Акустические системы: Виды, классификации, основные особенности и сферы применения

Суждения подобного рода возникают, когда встроенные акустические системы устанавливаются без учета акустических характеристик помещения, с нарушением указаний производителей, и в результате этого, как нельзя более естественно, звучат плохо.

Акустическая система. Основные понятия

Акустическая система — это устройство, используемое для воспроизведения звука, которое представляет собой важную часть бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Громкоговоритель, как основной элемент акустической системы, предназначен для качественного излучения звука в окружающую среду в воздушной среде. Он может содержать одну или несколько головок громкоговорителей, а также акустическое оформление и электрические устройства, такие как фильтры, трансформаторы и регуляторы. В соответствии с определениями, предложенными Международным электротехническим словарем МЭК 50 (801), термин «громкоговоритель» может применяться как к акустической системе в целом, так и к отдельному компоненту, который в отечественных стандартам называется головкой громкоговорителя (ГГ). Однако в технической литературе чаще всего это слово ссылается на отдельные громкоговорители, а многополосные системы разных конфигураций могут называться акустическими системами, звуковыми колонками и т.д.

• плоский экран;
• открытый корпус;
• закрытый ящик;
• корпус с фазоинвертором;
• пассивный излучатель;
• корпус с лабиринтом;
• TQWP (Transmission Line), линеаризованный корпус;
• рупор;
• бандпас;
• полосовой резонатор;
• громкоговоритель с ЭМОС (Электромагнитным Основанным Сигналом).

Акустические системы, встроенные в корпуса радиоэлектронной аппаратуры, такие как телевизоры, магнитофоны и приемники, называются встроенными; системы, не зависящие от используемой аппаратуры, именуются выносными. Акустические системы являются конечным звеном в цепи звуковоспроизводящей аппаратуры, причем от их качества во многом зависит общее звучание системы.

За последние годы значительный прогресс в развитии бытовой радиоэлектронной аппаратуры значительно повысил объем производства и разнообразие моделей как встроенных, так и выносных акустических систем в отечественной и зарубежной промышленности.

В следующей части статьи будет подробно рассмотрены ключевые составные элементы конструкции акустической системы. Принцип работы многополосной выносной акустической системы обычно представлен на рисунке 1. Структура акустической системы включает в себя следующие основные компоненты:

1. излучатели 1, 2, 3 (низко-, средне-, высокочастотные головки), количество которых в каждом диапазоне частот определяется типом акустической системы;
2. корпус 4;
3. электронные устройства 5, 6 (фильтрующие и корректирующие цепи, схемы защиты и т. д.);
4. регуляторы уровня 7;
5. входные клеммы 8.

Излучатели, используемые в большинстве акустических систем, представляют собой электродинамические головки громкоговорителей. В некоторых системах также применяются электростатические и изодинамические устройства, которые в отечественной терминологии принято называть акустическими системами с нетрадиционными излучателями.

В выносных акустических системах, как правило, используется принцип многополосного воспроизведения. Это означает, что весь диапазон воспроизводимых частот разделен на несколько поддиапазонов, каждый из которых воспроизводится отдельным излучателем, который классифицируется как низкочастотный, среднечастотный или высокочастотный. В зарубежной терминологии существую термины subwoofer (супернизкочастотный) и supertweeter (супервысокочастотный), под которыми подразумеваются динамики, способные эффективно воспроизводить частоты ниже 25 Гц или выше 20 кГц соответственно. В акустических системах классического уровня часто применяется три или четыре частотных поддиапазона, тогда как в массовых моделях обычно реализуется одно- или двухполосная структура. Это связано с тем, что применение широкополосного громкоговорителя не может гарантировать равномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полном диапазоне частот, что может привести к снижению уровня интермодуляционных искажений. Требования к динамикам, работающим в различных диапазонах частот, существенно различаются.

Корпус АС закрытого типа:

Корпус фазоинверсного типа отличается тем, что в нем предусмотрено специальное отверстие или труба, что позволяет повысить уровень звукового давления в определенной области низких частот. Это происходит благодаря излучению задней поверхности диффузора.

Материал для драйверов акустических систем

Это общеизвестный факт, что известные производители динамиков и акустических систем тратят значительные средства на исследования и разработки. В этой связи стоит разобраться, из каких материалов изготавливают наиболее критически важную часть динамика — диффузор. Почему этот элемент так важен? Потому что именно он отвечает за качество передачи звуковой волны, а значит, и за общее качество звучания. Рассмотрим распространенные конструкции средне- и низкочастотных головок, имеющих коническую форму.

