной  Акустической  Системы

У исследователей психоакустики считается, что отсутствие  доплеровской интермодуляции создает гипотетический рефлекторный комфорт (не подтверждено).

Снизить или исключить влияние эффекта Доплера можно, если разнести НЧ и СЧ-ВЧ блоки  и  не использовать коаксиальные акустические системы.

Следовательно,  АС  надо проектировать 2-х или многополосной (но мое сердце все равно остается верной ШП акустики ).

 НЧ и СЧ-ВЧ блоки можно сделать на разных типах Акустических Систем. То есть: Объединить плюсы двух разных систем.

И задачи у  НЧ  и  СЧ-ВЧ  блоков различные. Т.к. помещение значительно меньше влияет на звуки  от 300 Гц и выше, то для  СЧ-ВЧ блока  АС основной задачей будет - препятствие сужения зоны  стереоэффекта в области высоких частот.

Расширить диаграмму направленности (ДН)  в области  ВЧ звука можно используя  специальные, многосекционные конструкции на основе рупорной акустики, многоголовочные разнесённые конструкции  и  акустические системы с круговой диаграммой направленности излучения (АС пространственного поля).

Рупорная акустика, на мой взгляд, неоправданно сложная в изготовлении и дорогая. И главное: Все её минусы перевешивают её плюсы!  (Без комментариев…)

Конструкции, использующие несколько динамических головок для секторной или круговой ДН, тоже затратные в изготовлении. Их сложно согласовывать по импедансу и  чувствительности (звуковому давлению) с другими  элементами АС.

При такой конструкции  АС, одинаковый сигнал излучается несколькими головками и невозможно добиться их синхронной работы и идентичности параметров, что негативно сказывается на звуковоспроизведении.

В классе акустических систем с круговой диаграммой направленности излучения особо выделяются  контрапертурные  АС  и  АС  с рассеивающим конусом.

 Контрапертурная акустика  –  очень, очень дорогая, сложно реализуемая и редко используемая.   Но….

Цитаты:

1.    «Самым заметным и наиболее ценным эффектом контрапертурных АС является расширение “зоны комфорта” при прослушивании, за счет круговой диаграммы направленности…….. Ряд авторов отмечают  “высокую естественность”  и “субъективный психологический комфорт”  от музыки, воспроизведенной через контрапертурную акустику».

(«Анатомия акустических систем:  контрапертурные  АС — преимущества экзотики против серийного рационализма»               Блог компании  Pult.ru. https://habr.com/ru/company/pult/blog/409437/)

2.    «Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов».

(«Азы акустики для чайников: типы акустического оформления колонок»   Статья.  Журнал  "Stereo & Video"          https://www.audiomania.ru/content/art-4669.html).

АС  с рассеивающим конусом  проще в изготовлении и настройке, чем контрапертурная акустика. Если использовать только СЧ-ВЧ блоки, то задача изготовления вполне выполнима. Стороны конуса можно делать не криволинейными, а  прямыми. Корпуса конусов можно изготовить в домашних условиях.  

Что можно ожидать от  АС с рассеивающим конусом?

Цитаты:

1.    «Что даёт использование подобных  АС  в реальных помещениях?  Создаётся ровное пространственное звуковое поле - где бы Вы ни находились, везде звук тембрально одинаков. Стоите вы перед  АС или сбоку - звук не меняется, вас окружает однородное звуковое поле. Получается очень комфортное озвучивание больших площадей: необыкновенное ощущение комфортности и эмоциональной вовлечённости создают среду, недостижимую с обычными  АС»           («Акустические системы с круговой диаграммой направленности излучения /АС пространственного поля»                                   Автор:   В. Костин,   г. Москва).

2.    «Применение всенаправленных излучателей не только расширяет зону стереоэффекта, но и позволяет значительно снизить необходимую площадь помещения   с  18–20  до  12–15  кв.м».

(Журнал  «Радио»,  стр. 39—40,  № 4,  1973 г    Автор:   Г.Степанов).

Если  подытожить, то:  Не будет неправильным делать  СЧ-НЧ блоки  КАС  в акустическом оформлении блоков:  с круговой диаграммой направленности излучения.   АС выбрать:  с рассеивающим конусом.

Выбор такого оформления позволит сделать ВЧ блоки малогабаритными. Их можно будет размещать и в ближнем, и в дальнем поле излучения. Их можно передвигать для выравнивания звукового давления по отношению к  НЧ блокам, для расширения зоны стереоэффекта или по своим  предпочтениям.

 

А сейчас мы подходим  к   главному вопросу  по построению КАС:  это выбор и размещение НЧ блоков в малогабаритных помещениях. Причем, в малогабаритных помещениях часто размещено множество мешающих предметов обихода.

Действенным способом уменьшения влияния помещения на распространение звука, - это размещение источника звука под углом 45 градусов к поверхностям помещения (не доказано, но многие используют такой способ размещения микрофона и громкоговорителя  при измерениях в помещениях).

Если разместить АС с «угловыми» излучателями на полу или на полках, то точка прослушивания звукового сигнала будет находиться на  потолке!

