Улучшение звучания коаксиальных динамиков (ликбез)
_jazz_
примусы починяю.
УЛУЧШЕНИЕ ЗВУЧАНИЯ КОАКСИАЛЬНЫХ ДИНАМИКОВ
Компонентные акустические системы получили в car audio широкое распространение, причем с появлением бюджетных комплектов область их применения заметно расширилась. Удобство компоновки, легкость настройки звуковой сцены снискали им заслуженную популярность. Однако в некоторых случаях удобнее использовать коаксиальные динамики. Причин может быть много: сложность косметической интеграции компонентных систем или дополнительных пищалок, желание сохранить исходный вид салона, нестандартный размер и т.д. В некоторых случаях заменить штатные коаксиалы другими динамиками вообще невозможно без кардинальной переделки посадочных мест из-за специфических размеров или особенностей конструкции. Что же делать в этом случае? Постараться выжать максимум из имеющегося «сырья».
Чаще всего коаксиальные динамики установлены в торпедо и работают в акустическом оформлении «открытый корпус». Вследствие акустического короткого замыкания воспроизведение частот ниже 200-300 Гц значительно ослаблено независимо от размера диффузора и частотной характеристики самого излучателя. Все попытки воспроизвести хоть какое-то подобие баса без доработки штатного места лишены смысла. Поэтому будем рассматривать коаксиал в торпедо исключительно как СЧ-ВЧ излучатель, и исследуем, как можно улучшить его характеристики в этой роли.
Три источника и три составные части
(не марксизма, конечно, а коаксиала):
Основной излучатель
Дополнительный излучатель
Кроссовер
Основной излучатель массовых конструкций снабжен диффузором из полипропилена различных модификаций, а в штатных коаксиалах он нередко бумажный. С точки зрения качества звучания последний вариант предпочтительнее. Почему — понятно: плавный переход из поршневого режима работы в зонный, отсутствие призвуков, малая масса, достаточно высокая верхняя граница частотного диапазона (7-10 кГц).
Если обратиться к статистике, то большинство коаксиалов «торпедного» калибра (10-13 см) снабжены одним дополнительным излучателем. Чаще всего это пищалка с текстильным или пластиковым куполом диаметром 13-18 мм, иногда металлизированным. Собственная частота резонанса таких излучателей 1,5-3 кГц, это запомним на будущее.
Кроссовер большинства коаксиалов работает только с пищалкой и образован единственным конденсатором емкостью 3,3-4,7 мкФ, чаще всего — электролитическим. Таким образом, это простейший фильтр первого порядка с частотой среза 6-9 кГц, поэтому подавление внеполосных сигналов недостаточное, возможна перегрузка пищалки. Следствие — «поросячий визг» и заметные резонансные призвуки.
С чего начать
Итак, первый и самый очевидный путь повышения качества звучания — заменить оксидный конденсатор в кроссовере более приличным, а заодно и пересмотреть его номинал. Если основной излучатель бумажный, то он уверенно отыгрывает диапазон средних частот, и помощь пищалки требуется лишь на высокочастотном участке диапазона. В таком случае емкость конденсатора можно снизить вплоть до 2 мкФ, это сдвинет максимальную отдачу в область частот выше 10 кГц. Как отмечалось в свое время («О бедной пищалке замолвите слово» — «Мастер 12вольт» № 47), электрический резонанс емкости фильтра с индуктивностью звуковой катушки пищалки формирует небольшой горб на АЧХ, вот его мы и «задвинем» наверх, чтобы улучшить отдачу в этом диапазоне частот. Повышение частоты раздела повысит и перегрузочную способность пищалки, это позволит без риска подводить к динамикам более высокую мощность.
Теперь займемся основным излучателем. Поскольку в коаксиалах не используют склонные к внутренним резонансам «жесткие» диффузоры, то переход из поршневого режима работы в зонный происходит плавно. Поэтому дополнительно ограничивать полосу частот сверху не требуется.
Рост индуктивности звуковой катушки с частотой приводит к увеличению импеданса головки. Причем индуктивность эта у «среднестатистического» коаксиала составляет 0,2-0,4 мГн, и уже на частотах 2-3 кГц импеданс возрастает практически в два раза. Обстоятельство неприятное, но в нашем случае и его можно обратить на пользу.
В случае компонентной акустики в кроссовере обычно имеется стабилизатор импеданса в виде RC-цепи, подключенной параллельно динамику. В ряде работ показано, что для среднечастотных головок удобнее оказывается включение последовательного резистора (диссипатора). При таком подключении головка питается уже не от источника напряжения, а от источника тока, поэтому происходит не только стабилизация импеданса в широком диапазоне частот, но и значительное снижение интермодуляционных искажений, особенно заметное при использовании недорогих широкополосных и среднечастотных головок.
