Практика создания акустических систем высокого класса. Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine) Как собрать акустическую систему своими руками

27.06.2020

Однажды я задумал собрать себе качественную акустику для озвучивания небольшой комнаты, а также для использования в качестве мониторов ближнего поля при работе со звуком на компе (хобби). Главное требование - адекватное звучание по отношению к источнику. Не чтобы «низы колбасило» или «тарелочки звенели», а именно адекватное естественное звучание. Итак, собираем качественные «полочники».

Количество полос

В теории идеальная система – однополосная. Но, как и все идеальное, такой системы не существует в природе. Да, есть очень качественные широкополосные динамики у того же «Визатона», но почему-то все известные производители делают двухполосные полочные системы. А когда речь идет о напольном варианте, то и 3 полосы - не редкость. Тут вопрос особо не стоял – классический двухполосный вариант: НЧ и ВЧ.

Выбор динамиков

Основное требование, предъявляемое к динамикам – оптимальное соотношение цена / качество. Т.е. это не должны быть «дешевки» по 500р., но и не умопомрачительный «хай-енд» за $1000. К тому же я не торопился. Мысль собрать собственными руками «полочники» пришла достаточно давно, и я заблаговременно закинул удочку моему хорошему знакомому, «больному» звуком, с которым мы на эту тему давно постоянно и плодотворно общаемся.

Первыми появились ВЧ - Vifa XT19SD-00/04 ring-rad. Это высококачественные 4-омные «пищали», достаточно популярные среди аудиофилов. Планировались для одного комплекта, но по каким-то причинам не пошли и в оказались в моем комплекте.

Вторыми подоспели НЧ. Ими оказались очень приличные мидбасы из комплекта Soundstream Exact 5.3. Вот про них можно немного почитать. Случилось так, что «пищалки» при монтаже сгорели, а одинокие вуферы оказались сами по себе не нужны. 4-омные 5,5" мидбасы, закрепленные в литой корзине из алюминия, были незамедлительно приобретены.

Теперь, когда динамики есть, можно приступить к созданию акустики.

Активные / пассивные?

У каждого варианта свои плюсы и минусы. Во-первых, нужно учитывать компактность самих колонок и связанные с этим сложности в компоновке в условиях ограниченного пространства. А монтировать снаружи нет смысла. Во-вторых, отдельные модули как самостоятельные компоненты можно комбинировать в дальнейшем, а также проще ремонтировать в случае чего. Ну и в-третьих, активные колонки – это достаточно дорого. Т.к. если делать приличный усилитель (а бывает и по одному в каждый корпус), то он получится дороже самой акустики. К тому же у меня уже был усилитель. Но в любом случая я за схему – пассивная акустика + усилитель, она более универсальна.

Расчет размеров корпуса

С динамиками определились, теперь необходимо понять, какой корпус для них оптимален. Размеры считаются исходя из характеристик звучания НЧ-динамика. На сайте производителя рекомендации отсутствуют, т.к. динамик предназначался прежде всего для автозвука. Держать специальную аппаратуру для этих целей нет никакого смысла, если только это не ваша работа. Поэтому на помощь приходит толковый чувак со специальным стендом. В результате лабораторных испытаний получаем расчетный размер корпуса 310 х 210 х 270 мм. В процессе замеров также были посчитаны параметры фазоинвертора.

Кстати, многие производители на своих сайтах публикуют рекомендуемые размеры корпуса для динамиков. Когда такая информация есть, логично воспользоваться ей, но в данном случае такими данными я не располагал, поэтому пришлось заняться лабораторными исследованиями.

Материал корпуса

На мой взгляд, наиболее оптимальным материалом для корпуса является МДФ. Он акустически нейтрален, а также чуть лучше по эксплуатационным характеристикам, чем ДСП. Фанера также хороша, но найти качественную фанеру непросто, и она дороже и сложнее в обработке. В качестве исходного материала для корпуса был выбран 22мм лист МДФ. В принципе стандартных 18-20мм вполне достаточно, но я решил сделать немного с запасом. Жесткость лишней не бывает.

Конструкция и дизайн корпуса

Один из самых важных этапов. Прежде чем ехать за МДФ, советую определиться с конструкцией, чтобы сразу попросить продавца распилить лист по частям, а на нормальной точке продаж всегда есть хорошие станки с точным и ровным распилом. В домашних условиях такой рез получить сложно.

Итак, дизайн. Колонки должны смотреться как минимум не хуже «промышленных», чтобы не было ощущения клуба очумелых ручек. Мы ведь делаем не только качественную, но и красивую акустику. Вообще красивых, интересных и при этом конструктивно несложных акустических систем практически нет. Красивую акустику делает итальянская Sonus Faber, потрясающие по красоте – Magico Mini. Но все они сделаны с применением точных станков, которых дома по определению нет. Как вариант, можно заказать корпуса хорошему «краснодеревщику» с руками и ЧПУ. Такая работа обойдется в зависимости от того, где и что вы заказываете, от 10 000р. до 30 000р. вместе с материалами. Если специалист хороший, то колонки будут выглядеть не хуже, а то и лучше «магазинных». В данном случае я решил, что все полностью буду делать сам. Поэтому смотрим на вещи реально и делаем конструкцию безо всяких скосов, фигурных выпиливаний и т.д. Т.е. это будет параллелепипед. Расчетные размеры дают достаточно приятную пропорцию, а пропорция в дизайне – это уже полдела.

В чем проектировать? Я хоть и связан с дизайном по роду деятельности, но 3D-пакеты знаю, мягко говоря, поверхностно. При этом программа должна быть в большей степени инженерной, чем рендерной. Специализированные «Кады» для этой цели тяжеловаты и излишни. Выход был достаточно быстро найден – фриварный SketchUp более чем подходит для этой цели. Он настолько прост и интуитивно понятен, что был полностью освоен примерно за час. Он может главное: быстро создавать любые фигуры, проставлять размеры, использовать простые текстуры. Считаю, что такая программа идеально подходит для «домашних» целей. В ней легко можно, например, спроектировать кухню или даже небольшой дом.

Вот конструкция корпуса:

Конструкция простая. Шесть стенок, склеиваемые друг с другом. Спереди 2 выреза под динамики. Сзади 2 выреза: под фазоинвертор и под клеммник. Прямоугольником 120х80 обозначено место под кроссовер. Внутри фазоинвертор представляет собой еще одну стенку в ширину внутреннего пространства, прикрепленную перпендикулярно под вырезом:

Исходя из чертежа, вырисовывается схема распила листа:

Как будем отделывать корпус? Обклейка пленкой сразу исключилась – акустика должна выглядеть прилично. Как вариант рассматривалась покраска. Отказался от этой идеи, т.к. такие колонки впишутся далеко не в каждый интерьер (по крайней мере в текущий не вписывались). Хочется большей универсальности. В этом плане натуральный шпон больше подходит. Но полностью обклеенная шпоном акустика смотрится скучновато. Поиск комбинированного решения:

В целом варианты - неплохие по внешнему виду, но чисто конструктивно вызывают сложности. В результате было решено боковые стенки отделать шпоном ясеня, а остальные 4 стенки обтянуть по окружности кожей, точнее качественным автомобильным кожзамом. Пищаль красива сама по себе, а вот НЧ-динамик имеет на фронтальной стороне корпуса конструктивную накладку, которая будет смотреться не очень красиво. Поэтому было решено изготовить для него дополнительную декоративную накладку (кольцо), которое будет прижимать его к корпусу, а заодно придаст красоты самой колонке. С конструкцией и дизайном определились.

Инструменты

Прежде чем перейти к следующему этапу, обозначу, какие основные инструменты нужны для работы:
- Циркулярка.
- Электролобзик.
- Дрель.
- Фрезер.
- Шлиф-машина.
- Прямые руки.
Без этого набора лучше заказать корпуса хорошему мастеру.

Распил

Итак, распиливаем бюджет лист МДФ. Я уже писал, что лучше распиливать на специальных станках – это недорого, а получается точно. Но т.к. я решил корпус делать сам от и до, то для чистоты эксперимента распиливал сам ручной циркуляркой, а небольшие куски лобзиком с направляющей. Как и предполагалось идеального реза не получилось. После реза, пары стенок (левая-правая, передняя-задняя и т.д.) устанавливаются парой, подгоняются шлиф-машиной и/или электрорубанком и проверяются на перпендикулярность угольником. А в дальнейшем при сборке финально подгоняются после склейки. Потеря 2-3 мм несущественна. Но все-таки рекомендую распиливать сразу «на базе», сэкономите кучу времени.

