Новий звукопоглинальний матеріал, дозволяє в 50 разів (!) Зменшити звуковий тиск, що виникає всередині колонки

Однією з основних проблем відтворення звуку є якість звучання, ефективне функціонування джерел звуку. У цій техніці накопичилися протиріччя між можливістю запису і відтворення електричних сигналів звукового діапазону з високою вірогідністю, з одного боку, і низькою якістю перетворення електричних сигналів у звукові з іншого боку. З появою цифрового запису електричних сигналів, практично зняті всі питання, що стосуються якості запису та відтворення, проте істотне використання цих досягнень утруднене у зв'язку з нерозв'язними проблемами, що мають місце при відтворенні низьких частот і паразитних гармоніками, зумовленими в першу чергу пневматичної реакцією обсягу звукових колонок, особливо, в недорогих і малогабаритних.

Досить сказати, що при відтворенні низьких частот навіть у 100-літрових колонках дифузор низькочастотної головки відчуває навантаження, зумовлені пневматичним ефектом до 3:4 кг.с. Ця пневматична сила обмежує розмах коливань дифузора, а також викликає спонтанну його деформацію і численні резонанси, як у самому дифузорі, так і в обсязі колонки. Обмеження розмаху коливань обумовлює спад амплітудно-частотної характеристики на низьких частотах, а паразитні резонансів – гармонійне спотворення відтворюваних сигналів.

Спад амплітудно-частотної характеристики в 100 – літрових колонках починається приблизно з 60 Гц, для забезпечення якісного звуку від 30 Гц потрібно обсяг колонок вже 400 літрів. Ці протиріччя ілюструються табл.1

Як бачимо, навіть у дуже дорогих колонках, обсягом до 400 літрів, незадовільно відтворюється ціла октава – 16:32 Гц, а гармонійні спотворення в 20 разів перевищують допустимі значення. В колонках середньої вартості, об'ємом 60:100 літрів незадовільно відтворюється друга октава – 32:64 Гц і практично відсутня перша, гармонійні ж спотворення перевищують допустимий межу в 50:100 разів.

Останнім словом у вирішенні цієї проблеми є активний сабвуфер – окремий гучномовець, призначений для відтворення виключно низькочастотної області звукового спектру. Габарити таких сабвуферів коливаються в межах 70:40 літрів, частотний діапазон, як правило, 30:150 Гц, зате "солодкоголосих" колонки до нього не перевищують 10: 12 літрів. Підйом низьких частот в сабвуферах забезпечується за рахунок форсованих режимів посилення, вбудованим в нього підсилювачем, що неминуче породжує збільшення гармонійних спотворень. Для узгодження сабвуфера з парою стандартних колонок потрібен спеціальний цифровий фільтр – все разом узяте призводить до ціни близько 500 американських доларів.

Як бачимо, поліпшення акустичних характеристик малогабаритних колонок за допомогою звукопоглинання всередині боксу залишається як і раніше привабливим.

Пропоноване нове оригінальне технічне рішення для формування звукопоглинальний середовища може істотно спростити ситуацію. Експериментально отримано зменшення звукового тиску в такому середовищі до 50 разів. Крім того, звукопоглинаюча середу в порівнянні з повітрям має істотно більшою в'язкістю, це якість у поєднанні зі здатністю зменшувати звуковий тиск найсприятливішим чином позначається на придушенні численних резонансів у боксі, тобто веде до згладжування (випрямлення) амплітудно-частотної характеристики і зменшення гармонійних спотворень. Немає обмежень на габарити і форму поглинаючої середовища, на величину звукового тиску.

Сучасна акустична система містить, як правило, 3 електроакустичних перетворювача: високочастотний, середньочастотний і низькочастотний (вуфер). Перші 2 перетворювача не вимагають великих обсягів для якісного відтворення звуку, тому поставляються вже корпусірованнимі, а вуфер вимагає великих об'ємів, тому його корпусом є корпус колонки. Нове технічне рішення дозволить скоротити фізичні розміри корпусу вуфера до розмірів самого вуфера і відкриває можливість поставляти його також корпусірованним, тоді зникають спеціальні вимоги до корпусу акустичної системи.

Наприклад, корпусірованіе 10-дюймового вуфера з звукопоглинальний середовищем в обсязі 6 літрів забезпечує наступні характеристики:

  • Діапазон частот (при нерівномірності 0,5 дБ і спад на 31,5 Гц-6 дБ) – 31,5 … 1250 Гц.
  • Максимальна акустичне тиск – 110 дБ.
  • Коефіцієнт гармонік на рівні 90 дБ – 0,5%

Результати досліджень ілюструються графіками на рис.1 і мал.2, з якої випливає, що в порівнянні з сучасним сабвуфером відтворення низьких частот за допомогою пропонованого рішення глибше на півоктави навіть з акустичним оформленням закритого типу, дифузор відчуває пневматичну навантаження не більше, ніж у вільному просторі, середовище є вузький, про що свідчить зникнення власного резонансу акустичної системи – все це забезпечує гранично низькі гармонійні спотворення. Якщо взяти до уваги, що нове технічне рішення забезпечує габарити на порядок менше, не потребує в підсилювачі і дорогому цифровому фільтрі, забезпечує ціну в кілька разів нижча, то мимоволі починаєш солідіроваться з тими, хто вважає, що сучасні сабвуфери це "крок у бік": "жест відчаю, породжений свідомістю серйозних обмежень по досягненню найглибших басів при використанні класичних акустичних систем". Цей шлях вирішення проблеми глибоких басів відкриває Російський патент № 2107949 на винахід "Пристрій для високоякісного відтворення звуку".

Доктор наук
І. Воженін

Таблиця 1. ГРАНИЧНІ ВИМОГИ І СУЧАСНА ТОЧНІСТЬ ВІДТВОРЕННЯ ЗВУКУ.
Основні параметри. Числова запис і відтворення електричних сигналів звукового діапазону. Граничні можливості людини. Світовий рівень електроакустичних перетворювачів (вихідних колонок) MONOLITH-111X Вітчизняні колонки 35-АС (ходові для меломанів) Кращі вітчизняні колонки 3 SL-113
Рядок відтворення частот, Гц. 10-20000 16-22000 28-24000 50-20000 63-25000
Нерівномірність АЧХ, дБ. 0.5 0.5 + / 2 + / 5 + / 3
Нелінійні спотворення (клір-фактор),%. 0.005 0.05 1 12 2
Динамічний діапазон, дБ. 90 120 120 100 110
Бажана гучність (динамічний діапазон), дБ. 80 для любителів. 90 для професіоналів
Обсяг, літри. 380 70 125
Вартість, дол США. 500 7000 за пару 300 за пару 500 за пару



Рис.1



Рис.2