Акустика открытого типа своими руками
Акустическая система открытого типа «Variator».
Многие участники аудиофорумов помнят наверное, какие дискуссии в своё время разворачивались на Аудиопортале и Вегалабе по поводу конструирования акустических систем открытого типа на динамиках Eminence Alpha-15A. Одни утверждали что компактное оформление открытого типа не может басить из-за акустического короткого замыкания в такой конструкции, другие утверждали обратное и даже приводили какие-то графики с полосой аж от 30Гц. Меня эти дискуссии тоже не обошли стороной. 🙂 Было много сомнений, но тем не менее был куплен квартет динамиков Eminence Alpha-15A. Потом как-то ажиотаж прошёл и динамики лежали, ждали приговора. До этого я уже делал открытые акустические системы по мотивам конструкций OBL-11 Троэлса Гравесена. Пока Альфы лежали у меня и ждали своей участи, я несколько раз порывался продать их, но как-то не случалось, они пережили со мной переезд на новую квартиру и вот появилось свободное время. Наконец решился. Перечитал старые ветки на Вегалабе и Аудиопортале. Очень помогли наработки Андрея Максимова, а также всем известного Бориса Борисовича(земля ему пухом), ну и других увлечённых этой темой участников форумов, с которыми порой приходилось спорить «не на жизнь, а на смерть» по теме открытых оформлений.
Проект был ограничен в бюджете, поэтому выбор динамиков на СЧ и ВЧ полосу был соответствующий. В качестве СЧ динамиков была приобретена пара широкополосников Seas 1597, а на ВЧ полосу P.audio PHT-407T(с титановым куполом).
Корпуса изготовлены из шлифованной берёзовой фанеры. Форма корпусов довольно сложная, не смотря на простоту открытого оформления. Листы фанеры 18мм склеивались в два листа. Т.е. по сути в большинстве критических мест фанера толщиной 36мм. Дизайн конструкции выбирался самостоятельно. Сначала хотел сделать что-то по типу TRIO 15A TB LOUDSPEAKERS , но впоследствии склонился в пользу собственной конструкции. Хотя, идею крепежа передней панели на жёсткой раме сохранил. Размер конструкций по передней панели 1200Х550мм. Ширина «боковых стенок» 100мм. Снизу конструкции есть основание в виде перевёрнутого неглубокого ящика, внутри которого смонтирован пассивный кроссовер. Цветовая гамма была сделана «на контрасте», т.е. на тёмно коричневой раме установлена светлая передняя панель из пролаченной в несколько слоёв фанеры. Лак яхтный матовый(не люблю зеркального блеска, да и хорошо нанести глянцевое покрытие в домашних условиях сложно). В результате пролачки шлифованная фанера приобретает красивый светло-медовый оттенок. На фото это как-то не очень получилось, в реале они более тёмного желтоватого оттенка. Вот такие конструкции получились:
Название «Variator» родилось не случайно. Дело в том, что панель с СЧ-ВЧ динамиками у этой АС съёмная и можно устанавливать панели с другими динамиками, не перестраивая всю конструкцию. Ну корректировку в кроссовер только внести скорей всего придётся. Это делает конструкцию более гибкой и позволяет использовать разные широкополосные динамики в СЧ-ВЧ полосе, если вдруг возникнет такое желание.