Сборка корпуса

Стенки склеиваются ПВА и стягиваются шурупами. Вначале склеиваем корпус без передней стенки.

Теперь отверстие для клемника, а также фаску для того, чтобы его «утопить». Изначально по проекту клемник предполагалось разместить внизу. Но в процессе стало понятно, что монтировать кроссовер в центре через отверстие для вуфера будет не очень удобно, поэтому переместил дырку под клемник выше, а место под кроссовер – ниже.

Перед тем, как «приделать крышку», необходимо обклеить внутренности виброизоляционным материалом.

Можно закрывать коробку.

Теперь один из очень ответственных этапов – вырез отверстий под динамики на фронтальной панели. Я уже говорил, что идеальная акустическая система – это однополосная. Почему? Потому что распространение звука идет из одного источника до слушателя без рассогласования по времени из-за разницы (мизерной) в расстоянии, которая есть при использовании многополосной системы. Поэтому динамики лучше всего располагать как можно ближе друг к другу. Так звуковая картинка получается «плотнее». Рассчитываем отверстия так, что расстояние между краями динамиков будет примерно 1 см. Отверстия пилятся лобзиком с круговой направляющей.

Динамики должны быть утоплены. Прикладываем динамики и по их краю очерчиваем диаметр для снятия фаски. Глубину фаски мерим по накладке каждого динамика. Фаска снималась ручным фрезером. Глубина реза выставлялась по упору. Направляющие никакие не использовались, аккуратно вкруговую снимался слой за слоем до линии. Для «пищали» дополнительно выпилено два «уха» под клеммы.

После того, как фаски сняты, прикладываем клеммник и динамики, после чего просверливаем тоненьким сверлышком отверстия под будущие саморезы. Без них, во-первых, может «распереть» сам МДФ при вкручивании шурупов, во-вторых, при финальном монтаже динамики сложнее будет ровно поставить. Очень долго думал, каким образом выставлять относительно друг друга динамики, пришел к такой схеме:

Дырки от шурупов на внешних поверхностях необходимо заделать перед финальной отделкой. Я использовал эпоксидку. Чтобы не ждать, пока одна поверхность затвердеет, заклеивал каждую поверхность скотчем и принимался за следующую. Когда эпоксидка высохла, прошелся шлиф-машиной.

Отделка

Шпон остался с каких-то древних времен, поэтому покупать не пришлось. Листы были не широкие, поэтому подбиралась пара листов, скреплялась скотчем и клеилась к корпусу. Вначале одна сторона, потом другая.

Шпон нужно защитить. Я покрыл его прозрачным яхтным лаком.

Теперь нужно обтянуть корпус кожзамом. Вариантов как это сделать – много. Я решил сделать следующим образом. Отрезается полоса на 20 мм больше ширины корпуса и немного длиннее окружности корпуса. С каждой стороны подгибается на 10 мм, подгиб приклеивается на «спецклей 88». Потом на этот же клей полоса клеится по окружности на корпус. Сначала низ (частично), потом задняя стенка, потом верхняя, потом передняя и снова нижняя. На последнем этапе перед клейкой полоса подрезается по месту и наклеивается встык. Я клеил все стороны за раз, т.е. не ждал, пока каждая сторона высохнет. После каждой стороны я делал небольшую паузу (клей прихватывает достаточно быстро), и принимался за следующую.

После того, как все просохло, осторожно разрезается и заклеивается внутрь кожа на отверстии фазоинвертора.

Если очень хочется, потом фазик можно как-то облагородить.

Потом прорезаются отверстия на клеммнике, «вуфере» и «пищалке». Кожа на клеммнике и ВЧ будет утапливаться вниз, поэтому диаметр выреза можно оставить меньше на 5-10 мм. Кожа на НЧ будет прижиматься декоративным кольцом, поэтому нужно подрезать так, чтобы ее не было видно.

Финальный монтаж

Первым делом монтируем кроссовер. Кросс – самопальный, на хорошей элементной базе. Используются катушки с воздушным сердечником, пленочные конденсаторы на пищалку и МОХ-резисторы. Сам я его не паял, а заказал толковым ребятам.

Кстати, многие производители грешат тем, что в даже достаточно недешевую акустику порой ставят не очень хорошие кроссы. В интернете можно на эту тему найти много «распотрошенных» систем. Перед тем как монтировать кросс, нужно припаять три пары проводочков: для клеммника, НЧ и ВЧ. Получалось, что монтировать придется прямо на пластину с виброизоляцией. Посчитал, что она лишняя и демонтировал ее. Теперь можно прикручивать. В качестве подложки использовал кусок упаковочной пленки из-под какого-то девайса.

Теперь припаиваем нужную пару проводочков к клеммнику и фиксируем его на корпусе. Клеммник и динамики прикручиваются декоративными черными саморезами с головкой под «звездочку». Подобными саморезами прикручена накладка на «пищали», поэтому логично было бы использовать такие же и для остального. Задняя стенка готова.

Перед тем, как монтировать динамики, необходимо задемпфировать корпус специальным синтепоном. Для этих целей была использована «вата» фирмы Visaton. Синтепон клеится по окружности по стенкам.

С какого динамика начинать в принципе без разницы. Я начал с пищали. Припаиваем соответствующую пару проводочков от кросса, вставляем динамик и прикручиваем шурупами. Готово.

Мидбасс необходимо как бы подсунуть под кожу, а сверху придавить декоративным кольцом. Припаиваем оставшуюся пару проводочков и монтируем динамик.

Все? Все. Прикручиваем к клеммнику акустический кабель и начинаем испытания.

Испытания

Тест системы производился в следующих конфигурациях:

1. Ресивер Sherwood VR-758R + акустика.

2. Компьютер + Unicorn (USB-ЦАП) + Самопальный стерео-усилитель + акустика.

3. Компьютер + E-mu 0204 (USB-ЦАП) + Sherwood VR-758R + акустика.

Немного о самих конфигурациях. Я лично считаю, что на данный момент идеальный вариант домашнего муз-центра это: комп + USB-ЦАП + усилитель + акустика. Звук в цифре без искажений снимается через USB и поступает на качественный ЦАП, с которого передается на качественный усилитель и после на акустику. В такой цепочке количество искажений минимально. Кроме того, вы можете использовать совершенно разные фонограммы: 44000/16, 48000/24, 96000/24 и т.д. Все ограничено возможностями драйвера и ЦАПа. Ресиверы в этом плане менее гибкий и заранее морально устаревший вариант. Размер современных винчестеров позволяет хранить на них практически всю медиатеку. А тенденции к подписке на Интернет-контент могут и этот вариант упразднить, хотя это не ближайшее время и далеко не для всех подойдет.

Скажу сразу, что во всех трех конфигурациях акустика звучала прекрасно. Я, честно говоря, даже не ожидал. Вот некоторые субъективные аспекты.

1. Адекватный и естественный звук. Что записано, то и воспроизводится. Нет перекосов ни в какую сторону. Как я и хотел.

2. Большая чувствительность к исходному материалу. Все огрехи звукозаписи, если они есть, хорошо слышно. Качественно смикшированные треки слушаются отлично.

3. Хорошо читаемые для таких размеров басы. Конечно, органную музыку на полочниках в полной мере не оценишь (ее вообще на акустике сложно оценить), но большинство материала «переваривает» без проблем. Большего от таких малышек ожидать трудно.

4. Очень хорошая проработка деталей. Слышно каждый инструмент. Даже при насыщенной звуковой картинке и приличной громкости звук не съезжает в кашу (усилитель здесь играет не последнюю роль).

5. Хочется сделать погромче;) Т.е. акустика не орет, а ровно играет. Хотя тут тоже не малая заслуга самого усилителя, т.к. при увеличении нагрузки хороший усилитель сохраняет линейность.

6. От долгого прослушивания не болит голова. У меня лично это частенько случается, а тут целый день играет и хоть бы что.

