Пристрій сучасного гучномовця: 1 - магніт; 2 - полюсні наконечники; 3 - корпус; 4 - звукова котушка; 5 - центрирующая шайба; 6 - дифузор; 7 - монтажна прокладка; 8 - фазовирівнююче і пилезахисний заглушка.

Дифузори сучасних гучномовців виготовляються в основному, як і раніше, з пресованого паперу з просоченнями. Для спеціальних цілей застосовують склотканина, кераміку, алюміній, титан. На знімку: кевларовий дифузор виробництва фірми В & amp; W.

Наука і життя // Ілюстрації

1938 рік; перший вітчизняний супергетеродинний радіоприймач моделі 6Н-1 виробництва Воронезького радіозаводу (внизу) - аналог моделі радіоприймача 6т-2 американської фірми RCA Victor (вгорі).

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

Акустичне оформлення звуковий колонки: "закритий ящик" - вгорі; фазоінверсного - внизу.

Г. Гельмгольц (1821-1894).

Плитка на двухполосная звукова колонка (в розрізі), з фазоінвертором, виведеним на задню стінку. Вміщені в середині порожнини дві розпірки призначені для підвищення жорсткості корпусу.

Двополосні звукові колонки з акустичним оформленням - фазоинвертор. Типова малогабаритна полочная колонка з одним гучномовцем НЧ / СЧ і твіттером.

У китайській фірмі DIVA для підвищення гучності звучання НЧ в звуковий колонці моделі М4006 встановили чотири НЧ / СЧ головки; габарити - 112x12,6x12,5 см, маса - 8 кг.

З тією ж метою в моделі Megaline датської фірми DALI встановили вже дванадцять НЧ / СЧ динамічних головок; габарити - 231x48x28 см, маса - 110 кг.

Зміна форми звукового сигналу, що відбувається за час дії всього лише 1 мс при частоті основного тону, що дорівнює приблизно 3 кГц.

Форма результуючого звукового коливання: зліва - виходить в результаті складання двох синусоїдальних гармонік; праворуч - при зміні зсуву фази між гармоніками на 90 <SUP> про </ SUP>. Звук змінився в результаті дії фазоінвертора.

Сучасний сабвуфер канадської фірми PARADIGM.

Наука і життя // Ілюстрації

Етикетка (лейбл) випущеної в США в 1917 році першою вінілової граммпластінкі із записом джазових композицій "The Darktown Strutters 'Ball" і "Indiana"; нижче показано ювілейне оформлення конвертів.

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

ТРІШКИ ІСТОРІЇ

Сучасний гучномовець (динамік, звукова головка, динамічна головка) досить складний пристрій. На малюнку вгорі показані його складові частини. Він не набагато змінився з тих пір, як був винайдений.

Розроблений в 1925 році в BELL Laboratories (США) електродинамічний принцип збудження механічних коливань звукової котушки з дифузором в гучномовці передбачав використання в ньому електромагніту, що живиться від мережі постійного струму. Двома роками пізніше, в 1927 році, в Англії інженер Г. Хартлей (Harold A.Hartley) з компанії ENGLISH ELECTRIC Co запропонував встановити в динамічній голівці замість пристрою подмагничивания постійний магніт. Виробництво потужних магнітів для потреб електропромисловості на той час вже було налагоджено, і було відомо про стабільне збереження спочатку заданих параметрів. Г. Хартлей вважав, що для передачі всього діапазону звукових частот досить одного хорошого гучномовця. Розроблений ним гучномовець відповідав вимогам високої вірності відтворення звуків, і тому стосовно нього був запущений в обіг термін "Хай-Фай" (Hi-Fi, High Fidelity) - висока вірність. Термін закріпився, і його застосування поширилося на інші різновиди побутової якісної звукової апаратури. В подальшому вимоги, а також методи і засоби вимірювань характеристик Hi-Fi-радіоапаратури були викладені в європейському стандарті DIN 45500. За звітом Г. Хартлея досі випускаються динамічні головки англійської фірми LOWTHER, що відповідають вимогам широкополосности.

