Korekce akustické frekvenční odezvy pasivními filtry. Nová metoda pro korekci frekvenčních charakteristik reproduktorů. Vyrovnání zadních kanálů a subwooferu

Spojení vysílacích kanálů zavádí amplitudově-frekvenční zkreslení. To znamená, že jejich zesílení nebo útlum je funkcí frekvence a frekvenční charakteristika zesílení se liší od vodorovné přímky.

V mnoha vysílacích zařízeních je velikost amplitudově-frekvenčního zkreslení, která se projevuje jako pokles koeficientu přenosu při extrémních frekvencích, redukována na normalizovanou hodnotu racionální konstrukcí elektrického obvodu, výběrem hodnot jeho prvků a provozem. režimu a pomocí negativní zpětné vazby. Ale amplitudově-frekvenční charakteristiky některých spojů vysílacího kanálu, spojovacích vedení, zařízení pro záznam a reprodukci zvuku, meziměstských linek, drátových vysílacích linek nemají vodorovný řez. V těchto případech je amplitudově-frekvenční zkreslení sníženo zahrnutím speciálního obvodu do vysílacího kanálu - korekční obvod KK.

Principy úpravy

Frekvenční odezva QC by měla být taková, aby celková amplitudově-frekvenční charakteristika zkreslujícího spoje a. QC v daném frekvenčním pásmu od fmax před fmin byla vodorovná čára. Takže podmínka pro frekvenční korekci zkreslujícího spoje:

kde a - respektive koeficient útlumu (přenosu) zkreslujícího spoje a korekčního obvodu.

Metody frekvenčního předzkreslení jsou z hlediska technických metod a metod výpočtu blízké metodám korekce amplitudově-frekvenčního zkreslení. Frekvenční preemfáze se týká umělého zkreslení spektra vysílaného signálu za účelem zlepšení SNR. Frekvenční preemfáze je široce používána ve vysílacích kanálech, například v dálkových vedeních, v zařízeních pro záznam zvuku, v rozhlasovém vysílání s frekvenční modulací.

Protože SL jsou součástí vysílacího kanálu v různých libovolných kombinacích, jsou považovány za nezávislé spoje kanálu. Je nežádoucí kompenzovat amplitudově-frekvenční zkreslení způsobené SL v jiných částech kanálu - LU nebo PU, protože v takovém případě není možné manévrovat se zesilovači a SL a připojit jakýkoli SL k jakémukoli zesilovači. Každý kmen musí být nastaven nezávisle na ostatních článcích na spojce. Identita frekvenční charakteristiky korigovaných SL usnadňuje jejich provoz a vzájemnou redundanci. Frekvenční odezva opraveného SL by měla být v rámci šablony:

V SL se používají zásadně jiné metody korekce frekvenční charakteristiky než u kabelových vysílacích linek. Vzhledem k velkému počtu SL zapojených v sérii k vysílacímu kanálu je vyžadována vysoká přesnost korekce (viz tabulka 1).

Spojovací vedení jsou zatížena aktivním odporem, jehož hodnota je přiměřená modulu vlnového odporu SL. Za těchto podmínek se útlum SL monotónně zvyšuje s frekvencí. Fyzikálně lze tento jev vysvětlit pomocí ekvivalentního obvodu.

Platí, pokud délka vedení nepřesáhne čtvrtinu vlnové délky přenášeného signálu, tzn. s elektricky krátkým vedením. Odpor vodičů vedení spolu s odporem tvořeným odpory aktivního a kapacitního svodu mezi vodiči vedení a odporem zátěže tvoří dělič napětí. S rostoucí frekvencí se modul zvyšuje a modul snižuje. Proto s rostoucí frekvencí klesá přenosový koeficient tohoto obvodu a zvyšuje se útlum.

Další amplitudově-frekvenční zkreslení vznikají v důsledku změn vstupní impedance spojovacího vedení v frekvenčním rozsahu. Protože SL je zátěž LU, změny vstupní impedance SL vedou ke změně úbytku napětí na vnitřním odporu zdroje vysílaného signálu - LU. Ale při malé hodnotě vnitřního odporu LU jsou tato zkreslení nevýznamná a neberou se v úvahu.

Pro korekci frekvenční charakteristiky SL se používá speciální čtyřpól se soustředěnými parametry - korekční obvod (CC). Jeho útlum v rozsahu pracovních frekvencí by se měl měnit tak, aby celkový útlum SL a QC nezávisel na frekvenci. Předpoklad, že celkový útlum SL a QC je roven součtu útlumů a je platný pouze v případě, že vstupní impedance QC je konstantní v rozsahu pracovních frekvencí a rovná se zatěžovacímu odporu. V opačném případě se při připojení SC k SL změní zatížení SL a změní se jeho útlum.

QC by měla zavést největší útlum při nejnižší pracovní frekvenci. Do frekvencí 500-700 Hz by měl útlum zůstat přibližně konstantní a poté by měl při nejvyšší pracovní frekvenci postupně klesat na nulu Fyzikální vlastnosti SL a QC jsou různé; linka - kvadripól s rozloženými parametry, KK, - kvadripól se soustředěnými parametry. Proto je nemožné dosáhnout plné kompenzace amplitudově-frekvenčních zkreslení zaváděných SL pomocí QC.

Čím více bodů je zachyceno na frekvenční ose, pro které se útlum QC musí shodovat s útlumem získaným z idealizované křivky, tím složitější je schéma QC.

Kontrola kvality musí mít minimální počet přizpůsobitelných (volitelných) prvků. Při nejvyšší frekvenci by se měl útlum QC blížit nule. Zapnutí QC by nemělo změnit frekvenční odezvu útlumu spoje s ním spojeného, v tomto případě SL, jinak se frekvenční korekce změní ve složitý a časově náročný proces empirického výběru prvků QC. Při zapnutí QC na konci SL by měl být použit QC s konstantní vstupní impedancí a když je zapnutý na začátku SL, s minimální výstupní impedancí. Snížení výstupní impedance QC je také žádoucí, když je QC zapnuto na konci SL, protože to snižuje napětí vnějšího šumu indukovaného na vstupním obvodu zesilovače následujícího za QC. Stálost vstupního odporu je také užitečná v případech, kdy je KK zapnutý před SL, protože to stabilizuje režim LU.

Proto by měl mít QC konstantní vstupní impedanci, minimální výstupní impedanci, minimální útlum při nejvyšší pracovní frekvenci a nejmenší počet nastavitelných prvků.

Základní schémata kontroly kvality:

Nejjednodušší dvousvorkový obvod, zapojený do série se zátěží nebo paralelně se zátěží, neposkytuje dobrou korekci, protože vstupní impedance takového QC závisí na frekvenci a mění frekvenční odezvu SL.

Kompletní paralelní obvod má konstantní vstupní impedanci a velkou výstupní impedanci, která se mění s frekvencí. Kompletní sériový obvod má konstantní vstupní impedanci a malou výstupní impedanci, která se také mění s frekvencí. Z tohoto důvodu je pro korekci SL nejvhodnější plně sériový obvod. Obvod T-můstku poskytuje konstantní vstupní impedanci, ale jeho výstupní impedance je větší než u plně sériového obvodu. Proto je méně vhodný pro korekci SD, i když je v typickém vybavení zcela běžná.

Stupeň složitosti dvoukoncových sítí a závisí na požadované přesnosti korekce. Pokud dvousvorkové sítě a c obsahují po dvou prvcích, navíc je to tvořeno paralelním zapojením aktivního odporu a kapacity, - sériovým zapojením aktivního odporu a indukčnosti, pak se vypočtená útlumová charakteristika bude shodovat s idealizovanou na dvou body - zapnuto (prakticky v oblasti nízké frekvence) a zapnuto. Pokud, - tříprvkové, pak je shoda získána za tři body. Se zvyšujícími se požadavky na přesnost korekce frekvenční charakteristiky nestačí jedna QC. Poté se použijí dvě nebo více QC a další QC slouží ke korekci nerovnoměrné frekvenční odezvy zbývající po zavedení první QC.

Komplikace QC z ekonomických důvodů je nežádoucí. Obvykle se proto omezují na podmínku shody idealizovaných a vypočtených křivek útlumu QC ve třech bodech, které berou jako, a jednom mezilehlém. Výpočtové vzorce se výrazně zjednoduší, pokud se jako mezilehlý bod bere frekvence, při které je útlum QC roven polovině maxima.

Bipolární obvody a jsou syntetizovány na základě následujících úvah.

V oblasti nižších frekvencí by měl být odpor a čistě aktivní. Při nejvyšší vypočítané frekvenci by měla jít na nulu a blížit se k nekonečnu. Toho lze dosáhnout provedením ve formě série a ve formě paralelního oscilačního obvodu. Rezonanční frekvence obvodů musí být stejné a musí se shodovat s nejvyšší frekvencí pracovního rozsahu. Útlum QC v oblasti nízké frekvence je určen vztahem a:

Strmost frekvenční odezvy QC útlumu se zvyšuje se zvyšujícím se poměrem a zvyšuje se frekvence polovičního tlumení. Ztráty v oscilačních obvodech snižují přesnost korekce při vyšších frekvencích. Induktory by proto měly mít co nejmenší aktivní odpor. Kondenzátory by měly mít nízké dielektrické ztráty.