7. Опасения на счет некорректной панорамы и сильной зависимости звучания от положения слушателя не подтвердились. Насколько мне известно, у автомобильной акустики специфическая фазировка звука из-за особенностей расположения динамиков в салоне. А именно про этот комплект я читал, что мидбасы у него в этом плане более универсальные. Что собственно и подтвердилось. Можно сидеть в центре перед колонками, можно встать рядом боком к ним - звук отличный. Зависимость есть, но очень небольшая.

Что касается самих конфигураций, то наиболее качественного звука удалось добиться при второй конфигурации.

Во-первых, использовался очень качественный ЦАП Unicorn. можно про него почитать.

Во-вторых, «самопальный усилитель» - это ноу-хау одного толкового тольяттинского «звукаря». Вот он в красивом небольшом алюминиевом корпусе:

А вот «распотрошенный»:

В двух словах, удалось найти схемотехническое решение, при котором усилитель при изменении громкости сохраняет свои характеристики, т.е. не искажает звучание при любой (конструктивно допустимой) громкости. Очень многие усилители (даже очень дорогие) страдают этим. Было удивительно слушать, как такой усилитель оживлял многие акустические системы, т.е. заставлял их звучать так они должны звучать. К слову по такой схеме переделывались и некоторые промышленные усилители (в частности довольно неплохой и сам по себе Xindak), и у них открывалось «второе дыхание».

Сравнивали акустику с чем-то другим, спросите вы? Да, например с ProAC Studio 110 – это достаточно качественная полочная акустика, вот немного про них . Сравнили, поняли, что звучат точно не хуже. У «проаков» возможно чуть меньшая зависимость звука от положения слушателя из-за специфического размещения инвертора и «пищалки», там как-то они хитро все это рассчитывали. А в остальном абсолютно ничуть не хуже, даже мне лично мои самоделки больше понравились, но это спишем на субъективизм;) Еще одевал наушники (достаточно неплохие Koss) и сравнивал по панораме, верхам и низам. Абсолютно идентичное звучание. Даже по низам. В общем, восторг полный.

Калькуляция по материалам

СЧ/НЧ динамики (пара): 3 000р.
ВЧ динамики (пара): 3 000р.
Кроссовер (пара): 3 000р.
Синтепон: 160р.
Терминал (клеммник): 700р.
Шурупы: 80р.
Лист МДФ, 22мм: 2 750р.
Скотч: 30р.
ПВА: 120р.
Спецклей 88: 120р.
Виброизоляция: 200р.
Фигурное кольцо-накладка: 500р.
Кабель:500р.
Итого: 14 160р.

Некоторые материалы были или достались безвоздмездно, здесь соответственно не учтены.

В заключении

В любом более-менее сложном устройстве или законченной функциональной системе важно абсолютно все. Когда речь идет о музыкальной системе, то на конечный результат влияет большое количество факторов:

Качество фонограммы.
- Устройство для воспроизведения фонограммы.
- Цифро-аналоговый преобразователь.
- Усилитель сигнала.
- Провода.
- Динамики, установленные в корпусе акустической системы.
- Правильно рассчитанные под динамики и качественно собранные корпуса.
- Схема и комплектуха для кроссовера.

Это основной, но не полный список.

Неверно считать, что главное - усилитель или главное - провода, или главное - динамики. Домашняя музыкальная система - это как оркестр. И если в этом оркестре кто-то будет плохо, а кто-то блестящее играть, то в целом получится - средне. Или, как говорилось в очень точном примере: если смешать бочку говна с бочкой повидла, то получится две бочки говна.

Есть и другая крайность. Хорошая система стоит баснословных денег. Значит каждый компонент должен стоить по полмиллиона. А фонограммы должны быть исключительно в Super Audio CD или на фирменных пластинках. Типа закрытое общество элитных аудиофилов. Фигня это все.

Я пришел к выводу, что собрать собственную относительно бюджетную систему, которая описывается одним словом «Звучит», вполне возможно. И если в качестве ЦАП или усилителя в силу особенностей лучше использовать реально существующие решения, которых сейчас очень много. То правильно сделанная (самостоятельно или под заказ) акустическая система, будет звучать лучше, чем за те же деньги приобретенная «фирменная». Сейчас практически все компоненты можно заказать в Интернете. Более того многие производители публикуют схемы корпусов для соответствующих динамиков. Существует масса программного обеспечения для расчета параметров корпусов. В сети множество специализированных форумов, а в офлайне есть люди с руками. Во всем быть специалистом конечно невозможно. Как и в любой области главное – знать общие принципы.

Статья не претендует на истину в последней инстанции, но, надеюсь, что мои мысли и мой опыт кому-нибудь еще пригодится.

Upd. В коментах многие спрашивают про усилитель. Если кому интересно, пишите в личку, я дам координаты.

Характерная особенность контрапертуры в том, что звук, приходящий к слушателю фактически со всех сторон, хотя и создает впечатляющий эффект присутствия, не может в полной мере передать информацию о звуковой сцене. Отсюда рассказы слушателей об ощущении летающего по комнате рояля и прочих чудесах виртуальных пространств.

Контрапертура

Плюсы: Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов.

Минусы: Акустическое пространство заметно отличается от звуковой сцены, задуманной при записи фонограммы.

И другие...

Если вы думаете, что на этом список вариантов оформления колонок исчерпывается, значит вы сильно недооцениваете конструкторский энтузиазм электроакустиков. Я описал только наиболее ходовые решения, оставив за кадром близкую родственницу лабиринта - трансмиссионную линию, полосовой резонатор, корпус с панелью акустического сопротивления, нагрузочные трубы...

Nautilus от Bowers & Wilkins - одна из самых необычных, дорогих и авторитетных в плане звучания акустических систем. Тип оформления - нагрузочные трубы

Подобная экзотика встречается довольно редко, но иногда она материализуется в конструкции с действительно уникальным звучанием. А иногда и нет. Главное не забывать, что шедевры, как и посредственности, встречаются во всех оформлениях, что бы ни говорили идеологи того или иного бренда.

Собой обыкновенные рупорные громкоговорители и не имели корпуса как такового. Все изменилось, когда в 20-х годах XX века появились динамики с бумажными диффузорами.

Производители начали изготавливать крупные корпуса, которые вмещали в себя всю электронику. Однако вплоть до 50-х годов многие производители аудиоаппаратуры не закрывали корпуса колонок полностью – задняя часть оставалось открытой. Это было связано с необходимостью охлаждения электронных компонентов того времени (ламповое оборудование).

Камень

Чаще всего используются мрамор, гранит и сланец. Сланец – самый подходящий материал для изготовления корпусов: с ним достаточно просто работать из-за его структуры, и он эффективно поглощает вибрации. Главный недостаток – необходимы специальные инструменты и навыки обработки камня. Чтобы как-то упростить работу, возможно, имеет смысл изготовить из камня только переднюю панель.

Стоит отметить, что для установки колонок из камня на полку, вам может понадобиться мини-кран, да и сами полки должны быть достаточно прочными: вес каменной аудиоколонки достигает 54 кг (для сравнения, колонка из ОСП весит около 6 килограмм). Такие корпусы серьезно улучшают качество звука, но их стоимость может оказаться «неподъемной».

Колонки из цельного куска камня делают ребята из компании Audiomasons. Корпусы вырезаются из известняка и весят порядка 18 килограмм. По заявлениям разработчиков, звучание их продукта придется по вкусу даже самым искушенным меломанам.

Оргстекло/стекло

Можно сделать корпус для динамиков из прозрачного материала – это действительно круто, когда видно «внутренности» колонки. Только здесь важно помнить, что без должной изоляции звук будет ужасным. С другой стороны, если вы добавите слой звукопоглощающего материала, прозрачный корпус перестанет быть прозрачным.

Неплохим примером акустической hi-end-аппаратуры из стекла может служить Crystal Cable Arabesque. Корпуса техники Crystal Cable изготавливаются в Германии из полос стекла толщиной 19 мм со шлифованными гранями. Детали скрепляются между собой невидимым клеем в вакуумной установке, дабы избежать появления пузырьков воздуха.

