Трехполосная напольная акустика. Трехполосная акустика в автомобиль. Двух-, трех- и более полосные акустические системы

3-полосная акустика в автомобиле

Любители слушать в автомобиле музыку высокого качества непременно оценят возможности современных систем, выпускаемых различными производителями. Среди множества видов и систем, отдельное место заслуженно занимаем трехполосная акустика, которая составляет конкуренцию двухполосной.
Акустика трехполосная рассчитана на людей, требовательно относящихся к качеству звука, и в этой статье мы узнаем про нее все.

Общий взгляд на трехполосную акустику

Как правило, мнение профессионалов и экспертов в области хорошего звука всегда на стороне 3-полосной акустики. Это не аксиома, но большинство из них сходятся в едином понимании того, что такая акустика идеально подходит для профессионального понимания.
Итак:

• В первую очередь, начнем с того, что наличие сабвуфера(см.) – это обязательный вариант в любой акустике и та же двухполосная акустика уже становится 3-полосной, а последняя уже 4-полосной.
• Сабвуфер в двухполосной системе – это важнейший динамик и без него данный вид акустики воспроизвести хороший и качественный звук просто не в состоянии.

Примечание. Сабвуферы нужны для того чтобы хорошо отрабатывать басы. В автомобиле частенько возникают трудности с инсталляцией саба, в связи с ограничением пространства салона.
Кроме того, важнейшее значение имеет правильное расположение басовика, в противном случае никакой пользы от установки не будет.

• Появление 3-полосной акустики и вызвано как раз тем, что сабвуфер устанавливать немного сложно. Но это вовсе не означает, что трехполосная акустика без проблем играет без саба.
  Но она обходится без него, ведь с информативными басами вполне справляется. Кроме того, если размер головок басовой секции 200 мм или даже больше, то сабвуфер использовать и не обязательно вовсе. С другой стороны, любителям музыки, которая так сказать «колбасит», без этого динамика не обойтись.
• Преимущество 3-полосной акустики проявляется и в том, что она подразумевает более правильную акустическую сцену. Так, большая часть формировки звуковой сцены в салоне автомобиля возлагается на пищалки, которые играют в полный рост выше 5 кГц.
  3-полосная система в данном случае актуальна, так как подразумевает наличие среднечастотника, захватывающего часть диапазона и мидрейнджера, максимально мобильного в тесном салоне машины.

• В трехполосной акустической системе увеличены басовики. Эти самые большие низкочастотники вносят меньше искажений из-за того, что имеют большой размер.
• В трехполосных системах используются лучшие по качеству кроссоверы. Они и сложнее и больше. Имеют такие кроссоверы два фильтра низких частот и столько же фильтров, пропускающих ВЧ.

Разница между двух- и трехполосной акустикой

Двухполосный или трехполосный? Вечная борьба на всех этапах соревнования, которая идет, если честно, с переменным успехом.
Каждой из этих систем уделено свое место. Если трехполосная система намного сложнее двухполосной и более точнее из нее выходит звук, то и установка значительно труднее и не каждому по плечу.
Но обо всем поподробнее:

• Для начала в точности уясним, а какую из систем надо называть 3-полосной, какую 2-ух? Наличие саба, как и говорилось выше, актуально в обоих случаях. В количество полос он не входит.

Примечание. Любая трехполосная акустическая система состоит из мидбаса, среднечастотника и высокочастотника. Двухполосная система же состоит из одного динамика, воспроизводящего мидбас и СЧ, а также высокочастотника.

• По умолчанию в трехполосной системе лучше звуковая сцена, чем в двухполосной акустике. Именно СЧ динамик несет основную часть так называемой «пространственной» информации.
  Он заметно компактнее мидбаса по размерам и дает уникальную возможность установщику поместить его оптимально направленно.

Примечание. СЧ динамик не потребует объемного акустического оформления, как мидбас. По сути, это означает, что его можно установить где угодно.