Следовательно,  оптимально разместить  АС  -  на  ПОТОЛКЕ !

Помимо этого при размещении на потолке, - в ближней зоне, не будет преграждающих предметов. Даже центральная люстра (если она есть) будет в стороне от прямого излучения динамиков АС.

В условиях малогабаритного пространства возможно придется разместить АС в углах помещения.

Многие сейчас резко возразят: «Такое размещение увеличит низкочастотную составляющую и, на её фоне, вызовет  потерю качества воспроизведения средних и высоких частот. И что правильней:  размещать в углах помещений - не АС, а звуковые ловушки (для затухания отражений с частотами ниже 100 Гц)».

Но это справедливо только для размещения источников звука параллельно к сторонам стен.  В случае размещения источника звука под углом – картина меняется.

Подобную  АС, в акустическом оформлении «Щит», подве­шенную в углу комнаты описал   М.М. Эфрусси   в книге  «Громкоговорители и их применение»  («Энергия» 1971г).

Он отмечал:  «Установка щита с громкоговори­телем в углу комнаты позволяет уменьшить размеры щита  без  ухудшения  воспроизведения  звуков  низших  частот, так как стены, образующие угол, служат продолжением экрана, увеличивая его эффективные размеры. Щит, предназначенный для этого, следует подвесить в верхнем углу комнаты, придав ему форму  треугольника  или  трапеции».

То есть такая  АС  размещена  под углом  к  потолку  и  стенам!

 

Если  применить АС  дипольного типа  и  разместить её не в самом углу, а на расстоянии от угла, то помимо прямой звуковой волны  надо будет учитывать излучение динамика тыльной стороной и, следовательно, отражение звуковых волн от поверхностей угла помещения позади АС. Изменяя расстояние – можно проводить корректировку  АЧХ  в области  Средних частот.

Наверное, и для  Низших частот  возможно будет изменение, так как будут меняться углы падающей и отраженной волны относительно стен (относительно потолка угол останется прежним). И  будут меняться длины путей волн от тыльной стороны динамика до точки прослушивания.

И  самое главное: При таких размещениях АС  будет меняться интерференционная картина помещения!

Здесь может насторожить факт резкого изменения интерференционной картины из-за  переотражений от поверхностей  угла помещения.

Но  есть утверждения:  «Что  возможно нивелировать влияние  стоячих волн  за счет эффекта  разрушительной интерференции!  Т.е.  при одинаковых фазах сигналов и хаотичном  переотражении звуковых волн, - получают  «эффект разрушительной интерференции».              Конечно сомнительно, но надо попробовать!

Помимо всего, некоторые источники отмечают:  «Дипольные  АС  имеют преимущество в плане создания равномерного звукового поля».  

В  материалах  сайта   «Paradise Lost Audio» отмечено, что: «Дипольные  АС обеспечивают динамичный, свободный и легкий, точный и корректный бас».

По моему опыту использования дипольной  АС  в оформлении «Щит», субъективно, могу отметить более естественное звучание музыкального сигнала в сравнении с  «закрытыми»  типами АС.

Если  подытожить, то:  В качестве НЧ блока для  КАС надо выбирать АС дипольного типа с размещением источника звука на потолке и под углом  45 градусов.

Можно применить оформление Щит или ОЯ (открытый ящик).

Так как ОЯ по размерам получиться меньше Щита, то выбираем  –  ОЯ (для размещения в малогабаритном помещении).  

Форму ОЯ хорошо бы выполнить: в форме близкой к полусфере или полуцилиндру.

Выбор  излучающих  элементов  КАС

I.   Для излучающих элементов НЧ звена подойдут динамические головки прямого излучения  (динамики).

Если кто-то решить применять акустику «закрытого» типа, то следует подбирать компрессионные динамические головки.

При выборе НЧ динамиков для  КАС необходимо учесть ряд условий:

1.    Диапазон частот должен ограничиваться  5 – 5,5 кГц,  для состыковки  АЧХ  в зоне с невысокой чувствительностью слуха. После  5 кГц  - подключить  плёночный излучатель с ровными  АЧХ и ФЧХ  и  высокой чувствительностью;

2.    Спад  АЧХ  в характеристике НЧ звена «с верху», желательно иметь 12 дБ/октаву (это  для отсутствия фильтров  в НЧ звене и применении фильтра  2-го порядка в ВЧ звене);

3.    Добротность динамика должна быть  0,7  или  хотя бы в диапазоне  0,5 - 0,7  (для ОЯ и Щита);

4.    Чувствительность НЧ динамика должна соответствовать чувствительности  ВЧ излучателя. Или быть чуть больше, если НЧ блок планируется размещать дальше от точки прослушивания, чем ВЧ блок. Если размещать НЧ блоки в углах помещения, то возможно и уменьшение чувствительности  НЧ динамика;

5.    Импедансы  НЧ и ВЧ излучателей в зоне состыковки АЧХ  должны совпадать (чтобы не городить разные корректировочные цепи и не вносить дополнительные  искажения);

6.    Динамики не должны быть дорогими (если есть много денег, то проще купить готовые  «аудиофильские»  АС).