На выставке CES-2010, проходившей в Лас-Вегасе, обновлённые Arabesque завоевали все три награды в области Инноваций. «До сих пор ни одному производителю техники не удавалось добиться настоящего hi-end-звучания от акустики, изготовленной из такого сложного материала. – писали критики. – Компания Crystal Cable доказала, что это возможно».

Клееная древесина/дерево

Из дерева получаются хорошие корпуса, однако здесь нужно учитывать важный момент: дерево имеет свойство «дышать», то есть оно расширяется, если воздух влажный, и сжимается, если воздух сухой.

Так как деревянный брусок проклеивается со всех сторон, в нем создается напряжение, что может привести к растрескиванию древесины. В этом случае корпус потеряет свои акустические свойства.

Металл

Чаще всего для этих целей используется алюминий, точнее – его сплавы. Они легкие и жесткие. По мнению ряда специалистов, алюминий позволяет уменьшить резонанс и улучшить передачу высоких частот звукового спектра. Все эти качества способствуют росту интереса к алюминию со стороны фирм-производителей аудиоаппаратуры, и его используют для изготовления всепогодных акустических систем.

Существует мнение , что изготовление цельнометаллического корпуса – не самая хорошая идея. Однако стоит попробовать сделать из алюминия верхние и нижние панели, а также перегородки жесткости.

Полочная акустика своими руками

DIY или Сделай Сам

Количество полос

Выбор динамиков

Вторыми подоспели НЧ. Ими оказались очень приличные мидбасы из комплекта Soundstream Exact 5.3. Вот здесь про них можно немного почитать. Случилось так, что «пищалки» при монтаже сгорели, а одинокие вуферы оказались сами по себе не нужны. 4-омные 5,5" мидбасы, закрепленные в литой корзине из алюминия, были незамедлительно приобретены.

Теперь, когда динамики есть, можно приступить к созданию акустики.

Активные / пассивные?

Расчет размеров корпуса

Материал корпуса

Конструкция и дизайн корпуса

Вот конструкция корпуса:

Исходя из чертежа, вырисовывается схема распила листа:

Инструменты

Прежде чем перейти к следующему этапу, обозначу, какие основные инструменты нужны для работы:

Циркулярка.

Электролобзик.

Шлиф-машина.

Прямые руки.

Без этого набора лучше заказать корпуса хорошему мастеру.

Распил

Сборка корпуса

Стенки склеиваются ПВА и стягиваются шурупами. Вначале склеиваем корпус без передней стенки.

Можно закрывать коробку.

Шпон нужно защитить. Я покрыл его прозрачным яхтным лаком.

Если очень хочется, потом фазик можно как-то облагородить.

Финальный монтаж

Все? Все. Прикручиваем к клеммнику акустический кабель и начинаем испытания.

Испытания

Тест системы производился в следующих конфигурациях:

1. Ресивер Sherwood VR-758R + акустика.

2. Компьютер + Unicorn (USB-ЦАП) + Самопальный стерео-усилитель + акустика.

3. Компьютер + E-mu 0204 (USB-ЦАП) + Sherwood VR-758R + акустика.

Что касается самих конфигураций, то наиболее качественного звука удалось добиться при второй конфигурации.

Во-первых, использовался очень качественный ЦАП Unicorn.

Сравнивали акустику с чем-то другим, спросите вы? Да, например с ProAC Studio 110 – это достаточно качественная полочная акустика, вот немного про них. Сравнили, поняли, что звучат точно не хуже. У «проаков» возможно чуть меньшая зависимость звука от положения слушателя из-за специфического размещения инвертора и «пищалки», там как-то они хитро все это рассчитывали. А в остальном абсолютно ничуть не хуже, даже мне лично мои самоделки больше понравились, но это спишем на субъективизм;) Еще одевал наушники (достаточно неплохие Koss) и сравнивал по панораме, верхам и низам. Абсолютно идентичное звучание. Даже по низам. В общем, восторг полный.

Калькуляция по материалам

СЧ/НЧ динамики (пара): 3 000р.

ВЧ динамики (пара): 3 000р.

Кроссовер (пара): 3 000р.

Синтепон: 160р.

Терминал (клеммник): 700р.

Шурупы: 80р.

Лист МДФ, 22мм: 2 750р.

Скотч: 30р.

ПВА: 120р.

Спецклей 88: 120р.

Виброизоляция: 200р.

Фигурное кольцо-накладка: 500р.

Кабель:500р.

Итого: 14 160р.

Некоторые материалы были или достались безвоздмездно, здесь соответственно не учтены.

В заключении

Качество фонограммы.

Устройство для воспроизведения фонограммы.

Цифро-аналоговый преобразователь.

Усилитель сигнала.

Провода.

Динамики, установленные в корпусе акустической системы.

Правильно рассчитанные под динамики и качественно собранные корпуса.

Схема и комплектуха для кроссовера.

Это основной, но не полный список.

Статья не претендует на истину в последней инстанции, но, надеюсь, что мои мысли и мой опыт кому-нибудь еще пригодится.
Адрес администрации сайта:

НЕ НАШЕЛ, ЧТО ИСКАЛ? ПОГУГЛИ:

Колонка или АС?
Акустика и электроника
Что такое хайфай
Динамики
Акустика

Сделать звуковые колонки своими руками – с этого у многих начинается увлечение сложным, но очень интересным делом – техникой звуковоспроизведения. Начальным побуждением часто становятся экономические соображения: цены на брендовую электроакустику завышены не чрезмерно – безобразно нагло. Если уж заклятые аудиофилы, не скупящиеся на раритетные радиолампы для усилителей и плоский серебряный провод для намотки звуковых трансформаторов, сетуют на форумах, что цены на акустику и динамики для нее систематически вздуваются, то проблема действительно серьезна. Желаете колонки для дома по 1 млн. руб. пара? Извольте, найдутся и подороже. Поэтому материалы данной статьи рассчитаны в первую очередь для самых-самых начинающих: им нужно быстро, просто и недорого убедиться, что творение рук своих, на все для которого ушло средств в десятки раз меньше, чем на «крутой» бренд, может «петь» не хуже или по крайней мере сравнимо. Но, возможно, кое-что из изложенного окажется откровением и для мэтров любительской электроакустики – если будет удостоено прочтением оными.

Колонка или АС?

Звуковая колонка (КЗ, колонка звуковая) это один из видов акустического оформления электродинамических головок громкоговорителей (ГГ, динамиков), предназначенный для технико-информационного озвучивания больших общественных помещений. Вообще же акустическая система (АС) состоит из первичного излучателя звука (ИЗ) и его акустического оформления, обеспечивающего требуемое качество звучания. Домашние АС по большей части с виду похожи на звуковые колонки, поэтому их так и прозвали. Электроакустические системы (ЭАС) имеют в своем составе также электрическую часть: провода, клеммы, разделительные фильтры, встроенные усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ, в активных АС), вычислительные устройства (в АС с цифровой расфильтровкой каналов) и др. Акустическое оформление бытовых АС размещается как правило в корпусе, отчего они и выглядят более-менее вытянутыми вверх колоннами.

Акустика и электроника

Акустика идеальной АС возбуждается во всем диапазоне слышимых частот 20-20 000 Гц одним широкополосным первичным ИЗ. Электроакустика медленно, но уверенно идет к идеалу, однако лучшие результаты показывают пока еще АС с разделением частот на каналы (полосы) НЧ (20-300 Гц, низкие частоты, басы), СЧ (300-5000 Гц, средние) и ВЧ (5000-20 000 Гц, высокие, верха) или НЧ-СЧ и ВЧ. Первые, естественно, называются 3-х полосным, а вторые – 2-х полосными. Начинать осваиваться в электроакустике лучше всего с 2-полосных АС: они позволяют в домашних условиях без излишних затрат и сложностей получить звук качества до высокого Hi-Fi (см. ниже) включительно. Звуковой сигнал от УМЗЧ или, в активных АС, маломощный от первичного источника (плеера, звуковой карты компьютера, тюнера и т.п.) распределяется по частотным каналам разделительными фильтрами; это называется расфильтровкой каналов, как сами разделительные фильтры.

