Акустична система як і раніше залишається найбільш консервативними ланкою в ланцюзі звуковідтворення. У переважній більшості моделей в якості електроакустичних перетворювачів використовуються електродинамічні головки. У них дифузор приводиться в рух за рахунок взаємодії струму, що протікає по звуковій котушці, з полем магнітної системи.
Звукова хвиля, яку ми в результаті і чуємо, виникає завдяки коливанню конуса дифузора. Для правильного відтворення потрібно, щоб для всіх чутних частот звуковий тиск було однаково. Однак якщо поглянути на частотну характеристику гучномовця, вільно підвішеного в просторі, то виявиться, що при зниженні частоти сигналу, починаючи з деякого її значення, рівень тиску буде плавно падати. Принципова проблема всіх гучномовців полягає в тому, що вони випромінюють звук як вперед, так і назад з однаковою інтенсивністю. Звук поширюється в повітрі з постійною швидкістю, і оскільки самі випромінювачі відносно малі в порівнянні з довжиною хвилі на низьких частотах, випромінювання спереду і ззаду від дифузора взаємно компенсує один одного. Цей ефект називається акустичним коротким замиканням. На високих частотах довжина хвилі мала, і хвиля не встигає обігнути головку за один період коливання, і яку випромінює енергія збільшується. Гранична частота, нижче якої ефективність головки падає, залежить від розмірів дифузора й кінцевим значенням швидкості звуку в повітрі. Наприклад, для головки діаметром 20 см спад починається нижче одного 1 кГц. Зі зменшенням діаметра частота підвищується.
Найбільш поширені варіанти акустичного оформлення
- закрите;
- фазоинвертор з простим отвором, в яке може бути поміщений пасивний радіатор;
- найпоширеніший фазоинвертор у вигляді труби;
- лабіринт - технічно складне і дороге рішення
Щоб виключити акустичне замикання, динамічної голівці створюють акустичне оформлення, тобто поміщають в корпус. Найпростіше оформлення відкрите, коли задня стінка у прямокутного корпусу просто відсутня або є перфорованою панель. У автономних акустичних систем для високоякісного відтворення таке оформлення не зустрічається, але у більшості телевізорів, переносних магнітол і радіоприймачів акустичне оформлення - відкрите. Основна перевага такого оформлення в тому, що воно не підвищує резонансної частоти головки, нижче якого головка просто не працює. А самий серйозний недолік - відносно великі розміри, коли потрібне відтворення нижчих частот звукового діапазону.
Характеристика акустики в області низьких частот повинна бути максимально гладкою, щоб при відтворенні імпульсів, а музика - це практично одні імпульси, не з'являлося додаткових призвуків і послезвучанія. Якщо провести розрахунок обсягу акустичної системи, то для сучасних головок він буде надмірно великим - близько 150 літрів, що абсолютно неприйнятно для сучасної квартири з естетичних міркувань.
Оскільки при коливанні дифузора задня сторона випромінює половину акустичної потужності, а в закритій акустиці ця потужність пропадає, цікаво спробувати її використовувати. Для цього потрібно знайти спосіб змінити фазу звукової хвилі від задньої сторони на протилежну, і тоді при досягненні площині передньої панелі відбудеться акустичне складання, а не віднімання. Рішення було запропоновано дуже давно (ще в 1937 році) і отримало назву акустичного оформлення з фазоінвертором. Однак монополію відкритих систем порушило спочатку закрите акустичне оформлення, коли головка містилася в закритий корпус. Піонером такої конструкції прийнято вважати Acoustic Research, що випустила в 50-х роках минулого століття першу закриту акустичну систему AR1. А її двухполосная система AR2a (з'явилася в 1957 році) вважається родоначальницею всієї полочной акустики.
Сучасний гучномовець - вкрай неефективне електродинамічне пристрій. Він перетворює в залежності від конструкції в акустичну потужність тільки від 0,25 до 2,5% електричної потужності. Інша потужність виділяється у вигляді тепла.
Для закритих систем крутизна спаду нижче частоти резонансу становить 12 дБ на октаву. Такий спад можна частково компенсувати розташуванням акустичної системи в приміщенні щодо стін. Крім того, регулятори тембру, виконані за класичною схемою, мають характеристику з таким же нахилом і також дозволяють компенсувати спад АЧХ в області НЧ. Однак підйом більш ніж на 6 дБ неможливий, оскільки при подальшому збільшенні вступає в силу фактор максимальної потужності, що підводиться, перевищення якої може викликати механічне пошкодження головки через перегрів звукової котушки. Тому максимальна потужність, що підводиться виявляється одним з головних параметрів, що визначають низкочастотную кордон відтворюваних акустичною системою частот.
Найпростіший конструктивний варіант фазоінвертора - це отвір (порт). Однак на практиці таке рішення використовується рідко. Оскільки параметри повітря залежать від атмосферних умов (температури і вологості), то порт можна закрити пасивним радіатором. Але значно частіше фазоинвертор виконується у вигляді труби. У цьому випадку, крім головки і повітря в корпусі, додається ще й обсяг повітря в трубі.
Інший спосіб змусити працювати звуковий фронт, що випромінюється задньою стороною дифузора, - це лабіринт, вигнутий варіант довгої лінії. Але така конструкція виходить дуже складною, особливо якщо врахувати, що загальна довжина лабіринту виходить більше двох метрів, а значить, дорогий. Порт фазоінвертора може розташовуватися як на передній стінці корпусу (що більш правильно), так і на задній. Для підлогових моделей зустрічається і донний варіант, коли порт працює в підлогу. Зрозуміло, що поличного акустику з портом на задній стінці можна встановлювати на полицю (отвір фазоінвертора буде закрито, і він не буде працювати), а тільки на підставки. При цьому втрачається вся принадність її компактності.
Ще одна особливість фазоінвертора - акустичний шум. Причина в виникненні завихрень на виході з порту. Істотно знизити шум шляхом вирівнювання потоку на виході можна, змінивши форму розкриття труби фазоінвертора. Спеціальні заходи для створення нешумящіх портів застосовують багато виробників акустики, серед яких BW, JBL, Infinity, Polk та інші.
Можна висловити ще одне припущення, чому набули поширення малогабаритні АС з фазоінвертором. Оскільки більшість з них відтворює не музичні звуки, а низькочастотні ефекти, без яких немислимий домашній кінотеатр, то їх специфічний окрас (за рахунок відносно великих спотворень в НЧ-області) надає їх звучанням неприродну соковитість і гіпертрофовану жвавість. Це те і робить їх більш привабливими якщо не в очах (або, точніше, вухах) покупців, то в умах маркетологів фірм-виробнику і продавців.
Основи АС, варіанти оформлення корпусу.
З журналу StereoVideo