Постоянно приходится отвечать на этот вопрос, поэтому решил сделать статью, отвечающую на большинство вопросов по этой теме.
Закрытый ящик (ЗЯ), как следует из названия - условно герметичный корпус, в который вставлен динамик. Он излучает звук только одной стороной диффузора, излучение тыльной стороны гасится в закрытом объеме корпуса.
Это нужно для того, чтобы исключить акустическое короткое замыкание, чтобы противофазная волна от тыльной стороны диффузора не гасила собой фронтальную волну. В закрытом ящике мы просто отсекаем не угодное нам излучение и никак его не используем.
Фазоинвертор (ФИ) использует излучение тыльной стороны диффузора динамика. ФИ представляет из себя резонатор, состоящий из объема воздуха и излучателя, которым может выступать воздушная пробка в туннеле или пассивный излучатель - по сути, это динамик без мотора.
Можете накидываться на меня в комментариях, за то, что я приравнял пассивный излучатель к фазоинвертору:) Принцип работы у них идентичен!
На частоте настройки фазоинвертора он инвертирует фазу на 180 градусов, и мы можем использовать излучение тыльной стороны динамика!
Но, такая идиллия и полная синфазность достигается только на частоте настройки. Выше и ниже нее фазы сигнала, изученного динамиком, и портом фазоинвертора начинают расходиться.
Но кому все это нужно?)) Давайте смотреть, что для нас это означает с практической точки зрения.
Закрытый ящик является акустическим оформлением, у которого чуть больше шансов иметь точный и качественный звук. Действительно многое зависит от используемого динамика и его характеристик, но в общих чертах это так и есть. Зато, из фазоинвертора вы сможете выжать гораздо больше громкости и гораздо больше баса!
Сейчас опишу эти зависимости более подробно. Суть такая: фазоинвертор - когда нужно больше звука и больше баса. Закрытый ящик - когда в приоритете качество.
Давайте смотреть на примерах.
Пример первый: автомобильный мидбас. Возьмём типичные, вполне хорошие параметры для представителя автозвука: полная добротность 0,6, резонанс 60, экв.объем 12л. Попробуем смоделировать для него оба акустических оформления и сравним результаты.
Пока все предельно ясно: закрытый ящик существенно уступает в количестве баса. Но, у него более пологий спад АЧХ, и на самых низких частотах он становится громче фи! Правда, толку в этом никакого: преимущество появляется около 20Гц, да и с уровнем -20дБ вы все равно ничего там не услышите. Но так ли хорош ФИ? Смотрим ещё один график:
Здесь явное преимущество у закрытого ящика. Довольно сложно объяснить, что такое ГВЗ, потому что это не совсем график "отставания баса":) Большое время групповой задержки портит переходные процессы, звук на НЧ становится мутным, гудящим, бубнящим. Чем ниже значение в мс, и чем ниже пик графика по частоте - тем лучше. Приличными значениями считаются порядка 10мс и ниже, на частотах ниже 50Гц. Как видите, фазоинвертор на автодинамике в рамки приличия не попадает, там пик ГВЗ достигает аж 22мс.
Попробуем поиграться с размерами корпуса, и посмотрим, как будут вести себя графики. Начнем с закрытого ящика
При уменьшении объема поднимается резонансная частота динамика в ящике и его добротность. Это мы и видим на графиках: из-за повышения резонанса АЧХ смещается вверх по частоте, при повышении добротности на частоте резонанса появляется горб.
Обратная ситуация происходит с увеличением объема корпуса, и параметры динамика в ящике постепенно приходят к параметрам самого динамика. Большой корпус становится похож на бесконечный экран, который убирает АКЗ и при этом почти не влияет на параметры динамика.
Если исходная добротность динамика низкая, то спад получится более пологим, но и резонанс и широкая область вокруг него будут значительно ниже по уровню, чем СЧ излучения. В случае с динамиком с добротностью около 0,7 увеличение размера корпуса не приводит к существенным проблемам по АЧХ. Можно сказать, что чем чем больше - тем лучше)
Ну и раз уж мы смотрели графики ГВЗ, посмотрим и их:
Теперь разберём, как ведёт себя фазоинвертор. Тут ситуация на порядок сложнее, т.к. мы можем менять не только объем корпуса, но и настройку резонатора. Для простоты, при уменьшении объема настройку буду поднимать, при увеличении - опускать.
Как и ожидалось, при уменьшении объема, количество низких частот падает, кривая становится менее ровной. Но ГВЗ становятся получше:
Чем меньше корпус - тем ниже пик ГВЗ. Это логично, через большой и мягкий объем воздуха в корпусе, у динамика нет возможности точно контролировать поведение порта или пассивного радиатора.