Далее в статье рассматривается преимущественно, как сделать колонки, обеспечивающие хорошую акустику. Электронная часть электроакустики – предмет особого серьезного обсуждения, и не одного. Здесь нужно заметить только, что, во-первых, поначалу не нужно браться за близкую к идеальной, но сложную и дорогую цифровую расфильтровку, а применить пассивную на индуктивно-емкостных фильтрах. Для 2-полосной АС нужна всего одна вилка разделительных фильтров низких и высоких частот (ФНЧ/ФВЧ).

Для расчета разделительных лестничных фильтров АС есть специальные программы, напр. JBL Speaker Shop. Однако в домашних условиях индивидуальная настройка каждой вилки под конкретный экземпляры динамиков, во-первых, не бьет по производственным расходам в серийном производстве. Во-вторых, замена ГГ в АС требуется только в исключительных случаях. Значит, к расфильтровке частотных каналов АС можно подойти нетрадиционно:

Частоту раздела НЧ-СЧ м ВЧ принимают не ниже 6 кГц, иначе не получится достаточно равномерной амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) всей АС в области СЧ, что очень плохо, см. далее. К тому же, при высокой частоте раздела фильтр получается недорогим и компактным;
Прототипами для расчета фильтра берут звенья и полузвенья фильтров типа K, т.к. их фазочастотные характеристики (ФЧХ) абсолютно линейны. Без соблюдения этого условия АЧХ в области частоты раздела получится существенно неравномерной и в звучании появятся призвуки;
Для получения исходных к расчету данных нужно измерить импеданс (полное электрическое сопротивление) НЧ-СЧ и ВЧ ГГ на частоте раздела. Указанные в паспорте ГГ 4 или 8 Ом – их активное сопротивление на постоянном токе, а импеданс на частоте раздела будет больше. Измеряется импеданс достаточно просто: ГГ подключают к генератору звуковых частот (ГЗЧ), настроенному на частоту раздела, с выходом не слабее 10 В на нагрузку в 600 Ом через резистор заведомо большого сопротивления, напр. 1 кОм. Можно воспользоваться маломощным ГЗЧ и УМЗЧ высокой верности. Импеданс определяется по отношению напряжений звуковой частоты (ЗЧ) на резисторе и ГГ;
Импеданс НЧ-СЧ звена (ГГ, головки) принимают за характеристическое сопротивление?н фильтра низких частот (ФНЧ), а импеданс ВЧ головки – за?в фильтра высоких частот (ФВЧ). То, что они разные – ну и шут с ними, выходное сопротивление УМЗЧ, «раскачивающего» АС, пренебрежимо мало по сравнению с тем и тем;
Со стороны УМЗЧ ставят звенья ФНЧ и ФВЧ отражающего типа, чтобы не перегружать усилитель и не отбирать мощность у сопряженного канала АС. К ГГ обращают, наоборот, поглощающие звенья, что отдача от фильтра не давала призвуков. Таким образом, ФНЧ и ФВЧ АС будут иметь не менее звена с полузвеном;

Приобщаясь к электроакустике, знать о том, как устроены и работают в акустических системах динамики, нужно следующее. Возбудитель динамика – тонкая катушка из провода, колеблющаяся в кольцевом зазоре магнитной системы под воздействием тока звуковой частоты. Катушка жестко связана с собственно излучателем звука в пространство – диффузором (на НЧ, СЧ, иногда – на ВЧ) или тонкой, очень легкой и жесткой купольной диафрагмой (на ВЧ, редко – на СЧ). Эффективность излучения звука сильно зависит от диаметра ИЗ; точнее – от его отношения к длине волны излучаемой частоты, но вместе с тем с увеличением диаметра ИЗ растет и вероятность возникновения нелинейных искажений (НИ) звука вследствие упругости материала ИЗ; точнее – не бесконечной его жесткости. Борются с НИ в ИЗ, выполняя излучающие поверхности из звукопоглощающих (антиакустических) материалов.

Диаметр диффузора больше диаметра катушки, и в диффузорных ГГ он и катушка крепятся к корпусу динамика отдельными гибкими подвесами. Конфигурация диффузора – полый конус с тонкими стенками, обращенный вершиной к катушке. Подвес катушки держит одновременно и вершину диффузора, т.е. его подвес двойной. Образующая конуса может быть прямолинейной, параболической, экспоненциальной и гиперболической. Чем круче конус диффузора сходится к вершине, тем выше отдача и меньше НИ динамика, но одновременно сужается его частотный диапазон и возрастает направленность излучения (сужается диаграмма направленности ДН). Сужение ДН сужает также зону стереоэффекта и отодвигает ее от фронтальной плоскости пары АС. Диаметр диафрагмы равен диаметру катушки и отдельного подвеса для нее нет. Это резко снижает КНИ ГГ, т.к. подвес диффузора – весьма заметный источник НИ звука, а материал для диафрагмы можно брать очень жесткий. Однако хорошо излучать звук диафрагма способна только на достаточно высоких частотах.

Катушка и диффузор или диафрагма вместе с подвесами составляют подвижную систему (ПС) ГГ. У ПС есть частота собственного механического резонанса Fр, на которой подвижность ПС резко возрастает, и добротность Q. Если Q>1, то динамик без правильно подобранного и выполненного акустического оформления (см. далее) на Fр захрипит на мощности меньше номинальной, не то что пиковой, это т. наз. запирание ГГ. К искажениям запирание не относится, т.к. является конструкторско-производственным браком. Если 0,7

Эффективность передачи ИЗ энергии электрического сигнала звуковым волнам в воздухе определяется мгновенным ускорением диффузора/диафрагмы (кто знаком с матанализом – второй производной его смещения по времени), т.к. воздух – легко сжимаемая и очень текучая среда. Мгновенное ускорение катушки, толкающей/тянущей диффузор/диафрагму, должно быть несколько больше, иначе она не «раскачает» ИЗ. Несколько, но не намного. В противном случае катушка будет изгибать и заставлять вибрировать излучатель, что приведет к появлению НИ. Это т. наз мембранный эффект, при котором в материале диффузора/диафрагмы распространяются продольные волны упругости. Попросту говоря, диффузор/диафрагма должны чуть-чуть «тормозить» катушку. И тут опять противоречие – чем сильнее излучатель «тормозит», тем сильнее он излучает. На практике «торможение» излучателя делают таким, чтобы его НИ во всем диапазоне частот и мощностей укладывались в норму для заданного класса Hi-Fi.

Примечание, вывод: не пытайтесь «выжать» из динамиков того, чего они не могут. Напр., АС на 10ГДШ-1 можно построить с неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ, но по КНИ и динамике он все равно тянет на Hi-Fi не выше начального.

На частотах до Fр мембранный эффект не проявляется никогда, это т. наз. поршневой режим работы ГГ – диффузор/диафрагма просто ходят вперед-назад. Выше по частоте тяжелый диффузор все больше не успевает за катушкой, мембранное излучение начинается и все усиливается. На некоторой частоте динамик начинает излучать только как гибкая мембрана: на стыке с подвесом его диффузор уже неподвижен. При 0,7

Мембранный эффект резко улучшает отдачу ГГ, т.к. мгновенные ускорения вибрирующих участков поверхности ИЗ оказываются очень большими. Это обстоятельство широко используется конструкторами ВЧ и частично СЧ ГГ, спектр искажений которых сразу уходит в ультразвук, а также при конструировании ГГ не для Hi-Fi. КНИ ГГ с мембранным эффектом и ровность АЧХ АС с ними сильно зависят от моды мембраны. На нулевой моде, когда вся поверхность ИЗ дрожит как бы сама себе в такт, Hi-Fi до среднего включительно можно добиться и на НЧ, см. далее.

Примечание: частота, на которой ГГ переходит с «поршня на мембрану», а также изменение мембранной моды (не рост, она всегда целочисленная) существенно зависят от диаметра диффузора. Чем он больше, тем ниже по частоте и сильнее динамик начинает «мембранить».