Naučili jsme se vypočítat akustický návrh s fázovým měničem a začali experimentálně zjišťovat závislost celkového elektrického odporu dynamických budičů na frekvenci. Dnes se pokusíme porozumět výsledkům měření, po kterých zvážíme metody amplitudové a frekvenční korekce zářičů.

Pokud najdete impedanční minima kolem 3 ohmů, nenechte se odradit. Některé modely známých reproduktorů mají poklesy až 2,6 ohmů, někdy dokonce až 2 ohmy! Samozřejmě v tom není nic dobrého - zesilovače se přehřívají, při práci s takovým zatížením, zejména při vysoké hlasitosti, se zvyšuje zkreslení.

Pro elektronkové triodové zesilovače jsou obzvláště nebezpečná minima v oblasti nízkých frekvencí a nižších středních frekvencí. Pokud impedance zde klesne pod 3 ohmy, mohou selhat koncové lampy, ale pentody se toho nebojí.

Je důležité si uvědomit, že výstupní impedance zesilovače se podílí na nastavení AC filtru. Pokud například v oblasti Fc zvýšíte o 1 dB připojením střídavého proudu k tranzistorovému zesilovači s téměř nulovým výstupním odporem, pak při práci s lampou (typická hodnota Rout = 2 Ohmy) nezůstane žádná stopa po přídavném spalování . A celá frekvenční charakteristika bude jiná. Chcete-li získat stejné výsledky, budete muset vytvořit jiný filtr.

Posluchač, který se nezastaví ve vývoji, nakonec pochopí hodnotu dobrých elektronkových zesilovačů. Z tohoto důvodu akustiku obvykle nastavuji elektronkovým koncem a při připojení k tranzistoru dávám do série s reproduktory 10wattový neindukční (ne více než 4 - 8 mN) rezistor 2 Ohm.

Pokud máte tranzistorový zesilovač, nevylučujete možnost pořízení elektronkového zesilovače v budoucnu, pak při nastavování a následném provozu připojte reproduktory přes takové odpory. Při přechodu na lampy není třeba překonfigurovat reproduktory, stačí odstranit odpory.

Při absenci generátoru je vhodné testovací CD se záznamem testovacích signálů pro vyhodnocení frekvenční charakteristiky. V tomto případě nebudete moci plynule měnit frekvenci a s největší pravděpodobností vám bude chybět úplné minimum impedance. Nicméně i hrubý odhad modulu Z bude užitečný, a proto jsou pseudošumové signály v pásmech jedné třetiny oktávy ještě pohodlnější než ty sinusové. Takové signály jsou na testovacím CD časopisu Salon AV (č. 7/2002). Jako poslední možnost lze upustit od měření impedance omezením zesílení zpětného rázu na mezní frekvenci filtru na 1 dB. V tomto případě je nepravděpodobné, že by impedance klesla o více než 20 %. Například u 4ohmového reproduktoru to odpovídá minimálně 3,2 ohmům, což je přijatelné.

Upozorňujeme, že parametry filtračních prvků nutné pro korekci frekvenční odezvy si budete muset „ulovit“ sami. Abychom zpočátku nezmeškali „kilometr“, je zapotřebí předběžný výpočet. Rezistory jsou přidány k jednoduchému LF/MF filtru hlavy pro určitou manipulaci s frekvenční odezvou, která může být vyžadována při nastavování vašich reproduktorů. Pokud je průměrná hladina akustického tlaku tohoto reproduktoru vyšší než odpovídající parametr výškového reproduktoru, musí být k reproduktoru zapojen do série rezistor.

Možnosti přepínání - na obr. 6 a) ab).

Hodnota požadovaného snížení výkonu basové / středotónové hlavy, vyjádřená v dB, se označí N. Potom:

kde Rd je průměrná hodnota impedance reproduktoru.

Místo výpočtů můžete použít tabulku 1.

stůl 1

1 dB - = 10 %, neboli 1,1násobek změny úrovně.

2 dB - \u003d 25 % - "- 1,25krát.

3 dB - \u003d 40 % - "- 1,4krát.

4 dB - \u003d 60 % - "- 1,6krát.

5 dB - \u003d 80 % - "- 1,8krát.

6 dB - \u003d 100% - "- 2krát.

kde Vus je efektivní hodnota napětí na výstupu zesilovače. Vd - totéž, na dynamice. Vd je menší než Vs, kvůli útlumu signálu rezistorem R1. Kromě toho N \u003d Nvch - Nlf, kde Nnch a Nvch jsou hladina akustického tlaku vyvinutá hlavami LF a HF.

Tyto úrovně jsou zprůměrovány přes pásma reprodukovaná LF a HF hlavami. NLF a NHF se přirozeně měří v dB.

Příklad rychlého odhadu požadované hodnoty R1:

Pro N = 1 dB; R1 = Rd (1,1 - 1) = 0,1 Rd.

Pro N = 2 dB; R1 \u003d Rd (1,25 - 1) \u003d 0,25 Rd.

Pro N = 6 dB; R1 = Rd (2-1) = Rd.

Konkrétnější příklad:

Rd \u003d 8 Ohm, N \u003d 4 dB.

R1 \u003d 8 ohmů (1,6 - 1) \u003d 4,8 ohmů.

Nechť Rd je jmenovitý výkon LF/MF reproduktoru, PR1 je přípustný výkon rozptýlený R1.

Nemělo by být obtížné odstranit teplo z R1, to znamená, že není nutné jej omotávat elektrickou páskou, plnit horkým lepidlem atd.

Vlastnosti předběžného výpočtu filtru s R1.

Pro schéma na Obr. 6 b) hodnoty L1 a C1 jsou vypočteny pro imaginární reproduktor, jehož celkový odpor je: RS = R1 + Rd.

V tomto případě je L1 větší a C1 je menší než u filtru bez R1.

Pro schéma na Obr. 6 a) - opak je pravdou: zavedení R1 do obvodu vyžaduje snížení L1 a zvýšení C1. Jednodušší je výpočet filtru podle schématu na Obr. 6b). Použijte prosím toto schéma.

Dodatečná korekce frekvenční odezvy pomocí rezistoru.

Pokud je pro zlepšení rovnoměrnosti frekvenční charakteristiky nutné snížit potlačení signálů nad mezní frekvencí filtrem, můžete použít obvod znázorněný na Obr. 7

R2 v tomto případě dává pokles výnosů v Fc. Nad Fc se naopak návratnost zvyšuje oproti filtru bez R2. Pokud potřebujete obnovit frekvenční odezvu blízkou původní (měřeno bez R2), měli byste snížit L1 a zvýšit C1 ve stejném poměru. V praxi je rozsah R2 v rozmezí:

R2 = (0,1E1) i Rd.

Korekce frekvenční odezvy

Nejjednodušší případ. Na poměrně jednotné charakteristice je ve středním rozsahu zóna zvýšené zpětné vazby („přítomnost“). Můžete aplikovat korektor ve formě rezonančního obvodu (obr. 8).

na rezonanční frekvenci

Obvod má nějakou hodnotu impedance, podle jejíž hodnoty se utlumí signál na reproduktoru.

Mimo rezonanční frekvenci se útlum snižuje, takže obvod může selektivně potlačit "přítomnost".

Je vhodné použít tabulku 1a:

Změna úroveň v dB	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Se týká rev. úroveň (D)	1,1	1,25	1,4	1,6	1,8	2	2,2	2,5	2,8	3,16	3,55	4

Příklad: chcete potlačit "přítomnost" se střední frekvencí 1600 Hz. Impedance reproduktoru - 8 ohmů. Stupeň potlačení: 4 dB.

Specifický tvar frekvenční charakteristiky reproduktoru může vyžadovat složitější korekci.

Příklady - na obr. 9.

Případ na Obr. 9 a) je nejjednodušší. Je snadné zvolit parametry korekčního obvodu, protože „přítomnost“ má podobu „zrcadlení“ možné charakteristiky filtru.

Na Obr. 9 b) ukazuje další možnou variantu. Je vidět, že nejjednodušší obvod umožňuje "vyměnit" jeden velký "hrb" za dva malé s mírným poklesem frekvenční odezvy na boot.

V takových případech musíte nejprve zvýšit L2 a snížit C2. Tím se rozšíří šířka pásma potlačení na požadované limity. Potom byste měli obvod přepojit s odporem R3, jak je znázorněno na obr. 10. Hodnota R3 se volí na základě požadovaného stupně potlačení signálu přiváděného do reproduktoru v pásmu určeném parametry obvodu.

Obr.10

R3 \u003d Rd (D – 1)

Příklad: potřebujete potlačit signál o 2 dB. Reproduktor - 8 Ohm. Viz tabulka 1.

R3 \u003d 8 ohmů (1,25 - 1) \u003d 2 ohmy.

Jak korekce v tomto případě probíhá, je znázorněno na obr. 9 c).

Moderní reproduktory se vyznačují kombinací dvou problémů: "přítomnost" v oblasti 1000 - 2000 Hz a určitý přebytek horního středu. Možný typ frekvenční odezvy je znázorněn na Obr. 11a).

Nejvíce bez škodlivých "vedlejších" efektů metoda korekce vyžaduje mírnou komplikaci obrysu.