В серии Bronze от компании Monitor Audio диффузоры мидбасовых головок создаются под высоким давлением из полипропилена с добавлением металлических вкраплений.

Итак, к чему же стремятся современные инженеры в области электроакустики? Их главная цель заключается в создании максимально жесткой конструкции с легкой мембраной, которая будет кристально чисто воспроизводить весь диапазон частот. Однако, к сожалению, достичь этого в реальном мире практически невозможно. Поэтому производители продолжают совершенствовать материалы, исследуя и используя различные пути для нахождения компромиссов. Необходимо отметить, что на протяжении многих лет бумага оставалась неизменным компонентом для диффузоров. Целлюлоза обладает такими качествами, как легкость и хорошее демпфирование, что позволяет получать максимально чистый звук без искажений. При этом она также минимизирует фазовые искажения и обладает высокой микродинамикой, что в совокупности обеспечивает комфортное звучание. Однако у этого материала есть два существенных недостатка: недостаточная жесткость и склонность к быстрому износу. Хотя производители и стараются улучшить характеристики этого материала, на горизонте постепенно появляются более современные альтернативы.

Низкочастотный драйвер ТТ180 от немецкой компании ELAC имеет двухслойную мембрану, где алюминиевая фольга толщиной 0,2 мм наклеена на бумажную основу.

В 70-х годах XX века в студийных мониторах BBC появились первые синтетические диффузоры, производимые из полипропилена. Интересно, что компания Harbeth до сих пор выпускает подобные динамики, используя собственные полимерные материалы. И хотя полимерные материалы намного более долговечны, чем бумага, у них также есть свои недостатки, в том числе недостаточная жесткость. Также стоит выделить кевлар как инновационный материал для диффузоров. Волокно кевлара отличается сильной прочностью, достаточной жесткостью и хорошими акустическими характеристиками. Тем не менее, даже этот, казалось бы, идеальный материал имеет свои минусы. Кевларовые диффузоры значительно тяжелее бумажных и могут вызывать резкие частотные выбросы, что при неверном выборе частоты часто приводит к искажению звука. Британская компания B&W не только активно использует кевлар в своем производстве, но и работает над улучшением свойств кевларового волокна, создавая гибридные материалы, содержащие кевлар.

Это — популярный кевлар, чья тканая структура материала блокирует образование стоячих волн.

Современный рынок динамиков и акустических систем предлагает благодаря мировым производителям множество гибридных материалов как синтетического, так и природного происхождения для производства диффузоров. Например, компания Mission использует кераформ; ELAC — фольгу на бумажной основе; Symphonic Line — овечью шерсть в комбинации с алюминиевой фольгой. В свою очередь, Yamaha развивает несколько направлений: создание диффузоров из полимеров с добавлением белой индийской слюды и из волокон древесины канадской ели. Каждый производитель уверяет, что именно его материал обеспечивает идеальное звучание, однако никто не может с уверенностью подтвердить это.

Разновидности акустических систем

Существует множество типов акустических систем, которые можно классифицировать по различным критериям. Каждая категория имеет свои преимущества и недостатки, и понимание этих аспектов поможет вам сделать обоснованный выбор в конкретных условиях.

Двухполосные, трехполосные и четырехполосные колонки

Акустические колонки подразделяются на несколько типов по диапазону частот, который они способны воспроизводить. Разделение диапазона частот на более мелкие сегменты связано с техническими трудностями воспроизведения всего диапазона слышимых частот с помощью одного устройства и такие колонки называются «однополосными». Эти устройства существуют, однако уровень качества воспроизводимого звука у них заметно низок. Наиболее распространенными являются двухполосные и трехполосные акустические колонки. В двухполосных системах низкие и средние частоты воспроизводятся вуфером (крупным динамиком), тогда как высокие частоты обеспечиваются твитером. Трехполосные акустические колонки используют отдельный динамик для каждой полосы частот (НЧ, СЧ и ВЧ), что значительно улучшает качество воспроизведения во всем слышимом диапазоне (20 – 20000 Гц). Также имеют место четырехполосные акустические колонки и устройства с ещё большим числом звуковых полос. Разделение аудиосигнала на отдельные частотные поддиапазоны выполняет кроссовер — как цифровой, так и аналоговый фильтр, который обычно интегрирован непосредственно в громкоговоритель.