• В качестве места для установки среднечастотника трехполосной акустики часто выбирают топредо, реже стойки автомобиля и двери.
• Общая диаграмма направленности в трехполосной системе гораздо более предсказуема, чем двухполосная. В этой акустике каждый динамик(см.) является отдельным звеном, но солирующим с остальными, которым и передает свою музыкальную «эстафету» по частоте.
• Трехполосная акустика мощнее двухполосной по вполне понятным причинам. Эта система способна создавать большее звуковое давление и громкость звука идет практически без искажений.

• Трехполосные системы гораздо дороже двухполосных, как по затратам на покупку, так и по стоимости установки. Монтаж трехполосной акустики вообще для многих неприемлем, и поэтому ими отдается предпочтение двухполосным акустическим системам.

Примечание. Сложность установки трехполосной системы заключается, в первую очередь, в кроссовере, который на стадии установки представляет собой такую проблему, что его лучше выбросить и подобрать новый. Дело в том, что штатный трехполосный кроссовер способен функционировать только при идеальном варианте размещения динамиков, то есть на одинаковом расстоянии от слушателя, а в салоне автомобиля достичь этого довольно сложно.

• Установка трехполосной системы сложна еще и тем, что установщик должен иметь хороший музыкальный слух. Кроме того, на плечи установщика ложится и забота о наличии специального инструментария, в этом случае особого и трудно находимого.
  И такой специалист, разумеется, не обойдется дешево. Доверять же монтаж такой системы кому попало очень опасно, так как риск испортить акустику в этом случае вдвойне велик, чем в случае с двухполосной.

Что же делать? Отказаться из-за сложности установки от сложной трехполосной системы в угоду двухполосной?
Ответ неоднозначен и скорее всего, зависит это от того, насколько владелец будущей акустики понимаем трудоемкость процесса монтажа и его затратность. Если он обязательно хочет слушать музыку с превосходным звуком, без каких-либо искажений, то придется сделать выбор в пользу 3-полосной акустики, и это будет правильным решением.
Установить трехполосную систему своими руками очень сложно, хотя в сети и можно найти подходящие инструкции, как это сделать. В процессе монтажа поможет просмотр видео и фото – материалов.
Как и говорилось выше, цена на установку такой акустики довольно высока, поэтому провести все самому выгодно, но очень рискованно.

Участника теста:
35 000 - 78 000 Р *

Принято считать, что наиболее точный и сбалансированный звук создает не напольная, а полочная акустика. Мы часто даже называем полочные колонки «мониторами», имея в виду их почти студийную точность звучания. Однако трехполосная конфигурация, которая также весьма способствует повышению точности и разрешающей способности, используется в полочных моделях крайне редко. Лишь пять моделей удалось найти для нашего теста. Посмотрим, насколько они окажутся хороши.

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ

В трехполосной акустике на каждый излучатель приходится более узкий диапазон частот, благодаря чему мы получаем более высокое разрешение и если не более глубокий, то по крайней мере более четкий и управляемый бас. Однако согласование трех полос требует сложных фильтров, что может привести к снижению динамики, фазовым искажениям и нарушению тонального баланса. Эти аспекты звука я предлагаю рассмотреть особенно внимательно, Качество и цена также будут учтены и получат соответствующие оценки.

78 000 Р *

57 900 Р *

56 700 Р *

35 000 Р *

40 320 Р *

Сводная таблица

Результаты

По сути своей трехполосная конструкция является самой оптимальной: распределив частоты по трем динамикам, можно заметно увеличить детальность, расширить частотный диапазон, обеспечить лучшую управляемость каждого излучателя и снизить уровень искажений. Однако при этом разработчику необходимо привести к общему знаменателю три совершенно разных по существу излучателя, задав тем самым правильную форму АЧХ и по возможности сохранив их чувствительность на приемлемом уровне.

Все представленные в тесте акустические системы продемонстрировали высокое для своей ценовой группы разрешение, очевидно лучшее, чем у большинства двухполосных моделей аналогичной стоимости, однако не все раскрыли потенциал трехполосной системы в полной мере.