Korektor je znázorněn na Obr. 12

Rezonance obvodu L2, C2 je potřeba jako obvykle k potlačení "přítomnosti". Pod Fp prochází signál téměř beze ztrát do reproduktoru přes L2. Nad Fp jde signál přes C2 a je zeslaben rezistorem R4.

Korektor je optimalizován v několika fázích. Protože zavedení R4 oslabuje rezonanci obvodu L2, C2, měli byste zpočátku volit L2 více a C2 méně. To zajistí nadměrné potlačení Fp, které se po zavedení R4 normalizuje.

R3 = Rd (D - 1), kde D je míra potlačení signálů nad Fp.

D se volí podle přebytku horního středu, viz tabulka 1.

Fáze korekce jsou podmíněně znázorněny na Obr. 11 b).

Ve vzácných případech je vyžadována zpětná vazba na strmost frekvenční odezvy pomocí korekčního obvodu. Je jasné, že k tomu musí R4 přejít na řetězec L2.

Schéma je na Obr. 13.

Problematickou frekvenční charakteristiku a její korekci pro tento případ ukazuje Obr. 14.

Při určité kombinaci hodnot L2, C2 a R4 nemusí mít korektor příliš potlačení na Fp.

Příklad, kdy je taková korekce potřeba, je na obr. 15.

(Pokračování příště)

Téměř každý audio systém lze vyrobit tak, aby hrál lépe. A to je to, co dělám rád, ať už jde o stereo systém nebo vícekanálový systém, ať už je vytvořen pro hudbu nebo pro filmy. Základní principy zlepšování zvuku jsou pečlivé hledání úzkých míst. Každý ví, že komponenty se musí navzájem shodovat, ale často zapomínají, že při instalaci lze udělat chyby.

K hledání problémů je třeba použít speciální měřicí přístroje nebo softwarové produkty - REW, ARTA a další. Naštěstí je jich na trhu dostatek – vytvořené nadšenci a distribuované zdarma. Obvykle pracuji se softwarem REW a USB mikrofonem Umic-1 nebo používám pokojovou výhybku Trinnov ST2 z mého domácího stereo systému. Ten je vhodný v tom, že zobrazuje výsledky ve vizuálních grafech a umožňuje ovládat nejen standardní charakteristiky (frekvenční odezva a fázová odezva), ale také takzvaná „bezodrazová“ měření frekvenční odezvy, impulzní odezvy, skupiny zpoždění a doba odezvy místnosti v závislosti na frekvenci. Studium a porovnání získaných dat pomáhá identifikovat nedostatky systému a nastínit cesty k jeho zlepšení.

Vliv místnosti

Možná bychom měli začít orientačním grafem, na kterém jsou kombinovány křivky frekvenční odezvy systému s přihlédnutím k odezvě místnosti (lila barva) a tkz. „anechoická“ měření, kdy je vliv místnosti maximálně vyřazen z úvahy. Vezměte prosím na vědomí, že hodnota dělení je 5 dB a průměrný rozdíl mezi frekvenční charakteristikou přímého zvuku a celkovou frekvenční charakteristikou je přibližně 6 dB v rozsahu nízkých / středních hodnot - to je vliv místnosti na zvuk. Tito. tato místnost téměř zdvojnásobuje akustický tlak z reproduktorů, a to s určitým zpožděním. Ke zvážení byl vybrán standardní pokoj: 24 m2, koberec na podlaze, měkká pohovka, pár křesel, desky z pěnového polystyrenu na stropě - to je veškerá zvuková pohltivost.

Takto vypadá reakce stejné místnosti (reakce na impuls) v čase:

Vertikální - frekvence, horizontální - čas v milisekundách, barva udává amplitudu v dB

To ukazuje reakci místnosti na jediný impuls. Když hudba skončí, místnost dále hraje sama. Graf ukazuje, že pokles basů je více než 0,6 sekundy!

Ve výsledku je jasné, že místnost ovlivňuje zvuk systému a posluchač to zaznamená jak ve složení zvuku samotného (ranné odrazy), tak jako echo efekt. Náš sluch je uspořádán tak, že ne vždy vnímáme vliv místnosti jako překážku. Podvědomě se člověk snaží určit, kde se nachází, a většinou to dělá pomocí dozvuků, které doprovázejí jakýkoli zvuk v místnosti. Pravděpodobně jsme tuto dovednost zdědili od vzdálených předků, kteří žili v jeskyních.

Doma se ukazuje, že posluchač vnímá jakoby dva prostory současně: místnost, kde se nachází, a místnost, ve které se natáčela (nebo imitace prostoru s umělým dozvukem přidaným v studio). Obecně takové „rozdvojení“ vede k nepohodlí, proto je samozřejmě lepší tuto dualitu vyloučit, tzn. klást důraz na rozptyl nebo pohlcování zvuku při akustické úpravě místnosti. To pokud mluvíme o místnosti pro poslech hudby. Dřív jsem to psal - tam je správné dělat pouze ztlumení. To už ale platí pro akustické zpracování, takže se vrátím k tématu článku – elektronická korekce místnosti.

Analogové a digitální

U stereo systémů je přítomnost audio procesoru vzácností. Kořeny tohoto fenoménu vyrůstají z hlavního audiofilského dogmatu – „nejkratší možná cesta“, která implikuje minimální soubor prvků v systému – jen ty nejnutnější. Z cesty totiž často nebývají odstraněny pouze ovladače tónů, ale dokonce i ovládání hlasitosti! A přitom zapomínají, že taková audiofilská cesta (jako ostatně každá jiná) vyžaduje speciální akustický prostor pro poslech. Pro takové prostory existují normy, které normalizují dobu poklesu zvuku na úroveň -60 dB (akustický parametr RT60). To však bude vyžadovat další investice - volný prostor, samostatný pokoj atd. Proto nejčastěji akustická úprava zcela chybí nebo je omezena na minimum: koberec na podlaze, čalouněný nábytek, závěsy, mnohem méně často - difuzory v zónách prvních odrazů. Zde bude v tomto případě korekce místnosti zvláště užitečná pro řešení problémů, zejména v oblasti nízkých frekvencí.

Fanoušci analogového zvuku nejvyšší třídy se mohou pokusit najít studiové analogové parametrické filtry na sekundárním trhu nebo objednat zařízení od mistrů - prakticky nezbývá žádná moderní výroba takového zařízení.

Je mnohem jednodušší používat digitální zařízení, zejména proto, že je zde široký výběr: od počítače s programem, studiových procesorů - až po zařízení speciálně navržená pro korekci místnosti (jako DEQX, Trinnov, MiniDSP, DSPeaker a další) pro každý vkus. a rozpočet. Někdy mají takové procesory další funkce, jako jsou síťové přehrávače, vestavěné crossovery, různé zvukové "vylepšovače". A konečně, moderní AV přijímače a vícekanálové zvukové procesory jsou téměř vždy vybaveny algoritmy pro korekci místnosti, oblíbené jsou Dirac a Audyssey s možností ručního ladění a parametrickými filtry. Dražší řešení mohou využívat algoritmy Trinnov a například sada JBL Synthesis rovnou obsahuje studiové procesory BBS s originálním softwarem. Mimochodem, digitální audio procesory jsou často vybaveny analogovými vstupy.

Šest kroků k lepšímu zvuku

Nyní si odpovězme na otázku: co přesně lze (a mělo by) opravit v systému domácí reprodukce zvuku?

1. Na první místo bych dal výrazné prostorové rezonance, ty nejvíce ruší poslech, protože nejsou nikdy vnímány jako organická součást zvuku, existují od něj odděleně a toto neustálé „hučení“ místnosti na tom samém tón posluchače rychle unaví. Takto vypadá typická pokojová rezonance na grafu frekvenční odezvy systému před a po korekci (horní a dolní grafy):

Při frekvenci 45 Hz dosahuje amplituda pokojové rezonance 20 dB! Tento brum lze eliminovat vyříznutím rezonanční špičky parametrickým ekvalizérem.

Parametrický ekvalizér upravuje úroveň zvuku na dané frekvenci a vy si můžete určit šířku tohoto frekvenčního pásma (faktor kvality), na rozdíl od jednoduššího „grafického“ ekvalizéru, který má pevnou frekvenční mřížku a nastavovací pásma. Hojně používaný "třetí oktávový" ekvalizér, jak jeho název napovídá, má Q faktor 1/3 oktávy, zatímco při nízkých frekvencích pokojové rezonanční špičky mají typický Q faktor 1/10-1/12 oktávy. Jinými slovy, ekvalizér jedné třetiny oktávy není vhodný pro řešení typických problémů.

Parametrické ekvalizéry však mají svou nevýhodu – z přímého zvuku odstraníme notu, na kterou je místnost „vzrušená“. Tuto notu ale nakonec stále slyšíme poté, co se odrazí od zdí, zarezonuje a vrátí se do původního objemu. Kvůli tomuto zpoždění se má za to, že je lepší elektronickou korekci místnosti vůbec neprovádět. Jak jinak však odstranit vrchol frekvenční odezvy zobrazený výše při 45 hertzech? Postavit akustické absorbéry této velikosti je nereálné. Proto volíme menší ze dvou zel. Stojí za zmínku, že Trinnovův algoritmus pro potlačení nízkofrekvenčních rezonancí používá speciální techniky, jako je potlačení primárních odrazů pomocí generovaných pulzů, které jsou přiváděny v protifázi do poslechového místa a řízení amplitudy posunutím fáze jednoho z reproduktorů v nízkých kmitočtech. frekvenční rozsah.

