Основное внимание при проектировании звукоусилительной системы, предназначенной для работы в конкретном помещении, следует уделять выбору акустических систем. Акустические системы с узкой диаграммой направленности иногда называют системами "дальнего боя" (не стандартизированный технический термин, а профессиональный жаргон). Термины "дальний бой", "ближний бой" характеризуют, как далеко акустические системы могут донести чистый, понятный звук. Это напрямую зависит от дисперсии. Для описания принципа построения таких систем можно взять пример из повседневной жизни. Представим себе обычный шланг для полива. Вода в шланге подходит к насадке на его конце с постоянным давлением, а сама насадка определяет, как пойдет вода. Если насадка широкая, то вода далеко не польется, но если поменять насадку на более узкую или зажать конец шланга, вода польется значительно дальше.

То же самое происходит и со звуком. Например, если среднечастотный драйвер соединить с широкоугольным рупором, получится система "ближнего или среднего боя". Если же его соединить с узкоугольным рупором, то получится система "дальнего боя". Применяя рупорные системы с узкой диаграммой направленности можно решить проблему реверберации в помещениях среднего и большого размеров. Путем повышения уровня звукового давления прямого звука добиваются, чтобы материал музыкальных и речевых программ стал более понятным и разборчивым. Системы "дальнего боя" используются не только для повышения уровня звукового давления, но также и для концентрации звука на удаленных от источника звука слушательских местах, при этом уровень звукового давления прямого звука будет выше уровня отраженного. А это и есть решение проблемы реверберационных полей.

3.Речевой и музыкальный режим работы.

При посещении концерта впечатления слушателя формируются не только характером прослушанных музыкальных произведений, но и акустической атмосферой в зале. Задача любой системы озвучивания состоит в таком воздействии на качество звукопередачи, при котором параметры исходного звучания не только полностью сохраняются, но и заметно улучшаются с точки зрения их пространственного восприятия без появления каких-либо неприятных побочных эффектов. Слушатель всегда имеет собственное представление о "хорошем звуке", сформированное личным опытом, и производит оценку звучания по многим субъективным критериям. Поэтому, говоря о качестве звучания, необходимо определить критерии оценки, согласованные с субъективным восприятием звука.

Если для речи важнейшим параметром является ее разборчивость (артикуляция) и степень зависимости от уровня громкости и посторонних шумов, то для музыки высокое качество звучания определяется факторами, которые в какой-то степени могут быть охарактеризованы с помощью понятий уровня громкости, прозрачности, пространственного впечатления, тембральной окраски звучания, баланса и тому подобных субъективных критериев. Практика же требует объективно измеряемых параметров, которые должны быть близки к субъективным оценкам и основываться на однозначных и не слишком сложных методах измерений. Рассмотрим более подробно субъективные понятия, характеризующие качество звучания и их объективную количественную оценку.