Теперь о динамике Seas1597. Это широкополосный динамик, который по информации от производителя требует коррекции частотной характеристики с помощью включения последовательно с динамиков параллельной LR цепочки. У динамиков аккуратно удалён визер и на керн установлена алюминиевая пуля. а после 8кГц он поддержан недорогой титановой пищалкой. Надежды оправдались и срослось всё на слух очень даже неплохо. Такая модернизация корректирует у этого динамика горб на АЧХ в районе 7-9кГц и прибирает термоядерный осевой вздрык на 14кГц. Кстати, вч конус у Seas отделяется очень легко. Нужно лишь аккуратно залить шприцем немного ацетона между конусом и основным диффузором, подождать 10минут(может потребоваться повторная заливка) и чуть покачивая отделить конус вместе с пылезащитным колпачком(они представляют собой единое целое). С ацетоном важно не переборщить. После процедуры «кастрации» нужно аккуратно очистить ватной палочкой, чуть смоченной ацетоном, основание диффузора от чёрной резиноподобной массы клея, на который был приклеен визер. Пуля выточена из алюминия и привёрнута на винт М4, пропущенный сквозь вентиляционое отверстие в керне. Т.к. глухого колпачка на стыке катушки и основного диффузора больше нет, то и необходимости в этом отверстии тоже нет. Можно сделать пулю из дерева и привернуть её на саморезе через отверстие в керне. Крепить на клей будет не совсем удобно, т.к. на керне присутствует медное кольцо, которое слегка выступает на торце и нормального прилегания, для обеспечения приклейки, не будет. Можно не ставить пулю, а приклеить в этом месте тонкий тканевый колпачок. Примерно так это всё выглядит в моём случае:
Теперь немного о настройке. Многие , кто собирал АС с Альфой на НЧ, писали на форумах что им для обеспечения раздела на 200-300Гц зачастую было достаточно фильтра первого порядка, состоящего из одной индуктивности величиной 3,5-4мГн и в редких случаях ещё и емкости 50-100мкФ. У меня так не получилось. Одна катушка , без конденсатора тянула АЧХ почти до 700-800Гц и природный подъём АЧХ на 2кгц у «Альфы» совсем не убирала. Поэтому сначала прицепил к ней ёмкость 100мкФ, а потом и 200мкФ. Только такая мера дала допустимую характеристику на стыке.
Вот такая АЧХ получалась у меня с парой динамиков, к которым подцеплена катушка и плюс параллельно динамику конденсатор 200мкФ.
Потом в процессе настройки и отслушки, последовательно с конденсатором подключал резисторы 1ом — 3 ома. Это делало спад более монотонным и плавным. Звучание при этом становилось даже лучше, не смотря на не до конца задавленный пик на 2кГц.
В окончательном виде кроссовер получился таким, как на следующем рисунке. Схему пришлось чуть изменить от изначального варианта после прогрева динамиков:
Фазировка динамиков настраивалась по результатам замера АЧХ для обеспечения минимальных изменений на характеристике, при отклонении микрофона от оси излучения акустической системы.
Окончательная АЧХ получилась вот такой(см. вложение). Замер примерно с 1,2 метра на оси среднечастотного динамика по вертикали и с лёгким отклонением( примерно 5 градусов) от оси по горизонтали. Убедительная просьба не заострять внимание на краях диапазона. Т.к. у моего микрофона lm410 на ВЧ в районе 10кГц есть существенный зигзаг на характеристике даже с файлом коррекции. Но для любительского сведения АС в домашних условиях такого микрофона вполне достаточно.
Теперь извечный вопрос на всех форумах. Есть ли бас от пары Альф в таком оформлении? Отвечу: Бас есть. 🙂 Да, такая конструкция не будет Вас «обволакивать и укутывать» вечно подбубнивающим фазоинверторным басом. Но барабаны к примеру звучат довольно достоверно. Слышно и кожу и колотушку. Очень сильно всё зависит от места расположения в комнате. У меня они стоят примерно в 70см от стены. Если приблизить насколько это возможно(вплотную это сделать не даст основание) то низкие частоты становятся глубже, но может появиться некоторая гулкость. Вообще звучит очень эффектно, хотя судя по графику глубокого баса там конечно нет и быть не может. На графике АЧХ можно видеть некоторый подъём на частоте ниже 60Гц, на самом деле, это работа комнаты прослушивания, т.е. в реале, если измерять на открытом пространстве или в безэховой камере, то этого подъёма не будет. Если оценивать в целом, о полученный результат мне понравился.
Теперь как выглядит готовая конструкция. Ну и пожалуй и всё.
Источник
Самодельная акустика — мой долгострой. Серия 1.