Практика показывает, что достаточно установить резистор с сопротивлением, приблизительно равным 0,5-1 номинального импеданса головки. Для частоты раздела выше 300 Гц мощность рассеяния резистора должна равняться 15-20% номинальной мощности головки. Следует также учитывать снижение отдачи и ухудшение демпфирования, но мы договорились не рассматривать низкочастотную область.
Теперь посмотрим, к чему приведет включение резистора последовательно с коаксиальной головкой. Для моделирования, как обычно, используем среду MicroCap и простую модель динамической головки со средними для коаксиалов значениями Re и Le.
Что же получилось в итоге? На частотной характеристике основного излучателя появился плавный подъем в области 3-10 кГц величиной около 3 дБ. Величина подъема определяется индуктивностью звуковой катушки и сопротивлением добавочного резистора. В зависимости от характеристик динамика это или компенсирует завал АЧХ, или прибавит детальности звучания. Завал АЧХ выше 10 кГц — влияние режекторного контура, образованного емкостью фильтра и индуктивностью пищалки. На артефакты в области выше 15 кГц можно не обращать внимания, на этом участке наложится еще естественный спад АЧХ динамика. Таким образом, почти без усилий у нас появилось некоторое подобие кроссовера для основной головки. Благодаря индуктивности основного излучателя характеристики кроссовера пищалки тоже изменились. Несмотря на очевидный первый порядок, крутизна спада АЧХ достигает 9 дб/октава.
Это плюсы. Теперь минусы. Ухудшенное демпфирование может привести к некоторому «бубнению» в области частоты резонанса основного динамика (100-150 Гц). Но, поскольку чувствительность снизилась примерно на 6 дБ, о подключении доработанного коаксиала к встроенному усилителю головного устройства, скорее всего, придется забыть. А раз так — во внешнем усилителе найдется активный кроссовер, чтобы ограничить снизу рабочую полосу частот.
В порядке эксперимента доработке были подвергнуты несколько коаксиальных динамиков разных марок:
AUDAX (штатные Renault)
Prology PX-1022
JBL P-452
Во всех случаях было отмечено «просветленное» звучание среднечастотного диапазона, исчезла «сиплость» пищалки при большой подводимой мощности, улучшился общий тональный баланс. Даже грубые AUDAX с тяжелыми картонными диффузорами и отвратительными пищалками — и те обрели второе дыхание.
Источник
Как настроить коаксиальную акустику через магнитолу
Эта настройка является безопасной для аудиосистемы, но не является абсолютно верной для всех аудиосистем. Дальнейшая регулировка производится под конкретную систему и слушателя.
Настройка магнитолы зависит от ее конкретной модели, здесь рассмотрим настройки которые есть практически на любой магнитоле.
1. Настройка магнитолы:
1.1 Bass Boost — ЗЛО! Забудьте про него! Ставим 0 или OFF
1.2. Loudness — тонкомпенсация, в системах с внешними усилителями сначала выставляем тонкомпенсацию, потом согласовываем уровни ГУ и усилителя, либо вообще не пользуемся этой функцией. Если ГУ и внешний усилитель согласованы по уровню и после включить тонкомпенсацию — возможно появление клипинга!
1.3. Эквалайзер — с помощью него можно компенсировать недостатки звучания системы, лично я изначально ставлю его полностью в 0, далее при выявлении недостатков звучания со временем корректирую звук. Здесь так же при увеличении определенных частот на внешнем усилителе возможно появление клипинга, об этом стоит помнить.
1.4. Sound Retriver и другие различные «улучшайзеры звука» — Как и в случае с тонкомпенсацией выставляются до согласования ГУ с усилителем, либо вообще не используем.
1.5. Кроссовер магнитолы: При наличии такового выставляем —
1.5.1 HPF — Зависит от типа динамиков, открываем спецификацию и смотрим от скольки Гц он играет и ставим срез. Ориентировочно 16 см мидбасс от 80 Гц, 13 см — 100-125 Гц. Середина 150-200 Гц. Еще раз повторяю это не истина последней инстанции, все зависит от конкретного динамика и того сколько Вт на него будет подано (чем ниже будет срез тем меньше Вт можно подать на динамик). Порядок фильтра — на слух (чем больше порядок фильтра тем меньше вероятность выхода из строя динамика на высоких мощностях)
1.5.2 LPF — Зависит от типа акустического оформления сабвуфера. Ориентировочно 60 — 80 Гц. Порядок фильтра — на слух. Уровень желательно установить на 0, и регулировать громкость непосредственно с усилителя.