С технической точки зрения
трехполосная конфигурация дает
разработчику гораздо больше
шансов создать ровную, тонально
сбалансированную и широкую АЧХ,
нежели двухполосная.

Из пяти исследуемых моделей лишь в одной были продемонстрированы сразу все преимущества использования трех полос. По этой причине я решил ограничиться одним призом симпатий, вручив его модели Polk Audio LSiM703. Эта акустика звучит наиболее ровно, достоверно и интересно. К тому же она обладает самым мощным басом, позволяющим обойтись без дополнительной НЧ-поддержки. Такой звук вполне подпадает под определение мониторного.

Еще одним потенциальным претендентом на приз симпатий была акустика Kef R300, способная весьма качественно воспроизводить СЧ/ВЧ-диапазон, однако не самый подходящий для данной модели НЧ-драйвер вынуждает использовать сабвуфер с высокой частотой среза, что значительно увеличивает сложность и стоимость системы.

Также стоит отметить неплохой потенциал, заложенный в модели Quadral Argentum 330, раскрыть который можно путем правильного выбора сабвуфера.

* УКАЗАНА ПРИБЛИЗИТЕЛЬНАЯ ЦЕНА

Iridium 8.3i

Почему в зоопарк? Об этом чуть позже, не волнуйтесь, будет вам зоопарк. Но сперва - про полосы. Теперь уже - в акустическом смысле.

Число потребных частотных полос в акустической системе зависит в первую очередь от требований, предъявляемых к звуковому давлению и зоне покрытия. Если музыка негромкая, а вы имеете возможность эгоистично занять sweet spot (то есть оптимальную для прослушивания точку), то вполне можно обойтись двумя полосами. До середины прошлого века люди обходились и одной, хотя при этом как минимум недополучали баса, как максимум - и верха тоже. Максимум наблюдался далеко не всегда - в те поры человечество умело делать широкополосники с более высокой частотной границей, нежели у многих нынешних купольных твитеров. Другая крайняя опция - озвучка концертных залов и площадок. Там без пяти полос никто и разговаривать не станет (два баса, две середины и верх), а уж сколько головок задействовано в каждой полосе - страшное дело. Плюс ещё всякие хитрости (вроде излучателей с регулируемой дисперсией), которые создателям домашней и автомобильной акустики и не снились.

В машине негромкая музыка почему-то не прижилась, это не лифт в пятизвёздочном отеле. Помимо доброй традиции, на то есть и объективная причина психофизиологического характера. Даже если вам кажется, что в движущемся авто тихо (сами немцы постарались или вы в три слоя всё закатали), это не более чем иллюзия. В салоне на ходу бушует инфразвук (и чем больше ход, тем сильнее), его природа - шумы качения и аэродинамика. Как звук мы эти составляющие не воспринимаем или воспринимаем слабо (на границе слышимого диапазона), но слух, устроенный гораздо сложнее примитивного RTA-анализатора, подстраивает чувствительность уха (вернее, мозга, конечно) под реальную акустическую обстановку. На низких частотах - в особенности, отсюда и разные настройки в чемпионских машинах: для соревнований (на месте) и для себя (в движении). С другой стороны, ограниченный объём салона, соответственно, ограничивает и потребности в мощностях. Так что как будто отводим одну полосу сабвуферу, оставляем две полосы на собственно акустику - и всё.