Для речи существует один субъективный критерий качества звучания - хорошая разборчивость или слоговая разборчивость v. Следует различать чисто "информативную" речь - доклад, монолог, объявление и т.п. - и речь художественную, имеющую определенное эстетическое содержание в первую очередь благодаря интонации. Во втором случае, очевидно, что только разборчивости, как критерия качества передачи звука, недостаточно и для художественной речи критерии качества ее звучания такие же, как и для музыки. Разборчивость речи определяется весьма простым методом: на сцене произносятся отдельные слоги - логатомы. Они должны опознаваться только по последовательности характерных для них звуков, а не по смысловому содержанию. Доля правильно понятых слогов из общего числа произнесенных характеризует слоговую разборчивость. В результате исследований, проведенных В. Рэйчардом и В. Кнудсеном, было получено следующее соотношение: v = 96kнч .kвч .kn..kc. Коэффициенты kнч и kвч учитывают необходимое ограничение полосы частот в канале звукоусиления. В системах звукоусиления, предназначенных для очень гулких помещений с большим уровнем шума, полезно подавить низкие частоты, что мало скажется на передаваемой информации, но позволит избежать еще большего уровня шума, подавление же высоких частот может быть полезно при озвучивании открытого пространства. (заметное ослабление высоких частот с расстоянием - на частоте 10 кГц и при расстоянии 60 м затухание в воздухе составляет 20db - может компенсироваться системой звукоусиления, но при излишнем уровне этих частот звучание шипящих согласных приобретает неприятный характер). kn учитывает уровень громкости сигнала и шума, kc учитывает "влияние помещения" и характеризует как ранние отражения, так и собственно реверберационный процесс. Не вдаваясь в подробности математического определения этих коэффициентов, отмечу следующее: разборчивость речи снижается при очень высоких уровнях громкости, поэтому, если задача системы звукоусиления сводится только к тому, чтобы уровень полезного сигнала превышал уровень шума, желательно ограничиться возможно меньшим уровнем громкости. В случае, если время реверберации в помещении на слушательских местах больше 1,2 сек, то разборчивость речи можно повысить, подняв уровень ранних отражений. Вышеперечисленные акустические параметры, в свою очередь, определяют технические параметры систем звукоусиления, предназначенных для передачи речи. Для качественного воспроизведения музыкальных программ определяющую роль играет широкий частотный диапазон  и ровная амплитудно-частотная характеристика

4.         Обзор современных акустических систем большой мощности.

C появлением цифровой записи резко повысились требования к звуковоспроизводящему тракту, и особенно к последнему звену – акустической системе. В музыкальных сигналах увеличилось содержание высокочастотных составляющих , что изменило энергетическое соотношение в спектре сигнала. Этот факт нашел отражение и в проектировке и производстве акустических систем.

Высококачественная акустическая система должна иметь такие амплитудно-частотные, временные и фазовые характеристики, которые обеспечивали бы неискаженную передачу акустического сигнала с минимальными гармоническими искажениями при достаточно больших уровнях излучаемого давления. Далее в таблице приведены сравнительные характеристики двух самых популярных(20% всего рынка концертной акустики в Украине) акустических систем фирмы GKF.

Таблица 4.1

5.Технические параметры громкоговорителей

 Принципиально устройство динамического громкоговорителя по существу не менялось с 20-30-х годов.Мировой объем выпуска громкоговорителей разного назначения достигает почти 500 млн в год, из них более 85% составляют электродинамические катушечные, поэтому именно их особенности конструкции и будут рассмотрены. Несмотря на известность конструкции динамического громкоговорителя, коротко напомним о ней.

                  Устройство:

Основы устройства конусного (диффузорного) электродинамического громкоговорителя прямого излучения со звуковой катушкой показаны на рисунке 1. Громкоговоритель состоит из трех основных частей: подвижной системы, магнитной цепи и диффузородержателя. В свою очередь подвижная система включает в себя гофрированный подвес, диафрагму, центрирующую шайбу, пылезащитный колпачок, звуковую катушку и выводы. Магнитная цепь состоит из магнита (кольцевого или кернового), верхнего и нижнего фланцев и керна. В зависимости от назначения головки громкоговорителя конструкция и технология изготовления всех этих элементов различается очень значительно.

                         Низкочастотный громкоговоритель (woofer).

При проектировании низкочастотных громкоговорителей, как всей конструкции в целом, так и ее отдельных элементов, исходят из специальных требований.

Низкочастотные громкоговорители, как правило, имеют более низкую чувствительность по сравнению со средне- и высокочастотными (из-за более тяжелой подвижной системы). В связи с этим, для обеспечения необходимого звукового давления в области низких частот, они должны выдерживать значительные мощностные нагрузки (200 Вт и более) при сохранении тепловой и механической прочности.

Сравнительно низкая резонансная частота (16...30 Гц), необходимая для обеспечения эффективного воспроизведения низкочастотных составляющих сигнала, требует высокой линейности упругих характеристик гибких элементов (подвеса и шайбы), вплоть до больших смещений подвижной системы (до ±12...15 мм).