Я человек одновременно увлекающийся, рассеянный и ленивый. Поэтому моя история про самодельную акустику (равно как и про любо йдругой DIY проект)- это длинный, вялотекущий сериал, наполненный случайностями и ошибками.. Заинтригованы? 🙂
Несколько лет назад, когда я начал интересоваться этой темой , я решил, что начинать эксперименты нужно на основе чего-нибудь дешевого. Звучит сомнительно, понимаю. Для своего проекта я выбрал самый популярный тип АС: 2-полосная система полочного типа. Такие акустические системы являются золотой серединой для среднестатистического аудиофила, живущего в обычной квартире. После продолжительных поисков компонентов была куплена пара мидбасовых динамических головок производства новосибирского завода НОЭМА: динамики 35ГДН-62–8 — дешево и сердито.
С этими динамиками я немного поигрался, провел несколько домашних тестов и благоплучно убрал их на хранение в коробку. Вернулся к самоделке я через несколько лет и не придумал ничего лучше, чем купить ВЧ головки на Алиэкспресс.. Да, я предупреждал, что мои истории наполнены неожиданностями и ошибками! Пищалки стоили недорого, при этом относились к гордой категории ленточных.
Однако когда они приехали из китая, качество их исполнения наводило на мысли, что никуда они не годятся — хлипкий пластик, маленькие магниты и т.д. Измерения показали очень неровную АЧХ, с полого возрастающей характеристикой. Эти излучатели годятся максимум на роль супер-пищалок:
Неопытный аудиофил, возможно, подумает, что супер-пищалка — это такая более лучшая пищалка (супер же). На самом деле супер-твиттер — это дополнительный ВЧ излучатель, удел которого — работа в самой верхней части звукового спетра. Он обычно как бы дополняет основной ВЧ или ШП динамик, добавлет воздуха…
В общем, было решено оставить их в проекте и использовать как раз в роли супер-пищалок — не пропадать же добру! Для воспроизведения основного ВЧ диапазона были выбраны также довольно странные динамики — Visaton TW 70/8.
Это недорогие бумажные излучатели, которые чаще всего покупают для замены сгоревших пищалок в старой акустике. Если честно, я уже и не помню, почему выбрал именно их.. Вот так вот.
В защиту китайских ленточных пищалок все-таки стоит отметить их разрешение, которое я оценивал по графикам кумулятивного затухания спектра. Приведенные ниже картинки лучше тысячи слов.
В общем, имея на руках такой странный набор излучателей я решил строить свою самоделку.
Объем корпуса АС был рассчитан на основе рекомендаций производителя мидбасового динамика (да, ребята из Ноэмы оказались довольно отзывчивыми и проконсультировали меня по почте по рекомендуемому акустическому оформлению) а также при помощи программного обеспечения BassBox Pro.
“оформление — фазоинвертор, объем 25л (+ заполнение объема жестким синтепоном), Fфи 45Гц. Более ровная передаточная характеристика получается по рекомендациям из паспорта к ДГ, но снижается давление на НЧ и увеличивается ГВЗ.”
ГВЗ — это групповое время задержки. Очень важная штука в мире звука.
В паспорте объем оформления рекомендуется целых 30 литров, но для меня и 25 литров оказались неприятным сюрпризом, поэтому решил следовать логике наименьшего зла.