Или не всё? Мы не учли, что в машине мы никогда не имеем возможности занять ту самую sweet spot - автомобильные конструкторы из вредности ставят туда рычаг КПП. Можно, наверное, известный принцип FTP (начхать на пассажира) довести до логического совершенства и установить акустику таким манером, чтобы sweet spot расположилась как раз в голове водителя. Но тогда посреди салона придётся ставить акустику, что тоже не удобно и не эстетично. А если симметрично, то оба обитателя передних сидений окажутся «не в фокусе» - и вот тут особое значение приобретают характеристики направленности излучателей. Если вы заранее обязуетесь не злоупотреблять громкостью, ставьте фронты на «четвёрках», максимум - на «пятёрках». В первом случае проблемы с направленностью излучения мидбасов почти не возникают, во втором - не слишком существенны. А вот когда мидбасы имеют калибр шесть дюймов, обеспечить точный тембр на верхней середине становится куда труднее. Вот тут-то и будет очень кстати трёхполосный фронт, поскольку полоса мидбаса ограничивается значительно ниже, а для малогабаритного среднечастотника найти более выгодное место установки куда легче. Обратите внимание: трёхполосный фронт нужен тем, кто хочет, чтобы было одновременно и громко, и музыкально, то есть практически всем. Все (ну, пусть многие) были бы не прочь вырваться за пределы отведённых для движения двух полос, вопрос в том, всем ли можно и многие ли готовы на такой манёвр.

«Отведённые две полосы» означает ещё и то, что большинство автомобилей производителями оборудуются акустикой двухполосной, при этом даже радикальная модернизация акустического оснащения может быть проведена довольно безболезненно. Трёхполосная система автоматически создаёт проблемы с инсталляцией серединки, на это готовы не все. Даже не многие.

Но раз уж вы - из избранных (я это сразу замечаю), с вами можно бы и обсудить, какие среднечастотники всё же лучше - купольные или конусные (у нас их называют диффузорными, терминологически это неправильно, потому и укоренилось, так всегда бывает). Давайте разбираться. У обычной СЧ-головки частота резонанса находится в районе 100 Гц (если это «четвёрка»), даже если «серединка» трёхдюймовая, частота резонанса всё равно не достигает 200 Гц, а значит, его нижнюю частотную границу можно выбрать в районе 350 - 400 Гц, где ухо ещё не слишком чувствительно к амплитудным погрешностям. У купольных среднечастотников частота резонанса по большей части находится в районе 700 - 800 Гц, лишь у наиболее прогрессивных представителей своего класса опускаясь ниже 500 Гц. По канонам акустики нижнюю частотную границу надо выбирать в районе 1500 Гц, а поскольку тут же находится и область наибольшей чувствительности слуха, её с разной степенью успеха стремятся опустить примерно до 1 кГц. Для большинства купольных серединок это означает опасную близость частоты резонанса, что может привести к росту нелинейных искажений и, как правило, приводит. На частоту резонанса приходится максимум хода диффузора, а подвес куполов обычно не рассчитан на сколько-нибудь значительное его смещение. Есть исключения, но они редки - правилом можно считать, что работа купольного излучателя (твитера в том числе) вблизи частоты резонанса вызывает рост нелинейных искажений.

При таких проблемах о купольных среднечастотниках можно было бы благополучно забыть, не припаси они козыри. Один из них - широкая дисперсия излучения. При типичном диаметре 54 мм купольник переигрывает даже 70-миллиметровый конусный среднечастотник, в этом случае разница не столь значительна - характеристическая частота (где излучение начинает проявлять направленность) 3,9 и 3,0 кГц соответственно, но ведь дальше - больше, 4-дюймовый диффузорник проигрывает уже «за явным преимуществом». Помимо этого, купольный излучатель не требует оформления, его корпус и есть его личный закрытый ящик. А стало быть, его проще установить в оптимальной позиции с точки зрения создания звуковой сцены. Заметим, оба этих достоинства имеют хождение в нашей отрасли, но никак не ценятся в домашней аудиотехнике. Патриархи и отцы-основатели купольников для car audio в упор не видят собственных творений, проектируя домашние колонки. У Morel и DLS купольные серединки мне не встретились ни разу, Dynaudio использует купольный СЧ-излучатель в одной, совершенно неприступной, модели, да и там в одной из пяти (!) полос.

