- This topic has 40 replies, 2 voices, and was last updated November 17, 2024 at 00:13 by
.
-
Posts
-
Helmholtz‘o rezonatorius ištirtas seniai. Sferinis rezonatorius skleidžia vieną garso dažnį, bet jei padarytume kitokios formos, rezonatorius skleistų platesnį spektrą. Kubo formos rezonatorius turėtų siauresnį spektrą, o stačiakampis-pailgas būtų panašus į marimbos ar metalofono su dar plastesniu ir muzikalesniu vibracijų spektru.
Apie rezonatorius parašyta Wikipedijoje, kur parodytas kieto stačiakampio kūno (membranos) virpėjimas su MATLAB simuliatoriumi. Analogiškai dirba marimba. Taip pat mūsų kolonėlių korpusų panelės, tik čia jas suvirpina prie panelės pritvirtintas žemadažnis. Jei garsiakalbį nuo panelės atitrauksime, korpusas praras mechaninį kontaktą ir nustos virpėjęs. Žinoma, garsas iš garsiakalbio membranų taip pat yra stimulas vibracijoms rastis, bet tai milijoną kartų mažesnis stimulas ir turi mažą reikšmę.Kodėl AS korpusų vibracijos turi platesnį negu elektroniškai apribotas garsiakalbio darbas spektrą?
Todėl, kad panelės rezonuoja, rezonansai ir virpesių atspindžiai nuo kietų panelių kraštų sugrįžta atgal į panelę, sudarydami sudėtingas kombinacijas. Kiekviena panelė turi pagrindinį (žemiausią) rezonansą, o taip pat aukštyn besidriekiančius kitus rezonansus.Kas yra vibracijų AS korpusuose aktyvatorius?
Žemadažnis garsiakalbis. Nesvarbu, kad paduodami tik žemi dažniai, membranos judesys aktyvuoja žemadažnio garsiakalbio metalinį korpusą, korpusas rezonuoja ir taip susikuria stimulas vibracijoms AS korpusuose rastis. Lyginant su į garsiakalbį paduodamu signalu, mechaninis stimulas turi platesnę dažnių juostą.Ar kolonėlių vibracijas sukelia akustinis garsas?
Lyginant su mechaniniu stimulu, garso bangos energija maža, todėl įtaka korpuso vibracijoms nedidelė. Akustinis slopinimas tą įtaką dar sumažina, todėl galime šios įtakos nevertinti. Taip pat nesvarbu kokiame dažnių ruože dirba žemadažniai ir kokio selektyvumo filtrais apribotas jų darbas – ŽD garsiakalbiai visad yra stiprus mechaninis stimulas AS korpusų vibracijoms rastis.Ar vibracijas galima panaikinti stangrumo panelėmis?
Stangrumo panelės problemos neišsprendžia, vibracijos persislenka aukštyn, bet vibracijų spektre išlieka net pats žemiausias (pirmasis) rezonansas. Paprastai šnekant – nesvarbu kiek stangrumo panelių sumontuosime, korpusas vibruos plačiame dažnių ruože. Korpusų vibracijas efektyviau mažina antivibracinės priemonės.
Kova su kolonėlių korpusų vibracijomis yra sudėtinga ir brangi. Konstruojant didelio tūrio aukštos kokybės AS reiktų taikyti visas imanomas priemones vibracijoms sumažinti. Dar geriau būtų analizuoti vibracijas ankstyvojoje projekto stadijoje specializuotomis programomis. Įdomios tyrinėjimų medžiagos galime pamatyti tyrinėjimuose su COMSOL Multiphysics simuliacijos paketu.
Konstruodamas didelio jautrio AS vibracijas tyrinėjau specialiu stendu. Tai leido įvertinti antivibracinių sluoksnių įtaką ir pasirinktą vibracijų mažinimo schemą. Statybinės fermos schema pasirodė geriausiai, vibracijas pavyko sumažinti ~100 kartų. Pritaikyti schemą brangu, o didžiausia kaina yra laikas: adgezinis sluoksnis, plieno kronšteinai, amorfinis akrilo-smėlio mišinys ir aliuminio lakštų uždėjimas yra ilgai trunkantys procesai. Kasdien dirbdamas vieną AS komplektą surinkinėjau ir derinau pusmetį.
