Каждый канал по отдельности звучит отлично, а включаешь оба, и на каких-то частотах звук проваливается, будто кто-то выкрутил эквалайзер вниз. Динамики исправны, провода тоже. Виновата интерференция, и в машине от неё никуда не деться.
Как складываются две звуковые волны?
Две волны одинаковой частоты и уровня в фазе дают +6 дБ: давление удваивается. В противофазе теоретически ноль. Между этими крайностями всё что угодно. Важная деталь: 90 дБ плюс 90 дБ в фазе дают 96 дБ, а не 93. +3 дБ получается только у некоррелированных сигналов, например у двух разных шумов. Я сам когда-то повторял за чемпионами про «+3», пока не посчитал.
Сдвиг фазы между волнами появляется из-за разницы путей. Волна, которая прошла на половину длины волны больше, приходит в противофазе.
Случай из машины первый: левый и правый канал у водителя
Водитель сидит ближе к левым динамикам. Пусть разница путей до левого и правого СЧ 30 см, это 0,87 мс. Играет моно, например вокал по центру.
Первый провал выходит на 343 / (2 × 0,30) ≈ 572 Гц, следующие через каждые ≈ 1143 Гц: 1715, 2858 Гц и дальше. При равных уровнях провалы бездонные, если дальний динамик на 3 дБ тише, они мельче, но всё равно заметны. Это и есть гребенчатый фильтр.
Что делают на практике? Выставляют задержку ближнего канала, чтобы звук приходил одновременно. Для точки водителя провалы уходят. Для пассажира она становится хуже, поэтому настройка «под водителя» всегда компромисс.
Случай второй: мидбасы на 65–90 Гц
Длина волны на 70 Гц около 4,9 м, половина 2,45 м. Казалось бы, в салоне таких разниц путей нет. Но интерференция идёт не только между динамиками, а между динамиком и его отражениями от торпеды, пола, тоннеля. В большинстве салонов в районе 65–90 Гц я вижу фазовый переворот, и мидбасы в этой полосе начинают друг другу мешать.
Лечится это не эквалайзером. Работают разворот мидбасов, изменение полярности, перераспределение полос или фронтальные мидбасы в кик-панелях. Поднимать эквалайзером провал от противофазы бесполезно: ты добавишь энергии в обе волны, и они снова вычтутся, только динамики будут работать тяжелее.
Случай третий: стык полос на кроссовере
На частоте раздела играют сразу два динамика, например СЧ и твитер. Если их звук приходит к уху с разной фазой, на стыке будет провал или горб. У меня в Mark X твитер ESB 9.1T-28 и СЧ ESB 9.4m сходятся около 2,5 кГц, крутизна 4–6 порядка. Даже при таких крутых фильтрах зона перекрытия есть, и без выравнивания по времени и проверки полярности стык проваливается.
Проверка простая: сними АЧХ пары, потом переверни полярность одного динамика и сними ещё раз. Правильно сведённая пара даёт глубокий провал в перевёрнутом положении и ровный стык в нормальном. Подробнее про стык в статье о кроссоверах и наклонах фильтров.
Слышно ли это вообще?
Узкие провалы на ВЧ слух во многом «прощает», особенно с отражениями салона и движением головы. Широкие провалы на СЧ и НЧ слышны сразу: звук становится тоньше, вокал уходит, бас пропадает на каких-то нотах. На соревнованиях судьи отметят это как неровный центр или провалы тонального баланса.
На чём чаще всего ошибаются с интерференцией
- Лечить эквалайзером провал, который создан противофазой.
- Настраивать задержки на одну точку и потом слушать, откинувшись в кресле.
- Смотреть замер со сглаживанием 1/3 и не видеть узкие провалы и горбы, которые есть при 1/24.
- Считать, что два источника всегда дают +3 дБ.
Если провал есть, а откуда он, непонятно
Первый провал от интерференции лежит на частоте f = 343 / (2 × Δ), где Δ - разница путей в метрах. При разнице 20 см это около 858 Гц, следующие провалы идут через каждые 343 / Δ, то есть через ≈ 1715 Гц: 2573 Гц и выше. Формула работает для двух динамиков, играющих один сигнал с близким уровнем.
Интерференция - это сложение нескольких волн в одной точке, дифракция - огибание волной препятствия. Интерференция даёт провалы и горбы, когда до уха доходят две копии звука с разной задержкой: от левого и правого динамика или от динамика и его отражения. Дифракция решает, дойдёт ли волна за препятствие и появится ли от кромки новая слабая копия.
Задержка выравнивает время прихода звука только для одной точки. Пассажир сидит с другой стороны, разница путей у него обратная, и после задержки она становится ещё больше, поэтому провалы от интерференции смещаются и углубляются. В SQ настраивают под водителя сознательно, это компромисс, подробнее в статье «Точка прослушивания».
Провал от интерференции меняется, если сдвинуть микрофон на 10–20 см или перевернуть полярность одного из динамиков, а слабый динамик проседает одинаково везде. Ещё один признак: подъём эквалайзером почти не заполняет такой провал. Сними АЧХ каждого динамика по отдельности и вместе: если по одному ровно, а вместе дыра, виновата интерференция.
Да, через собственные отражения. Прямой звук мидбаса складывается с отражениями от торпеды, пола и тоннеля, и в большинстве салонов в районе 65–90 Гц из-за этого появляется фазовый переворот. Поэтому даже при одном мидбасе на сторону бывают провалы, которые лечат разворотом динамика, полярностью или переносом полосы, а не эквалайзером.
Почти вся работа с задержками, полярностью и частотами раздела сводится к управлению интерференцией в точке слушателя. Как делать это по шагам с микрофоном, разобрано в разделе «Настройка системы».
Нашёл провал, который не лечится ни эквалайзером, ни полярностью? Приходи в чат EBAEVSQ с замером, поищем, с чем интерферирует твой динамик.
Источники
- S. Linkwitz, «Active Crossover Networks for Noncoincident Drivers», JAES, 1976
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- В. К. Иофе, В. Г. Корольков, М. А. Сапожков, «Справочник по акустике», 1979
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
См. также: Полярность, Импульсный отклик, Моды и стоячая волна.