Сабвуфер в качественной аудиосистеме, часть 3
Практика организации качественного сабвуфера в жилой комнате.
Если вы прочитали вторую часть, то просто забудьте всё, что там написано - дома почти ничего из этого не сработает, а большинство подходов еще и навредят.
Сабвуфер дома и сабвуфер в автомобиле - разные устройства с минимумом сходств, по разному решающие одну и ту же задачу.
Как для автомобиля, так и для дома, измерительный микрофон - ваше самое лучшее приобретение, самый верный советчик и помощник. В сравнении со стоимостью аудиосистемы, траты на его приобретение сегодня очень скромные, а польза максимальна. Тем не менее, базовую теорию и принципы знать необходимо - поможет и с участием микрофона, и без него.
3.1. Задаем общую форму АЧХ.
Передаточной функции в помещении нет(почти), а значит от сабвуфера мы ждем плавный подъем сверху вниз, соответствующий искомой АЧХ. Организовать это нам поможет комбо из максимально низкой Fc и добротности Qtc в районе 0,707-1,2: чем выше добротность, тем больше подъем к Fc и тем "жирнее" бас. Динамик, способный обеспечить такие параметры корпуса, может быть обычным, но, вероятнее всего, подходящий большинству калибр в качественном исполнении будет достаточно редким и не дешевым, а с увеличением калибра выбор окажется проще и шире.
Современный дом - это большой плюс. Дома в нашем распоряжении оказываются широкие и доступные каждому современные возможности цифровой коррекции, которые мы будем использовать во многих моментах:
- многослойные тонко регулируемые по частоте и порядку фильтры (например, LPF 0,5 порядка внизу для общего профиля АЧХ, плюс LPF 1-4 порядка вверху);
- многополосная параметрическая эквализация.
Однако, т.к. почти любые коррекции добавят искажений, то правильный подбор динамика и его оформление остаются в приоритете. Естественно, наиболее разумным и правильным, наиболее выгодным окажется использование всех средств одновременно.
3.2. Анализ стандартного помещения(14-24м2) и отработка основных резонансов.
Если в автомобиле в область работы сабвуфера попадает единственный резонанс, заданный длиной салона, да и тот проявляет себя относительно скромно, то резонансы комнаты - явление гораздо более ярко выраженное, что игнорировать просто невозможно. Именно резонансы во многом определят и рабочий диапазон домашнего сабвуфера, и настройки всей сопутствующей периферии.
Основные частоты резонансов заданы размерами помещения. Либо измеряем микрофоном, сравнивая известную АЧХ сабвуфера вне помещения и АЧХ в помещении, что наиболее точно и правильно. Либо рулеткой измеряем высоту, ширину и длину комнаты, а затем считаем каждый резонанс по формуле F = 343/2*L, что тоже работает достаточно хорошо.
Высота(h), ширина(w), длина(l) - эти размеры, точнее, стены, их задающие, формируют стоячие волны между собой, где на АЧХ возникают серьезные горбы, что в народе называют "гудёж". Соответственно, между горбами - провалы.
Типичная высота комнаты, где мы строим аудиосистему, составляет 2.7-3.1м, что дает нам верхний резонанс Fh в районе от 343/2.7=64Гц до 343/3.1=55Гц. На этом горбе удачно организовать стык с разбежкой по частотам между сабвуфером и мидбасами. Соответственно, Fh и определит Fmax сабвуфера.
Типичная ширина комнаты 3.2-3.8м, а значит Fw обнаружим между 54Гц и 45Гц. Сам пик корректируем эквалайзером и/или частично фильтром LPF сабвуфера; а в провал между Fw и Fl удачно настроить порт: частота настройки порта Fb придется на частоты выше нижнего резонанса Fl.
Типичная длина комнаты 4.8 - 5.5м, что соответствует частотам Fl 36-32Гц. Работу сабвуфера на этих частотах организуем либо ровную, либо, что лучше, на спаде - лишь бы было и не более того. Так, горб не будет слишком выделялся, да и соседям мешать незачем. Тут же определяется и Fmin, а выбором порядка HPF корректируем АЧХ в самом низу.