Корпус довольно быстро был спроектирован в бесплатном Google Sketchup:
Признаться честно, расположение посадочных отверстий под динамики выбрано практически рандомно и никаких исследований на предмет взаимодействия излучателей с передней панелью корпуса я не делал. Кроме этого, я допустил довольно серьезную ошибку в выборе размеров корпуса, точнее, пропорции между шириной, высотой и глубиной. Дело в том, что корпус АС — это не только объем, необходимый для изоляции задней части диффузора излучателя от полупространства, в которое работает передняя часть (иначе произойдет акустическое короткое замыкание и баса просто не будет), но и система, в которой во время излучения звука образуются стоячие волны, очень портящие этот самый звук: из-за этих волн и резонансов, на АЧХ акустической системы появляютя довольно неприятные неровности на частотах, соответствующих линейным размерам каждого из измерений корпуса. Если посмотреть на АЧХ мидвуфера, приведенное выше, то их можно увидеть в интервале от 500 Гц до 1 КГц (далее идут неровности, связанные уже непосредственно с особенностями самого динамика) — данная АЧХ снималась в закрытом корпусе объемом 20 литров. Когда проектировал корпус, я об этом просто не знал.. Поэтому высота и глубина корпуса получились практически одинаковыми. А если делать “как надо”, то нужно соблюдать определенную пропорцию между измерениями. Я, если честно, ее не помню, но смысл в том, чтобы так распределить длины сторон корпус (а соответственно и частоты образования стоячих волн), чтобы минимизировать неравномерность частотной характеристики, вносимую стоячими волнами, путем правильной интерференции их между собой. Какими были последствия такой неосмотрительности и как я с ними боролся, напишу позже. А пока покажу корпус АС, в том виде, который есть сейчас
Детали корпуса вырезались на станке ЧПУ из 18мм панелей МДФ. Подрядчика со станком нашел на YouDo, им оказался интересный в общении мужик, который взял за работу немного денег. Корпуса получились пугающе тяжелыми и большими. Но, как говорится. фарш невозможно провернуть назад…
После склейки одного из корпусов и примерки динамиков я опять взял большую паузу. Жизнь постоянно наполнена множеством взаимоисключающих вещей. У меня выросла семья, появилось больше работы и меньше свободного времени. Мои колонки пылились на балконе. Иногда по возможности я делал некоторые измерения динамиков. Весьма несистемные, стоит отметить..
Сравнительно недавно я достал корпус и продолжил с ним работу
Измерения начал с низкочастотного динамика, так как остальные будут приводиться к нему. Зачастую в многополосных системах приходится приводить чувствительность динамиков к одному значению и, как правило , всегда приводят именно к НЧ. На это есть несколько веских причин: получить высокую чувствительность на НЧ сложнее, чем на ВЧ; если даже есть возможность понизить чувстивтельность НЧ, то это обойдется болшой ковью, так как на НЧ живет основная энергия звукового сигнала. Поэтому единственное что было сделано до работы с басовиком — сняты АЧХ всех динамиков и проконтролирован уровень чувствительности. Далее началась возня с НЧ..
Как я упоминал выше, в корпусе АС всегда образуются паразитные стоячие волны, которые в моем случае были абсолютно проигнорированы на этапе проектирования АС. Поэтому пришлось вести борьбу с ними уже по факту их ощутимого присутствия. Я не стал оригинальничать и пошел по пути подбора внутреннего наполнения и демпфирования корпуса. Дело в том, что в зависимости от материала демпфирования, внутренние резонансы и стоячие волны могут быть в той или иной степени компенсированы или хотя бы уменьшены. Так как я ленивый и спонтанный, я не стал далеко ходить в поисках материалов и использовал то, что есть : синтепон и куски обычного туристического коврика-пенки. Наверное, это выглядит комично, но тем не менее, такой наполнитель дал свои результаты. Синтепон я нарезал и сшил в толстые многослойные маты.
Ниже приведу АЧХ НЧ-динамика в корпусе с разным наполнением, снятую в ближнем поле (10 см от диффузора). Обратите внимание на интервал от 400 до 1000 Гц.
Как видите, таким нехитрым способом можно добиться весьма ощутимых результатов. На этом борьбу со стоячими волнами корпуса я решил закончить. И перешел к расчету фиьтров.
Честно признаться, ни времени, ни желания на углубленное изучение теории построения АС в целом и разделительных фильтров в частности у меня нет. Все что я знаю — это некоторые обрывки информации по тем или иным вещам разной степени важности. Распространенная ситуация в мире увлечений, как мне кажется.
Для полноценного проектирования фильтра АС с получением более или менее прогнозируемого результата необходимо делать довольно точные измерения фазово-частотной характеристики излучателей как в ближнем так и дальнем поле. Точнее, измерения должны быть правильными. Точность измерений в совеменное время — не проблема. Дело в том, что обычно измерения происходят в условиях квартиры и в этом смысле ближнее поле просто необходимо — оно позволяет получить хоть какое-то представление о нижней части спектра сигнала, благодаря сравнительно низкой амплитуде переотраженных и стоячих (комнатных мод) волн в точке измерения.