Paveikslėlyje išmatuotos vibracijos: žalia spalva – MDF panelės vibracijos, raudona – tos panelės vibracijos su antivibraciniu padengimu:
Kitame forume atsirado tema apie sferines kolonėles. Noriu reabilituoti sferines (rutulio formos) kolonėles temos autorių paskatino rusiškame portale perskaitytas, sakyčiau, reklaminis straipnis, o taip pat gerai žinomas H. Olsono darbas apie kolonėlių korpuso formos įtaką dažninei. Kaip temos autoriui sekėsi galite perskaityti patys, o mano nuomonė kategoriška – jei dizaino prasme sfera nebūtina, jei siekiame kokybiško garso, tokių kolonėlių reikėtų nesirinkti.
Iš tiesu vis daugiau matome sferinių kolonėlių. Pagaminti dabar galima bet ką, o išskirtinumas skatina gaminti kažką neįprasto. Cabasse La Sphere aktyvinės, koaksialinės, 4-juostės už 150 tūkstančių € būtų didžiausios mano klausytos AS sferiniame korpuse. Mažesnių sferinių daugybė, o kad būtų įdomiau, sferines kartais išdrožiamos iš akmens – lyg nepaprasčiau būtų išbetonuoti. ?
Sferinių konstravimo aktyvumą taip pat skatina ne iki galo suprastas H. Olsono 1951 m. publikuotas darbas Direct Radiator Loudspeaker Enclosures. Žmonės pamato sferinio korpuso glotniausią dažninę šeštame paveikslėlyje ir nusprendžia, kad sferines (rutulio formos) kolonėles reikia reabilituoti (populiarinti). Deja, straipsnis koncentruojasi ne apie AS korpusų viduje esančius dažninius iškraipymus, bet apie korpuso formos įtaką difrakcijoms; korpuso išorės forma iš tiesu turi įtakos ir daiktas be aštrių kampų dažninės glotnumo prasme yra nenugalimas.
Galiu pridurti, kad net šnekant apie korpuso išorės formą, sferinės turi vieną mažiausių efektyvumą. Ir dar – dėl mažų difrakcijų sferinių arba AS su mažo ploto priekio panelėmis dažninė bus tolygiausia, bet išsilaikys siauriausiame klausymo atstumų diapazone. Paprastai šnekant, tokias kolonėles galima suderinti tam tikram klausymo atstumui ir tai yra dėl kupolinių garsiakalbių SPL priklausomybės nuo atstumo – sferinėje dėžėje kupolinio SPL mažėjimas yra sparčiausias. Galima paminėti, kad mažesnį parametrų išsiderinimą turi AS su AP, o ruporinės kolonėlės klausymo atstumo pokyčius atlaiko geriausiai.
Paminėsiu daugiau ypatumų.
Įprastos konstrukcijos garsiakalbiai sferiniame korpuse turės plačiausiose ribose kintančią sklaidą. Garso spinduliavimas bus nuo 360° aplink visą AS horizontaliai ir vertikaliai. Sferinės, o ypatingai su plačiajuosčiu, turės didžiausius pirmuosius atspindžius nuo sienų, grindų ir lubų, todėl įrašytą garso sceną tokios AS atkurs prasčiausiai.
Kolonėlės su didelėmis priekio panelėmis turi siauresnę sklaidą, o daugiajuosčių kolonėlių sklaida bus nuo ~180°. Dar mažesnių sklaidos pokyčių galima pasieti panaudojus akustinę panelę; pagerėja scenos atkūrimas, keliais dB pakyla jautris (= mažesni THD ir didesnis dinaminis diapazonas). Dėl geresnio akustinio suderinimo, AS su AP turi geresnę pereinamąją charakteristiką. Štai kodėl įrašų studijose apvalių monitorių nepamatysite.
Visiems uždariems korpusams, o taip pat ir sferiniams akustinis slopinimas neišvengiamas ir tą pademonstravo Rusijos inžinierius. Jei siekiame kokybiško garso, sferinės bus didelės, bus nepatogios ir užims daug vietos, todėl tokias konstruoti prasmės aš nematau.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Sodyboje kabo sferinė, kurią pasigaminau iš krepšinio kamuolio. Iš JAV buvau parsivežęs neblogą plačiajuostį ir dabar kolonėlė man šviečia sferiniu garsu.
