На форуме кто-то выкладывает фото корпуса, внутри которого перегородки, как в игрушечном лабиринте для шарика. Подпись: «бас как у ФИ, а чистота как у ЗЯ». Звучит заманчиво, но под сабвуфер в багажнике такой корпус обычно проигрывает обычному ящику по месту и простоте. Ниже физика канала, цифры длины и сравнение с ЗЯ и ФИ.
Как работает лабиринт?
Тыльная сторона диффузора излучает в длинный канал, закрытый со стороны динамика и открытый на другом конце. Канал резонирует как труба органа. На частоте, где его длина равна четверти длины волны, волна на выходе приходит в фазе с фронтом динамика и добавляет басу отдачи. Заодно динамик на этой частоте разгружается, как в фазоинверторе.
Лабиринт и акустическая линия: одно и то же?
Близкие вещи. «Линией» (transmission line) обычно называют канал с сечением около площади диффузора, часто сужающийся и сильно заполненный. «Лабиринтом» чаще зовут сложенный в несколько колен канал. Принцип один: четвертьволновой резонанс. От рупора с задней нагрузкой лабиринт отличается тем, что сечение не расширяется к выходу.
Какой длины нужен канал?
Базовая формула: f = c / (4·L), где c это скорость звука (343 м/с), L это длина линии.
Для 60 Гц хватит 1,43 м, для 40 Гц нужно 2,14 м, для 30 Гц уже 2,86 м. Заполнение внутри замедляет звук, а открытый конец работает чуть длиннее геометрического. Поэтому реальная линия выходит короче расчётной, но порядок цифр такой.
Что с резонансами выше настройки?
Четвертьволновая линия резонирует не только на f, но и на 3f, 5f и так далее. Для линии на 40 Гц это 120, 200, 280 Гц: как раз полоса мидбаса. Их гасят заполнением, формой канала и местом установки динамика по длине. Без этого на АЧХ вылезают горбы, а бас гудит.
Чем лабиринт отличается от ЗЯ и ФИ?
| ЗЯ | ФИ | Лабиринт | |
|---|---|---|---|
| Размер под 12" на 35–40 Гц | Компактный | Средний | Большой |
| Сложность изготовления | Низкая | Средняя | Высокая |
| Призвуки выше настройки | Минимум | Резонансы трубы | Горбы на 3f, 5f |
| Расчёт | Простой | Простой | Требует моделирования |
Если хочется поэкспериментировать, начни с небольшой линии под мидбас или СЧ динамик. На сабвуфере ошибка обойдётся дорого и по месту в багажнике, и по времени на распил.
Короткие ответы про линию в машине
Прикидка: лабиринт на 35 Гц требует канала около 2,45 м, и при сечении около 530 см², как площадь диффузора типичного 12", внутренний объём выходит около 130 литров. К этому добавь перегородки и стенки. Для сравнения, закрытый ящик под такой сабвуфер часто укладывается в 25–55 литров. Поэтому в багажнике легковой машины лабиринт почти всегда проигрывает по месту.
Сечение канала акустического лабиринта делают около площади диффузора Sd, это ориентир; у классической линии сечение к выходу часто сужают. Слишком узкий канал на громкости шумит и душит отдачу, слишком широкий занимает лишнее место и хуже гасит резонансы 3f и 5f. Точные размеры подбирают в программе моделирования линий, формулой f = c / (4·L) задаётся только длина.
Акустический лабиринт заполняют рыхлым синтепоном, ватином или акустической ватой, плотнее у закрытого конца и у динамика, реже ближе к выходу. Заполнение гасит резонансы 3f и 5f в полосе мидбаса и немного укорачивает нужную длину. Переборщишь, и основной резонанс тоже задушится, бас станет как в закрытом ящике. Подробнее о материалах в статье Заполнение корпуса.
Для акустического лабиринта берут динамик с невысокой добротностью Qts и частотой резонанса Fs около нижней частоты, на которую настраивают линию. Это ориентир, а не жёсткое правило. Высокодобротный динамик в линии гудит, а у слишком «сухого» не хватает отдачи на низах. Поэтому лабиринты чаще строят под широкополосники и СЧ динамики домашних колонок, а под автомобильный сабвуфер их приходится долго моделировать.
Под сабвуфер в машину лабиринт оправдан редко: сложенный канал в 2–3 м под 12" занимает объём, в котором поместился бы большой ЗЯ или ФИ. К тому же усиление салона в легковой машине и так поднимает самый низ, а лабиринт полезен как раз там. Для машины лабиринт скорее инженерный эксперимент, чем рациональный выбор.
Где он встречается: в корпусах для широкополосников и СЧ динамиков домашних колонок, иногда в компактных сложенных линиях под мидбас.
Сними импеданс: у лабиринта, как у ФИ, два пика с минимумом между ними. Минимум покажет реальную частоту настройки. Потом измерь АЧХ в ближнем поле у динамика и у выхода, так видно, где линия помогает, а где добавляет горбы.
Лабиринт выглядит экзотикой рядом с привычными ЗЯ, ФИ и бандпассом. Сравнить их и выбрать своё помогает шаг «Выбор оформления для динамиков». Свой вариант ЗЯ, ФИ или бандпасса можно собрать в калькуляторе E.BAEV.Air.
Строишь линию и не можешь понять, откуда гул на 120 Гц? Принеси замеры в Telegram-чат, поищем резонанс вместе.
Источники
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- С. Д. Бать, «Любительские громкоговорители»
- R. H. Small, серия статей о закрытых и фазоинверторных системах, Journal of the Audio Engineering Society, 1972–1973
См. также: Длина волны, Моды и стоячая волна, Рупор, Пассивный излучатель, Заполнение корпуса.