БОРОТЬБА ЗА ЯКІСТЬ ЗВУКУ

У розробках і виробництві сучасних електродинамічних гучномовців досі повторюються нововведення, відомі ще з 1920-х років. Разом з тим протягом багатьох років практично всі конструктивні елементи акустичних перетворювачів допрацьовувалися. В процесі їх вдосконалення найбільше уваги приділялося возмущающим мембран, пристроїв їх підвісу і центрує шайб. Так, наприклад, у багатьох нинішніх динамічних головок матеріалом для повітряних збудників служить не тільки апробована пресована просочена папір з добавками, а й запропонований англійською фірмою B & W (Bowers & Wilkins) поліпропіленовий матеріал, армований кевларовими нитками. В інших випадках для дифузорів низькочастотних (НЧ), середньо частотних (СЧ), високочас Тотнем (ВЧ) гучномовців підходить склотканина, кераміка, а також метали - титан, алюміній, сплав алюмінію з магнієм; поширені мембрани дво- і тришарові з металу, синтетики в поєднанні з папером. В останні роки мембрани більшості високочастотних головок перетворилися в випромінювачі купольного (вигнутого назовні) типу. Для зменшення ваги і кращої керованості виготовляються вони частіше з металевої фольги або шовку. Удосконалювалися і постійні магніти: для їх виготовлення стали використовувати рідкоземельні елементи з високою здатністю до намагнічування, наприклад легкосплавний метал неодим.

У гучномовці мембрана здійснює поршневі (коливальні) переміщення вперед-назад. Звукова хвиля йде на слухача. Зрозуміло, що зміщення дифузора в напрямку слухача є робочим (корисним). Рух його тильній частині в протилежну сторону не помічалося б на слух, якби випромінювач знаходився у відкритому просторі (наприклад, в чистому полі). В реальних умовах зворотні повітряні хвилі, будучи відбитими від стін приміщень з деяким запізненням у часі, також впливають на слухача і дещо спотворюють звуковий образ. Проте в 1920-1930-х роках і багато років потім для радіоприймачів і радіол застосовувалися відкриті з двох сторін акустичні конструкції. Це виправдовувалося можливістю реалізувати в повній мірі в той час ще недостатні потужності дані гучномовців.

Що з'явилося пізніше акустичне оформлення у вигляді закритих ящиків передбачало в звуковий колонці (ЗК) глуху задню стінку, завдяки якій виключається взаємодія фронтального і тилового випромінювань гучномовців. Усередині корпусу колонки зворотні повітряні хвилі гасяться непаралельними стінками і поглинають матеріалами.

Досягти якісної передачі звуку досить складно. Отримало нині повсюдне визнання конструктивне рішення, пойменоване як "закритий ящик", виявилося досить ефективним для неспотвореної передачі звуку в заданій смузі частот. Але відповідно до простими законами радіотехніки при використанні динамічної головки з високою добротністю тут занадто голосно звучать баси. При установці в ЗК гучного ворітеля зі зниженою добротністю виходить більш широка і рівна амплітудно-частотна характерис тика (АЧХ). Але разом з тим зменшується гучність відтворюваних низьких частот (НЧ).

Тому було запропоновано ввести в звукову колонку акустичний підсилювач низьких частот - фазоинвертор (за кордоном - Bassreflex, Vented box, Ported box). По суті фазоинвертор (ФМ) являє собою досить просту конструкцію, що повторює розроблений майже 150 років тому класичний резонатор Г. Гельмгольца - великого вченого і першопрохідника акустики (фото вгорі). Вперше використовувати Bassreflex для збільшення гучності звучання низькочастотної складової музичного сигналу запропонував інженер A.Typac (Albert L. Thuras) з лабораторії BELL Labs (США). Своє бачення акустичного пристрою він виклав в заявці на патент від 15 серпня 1930 року. Навколо базового громкогово розчинника передбачався монтаж 13-ти резонаторів. В подальшому емпірично було встановлено, що для підйому басів при відтворенні музики легкого жанру досить одного-двох резонаторів.