Активные и пассивные громкоговорители

• Преимущества пассивных систем включают простоту подключения и обслуживания. Например, пользователь может легко заменить центральный усилитель на другой, не затрагивая остальные компоненты акустической системы. Кроме того, пассивная акустика, как правило, более доступна по цене и легче по весу.
• Недостатки пассивной акустики выделяются как обратная сторона её плюсов: отсутствие встроенного усилителя у колонки увеличивает требования к основному усилителю системы. А пассивный кроссовер может приводить к повышению температуры его компонентов, таких как катушки индуктивности и конденсаторы, что, в свою очередь, может вызывать искажения звука во время длительного воспроизведения. Существует мнение, что пассивный кроссовер отнимает мощность у центрального усилителя, что объясняется потерями в цепях фильтра. Пассивные акустические системы, как правило, имеют не более двух полос, что связано с высокой стоимостью и громоздкостью пассивных фильтров для НЧ/СЧ излучателей, что делает их менее популярными для использования в больших концертных залах и клубах.
• Преимущества активных акустических систем включают, в первую очередь, более легкое согласование динамиков с мощностью усилителей. В случае активной акустики эта задача решается производителем, и пользователю не нужно беспокоиться о выборе совместимых компонентов. Часто в активных системах применяются отдельные усилители для харизмы каждого динамика (НЧ, СЧ и ВЧ), что снижает интермодуляционные искажения звука — это один из побочных эффектов работы любого усилителя. Звук становится более чистым, а фактор демпфирования электрической цепи снимается. Кроме того, активная акустика лучше всего приспособлена для работы с цифровыми звуковыми сигналами, так как наличие активного кроссовера позволяет регулировать параметры звучания каждого динамика. Это позволяет адаптировать звучание под акустические особенности помещения и имитировать определенные звуковые характеристики. Наконец, следует упомянуть о еще одной промежуточной категории акустических систем, где активным, получающим внешнее питание, является только динамик, в то время как кроссовер остается пассивным. Эти колонки по качеству звука и характеристикам сравниваются с пассивными, хотя рекламные материалы могут утверждать обратное.

Добавление активных акустических систем

При добавлении пассивных акустических систем необходимо учитывать их импеданс.

Добавить активные акустические системы гораздо проще.

Существующие у активных систем Yamaha серий DSR, DXR и DBR разъемы с маркировкой OUTPUT/THRU/LINK OUT могут быть использованы для подключения дополнительных активных систем. Необходимо помнить, что для подключения акустических систем серии DSR, DXR или DBR нужен кабель с разъемами типа XLR.

Пассивная акустическая система

Пассивные акустические системы обладают таким неоспоримым достоинством, как возможность создания системы, полностью соответствующей пожеланиям пользователя без компромиссов. Каждый компонент системы может быть выбран отдельно, что позволяет создать уникальную акустическую установку. Однако не всем пользователям интересно заниматься такой настройкой; для музыкантов или тех, кто ценит высокое качество звука, подобная сборка может стать оптимальным решением.

Разумеется, высокие требования к качеству звука не нужны для фоновой музыки или просмотра фильмов. Эти требования чаще проявляются в системах стерео или домашнего кинотеатра, где звук играет пренеприятную роль. И здесь речь не о громкости: удачно собранная система может иметь уровень громкости наращивания, однако на данный момент, при грамотном комбинировании компонентов, качество звука может быть гораздо более детализированным и чистым, чем у стандартных колонок активной системы.

Пассивные акустические системы обладают множеством явных достоинств:

• возможность поэтапной покупки отдельных составляющих. Покупатель может собрать свою уникальную систему, соединив компоненты от более раннего времени с современными;
• возможность обновления и расширения. Часто затруднительно сразу приобрести аудиосистему высокого класса. Частичный апгрейд, например, сначала покупая хороший усилитель, а затем другие компоненты, становится доступным для большинства;
• использование усилителей позволяет больше вариантов настройки, чем при использовании активных систем. Ресиверы обычно оснащаются специальными приложениями для оптимизации настроек системы в конкретном помещении. Это удобно для многоканальных установок, так как множество колонок сложно настроить так, чтобы они звучали однородно как между собой, так и по отношению к акустике конкретного помещения;
• возможность экспериментирования и получения лучших результатов. Например, можно подключить два сабвуфера или организовать параллельную регулировку громкости на каждом динамике;
• грамотно спроектированная система с согласированными компонентами отличается высокой надежностью и будет служить независимо от времени без перегрузок.