Помимо основных резонансов, на АЧХ найдем и их гармоники, расположенные на кратных частотах выше. В нормальных условиях гармоники выражены менее ярко - корректируем параметриком.
Т.к. саб нормально расположен в районе фронтальной акустики, т.к. компрессионный режим работы практически отсутствует, то вопрос ширины рабочего диапазона оказывается вторичен и определяется в процессе. Это же касается фильтров HPF и LPF, которые не столько режут саб, сколько корректируют АЧХ.
3.3. Расположение.
Правильное расположение сабвуфера в комнате серьезно повлияет на АЧХ в точке прослушивания, позволит снизить величины коррекции, а значит и вызванные коррекцией искажения. Спозиционировать сабвуфер наиболее выгодным образом поможет микрофон - устанавливаем микрофон в точку прослушивания, включаем шум в целевом диапазоне, двигаем сабвуфер и смотрим на изменения.
Обычно сабвуфер хорошо расположить спереди, в районе фронтальной акустики, в углу. Так мы расширим свободу выбора частот и порядков срезов LPF сабвуфера и HPF акустики, что значительно облегчит настройку.
Удачно вместо одного сабвуфера использовать пару, что дополнительно сгладит АЧХ и улучшит звук в целом. Практика показывает, лучшее место для размещения пары сабвуферов - либо в углах во фронте, либо на концах диагонали комнаты.
По этим причинам многие инженеры реализуют сабвуферы как часть фронтальной акустики (вместо отдельного ящика) - это работает.
Микро-моментам, таким, как размещение динамика или порта в корпусе, так же следует уделить пристальное внимание. Опять же, в отличии от салона автомобиля, комната не является значимой акустической нагрузкой. Так, нагрузив саб поверхностью, можно хорошо улучшить его поведение и поднять качество звука, а используя поверхность в качестве продолжения порта, можно неплохо сэкономить объем корпуса и улучшить эффективность.
3.4. Помещения увеличенной площади (>40м2).
Проблема организации баса в больших помещениях упирается не столько в коррекцию АЧХ, сколько в чувствительность и мощность.
Во первых, либо существенно увеличиваем калибр и/или мощность и/или количество динамиков, либо ЗЯ/ФИ меняем на полноценные ОНР/ЧВ/ФР (БП может быть полезен и там, и тут), выбирая динамик с подходящими параметрами - плясать вокруг горбов нам больше не нужно, а повышенная эффективность нужна еще как.
При выборе оформления типа ОНР или ЧВ, динамик превращается в драйвер, и требования к нему тоже как к драйверу - сам он петь не должен, а всю работу в широком диапазоне выполняет порт, которым драйвер должен мочь эффективно управлять. Ищем Qtc в районе 0,46, а Fc средняя или повыше, и без большого Vas.
Единственным резонансом тут является Fh, да и то не всегда - этим либо определяется Fmax и действуем по описанной выше схеме, либо корректируется настройка порта, и тогда стык с мидбасами организуем на частотах вокруг гармоник. Впрочем, как уже сказано, гармоники в нормальных условиях выражены менее ярко, поддаются успешной цифровой коррекции и без этого.
3.5. Подготовка помещения.
С подготовки помещения следовало бы начать, ведь это оно создает все проблемы, но простой факт в том, что мы живем не в студиях звукозаписи и жилые помещения используем по назначению, а значит меры, эффективные ниже 100Гц, предпринимать вряд ли будем.
Устраняем призвуки, крепим крупные вибрирующие поверхности, ну и перемещаем диван/кресла ближе-дальше, попутно измеряя последствия всех движений микрофоном в точке прослушивания в поисках лучшего звука.
О большем в этом пункте писать нет смысла - никакие басовые ловушки никто в квартире все равно ставить не станет, натягивать ткань на потолок или строить двойные-тройные стены тоже. Работаем с тем, что есть.
Впрочем, если в стандартных помещениях поглотителей обычно много - плотные шторы, мягкая мебель, шкафы с одеждой и т.д., что хорошо сглаживает АЧХ, то в больших помещениях, обычно куда менее заполненных, вам все же придется хотя бы разместить поглотитель на потолке. Иначе хорошего звука может не получиться ни с какими коррекциями.