Нововведення сподобалося розробникам і виробникам звукових систем. Переважна більшість що випускаються нині звукових колонок мають легко виконувану в виробництві, а тому недорогу прибудову у вигляді фазоінвертора. Навіть дуже дорогі акустичні перетворювачі динамічного типу вартістю кілька тисяч і більше десяти тисяч доларів США містять простий вбудований фазоинвертор. Отвір порту додаткового випромінювача легко виявляється позаду, знизу, збоку, але найчастіше спереду прямокутних корпусів; досить часто воно має вигляд входу в шпаківню.

Не зайве пояснити, що сучасний споживач побутової стаціонарного та мобільного радіоапаратури в основному слухає популярну музику з упором на низькі частоти. Окремим любителям хочеться, щоб від Ухань басів здригався навіть корпус легкового автомобіля під час руху. Виробники апаратури змушені йти по шляху найменшого опору і потурають споживачеві. Саме цією обставиною пояснюється схильність розробників і постачальників до фазоінвертори і "басовито" взагалі домашніх акустичних колонок.

Акустики протягом багатьох років удосконалили систему ЗК з фазоінверторами: розроблені методики розрахунків, рекомендовані нові матеріали, оригінальні форми резонують "горловин" (тунельні, щілинні, конусні, експоненціальні, "пісочного годинника" і ін.). Однак не вдалося впоратися з основним недоліком акустичного резонатора - фазовими спотвореннями.

Фазові спотворення форми несинусоїдальних сигналів не впливають на передачу основних тонів музичного ряду, але призводять до небажаної забарвленням звучання натуральних інструментів, перекручувань у природності їх передачі. Породжувані фазоинвертором фазові зрушення гармонік в складних сигналах популярної музики також призводять до відмінностей, що виникають при відтворенні оригіналу, але вони менш помітні, оскільки і так в достатніх обсягах містяться у вихідних записах використовуваних виконавцями електроінструментів. Ще менш помітні фазові спотворення в акустичних системах, що передають звукові ефекти в апаратурі домашніх кінотеатрів.

Любителям класичної музики і джазу, слухають концерти в домашніх умовах, відомо, наскільки вірогідним і яскравіше звучать натуральні ударні, духові, струнні (контрабас) інструменти оркестрів в звукових колонках без фазоінверторів. Однак по ряду поважних причин у багатьох власників домашньої апаратури в користуванні знаходяться саме ФМ колонки, і не наступила пора їх замінювати. Фахівці з акустики і радіоаматори для підвищення якості відтворення оригіналу пропонують отвори фазоінверторів закривати самодіяльними поролоновими, пінопластовими або матер'яними заглушками. І дійсно, якість звучання музики всіх напрямків поліпшується. Принагідно слід зауважити, що такими заглушками окремі фірми навіть комплектують свої акустичні вироби.

Багато любителів відзначають недолік гучності звучання низькочастотних складових у серійному виробництві DVD / CD дисків і інших носіїв, причому не тільки у популярних композицій, але і у творів класичні кого жанру (наприклад, опери). Здавалося б, легко підвищити гучність звучання інструментів "бас" частини оркестру (ансамблю) за допомогою регулятора "гучність НЧ" підсилювача. Але відомо, що для якісного відтворення музичного шедевра не слід порушувати балансування підсилювача, краще тримати в нейтральному положенні регулятори рівня НЧ і ВЧ. Отримати незалежне посилення низькочастотної частини спектра музичного сигналу допомагають сабвуфери.