С точки зрения обеспечения неокрашенности звучания НЧ-громкоговорители должны иметь, помимо малых уровней гармонических искажений, как можно более гладкую (т.е. без ярко выраженных резонансов),амплитудно-частотную характеристику звукового давления, вплоть до верхней границы воспроизводимого ими диапазона частот (как правило 1500..3000 Гц). В результате экспериментов было установлено, что для того, чтобы НЧ-громкоговоритель не вносил слышимой окраски в звучание в верхней части воспроизводимого им диапазона, резонансные пики на его АЧХ должны быть не менее чем на 20 дБ ниже среднего уровня звукового давления, создаваемого акустической системой в этой области частот (после фильтрации) (рис.5.2).

                 Среднечастотные громкоговорители (mid-range)

Конструирование среднечастотных громкоговорителей, особенно для аппаратуры Hi-Fi, является наиболее сложным процессом. Это обусловлено тем, что, во-первых, в акустических системах категории Hi-Fi и High-End СЧ-громкоговорители используются в диапазонах частот от 200…800 Гц до 5...8 кГц, где чувствительность слуха ко всем видам искажений максимальна. (Субъективные дифференциальные пороги восприятия практически всех видов искажений достигают минимума в области 1...3 кГц).

Во-вторых, именно на эту область частот приходится максимум спектральной плотности мощности почти всех видов музыкальных программ.

Основные принципы конструирования отдельных элементов и узлов СЧ-громкоговорителей аналогичны тем, которые применяются в НЧ-громкоговорителях, однако существует и своя специфика. Так, например, излучающий элемент - диафрагму - в СЧ громкоговорителях изготавливают как в виде криволинейных конусообразных рупоров, так и в виде куполов (Рис.5.3). Конусообразные диафрагмы используются, как правило, в СЧ-динамиках, воспроизводящих частоты от 200...400 Гц (их иногда называют Mid-Bass). Диаметры таких громкоговорителей составляют 125...200 мм, а верхние воспроизводимые частоты доходят до 3…5 кГц. Однако, такие динамики стараются использовать в более узкой полосе, так как из-за сравнительно больших размеров диафрагм они имеют узкую направленность.

СЧ-громкоговорители диаметрами 160...200 мм находят все большее применение в акустических системах, работающих совместно с НЧ-блоками (subwoofer), построенными по принципам "двойной фазоинвертор", "симметричная нагрузка", и воспроизводящими частоты не выше 150...200 Гц. В качестве материала для таких диафрагм чаще всего продолжают применять специально разработанные композиции на основе растительных целлюлоз, синтетических пленочных материалов, а также на основе полипропилена или высокомодульного кевлара.

Купольные диафрагмы имеют, как правило, диаметры 40...80 мм. СЧ-динамики с ними обладают лучшей направленностью, и применяются обычно в высококачественных акустических системах для воспроизведения частот от 600...1000 Гц до 6...8 кГц. Форма купольной диафрагмы жестко связана с применяемым для нее материалом. Как правило, диафрагмы изготавливаются либо из "мягких" (пропитанные ткани, синтетические пленки, целлюлоза и т. п.), либо из "жестких" материалов (алюминиевая, титановая, бериллиевая фольга, различные их высокомодульные сплавы, например, с бором, и т. п.).

У "мягких" диафрагм собственные окружные и радиальные резонансы расположены, как правило, в области воспроизводимых частот. Для уменьшения их амплитуд применяются различные меры по увеличению конструктивной жесткости: ребра жесткости на поверхности, использование составных диафрагм из куполов различной кривизны и жесткости материала и т.п., а также увеличение демпфирования за счет нанесения на их поверхность различных пропиток и смазок. При этом чрезмерное нанесение таких покрытий может привести к гистерезисным явлениям при колебании диафрагмы, что, в свою очередь, вызовет субъективное ощущение потери "полетности" звучания.