Тут бы, наверное, самое время посетовать на ограниченность ассортимента трёхполосок, но это будет не совсем искренне, потому что ограниченность эта совершенно объяснима, с какой стороны ни взгляни. Производителей понять проще простого. Трёхполосный кроссовер вдвое сложнее двухполосного (четыре фильтра вместо двух) и более чем вдвое дороже: номиналы компонентов фильтра на 300 Гц на круг втрое больше, чем у фильтра на 3 кГц, а стоимость ёмкостей и индуктивностей с номиналом связана прямо и непосредственно. Среднечастотник (особенно купольный) - тоже удовольствие не дешёвое, а поднимать отпускную цену (в сравнении с двухполоской такого же класса) втрое решится не всякий.

Со стороны покупателя спрос на готовые трёхполосные комплекты, надо отметить, тоже не совсем ажиотажный, главная причина уже упоминалась: «выезд на встречку» практически всегда означает переделку салона той или иной степени тяжести. А раз так, наступает эскалация конфликта, появляются поканалки с процессорами, и усилия производителя и средства покупателя на могучие кроссоверы оказываются затраченными в равной степени напрасно.

И всё же есть у готовых, под ключ, трёхполосных комплектов и шарм, и достоинства, главное из которых - автономность, когда все средства деления полос система содержит в себе, а характеристики этих средств оптимизированы под использованные головки (или хотелось бы так думать). Это же развязывает руки в выборе средств усиления: каналов надо столько же, сколько и для двухполосной системы - левый и правый. Учитывая реалии жизни и неутомимость энтузиастов автозвука, в этом тесте мы решили расширить программу измерений и приводим АЧХ систем не только в штатном включении через комплектный кроссовер, но и АЧХ компонентов совместно с их фильтрами и, главное, компонентов отдельно, напрямую. Таким образом, для выбора схемы включения - штатно через кроссовер, поканально без кроссовера или в смеси, по 2,5-полосной схеме - есть вся необходимая информация, которую мы дополнили своими добрыми советами, где необходимо.

Теперь, наконец, обещанный зоопарк. Участники теста оказались настолько непохожими ни друг на друга, ни на что-либо ещё, что аналогия со зверинцем возникла в самом начале работы над тестом. Ведь туда ходят не на Барсика или Жучку посмотреть, эти - на каждом углу, а жираф или утконос - только там.

Судите сами. У одного из участников басовые динамики не только калибром (это не такая уж редкость), но и повадками схожи с сабвуфером - они спокойно могут обойтись без саба, не требуя от их владельца жертвовать качеством или количеством баса. У другого 4-дюймовый среднечастотник оказался (если в обход фильтра) более басовитым, чем басовик - у другого. Ещё у одного вообще среднечастотником работает твитер, а пищалкой (нет, не среднечастотник) - ещё один твитер, и в отношении этой акустики наш добрый совет может удивить.

Однако прежде чем начать удивляться (а для этого на следующих страницах будут и другие поводы), хочу сделать ещё два разъяснения. В некоторых случаях вас, как довольно опытного читателя, может озадачить форма АЧХ акустики в штатном включении, весьма далёкая от неколебимой горизонтали. Не спешите переворачивать страницу, вначале взгляните на АЧХ, снятую под углом к оси. Одна из моделей акустики в этом тесте в принципе не рассчитана на работу по оси, и это демонстрирует то, что изготовитель знал о реальных условиях её будущей работы, а теперь мы знаем, что он знал. Второе замечание: метод MLSSA, которым мы пользуемся при измерении частотных характеристик, и наш стандарт представления результатов строги и безжалостны в той же степени, в какой точны и справедливы. Для иллюстрации этого обстоятельства я не поленился перегнать АЧХ одного из участников, на первый взгляд - довольно причудливую, в формат данных RTA-анализатора, которым пользуются мои коллеги при измерениях в салоне автомобиля, туда же ввёл нашу стандартную передаточную функцию. График - перед вами, найдите потом среди участников того, к которому он относится, это будет интересным занятием, и сравните первое впечатление. В рубрике «Системы» третьоктавная гистограмма могла бы претендовать на лестную оценку, там такое иной раз бывает…

Что из этого следует? Что факторы, привнесённые в итоговую частотную характеристику поведением салона, зачастую более мощны, чем поведение акустики в искусственно созданных безэховых условиях. Вот, собственно, всё, милости прошу в наш зоопарк…