Активний сабвуфер є окремим і самодостатнє пристрій з потужним підсилювачем низької частоти (УНЧ), динамічної головкою і фільтром. Дозволяє незалежно регулювати рівень гучності по НЧ. Запропоновано був свого часу як доповнення до акустики домашнього театру для підтримки спецефектів. Любителі музики спочатку сприйняли сабвуфер недовірливо. Зараз же він є необхідною приналежністю домашнього музичного театру (ДМТ). У журналі вперше стаття про сабвуфере стосовно ДМТ була поміщена чотири роки тому (див. "Наука і життя" № 7, 2001 г. ). Там же запропоновані прості способи підключення його до домашньої радіоапаратури; Зараз подібні схеми можна знайти вже в експлуата ційної документації. Про те, що сабвуфер "не боїться дифракції" і розміщувати його в приміщенні можна довільно, журнал писав зовсім недавно (див. "Наука і життя" № 3, 2005 р ). Узгодження активного гучномовця НЧ зі звуковими колонками добре налагоджено. Виникаючі при цьому фазові спотворення мінімальні і не перевищують мають місце в ЗК без фазоінвертора. У сабвуфера легко виходить взаємодій ствие по гучності з базовим УНЧ, який він не навантажує. Завдяки йому можна купувати менш габаритні поличні звукові колонки, легко розміщуються в приміщенні і менш дорогі в порівнянні з підлоговими. Вибирати сабвуфер слід також без фазоінвертора. Для потреб ДМТ досить одного приладу. Прослуховуючи різнопланові музичні композиції, доводиться часто користуватися його регулятором гучності, тому бажаний апарат з пультом дистанційного керування.

Сукупна об'єднання двох звукових колонок з сабвуфером в музичній стереофонии отримало найменування "тріфонік". Сабвуфер має ще одне важливе експлуатаційне гідність - його завжди можна вимкнути, якщо здається, що без нього можна обійтися. При цьому не порушується здатність апаратури до відтворення музичного ряду і не треба робити перемикань (перекоммутации) сполучних проводів, що підводять.

ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ

HI-END - надуманий, рекламний слоган дорогої побутової техніки, ніколи не отримував нормативної підтримки. Під апаратурою "класу Hi-End" зазвичай маються на увазі комплекти або складові елементи еквівалентною вартістю одна-дві тисячі доларів США і більше. Далеко не завжди декларовані якісні характеристики компонентів відповідають їх високої продажної ціни. З плином часу і в міру зниження цін застосування абревіатури вичерпується щодо серійної продукції, раніше нею позначають.

Імпеданс, номінальний імпеданс (повний опір) - терміни, що характеризують індуктивно-ємнісні контури і ланцюги електрорадіоапаратури. Вважається: чим воно менше, тим краще. В якійсь мірі термін рекламний. Наприклад, у звуковий колонки з популярним "номінальним опором 8 Ом" можна очікувати обумовленої величини опору лише на окремих ділянках АЧХ. Дуже яскраво використання терміна ілюструється на прикладі зарплати: вона у всіх номінальна і досить рідко збігається з реальною.

Підписи до ілюстрацій

Іл. 1. 1945 рік; радіоприймач "Рекорд" виробництва Олександрівського радіозаводу. У радіоприймачах застосовувався відкритий корпус з великою кількістю отворів на задній панелі, призначених не тільки для захисних і тепловідвідних цілей, але і для поліпшення акустики.

Іл. 2. Представлені А. Турас креслення і графік до заявки на патентування фазоінвертора. Фазоинвертор піднімає низькі частоти, вирівнюючи амплітудно-частотну характеристику. На графіку: 1 - розрахункова АЧХ звукової колонки без ФМ; 2 - розрахункова АЧХ з ФМ; 3 - експериментальна АЧХ з ФМ.

Іл. 3. Звукова колонка виробництва англійської фірми REFERENZ, що реалізує ідею д'Апполіто. Для підвищення гучності звучання НЧ стрічковий твіттер ВЧ розташований в середині між двома парами СЧ і НЧ динамічних головок і двома портами фазоінверторів; габарити - 204x26x42 см, маса - 95 кг.

Іл. 4. Пластинки "легкої музики" з такими етикетками, випущені на вітчизняних фабриках в тридцяті роки, можна було придбати тільки в Торгсине (були такі магазини "для торгівлі з іноземцями") в обмін на лом дорогоцінних металів. Нижче - етикетка грамплатівки із записом виступу популярного в ті роки джаз-оркестру Якова Скоморовського.