2. Na druhém místě z hlediska nežádoucího ovlivnění jsou odrazy od blízkých ploch, tzv. Efekt SBIR (Speaker Boundary Interference Response). Již jsem popsal tento efekt, vedoucí k hlubokým poklesům a nárůstům frekvenční charakteristiky systému. Na rozdíl od pokojových rezonancí přichází efekt SBIR s minimálním zpožděním, takže jej lze elektronicky korigovat bez nežádoucích vlivů na zvuk. K tomu se používají zvukové procesory různých typů: umožňují vytvářet frekvenční odezvu systému, včetně parametrických filtrů pouze s jednou výhradou - zvukové špičky způsobené efektem SBIR lze snadno regulovat, ale situace je jiná s poklesy. Frekvenci je možné „vytáhnout“ pouze v případě, že každý prvek systému (předzesilovač, výkonový zesilovač, reproduktory) umožňuje přenášet tuto nejvíce zesílenou část signálu bez zkreslení. Pro takovou korekci musí mít systém rezervu přetížení. Proto se zpravidla pro korekci "propadů" frekvenční charakteristiky nepoužívá zisk větší než 6 dB. A pokud „selhání“ bylo hluboké o -10 nebo -20 dB, je lepší to vůbec neopravovat, jinak to bude mít pouze negativní účinek.

3. Třetím bodem bude korekce okrajů frekvenčního rozsahu. V tomto případě měníme přímý signál, takže lze použít jakýkoli algoritmus, který je v systému. Je poměrně snadné mírně rozšířit nízkofrekvenční rozsah systému (pokud existuje rezerva přetížení), ale ve vysokofrekvenčním rozsahu je lepší se ničeho nedotýkat: horní hranice je určena fyzikálními parametry zařízení. reproduktory a pokus o nápravu pouze zvýší zkreslení.

4. Dále je potřeba opravit závady ve frekvenční odezvě samotného systému - obvykle se jedná o konjugaci výhybek ve sloupci a jeho rezonance. Střední/vysoký rozsah lze upravit pomocí stejných parametrických ekvalizérů, ale to musí být provedeno opatrně, aby nedošlo k poškození zvuku - ne více než dva nebo tři filtry na rozsah a v žádném případě by se filtry neměly křížit na stejné frekvenci , protože tam bude "kink" fáze, která zkazí zvuk. Pro přesnější korekci je lepší použít procesory, které dokážou řídit frekvenční odezvu bez změny fáze signálu.

5. Pátým bodem je korekce tónové rovnováhy s přihlédnutím k vlivu místnosti. Zde nebudou fungovat parametrické filtry, je třeba použít procesor, který umožňuje nastavit požadovanou strmost frekvenční charakteristiky a frekvenci, na které tato strmost začíná. Tuto funkcionalitu najdeme i v levných přijímačích a procesorech (tzv. "parametrická kontrola tónů"), ale pro maximální kvalitu bych doporučoval použít speciální zvukové procesory pocházející z profesionálního zvuku, které mají několik typů ekvalizace najednou. Níže na obrázku je ve většině případů typický tvar cílové křivky (tvar frekvenční charakteristiky v místě poslechu, na kterou by mělo být mířeno). V závislosti na místnosti a její akustické úpravě se může vzestup při nízkých frekvencích a pokles při vysokých frekvencích lišit. Některé modely reproduktorů umožňují nastavit roll-off/boost ve středním/vysokém rozsahu pomocí vyhrazených knoflíků nebo přepínačů a měly by být také použity pro korekci tonálního vyvážení.

6. Nakonec většina pokojových korekčních procesorů umožňuje přesně rozdělit spektrum do pásem – tzv. „aktivní crossover“. Lze jej použít pro vytvoření víceampérového zapojení, kdy jsou z reproduktorové soustavy vyloučeny pasivní filtry a signál rozdělený do frekvenčních pásem je přiváděn do samostatných zesilovačů, pro každý reproduktor jeden. S touto implementací se často setkáváme v profesionálním audiu: právě ona umožňuje výrazně zlepšit kvalitu zvuku reproduktorů a lépe je vyladit podle vlastností místnosti. Je jasné, že tento způsob vyžaduje zvýšení počtu zesilovacích kanálů.

Spolu

Nejlepšího výsledku je dosaženo, když je akustické zpracování místnosti doplněno o elektronickou korekci místnosti na nízkých frekvencích, kde je akustické zpracování jednoduše neúčinné. Elektronická korekce středních/vysokých rozsahů zase může do zvuku vnést nežádoucí zkreslení a naopak akustické zpracování nevyžaduje velké investice.

Digitální procesory pro korekci místnosti mohou výrazně zlepšit kvalitu zvuku, pokud s nimi použijete aktivní výhybky a sestavíte systém s více zesilovači.

Každý radioamatér, který někdy samostatně stavěl akustické systémy (AS), ví, že ani přesné provedení projektu, doporučení autorů návrhu nevedou vždy k požadovanému výsledku. Přes všechnu složitost či prostě nemožnost posoudit kvalitu podomácku vyrobených reproduktorů doma, jinak než „podle sluchu“, autoři návrhů často neuvádějí ani metody pro hodnocení svých projektů, ani doporučení pro jejich použití (umístění a zapojení reproduktorů). Stává se, že po opakování dalšího „mistrovského díla“, když pomine radost z dokončení práce na něm, začíná období bolestivých hodnocení a závěrů. Nadšení a chvilkovou euforii často vystřídá téměř zklamání. Těžko totiž hledat příčiny neuspokojivé práce již v hotovém návrhu, kdy se udělalo „všechno, jak mělo“. Nebo možná design je dobrý, ale zesilovač „takový není“ nebo něco jiného... Známý?

Hledejte v radioamatérských časopisech minulých let články o konstrukci reproduktorových soustav. Vážení autoři, své verze vytvářeli téměř naslepo, aniž by brali ohled na fyziku elektromechanických přeměn a akustiku jako takovou. Řada návrhů podomácku vyrobených reprosoustav, metod pro vylepšení průmyslových reprosoustav a dynamických hlav je bezesporu povedená a zaslouží si pozornost. Mnoho návrhů se stalo dobrou „školou“ pro milovníky kvalitní reprodukce zvuku v nekonečném cyklickém procesu vytváření nebo předělávek reproduktorů podle zásady: „Už to bude velmi dobré...“. Všimněte si však, že autoři porovnávali svůj vývoj (maximálně) s průmyslovými vzory AS továren bývalého SSSR. Pokusili by se porovnat své projekty s produkty takových společností jako BOSE nebo JBL ...

Námitka proti nákupu reproduktorů z dovozu nižší a střední ceny zní takto: „A kdo vám řekl, že takový reproduktor ve vašem obývacím pokoji bude znít a nevyzařovat sladké zvuky?“. Motivy jako: „Stejně to nedělej“ nepřesvědčí. Samozřejmě existují vzorky značkové akustiky, které jsou svým provedením a zvukem nesrovnatelné, ale jejich cena (stejně jako veškeré know-how) je velmi vysoká.
I nyní, kdy je reálná možnost použít kvalitní moderní dynamické hlavy, se stále setkáváme s popisy svépomocí vyrobených reproduktorů (již na novém elementovém základu), přebírajících konstrukční chyby z minulých let. Zdá se, že při současné rozmanitosti výběru zdrojového materiálu dokážeme spočítat a kvalifikovaně postavit pouze reproduktorovou skříň (box). Ve skutečnosti není pouze objem AS určujícím ukazatelem kvality. Někdy nezazní ani případ správně vypočítaný z pohledu jednotné frekvenční charakteristiky. Snížením hlavního nedostatku stávajících dynamických hlav – výrazné nerovnoměrnosti frekvenční odezvy v oblasti středních frekvencí, nebudou o moc horší než dobrá třetina dovážených a je možné na ně postavit reproduktory, které budou uspokojit náročného posluchače.

Krása vlastní výroby reproduktorů je svoboda navrhovat a získat to, co chcete, bez ohledu na (nebo téměř takovou) cenu, čehož nemůžete dosáhnout hromadnou výrobou. Takže bylo a stále má smysl zkusit si doplnit své znalosti a začít znovu. Navzdory skutečnosti, že tento materiál neposkytuje konkrétní návrh reproduktorové soustavy, některé aspekty provozu nízkofrekvenční sekce reproduktoru jsou prezentovány z praktického hlediska a jsou k dispozici pro opakování nebo nezávislou analýzu s dostatečnou přesností .

První. Akustika místnosti, nebo jednodušeji obývacího pokoje, má k dokonalosti daleko. Pokud nemůžete zlepšit akustiku místnosti podle všech pravidel (proporce "zlatého řezu 0,618:1:1,618", rozumné použití materiálů pohlcujících zvuk, volba umístění reproduktorů, volba místa poslechu, atd.), pak byste se opravdu měli podívat na mini komplex a uklidnit se. Jinak jedeme dál. Na jednu stranu zní každý pokoj jinak i po provedení všech rozumných změn prostředí. Na druhou stranu každý z nás zná rysy svého domova, jsme zvyklí na „domácí“ zabarvení zvuků. Náš mozek podvědomě začne přetvářet to, co slyšíme, do původní barvy. Takže to, co se opravdu musíte v místnosti pokusit udělat, je minimalizovat stojaté vlny, přivést úroveň dozvuku na přijatelnou úroveň, odstranit nebo utlumit rezonanční předměty (povrchy) a uspořádat správnou poslechovou oblast.