У СЧ-динамиков с мягкими диафрагмами подвесы обычно изготавливаются (прессуются или отливаются из целлюлозы) вместе с диафрагмой, и имеют, в основном, профиль тороидальной, синусоидальной или тангенциальной формы. В акустических системах средней мощности используют купольные СЧ-громкоговорители с одним подвесом, без центрирующей шайбы. В акустических системах большой мощности и низкой частотой раздела применяют СЧ-громкоговорители с двумя гибкими элементами, как в НЧ-громкоговорителях, т.е. подвесом и шайбой, так как при закреплении на одном подвесе при больших смещениях возможны интенсивные поперечные и крутильные колебания подвижной системы, что существенно увеличивает нелинейные искажения. В некоторых конструкциях СЧ-динамиков под диафрагмой размещают звукопоглощающий материал, демпфирующий резонансы объема воздуха.

СЧ-громкоговорители с мягкими диафрагмами имеют, как правило, меньшую чувствительность, чем с жесткими диафрагмами, за счет более тяжелых из-за применения различных пропиток и смазок диафрагм. В связи с этим их стараются делать несколько более мощными, применяя звуковые катушки больших диаметров (50...80 мм), заполняют зазоры магнитных цепей магнитной жидкостью, обеспечивающей более интенсивное отведение тепла от звуковой катушки к неподвижным деталям магнитной цепи.

Для снижения нелинейных искажений, вызванных взаимодействием переменного магнитного поля звуковой катушки с постоянным магнитным полем цепей, в последних применяются описанные выше меры ("короткозамкнутые витки" и т.п.) Уменьшение влияния неравномерности и неоднородности магнитного поля в зазоре магнитной цепи во всех СЧ-динамиках (и с мягкими, и с жесткими диафрагмами) достигается применением звуковых катушек, имеющих высоту намотки, несколько меньшую высоты зазора, что позволяет звуковой катушке, учитывая сравнительно небольшую амплитуду ее смещений, находиться в процессе работы в наиболее равномерном и однородном постоянном магнитном поле внутри зазора.

Необходимо отметить, что СЧ-громкоговорители с мягкими диафрагмами, особенно при малых уровнях входного сигнала, обеспечивают неокрашенное, естественное по тембру звучание. Однако, при больших уровнях, в них может возникнуть потеря динамической устойчивости и, соответственно, слышимые искажения.

В СЧ-громкоговорителях с жесткими купольными диафрагмами обеспечивается расширенный воспроизводимый диапазон частот (до 12 кГц) при практически поршневом характере колебаний, что дает малые уровни переходных искажений и чистое звучание.

Высокочастотные громкоговорители (tweeters)

Требования к высокочастотным громкоговорителям для бытовых и профессиональных акустических систем за последние годы резко возросли в связи с увеличением спектральной плотности мощности в высокочастотной части спектра в современной (особенно электронной) музыке, а также с расширением частотного и динамического диапазона программ, воспроизводимых цифровой звуковоспроизводящей аппаратурой. Все это потребовало от фирм-производителей решения целого ряда новых конструктивных и технологических задач при проектировании ВЧ-громкоговорителей (рис. 5.4).

В современных акустических системах высокочастотные громкоговорители используются, как правило, в диапазонах частот от 1,5…3 кГц до 30...40 кГц (зачем нужен такой широкий диапазон частот, если предел слуха составляет 20 кГц, да и то в ранней молодости, - это предмет многочисленных обсуждений в психоакустике). Обеспечить равноценное качественное воспроизведение звука в таком широком диапазоне с помощью одного громкоговорителя чрезвычайно трудно. Поэтому большая часть выпускаемых в настоящее время ВЧ-динамиков применяются в диапазонах от 2...5 до 16...18 кГц, а в некоторых акустических системах устанавливаются дополнительные малогабаритные ВЧ-громкоговорители (supertweeter), воспроизводящие частоты от 8...10 до 30...40 кГц. Примером такого современного громкоговорителя может служить ST-200 фирмы Tannoy, воспроизводящий диапазон до 54 кГц со спадом 6 дБ, и выдерживающий подводимую мощность 135 Вт (до 550 Вт в пиках).

