Новый звукопоглощающий материал, позволяет в 50 раз (!) уменьшить звуковое давление, возникающее внутри колонки

Новый звукопоглощающий материал, позволяет в 50 раз (!) уменьшить звуковое давление, возникающее внутри колонки

Одной из основных проблем воспроизведения звука является качество звучания, эффективное функционирование источников звука. В этой технике накопились противоречия между возможностью записи и воспроизведения электрических сигналов звукового диапазона с высокой достоверностью, с одной стороны, и низким качеством преобразования электрических сигналов в звуковые с другой стороны. С появлением цифровой записи электрических сигналов, практически сняты все вопросы, касающиеся качества записи и воспроизведения, однако существенное использование этих достижений затруднено в связи с неразрешимыми проблемами, имеющими место при воспроизведении низких частот и паразитными гармониками, обусловленными в первую очередь пневматической реакцией объема звуковых колонок, особенно, в недорогих и малогабаритных.

Достаточно сказать, что при воспроизведении низких частот даже в 100-литровых колонках диффузор низкочастотной головки испытывает нагрузки, обусловленные пневматическим эффектом до 3:4 кг.с. Эта пневматическая сила ограничивает размах колебаний диффузора, а также вызывает спонтанную его деформацию и многочисленные резонансы, как в самом диффузоре, так и в объеме колонки. Ограничение размаха колебаний обуславливает спад амплитудно-частотной характеристики на низких частотах, а паразитные резонансы – гармоническое искажение воспроизводимых сигналов. Спад амплитудно-частотной характеристики в 100 – литровых колонках начинается примерно с 60 Гц, для обеспечения качественного звука от 30 Гц требуется объем колонок уже 400 литров. Эти противоречия иллюстрируются табл.1 Как видим, даже в очень дорогих колонках, объемом до 400 литров, неудовлетворительно воспроизводится целая октава – 16:32 Гц, а гармонические искажения в 20 раз превышают допустимые значения. В колонках средней стоимости, объемом 60:100 литров неудовлетворительно воспроизводится вторая октава – 32:64 Гц и практически отсутствует первая, гармонические же искажения превышают допустимый предел в 50:100 раз. Последним словом в решении этой проблемы является активный сабвуфер – отдельный громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения исключительно низкочастотной области звукового спектра. Габариты таких сабвуферов колеблются в пределах 70:40 литров, частотный диапазон, как правило, 30:150 Гц, зато “сладкоголосые” колонки к нему не превышают 10 :12 литров. Подъем низких частот в сабвуферах обеспечивается за счет форсированных режимов усиления, встроенным в него усилителем, что неизбежно порождает увеличение гармонических искажений. Для согласования сабвуфера с парой стандартных колонок требуется специальный цифровой фильтр – все вместе взятое приводит к цене порядка 500 американских долларов. Как видим, улучшение акустических характеристик малогабаритных колонок с помощью звукопоглощения внутри бокса остается по-прежнему привлекательным. Предлагаемое новое оригинальное техническое решение для формирования звукопоглощающей среды может существенно упростить ситуацию. Экспериментально получено уменьшение звукового давления в такой среде до 50 раз. Кроме того, звукопоглощающая среда по сравнению с воздухом обладает существенно большей вязкостью, это качество в сочетании со способностью уменьшать звуковое давление самым благоприятным образом сказывается на подавлении многочисленных резонансов в боксе, т.е. ведет к сглаживанию (спрямлению) амплитудно-частотной характеристики и уменьшению гармонических искажений. Нет ограничений на габариты и форму поглощающей среды, на величину звукового давления. Современная акустическая система содержит, как правило, 3 электроакустических преобразователя: высокочастотный, среднечастотный и низкочастотный (вуфер). Первые 2 преобразователя не требуют больших объемов для качественного воспроизведения звука, поэтому поставляются уже корпусированными, а вуфер требует больших объемов, поэтому его корпусом является корпус акустической колонки. Новое техническое решение позволит сократить физические размеры корпуса вуфера до размеров самого вуфера и открывает возможность поставлять его также корпусированным, тогда исчезают специальные требования к корпусу акустической системы. Например, корпусирование 10-дюймового вуфера со звукопоглощающей средой в объеме 6 литров обеспечивает следующие характеристики:

Результаты исследований иллюстрируются графиками на рис.1 и рис.2, из которой следует, что по сравнению с современным сабвуфером воспроизведение низких частот с помощью предлагаемого решения глубже на пол-октавы даже с акустическим оформлением закрытого типа, диффузор испытывает пневматическую нагрузку не больше, чем в свободном пространстве, среда является вязкой, о чем свидетельствует исчезновение собственного резонанса акустической системы – все это обеспечивает предельно низкие гармонические искажения. Если принять во внимание, что новое техническое решение обеспечивает габариты на порядок меньше, не нуждается в усилителе и дорогом цифровом фильтре, обеспечивает цену в несколько раз ниже, то невольно начинаешь солидироваться с теми, кто считает, что современные сабвуферы это “шаг в сторону”:”жест отчаяния, порожденный сознанием серьезных ограничений по достижению самых глубоких басов при использовании классических акустических систем”. Настоящий путь решения проблемы глубоких басов открывает Российский патент № 2107949 на изобретение “Устройство для высококачественного воспроизведения звука”.
Доктор наук

И. Воженин

Таблица 1. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И СОВРЕМЕННАЯ ТОЧНОСТЬ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА.
Основные параметры. Числовая запись и воспроизведение электрических сигналов звукового диапазона. Предельные возможности человека. Мировой уровень электроакустических преобразователей (выходных колонок) MONOLITH-111X Отечественные колонки 35-АС (ходовые для меломанов) Лучшие отечественные колонки 3 SL-113
Полоса воспроизведения частот, Гц. 10-20000 16-22000 28-24000 50-20000 63-25000
Неравномерность АЧХ, дБ. 0.5 0.5 +/2 +/5 +/3
Нелинейные искажения (клир-фактор), %. 0.005 0.05 1 12 2
Динамический диапазон, дБ. 90 120 120 100 110
Предпочтительная громкость (динамический диапазон), дБ. 80 для любителей. 90 для профессионалов
Объем, литры. 380 70 125
Стоимость, долл. США. 500 7000 за пару 300 за пару 500 за пару

Рис.1

Рис.2

Если вы нашли ошибку, выделите ее и нажмите Shift + E или нажмите здесь чтобы сообщить нам.

Написать коментарий

*
= 5 + 8

Добавить изображение