Druhý. Vznik nových zdrojů zvuku založených na digitálních technologiích, jako je Hi-Fi video (se záznamem zvuku v pásmu FM), magnetofony, PC (MPEG), kompaktní disky a minidisky, klade na reproduktory nové požadavky: větší jednotnost fáze a amplitudy -frekvenční charakteristiky, široký dynamický rozsah, minimální intermodulační zkreslení. Povaha zkreslení v reproduktorech je dána fyzikou procesu reprodukce zvuku a je tak mnohostranná, že všechny druhy zkreslení lze v praxi jen stěží eliminovat. Některé z nich jsou však ve světě radioamatérů dobře prozkoumány, a proto mohou být řízeny v procesu návrhu. Hlavním pravidlem by mělo být toto: každý druh zkreslení je redukován individuálně a pečlivě.

Třetí. Náklady na práci. V každém případě náklady na materiál a komponenty vynaložené na výrobu dobrého „domácího“ reproduktoru budou nepoměrně nižší než náklady na reproduktor, který byste si koupili, kdyby to bylo možné. To znamená, že je velmi výhodné investovat své znalosti do designu, který se nazývá „pro sebe“.

Poslední věc. Při koupi značkového reproduktoru vám nikdo kromě výrobce nedá doporučení na jeho umístění a správné „vyladění“ pro konkrétní situaci. Prodejci ani internet tyto informace nemají - pouze subjektivní názory "odborníků" ze stejných obchodů. S výjimkou některých modelů reproduktorů, které jsou doplněny tiskovými výstupy naměřené frekvenční charakteristiky a harmonických v pracovním frekvenčním pásmu, jsme nuceni nakupovat na „prase v žitě“ téměř jakoukoli značkovou akustiku.

Začínáme výběrem dynamických hlav. To určí typ reproduktoru, konkrétně dvoupásmový nebo třípásmový design. Ze zkušenosti mohu říci, že postavit si doma třípásmovou reprosoustavu je velmi obtížné. Náklady na výzkum a experimenty jsou ve srovnání s dvoupásmovým reproduktorem dvojnásobné. Zkuste vybrat dynamické hlavy pro dvoupásmové reproduktory na základě jejich akustického výkonu (nominální výkon, s ohledem na citlivost) LF-MF až MF-HF jako 1,5 ... 3,0 až 1,0. Přesah frekvenčních rozsahů hlav musí být minimálně 2 oktávy (4x), jinak nebude možné zajistit přesné přizpůsobení a plynulé přechody fázově-frekvenčních charakteristik hlav v oblasti frekvence sekce filtru. . Pro LF je žádoucí použít crossover filtry 2. řádu a pro HF hlavy třetího řádu. Tyto zdánlivě triviální požadavky je ve skutečnosti obtížné splnit, ale je snazší než udělat totéž pro třípásmový reproduktor.

Čím nižší Ff, tím bližší je podobnost frekvenční charakteristiky. Při nízké frekvenci Ff dochází také k menším fázovým zkreslením a menšímu skupinovému zpoždění záření AS na nízkých frekvencích (obr. 1-4).
Hlava 6GD-2, Qts(5=0,62, Fр=31 Hz, Vаs=241 l, SPL=92,3 dB/W*m. Odhadovaná data pro různé akustické provedení: 1. Reproduktory s fázovým měničem, optimální objem 550 litrů, Ff = 20 Hz 2. Reproduktory s fázovým měničem, objem 32 litrů, Ff = 25 Hz 3. Reproduktory uzavřeného typu, optimální objem 386 litrů 4. Reproduktory uzavřeného typu, objem 32 litrů Úroveň 108 dB zajišťuje hlavice v širokém frekvenčním pásmu 300- 2000 Hz při jmenovitém příkonu b W. Výpočtové rozměry FI jsou následující: Pro reproduktory o objemu 550 litrů - průměr 15 cm, délka 7 cm Pro reproduktory o objemu 32 litrů - průměr 5 cm, délka 24 cm Výsledkem experimentů se skutečnými dynamickými hlavami bylo možné odvodit přibližný vzorec, pomocí kterého lze s přesností 10-15% vypočítat optimální (minimální možné) ladění frekvence FI (Ffi min) pro specifickou nízkofrekvenční hlavici maximální akustický tlak není menší než při středních frekvencích, když je na ni aplikován jmenovitý elektrický výkon: Ffi min = 0,8 / SQRT (Dg * sqrt (Ng) ) * SPL / Xmax, kde Ng je počet hlav stejného typu Dg instalovaných v reproduktorové skříni - průměr difuzoru (u středu zvlnění), cm SPL- - citlivost hlavy dB / W * m Xmax - maximální zdvih difuzoru (v jednom směru), viz. Hlavní je, že frekvence Ffi min, pod kterou maximální akustický tlak vytvářený hlavicí prudce klesá, prakticky nezávisí ani na objemu tělesa nebo přirozená rezonanční frekvence hlavy. Nemá tedy smysl počítat ozvučnici s FI naladěnou na frekvenci pod Fphi min - z nízkofrekvenčního měniče v reproduktorové skříni ani velmi velké hlasitosti nedostanete přijatelnou akustickou návratnost, i když frekvenční odezva reproduktoru může být optimální. Příklady: 10GD-34 (25GDN-1-4): Ffi min = 0,8 / sqrt10,5 * 84 / 0,6 = 35 Hz (98 dB) 6GD-2: Ffi min = 0,8 / sqrt21 * 91, 4/0,5 = 32 Hz (104dB) 10GD-30 (20GDN-1-4): Fphi min = 0,8/sqrt16,7 * 86/0,8 = 21 Hz (98 dB) 30GD-2 (75GDN -1-4): Fphi min = 0,8 / sqrt21 * 86 / 0,8 = 19 Hz (105 dB)

Ptáte se: "Je toto tajemství hlubokých basů?" . Jedná se o skutečné FI ladicí frekvence, do kterých tyto hlavice dokážou poskytnout akustický tlak srovnatelný s tlakem na středních frekvencích při jmenovitém příkonu. Dále - vše je jednoduché: 1. Pokud má hlava vlastní rezonanční kmitočet ne nižší než Ffi min a činitel jakosti Qts=0,3...0,5, pak klidně spočítejte případ s FI podle známé metody. V důsledku toho získáte optimální reproduktor s plochou frekvenční charakteristikou bez použití dodatečné korekce PA. 2. Pokud má hlava vlastní rezonanční kmitočet ne nižší než Ffi min a faktor kvality Qts=0,6...1,5, pak je šance vytvořit reproduktory jakékoliv přijatelné hlasitosti s FI naladěným na frekvenci Ffi min. Plochou frekvenční charakteristiku reproduktoru lze v tomto případě získat pouze pomocí vhodné korekce frekvenční charakteristiky PA (Linkwitzův korektor - viz níže). 3. Má-li hlavice vlastní rezonanční frekvenci Fr< 0,85*Fфи min, то можно подумать об установке в АС двух или более однотипных головок, а дальше по варианту 1 или 2 или вовсе отказаться от применения этого типа головок в низкочастотном звене Вашей АС. Иные способы «заставить» низкочастотную головку работать на все 100% заключаются в построении двух-, трехобъемных АС с размещением НЧ головки внутри корпуса с излучением через порт (порты) ФИ. Подобную АС действительно сложно рассчитать в домашних условиях. Немного о конструкциях фазоииверторов. Стандартная конструкция трубчатого ФИ должна удовлетворять следующим условиям: жесткость и отсутствие резонансных призвуков в материале трубы, диаметр отверстия (трубы) ФИ следует выбирать не меньше 1/4 диаметра диффузора низкочастотной головки. Поскольку ФИ как и динамическая головка является источником звуковых колебаний, труба ФИ не должна создавать никаких дополнительных призвуков. Постучите карандашом по стенке трубы ФИ. Если она «звенит», то обклейте внешнюю поверхность трубы ФИ в один слой резиной, линолеумом и/или обмотайте пластырем, изоляционной лентой (не скотчем) в 5-6 слоев. Отверстие ФИ на лицевой панели АС необходимо разместить не ближе 10-15 см от края низкочастотной головки. В принципе, выход ФИ можно разместить на любой боковой или задней стенке корпуса АС. Только в том случае, если АС будет установлена в пространстве между мебельными секциями или вплотную к стене или к другим предметам, ограничивающим излучение сбоку или сзади - отверстие ФИ обязательно располагают на лицевой панели. При расчете длины трубы ФИ исходят из того, что внутренний край трубы должен отстоять, по крайней мере, на расстояние ее диаметра от внутренней поверхности противоположной стенки корпуса АС. Если это условие не выполняется, то производят перерасчет ФИ с меньшим диаметром. Вместо одного ФИ можно применить два с внутренним диаметром 0,71 от рассчитанного одного АИ. Полезно также скруглить торцы труб. Наполнение корпуса АС звукопоглотителем - по желанию, исключая область ФИ, но не более 15 г/литр. Еще один вид искажений, влияющий на качество звучания любой АС - это потери дифракции звуковых воли. Этот тип искажений проявляется в частотной области 100-800 Гц и представляет собой плавное уменьшение акустического давления, создаваемого АС, ниже определенной частоты. Несмотря на то, что этот вид искажений хорошо известен, его описание в нашей радиолюбительской литературе было подано неверно, видимо при первых переводах зарубежных статей на русский язык. Этот вид искажений нам объяснялся как «Искажения АЧХ различных форм корпусов АС» . Тем не менее, при размещении АС «в стенке» искажения дифракции могут быть малыми при любой форме корпуса. На самом деле, когда оклеивают внутреннюю поверхность стенок АС звукопоглощающим материалом можно сделать внутреннюю поверхность АС почти сферической. Изменится ли, в принципе, поведение АХ такой АС? - нет. Суть вот в чем. На низких частотах длина волны, излучаемая АС гораздо больше физических размеров самой АС, поэтому звуковые волны огибают корпус АС, т.е. излучаются в пространство 2пи (вокруг). На высоких частотах, где длина излучаемой волны меньше размера передней панели АС, излучение возможно только вперед, т.е. в полупространство . Таким образом, при неизменной электрической мощности, подводимой к АС, и при горизонтальной АХ динамической головки (а в области 200-500 Гц редкие экземпляры НЧ головок имеют аномалии), начиная с некоторой частоты АХ системы по оси излучения возрастает до уровня +6 дБ. Наиболее плавное поведение АХ наблюдается при отсутствии острых внешних граней в конструкции АС (рис.5). В случае стандартного корпуса АХ искажений дифракции имеет локальные минимумы и максимумы, но с увеличением частоты отдача АС по оси излучения все равно повышается в 2 раза (рис.б). Средняя частота (Гц), на которой отдача АС (в идеале) повышается на 3 дБ может быть рассчитана в Гц по следующей эмпирической формуле: Fd=115/W, где W-ширина передней панели АС в метрах. Величина искажений, обусловленная потерями дифракции +6 дБ имеет место быть только при размещении АС в свободном пространстве, коим жилая комната не является. Низкочастотные звуковые волны, огибающие АС, в какой-то мере отражаются от стены, около которой обычно устанавливают АС и приходят к слушателю. Таким образом, реально измеренное значение потерь составляет 3-4 дБ. О существовании искажений дифракции можно убедиться по АХ промышленных АС, приводимых изготовителями (рис.7-9):