Обычно в ВЧ-громкоговорителях используются купольные диафрагмы (диаметром 15….40 мм), так как в этой области частот у конусных диафрагм не удается избежать радиальных резонансных мод собственных колебаний, значительно ухудшающих как объективные характеристики, так и звучание. Электрические мощности таких динамиков достигают 8...15 Вт (без фильтрующе-корректирующих цепей) и 20…50 Вт в составе акустических систем, а чувствительность - не менее 90 дБ/Вт/м. Мощности ВЧ-динамиков все время растут - примером может служить вышеупомянутый громкоговоритель Tannoy; имеется целый ряд моделей, где мощности превышают 100 Вт, а чувствительность достигает 100 дБ/Вт/м.

Диафрагмы ВЧ-громкоговорителей, также как у СЧ-громкоговорителей, изготавливаются из тех же "мягких" или "жестких" материалов, соответственно горячим прессованием или штамповкой, с электронно-вакуумным напылением. В качестве материалов используется алюминий, титан (в вышеупомянутой модели Tannoy ST-200 купольная диафрагма изготовлена из 25 мкм титана с напыленным слоем золота), и даже самый легкий (и самый вредный при производстве) металл - бериллий. Для повышения теплоотвода от звуковой катушки в некоторых конструкциях купол и каркас звуковой катушки изготавливаются как единая деталь из одного материала (например, алюминиевой фольги). Наряду с купольными диафрагмами в ряде моделей применяются плоские или U-образные кольцевые диафрагмы (такие ВЧ-динамики применяются в концертно-театральной аппаратуре).

Подвесы у ВЧ-громкоговорителей изготавливают обычно из того же материала, что и диафрагма (хотя встречаются и комбинированные конструкции), плоской или синусоидальной формы. Для предотвращения возникновения резонансных колебаний объема под диафрагмой, подвес, как правило, заполняется демпфирующим материалом.

Звуковые катушки ВЧ-динамиков часто наматываются алюминиевым (иногда серебряным) плоским проводом, позволяющим за счет меньшего удельного веса по сравнению с медным увеличить уровень звукового давления в области верхней граничной частоты на несколько децибел.

Специфической особенностью ВЧ-громкоговорителей является использование "акустических линз" (эквилизаторов, концентраторов), устанавливаемых перед диафрагмой, и обеспечивающих выравнивание АЧХ в определенных диапазонах, и изменение характеристики направленности.

Теперь рассмотрим некоторые технические параметры, по которым нормируются громкоговорители:

• номинальное электрическое сопротивление - сопротивление катушки в качестве нагрузки постоянному току;

• полное электрическое сопротивление - сопротивление переменному току в рабочем диапазоне частот с учетом максимумов и падений сопротивления на отдельных частотах и наличия противо-ЭДС.

• частота основного резонанса - частота, при которой возрастает до пикового максимума полное электрическое сопротивление катушки;

• добротность электромеханической системы громкоговорителя. Это очень важная характеристика. Она показывает степень инерционности системы - как механической, так и электрической, и определяет скорость затухания свободных колебаний монитора;  

• номинальный диапазон частот, т.е. частотная область, в которой работа громкоговорителя удовлетворяет норме;

• среднее звуковое давление - давление, развиваемое в определенном диапазоне частот и в определенной точке звукового поля при подаче определенной электрической мощности;

• характеристическая чувствительность - среднее звуковое давление, замеренное на расстоянии 1i от центра громкоговорителя на рабочей оси при подведении мощности 1 Вт. Это очень важный параметр. Понижение уровня характеристической чувствительности на 3 дБ требует увеличения мощности усилителя вдвое;

• неравномерность АЧХ - разность между максимальным и минимальным давлением в номинальном (или при необходимости в каком-либо ином) диапазоне частот. У хороших громкоговорителей она не превышает 3-4 дБ;

• частотная характеристика - графическое изображение предыдущего параметра;

• направленность - изменение давления при отклонении от рабочей оси на определенный угол при неизменном расстоянии от центра;

• коэффициент гармоник (обычно 3-й гармоники и выше) - выраженный в процентах уровень гармоник, появляющихся при подаче на громкоговоритель чистого синусоидального сигнала, в котором никаких гармоник нет;