Требований много, а выбор небольшой.

Просмотрев все доступные в приобретении динамики, выбор был сделан в пользу  2А-12У4.

Были и другие варианты, но возможность приобрести и личное желание совпали на  КИНАПовской акустике.

Хотя и был риск приобрести «уставшие» экземпляры.  Но,  Бог  миловал!

Замер основных параметров  2А-12У4/Самарканд  без  акустического оформления показал:  

Fs = 57,7 Гц  (не размятые, после хранения);

Qts = 0,43     (слабо подходит для «открытой» акустики, но как есть - так есть…);

Rds = 15,8 Ом;

Z = к 5кГц поднимается до 20 Ом;

АЧХ по -6 дБ = 40 – 5200 Гц  (после разминки).

Заявленный  уровень характеристической чувствительности  -  не менее 95 дБ!!

Динамики 2А-12У4 могут работать в «открытой акустике».  Есть, правда, немного отзывов об использовании этих динамиков в таком акустическом оформлении. Но не было отмечено размытого, рыхлого или искаженного мидбаса у этих динамиков.

Отмечают:  «Стремительный ураганный отклик и роскошная ровная средина».

Надо пробовать...

Выбор в пользу этого динамика был сделан  из-за  ровной  АЧХ  в области верхнего баса  и, особенно, средних частот.

Это редкость.  Габариты и «мотор» динамика делают свое дело!

Динамик имеет Большие габариты и вес (диаметр корзины = 40 см, вес = 10 кг).   Это затруднит изготовление  НЧ блоков и их установку на потолке помещения.

II.   Интересно  решить задачу по выбору излучающих элементов  СЧ-ВЧ звена        (твиттера).

Для излучающих элементов СЧ-ВЧ звена системы с рассеивающим конусом  подойдут  диффузорные  ВЧ динамики и  купольные динамики. Они имеют конусную диаграмму направленности относительно плоскости излучения. Надстроив над ними рассеивающий конус и разместив их вертикально – получим круговую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости  (пространственное звуковое поле).

Номинальное сопротивление у таких динамиков лежит в диапазоне от  4  до 8 Ом, что мало для проекта с динамиками 2А-12У4.

Нужно иметь сопротивление твиттера  16 Ом, а лучше приблизить к  20 Ом (для идеальной состыковки  НЧ и СЧ-ВЧ блоков).

Чтобы  получить 16 Ом, надо последовательно подключить 2-а динамика номинальными сопротивлениями по 8 Ом.

При такой схеме, рассеивающих конусов будет тоже  2-а. Динамики устанавливаются вертикально, друг над другом: один – в верх, другой – в низ.

Такая конструкция описана в журнале  «Радио, стр. 39—40, № 4, 1973 г».       Автор:  Г. Степанов.

 

К сожалению, получить качественный звук при совместной работе  2-х диффузорных  или  купольных  динамиков  не получиться.

На высоких частотах звуковые волны, излучаемые двумя головками, могут не совпадать по фазе, и возникшая интерференция приведёт к искажению исходного тембра.

Цитата:  «Сделать динамики, которые бы играли ровно, уже не простая задача. А сделать так, что бы ровно играли после одного или нескольких отражений, совсем тяжело. Потому, для всех всенаправленных, есть проблема получения хорошей гладкой  АЧХ».         Автор:   Мусатов  Константин       (http://www.hiend-audio.pro/showthread.php?t=65)

Выход из положения возможен только при качественном подборе пар динамиков со строго идентичными, гладкими (ровными) частотными характеристиками. А купольные и тем более конусные динамики ровными и одинаковыми  АЧХ  похвастаться не могут!

В общем, если использовать в твиттерах  парное подключение динамиков, хорошего звука не получиться. Надо выбирать излучатели на других принципах работы.

В последние десятилетия успешно развивается магнито-планарная технология производства излучателей звука. Это связано с развитием технологии изготовления  излучающих поверхностей и сокращением большой доли ручного труда при сборке.

Широкое распространение, в настоящее время, получают ленточные и плёночные планарные излучатели. Ленточные излучатели, в силу конструкции, требуют подключения дополнительного высокого напряжения. Они применяются в дорогостоящих  АС  в широком диапазоне частот  от  мидбаса   до  ультразвука.

Плёночные излучатели не требуют дополнительного питания, относительно малогабаритны  и  имеют образцово ровные  АЧХ  и  ФЧХ  в  диапазоне частот  от  средних  до  ультразвука.

В последнее десятилетие производители в Китае наладили выпуск недорогих плёночных излучателей. Цены на такие изделия, в сравнении с «традиционными», низкие и демократичные.

Но, в настоящее время, приобретение возможно только на китайских торговых площадках типа  Алиэкспресс  и  им подобных.