Kompenzovat tato AX zkreslení je celkem jednoduché zařazením nejjednoduššího korekčního řetězce R4C4R5 do cesty reprodukce zvuku mezi předzesilovač a koncový zesilovač (obr. 10). Po zvolení poměru odporů R4=R5/2 (hodnota korekce je asi 3,5 dB) a jejich jmenovitých hodnot v kOhm určíme kapacitu C4 v mikrofaradech podle vzorce: C4=130/(R5*Fd).

Příklad výpočtu: 1. Šířka předního panelu reproduktoru: 25 cm 2. Určete frekvenci Fd= 115/0,25=460 Hz 3. Vyberte R5=4,7 kΩ, R4=4,7/2=2,4 kΩ 4. Určete С4=130/(4,7 *460)=0,062 µF (62 nF), na které si jen tak nevzpomenete. Po aplikaci takové korekce na některé reproduktory mohou tito reproduktory začít „mumlat“. To je zcela normální, protože. výsledný faktor kvality většiny maloobjemových reproduktorů postavených na běžných nízkofrekvenčních hlavách je samozřejmě vyšší než 0,71. Každý fanoušek kvalitní reprodukce zvuku by si mohl všimnout, že při umístění reproduktorů na stojany vysoké 0,4 ... 0,7 metru, zejména pokud jsou také oddáleny od stěny o 0,3 ... 0,6 metru, výstupní úroveň reproduktorů na basovém reproduktoru znatelně klesá. . V tomto případě intuitivně zvyšte úroveň signálu na nízkých frekvencích pomocí tónového ovladače +3 ... + 5 dB a co pozorujete? Je to tak - "správnější" zvuk a možná "mumlání". Tónová regulace nízkofrekvenčního zesilovače v tomto případě snižuje právě zkreslení difrakce zvukových vln. Mimochodem, takové umístění reproduktorů podél dlouhé stěny místnosti je nejoptimálnější z hlediska minimalizace vlivu akustiky místnosti na frekvenční charakteristiku reproduktorů.

Nyní si představte reproduktory AX zobrazené na obrázcích 7-9, kdyby se konstruktéři těchto „domácích“ reproduktorů postarali o kompenzaci tohoto typu zkreslení pasivními filtry. Jako "Corvette" a "Vega" by "mumlal", ale "Estonsko" ne. Mimochodem, první je vyroben v uzavřeném pouzdře, "Estonia" a "Vega" - s AI naladěnou na 40-45 Hz. Analýza AH těchto reproduktorů ukazuje, že: 15AC-111 "Vega" - díky vysokému faktoru kvality nízkofrekvenční hlavy používané v AU má AX nárůst při frekvenci 80-90 Hz o 2- 3 dB (faktor kvality reproduktoru je 1,3). V každém případě je pozorováno „mumlání“ a je nutná korekce AH s aktivními filtry. Použití AI naladěné na 40 Hz se blíží optimu (35 Hz), ale nemělo by se používat ke korekci AH, ale ke zcela jinému účelu – poskytnout maximální akustický výkon basového reproduktoru. 35AC-021 "Estonia" je prakticky nejrovnoměrnější AH, ale nastavení AI na frekvenci 45 Hz neumožňuje plné využití potenciálu basové hlavy. Bylo by prospěšné zvýšit hlasitost pouzdra o 15-20% a snížit frekvenci ladění AI na 21-27 Hz. 75AC-001 "Corvette" - nemá pokles na frekvenci 180 Hz o 3 dB, ale nárůst na frekvenci 90-95 Hz o 3 dB, způsobený výsledným faktorem kvality reproduktorů, rovný 1,3 -1,4 z důvodu malého objemu pouzdra. Akustický výkon reproduktorů na nízkých frekvencích zajišťuje pouze kvalitní nízkofrekvenční hlava 100GDN-3. Je vhodné použít korektor AI a AH. Pokud je tedy výsledný faktor kvality reproduktoru 1,1 ... 2, tzn. na AH AU je nárůst o +1 ... 6 dB v oblasti 60-110 Hz (zřejmé známky "mumlání") a hlasitost AU je nejméně 2-3krát menší než ekvivalentní objem nízkofrekvenční hlavy Vas, to znamená, že má smysl aplikovat AX korekci na aktivní filtry podle Linkwitz Transform Circuit, příklad zapojení je na obr. 10 (kromě R4C4R5).