В общем-то проблема корректных измерений АЧХ и ФЧХ акустики в широком диапазоне частот — глобальная и давняя штука. В золотое время hi-fi крупные корпорации производители имели собственные безэховые камеры — единственный способ получить достоверные измерения в широком диапазоне. Для обычного же самодельщика доступны лишь такие вот измерения в дальнем и ближнем поле (с разной длинной анализа импульсной характеристикой).
Дальнее поле используется для измерения СЧ и ВЧ диапазона так как именно в дальнем поле мы слушаем нашу АС. Именно в дальнем поле еще на этапе измерений можно получить представление о звуковом поле с учетом взаимодействия излучателей между собой (точнее с учетом интерференции сигналов от разных излучателей в точке прослушивания) и с лицевой панелью корпуса АС. Иногда у людей получается также в дальнем поле записать baffle-step эффект, но в моем случае этого не получилось — морда у колонки слишком широкая, в следствие чего частота, на которой излучение переходит из полупространства в пространство, слишкорм низкая и не измерима в условиях моей комнаты. Но так как любой уважающий себя колонкостроитель этот самый baffle-step компенсирует, мне пришлось его моделировать программно.
Прежде чем приступить к анализу АЧХ динамиков и расчетам фильтров АС, я получил комбинированную АЧХ мибдаса: правая часть Спектра (правее 800 Гц) снята в дальнем поле 1 м, левая часть снята в ближнем поле с последующим программным добавлением модели baffle-step и сшивкой с правой частью.
Обратите внимание на схожесть АЧХ между двумя последними иллюстациями: дальнее поле на 300–1000 Гц пусть упрощенно, но похоже на комбинированную кривую с моделированным эффектом baffle-step. Это говорит корректности использованной модели baffle-step.
Не менее важным для корректного моделирования фильтров являются кривые импеданса и ФЧХ. Если с ФЧХ я разобрался более или менее сносно (снял ФЧХ в дальнем поле), то с импедансом пришлось похимичить. Так как полноценно измерить импеданс головок я не смог/не захотел, я его “нафотошопил” из частичных собственных измерений и частично из паспортных документов к головкам.
Для моделирования и построения фильтров была выбрана программа LspCad.
Наверное, стоит сделать небольшое пояснение, как это все происходит:
сначала в программу заводится информация об излучателях в виде АЧХ, ФЧХ и кривых импеданса. Далее программными способами в систему добавляются пассивные элементы фильтров и корпуса АС, и проводится моделирование получаемых АЧХ, ФЧХ и импеданса…
Первое, что бросается в глаза, при взгляде на АЧХ вуфера — это непотребность в районе 400–800 Гц. Как я ни старался убрать неравномерности, связанные с корпусом, при добавлении в характеристику модели baffle-step горб все таки венулся.. Поэтому сначала пришлось считать режекторый фильтр (если быть точным, сначала была посчитана цепь Цобеля для компенсации катушки динамика, про которую я решил не писать, а потом уже фильтр). В роли режекторного фильтра выступил LCR контур, параметры которого побдирались вручную, глядя на изменения АЧХ.
Так гораздо лучше. Не уверен, что выбранные номиналы не испортят суммарный импеданс и звук системы в целом, но, по крайней мере, на модели оно работает хорошо. АЧХ вуфера теберь гораздо ровнее, хотя можно заметить ее склонность к “светлому” звучанию. Это частично компенсируется после сшивки с ВЧ. Какой точно будет частота раздела вуфер-ВЧ и ВЧ-лента я пока не знаю. Предварительно это 3 и 7 КГц соответственно. Но эти цифры трбуют уточнения с оглядкой на резонанс пищалки и кривые нелинейных искажений, которые у меня где-то должны быть… А пока на этом все. Надеюсь, это кто-нибудь прочитает и, может буть, даже покритикует.
Источник