С этими «конторами» надо постоянно держать: «Ухо - в остро». Постоянно контролировать этап заключения покупки и все этапы сопровождения и доставки. Рекомендую делать скрины всех процедур. К тому же - очень долгие сроки поставки. На российских площадках, со временем, всё появиться. Лишь бы цены не задрали…

У меня имеется опыт изготовления твиттеров на излучателях из Китая:  RT4-D.  Это  не  реклама!    Впечатления от этих излучателей, только положительные.

Но для проекта  КАС  были выбраны  другие  излучатели под наименованием: MeloDavid HiFi Store.

Выбор в пользу этих излучателей был сделан по двум причинам:

-  они менее  мощные и, наверно по этому, у них корпус сделан в виде закрытого бокса (не имеют тыльного излучения) и более ровная  АЧХ  во всем диапазоне излучения;

-  они самые дешевые. 

Основные заявленные характеристики  и  АЧХ:

Номинальное сопротивление                    8 Ом;

Чувствительность                                       92 дБ;

Мощность (RSM)                                         15 Вт;

Мощность (Max)                                          30 Вт; 

Рекомендуемая частота кроссовера   >2000 Гц;

Магнит                                                          Неодимовый;

Проводящая линия                                      Алюминиевая фольга.

Замер импеданса и фазовой характеристики показал Великолепные результаты, о которых можно лишь мечтать при использовании динамических излучателей!

При подключении в твиттере последовательно  2-х таких излучателей, суммарный импеданс составит 16 Ом по всему диапазону частот, а чувствительность пары составит  95 дБ!

То  есть:  Чувствительности  НЧ модуля  и  твиттера будут одинаковыми.   

Изготовление  и  оформление  КАС

У плёночных и ленточных излучателей есть один нюанс, который создаст трудности при изготовлении  АС  с круговой диаграммой направленности. У них поверхность излучения имеет прямоугольную форму, с разными длинами сторон. Из-за такой конструкции диаграмма направленности излучения имеет форму приплюснутого конуса.  Удлинение излучающей поверхности - приводит к сужению диаграммы направленности. Чем  она длиннее, тем  уже  ДН. (Можно провести аналогию из теории построения антенн для радиосигналов).

В  качестве  отступления  от  темы:   При изготовлении обычного, классического твиттера, прямоугольную излучающую поверхность надо располагать вертикально, малыми сторонами: в верх и в низ. При таком расположении: диаграмма направленности в горизонтальной плоскости будет  максимальной, а в вертикальной плоскости будет ее сужение.

Если излучать сигнал с такой  ДН  на рассеивающий конус, то равномерной, круговой диаграммы не будет. Форма будет в виде овала или даже «восьмёрки»!

Для оценки сужения диаграммы направленности у одиночного излучателя  MeloDavid HiFi Store  с  рассевающим конусом, было проведено  2-а измерения с частотами сигналов   6 кГц  и  10 кГц. 

Излучатель и конус располагались вертикально.

Измерения проводились в горизонтальной плоскости.

На  рисунке:  кривая  6 кГц – зеленого цвета, а кривая  10 кГц – красного цвета.

Для получения круговой  (или псевдо круговой)  ДН надо применить 2-а излучателя с конусами, развернув их  корпуса на  90 градусов  относительно друг друга.

Для проверки геометрии  суммарной  ДН  у пары излучателей  с конусами, было проведено измерение на частоте сигнала  6 кГц.

Искажение круглой формы у  ДН было из-за искривления несущей опоры одного из конусов, вызванной перетянутым натяжением декоративной ткани.

После устранения искривления опоры, повторное измерение не проводилось.

 

Твиттер  изготовлен в форме закрытого корпуса. В корпусе размещены согласующие элементы.

Рассевающие конусы изготовлены из толстого, плотного ватмана. Шов сделан: не в внахлест, а  в стык  с подогнутыми и приклеенными краями. Шов у конусов зашпатлеван.

 Корпуса конусов, для улучшения характеристик и придания прочности, покрашены нитрокраской.   Это сделано по совету   В. Костина  из  Москвы.

Вот  его  цитата:  «Желательна глянцевая, лакированная поверхность конуса  для уменьшения потерь на высоких частотах».

Корпуса конусов наклеены на жестяную крышку для консервирования продуктов.

Расстояние от вершины конуса до излучающей поверхности было выбрано = 10 мм, что соответствует  верхней, неискаженной частоте  >  34 кГц  (для условий  комнатной температуры). Экспериментировать с этим расстоянием не было времени и условий. Хотя, в дальнейшем, надо и поэкспериментировать.

Твиттеры получились малогабаритные и легкие. Вес каждого, с декоративной тканью, составил всего  370 грамм.

В качестве декоративной ткани была выбрана:  органза для штор. Специальная аудио прозрачная ткань, даже у китайских производителей, стоит непомерно и непомерно дорого.  Органза, кроме декоративных функций, служит дополнительной пылезащитой (окна самих излучателей защищены производителем сетчатой тканью).

Твиттер  подключен в противофазе с НЧ динамиком (применен фильтр 2-го порядка, в данном случае - фильтр Баттерворта).

