Хочешь пустить мидбас повыше, чтобы обойтись без СЧ динамика? Сначала разберись, где у него кончается поршневой режим. На допущении «диффузор двигается как жёсткий поршень» держится вся модель Тиля-Смолла. Проверим на трёх динамиках из каталога, где это допущение работает, а где пора передавать эстафету следующей полосе.
Два ориентира конца поршня
Первый ориентир механический: частота, где начинается излом диффузора. Его без измерений не узнать. Второй акустический: когда длина волны становится сравнимой с размером диффузора (ka ≈ 1, длина волны равна окружности), диффузор начинает «сужать» излучение. Его легко прикинуть: f ≈ c / (2π × a), где c = 343 м/с, a - радиус излучателя.
Считаем на реальных динамиках
Радиус берём из эффективной площади Sd: a = √(Sd / π).
| Динамик | Размер | Радиус | ka = 1 |
|---|---|---|---|
| НОЭМА 300ГДН30-4 | Sd 531 см² | ≈ 13 см | ≈ 420 Гц |
| ESB 9.4m | Sd 56,7 см² | ≈ 4,2 см | ≈ 1,3 кГц |
| ESB 9.1T-28 | купол 28 мм (прикидка по диаметру) | 1,4 см | ≈ 3,9 кГц |
Цифры сразу объясняют разделение полос. Сабвуфер с запасом поршень во всей своей полосе. СЧ динамик на 4" остаётся «широким» излучателем до 1,3 кГц, а дальше начинает сужать диаграмму, поэтому выше его подменяет твитер. А у твитера сужение начинается уже в его рабочей полосе. Это нормально, просто поэтому так важно, куда он направлен.
У меня в Mark X раздел между ESB 9.4m и ESB 9.1T-28 около 2,5 кГц, то есть СЧ динамик чуть заходит за ka = 1. Для «четвёрки» это обычный компромисс: опускать твитер ниже ради «чистого поршня» значит гнать его ближе к собственному резонансу.
Что происходит выше поршневого режима?
- Диаграмма направленности сужается: вне оси уровень падает.
- Могут начаться резонансы диффузора.
- Параметры Тиля-Смолла и расчёт КПД перестают описывать поведение.
Почему от поршня зависят частоты раздела?
В поршневом режиме динамик предсказуем: АЧХ ровная, звук одинаков под разными углами. Поэтому каждой полосе отдают тот диапазон, где её динамик ещё близок к поршню: мидбасу низ и нижнюю середину, СЧ динамику середину, твитеру верх.
| Что смотреть | Для чего |
|---|---|
| Размер динамика | Чем больше, тем раньше кончается поршень |
| Частота раздела | Должна быть внутри поршневого диапазона |
| Внеосевая АЧХ | Показывает сужение диаграммы |
Где ошибаются с поршневым режимом
- Заставлять большой мидбас играть высоко вместо того, чтобы добавить СЧ динамик. Это как ехать по трассе на первой передаче: едет, но так себе.
Что обычно уточняют про поршень и частоты раздела
По акустическому ориентиру ka = 1 мидбас 16,5 см с Sd около 130 см² остаётся поршнем примерно до 850 Гц, восьмидюймовый с Sd около 220 см² примерно до 650 Гц. Это прикидка по типичной площади: точную цифру считай по Sd из паспорта своего динамика. Механический излом диффузора может начаться и раньше, его видно только по замеру.
В поршневом режиме вся поверхность диффузора движется синхронно, как жёсткое тело. В зонном режиме разные участки диффузора начинают двигаться по-разному: центр отстаёт от края или наоборот, появляются резонансы, и АЧХ покрывается пиками и провалами. Переход между режимами плавный и зависит от размера, формы и жёсткости диффузора.
Можно, и в машине так делают постоянно. Например, СЧ динамик 4" с ka = 1 около 1,3 кГц часто ведут до 2,5 кГц. Цена в том, что выше поршня сужается диаграмма направленности, и внеосевая АЧХ уходит вниз. Если динамик смотрит мимо слушателя, верх его полосы в точке прослушивания проседает.
У твитера с куполом 28 мм ориентир ka = 1 приходится примерно на 3,9 кГц, а играет он до 20 кГц. Значит, выше нескольких килогерц твитер излучает всё уже, и уровень вне оси падает. Поэтому для твитера так важна ориентация: от того, куда он направлен, зависит баланс верха в точке прослушивания. Об этом статья про направление ВЧ динамиков.
Механическая граница поршневого режима зависит от материала: чем жёстче и легче диффузор, тем позже начинается излом. Акустическая граница ka = 1 от материала не зависит, её задаёт только размер излучателя. Поэтому жёсткий диффузор не расширит диаграмму направленности, но может отодвинуть резонансы выше рабочей полосы. Подробнее о вариантах в статье про материалы диффузора и в разделе НЧ динамиков.
В машине ты почти никогда не сидишь на оси динамика, поэтому поршневой диапазон для тебя вполне практическая штука: он решает, как ровно будет звучать середина в твоей точке прослушивания. Как выставить разделы с учётом этого, разобрано в шаге «Настройка системы».
Прикидываешь, до какой частоты можно пустить свой мидбас? Напиши его размер в Telegram-чат.
Источники
- KLIPPEL: определения и методика измерения параметров Тиля-Смолла
- 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: Зонный режим, Диаграмма направленности, Sd.