Současně s AX korekcí zajišťuje obvod lokální korekci fáze signálu v oblasti pod rezonanční frekvencí, což snižuje fázové zkreslení reproduktorů. AH a PFC korektoru jsou znázorněny na Obr. 11 a Obr. 12. Charakteristiky jsou vypočteny pro kvalitativní faktor reproduktoru o objemu 32 litrů, rovný 1,8 při frekvenci 98 Hz, aby se získaly horizontální akustické charakteristiky z hlediska akustického tlaku od 500 do 32 Hz (-3 dB) s výsledný faktor kvality rovný 0,71 (hlava basového reproduktoru 6GD-2 , Qts=0,62, Fр=31 Hz). AX korektoru má nárůst o 12 dB na oktávu v nízkofrekvenční oblasti, aby kompenzoval podobný pokles AX uzavřeného reproduktoru. Ale právě na těchto frekvencích je přetížitelnost uzavřeného AS nízká. Optimální je proto takovou AH korekci použít pro AU s AI naladěnou na frekvenci Ffi min. Určit to pro hotovou (nebo rozestavěnou) jadernou elektrárnu je celkem jednoduché. Nejprve uzavřeme a utěsníme otvor fázového měniče a změříme odporový modul nízkofrekvenční hlavy v uzavřené reproduktorové skříni. Maximální hodnotou modulu odporu určíme rezonanční kmitočet nízkofrekvenční hlavy Fs v reproduktorové skříni. Poté otevřeme otvor AI a znovu změříme odporový modul hlavy. Rezonanční kmitočet AI Ff určíme minimem modulu odporu. Obvykle při frekvencích nad a pod zjištěným minimem má modul impedance hlavy výrazné vrcholy. Pokud je Ff vyšší nebo rovno Fs, pak je AI AS v každém případě nakonfigurován nesprávně. Pokud je Ff vyšší než Ffi min, pak zvyšte délku AI potrubí úměrně druhé mocnině požadovaného snížení Ff a nalaďte AI na frekvenci Ffi min. V případě, že AI potrubí vypočtené délky nelze fyzicky nainstalovat do pouzdra AU, použije se potrubí menšího průměru. Existuje názor, že instalace další AI v AU, podobné té stávající, snižuje frekvenci ladění AI. Tento názor je chybný. Ve skutečnosti se frekvence ladění AI zvýší faktorem sqrt2 se současným snížením rychlosti vzduchu uvnitř AI, což je v některých případech užitečné (kromě trubky s menším průměrem je tužší). Jinými slovy, instalace dvou identických MT je ekvivalentní použití jednoho MT stejné délky s vnitřním průměrem sqrt2krát větším, než je průměr potrubí jednoho z MT z páru. Nyní je potřeba určit výsledný činitel jakosti wooferu na frekvenci Fs v AU s AI naladěným na frekvenci Ffi min. Doma je to téměř nemožné provést přímým měřením frekvenční charakteristiky reproduktorů akustickým tlakem. Je mnohem jednodušší a přesnější získat hodnotu AC výpočtem na PC pomocí specializovaného softwaru. Jakékoli metody matematického modelování však zahrnují až 10-30 známých parametrů konkrétní dynamické hlavy, které je opět obtížné doma měřit. Navrhuji velmi jednoduchý způsob, jak určit faktor kvality reproduktorů s přesností cca 10-15%, což bude navíc vyžadovat jakýkoliv elektretový mikrofon (IEC-3) a k němu předzesilovač s plochou frekvenční charakteristikou od 10 do 10 000 Hz. Znovu uzavřete a utěsněte otvor FI AS (pokud existuje). Poté se mikrofon umístí do bezprostřední blízkosti 2-5mm od difuzoru nízkofrekvenční hlavice ve vzdálenosti 2/3 poloměru difuzoru od jejího středu. Na výstup mikrofonního zesilovače je připojen střídavý voltmetr a do hlavy je přiveden signál z AF generátoru (přes PA s plochou frekvenční charakteristikou). Výkon dodávaný do hlavy by neměl překročit 0,1-0,5W. Změnou frekvence generátoru z 500 na 20 Hz se buduje frekvenční charakteristika reproduktoru. Jsou přesvědčeni o přítomnosti „hrbu“ v oblasti Fs a poklesu frekvenční odezvy se strmostí 12 dB/oktávu pod touto frekvencí. Najděte poměr maximálního výstupního napětí při frekvenci blízké nebo mírně nad Fs k výstupnímu napětí při frekvenci 500 Hz. Výsledná hodnota je na druhou. Výsledek se bude rovnat hodnotě faktoru kvality reproduktorů s FI. Vyznavači jakýchkoliv metod snižování kvalitativního faktoru wooferu (PAS, negativní výstupní impedance PA atd.) si v této fázi mohou v případě uzavřeného reproduktoru zvolit množství materiálu pohlcujícího zvuk (PAS design, Rout PA hodnota), abyste získali požadovanou hodnotu faktoru kvality. Při použití značného množství materiálu pohlcujícího zvuk, ale ne více než 15 ... 23 g / litr, je žádoucí „uspořádat“ volný prostor 3-5 litrů pomocí drátěného rámu mezi FI a nízkým frekvenční hlava. Pro ty, kteří mohou vypočítat nebo určit faktor kvality nízkofrekvenčního měniče (se známými naměřenými parametry) instalovaného v konkrétní reproduktorové skříni, jsou výhodnější stávající standardní metody. Výsledky měření činitele jakosti a rezonanční frekvence hlavy v uzavřené AS (Fs) lze použít pro výběr hodnocení korektorů (obr. 10) pouze pro případ, kdy je FI naladěn na frekvenci Fphi min, při. minimálně 2x nižší než frekvence Fs. Pokračujeme ke stanovení hodnocení RC korekčního stupně. Operační zesilovač je doporučen 157UD2 (pro stereo verzi korektoru je korekční obvod operačního zesilovače pro jednotkový zisk). Protože výpočet prvků korektoru je poměrně komplikovaný, výsledky počítačového výpočtu hodnot RC jsou uvedeny v tabulce 1 pro různé hodnoty faktoru kvality reproduktoru a frekvence Fs=80 Hz. Pro jiné hodnoty frekvence Fs se kapacitní jmenovité hodnoty kondenzátorů jednoduše přepočítají podle vzorce: C1 "= 80 C1 / P" z.

Podobně se přepočítají kapacity kondenzátorů C2 a C3. Kapacity kondenzátorů můžete ponechat beze změny a stejným způsobem přepočítat odpory V1-VZ. Jediným omezením je, že odpor rezistoru B2 by neměl být menší než 2 kOhm, protože je hlavní zátěž operačního zesilovače při vysokých frekvencích. Při zapnutí korektoru před PA (před tónovým blokem) bude skutečná frekvenční odezva systému z hlediska akustického tlaku horizontální s tolerancí ± 2 dB na spodní provozní frekvenci (uvedeno v tabulce, předmět do Fphi min< F(-ЗдБ)), а эквивалентная добротность АС равна 0,71. Номиналы RC необходимо подобрать с точностью 1%. При значениях добротности АС, равной 1,6 и выше (4-5-6-7 строки таблицы 1), корректор имеет значительный подъем АЧХ на частотах 30-20 Гц (13-16-20-24 дБ). Для предотвращения явной перегрузки УМ и АС реальным сигналом, снимаемым с выхода корректора, на входе УМ (или темброблока) желательно применить ФВЧ первого порядка с частотой среза 30-35 Гц. Это можно сделать заменой (или установкой) конденсатора на входе УМ, емкость которого в нФ рассчитывается по формуле 5000/Ввх., где Rвх. - входное сопротивление УМ (или темброблока), кОм. Звучание АС, АЧХ которой скорректирована двумя указанными способами, Вас не просто порадует - поразит. Вы наконец-то ощутите полное отсутствие окраски звука в НЧ диапазоне - «бубнения» не станет как такового. Регулировка тембров усилителя по НЧ будет наконец-то работать как ей и положено-эффективно. Совершенно достаточной окажется глубина регулировки тембра по НЧ ±3-5 дБ. Отдача по звуковому давлению на нижней рабочей частоте АС будет максимально возможной для примененной низкочастотной динамической головки.

Modelování a přímé měření charakteristik hlav a reproduktorů (pro potvrzení výsledků výpočtů) bylo provedeno pomocí multimediálního PC třídy Intel Pentium III s kalibrovanou zvukovou kartou (frekvenční odezva 15...17000 Hz ±0,2 dB). Byl použit různý svobodný software, včetně demoverzí programů od JBL, Blaupunkt a Peerless (emulátory generátoru signálu, měřiče frekvenční odezvy na "bílém" šumu, 1/2-1/12 oktávové spektrální analyzátory na "růžový" šum, programy pro výpočet parametry uzavřených reproduktorů, reproduktorů s FI atd.) Softwarové nastavení nastaví frekvenční rozlišení na méně než 0,3 Hz. Dále jsme použili: PA 60 W s mírným zkreslením v rozsahu 10-40000 Hz a elektretový mikrofon (kompletní s předzesilovačem) se známou frekvenční charakteristikou v rozsahu 30-15000 Hz ±1,0 dB.

Správnost závěrů byla ověřena experimentálně následovně. Pořízené "při příležitosti" uzavřené reproduktory "Bifrons" (Maďarsko, Budapešť, závod "BEA6", od roku 1975, objem 36 litrů, vícevrstvé tělo z masivního dřeva plněné vatou 12 g / litr, 9 (!) širokopásmové hlavy typu BEA6 HX-125-8 s nominálním výkonem 12 W každá a rezonanční frekvencí 68-71 Hz, Qts = 1,02 ... 1,08) dokonale reprodukovaly klasickou hudbu, jazz. Jakmile došlo na poslech rockové nebo moderní elektronické hudby, reproduktory okamžitě „ztratily“ své pozice (to je při jmenovitém výkonu 108 W a citlivosti 88 dB / W * m). Měření parametrů hlav HX-125-8 a modelování reproduktorů na PC ukázalo všechny nevýhody továrního provedení. S uzavřeným designem tyto reproduktory prakticky ani nemohly vydat výkon, který 10MAS-1 vyvíjí na frekvenci 60 Hz (pokles frekvenční odezvy začal na frekvenci 110 Hz). Výměna jednoho z 9 reproduktorů za FI (viz foto) naladěná na 38 Hz přinesla úžasné výsledky. Ozvaly se reproduktory. Není tak důležité porovnávat výsledky měření frekvenční charakteristiky reproduktorů před a po alteraci (frekvenční charakteristika se prakticky nezměnila), jako změna charakteru zvuku reproduktorů – staly se „všežravými“ ". I na nahrávkách komorního orchestru a sboru se objevila vzdušnost, hloubka a přehlednost, která dříve neexistovala. Dodatečně byla frekvenční charakteristika systému v oblasti 35-200 Hz korigována popsaným aktivním filtrem, který se zapíná na vstupu PA. Díky korekci frekvenční charakteristiky a hlavně fázové charakteristiky začaly reproduktory reprodukovat basový rejstřík opravdu věrně. Při popisu zvuku reproduktorů bylo možné používat taková epiteta jako „správnost“, „elasticita“, „síla“, „emocionalita“. Například při přehrávání zvuku přilétajícího vrtulníku na albu Pink Floyd The Wall začalo v místnosti vibrovat všechno, co mohlo. Tu „vytvořilo“ poctivých 10 wattů na frekvencích od 40 Hz. Po těchto vylepšeních zaujaly reproduktory důstojné "vedoucí" místo v systému domácího kina (věřte mi, subwoofer se stal irelevantním).

Pozornost! Pokud maximální výstupní výkon vašeho PA překračuje třikrát a vícekrát jmenovitý výkon nízkofrekvenční hlavy reproduktoru, doporučuji chránit reproduktor před přetížením pojistkou na proud, který lze vypočítat pomocí vzorce: hlava, Rg - odolnost hlavy proti stejnosměrnému proudu.