Jei rimtai, tai sferą pasirinkau ne dėl fantazijų apie akustiškai tobulą konstrukciją, o dėl norimos kabančio daikto formos ir nedidelio svorio:
Apie garsiakalbių slopinimą
Muzikos atkūrimui labai svarbus geras garsiakalbių slopinimas, parodantis kaip greitai į ramybės padėtį sugrįžta membrana. Slopinimą kartais pavadiname demferiavimu, bet svarbiau žinoti kas tai yra ir kaip galime nuraminti membranas.
Slopinimas būna akustinis ir elektrinis. Akustinis yra pirminis, jį lemia oras, apkraunantis membraną. Plačiajuosčių garsiakalbių membranos didelės ir lengvos, todėl orui lengviau nuslopinti membranos virpesius. ŽD garsiakalbius nuslopinti sunkiau, o ypatingai tuos nedidelius buitinius, kurių memdranos santykinai sunkiausios. Akustinis slopinimas taip pat svarbus AD garsiakalbiams. Slopinimą objektyviai įvertinti leidžia garsiakalbių impulsinės charakteristikos matavimai.
Gerą akustinį slopinimą turi elektrostatinės AS, nes labai didelės membranos veikiamos didelės oro masės. Be to, elektrostatinės membranos santykinai lengvos. Kalbant apie elektromagnetinius garsiakalbius, gerą slopinimą turi moduliai su ruporais. Nors kompresinių garsiakalbų membranos sunkesnės už kupolinių aukštadažnių, rupore esanti didelė oro masė yra labai geras slopintuvas. Nesunku įsitikinti išmatavus kupolinio aukštadažnio ir kompresinio draiverio su ruporu pereinamąją charakteristiką – ruporiniam moduliui ji būna geresnė. Klausant taip pat lengva atpažinti kada groja ruporas ir kada įprastas aukštadažnis – ruporinių AD modulių garsas būna “sausesnis”, panašus į elektrostatinių AS garsą. Kupolinį AD garsiakalbį apkrovus ruporu taip pat išmatuosime trumpesnius pereinamuosius procesus ir tai nutinka dėl ruporo.
ŽD ruože išvengti parazitinių virpesių yra sunkiau. Žemadažnių rezonansas dalyvauja garso formavime ir rezonanso nufiltruoti negalime. Slopinimą gerina AS korpuso viduje esantis akustinis slopinimas, bet didelę reikšmę turi garsiakalbio konstrukcija; nedidelis žemadažnis turės sunkią membraną ir mažesnį akustinį apkrovimą negu didelis plačiajuostis, dirbantis nuo tų pačių žemiausių dažnių. Šia prasme, dideli žemadažniai turi svarbų privalumą – muzikos instrumentai natūraliau skamba per didelio jautrio ŽD garsiakalbius.
Elektrinis parazitinių membranų vibracijų slopinimas taip pat svarbus ir jis išreiškiamas slopinimo koeficientu (DF). Nekalbant apie išimtis ir nevykusius projektus, maža stiprintuvų išėjimo varža gerina elektrinį slopinimą, todėl ŽD moduliams stengiamės parinkti galingus stiprintuvus su kuo mažesne išėjimo varža.Didelį slopinimą pasiekti neleidžia:
– pasyviniai filtrai, čia svarbiausia yra LP filtro ritės varža;
– didelė stiprintuvo išėjimo varža. Lempinių stiprintuvų išėjimo varžą didina išėjimo transformatoriaus varža, bet yra ir daugiau faktorių: silpnas išėjimo laipsnis, didelė AS apsaugos relės kontaktų varža, prastas montažas.
– mažas AS jautris ir maža kolonėlių nominali varža;
– blogai parinkti kolonėlių laidai.Geram elektriniam slopinimui reiktų naudoti:
– aktyvines GAS su tranzistoriniais išėjimo kaskadais;
– kuo trumpesnius ir tinkamai parinktus kolonėlių pajungimo laidus;
– garsiakalbių apsaugos schemas su elektroniniais raktais.Gavau kelis klausimus ir pabandysiu atsakyti
Kodėl yra svarbi stiprintuvo išėjimo varža ir kodėl svarbus yra damping factor (DF)?