Для изготовления НЧ блоков было заготовлено небольшое количество пиломатериалов. Было решено форму НЧ блоков делать приближенной к полусфере. Для этого планировалось переднюю панель у блока делать минимально возможной. Изготовить множество боковых панелей и прикрепить их под тупыми углами к передней панели. Сам блок – без задней стенки, в акустическом оформлении ОЯ.

Но после выборов динамиков  2А-12У4 от этой идеи пришлось отказаться. Корпус блока, при такой конструкции, был бы громоздким, тяжелым и очень сложным при изготовлении в домашних условиях.  На потолке блоки с такими габаритами разместить невозможно.

Вообще, проводить столярные работы в жилой однокомнатной «хрущёвке» – это что-то близкое к самоубийству!

 

Учитывая габариты динамика и нехватки пиломатериалов, пришлось корпус НЧ блока изготовить пирамидальной формы, с максимально возможной перегородкой между передней и задней сторонами излучения динамика (для уменьшения эффекта акустического КЗ). 

Площадь выходного отверстия корпуса блока, должна быть больше площади диффузора динамика. Если площадь будет равна или меньше площади динамика, то ОЯ  превратиться  в ФИ, со всеми вытекающими нюансами.

В начальном варианте корпуса, так и вышло.

Замеры  импеданса  и  АЧХ в свободном пространстве это подтвердили.

 Синяя кривая – измерение без добавочного груза. Виден появившийся горб в районе 180 Гц.  Это никуда не годится!  Надо изменять конструкцию корпуса блока.

 

На  АЧХ видна  неприятная «волна». Амплитуды  между пиками и провалами достигают  8 – 9 дБ. Показатели не такие уж большие, но гребенка звук подпортит.

Из замеренных характеристик можно сделать  вывод:  Сложные и многоугловые формы корпусов  АС противопоказаны для хорошего звука в области  НЧ частот.

Изменять кардинально конструкцию не имело возможности.

 В данном случае увеличить выходное отверстие можно было  2-мя способами:

- уменьшить размеры перегородки, чего категорически делать не хотелось;

- отпилить вершину у пирамиды корпуса и при этом убрать лишние угловые элементы конструкции.

На первой фотографии – конструкция в начальном варианте исполнения.

На второй фотографии – с отпиленной частью.

После изменения конструкции корпуса, выходное отверстие увеличилось не на много и стало сопоставимо площади диффузора динамика. То есть  ОЯ все равно  получился с признаками  ФИ. Уменьшать перегородку я не стал.

Замеры  импеданса  и  АЧХ  показали улучшение характеристик, но кардинального изменения их не произошло.

После  долгих раздумий, было решено продолжать изготовление  КАС  в том виде, к которому пришли. В течении года проводить прослушивание и дополнительные измерения. По их результатам изменить конструкцию НЧ блоков.

 В летнее время будет проще провести столярные работы вне дома.  

Итоговая  оценка  КАС 

 

Элементы  КАС  размещены в пространстве комнаты с размерами: 555 х 300 см.

Высота помещения = 245 см.

Расстояния от точки прослушивания  до:  НЧ блоков = 310 см;  СЧ-ВЧ блоков = 240 см.

Виды  на  элементы  КАС  в  интерьере:

Оценка  КАС  проводилась по контрольным измерениям ее параметров и по субъективным  ощущениям при прослушивании различных сигналов и музыкальных фрагментов.

Итоговая  АЧХ   комбинированной акустической системы, снятая в точке прослушивания (в точке дальнейшей эксплуатации):

Виден спад характеристики в диапазоне частот  от 65 до 100 Гц. Это искажения вносимые геометрией помещения. При измерении в свободном пространстве, спада  АЧХ  не было. Но «полка» в этом диапазоне стабильно ровная.

В диапазоне частот от 100 до 200 Гц присутствуют искажения, вызванные конструкцией  НЧ блока.

В диапазоне средних и высоких частот не наблюдаются  значительные искажения. Амплитуда звукового давления в диапазоне с наибольшей чувствительностью звука  от 1000 до 4000 Гц, - однородна, без значимых пиков и провалов.

Геометрия помещения и близлежащие предметы слабо влияют на итоговую  АЧХ  КАС, кроме диапазона низких частот.

 При выбранном расположении элементов КАС относительно друг друга: имеется небольшое уменьшение ВЧ сигнала, по отношению к СЧ-НЧ  составляющим.                 

Можно разместить твиттеры  еще ближе к точке прослушивания для выравнивания итоговой  АЧХ.

Можно перемещать твиттеры, ориентируясь на слух, и проводить корректировку по своим предпочтениям.

Можно изменять ширину стерепанарамы, изменяя расстояние между твиттерами.

 

Для оценки   частотно-временных  характеристик  КАС   и  влияния геометрии окружающего пространства, проводились сравнительные измерения по отношению к  АС  в оформлении «Щит», установленной в этом же помещении, но поперек его. На фото она расположена под НЧ блоком  КАС.

Частотно-временные характеристики влияют на качество звука и комфортность при его прослушивании. Они показывают время затухания сигнала в объеме помещения.