• коэффициент интермодуляционных искажений. Об этом параметре нужно сказать подробнее. Предположим, на громкоговоритель подан сигнал, содержащий две частоты 100 и 1000 Гц. В результате взаимодействия этих частот возникают комбинационные частоты (иногда некоррректно называемые комбинационными гармониками) с частотами, соответствующими разности или сумме верхней частоты и частоты, кратной нижней - в нашем случае 800, 1200 , 600, 1400 Гц и т.д. Чем ниже общий уровень этих частот, тем лучше. Идеальный громкоговоритель вообще не должен генерировать эти частоты, как и любые другие, отсутствующие в исходном сигнале.

Из нескольких параметров мощности наиболее важны следующие:

• номинальная мощность - мощность, при которой нелинейные искажения не превышают заданного предела;

• "музыкальная мощность", называемая также "паспортной", "максимальной шумовой", "продолжительной" и т.д. - мощность в определенном диапазоне частот, которую громкоговоритель выдерживает при реальном или широкополосном шумовом сигнале без повреждений на протяжении некоторого времени;

• пиковая (максимальная кратковременная) мощность - мощность, которую выдерживает громкоговоритель при шумовом сигнале на протяжении короткого импульса (от 0,01 до 1n) без повреждений;

Рупорные  излучатели.  Основным  недостатком громкоговорителей  непосредственного излучения  является их  чрезвычайно низкий КПД. Причина этого заключается в несогласованности сопротивлений  механической  системы  и  окружающей среды.   Для повышения сопротивления излучения нужно увеличивать размеры излучателя, но это повлечет рост механического сопротивления массы излучателя и не даст выигрыша в КПД. Поскольку диффузор выполняет  две функции: преобразования механических колебаний в акустические и излучения этих колебаний в окружающую среду, разрешить такое противоречие можно только разделением этих функций, которое осуществляется в рупорных громкоговорителях, Рупор служит также для  согласования  сопротивлений  механической  системы и окружающей среды. Рупором называют трубу с переменным сечением. Входное отверстие излучающего рупора (горло) меньше, чем выходное (устье). Выходное  отверстие является излучателем, а входное   -   нагрузкой   для   механической   системы.  Таким образом, излучатель  может  быть  сделан  сколь угодно  большим,   а  механическая система - небольшой и потому легкой.

                                                               Рис 5.5

                          Виды рупоров: а - сдвоенный; б - секционированный.

            Рупоры применяют с различным  законом изменения поперечного сечения.  Наиболее  распространены  рупоры   экспоненциальные; реже  применяются  конические, так  как они  имеют значительно менее равномерную   амплитудно-частотную   характеристику.  Для острой направленности   и  более   низкой  границы   передаваемого  диапазона частот  следует  увеличивать  выходное  отверстие  рупора  и  выбирать рупор  большей  длины.  Для  увеличения  длины  рупор   часто  свертывают  или  складывают .С  аналогичными  явлением  мы сталкиваемся   в    духовых   музыкальных   инструментах:   чем   ниже регистр инструмента, тем длиннее его рупор.

            Для  концентрации   или   расстояния  звуковых   волн  применяются акустические   линзы,  основанные   на   преломлении   звуковых  лучей при переходе из одной среды в другую с разными скоростями  распространения   (например,   скорость   распространения    звуковых   волн в пористых материалах или в решетках и жалюзи пластин отличается от скорости распространения в открытом пространстве). К недостаткам  рупора можно отнести нелинейные искажения, обусловленные большой величиной и резким изменением амплитуды звукового давления в пределах одной длины волны в горле рупора, а также частотные искажения в рупорах конической формы. Рупорные электродинамические громкоговорители имеют  два конструктивных  варианта:  узко-  и  широкогорлые.   Площадь  входного отверстия  рупора в узкогорлых громкоговорителях в несколько раз меньше площади поршневой диафрагмы, в широкогорлых - эти площади или одинаковы, или близки друг к другу.

