В паспорте у динамика красивая ровная АЧХ, а в машине тот же динамик звучит тускло. Первое, что стоит проверить: где была ось микрофона при замере и где твоя голова в салоне. В машине почти никто не сидит на оси динамиков, так что слышишь ты в основном внеосевую АЧХ.
Почему динамик теряет верха вне оси?
Пока длина волны больше диффузора, все его точки излучают почти в фазе в любом направлении, и уровень под углом тот же, что на оси. Когда длина волны сравнивается с размером диффузора, пути от разных его частей до микрофона под углом начинают различаться на заметную долю волны. Волны частично гасят друг друга, и под углом появляется завал на верхах. Удобная граница: ka = 1, где k это волновое число, a радиус излучателя. Подробнее в статьях про диаграмму направленности и поршневой режим.
Разбор на реальных динамиках
Возьмём пару из моего Mark X: СЧ динамик ESB 9.4m и твитер ESB 9.1T-28 с разделом около 2,5 кГц. Посчитаем их как идеальные поршни в бесконечном экране. Реальный диффузор и купол ведут себя сложнее, но порядок цифр такая модель даёт верный.
ESB 9.4m
Эффективная площадь Sd = 56,7 см², это поршень радиусом около 4,25 см. Граница ka = 1 приходится примерно на 1,3 кГц. Что получается под углом относительно оси:
| Частота | 30° | 60° |
|---|---|---|
| 1 кГц | −0,2 дБ | −0,5 дБ |
| 2 кГц | −0,7 дБ | −2,1 дБ |
| 2,5 кГц (раздел) | −1,0 дБ | −3,3 дБ |
| 4 кГц | −2,8 дБ | −9,7 дБ |
Вывод: в своей полосе до 2,5 кГц СЧ динамик держит угол прилично, под 60° теряет около 3 дБ на верхней границе. А вот если поднять раздел до 4 кГц, под большим углом он уже почти «замолчит» на верху своей полосы. Это один из доводов не задирать раздел СЧ с твитером слишком высоко.
ESB 9.1T-28
Купол 28 мм, радиус 1,4 см, ka = 1 около 3,9 кГц. На 10 кГц под 30° он теряет около 1,9 дБ, под 60° около 6,1 дБ. На 20 кГц уже −8,5 и −20 дБ. Значит, на самом верху твитер ощутимо направленный, и то, куда он смотрит, заметно влияет на «воздух» в звучании.
Почему в машине внеосевая АЧХ важнее осевой?
- Слушатель сидит сбоку от большинства динамиков. Левый твитер водитель слушает под одним углом, правый под другим, и они по-разному теряют верх.
- Отражённый звук формируется внеосевым излучением. Если вне оси АЧХ сильно завалена или горбатая, ранние отражения от стекла и панели окрашивают звук.
- Мои ESB 9.4m стоят в панели и работают на переотражение от лобового стекла. Я слышу их почти целиком через отражение, то есть через внеосевую часть излучения. Поэтому для такой установки гладкая внеосевая характеристика важнее, чем рекорд на оси.
Эквалайзер исправит уровень в одной точке, но не разницу между осью и углом. Если динамик вне оси звучит иначе, чем на оси, прямой и отражённый звук останутся разными по тембру, и это слышно как размытая или «грязная» сцена.
Что спрашивают про угол и частоту раздела
Осевую АЧХ снимают микрофоном прямо напротив центра динамика, внеосевую снимают под углом к оси: 15°, 30°, 60° и дальше. На низах обе кривые почти совпадают, а выше частоты, где длина волны сравнивается с размером диффузора, внеосевая АЧХ заваливается. В машине слушатель почти всегда сидит вне оси, поэтому реальное звучание ближе к внеосевой АЧХ.
Примерно с частоты f = c / (2πa), где ka = 1, c скорость звука 343 м/с, a радиус излучателя. Это ориентир, спад начинается плавно. Для СЧ динамика ESB 9.4m с радиусом поршня около 4,25 см это примерно 1,3 кГц, для купола твитера 28 мм около 3,9 кГц. Выше этой частоты диаграмма направленности сужается, и под большими углами уровень падает всё сильнее.
Эквалайзер поправит уровень только в одной точке. Разницу между звуком на оси и под углом он не уберёт: подняв верх для слушателя, ты поднимешь его и в осевом излучении. Прямой и отражённый звук так и останутся разными по тембру. Внеосевую АЧХ надо учитывать при выборе динамика, места установки и частоты раздела.
Раздел ставят ниже частоты, где СЧ динамик под рабочим углом заметно теряет уровень. По расчёту ESB 9.4m на 2,5 кГц под 30° теряет около 1 дБ, под 60° около 3,3 дБ, а на 4 кГц уже −2,8 и −9,7 дБ. Поэтому раздел около 2,5 кГц для такой пары разумнее, чем 4 кГц. Удобный ориентир: частота, где кривая 30° уходит на −3 дБ.
Потому что такой СЧ динамик часто работает на переотражение от лобового стекла, и слушатель получает звук в основном через отражение, то есть через внеосевую часть излучения. Если внеосевая АЧХ горбатая или резко завалена, отражение окрашивает тембр и размывает сцену. При выборе СЧ динамиков под панель смотри графики под 30° и 60°, а не только осевую кривую.
Как читать внеосевые графики в паспорте
- Смотри, насколько плавно расходятся кривые разных углов. Плавное сужение нормально, резкие провалы и пики на одном угле говорят о резонансах диффузора или дифракции на корзине.
- Сверяй частоту, где кривая 30° уходит на −3 дБ, с планируемым разделом.
- Если внеосевых графиков нет вовсе, их можно снять самому: измерительный микрофон, поворотный стол или просто транспортир, и серия замеров с одного расстояния.
Где чаще всего ошибаются с внеосевой АЧХ
- Сравнивать динамики только по осевой АЧХ и удивляться, что в машине они звучат иначе.
- Направлять твитер строго в голову ради верха и получать слишком яркий звук на оси и тусклый на соседнем кресле.
- Поднимать раздел СЧ и твитера выше, чем СЧ динамик держит угол.
Внеосевые графики нужно смотреть на этапе выбора динамиков: потом их поведение в салоне уже не изменишь, только подстроишь. Как выбирать компоненты с этой точки зрения, описано в шаге «Подбор компонентов». Для настройки после установки пригодится калькулятор целевых кривых E.BAEV.Targets.
Нашёл внеосевые графики своего динамика и не понимаешь, хорошие они или нет? Скинь их в Telegram-чат EBAEVSQ, разберём вместе.
Источники
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- Э. Л. Виноградова, «Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками» (МРБ, вып. 966)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- S. Linkwitz, «Active Crossover Networks for Noncoincident Drivers», JAES, 1976
См. также: АЧХ, Акустическая линза, Направление ВЧ динамиков.