Факторы, влияющие на разработку корпуса акустических систем. BBC Research Department

[Rene]

Очень интересная статья исследовательского департамента BBC о факторах, влияющих на разработку корпуса акустических систем. 1977 год.

[Анатолий Тимофеев]

Спасибко!

[Iliya20]

Вопрос: Нужно ли демпфировать высокочастотные резонансы стенок ящика с НЧ динамиком, который, скажем имеет частоту среза ФНЧ 250 Гц?

[Merstan]

Смотря какого уровня система самокритичности. Можно забить, если на слух все нравится. Если же есть претензии к звуку, то эти резонансы тут не при чем.
Из разряда "помытая машина едет лучше"

[Rene]

Вопрос: Нужно ли демпфировать высокочастотные резонансы стенок ящика с НЧ динамиком, который, скажем имеет частоту среза ФНЧ 250 Гц?

Выложу, скоро выложу, один журнал с измерениями проводил сравнения отклика панели ас в полосе звуковых частот при разных способах демпфирования.

[Iliya20]

Rene, Когда-то в начале 2000-х в журнале "Speaker Builder" была большая статья на эту тему с измерениями. Рассматривались панели из разных материалов их комбинации и демпфирование.

[Dzymytch]

Вопрос: Нужно ли демпфировать высокочастотные резонансы стенок ящика с НЧ динамиком, который, скажем имеет частоту среза ФНЧ 250 Гц?

Не нужно. В любой резонансной системе различные моды являются ортогональными относительно друг дружки (см. ортогональность собственных функций) . То есть нельзся одной модой возбудить другую моду (в линейной системе), потому если НЧ динамик обрезан фильтром до 250Гц, то возбуждение более высокочастотных мод корпуса (как акустических, так и механических) не является возможным.

[ViktKors]

если НЧ динамик обрезан фильтром до 250Гц, то возбуждение более высокочастотных мод корпуса (как акустических, так и механических) не является возможным.

Ага В теории про "ортогональность мод".
В жизни этот динамик ничего не знает про то, что он "обрезан" и должен вести себя хорошо. Он вполне себе заселяет диапазон выше частоты среза продуктами своих искажений, которые имеют все шансы резонировать в ящике.
И это совершено "избитое" место с точки зрения практики. См. про жесткие диффузоры, и срез фильтров не выше 1/3 от часты их ВЧ звона, про желательность крутых или по крайней мере "эллиптичных" (с "антирезонансами" в полосе подавления возле ВЧ резонансов дина) фильтров.

Практически - валик в центр от резонансов между стенками. Сложнее с четвертьволновым (3/4, 5/4 ..) резонансом ящика (динамик - по сути открытый конец "органной" трубы), про них, имхо, принято стыдливо умалчивать.

[vladimir sim]

Это все схоластика, и переглушенные колонки звучат отвратительно, практически невозможно добиться бесшовной интеграции полос. Нормальные люди, которые не читали Горона и прочую макулатуру, нынче даже при измерениях контрольных мониторов, которые должны быть нейтральными, учитывают неминимально-фазовую часть излучения, которая и складывается из распределенного излучения стенок корпуса, высших мод самого диффузора. То есть наличие этой неминимально -фазовой части в разумных пределах -благо, а кто не верит- может попробовать обклеить резиной корпус гитары или контрабаса, а потом , подавив приступ тошноты, рассказать нам, как оно, демпфирование ,работает. У меня, во всяком случае, безрезонансные Аккутоны вызывают желание покормить Ихтиандра. Бу-у-ээ.

[ViktKors]

Это все схоластика, и переглушенные колонки звучат отвратительно, практически невозможно добиться бесшовной интеграции полос. Нормальные люди, которые не читали.. макулатуру,

Имхо, на именно на тему "бесшовной интеграции полос" даже макулатуры нет - это тема отдельная, и сколько-то предметное в этой связи почитать не приходилось (впрочем, "чукча" - не читатель). Кроме банальностей про АЧХ на оси, максимум - абстрактные или примитивные рассуждения про внеосевые АЧХ или измышления про вред "фазокручения" на разделе.

Кстати, как-то не приходилось сталкиваться со мнением, что "глушить стенки" - это борьба уже со следствием. А причина - раскачка стояков (небольшой валик в центре - не "пере"-глушит, он гасит только стояки) и недостаточная жесткость корпуса.
Но со стояком почему-то принято бороться как в авто - нанесением шумки на поверхность (там-то понятно, там - жесть), а жесткость усиливать "мебельным" способом - косынками да шиповым соединением стенок, вместо банальных распорок.

[Shidim]

а кто не верит- может попробовать обклеить резиной корпус гитары или контрабаса, а потом , подавив приступ тошноты, рассказать нам, как оно, демпфирование ,работает.