Вуферы

Высококачественные поршневые НЧ ГГ (попросту – «поршня»; по-английски woofers, лающие) делают с относительно небольшим, толстым, тяжелым и жестким диффузором из антиакустики на очень мягком латексном подвесе, см. поз 1 на рис. Тогда Fр оказывается ниже 40 Гц или даже ниже 30-20 Гц, а Q

Периоды волн НЧ долгие, все это время диффузор в поршневом режиме должен двигаться с ускорением, потому и ход диффузора делается длинным. НЧ без акустического оформления не воспроизводятся, но оно всегда в той или иной степени замкнуто, изолировано от свободного пространства. Поэтому диффузору приходится работать с большой массой т. наз. присоединенного воздуха, для «раскачки» которой требуется значительное усилие (отчего поршневые ГГ иногда называют компрессионными), также как и для ускоренного перемещения тяжелого диффузора с малой добротностью. По этим причинам магнитную систему поршневой ГГ приходится делать очень мощной.

Несмотря на все ухищрения, отдача поршневых ГГ мала, т.к. развивать большое ускорение на длинных волнах НЧ диффузору нельзя: упругости воздуха не хватит, чтобы принять отдаваемую энергию. Он растечется в стороны, а динамик уйдет в запирания. Чтобы повысить отдачу и плавность хода подвижной системы (для уменьшения КНИ на больших уровнях мощности), конструкторы пускаются во все тяжкие – применяют магнитные системы дифференциальные, с полурассеянием и др. экзотику. КНИ дополнительно снижают, заполняя магнитный зазор невысыхающей реологической жидкостью. В итоге лучшие современные «поршня» достигают динамического диапазона в 92-95 дБ, причем КНИ на номинальной мощности не превосходит 0,25%, а на пиковой – 1%. Все это очень хорошо, но цены – мама, не горюй! $1000 за пару с дифмагнитами и реозаливкой для домашней акустики подобранных по отдаче, резонансной частоте и гибкости подвижной системы это еще не предел.

Примечание: НЧ ГГ с реологическим заполнением магнитного зазора пригодны только в НЧ звенья 3-полосных АС, т.к. совершенно не способны работать в мембранном режиме.

Есть у поршневых ГГ еще один серьезный порок: без сильного акустического демпфирования они могут механически разрушиться. Опять-таки, попросту: за поршневым динамиком должна быть слабо связанная со свободным пространством своего рода воздушная подушка. Иначе диффузор на пике сорвет с подвеса и он вылетит наружу вместе с катушкой. Поэтому ставить «поршня» можно не во всякое акустическое оформление, см. далее. Кроме того, поршневые ГГ не терпят принудительного затормаживания ПС: катушка сгорает сразу. Но это уже редкий случай, диффузоры динамиков обычно рукой не придерживают и спички им в магнитный зазор не вставляют.

Умельцам на заметку

Известен «народный» способ повысить отдачу поршневых ГГ: к штатной магнитной системе с тыла, ничего не переделывая в динамике, прочно прикрепляют дополнительный кольцевой магнит отталкивающейся стороной. Именно отталкивающейся, иначе при подаче сигнала катушку сразу оторвет от диффузора. Перемотать динамик в принципе можно, но очень сложно. И еще никогда нигде ни один динамик от перемотки не стал лучше или хотя бы остался таким, как был.

Но речь вообще-то не о том. Энтузиасты данной доработки утверждают, что поле внешнего магнита концентрирует поле штатного около катушки, отчего растет ускорение ПС и отдача. Это верно, но Hi-Fi ГГ это очень точно сбаласированная система. Отдача, действительно, немного увеличивается. Но вот КНИ на пике сразу «прыгает» так, что искажения звука становятся хорошо слышны и неискушенными слушателями. На номинале звук может стать даже чище, но без динамики Hi-Fi уже на хайфай.

Ведущие

Так по-английски (managers) называются СЧ ГГ, т.к. именно на СЧ приходится подавляющая часть смысловой нагрузки музыкального опуса. Требования к СЧ ГГ для Hi-Fi много мягче, поэтому большую их часть делают традиционной конструкции с большим диффузором, отлитым из целлюлозной массы заодно с подвесом, поз. 2. Отзывы об СЧ ГГ купольных и с металлическими диффузорами противоречивы. Превалирует в основном тон, мол, жестковат звук. Любители классики жалуются, что смычковые от динамиков «не бумажных» визжат. Звук СЧ ГГ с пластиковыми диффузорами почти все признают тусклым и в то же время жестким.

Ход диффузора СЧ ГГ делают коротким, т.к. его диаметр сравним с длинами волн СЧ и передача энергии в воздух не затруднительна. Для увеличения затухания упругих волн в диффузоре и, соотв., уменьшения НИ вместе с расширением динамического диапазона в массу для отливки диффузора Hi-Fi СЧ ГГ добавляют мелко нарезанные волокна шелка, тогда динамик почти во всем диапазоне СЧ работает в поршневом режиме. В результате применения этих мер динамика современных СЧ ГГ среднего ценового уровня оказывается не хуже 70 дБ, а КНИ на номинале не выше 1,5%, чего вполне достаточно для высокого Hi-Fi в городской квартире.

Примечание: шелк добавляют в материал диффузора почти всех хороших динамиков, это универсальный способ снизить КНИ.

Чирикалки

По-нашему – пищалки. Как вы уже догадались, это tweeters, ВЧ ГГ. Пишется с одним t, это не название соцсети для сплетен. Сделать хорошую «пищалку» из современных материалов было бы вообще просто (спектр НИ сразу уходит в ультразвук), если бы не одно обстоятельство – диаметр излучателя почти во всем диапазоне ВЧ оказывается того же порядка или меньше длины волны. Из-за этого возможна интерференция на самом излучателе вследствие распространения в нем упругих волн. Чтобы не дать им «зацепки» для излучения в воздух как попало, диффузор/купол ВЧ ГГ должен быть как можно более гладким, с этой целью купола делают из металлизированного пластика (он лучше поглощает упругие волны), а металлические купола полируют.

Критерий выбора ВЧ ГГ указан выше: купольные универсальны, а поклонникам классики, требующим обязательно «поющих» мягких верхов, более подойдут диффузорные. Эти лучше брать эллиптические и ставить в АС, ориентируя их длинную ось вертикально. Тогда ДН динамика в горизонтальной плоскости будет шире, а зона стерео больше. Еще в продаже есть ВЧ ГГ со встроенным рупором. Их мощность можно принимать в 0,15-0,2 от мощности НЧ звена. Что до технических качественных показателей, то любая ВЧ ГГ пригодна для Hi-Fi любого уровня, лишь бы по мощности подходила.

Ширики

Это просторечное прозвище широкополосных ГГ (ГГШ), не требующих расфильтровки частотных каналов АС. Излучатель простой ГГШ с общим возбуждением состоит из НЧ-СЧ диффузора и жестко связанного с ним ВЧ конуса, поз. 3. Это т. наз. коаксиальный излучатель, отчего ГГШ называют еще коаксиальными динамиками или попросту коаксиалами.

Идея ГГШ – отдать мембранный режим ВЧ конусу, где он особо не навредит, а диффузор на НЧ и внизу СЧ пусть работает «на поршне», для чего НЧ-СЧ диффузор гофрируют поперек. Так делаются широкополосные ГГ для начального, иногда и среднего Hi-Fi, напр. упоминавшийся 10ГД-36К (10ГДШ-1).

Первые ГГШ с ВЧ конусом пошли в продажу в начале 50-х, но доминирующего положения на рынке так и не достигли. Причина – склонность к переходным искажениям и затягивание атаки звука оттого, что конус от толчков диффузора болтается и хлябается. Слушать, как Мигель Рамос играет на электрооргане «Хаммонд», через коаксиал с конусом невыносимо тягостно.

Коаксиальные ГГШ с раздельным возбуждением НЧ-СЧ и ВЧ излучателей, поз. 4, этого недостатка лишены. В них ВЧ звено приводится в движение отдельной катушкой от ее собственной магнитной системы. Гильза ВЧ катушки проходит сквозь катушку НЧ-СЧ. ПС и магнитные системы расположены коаксиально, т.е. по одной оси.

ГГШ с раздельным возбуждением на НЧ по всем техпараметрам и субъективным оценкам звука не уступают поршневым ГГ. На современных коаксиальных динамиках можно строить очень компактные АС. Недостаток – цена. Коаксиал для высокого Hi-Fi обходится, как правило, дороже комплекта НЧ-СЧ + ВЧ, хотя и дешевле НЧ, СЧ и ВЧ ГГ для 3-полосной АС.