Úkol nezkresleného překladu zvukového programu od interpreta k posluchači je starý jako svět. Jako svět elektroakustiky…

Raymond Skuruls je radiotechnik a zvukový inženýr, zakladatel a majitel Acoustic Power Lab. V roce 2005 po třech letech práce získává lotyšský patent (LV1334213) na novou technologii korekce frekvenčních charakteristik reproduktorů. Časopis Pro Sound News Europe jmenuje korekční technologii AJFL jako jednu ze tří největších inovací v této oblasti v Evropě. Po výsledcích výstavy AES v New Yorku byl nový vývoj oceněn cenou 2007 Excellence Prize. V roce 2010 autor vyvíjí verzi technologie pro použití v automobilu.

Jednou z nezbytných podmínek k tomu je absence lineárního zkreslení. Z letmého akademického pohledu se vše zdá velmi jednoduché: změřili jsme frekvenční odezvu, vytvořili korekční filtr a práce je hotová. Takových pokusů bylo učiněno mnoho, ale výsledku ještě nebylo dosaženo. Samozřejmě, že podle autorů těchto pokusů a jejich podpůrného marketingu existuje výsledek. Nezaujatý svět profesionálů však zůstává jiného názoru.

Problém je v tom, že technické prostředky vyhodnocování zvukových systémů přijímají a vyhodnocují zvuk jinak než lidský sluch. „Vidí“ více „problémů“ než naše sluchové vnímání (bez ohledu na to, jak paradoxně to může znít). Tyto problémy mají původ ve fyzické interferenci zvukových vln v místě, kde se měří akustický tlak. K rušení ale dochází pouze tehdy, když v nejjednodušším případě dorazí dva signály – přímý a odražený (usazený případ). Ale na krátký okamžik je tam pouze přímý signál a žádné rušení. Tento krátký okamžik stačí našemu sluchu k posouzení.

Pokusím se dokázat časovou selektivitu sluchu a jeho schopnost ignorovat interference dvěma snadno opakovatelnými experimenty. Nejprve zkušenosti. Testovací signál cvrlikání (sinusový signál s rychle se měnící frekvencí), krátký, 150 - 300 ms, logaritmický, subjektivně zní zcela jinak při přehrávání z nízkých na vysoké frekvence a naopak. Při přehrávání „nahoru“ se signál zdá slabý, se ztracenými výškami. Přehrávání - to zní krásně, muzikálně, s výraznými výškami. A pro spektrální analyzátor jsou oba případy stejné a nerozlišitelné.

Druhá zkušenost. Posaďme se před klasický stereo systém. Pojďme získat mono signál. Pokud je v systému vše v pořádku, uslyšíme úzký pomyslný zdroj zvuku přesně uprostřed mezi reproduktory. Nyní se pohybujeme ze strany na stranu. V tomto případě pouze uslyšíme, že pomyslný zdroj se bude mírně pohybovat stejným směrem jako my. Nyní dáme mikrofon na naše místo. Budeme poslouchat signál z tohoto mikrofonu a přesunout jej. Poslechněte si nádherný efekt flanger vytvořený variabilním hřebenovým filtrem. Zkus to.

Tak. Dle mého názoru (který již téměř desetiletí proměňuji ve skutečnou technologii) je nutné měřit a hodnotit ozvučení stejně, jako to dělá náš sluch. To se ukázalo jako možné, kdybychom místo toho, abychom se snažili něco pochopit z výsledků měření akustického tlaku v jednom bodě, změřili frekvenční charakteristiku vydávaného zvukového výkonu reproduktoru. To je základ mé práce a rozhodnutí.

Chci si dovolit přehodnotit přístup k nezkreslenému vysílání audio pořadu. Zde je klasický princip. V místnosti (studiu, otevřeném prostoru) je před účinkujícím instalován mikrofon, který převádí akustický tlak na proporcionální elektrický signál bez ohledu na frekvenci. Za ním je přenosová cesta (předzesilovač, rádiový kanál, zpožďovací zařízení atd. atd.), končící zesilovačem a reproduktorem v poslechové místnosti. Dráha musí přenášet signál stejným způsobem bez ohledu na frekvenci a reproduktor musí úměrně převádět elektrický signál na akustický tlak. A znovu – bez ohledu na frekvenci. Zda tento požadavek reproduktor splňuje, jsme se přesvědčili v tlumené komoře na jeho „akustické ose“ a nyní čekáme na úspěch. Často se toto očekávání ukáže jako marné a naivní.

Přístup, který rozvíjím, je jiný. Pro získání nezkresleného zvukového obrazu musí reproduktor v místě poslechu vyzařovat stejnou nebo proporcionální spektrální skladbu a časovou charakteristiku zvukové síly, kterou hudebník vyzařuje v místě vystoupení.

Správnost tohoto přístupu již byla opakovaně ověřena v praxi a s velkým úspěchem byla prokázána na výstavě AES v květnu 2007, kdy byla opravenou cestou přehrána nahrávka akordeonového duetu zakončená Rusy dobře známými reproduktory Radiotehnika S90 a porovnali s živým vystoupením stejného duetu, který souhlasil s účastí v experimentu.

Mimochodem: je tu další epizoda ze života S90. Malá společnost, která zbyla po vlajkové lodi sovětské elektroakustiky, Rize Radio Plant, měla odvahu zúčastnit se testu předního ruského audio magazínu se svými reproduktory v rozpočtové třídě. Výsledky byly působivé, bez jediné výtky ke zvuku a s komentářem: "Není jasné, proč to zní dobře," i když tomu křivky frekvenční odezvy vůbec nenasvědčovaly. Odpověď je jednoduchá: při ladění tohoto reproduktoru byl použit měřicí program a technika AJFL.

Přesnost metody umožňuje její použití ve studiích s nejkvalitnějšími monitory, přitom možnosti hloubky korekce jsou tak velké, že se ozve i kýbl. Máme tuto zkušenost...

Jak je metoda korekce vyzařovaného akustického výkonu implementována v praxi? Akustický tlak se měří v mnoha (asi 200) bodech v prostoru umístěných na nějakém imaginárním povrchu nebo jeho segmentu. Jednoduše řečeno: měřič kreslí pomyslnou mřížku svislých čar s mikrofonem ve vzduchu, trvá to asi minutu. Speciálně vyvinutý program nezávisle fixuje hodnotu akustického tlaku v jednotlivých bodech a následně vypočítá frekvenční odezvu akustického výkonu (AJFL), která zohledňuje interferenční faktory a fázové posuny. Na základě této charakteristiky je syntetizována korekční křivka. Je vytvořena jako zrcadlový obraz křivky frekvenční odezvy vyzařovaného výkonu, přičemž je možné tuto křivku sledovat s přesností, kterou tradiční ekvalizéry nemají. Faktem je, že technologie AJFL používá jako ekvalizér filtr s konečnou impulsní odezvou - FIR. Pro radiotechniku není novinkou, ale v audio zařízení se dosud používal jen zřídka. Dá se dokonce říct, že se vůbec nepoužíval (znám pouze jedno zařízení s FIR filtrem, jeho tvůrci sami moc neumí pracovat). Děje se tak ze tří důvodů: vysoké požadavky na výpočetní výkon, nevýznamný praktický přínos z výsledné přesnosti a složitosti ovládání, tudíž návrat k srozumitelným a známým parametrickým a grafickým ekvalizérům.

A ještě jedna věc: fázová korekce. V technologii AJFL se to děje automaticky. Faktem je, že pokud problém (nerovnost) způsobil minimální fázový systém (a to je většina elektrických obvodů a filtrů s jednou signálovou cestou ze vstupu na výstup), pak vytvořením minimálního fázového korektoru je problém opraven dokonale - jak v amplitudě, tak ve fázi. Korekční filtr ekvalizéru použitý v systému AJFL je právě takový minimální fázový.

V roce 2010 se objevilo řešení pro auto. Zde bylo nutné poněkud upravit jak techniku měření, tak i přístrojovou jednotku zodpovědnou za následnou korekci. Zohlednění akustiky frekvenční charakteristiky vyzařovaného výkonu v kabině, která je složitější než v běžné místnosti, se bere v několika stupních a ve třech (nikoli dvou) souřadnicích. Výsledky měření jsou interpretovány speciální verzí programu na notebooku a načteny do bloku, který zůstává na desce mezi zdrojem signálu a zesilovači. V průběhu měření a ladění (to je důležité) je možné kromě automatické korekce podél „zrcadlové“ křivky provádět manuální úpravy, k tomu je k dispozici vysoce přesný parametrický subsystém ekvalizéru.

Rozměry bloku s analogovými a digitálními vstupy/výstupy jsou 18 x 15 x 5 cm, napájecí napětí je od 7 do 16 V. Pro ovládání zapínání zesilovačů je zde Remote vstup a zpožděný Remote výstup. Nyní pracujeme na zjednodušené úpravě zařízení, poloviční velikosti a pouze s analogovými vstupy/výstupy. A za pár měsíců bude připraveno „rychlé“ načítání filtrů přes USB rozhraní. Takže si myslím, že stále máme důvod se zde setkávat. A pokud nechcete čekat – není těžké mě najít, adresa je v tomto čísle časopisu.