Имхо речь, о разных способах извлечения звука. АС, подыгрывающая корпусом, скорее исключение из правил, когда как звучание корпусом гитары, один из ключевых параметров инструмента.

По теме такие вещи (резонанс корпуса АС и его влияние, как и способы "борьбы") теперь моделируют в прогах типа Comsol Multiphysics, а так "мягкий валик", действительно универсальное средство.

[vladimir sim]

Дадад, это вы еще не знакомы с современными критериями оценки помещений, пригодных для высококачественного художественного восприятия музыки.Там самое главное- правильная трехмерная структура реверберационных пиков- провалов АЧХ, причем плотность оных факториально возрастает с ростом частоты и обьемом помещения. Исаак Горон со товарищи вертятся при этом в аду на сковородке, потому что эта братва ответственна за формирование ложных стереотипов.

[Dzymytch]

Ага В теории про "ортогональность мод".
В жизни этот динамик ничего не знает про то, что он "обрезан" и должен вести себя хорошо. Он вполне себе заселяет диапазон выше частоты среза продуктами своих искажений, которые имеют все шансы резонировать в ящике....

Я так понимаю этo была шутка йумара . Я писал про линейные резонансные системы - в таких системах разные моды теоретичеки не могут друг дружку возбуждать (в случае утсутствия потерь), поэтому если корпус не обладает какими-то сверхнелинейностями, то возбуждение низкочастотных мод высокочастотными и наоборот происходить не будет (в действительности, из-за наличия потерь в корпусе, всякая мода обладает конечной амплитудой и шириной, поэтому разные моды в частотной области в большей или меньшкй степени будут перекрываться и между собой).

Если говорить за возбуждение резонансов гормониками основного тона, то электрический фильтр 4 порядка на октаву выше частоты среза 2 гармонику давит на 48дБ, а 3-тью на 62дб. С учетом того, что даже у динамиков среднего качества 2-ая гармоника находится на уровне ~-(50-60)дБ (а 3 и того ниже ниже) на комфортных уровнях воспроизведения, то ни о каких "резонансах гармоник" говорить не приходится (даже доя фильтроа белее низких порядков чем 4-ый, а с учётом поглощения в корпусе - и подавно).
Теоретически, конечно, можно напридумывать ситуаций, когда фильтром недодааленый основной тон в некотором кривом ящике сможет возбудить какой-нибудь резонансик в ВЧ области, но с дуру, как говорится можно и хер сломать

Вот как примерно выглядит ускорение стенки в центре и SPL. Ускорение центра стенки достаточно точно повторяет SPL 10" динамика (ящике из фанеры), подключеный к усилку через НЧ фильтр 2-ого порядка.

Практически - валик в центр от резонансов между стенками. Сложнее с четвертьволновым (3/4, 5/4 ..) резонансом ящика (динамик - по сути открытый конец "органной" трубы), про них, имхо, принято стыдливо умалчивать.

Первым делом в борьбе с акустическими резонансами надо выбирать нормальные, хотя бы некратные, пропорциии ящика, это сильно упростит задачу проектирования распорок/волноломов, а чтобы совсем додушить - можно ещё и поглотителя немного накидать.

[ViktKors]

Я ничуть не шутил. Но после Вашего ответа уже не уверен, что шутите Вы.

Еще раз:
"Сообщение от Dzymytch:
если НЧ динамик обрезан фильтром до 250Гц, то возбуждение более высокочастотных мод корпуса (как акустических, так и механических) не является возможным."
Насколько я умею читать, в Вашем ответе (которому я и оппонировал) речь шла не про "линейные резонансные системы", а про динамик. А ему до линейности довольно далеко.
Заметил, что моды возбуждаются не другими модами, а самим динамиком, причем на недодавленных остатках сигнала не акцентировался вовсе, а вот нелинейность динамика отметил прямо.
Так что мне очень сложно понять, чему именно в моем ответе Вы оппонируете, опять переводя стрелки на "ортогональность мод в линейных резонансных системах".

Единственное, чем я могу объяснить столь радикальное взаимонепонимание, это допущением, что говоря о "резонансных модах корпуса" Вы, (хотя и упоминали акустические моды) концентрировались непосредственно "резонансах стенок" и потому просмотрели "резонансы в корпусе" (их пристеночные пучности давления точно так-же "гнут" стенки, как и простое гидростатическое давление).
По мне взаимосвязь причины и следствия очевидна, но на всякий случай, я проговорил ее явно в своем следующем посте.

[Игорь Гапонов]

Я так понимаю этo была шутка йумара . .