Авто

Автомобильные динамики формально относятся тоже к коаксиальным, но на деле это 2-3 отдельных ГГ в одном корпусе. ВЧ (иногда и СЧ) ГГ подвешиваются перед диффузором НЧ ГГ на кронштейне, см. справа на рис. в начале. Расфильтровка всегда встроенная, т.е. на корпусе всего 2 клеммы для подключения проводов.

Задача у автодинамиков специфическая: прежде всего «перекричать» шумы в салоне автомобиля, поэтому их конструкторы с мембранным эффектом особо не борются. Но динамический диапазон автодинамикам по той же причине нужен широкий, не менее 70 дБ, а их диффузоры делают обязательно с шелком или применяют др. меры подавления высших мембранных мод – хрипеть динамик не должен и в машине на ходу.

Как следствие – автодинамики в принципе пригодны для Hi-Fi до среднего включительно, если подобрать к ним подходящее акустическое оформление. Во все АС, описанные далее, можно ставить автодинамики подходящего размера и мощности, тогда не нужны будут вырез под ВЧ ГГ и расфильтровка. Одно условие: штатные клеммы с зажимами нужно очень аккуратно удалить и поставить взамен них ламели под распайку. Колонки из автомобильных динамиков современной разработки позволяют слушать хороший джаз, рок, даже отдельные произведения симфонической музыки и многие – камерной. Скрипичные квартеты Моцарта они, конечно, не потянут, но ведь такие динамичные и наполненные смыслом опусы слушают очень немногие. Обойдется же пара автодинамиков в несколько раз, до 5 раз, дешевле, чем 2 комплекта ГГ с компонентами фильтров для 2-полосной АС.

Резвые

Friskers, от frisky, так американские радиолюбители прозвали малогабаритные ГГ малой мощности с очень тонким и легким диффузором, во-первых, за высокую отдачу – пара «резвых» по 2-3 Вт озвучивает комнату в 20 кв. м. Во-вторых – за жесткий звук: «резвые» работают только в мембранном режиме.

Производители и продавцы «резвые» в особый класс не выделяют, т.к. они, по идее, не Hi-Fi. Динамик как динамик, в любом китайском радио или дешевых компьютерных колонках такие. Однако на «резвых» можно сделать хорошие колонки для компьютера, обеспечивающие Hi-Fi до среднего включительно в окрестности рабочего стола.

Дело в том, что «резвые» способны воспроизводить весь звуковой диапазон, нужно только уменьшить их КНИ и сгладить АЧХ. Первое достигается добавкой шелка в диффузор, тут нужно ориентироваться по производителю и его (не торговым!) спецификациям. Напр., все ГГ канадской фирмы Edifier с шелком. Кстати, Edifier – французское слово и читается «эдифье», а не «идифайер» на английский манер.

Ровняют АЧХ «резвых» двояко. Мелкие всплески/провалы убирает уже шелк, а бугры и впадины побольше устраняют акустическим оформлением со свободным выходом в атмосферу и демпфирующей предкамерой, см. рис; пример такой АС см. далее.

Акустика

Зачем вообще нужно акустическое оформление? На НЧ размеры излучателя звука очень малы сравнительно с длиной звуковой волны. Если просто положить динамик на стол, волны от фронтальной и тыльной поверхностей диффузора тут же сойдутся в противофазе, погасят друг друга, и басов вообще слышно не будет. Это называется акустическим коротким замыканием. Просто заглушить динамик с тыла на НЧ нельзя: диффузору придется сильно сжимать малый объем воздуха, отчего частота резонанса ПС «прыгнет» так высоко, что динамик просто не сможет воспроизвести басы. Отсюда следует главная задача любого акустического оформления: либо погасить излучение от тыльной стороны ГГ, либо перевернуть его на 180 градусов и в фазе переизлучить с фронта АС, не допуская в то же время расходования энергии движения диффузора на термодинамику, т.е. на сжатие-расширение воздуха в корпусе АС. Дополнительная задача – по возможности сформировать на выходе АС сферическую звуковую волну, т.к. в этом случае зона стереоэффекта наиболее широка и глубока, а влияние акустики помещения на звучание АС наименьшее.

Примечание, важное следствие: для каждого корпуса АС конкретного объема с определенным акустическим оформлением существует оптимальный диапазон мощностей возбуждения. Если мощность ИЗ мала, он не раскачает акустику, звук будет тусклый, искаженный, особенно на НЧ. Чрезмерно мощный ГГ уйдет в термодинамику, отчего начнутся запирания.

Назначение корпуса АС с акустическим оформлением – обеспечить наилучшее воспроизведение НЧ. Прочность, устойчивость, внешний вид – само собой. Акустически домашние АС оформляются в виде щита (динамики, встроенные в мебель и строительные конструкции), открытого ящика, открытого ящика с панелью акустического сопротивления (ПАС), закрытого ящика нормального или уменьшенного объема (малогабаритные акустические системы, МАС), фазоинвертора (ФИ), пассивного излучателя (ПИ), рупоров прямого и обратного, четвертьволнового (ЧВ) и полуволнового (ПВ) лабиринтов.

Встроенная акустика – предмет особого обсуждения. Открытые ящики из эпохи ламповых радиол, получить от них в квартире приемлемое стерео нереально. Из прочих начинающему для первой своей АС лучше всего остановить выбор на ПВ лабиринте:

В отличие от прочих, кроме ФИ и ПИ, ПВ лабиринт позволяет улучшить басы на частотах ниже собственной резонансной частоты динамика НЧ.
Сравнительно с ФИ ПВ лабиринт конструктивно и в настройке несложен.
По сравнению с ПИ ПВ лабиринт не требует дорогих покупных дополнительных компонент.
Коленчатый ПВ лабиринт (см. ниже) создает ГГ достаточную акустическую нагрузку, имея в то же время свободную связь с атмосферой, что дает возможность применять НЧ ГГ и с длинным, и с коротким ходом диффузора. Вплоть до замены в уже построенных АС. Разумеется, только парой. Излученная волна в таком случае будет практически сферической.
В отличие от всех, кроме закрытого ящика и ЧВ лабиринта, акустическая колонка с ПВ лабиринтом способна сгладить АЧХ НЧ ГГ.
АС с ПВ лабиринтом конструктивно легко вытягиваются в высокую тонкую колонну, что облегчает их размещение в небольших помещениях.

Насчет предпоследнего пункта – вы удивлены, если опытный? Считайте это одним из обещанных откровений. И см. ниже.

ПВ лабиринт

Лабиринтными часто считают акустическое оформление типа глубокая щель (Deep Slot, разновидность ЧВ лабиринта), поз. 1 на рис., и сверточный обратный рупор (поз. 2). Рупоров мы еще коснемся, а что до глубокой щели, то это фактически ПАС, акустический затвор, обеспечивающий свободную связь с атмосферой, но не выпускающая наружу звук: глубина щели – четверть длины волны частоты ее настройки. В этом легко убедиться, замерив с помощью остронаправленного микрофона уровни звука перед фронтом динамика и в раскрыве щели. Резонанс на кратных частотах подавляется выстилкой щели звукопоглотителем. АС с глубокой щелью тоже демпфирует любые динамики, но повышает их резонансную частоту, хотя и меньше, чем закрытый ящик.

Исходный элемент ПВ лабиринта – открытая полуволновая труба, поз. 3. Как акустическое оформление она непригодна: пока волна с тыла доберется до фронта, ее фаза перевернется еще на 180 градусов, и получится все то же акустическое короткое замыкание. На АЧХ ПВ труба дает высокий резкий пик, вызывающий запирание ГГ на частоте настройки Fн. Но что уже важно – Fн и частота собственного резонанса ГГ f (которая выше – Fр) теоретически никак между собой не связаны, т.е. можно рассчитывать на улучшение басов ниже f (Fр).

Простейший способ превратить трубу в лабиринт – перегнуть ее пополам, поз. 4. Это не только сфазирует фронт с тылом, но и сгладит резонансный пик, т.к. пути волн в трубе теперь будут различны по длине. Таким способом в принципе можно сгладить АЧХ до любой наперед заданной степени ровности, наращивая количество колен (оно должно быть нечетным), но на деле использовать более 3-х колен получается очень редко – мешает затухание волны в трубе.