МЁД & ДЁГОТЬ

Ну как вам, понравилось в зоопарке? Сейчас, когда экскурсия завершена, становится очевидным: самым грациозным из обитателей надо признать DLS. «Лидер», и вполне заслуженно. В таком сложном деле, как создание трёхполосной акустики, всегда есть простор для совершенствования, но у DLS Iridium его меньше, чем у кого-либо из одноклассников. Два участника, VIBE и PHD, устроены очень интересно и предоставляют огромный простор для экспериментов. Однако не все потенциальные пользователи трёхполосной акустики по совместительству отважные исследователи, поэтому мы не рискнём адресовать её широким кругам населения. Это на любителя и энтузиаста. А вот акустика Cadence удивила. В хорошем смысле. И заложенные в конструкцию идеи, и их реализация, и звучание произвели впечатление. Так что Cadence - «Фаворит», никаких колебаний на этот счёт у нас нет.

Предыдущие публикации Сергея Давыдовича в «Салоне AV» вызвали такой шквал откликов, что мы просто не можем не продолжить начатую тему. Самостоятельное изготовление хороших, но недорогих акустических систем не утопия, но вполне посильная задача. Делать ящики можно поручить знакомому столяру, да и приличные динамики все чаще встречаются в ассортименте российских торговых фирм. Не проблема приобрести и детали для кроссоверов, причем самого разного уровня - от начального до отъявленно аудиофильского.

Поскольку читатели, способные правильно держать ножовку и киянку, наверняка знакомы с моими раннее опубликованными проектами, буду предельно краток. Цель данного - создание технологичного громкоговорителя с максимально возможным показателем качество/цена и хорошей повторяемостью в домашних условиях. Именно последний фактор и определил выбор головок и конструктивных решений корпуса, т.е. закрытый ящик (фазоинвертор нужно настраивать, а процесс это утомительный и требует определенных навыков) и динамические излучатели из линейки известной датской фирмы Peerless с малым разбросом параметров от экземпляра к экземпляру. Это вуфер 850140 с многослойным диффузором из полипропилена ($140), среднечастотник 821615 или 821385 в заводском акустическом оформлении ($113) и твитер 810665 с шелковым куполом ($82). Цены указаны за пару, так что стоимость комплекта динамиков для нашего трехполосного проекта составит 335 у.е., что, согласитесь, не так уж и много. Правда, за выбор относительно недорогого СЧ/ВЧ-звена пришлось заплатить некоторым усложнением кроссовера (см. схему). Для подавления резонансного пика пищалки в схему был введен режекторный фильтр на элементах R1, L2, C2, C3, а для компенсации подъема АЧХ в среднечастотной области - L4, R5, C9. Конденсаторы лучше взять полипропиленовые Solen, а катушки мотать толстым медным проводом на немагнитных каркасах.

Технология изготовления корпуса была подробно описана в августовском номере журнала «Салон AV», и возвращаться к ней вряд ли целесообразно. Модуль полного сопротивления Z системы показан на рис. 1, а ее АЧХ - на рис. 2. Видно, что чувствительность колонок находится на уровне 85 - 87 дБ/Вт/м, а неравномерность характеристики укладывается в допуск ±6 дБ. Это очень неплохой результат, с учетом стоимости проекта. На рис. 3 показаны АЧХ головок 821615 и 821385.

Рис. 1. Модуль полного сопротивления Z.

Рис. 2. АЧХ акустической системы.

Рис. 3. АЧХ динамиков 821615 (magenta) и 821385 (cyan).

Об авторe

Сергей Бать собрал свой первый ламповый радиоприемник в 1953-м и с тех пор регулярно печатается в журнале «Радио». Помимо электроники, профессионально конструирует акустические системы и даже удостоился внимания американского журнала для самодельщиков «Speaker Builder». Два проекта - недорогие двухполосные АС и двухкорпусный громкоговоритель - были опубликованы в «Салоне AV» (№8/2000 и №1/2001).