Įdealaus stiprintuvo išėjimo (vidinė) varža turi būti nulinė. Tada stiprintuvo išėjimo įtampa nepriklausys nuo apkrovimo ir pasibaigus signalui gerai nuslopins garsiakalbio parazitinius virpesius. Toks stiprintuvas vadinamas įtampos stiprintuvu, o jo DF=∞.
Keli papildomi sakiniai apie gerą stiprintuvą ir kitas problemas.
Su idealiu įtampos stiprintuvu filtrai dirbs taip, kaip nusako teorija, bet filtrų darbas taip pat priklauso nuo apkrovimo (nuo garsiakalbių varžos). Deja, AS varža yra kompleksinė ir kintanti plačiose ribose. Didžiausi varžos kitimai yra ŽD garsiakalbio rezonanso zonoje, kur varža stipriai padidėja. Be slopinimo ŽD garsiakalbis gali prarasti kontrolę, AS gali pradėti rezonuoti ir muzikoje girdėsime “vienos natos” garsą.
Garsiakalbio ir apkrovimo (oro) priklausomybę atidedant į šalį, pagrindinis AS parazitinių virpesių slopinimo įrankis yra maža stiprintuvo išėjimo varža (didelis DF). AS filtras sumažina kolonėlių slopinimą, nes nuosekliai su ŽD garsiakalbiu būna didelės indukcijos droselis su didele savaja varža. Siekiant to išvengti vis daugiau gaminama aktyvinių garso sistemų, kuriose tarp galios stiprintuvo ir kolonėlių filtrų nėra.Ką galime pasakyti apie stiprintuvą, turintį didelį DF?
Stiprintuvas su aukštu slopinimu, tarkime DF=1000 8 Omų apkrovimui parodo, kad:
– išėjimo kaskadas galingas ir ten lygiagrečiai dirba kelios tranzistorių poros;
– įrenginys turi galingą maitinimo šaltinį;
– stiprintuve moderni garsiakalbių apsaugos schema, kur vietoje relių naudojami elektroniniai MOSFET raktai;
– gerai atliktas montažas ir stiprios išėjimo jungtys;
– stiprintuvas brangus, bet toks gerai dirbs su įvairiausiomis kolonėlėmis.
Štai kodėl DF parametras yra reikšmingas.Trumpai apie kitus slopinimą įtakojančius dalykus.
Kolonėlių vidaus, o taip pat pajungimo prie stiprintuvo laidai turi parazitinę varžą, todėl bendras GAS slopinimas sumažėja. Nesunku pasiekti 100-150 slopinimą 8 Omų kolonėlėms, bet norint išnaudoti visą stiprintuvo slopinimo potencialą, reiktų rinktis aktyvinę GAS struktūrą. Jei atskirus galios stiprintuvus pastatysime šalia AS arba sumontuosime kolonėlėse, galėsime išnaudoti visą 1000 stiprintuvo DF.
Gerą slopinimą turi D-klasės stiprintuvai, nes išėjimo kaskadai dirba impulsiniame (srovės įsotinimo) režime. Mažiausią slopinimą turi lempiniai stiprintuvai. Situaciją gelbėdavo tai, kad lempinių stiprintuvų eroje buvo naudojami plačiajuosčiai garsiakalbiai arba dideli ŽD garsiakalbiai su lengvomis membranomis. Tokių garsiakalbių didelis akustinis slopinimas kompensuodavo prastą elektrinį slopinimą ir bendras GAS slopinimas būdavo pakankamai geras atkurti trumpiausias muzikos instrumentų atakas.
50 W@8 Ω stiprintuvo galios modulis, kurio DF=1000. Matome lygiagrečiai sujungtas 6 išėjimo tranzistorių poras.Ar gali būti damping factor per didelis (overdamping)? Kodėl gamintojai deda tiek pastangų damping factor didinti?
Gerai suprojektuotoms kolonėlėms didesnis DF yra privalumas.
Aukštas slopinimas ypatingai svarbus mažo jautrio buitinėms AS, nes naudojami ŽD garsiakalbiai su santykinai sunkiomis membranomis. Tokių garsiakalbių akustinis slopinimas būna žemas ir be gero elektrinio slopinimo neišsiversi. Didelis stiprintuvo DF paprastai reiškia didelę galią – štai kodėl lentyninių kolonėlių naudotojai mėgsta labai galingus stiprintuvus.