Таковы основные технические параметры громкоговорителей. Следует заметить, что обращаться с паспортными данными следует осторожно. Некоторые производители иногда называют, например, диапазон воспроизводимых частот без указания на неравномерность характеристики; при этом может выясниться, что заявленный нижний порог в 25-30 Гц обеспечивается лишь при падении давления на 10 дБ и более, что фактически является фальсификацией.

Хотелось бы отметить, что за 80 лет с момента изобретения динамического задача - передать звучание симфонического оркестра, ансамбля, голоса и др., - можно только удивляться и восхищаться гениальностью конструкции самого громкоговорителя аудиотехника проделала огромный путь: от фонографа до DVD - а громкоговоритель конструктивно принципиально не изменился. Радикально изменилась только технология его изготовления и материалы. Учитывая, что перед такой простой конструкцией (состоящей всего из нескольких элементов: диафрагмы, катушки и магнитной цепи) стоит огромная массового акустического изделия, миллиарды экземпляров которого используются во всем мире.

                                              6. Акустические системы.

От характеристик громкоговорителей перейдем к составляемым из них акустическим системам. К сожалению, отечественная терминология еще не устоялась и не соответствует зарубежной. Так, собственно "динамики" в нашей терминологии, особенно в старых ГОСТах, именуются "головками", а акустические системы - "громкоговорителями".В современной профессиональной и коммерческой среде используют термин "акустическая система", причем бытовые акустические системы называют по-обиходному "колонками", а профессиональные студийные акустические системы "мониторами". Некоторые, запутавшись, просто перешли на транслитерацию с английского - "спикер", в их устах вовсе не председатель Рады, а динамик "вообще". При этом низкочастотный "спикер" - это "вуфер" или "субвуфер", среднечастотный - "драйвер", а высокочастотный - это "твиттер", но для него есть и русское определение "пищалка" (кстати, точный перевод слова tweeter).

Идеальная акустическая система должна иметь только один широкополосный громкоговоритель, воспроизводящий полную полосу частот 20-20000 Гц. Однако, так как к громкоговорителю предъявляют различные, а зачастую взаимоисключающие требования при работе его в различных полосах частот, сделать такой идеальный громкоговоритель практически невозможно, по крайне мере за приемлемую цену. Поэтому подавляющее большинство современных акустических систем имеют по две и более головки, работающих в различных полосах частот.Низкочастотный громкоговоритель - всегда диффузорный динамик, среднечастотный- тоже, но иногда бывают среднечастотные рупорного типа (horn). Высокочастотные громкоговорители производятся как диффузорные, так и рупорные и купольные (dome, bullet). Двухполосная система используется обычно для так называемых "мониторов ближнего поля", т.е. располагающихся непосредственно вблизи головы звукорежиссера. Один динамик в такой системе воспроизводит низкие и средние частоты, другой - высокие. Для разделения частот внутри корпуса находится разделительный фильтр (в зарубежной терминологии crossover). При этом частота разделения входного электрического сигнала для подачи на низкочастотный и высокочастотный динамики выбирается несколько выше, чем нижняя граница диапазона высокочастотного громкоговорителя. Учитывается также номинальная мощность ВЧ-громкоговорителя. Гораздо лучше воспроизводят слышимый диапазон частот 3-х полосные системы, состоящие из низкочастотного громкоговорителя (woofer), среднечастотного (mid-driver), и высокочастотного (tweeter). Работа в ограниченном диапазоне "своих" частот улучшает звучание низко- и средне- частотных динамиков и снижает искажения, т.к. генерируемые этими динамиками гармоники высокого порядка оказываются выше частоты среза фильтра и соответственно подавляются.

                                        6.1 Акустическое оформление

₁ создает сжатие среды, то противоположная поверхность поршня, в этот же момент t₁, создает разрежение.