Их измерение проводилось методом экстраполяции времени реверберации RT-30 программой «SpectraPLUS». 

Измерения проводились в точке прослушивания, общей  для  АС «Щит»  и  КАС.

Измерения проводились многократно. Из множества измерений были выбраны усреднённые показатели, подобные друг-другу.

Реверберационная характеристика помещения для  КАС:      

Реверберационная характеристика помещения для  АС «Щит»:        

Более показательно проводить оценку  по трехмерному изображению спектра сигнала.

Для  КАС:      

Для  АС «Щит»:        

От  нижнего до верхнего баса  видно заметное снижение энергии отраженных сигналов  у  КАС  по сравнению  с  АС «Щит». 

Есть подъем характеристики у  КАС  в  диапазоне 180 - 230 Гц  и, через октаву, резонансные пики на частотах  360  и  460 Гц.  Здесь, - очень сильное влияние  «неправильного»  корпуса НЧ блока.

У  КАС  виден однородный сигнал в области ультразвука (на графике он ограничен верхним диапазоном выбранного измерения).

 

Прослушивание  комбинированной акустической системы проводилось при подаче на неё одиночных, одночастотных сигналов НЧ диапазона и при воспроизведении музыкальных фрагментов.

При прослушивании одиночных  НЧ сигналов, проводился обход комнаты для выявления зон затухания и зон максимумов.

У  КАС  нет явных затуханий во всем объеме помещения.

У  АС «Щит»  есть  «мертвые зоны» и в ближнем и в дальнем поле.

При  прослушивании музыкальных фрагментов  отмечено:

-  Есть характерное бубнение, свойственное дешевым автомобильным ФИ сабвуферам. Это стало заметно, после долгого прогона различного музыкального сигнала.  Качественный результат правильного акустического оформления НЧ блоков (сабвуферов)  -  это чёткие, собранные и разборчивые басы; 

-  Мидбас  система отрабатывает на: «Ура!»;

-  Нет ощущения отсутствия нижнего баса. Отклик  на НЧ сигнал ощущается всем телом. Этого нет у многих  АС с малыми размерами динамических головок;

-  Середина ровная, лёгкая и естественная;

-  Субъективно, слушатели отмечают комфорт при прослушивании музыки.

Зона стереоэффекта у  АС «Щит» - узкая (широко расположены левый и правый блоки АС). Она плохо ощущается в точке прослушивания. Приходиться перемещаться в дальнюю зону от  АС «Щит».

У  КАС  стереопанорама широкая и однородная во всей  зоне прослушивания. Сцена углублена и, по ощущениям, источник звука расположен  за линией элементов  КАС.

По сравнению с системой  «Домашний кинотеатр  5.1», КАС  выигрывает при просмотре кинофильмов и прослушивании музыки в плане положительных ощущений. Вследствие этого домашний кинотеатр был отключен от розетки питания!

Общие  выводы:

1.            Концепция  Комбинированной Акустической Системы  показывает её способность нивелировать негативные факторы малых помещений.

2.            Есть перспектива  для дальнейшего развития концепции  КАС.

3.            Элементы  КАС - малогабаритны. Они не мешают условиям проживания. Не сложны при изготовлении в домашних условиях.

4.            При грамотном изготовлении элементов  КАС, не требуется дополнительная настройка по месту их размещения.

 

P.S.:  Запланирована переделка  НЧ блоков. Динамики 2А-12У4 принято оставить. В компоновке блоков, боковые панели надо развести наружу, в стороны под углом относительно передней панели. При таком исполнении, объем бокса увеличится и увеличиться выходное отверстие до приемлемых размеров.

 

Если есть ошибки, буду рад любой корректировке изложенных материалов  и любой критике в не грубой форме.       

Всем успехов в изготовлении АС для качественного звука!

 

Виталий  Чепижко                                                                                                                                                   Конец  2020 года.

 

 

 

Изменено 28 декабря, 2020 пользователем Просто Виталий

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Просто Виталий]

Хочется в дополнение отметить: Приравнивать чувствительности  НЧ блоков и твиттеров, - неправильно. У твиттеров распространение звука – всенаправленное, а у  НЧ блоков – дипольное для  «открытой» акустики  и  секторное для  «закрытой».  Сигнал, направленный во все стороны будет рассеиваться больше.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[FonSchtirlitz]

Чувствительность к диаграмме направленности никакого отношения не имеет. SPL это показатель УЗД в дБ при нормированной подводимой мощности 1вт. Диапазон ниже 200гц диаграммы направленности не имеет, ухом не лоцируется и на слух ощущается как приходящий со всех сторон. 

Одинаковая чуйка многополосных АС нужна лишь в зоне сопряжения. Например если средневысокая секция имеет спл 90дб 1кгц и сшита с мидбасом на 1кгц, то при спл мидбаса допустим 87дб на АЧХ в зоне сопряжения 1кгц (+/-) октава будет провал а на слух нехватка низких частот. Баланс сместиться в сторону средневысоких. Тем паче в зоне баса чуйка слуха падает. 