Настройка усилителя зависит от его оснащенностью фильтрами. Если на магнитоле выставлены HPF и LPF — то на усилителе их выставлять не обязательно, можно просто максимально распустить фильтр. Если кроссовера в магнитоле нет — выставляем срезы на усилителе. Bass Boost выкручиваем на 0
2. Настройка усилителя под динамики:
2.1. Включаем HPF фильтр
2.2. Выставляем срез так же как описано в пункте 1.5.1
2.3 Устанавливаем Gain (Level):
— Включаем хорошо знакомый трек.
— Выставляем на магнитоле максимальную громкость (БЕЗ ИСКАЖЕНИЙ). Это не значит что нужно выкрутить громкость на максимум, например: у пионеров максимум 62 деления громкости, ставим где то на 45-50. Разные модели магнитол ведут себя по разному, на басклубе был тест осциллографом Pioneer DEH 80PRS, даже на громкости 62 без «улучшайзеров» он не клипует. Но не факт что ваша магнитола так же себя поведет, поэтому выкручивайте около 80% от максимальной громкости.
— Начинаем крутить Gain (Level) до тех пор пока не услышим искажения в звуке, как только услышали — открутили Gain немного назад.
— Прогоните другие треки и послушайте не будет ли на них искажений, если будут то еще убавьте Gain
— Запомните! Та громкость которую вы выставляли на магнитоле при настройке Gain является максимальной! Больше крутить не следует!
3. Настройка усилителя под сабвуфер:
3.1 Включаем LPF фильтр (если вы используете моноблок то ничего включать не надо)
3.2 Выставляем срез так же как описано в пункте 1.5.2
3.3 Настройка Subsonic (фильтр инфранизких частот). Если у вас сабвуфер в оформлении типа Фазоинвертор (ФИ), Четвертьволновой резонатор (ЧВ), Рупор — обязательно используем Subsonic. Фильтр выставляется на 3-5 Гц ниже частоты настройки короба.
3.4 Gain настраивается так же как в пункте 2.3
Первоначальная настройка закончена, следите за динамиками первое время, возможно потребуется небольшая корректировка настроек. Не забывайте разминать динамики после покупки. Прокладывайте грамотное питание во избежание клиппа! Проследите за просадо
Источник
Коаксиальная автомобильная акустика против компонентной: что лучше?
Содержание
Содержание
Сделать музыку в авто задача нехитрая, кажется на первый взгляд. Аудиосистемы в автомобиле бывают двух типов — коаксиальные и компонентные. Но в чем между ними разница? Какая звучит качественнее? Какую проще монтировать? Что придется докупать? Какой вариант обойдется дешевле? Попробуем разобраться.
Отличия в конструкции
В конструкции все просто. Компонентная система состоит из нескольких компонентов. Как правило это два типа отдельных динамиков: высокочастотные, именуемые твитерами, и широкополосные, отвечающие за средние и высокие частоты. Бывает и трехкомпонентная акустика — в ней дополнительно есть среднечастотный динамик.
В коаксиальные динамики в один общий корпус встроен и высокочастотный, и широкополосный динамик. Бывают и трех, и четырехполосные коаксиальные динамики, но все они собраны в единое целое.
И в коаксиальной, и в компонентной акустике разные динамики воспроизводят разные наборы частот, только в первой эти динамики смонтированы в единое устройство, а во второй состоят из нескольких компонентов. Смысл такого деления очевиден, ведь чем у́же полоса частот, которую ему «скармливает» усилитель, тем меньше он нагружается, и тем чище и качественнее он воспроизводит предназначенный ему диапазон.
Чтобы автомагнитола преподнесла каждому из динамиков частоты, предназначенные именно для него, используется кроссовер. В коаксиальную систему он чаще всего встроен, причем представляет собой довольно простую конструкцию — нередко это обычный конденсатор.
В компонентной акустике кроссовер — отдельное устройство, которое чаще всего качественнее встроенного, как минимум, в нем будет защита от перегрузок. Продвинутые модели предоставляют большие возможности. Например, они позволяют скорректировать разницу в расстоянии от динамика до слушателя — ведь водитель сидит в автомобиле не по центру. Чтобы это компенсировать, в некоторых кроссоверах есть переключатель, позволяющий на 1-2 Дб убавить громкость одной из сторон. Топовые модели также умеют настраивать фазу и другие специфические опции, позволяющие скорректировать звучание аудиосистемы.
Нередко динамики компонентной акустики настолько мощные, что обычная автомагнитола не справляется с ними — звук хрипит. В этом случае понадобится отдельный усилитель. Если усилитель обладает достаточным количеством фильтров и каналов, то подключить компонентную акустику к нему можно и без кроссовера. Например, к четырехканальному усилителю можно подключить сразу четыре динамика, каждый канал будет усиливать свой.