Ну, вот. Ответ оппонента говорит, что он вообще не видит в твоём тексте замечаний ни по линейности, ни по нелинейности. Давно заметил за ним такое наплевательство в деталях, поэтому и ловится он легко на них. Пусть сам попытается измерить эспээл в стандартной точке (1м на оси) именно "моды" фанерной стенки от второй гармоники дина даже в 10%

[ViktKors]

Ну, вот. Ответ оппонента говорит, что он вообще не видит в твоём тексте замечаний ни по линейности, ни по нелинейности. Давно заметил за ним такое наплевательство в деталях, поэтому и ловится он легко на них. Пусть сам попытается измерить эспээл в стандартной точке (1м на оси) именно "моды" фанерной стенки от второй гармоники дина даже в 10%

Вот интересно, сколько раз нужно повторить, чтоб дошло (полагаю три раза - предел).
И еще раз:
"Сообщение от Dzymytch:
если НЧ динамик обрезан фильтром до 250Гц, то возбуждение более высокочастотных мод корпуса (как акустических, так и .. ) не является возможным."

Человек спросил:

Вопрос: Нужно ли демпфировать высокочастотные резонансы стенок ящика с НЧ динамиком, который, скажем имеет частоту среза ФНЧ 250 Гц?

И ладно, если бы речь исключительно про стенки.
Но ведь нет, кое кто (кому "наплевательство в деталях" типа не свойственно) отвечает - "да плевать, моя детальная теория говорит, что все нормально"
ОК, ну топик вроде такой, про стенки, про стенки спорить не будем. Так нет, за каким-то добавляется "акустических".
И пофик, что такая красивая теория не особо релевантна именно в "акустической" реальности, будем наслаждаться учеными банальнастями про ортогональность мод.

А в жизни эти самые акустические резонансы отлично "светят" через диффузор прям наружу, наплевав на резонансы стенок. Безответственно, просто таки наплевательски по отношению к красивой теории.
И это знает кто угодно, кто сидел и подробно разбирал хоть импедансную кривую, хоть АЧХ от АС (а не от стенок!).
Потому и прозвучало напоминание про "валик", тоже банальность, мелочь, про которую можно и забыть, сосредоточившись на "ортогональных модах".


И ведь было прямо указано на "акустичность" - про органный четверть-волновый резонанс (который вообще не может образоваться если динамик не "прозрачен" для звука!). Неужели не ясно, что между ним и слышимостью акустических гармоник корпуса (уточняем - "в корпусе") должна быть непосредственная связь? При том, что его тоже отлично видно на "разборе" частотных характеристик.
Но нет, "внимательные к деталям оппоненты" не парятся такими мелочами и советуют гасить в том числе и его (1/4 волновый!) пропорциями корпуса

И таких мелочей в прекрасной теории масса. Вот фильтр для динамика откуда-то взялся аж 4-го порядка. Где, кто ставил такое условие? Особенно учитывая, что подавляющее большинство АС отрезает НЧ дин (тем более при таком относительно низком разделе) вообще первым порядком (даже если визуально фильтр выглядит как второй порядок из-за конденсатора компенсации индуктивности дина)! Где вода (теория с четвертым порядком), а где имение (АС)?

[Игорь Гапонов]

А в жизни эти самые акустические резонансы отлично "светят" через диффузор прям наружу, наплевав на резонансы стенок. ...

Ясно, практики- ноль. Измерениями именно "нелинейных призвуков" похвастать не может.

Нелинейность "ящиков" (не рупоров!) с вменяемыми стенками (например, фанера 12мм без пустот и трещин) прежде всего (на тридевятки) определяется нелинейностью гибкости внутреннего объёма. Превалирует частотно зависимая чётная нелинейность - при равном spl НИ растут при снижении частоты. Причина - большой ход диффузора. Действительно, воздух в ящике упирается дину во внутрь более сильно, чем наружу (ящики меньшего объёма имеют большую нелинейность при заданном объёмном смещении). Всё остальное, если нет расщепления, хреновых соединений и прочего мусора в ящике, имеет просто мизерные НИ (на давлениях до 180дБ! внутри ящика).

В линейном аспекте влияние корпуса АС смело разделяется на два типа:

1. вибрационное влияние - распространяется поперечная и продольная волна по стенкам - основной источник корзина дина; основной фронт борьбы - место креплении корзины к корпусу, на втором месте - жёсткость стенок и конструктивные меры к её увеличению, на третьем, очень мало эффективном при вменяемой толщине "фанеры" - вязкое покрытие стенок; доля энергии продольной волны в стенках на порядок-два меньше поперечной, поэтому с ней можно не бороться.

2. акустическое влияние - распространяется продольная волна от диффузора по воздуху к стенкам; взаимодействие со стенками практически полностью сводится к отражению назад в корпус; т.е. аналогично как "в комнате", однако, собственные моды начинаются с частот на порядок выше, чем в комнате; основной фронт борьбы - форма ящика и внутреннее поглощение всякими валиками с хлопком-шерстью-льном и коноплёй с синтепоном вперемежку.

