FAQ ФИ сабвуферов
Хочу поделиться опытом построения сабвуфера на 12" динамике в фазоинверторном оформлении. Сразу выражаю огромное спасибо двум Александрам - subsonic и rogozhin за умные мысли, дельные советы и основу для развенчания мифов.
Все мы хотим получить красивую аккуратную низкочастотную поддержку наших акустических систем - которая умеет и басить в такт музыке, и играть так чтоб уши чутка закладывало. Наверное в сотый раз повторим, что рельеф и скорость баса зависит от мидбасовой полосы, когда назначение сабвуфера - "мясо", самый сок и жирный низ. В отлично спроектированной системе на мидбасах в НЧ звене можно слушать музыку и не задумываться басит она от 30 гц или нет. Поведем речь именно о низкочастотной поддержке мидбасов.
Сабвуферных оформлений бывают множества вариантов - начиная от обычного экрана и закрытого ящика, заканчивая фазоинверторами, бандпасами, лабиринтами, рупорами и прочих разновидностей. Есть множество "лагерей" - групп, предпочитающих то или иное оформление. Каждая группа имеет веские основания и приводит доводы с которыми нельзя не согласиться - в этом я считаю и есть развитие мысли низкочастотной поддержки мидбасов в разных акустических оформлениях. Я пробовал разные оформления и решил в этот раз добить вопрос с фазоинверторами (далее по тексту - ФИ): что, как, зачем и почему. Почему ФИ гудит, резонирует ложками на кухне и как этого избежать.
Как и многие сабостроителе в начале пути, пилил короба как для машины так и для дома, стремясь добыть этот низкий бас. АЧХ? Конечно же ровная! Бас должен одинаково звучать и внизу и повыше, главное - прямая как стрела "полочка". И пилил, и слушал, и приходило понимание что что-то не так. Бас то горбил, то отставал, то ещё непойми что. Во всем виноват ФИ - очень неудачное оформление, нужно пробовать #ЗЯ, #Рупор #Лабиринт - хотелось это произнести, но больше хотелось разобраться, в чём же загвоздка.
Проблема #1: неверные параметры Тиля-Смолла. Использовать фабричные расчёты - если говорить начистоту, лотерея. Иногда они имеют минимальную погрешность и совпадают, иногда далеки от истины. Выход тут только один - размять динамик и измерять конкретные, индивидуальные параметры ТС.
Проблема #2: отсутствие знаний о резонансах, модах помещения. Да, можно использовать калькулятор комнатных мод, но ничто более точно не покажет и не расскажет о помещении, чем замеры в месте прослушивания.
Проблема #3: нежелание читать большие статьи. Есть много авторов, чьи труды были проделаны ещё во времена СССР и ответят на большинство вопросов: звук и физика процессов осталась и останется неизменной, всё померили до нас
А теперь разберем на практике как рассчитать ФИ сабвуфер.
Комната у меня стандартная - 4.3 х 2.9 х 2.75 (Длина, Ширина, Высота). Измеряем ее на динамике в ЗЯ оформлении (в моём случае был пассивный излучатель) ->, видим большие выбросы на 38, 61 гц - это основные "стояки" комнаты, которые будут всегда (можно играться с расположением сабвуфера и слушателя, перенося их по длине/ширине комнаты чтобы снивелировать влияние мод, но от мод это не избавит). Первая мода определяет нижний диапазон баса, ниже которого комната петь увы и ах, не будет - в моём случае это 38 гц. Настройка сабвуфера в любых оформлениях не должна попадать на моды - будет дичайший резонанс на этой частоте. В идеале настройка должна попасть на максимум "провала" между модами, на практике же это зависит от параметров ТС динамика.