Вы в курсе что такое сбалансированность звучания?

[FonSchtirlitz]

Секторной направленности нет. Кроме дипольного есть монопольное. 

Посмотрите а букваре коэффициенты затухания. Заодно что такое идеальный точечный источник звука, пульсирующая и осциллирующая сферы. Ещё почитайте и разберитесь что есть рассеивание и затухание звука. Вы ошибочно думаете если излучателем звук рассеивается на большой угол то он и затухает сильнее. 

К тому же у твитера ДН намного острее чем у мида, мидбаса и тем паче басовика. А чтоб её расширить для этого и ставят тела рассеивания, рупорные апертуры или акустические линзы. Для диапазона с длинной волны больше диаметра излучателя ничего этого не надо. 

[Просто Виталий]

29.12.2020 в 05:19, FonSchtirlitz сказал:

Чувствительность к диаграмме направленности никакого отношения не имеет. SPL это показатель УЗД в дБ при нормированной подводимой мощности 1вт. Диапазон ниже 200гц диаграммы направленности не имеет, ухом не лоцируется и на слух ощущается как приходящий со всех сторон. 

Звуки  5-и кГц и низких частот, это как говорят в Одессе: «Две большие разницы». В этой системе  «состыковка» проходит в районе 5 кГц. Спасибо за Ликбез!

29.12.2020 в 05:19, FonSchtirlitz сказал:

Вы в курсе что такое сбалансированность звучания?

А я, про что!?

 

29.12.2020 в 05:37, FonSchtirlitz сказал:

Ещё почитайте и разберитесь что есть рассеивание и затухание звука. Вы ошибочно думаете если излучателем звук рассеивается на большой угол то он и затухает сильнее. 

Точечный источник звука и источник звука, имеющий свою диаграмму направленности (это для частот громкоговорителей после поршневого режима), излучают энергию в пространстве по-разному. И распространение, рассеивание и затухание звуковых волн в пространстве будет различным.

И вообще: Здесь не экзаменационная площадка, а дискуссионная. Надо помнить!  Указывайте путь к Познанию, а не на камни на дороге

[FonSchtirlitz]

Причём тут стыковка если вы говорили о чуйке и дн... При разной чуйке и одинаковой дн АЧХ в зоне стыковки будет нелинейной. А вы утверждаете, что разницы нет. У вас есть графики АЧХ с одинаковой чуйкой и разной? Если нет то сделайте замеры и убедитесь кто прав.

[FonSchtirlitz]

Есть два режима- поршневой и зонный. Зонный режим неконтролируемый, поэтому акустика априори рассматривает лишь поршневой. Зонным режимом занимается NXT с излучателями BMR и DML. Но у вас обычные излучатели т.е "поршневые" прямого излучения у которых зонный режим есть побочное явление и всячески подавляется. Если вы таки настаиваете на зонном режиме в широкой же, то переходите на другой тип излучателей а эдг оставьте для других целей.

Что касаемо идеального точечного источника звука (итиз) то он излучает сферические волны т.е одинаково во все стороны с одинаковым УЗД. Ваше изделие, как и любые апертурные/полуапертурные/контрапертурные излучатели, увы, не итиз. К тому же передаточная характеристика КдП с излучателями круговой направленности в формировании звукового поля и УЗД играет бОльшую роль нежели с классическими прямого излучения.

Про дискуссию, то есть обсуждение данного проекта, изначально ни слова. Было лишь предложение о критике в любой не грубой форме. Разве я нарушил ваши же условия? Нет. А тому как я не препод на кафедре акустики, а вы сами решили изложить свою статью на всеобщее обозрение, то извольте исправлять свои ошибки самостоятельно. Я всего лишь указал где не так и направление куда копать. Желаю удачи.

[Просто Виталий]

В дополнение о выборе динамиков и их добротности: 

 

В.К. Иофе и М.В. Лизунов в книге «Бытовые акустические системы»  писали:

«Чаще всего в литературе  Q=0,707». Это можно не комментировать. И далее, в другом абзаце отмечали: «Исследования  показали, что наиболее рациональная добротность головки для  открытой  АС   равна 2,4. При этом нижняя граничная частота открытой АС совпадает с резонансной частотой головки». То есть они установили этот факт экспериментально, без теоретических выкладок.

[FonSchtirlitz]

В курсе какую именно добротность они указали под общим понятием Q=0.707? И какими характеристиками кроме Qts 2.4 должны обладать рекомендуемые динамики тому как одним параметром Qts динамик не характеризуется. Причём данная книжка о бытовых АС. А у Виноградовой и Алдошиной книжки  про высококачественные системы. Там никакой импирики, всё базируется на работах, опубликованных в AES.

[Просто Виталий]

3 часа назад, FonSchtirlitz сказал:

В курсе какую именно добротность они указали под общим понятием Q=0.707?

В курсе. И другие, кто интересуются,  то-же в курсе. Поэтому не заостряю на этом внимание. 