Конечно, на практике наблюдается совместное действие пунктов 1-2. Наиболее опасны т.н. частоты совпадения мод.

[Dzymytch]

Еще раз:
"Сообщение от Dzymytch:
если НЧ динамик обрезан фильтром до 250Гц, то возбуждение более высокочастотных мод корпуса (как акустических, так и механических) не является возможным."
Насколько я умею читать, в Вашем ответе (которому я и оппонировал) речь шла не про "линейные резонансные системы", а про динамик. А ему до линейности довольно далеко.
Заметил, что моды возбуждаются не другими модами, а самим динамиком, причем на недодавленных остатках сигнала не акцентировался вовсе, а вот нелинейность динамика отметил прямо.
Так что мне очень сложно понять, чему именно в моем ответе Вы оппонируете, опять переводя стрелки на "ортогональность мод в линейных резонансных системах".

Я писал про возбуждение высокочастотных мод, лежащих за пределами частоты среза фильтра, низкочастотными модами, которые возбуждаются динамиком в рабочей полосе фильтра. Такой механизм конверсии мод в линейных системах невозможен в принципе, о чем я и писал. В нелинейной системе, понятно, помимо основного тона генерируются гармоники. Динамик является в той или иной мере мере нелинейным устройством, в зависимости от режима работы. Но при нормальном уровне прослушивания, децибел ~70-75, динамик является достаточно линейным, чтобы их влиянием на возбуждение резонансов можно было бы пренебречь, так как нелинейности составляют десятые а то и сотые доли процента. Нелинейности такого порядка не могут сколь либо существенно возбудить резонансы за частотой среза фильтра, чтобы их вообще надо было принимать во внимание. Допустим, рассматриваем случай, когда активный фильтр помещен перед усилителем и на взаимодействие головка-усилитель никак не влияет (нелинейности электрической цепи головки не отфильтровываются), вторая гармоника составляет -(50-60) дБ, насколько сильный резонанс может возбудить эта гармоника и как этот узкополосный резонанс, амплитудой в -ХХ дБ, влияет на работу головки/мембраны ?

Единственное, чем я могу объяснить столь радикальное взаимонепонимание, это допущением, что говоря о "резонансных модах корпуса" Вы, (хотя и упоминали акустические моды) концентрировались непосредственно "резонансах стенок" и потому просмотрели "резонансы в корпусе" (их пристеночные пучности давления точно так-же "гнут" стенки, как и простое гидростатическое давление).
По мне взаимосвязь причины и следствия очевидна, но на всякий случай, я проговорил ее явно в своем следующем посте.

Поначалу подумал, что речь идет о возбуждении акустических/механических резонансов в том числе и нелинейностями, в частотном диапазоне где начинает давить фильтр, то есть за пределами частоты раздела фильтра, о чем и спрашивал Iliya20. Немного о разном говорили.

[ViktKors]

Dzymytch, В сочетании с озвученным полностью согласен с Вами.

[Dzymytch]

Ну, вот. Ответ оппонента говорит, что он вообще не видит в твоём тексте замечаний ни по линейности, ни по нелинейности. Давно заметил за ним такое наплевательство в деталях, поэтому и ловится он легко на них. Пусть сам попытается измерить эспээл в стандартной точке (1м на оси) именно "моды" фанерной стенки от второй гармоники дина даже в 10%

Недавно знакомым делал замеры вибраций стенок концертных субов на мощностях чуть более 7 кВт ("вдували" более 140дБ). Стенки там вибрируют - моё почтение (да что там вибрируют ! Не вибрируют, а скачутЬ ! ). Делать замеры пришлось два раза, с некоторым промежутком времени, так как результат первых измерений месяц назад склеенного ящика были весьма и весьма странными. Решил повторить измерения пол года спустя, с той же головкой, но с уже подсохшим клеем. Результаты повторных замеров стались более понятными . На высоких мощностях при некоторых обстоятельствах сам ящик может вести себя крайне странным образом в плане механических вибраций ящика\стенок . Но нам, бытовым слухателям, это вряд ли актуально

---------- Сообщение добавлено 02:22 ---------- Предыдущее сообщение было 02:19 ----------

Dzymytch, В сочетании с озвученным полностью согласен с Вами.

Вот и хорошо что договорились

---------- Сообщение добавлено 16:02 ---------- Предыдущее сообщение было 02:22 ----------

....взаимодействие со стенками практически полностью сводится к отражению назад в корпус.

Если б всё так было просто ! В действительности в рабочей полосе динамика некоторые акустические моды и механические панельные моды (кроме панельных существую ещё и структурные) могут иметь очень высокий коэффициент связи, из-за чего акустические моды могут сильно "накачивать" некоторые механические моды, и наоборот - механические "накачивать" акустические .