Теперь увеличиваем корпус:
Ух ты, оказывается из небольшого динамика с резонансом 60Гц можно выжать все 20!)) Правда, звучать это будет не очень громко и не очень приятно. Ожидаемо, график ГВЗ при этом улетает в космос. Звук как бы будет, но музыку при этом слушать будет не совсем приятно. Но послушать синусы или реп - почему бы и нет?:)
Забавное наблюдение: а что если взять большой корпус с низкой настройкой и наплевать на пик ГВЗ на довольно низкой частоте?) Ведь на более важных частотах (от 30Гц и выше) график определенно ниже предложенного программой решения:)
Пример второй: теперь возьмём условного представителя домашнего звука. Добротность 0.3, резонанс 30, экв. объем 20л. Смотрим, что получается:
У динамика с вдвое более низкой резонансной частотой и добротностью получился примерно тот же частотный диапазон! Зато размер корпуса заметно меньше: около 5л против 24 в фазоинверторе и 2,5л против 13 в ЗЯ. Это по рекомендациям программы:)
Согласитесь, компактность в современном мире - это невероятно важно. Если акустика играет тот же частотный диапазон, с той же громкостью, но при этом втрое легче, кратно меньше - это очень весомый плюс! Такую технику легче продать, её легче купить и удобней пользоваться. К вопросу о том, почему многие скептически относятся о колонках на автодинамиках - аргументы против определенно есть! Этот посыл также можно применить и к сравнению ЗЯ против ФИ. При схожих размерах ФИ играет громче и более полный диапазон. Хотя, необходимые размеры могут отличаться в зависимости от параметров динамика.
ГВЗ закрытого ящика стабильно низкое, но теперь и фазоинвертор выглядит гораздо более презентабельно, укладываясь в 10мс. Учитывая, насколько больше в этом оформлении низких частот, с чуть большим ГВЗ можно и смириться.
Глядя на все эти нехитрые графики, становится понятно, почему автодинамики не рекомендуют ставить в ФИ. Там хорошего результата не получить: либо делаем ровную АЧХ и получаем бубнилку, либо делаем нормальное групповое время задержки, теряя в количестве низких частот и в ровности АЧХ.
Закрытый ящик всегда хорош, особенно если вы не басофил:)
Но если динамик имеет низкую добротность и подходит для фазоинвертора - в этом корпусе он сможет сыграть гораздо более полноценно, при этом не сильно теряя в качестве.
Закрытый ящик обеспечивает плавный спад АЧХ ниже частоты настройки. Субъективно это выражается в нехватке баса, но при этом вы можете воспринимать даже самые низкие частоты. Из-за плавного спада АЧХ. Да, тихо, но они есть, и вы их явно слышите!
Фазоинвертор ниже частоты настройки имеет гораздо более резкий завал, и глубокого баса почти не остаётся. Вы уверенно и громко слышите то, что находится в рамках рабочего диапазона, а все что ниже безнадежно теряется.
Субъективно, на слух, мне очень нравится ЗЯ. Нравится хлёсткий, точный бас, к недостатку которого можно привыкнуть. Или скомпенсировать завал с помощью активных корректоров. Это отличное решение, но, в этом случае, вы рискуете неожиданно рано исчерпать линейный ход динамика. На НЧ динамик уже не пределе, а общей громкости при этом может быть не достаточно.
Переключаясь на ФИ первое, что вы слышите - баса стало много! Но он немного гудящий и не такой приятный и фактурный.
Не так много времени нужно, чтобы привыкнуть к этому звуку и начать получать и от него удовольствие. Переключаемся обратно на ЗЯ - первая реакция : где мой бас!?!
В общем, это вечная дилемма: выбрать тонкое изящество закрытого ящика, или получить МНОГО БАСА от фазоинвертора. Судя по рынку заводской акустики, предпочтения масс вполне ясны.
С примерно такого же размера корпуса получить значительно больше низких частот, без потери уровня максимальной громкости - это очень ценно.
Кстати о громкости! Фазоинвертор и здесь в плюсе. И дело не только в том, что он использует ту энергию, которую закрытый ящик просто гасит. Особенность работы динамика в фазоинверторном корпусе заключается в том, что на частоте настройки ход динамика минимален. Ниже этой частоты динамик корпусом уже не сдерживается, и буквально идёт вразнос, практически не создавая при этом звука. Поэтому крайне желательно использовать ФИ с сабсоник-фильтром перед усилителем, ограничивающим самые низкие частоты. Если это условие выполнено, вы можете подать на динамик больше мощности, т.к. на самой нижней рабочей частоте ход динамика невелик!
Ну как, сложно сделать выбор? Вы за ФИ или ЗЯ?
Дополняйте, исправляйте, задавайте свои вопросы, на которые вы не нашли ответов в этой статье! Добро пожаловать в комментарии:)