В камерном ПВ лабиринте (поз. 5) колена разбиты на т. наз. резонаторы Гельмгольца – сужающиеся к заднему концу полости. Это еще улучшает демпфирование ГГ, сглаживает АЧХ, уменьшает потери в лабиринте и увеличивает эффективность излучения, т.к. тыльное выходное окно (порт) лабиринта всегда работает с «подпором» со стороны последней камеры. Разгородив камеры на промежуточные резонаторы, поз. 6, можно с диффузорной ГГ добиться АЧХ, почти удовлетворяющей требования абсолютного Hi-Fi, но настройка каждой из пары таких АС требует где-то от полугода (!) труда опытного специалиста. Когда-то в некоем узком кругу лабиринтно-камерную АС с разделением камер прозвали кремоной, с намеком на уникальные скрипки итальянских мастеров.

На деле для получения АЧХ под высокий Hi-Fi оказывается достаточно всего пары камер на колено. Чертежи АС такой конструкции даны на рис; слева – российской разработки, справа – испанской. Та и другая – очень хорошая напольная акустика. «Для полного счастья» россиянке не мешало бы позаимствовать и испанки связи жесткости, поддерживающие перегородку (буковые палочки диаметром 10 мм), а взамен дать сглаживание изгиба трубы.

В обеих этих АС проявляется еще одно полезное свойство камерного лабиринта: его акустическая длина больше геометрической, т.к. звук несколько задерживается в каждой камере, прежде чем пройдет дальше. По геометрии эти лабиринты настроены где-то на 85 Гц, но измерения показывают 63 Гц. Реально нижняя граница частотного диапазона оказывается 37-45 Гц в зависимости от типа НЧ ГГ. Если динамики с расфильтровкой от S-30B переставить в такие корпуса, звук меняется поразительно. В лучшую сторону.

Диапазон мощностей возбуждения для данных АС – 20-80 Вт пиковых. Звукопоглощающая выстилка там и там – синтепон 5-10 мм. Настройка не всегда необходима и несложна: если бас глуховатый, порт симметрично с обоих сторон прикрывают кусочками пенопласта до получения оптимального звучания. Делать это нужно не спеша, каждый раз прослушивая по 10-15 мин один и тот же отрезок фонограммы. В нем обязательно должны быть сильные СЧ с крутой атакой (контроль СЧ!), напр., скрипка.

Jet Flow

Камерный лабиринт успешно сочетается с обычным извитым. Пример – настольная акустическая система Jet Flow (реактивный поток) разработки американских радиолюбителей, произведшая в 70-х настоящий фурор, см. рис. справа. Ширина корпуса по внутри – 150-250 мм под динамики 120-220 мм, в т.ч. «резвые» и автодинамики. Материал корпуса – сосна, ель, МДФ. Звукопоглощающая выстилка и настройка не требуются. Диапазон мощностей возбуждения – 5-30 Вт пиковых.

Примечание: с Jet Flow сейчас путаница - под тем же брендом идут в продажу струйные излучатели звука.

Для резвых и компьютера

Сгладить АЧХ автодинамиков и «резвых» можно и в обычном извитом лабиринте, устроив перед входом в него компрессионную демпфирующую (не резонирующую!) предкамеру, обозначена K на рис. ниже.

Эта мини-акустика предназначена для ПК взамен старой дешевой. Динамики используются те же, но как они звучать начинают – просто удивительно. Если диффузор с шелком, иначе смысла нет огород городить. Дополнительное достоинство – цилиндрический корпус, на котором интерференция СЧ близка к минимальной, меньше она только на сферическом корпусе. Рабочее положение – с наклоном вперед-вверх (АС – звуковой прожектор). Мощность возбуждения – 0,6-3 Вт номинальных. Сборка производится в след. порядке (клей – ПВА):

На дет. 9 клеят пылевой фильтр (можно использовать обрывки капроновых колготок);
Дет. 8 и 9 оклеивают синтепоном (обозначено желтым на рис.);
Собирают пакет перегородок на стяжке и проставках;
Вклеивают синтепоновые кольца, обозначенные зеленым;
Пакет оборачивают, проклеивая, ватманом до толщины стенок в 8 мм;
Обрезают корпус в размер и оклеивают предкамеру (выделено красным);
Вклеивают дет. 3;
После полной просушки шкурят, красят, приделывают подставку, монтируют динамик. Провода к нему проходят по изгибам лабиринта.

О рупорах

У рупорных АС высокая отдача (вспомните, зачем он вобще, рупор-то). Старая 10ГДШ-1 через рупор орет так, что уши вянут, а соседи «счастливы по самое не могу», отчего рупорами многие и увлекаются. В домашних АС используются извитые рупоры как менее громоздкие. Обратный рупор возбуждается тыльным излучением ГГ и с ПВ лабиринтом сходен тем, что поворачивает фазу волны на 180 градусов. Но в остальном:

Конструктивно и технологически много сложнее, см. рис. ниже.
Не улучшает, а наоборот, портит АЧХ АС, т.к. АЧХ любого рупора неравномерна и рупор не является резонирующей системой, т.е. исправить его АЧХ нельзя в принципе.
Излучение из порта рупора существенно направленно, а волна его скорее плоская, чем сферическая, так что хорошего стереоэффекта ждать не приходится.
Не создает значительной акустической нагрузки ГГ и в то же время требует значительной мощности для возбуждения (еще вспомним – шепчут ли в переговорный рупор). Динамический диапазон рупорных АС можно вытянуть в лучшем случае до базового Hi-Fi, и у поршневых динамиков с очень мягким подвесом (стало быть, хороших и дорогих) диффузор при установке ГГ в рупор вырывается очень даже не редко.
Дает призвуков больше любого другого типа акустического оформления.

Корпус

Корпус для динамиков лучше всего собирать на буковых шкантах и клею ПВА, его пленка сохраняет демпфирующие свойства долгие годы. Для сборки одну из боковин кладут на пол, ставят днище, крышку, переднюю и заднюю стенку, перегородки, см. рис. справа, и накрывают другой боковиной. Если наружные поверхности идут под окончательную отделку, можно использовать стальной крепеж, но обязательно с проклеиванием и герметизацией (пластилин, силикон) не клеевых швов.

Гораздо большее значение для качества звучания имеет выбор материала корпуса. Идеальный вариант – музыкальная ель без сучков (они источник призвуков), но найти ее большие доски для АС нереально, елки ведь очень суковатые деревья. Что до пластиковых корпусов АС, то они хорошо звучат только промышленного производства цельнолитые, а любительские самоделки из прозрачного поликарбоната и пр. это средства самовыражения, а не акустика. Скажут вам, что такая хорошо звучит – попросите включить, послушайте и поверьте ушам своим.

Вообще с натуральными древесными материалами для АС туго: совершенно прямослойная сосна без дефектов дорога, а прочие доступные строительные и мебельные породы дают призвуки. Лучше всего использовать МДФ. Упомянутая выше Edifier давно уже полностью на нее перешла. Пригодность любого прочего дерева для АС можно определить след. образом:

Тест производится в тихом помещении, в котором самому нужно предварительно пробыть в тишине от получаса;
Отрезок доски длиной ок. 0,5 м кладут на призмы из отрезков стального уголка, уложенные на расстоянии 40-45 см друг от друга;
Костяшкой согнутого пальца стучат прим. в 10 см от любой из призм;
Повторяют простукивание точно по центру доски.

Если в обоих случаях малейшего подзвона не слышно, материал пригоден. Тем лучше, чем мягче, глуше и короче звук. По результатам такого теста можно сделать хорошие АС даже из ДСП или ламината, см. видео ниже:

Видео: простая колонка из ламината для телефона своими руками

Шипы

Напольные и настольные АС устанавливаются на специальные ножки – акустические шипы – исключающие обмен вибрациями АС с полом или столешницей. Акустические шипы есть в продаже, но цены – сами понимаете, специзделие. Так вот, точно такими же конфигурацией (цилиндр, переходящий в конус с закругленным носиком) и свойствами материала обладают грузики для строительных и плотничных отвесов. Цена – сами понимаете. Любые колонки смело ставьте на шипы из грузиков для отвесов, с необычной для них задачей они справятся прекрасно.