Планирую серию базовых и основополагающих материалов о том, как работает акустическое оформление, зачем оно нужно, какие проблемы с собой несет. Начнем с самого простого варианта - сравним динамик в закрытом корпусе и динамик без корпуса.
По сути - это динамик без корпуса, подставка нужна в первую очередь для удобства. Щит конечно имеет место быть, он будет влиять на звук динамика, но влияние щита такого размера совершенно не принципиальное, и мы явно увидим разницу между звучанием динамика на такой подставке и в закрытом ящике.
Как видите, корпус подразумевает дальнейшие эксперименты. Заглушкой закрыто отверстие, в который можно вставить второй такой же динамик, или пассивку, или порт ФИ, или вообще ничего не вставлять) Выступающая заглушка влиять на звук будет, но совершенно не значительно, и не помешает нам отследить разницу от столь разных акустических оформлений.
Начнем с зависимости сопротивления от частоты.
Резкий горб на низких частотах - это резонанс динамика. Оранжевый график - динамик на подставке, у него резонанс ниже по частоте (75Гц). Можно сказать, что это собственный резонанс динамика.
Когда динамик помещается в закрытый объем, к упругости его подвесов добавляется упругость воздуха в ящике, оттого его резонанс поднимается. Этому соответствует зеленый график, резонанс поднялся до 87Гц.
Переходим к измерениям звука:
Уже можно строить предположения, как изменится звук при изменении акустического оформления динамика:) На каких частотах будет разница и какая, какой диапазон останется неизменным?
Подумали? Спрогнозировали?
Вот результаты измерений:
Это графики с максимальным сглаживанием, на них удобно отследить глобальную разницу в поведении акустических систем динамик + оформление.
Видим, что на высокие частоты акустическое оформление не влияет: от 5кГц и выше графики сливаются друг с другом.
Влияние видно на средних частотах: в районе 1кГц динамик в подставке звучит громче. Излучение тыльной стороны диффузора не гасится в закрытом корпусе, а так же выходит в пространство комнаты, суммируется с основным излучением фронтальной стороны диффузора.
На низких частотах такого суммирования уже не происходит: длина волны становится значительно больше размеров щита и происходит акустическое короткое замыкание (АКЗ).
При движении диффузора динамика вперед, перед ним образуется зона положительного давления, за ним - зона отрицательного давления. Если частота колебаний диффузора достаточно низкая - эти зоны давления могут успеть схлопнуться, нейтрализуя друг друга. Чем ниже частота, тем легче зоне с высоким давлением встретиться с зоной с низким давлением. Чем больше геометрические размеры препятствия, отделяющие фронтальное излучение от тылового - тем на более низкой частоте акустическое короткое замыкание начнет проявляться в полную силу.
Поэтому, один из способов поднять уровень НЧ - увеличить размеры подставки: получаем акустическое оформление щит. Хочется уменьшить габариты щита, который для нормальной работы на НЧ должен быть ОЧЕНЬ большим - можно его "свернуть", получаем открытый ящик.
Но можно пойти дальше, и закрыть крышку, совсем изолировав тыловое излучение внутри корпуса.
Поэтому, даже не смотря на более высокий резонанс в закрытом корпусе, именно динамик в ящике воспринимается как более басовитый: от 300Гц и ниже он уверенно превосходит открытое оформление по уровню звука. Нет АКЗ, динамик не мешает сам себе, эффективность такого оформления на НЧ выше.
Теперь нюансы - АКЗ не убирает бас полностью, он определенно остался, просто ниже по уровню, чем мог бы быть. Ниже определенной частоты начинается завал АЧХ (порядка килогерца), который определяется геометрическими размерами щита. Чем щит больше - тем ниже начнется спад.
Второй излом случается в районе частоты резонанса: динамик сам по себе начинает звучать тише на частотах ниже резонанса.
В открытом оформлении этот спад более пологий, и сам резонанс ниже, поэтому к самым низким частотам открытое оформление по-немногу начинает отыгрывать отставание. Но, в любом случае, опередить закрытый корпус у этого оформления не получится.
Смотрим на эти же графики со слабым сглаживанием.
Резкие провалы на графиках - это влияние помещения. Есть чёткое ощущение, что открытый корпус значительно более мягко реагирует на комнату: график динамика в закрытом ящике имеет более резкие провалы. Это может быть одной из причин, по которой открытое акустическое оформление имеет своих приверженцев.
Попробуем отловить разницу на других графиках.
Более плавный спад после стартового подъема наверняка связан с тем, что сам по себе красный график более басовитый. А вот относительно горба на 14ой миллисекунде у меня такой уверенности нет - возможно это что-то негативное, привнесенное корпусом, или его взаимодействием с помещеним. Чтобы в этом убедиться, нужно выровнять АЧХ двух этих оформлений и повторить измерения в одинаковых условиях. Если одинаковые АЧХ будут иметь заметно отличающиеся графики степа - тогда можно будет делать уверенные выводы. Пока - лишь очередное предположение, что динамик в открытом оформлении более корректно взаимодействует с помещением.
Смотрим дальше: ГВЗ
100-200Гц - явное преимущество открытого оформления. Но, с той же оговоркой - нужно выравнивать АЧХ и смотреть, что получится в этом случае. Все-таки разница по громкости на этом диапазоне может достигать 10дБ
Искажения:
Принципиальной разницы не замечено. Интересно, что интервал 100-200Гц, который мы обсудили в прошлом пункте, на этом графике лучше выглядит в закрытом ящике.
Пики красного графика на 500+, 1кГц и 1,5кГц - это артефакты от стоячих волн внутри корпуса. Они практически полностью исчезают при применении звукопоглотителей внутри корпуса. Это влияние можно увидеть и на зависимости сопротивления, если посмотреть на этот участок более внимательно:
На графике из корпуса явно видны горбики, которые вполне соответствуют всплескам искажений. Повторюсь, это практически полностью исчезает при наполнении корпуса.
Я неоднократно встречал утверждения, что открытые оформления звучат очень интересно на средних частотах. Подтвердилось ли это на измерениях?
Из самого явного, что нам удалось выяснить - средних частот становится больше на 3-5дБ - такую разницу мы услышим очень явно. Есть ощущение, что открытое оформление меньше заводит комнату, акустика будет меньше гудеть и звучать более чисто. Но удостовериться в этом можно только сделав измерения и запись звука при одинаковой АЧХ.
Сделаю, про это будет вторая часть статьи и ролик. В комментариях жду ваши дополнения, исправления, и прочие умные мысли.