Gerą galios stiprintuvą galima atpažinti pagal išėjimo galios priklausomybę nuo apkrovimo – dvigubai sumažinant apkrovimo varžą, galia turi padidėti dvigubai ir tokia proporcija turi išsilaikyti iki 2 ar net 1 Omo. Tai svarbu modernioms AS su didelio selektyvumo filtrais, nes tokių kolonėlių varža kai kuriuose dažnių ruožuose gali nukristi dvigubai ar net daugiau. Prie tam tikrų signalo fazės sąlygų kolonėlės su prastu stiprintuvu gali pradėti generuoti (gali atsirasti parazitiniai garsai).
Aš sveikinu gamintojų pastangas padidinti slopinimą, o ne didesnę išėjimo galią. Stiprintuvo su geru slopinimu išėjimo galios eilutė atrodo maždaug taip: 50 W@8 Ω, 100 W@4 Ω, 200 W@2 Ω.B&W 800 Diamond kolonėlių kompleksinės varžos grafikas rodo, kad 8 Omų nominali varža 70-700 Hz ruože nukrenta iki 3 Omų. 60 Hz zonoje matome nepalankią varžos ir -50º fazės rinkinį, o 3 kHz dažnyje stipriai išaugusią varžą dėl VD/AD filtrų. Tokios kolonėlės reikalauja stiprintuvo su dideliu slopinimu ir prastai dirbtų su bet kuriuo lempiniu.
Jei ausinės jungiamos prie galios stiprintuvo gnybtų per varžą, ar tai nedidina stiprintuvo išėjimo varžos, nemažina damping factor ir nesujaukia ausinių dažninės charakteristikos?
Nepaminėta apie kokias ausines šnekama, todėl atsakysiu apibendrintai.
Ausinės dirba slėgio kameros principu. Skirtingai nuo kolonėlių, ausinių membrana ir ausies būgnelis yra tampriai surišti – atitraukite ausines ir žemųjų dažnių nebeliks.
Ausinių membranos turi atkurti plačią dažnių juostą, todėl būna labai lengvos. Ausinėse oro tūris tarp membranos ir ausų būgnelio mažas, todėl membranos dirba didelio akustinio apkrovimo režimu. Į ausinių korpusus dedama “vata” ir šis papildomas slopinimas leidžia išlyginti dažninę. Bendras ausinių akustinis slopinimas dar padidėja. Ausinių-kamštukų membranos mažos ir korpusai mažyčiai, bet tada ausinių akustinis apkrovimas didžiausias – už “kamštuko” membranos yra tik ausies kanalas (labai mažas oro tūris). Kalbame apie tai, kad ausinės turi didelį akustinį slopinimą, todėl elektrinis slopinimas mažiau reikšmingas.
Slopinimui įtakos turi ausinių jungčių kontaktų varža, o taip pat ausinių laidai; ausinių jungtys būna mažos su silpnu kontaktu, o laidai – ploni. Didesnę įtaką tai daro mažos varžos ausinėms, todėl mažos varžos ausinėms reikėtų rinktis galingesnius stiprintuvus. Elektrostatines taip pat reiktų jungti prie galingesnių stiprintuvų, nes šios ausinės turi suderinimo transformatorius, kurių varža yra žema (dažniausiai 8 Omai).Atsakant tiesiogiai – taip, papildoma nuostolių varža stiprintuvo išėjime sumažina DF. Gali įtakoti ausinių dažninę – su didesne papildoma varža įtampos stiprintuvas pereina į srovės stiprintuvo darbo režimą, dinaminių ausinių varža aukštesnių dažnių ruože padidėja, įvyksta srovių persiskirstymas ir su didesne “parazitine” varža galime išgirsti pastiprintus aukštuosius dažnius. Jei induktyvumas ausinėse nežymus (elektrostatinių arba izodinaminių ausinių atvejis), papildoma varža sumažins garsumą, bet dažninė išliks nepakitusi.
Kadangi ausinių varža kaip taisyklė yra didesnė, negu kolonėlių ar tai nereiškia, kad didelė ausinių stiprintuvo išėjimo varža yra ne tiek žalinga?