3 часа назад, FonSchtirlitz сказал:

А у Виноградовой и Алдошиной книжки  про высококачественные системы

Я уже более 50-ти лет умею читать и писать.

[FonSchtirlitz]

А заострить надо бы. Тому как Qtc, Qts и Q не одно и тоже. И зная это таки цитируете без уточнения. А ведь не все читатели форума не только неотличают добротности но и не понимают что оно отражает.

С чем вас и поздравляю. Только не вы один обучались грамоте. Читать умеют все, но не все понимают суть прочитанного. Задача форума донести эту суть, оставив свои амбиции дома.

[Просто Виталий]

Я заранее извинюсь, что умышленно не провожу уточнения. Выкладывая весь вышеизложенный материал, я стремился к популизации конструирования АС в домашних условиях. На современном этапе, в интернете -  конструирование сводится только к изготовлению невнятных или банальных автомобильных сабвуферов!

Исходный материал был сокращен до «нельзя». Были оставлены только основные понятия и термины, без которых нельзя было преподнести суть схемы описанной АС. Если кого-то заинтересовал результат моего труда, то он будет «копать дальше», чтобы получить свой достойный результат.

Как-то так…..     Всем успехов в труде и учебе!   73!

[blak566]

добавим несколько читов

кстати фазу пищалки можно плавно менять ёмкостью конденсатора

нужно учитывать LC контур  образованный кондёром и индуктивностью  дина,а так как он последовательный на частоте его резонанса реактивное сопротивление будет 0 и мощность будет максимальная определяемая активным сопротивлением катушки, нужно всегда рассчитывать эту частоту чтоб понять в какой диапазон она входит может 100 гц и 100 кгц быть

этот эффект иногда используют на нч ,конденсатор последовательно с нч -на частоте резонанса контура реактивное сопротивление 0 и мощность значительно возрастёт,а то некоторые думают конденсатор режет нч ,хотя можно сделать наоборот

[FonSchtirlitz]

@Просто Виталий я говорил за конкретный контент, а весь может прочитать любой интересующийся и без вашей помощи. Но судя по бурной деятельности в теме, никого эта тема не интересует. И это объяснимо.

@blak566 в первую очередь ёмкость является фвч1 порядка и уж затем частью резонансного контура. И не все таитеры могут правильно работать с первым порядком. Большинству требуется второй и третий.

Для двига фазы есть разные средства. Например фазовращателт или банальное смещение излучателей относительно плоскости баффла по глубине. Что с точки зрения внесения искажений лучше не придумаешь. 

[blak566]

3 минуты назад, FonSchtirlitz сказал:

 

@blak566 в первую очередь ёмкость является фвч1 порядка и уж затем частью резонансного контура. И не все таитеры могут правильно работать с первым порядком. Большинству требуется второй и третий.

ну если вместо дина использовать резистор то да,а дин это индуктивность то в первую очередь это резонансный контур и на частоте резонанса будет макс мощность и запросто это может оказаться например 2кгц и пищалка будет орать на этой частоте громче чем без конденсатора,и вместо среза низа можно получить буст  в узком интервале частот

2 3 4 порядок  ничё не меняется- конденсаторы соединены последовательно тока ёмкость меняется, хотя конечно добротность(потери на гистерезис) очень низкой может быть и эффект резонанса особо и не проявится

а вот забустить низкодобротный нч дин в открытом оформлении ,кондёром может быть эффективно,ведь у низкодобротных очень высокое сопротивление на резонансе и мощность потребляемая сильно вырастет

[FonSchtirlitz]

48 минут назад, blak566 сказал:

ну если вместо дина использовать резистор то да,а дин это индуктивность то в первую очередь это резонансный контур и на частоте резонанса ...

Беня, не держите меня за поца, я сам врач. И как врач я вам больше скажу. У любого дина резонансный контур уже есть без ваших внешних деталей. Но и это не всё. Ахтунг! Таких контуров два и тесно связаны. А их взаимосвязь выражена в формулах ПТС.

48 минут назад, blak566 сказал:

2 3 4 порядок  ничё не меняется- конденсаторы соединены последовательно тока ёмкость меняется

Про катушки забыли. Они тоже в цепи и являются звеньями фильтра.

48 минут назад, blak566 сказал:

а вот забустить низкодобротный нч дин в открытом оформлении ,кондёром может быть эффективно,

Это можно делать с любым мидбасом независимо от типа АО и добротности. Но не всякий усилитель любит как емкостную так и индуктивную нагрузку. Стандартный инун, коих 90% расчитан на резистивную нагрузку а ему подсовывают динамик. Который на переменном токе и близко не резистор

48 минут назад, blak566 сказал:

 

ведь у низкодобротных очень высокое сопротивление на резонансе и мощность потребляемая сильно вырастет

А причем тут вообще добротность, если у любого резонансного контура (последовательного или параллельного) на резонансе реактивное сопротивление равно нулю? Эх, Беня, откройте учебник физики на параграфе резонансный контур и посмотрите своему эпик фейлу в глаза.

[Просто Виталий]

Доработка АС.docx