Перед вами начало серии материалов о крайне необычных измерениях обычных акустических систем: будем смотреть на интересную визуализацию внеосевых АЧХ! Это трехмерный график, который показывает распределение интенсивности звука не только в зависимости от частоты, но и от угла. Простыми словами - как звучит колонка в разные стороны. Не беспокойтесь, дальше будет более понятно) Сейчас пару слов о подопытных.
Специально использовал заводские колонки, чтобы исключить неопределенности, связанные с возможной кривизной "гаражных самоделок". Ну и показать, что и заводская продукция, сделанная настоящими инженерами может быть не идеальной и иметь некоторые особенности на графиках. Начнем с полочника вполне известной фирмы, вполне классической конструкции.
Обычная фазоинверторная двухполоска.
Измерение АЧХ с применением временного окна (то есть без влияния помещения, квазибезэховый замер) выглядит так:
Как снимается материал для построения трехмерной визуализации?
Колонка устанавливается на специальный поворотный стол, который крутит колонку вокруг оси. Ось вращения проходит через акустические центры динамиков. Снимаются обычные измерения свип-тоном, при каждом следующем колонка поворачивается на 5 градусов.
В результате обработки полученных данных получаем вот такую красоту:
Уровень звука здесь обозначен цветом, шкала с обозначениями слева. Шкала Х снизу - частота, хоть с этой осью все как обычно:) Справа отмечены градусы. Горизонтальная линия по центру графика соответствует нулевому углу, то есть когда колонка смотрит на микрофон.
Этот график я привел в привычном виде, в виде АЧХ. Можем сравнить информацию с этого графика и АЧХ. Продублирую его здесь:
Красным на графике направленности отмечено максимальное звуковое давление - это соответствует подъему АЧХ на частотах выше 20кГц. Видим подъем на частотах 10-12кГц, отмечен желтым. Думаю, логика ясна. Таким образом, всё семейство внеосевых графиков АЧХ объединяются в одну картинку! Все вместе они выглядят вот так:
Согласитесь, довольно сложно что-то выяснить из такого нагромождения) А рассматривать графики по одному - не самое продуктивное и информативное занятие. Выход есть!
Какую ценную информацию можно извлечь из этого графика? Продублирую его снова:
Видим, что на углах от -30 до 30 градусов никакого криминала не происходит. Все зелененькое, АЧХ колонки при таких смещениях от центральной оси не меняется радикально, только немного проседают высокие частоты.
Видим, на какой частоте происходит сведение полос. Диаграмма направленности большого динамика всегда будет уже, чем маленького, поэтому в некоторых случаях образуется резкая ступенька. У нас явного криминала нет, но тенденция отслеживается вполне четко: на частоте 1кГц и выше излучение становится более узким. Выше 2кГц излучение снова расширяется - вступает пищалка с более широкой диаграммой направленности. Проблема видна, но она далеко не самая серьезная.
Пищалка применена не обычная, и это тоже отражается на графиках. Металлический твитер обычно имеет явный резонанс мембраны, который обычно находится выше слышимого диапазона и выглядит как резкий подъем АЧХ выше 20кГц. В нашем случае это четко отображено и на центральной оси и на широком разлёте этого частотного диапазона. Применение линз обычно приводит к хитрым изменениям на внеосевых АЧХ (да и на осевой тоже), это мы и видим на графике: резкое сужение диаграммы направленности выше 10кГц и сильный вброс на 15. Динамики с открытым куполом обычно показывают более ровные графики.
Нижняя и верхняя половина графика абсолютно симметричны. Сама колонка симметрична относительно центральной оси, поэтому повода для различий просто нет. А на графике их быть и не может - я снимал только половину сектора, 0-180 градусов, остальное достроилось автоматически.
Аналогичным образом снимается и вертикальный график - все то же самое, только колонка при измерении вертится, лёжа на боку. Но, этот график уже не будет симметричным. Да и в целом, он весьма заметно отличается от горизонтальной спинорамы.
Микрофон изначально был установлен напротив точки между ВЧ и НЧ динамиком. Поэтому красная зона от пика пищалки смещена к положительным значениям углов. По этому графику видно, что оптимальная зона прослушивания существенно более узкая, чем в случае с горизонтальной направленностью. Дельта перемещений без сильного изменения звука уже не 30 градусов в каждом направлении, а от силы 15.
На диапазоне 2-3кГц сформировались существенные неоднородности звукового поля, и они находятся всего в 15-20 градусах от оси.
В целом вертикальная спинорама смотрится гораздо менее привлекательно - на ней гораздо больше проблем, оттого она более интересна. Там определенно есть что рассмотреть!
Для начала достаточно. Подведем итоги. Спинорамы - трехмерные графики, которые дают представление о том, как именно колонка излучает звук в пространство. Две колонки с одинаковыми АЧХ могут обладать заметно отличающимися спинорамами, и это не может не сказаться на их звуке в условиях реальной комнаты прослушивания.
Это - дополнительный способ контроля или оценки акустических систем. Вот, добавил его в свой арсенал)
Скоро посмотрим другие колонки, которые очень интересно себя проявят на таких графиках.
Исходные файлы измерений опубликованы на Бусти: https://boosty.to/azvuka/posts/0dc5f27d-41ee-4233-9872-48840a03cd4a?share=post_link