Динамики должны быть очень точно подобраны под усилитель, поскольку из-за разницы в сопротивлении или неверной настройке среза фильтров они могут сгореть. Усложняет дело то, что для каждой модели значения индивидуальны.
Однако если усилитель достаточно продвинутый и обладает нужными настройками, либо есть аудиопроцессор — открываются большие возможности. Например, можно полностью управлять фильтрами, то есть настраивать диапазоны частот, которые подаются на динамики. Также можно управлять крутизной среза фильтра и временными задержками, чтобы еще точнее компенсировать разницу в расстоянии динамиков до слушателя. Опытный автомеханик может очень точно настроить звуковую сцену, создав ощущение, будто источник звучания находится не сбоку, а спереди от водителя.
Отдельно стоит сказать про сабвуфер. Он воспроизводит саббас от 20 до 80 Гц — с такими частотами плохо справляются динамики диаметром меньше 8 дюймов. Подключить сабвуфер можно в дополнение и к коаксиальной, и компонентной системе.
Активные сабвуферы уже имеют встроенный усилитель, их достаточно просто подключить к магнитоле, но для этого в магнитоле должно быть минимум три линейных стереовыхода. К пассивному сабвуферу вообще понадобится отдельный усилитель.
Разница в качестве звучания
По качеству звучания компонентная акустика в автозвуке выигрывает у коаксиальной. И причина не в самой конструкции, не в кроссоверах и даже не в точности их настройки. Доказательством тому служит факт, что коаксиальные динамики изначально использовались в Hi-Fi-аппаратуре — они впервые были представлены компанией Tannoy еще в 1947 году. Фирма эта была настолько популярна среди аудиофилов того времени, что «танно́ями» часто называли вообще любую Hi-Fi-акустику. Главным преимуществом новинки стало отсутствие фазовых сдвигов при работе высокочастотного и среднечастотного динамиков. Звук исходит из одной точки, поэтому область комфортного прослушивания более четкая. Коаксиальная акустика и поныне широко используется в профессиональной аудиотехнике — студийных мониторах, порталах и т.п.
Но то, что является плюсом для студийных и домашних Hi-Fi-систем, становится минусом для автозвука. Объясняется это достаточно просто: коаксиальные динамики, вмонтированные в дверь, излучают звук не по направлению к ушам слушателя. А это значит, что высокие частоты, которые излучаются твитером довольно кучно и направленно, будут улавливаться ухом только после их многократных отражений от элементов салона авто. Так звучание становится размытым, неточным и глухим. Хоть некоторые и модели оборудуются поворотными твитерами, это не особо помогает.
Правильное расположение динамиков — один из ключевых фактор для получения хорошего звука.
Не важно, сколько стоит аудиосистема и ее компоненты, если динамики не направлены на слушателя. Именно возможность правильно расположить динамики — ключевое преимущество компонентной аудиосистемы. Например, твитеры будут установлены на уровне ушей и повернуты в сторону слушателя. Как правило, их монтируют в уголках зеркал или в стойках лобового стекла. Только так можно получить максимально качественный звук.
Угол распространения звука в среднечастотных динамиках больше, поэтому нет проблемы, если они установлены в двери. Но все равно для максимального качества и лучшей детализации среднечастотник направляют на слушателя, для чего в двери конструируется специальный подиум. Очевидный минус такой конструкции — сложность монтажа. Потребуется модификация корпуса автомобиля.
Разница в монтаже
Несомненным плюсом коаксиальных динамиков является простота их установки в автомобиле. Пару таких динамиков легко вмонтировать в двери или в полку багажного отделения — в предусмотренные конструкцией авто штатные места. Профессионалы советуют монтировать их в задние двери, поскольку при установке в передние высоких частот почти не будет слышно из-за узконаправленности твитеров.
Чтобы оборудовать авто коаксиальной акустикой, потребуется лишь пара динамиков, провода и автомагнитола достаточной мощности. Останется лишь смонтировать и подключить — система готова!
В компонентной акустике больше элементов — как минимум 4 динамика, пара кроссоверов и значительно больше проводов. При этом далеко не у каждой автомагнитолы достаточная номинальная мощность, чтобы справиться с такой системой. Поэтому нередко требуется еще и усилитель, а для тонкой настройки и максимального качества звучания — звуковой процессор. Монтаж всего этого великолепия также представляет собой нетривиальную задачу. Потребуется вмешаться в конструкцию салона и создать подиумы для динамиков, развести проводку и грамотно все подключить. Кроме того, рекомендуется сделать шумо- и виброизоляцию салона, чтобы избежать шума улицы и различных скрипов кузова или салона.
Источник