Динамик использовал автомобильный - Dragster DWE 126.1 ( fs = 24.54 Hz, qts = 0.33, vas = 119.2L, x-max 8.5 мм ). Подставляем данные в hornresp - одна из немногих программ, которая может грамотно отразить, к примеру, влияние добротности (площади) порта на итоговую АЧХ, ГВЗ (групповое время задержки - один из параметров, который отражает фазовые искажения и позволяет избежать таких артефактов как "отставание" баса). В труде Ирины Алдошиной "Высококачественные акустические системы и излучатели" содержатся основные сведения по уровню ГВЗ, который превышать не рекомендуется:
40-80 гц: 15 мс
80-160 гц: 3 мс
Также нужно учесть что добротность динамика в корпусе ФИ должна быть приближена к характеристике добротности Баттерворта (qtc = 0.707). Если использовать более высокие значения (и маленький объём ящика) - бас будет "жёстким, плотным, хлёстким". Если использовать более низкие значения - начинает "мазать", "резинить". Я немного отклонился от стандарта в сторону смазанного баса - и произвёл расчёт корпуса объёмом 40 литров при qtc = 0.67 (при 0.55 был явный смаз, запаздывание и т.п.) ->. Гладкой АЧХ можно и нужно жертвовать в угоду низких ГВЗ, сама ГВЗ должна иметь форму плавного подъёма без пиков. Превышание значений ГВЗ нужно проектировать за пределами рабочей зоны динамика - например, ниже 30 гц музыка особо не живёт кроме треков представителей негроидной расы с прописанными синусами. Настройка порта ФИ выстроена на 30 гц, площадь порта - 125 квадратов. Площадь порта выбирается не от подходящего размера канализационных труб, а от зависимостей в программе bassport - в ней легко посчитать минимальную площадь порта при котором не будут заметны турбулентные шумы - звук срывов воздуха о края порта при мелкой площади при максимальном ходе диффузора (x-max). В этой же программе можно спроектировать экспопорт - удобная замена порта трубы/щели. Я использовал щелевой порт во всю высоту корпуса сабвуфера.
Замеры и КРГ: замеряем изготовленный сабвуфер без фильтра и с фильтром 4 порядка на 60 гц ->, видим что горбы помещения никуда не ушли, а с учётом среза АЧХ на 60 гц изначально кривая в hornresp АЧХ выравнивается. Рекомендуется резать сабвуфер как можно более высоким порядком на частотах в районе 60 гц, т.к. выше возможна локализация места сабвуфера (в идеально настроенной системе кажется что басят мидбасы, а не сабвуфер), согласовываем по громкости с мидбасами. Сабвуфер звучит приятно, но что-то режет слух - тут вступают в силу Кривые равной громкости ->
. Дело в том, что психоакустика уха человека неравномерно слышит различные частоты на одинаковой громкости. Проделываем простой тест - запускаем на полученной системе "синусы", к примеру от 30 до 160 гц и слышим эти перепады громкости. Регулируем громкость уровнем сабвуфера для согласования с основной акустикой, при этом нужна дополнительная эквализация на частоте комнатных мод (есть конечно множество иных вариантов, вплоть до размещения в комнате до 4 сабвуферах в каждом углу - я предлагаю вариант, который доступен большинству без глобальных переделок) - на слух убавляем 38 гц на 5 дб, а 61 гц - на 9 дб, получаем следующие настройки эквалайзера (использую ПК с foobar2000 в качестве источника сигнала) ->
и результаты замеров до/после эквализации ->
. Снова прогоняем синусы, громкость звучит ровно. Здесь конечно приходит понимание, что без цифровой фильтрации и параметрических эквалайзеров никуда не деться - не совсем верно, есть ещё как минимум вариант спроектировать режектор или вообще забить на моды. Также есть мнение что моды можно использовать как точку раздела полос акустики - даже с 4 порядком у меня это не вышло, мода "прорывалась". В дополнение к кривым громкости напишу значения, полученные у меня после эквализации - на слух всё играет ровно:
111 гц: 0 дб (точка отсчёта)
63 гц: +4.6 дб
38 гц: +8.9 дб
Замечу что значения были получены лишь в результате среза АЧХ сабвуфера фильтром на 60 гц, а также двух эквалайзерах-режекторах на частотах комнатных мод.
Всё вышенаписанное не претендует на единую истину методик замеров и проектирований. Повторение полученных значений лишь будет гарантом получения точной и детальной работы ФИ сабвуфера.
Моя цель - сориентировать людей, заинтересованных в самостоятельном проектировании ФИ сабвуферов, задать вектор направления исследований и указать не типичные ошибки при проектировании.
На все вопросы с удовольствием отвечу,
С Уважением,
Евгений Дмитриев
Re: FAQ ФИ сабвуферов
Социальные закладки