В крупных помещениях в полный рост встают интерференционные взаимодействия и связанные с этим проблемы. Особую значимость приобретает формирование единого фронта звуковых волн.
Так, если в сравнительно малом помещении два разнесенных сабвуфера могут сделать бас лучше, создавая подъемы и спады где это необходимо, то в крупных помещениях лучше размещать сабвуферы единой линией или в одной точке, так, чтобы возникшие в результате взаимодействия нескольких источников колебаний горбы и спады не привели к полному провалу.
3.6. То, о чем не сказано, а хотелось бы.
Сабвуфер, настроенный в район Fl или ниже, слушает соседняя комната, подъезд и иногда соседний дом, но не вы, т.к. вы банально находитесь слишком близко (оптимально, точка прослушивания не ближе 1/4 длины волны). К примеру, если саб установлен в 2м от вас, то минимум что вы полноценно услышите - 43Гц(=343/4*L) со спадом ниже.
Таким образом, низко настроенный сабвуфер в стандартном помещении - чаще всего есть огромное зло для соседей и без намека на пользу вам. Это не автозвук, дома нет компрессионного режима. Не понимая, почему сабвуфер не слышно, многие начинают дополнительно выкручивать громкость, что особо не улучшает звучание в комнате, но приводит к еще худшим последствиям вне ее. И не говорите, что никогда не сталкивались с таким поведением сабвуфера - ошибка очень частая и имеет серьезную поддержку в среде маркетологов.
Буквально за каждый герц ниже Fc(не Fs!) придется заплатить существенным увеличением жесткости корпуса, и плата за каждый следующий герц вниз оказывается всё выше - еще одна причина не настраивать Fb слишком низко: вес, размеры и ценник не обрадуют. Прыгающий домашний ФИ вообще не редкость, и обвинять сабостроителя в просчете вполне справедливо.
Работает ли тонкомпенсация дома? Да, работает, и, да, нужна. Выполняется она в цифровом виде. В современной домашней системе вообще многое выполняется в цифровом виде и доступно каждому - пользуемся и радуемся. А если не радует - выключаем и не пользуемся. Всё просто и на ваше усмотрение.
Корпус сабвуфера, какого бы типа он ни был, должен быть отлично заглушен. Т.к. сабвуфер будет петь в довольно широком диапазоне, хоть и на спаде вверху - все нерешенные проблемы корпуса окажутся на АЧХ в виде искажений. Правильные пропорции, наполнитель, распорки и ребра жесткости... - ничего не пропускаем.
Скорость потока в порте велика, а значит, согласно закону Бернулли, давление на стенки порта малО: порт жестким быть не обязан. И другое дело ОНР/ЧВ, где присутствует обратная ситуация - их порты без дополнительного усиления дадут столько призвуков и резонансов на АЧХ выше, что никакой выигрыш КПД не перекроет.
Как в машину многие слепо выбирают ЗЯ, так в домашку многие слепо выбирают ФИ. Еще раз повторюсь, корпус - это не цель, а средство; не "хотелка", а инструмент. Если какой-то тип корпуса решает поставленные задачи лучше всех прочих - его и выбираем. Мы ж не из тех, кто забивает гвозди пассатижами, когда рядом лежит нормальный молоток, да?
____
Как видим, в автозвуке и в домашке сабвуфер решает одни и те же задачи, но методы и принципы проектирования разные. И, не смотря на наличие разницы, разобраться и с тем, и с другим совсем не сложно - легко осилят любители, а профессионалы тем более (еще и накидают дополнений не на один такой пост).
По этой теме у меня всё, а в заключительной четвертой части кратко рассмотрим особенности подбора железа и подведем итоги.
Fs=18Гц, Qts=0,3 Vas=127л
Как вам такая десяточка от Scanspeak в качестве примера?
С участием такого динамика домашний бас уже получится очень и очень неплох! Жаль чувствительность не велика, но ведь и мы тут собрались не ради выдающейся громкости.
Ну а вообще, бывает и лучше, особенно в бОльших диаметрах, но и ящик уже не так компактен...