Slopinimo koeficientas proporcingas apkrovimo varžai, todėl su didesnės varžos ausinėmis stiprintuvo DF bus atitinkamai aukštesnis.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Ausinių parametrai priklauso nuo veikimo principo.
Dinaminių ausinių kapsulės panašios į plačiajuosčius garsiakalbius. Gali būti uždaro arba atviro tipo, uždedamos ant ausų arba ausinės-kamštukai.
Izodinaminės būna atvirojo tipo su labai lengvomis membranomis. Pasižymi labai tolygia apkrovimo varža, kur vyrauja aktyvinė impedanso dedamoji. Šių ausinių slopinimas visame dažnių diapazone yra pastovus, dažninė tolygi, bet lyginant su dinaminėmis, šio tipo ausinių žemiausių dažnių atkūrimo potencialas mažesnis.
Elektrostatinės taip pat būna atviro tipo. Elektrostatinių membranos lengviausios, todėl gerai atkuria visą dažnių juostą su labai mažais iškraipymais.
Elektretinės yra panašios į elektrostatines. Pasižymi didesniais iškraipymais, bet tai ne dėl akustinio keitiklio, o dėl to, kad prie didesnių SPL padidėja suderinimo transformatoriaus iškraipymai.
Elektromagnetinės ausinės pasižymi dideliu efektyvumu. Naudojamos dispečeriniam ryšiui, bet muzikai atkurti nėra tinkamos.
Elektrostatinės Jaclin (Janszen) Float ausinės.Garso inžinierius John Eargle turi Grammy apdovanojimų už įrašus, groja pianinu ir vargonais, konsultuoja, yra parašęs knygų. Loudspeaker Handbook vadovėlyje yra skyrelis apie slopinimą.
Besidomintiems DF gali būti įdomu perskaityti apie tai, kaip galima išmatuoti stiprintuvo išėjimo varžą ir suskaičiuoti slopinimą.
Muzikos mylėtojas parašė:
Visa sistema susiderina tarpusavyje, laidai atitinka, įrašas geras, bet pvz. kolonėlės pastumtos porą cm per toli ir pasukimo kampas porą laipsnių nedasuktos. Viskas, garsas eina is “apačios” ir visas tobulos garso sistemos skambėjimas sprogsta lyg muilo burbulas. Teorija yra gerai, bet praktika yra daug smagiau, ypač kai net atrodo iš nelabai skambančios sistemos pavyksta išspausti kai muzika liejasi po visą kambarį.Gal bus įdomi mano nuomonė.
Pirmiausia pasakysiu, kad teorija ir praktika atitinka viena kitą. Gali būti, kad teorija nesuprasta, arba praktika buvo “nešvari”, bet šių dalykų atitikimas seniai įrodytas.
Stereofonija reikalauja klausyti sėdint centre, bet stereo zona nėra “pora centimetrų” net klausant aukščiausio lygio GAS. Laidai bet kokio lygio GAS aplamai problemų nekelia, bet yra dalykas, galintis suklaidinti nepatyrusį klausytoją.
Iš tiesu paslinkus galvą per labai nedidelį atstumą galime išgirsti, kad prapuola tam tikri dažniai, pagrinde aukštieji. Tai yra dėl žinomo reiškinio – Combi filtravimo, pasireiškiančio dėl laikinio (fazinio) pasiskirstymo tarp kelių tą patį garsą spinduliuojančių šaltinių. Štai šis dalykas yra selektyvus (turi stačius garso pokyčio šlaitus). Reiškinio pajutimas priklauso nuo signalo, o geriausiai patiriamas klausant triukšmą. Taip pat priklauso nuo kolonėlių ir nuo kambario (nuo garso atspindžių). Esu pastebėjęs, kad kuo aukštesnio lygio GAS, tuo šis efektas ryškesnis. Tai taip pat lengva paaiškinti teoriškai.
Klausant muzikos įrašus problemos nelieka, bet klausytojus (pirkėjus) suklaidinti lengva – davei paklausyti Combi, atmintyje įstrigs “porą centimetrų” ir apgaulingą patirtį ims taikyti visur ir visada.Comb filter response paveikslėlis iš Wikipedia:
- You must be logged in to reply to this topic.