Сжатие и разрежение распространяются в разные стороны (Рис.6.1.1). При определенных условиях, огибая поршень, волны интерферируют с колебаниями возникшими с противоположной стороны (фазы) и их сумма стремится к нулю. Это явление называют - акустическим коротким замыканием (АКЗ). Возникновение АКЗ уменьшает отдачу акустической мощности излучателя (поршня) в области тех частот, при которых длина излучаемой волны велика по сравнению с размерами поршня (условия дифракции). Это явление возникает на низких частотах НЧ звуковой волны.

акустического экранного оформления (оформление). Простейшим видом оформления является щит       (Рис.6.1.2). Чтобы полностью устранить АКЗ, необходимо установить щит, у которого линейные размеры плоскости были больше половины длины звуковой НЧ волны λ :

        d > λ/2;   (6.1.1)

 Стандартный акустический экран по ГОСТ 16122-84 имеет размер 1350 х 1650 м.

                Рис 6.1.2

Закрытый ящик (ЗЯ, Closed Box) это оформление второго порядка (рис.6.1.3 А и рис. 6.1.4). По сравнению с другими видами нагруженного оформления менее чувствителен к отклонениям характеристик. Основные его плюсы : прекрасная импульсная характеристика.Это теоретически позволяет получить плоскую АЧХ. Недостаток = низкий КПД, что требует повышенной мощности усилителя, и повышенный уровень четных гармоник из-за несимметричной нагрузки диффузора.

Рис 6.1.3

А = закрытый ящик, Б = фазоинвертор, В = пассивный излучатель

Рис 6.1.4

Следующий по распространенности тип акустического оформления – фазоинвертор (рис.6.1.3.Б). Для работы в фазоинверторе подходят динамики, у которых показатель Fs/Qts составляет 90 и больше. Внешние признаки фазоинверсной породы: легкие диффузоры и мощные магниты. Из всех возможных конструкций систем двойного действия наибольшее распространение получил фазоинвертор (ФИ, Vented Box, Ported Box, Bass Reflex). Это резонансная система. Заключенная в ФИ масса воздуха на частоте его настройки ведет себя подобно диффузору, являясь источником звуковых колебаний. Пассивный излучатель (рис.6.1.3 В) - это разновидность ФИ, в котором масса воздуха в туннеле заменена массой подвижной системы пассивного излучателя В качестве пассивного излучателя чаще всего используют обычную динамическую головку, иногда с удаленной магнитной системой.

рис.6.1.5

Конструктивно он выполнен в виде закрытого ящика с двумя отверстиями

В одном отверстии размещается излучатель (поршень), другое отверстие свободное, и имеет конструкцию в виде небольшой трубы объемом V. Частота фазоинвертора ƒ_ф, (Рис.6.1.5).

При медленных колебаниях (8Гц - 10Гц) пружина С_в (Рис.6.1.5). соединяющая обе массы m, не успевает деформироваться, так как у нее большое упругое сопротивление z :

                      z=1/(ω·С_в);(6.1.2)

      В результате обе массы m_п и m_в двигаются с одинаковой фазой. При этом волна, излучаемая отверстием, сдвинута на 180^o по фазе по сравнению с волной, излучаемой поршнем. Повышение частоты приводит к уменьшению упругого сопротивления воздуха в ящике и пружина С_в начинает деформироваться. В результате между колебаниями обоих масс m_п и m_в возникает фазовый сдвиг, возрастающий с повышением частоты и достигающий на частоте резонанса ящика 180^o. Таким образом, воздух в отверстии и поршень колеблются в противофазе, а волны, излучаемые ими, будут синфазными и интерферируя усиливают друг друга.       Частоту резонанса фазоинвертора ƒ_ф, как правило, выбирают равной частоте резонанса ƒ₀ головки (поршня), т.е. в области НЧ рабочего диапазона (Рис.6.1.5).        При дальнейшем увеличении частоты излучение звука отверстием не происходит, так как инерционное сопротивление воздуха в отверстии ω·m_в становится чрезвычайно большим. При этих частотах фазоинвертор аналогичен закрытому ящику. Внутренние поверхности фазоинвертора также, как и ящика, покрывают звукопоглощающим материалом.