Однако в пассивных системах имеются и свои недостатки:

• долгий и сложный процесс подбора компонентов, когда все части системы должны согласовываться по множеству параметров, таких как чувствительность, мощность, сопротивление и другие;
• потери сигнала, связанные с расстоянием до усилителя, что может составлять значительные расстояния — до десятков метров. В то время как в активных системах усилитель располагается на расстоянии в несколько сантиметров от динамика.
• трудности при транспортировке. Объемный усилитель и большое количество проводов значительно усложняют перемещения системы.

Какую акустическую систему выбрать: активную или пассивную?

Подведем итоги. Если ваша цель заключается в простоте использования и отсутствии необходимости в дополнительном оборудовании, активные акустические системы подойдут вам лучше всего. Они легко настраиваются и подключаются, что делает их идеальным выбором для людей, важна мобильность. Большинство активных колонок поддерживают беспроводное соединение через WI-FI или Bluetooth, что избавляет от необходимости проводить кабели. В то же время, пассивные акустические системы предоставляют более широкие возможности для настройки звучания и позволяют улучшать его заменой внешних усилителей.

Современные акустические системы предлагают высокое качество звука и множество функций. Производители уделяют внимание как качеству звука, так и дизайну, что позволяет им хорошо вписываться в любой интерьер. Благодаря широкому выбору моделей, каждый сможет найти подходящее решение в соответствии со своими требованиями и бюджетом.

В интернет-магазине Lightdec вы найдете акустические системы на любой вкус и бюджет. Наши специалисты помогут вам выбрать оптимальное решение. Вы можете оставить заявку или связаться с нами любым удобным способом.

Монтаж и размещение – 50 % результата

Монтаж

Даже небольшие изменения в установке, особенно для бескорпусного типа акустики, могут существенно повлиять на качество звука, в то время как для модульных акустических систем достаточно следовать базовым рекомендациям производителя.

Основные принципы монтажа бескорпусных встроенных акустических систем:

• панель должна быть целой, без разрывов, трещин или отверстий, находящихся на расстоянии, превышающем два диаметра установленного излучателя;
• должен использоваться материал, рекомендованный производителями акустики (обычно древесина, ДВП, МДФ, фанера, ДСП, реже гипсокартон) толщиной не менее 10 мм;
• полость за задней частью излучателей должна соответствовать минимальным требованиям, указанным в монтажных инструкциях.

Важно помнить, что у разных производителей существуют свои особенности по установки и размещению встроенной акустики, которые детально изложены в инструкции к изделию. Обязательно предоставьте инструкцию проектировщику и мастерам, осуществляющим монтаж.

Размещение

При использовании многополосных систем объемного звука для домашних кинотеатров, крайне важно правильно разместить динамики. Специалисты настоятельно рекомендуют строго придерживаться схем размещения, предложенных производителем.

Для систем с конфигурацией 5.1 и 7.1 стандартными являются схемы, приведенные ниже.

Тем не менее, при размещении встроенной акустики всегда следует учитывать, где находится слушатель и как воспринимается стереопанорама. Исследования показали, что при потолочном размещении зона восприятия стереоэффекта значительно расширяется.

рис. 1 — стереоэффект при стандартном расположении, рис. 2 и 3 — при потолочном угловом расположении

Психоакустические исследования показывают, что человек плохо определяет локализацию звуковых источников по высоте, в то время как поднятие источников на уровень выше значительно расширяет зону стереоэффекта. Если положение слушателя часто меняется, стоит рассмотреть потолочное или угловое размещение.

АС амфибии и кухонные системы

Для многих пользователей, акустические системы, встроенные в помещения с повышенной влажностью и температурой, являются актуальным выбором. Это может быть ванных или кухни, где использование стандартной акустики может быть нецелесообразным. Для этих целей некоторые производители разработали специальные модели, которые подходят для таких условий.

Стоит отметить, что для ванных комнат с классической плиточной отделкой сложно вычислить наиболее удачное акустическое размещение из-за низкой поглощающей способности керамики и большого количества отражений. Специалисты рекомендуют выбирать акустику с высоким уровнем звукового давления, так как уровень шума в ванной может достигать 85-90 дБ.

Что касается кухонных акустических систем, их требования не так строги, как для ванных комнат, и здесь часто применяются стандартные модели. Удобное расположение кухонной акустики возможно благодаря наличию мебели, но необходимо соблюдать условия монтажа. Если же акустическая система должна находиться слишком близко к источникам влаги, рекомендуется использовать влагозащитные динамики.