Как устроен динамик колонки. Динамики в колонках: принцип работы и особенности конструкции

Как устроен динамик в акустической системе. Из каких основных элементов состоит динамик. Какие бывают типы динамиков в колонках. Как правильно расположить колонки для наилучшего звучания.

Принцип работы динамика в акустической системе

Динамик является ключевым элементом любой акустической системы, преобразующим электрический сигнал в звуковые волны. Как же он работает?

Основные компоненты динамика:

• Диффузор — подвижная часть, создающая звуковые волны
• Звуковая катушка — проводник, по которому течет электрический ток
• Магнитная система — создает постоянное магнитное поле
• Подвес — обеспечивает подвижность диффузора

Принцип действия динамика основан на взаимодействии магнитных полей. При подаче переменного тока на звуковую катушку вокруг нее создается переменное магнитное поле. Оно взаимодействует с постоянным полем магнитной системы, заставляя катушку и прикрепленный к ней диффузор колебаться. Эти колебания создают звуковые волны в воздухе.

Типы динамиков в акустических системах

В современных акустических системах обычно используется несколько типов динамиков, каждый из которых отвечает за воспроизведение определенного частотного диапазона:

• Низкочастотные динамики (вуферы) — воспроизводят басы
• Среднечастотные динамики — отвечают за средние частоты
• Высокочастотные динамики (твитеры) — воспроизводят высокие частоты

Такое разделение позволяет добиться более качественного и сбалансированного звучания во всем слышимом диапазоне частот. Для разделения сигнала между динамиками используются специальные фильтры — кроссоверы.

Особенности конструкции корпуса акустической системы

Корпус колонки играет важную роль в формировании звука. Какие задачи он решает?

• Предотвращает акустическое короткое замыкание между передней и задней звуковыми волнами от динамика
• Обеспечивает необходимый объем воздуха для работы динамиков
• Уменьшает нежелательные вибрации
• Формирует акустические свойства системы

Важными характеристиками корпуса являются:

• Внутренний объем — подбирается под параметры динамиков
• Материал и толщина стенок — влияют на резонансные свойства
• Внутренняя отделка — поглощает паразитные колебания
• Наличие фазоинвертора — усиливает отдачу на низких частотах

Фазоинвертор: назначение и принцип работы

Фазоинвертор представляет собой трубу в корпусе колонки, обеспечивающую дополнительную отдачу на низких частотах. Как он работает?

• Воздух в трубе фазоинвертора колеблется в противофазе с диффузором
• Это усиливает звуковое давление на определенных частотах
• Позволяет получить более глубокий бас даже в компактном корпусе
• Снижает амплитуду движения диффузора на низких частотах

Параметры фазоинвертора (длина, диаметр, форма) тщательно рассчитываются под конкретную акустическую систему. Его настройка существенно влияет на характер звучания колонки.

Правила размещения акустических систем

Для получения качественного звучания важно правильно расположить колонки в помещении. Основные рекомендации:

• Соблюдайте равносторонний треугольник между колонками и слушателем
• Расстояние между колонками — 4-8 футов в зависимости от размера
• Твитеры должны находиться примерно на уровне ушей слушателя
• Отодвиньте колонки минимум на 2-3 фута от стен
• Направьте колонки слегка внутрь в сторону слушателя
• Избегайте симметричного расположения относительно боковых стен
• Используйте акустическое оформление помещения

Правильное размещение позволит раскрыть потенциал даже не самой дорогой акустики и добиться объемного, детального звучания.

Особенности размещения сабвуфера

Сабвуфер воспроизводит самые низкие частоты и имеет свои особенности размещения:

• Низкие частоты менее направленные, поэтому расположение не так критично
• Часто ставится в передней части комнаты для удобства подключения
• Размещение у стены дает более плотный, контролируемый бас
• В углу комнаты бас будет более мощным, но менее четким
• Оптимальное место можно найти экспериментальным путем

Правильное расположение сабвуфера позволит добиться глубокого, точного баса без гудения и резонансов.

Настройка многоканальных систем домашнего кинотеатра

Для домашнего кинотеатра характерно использование многоканальных систем. Как правильно их настроить?

• Центральный канал размещается по центру под/над экраном
• Фронтальные колонки — по бокам от экрана на уровне ушей
• Тыловые колонки — сбоку/сзади от зоны прослушивания
• Верхние каналы — на потолке или направленные вверх
• Используйте систему автокалибровки ресивера
• Настройте задержки и уровни каналов вручную

Правильная настройка многоканальной системы позволит добиться эффекта полного погружения при просмотре фильмов и прослушивании музыки.

Как устроены колонки. Все про динамики.

Время публикации:17:07/

27.07.2021

Динамики в Hi-Fi колонках — как это работает?

Хотя Hi-Fi акустика с нами уже больше 70 лет, многие начинающие меломаны все еще с удивлением смотрят на эти деревянные ящики, утыканные какими-то устройствами и отверстиями. Именно для тех, кто делает только первые шаги в домашнем аудио, мы и подготовили этот небольшую публикацию.

Для начала заметим, что, несмотря на значительные улучшения как в конструкции, так и в производстве, сам принцип действия динамика (акустического излучателя), практически не изменился с тех пор, как Эдвард Келлогг и Честер Райс в 1925 году впервые представили его миру. Более того, и микро-динамик в вашем телефоне, и динамики вашего саундбара под телевизором, и динамики огромных концертных колонок — все имеют практически одинаковую базовую конструкцию.

Как работает динамик?

Динамик (динамический излучатель звука, если по-научному) — это ключевой элемент в конструкции любых колонок, благодаря которому мы и слушаем музыку. Его функция — преобразовывать энергию из одной формы в другую, а именно, он преобразует электрический звуковой сигнал (электрические колебания), получаемые от усилителя, в акустические звуковые волны, которые распространяются по комнате, и которые мы слышим.

Для подключения к усилителю у динамика есть две клеммы, соединенные с его звуковой катушкой. Она располагается внутри динамика, поэтому видеть ее вы не можете, но поверьте, что она там есть. Эта катушка находится в очень узком цилиндрическом зазоре между полюсами постоянного магнита, расположенного на тыльной стороне динамика. Под воздействием протекающего по ней переменного тока (того самого электрического звукового сигнала, получаемого от усилителя) катушка начинает двигаться вперед и назад — это движение происходит в соответствии с законом Фарадея, который мы все изучали еще в школе, но наверняка забыли. Так как катушка соединена с мембраной динамика, то есть той его частью, которую мы и наблюдаем на передней панели колонки, эта мембрана (или, как ее часто называют, диффузор) также начинает совершать колебательные движения вперед и назад, что и образует воздушные акустические волны, воспринимаемые человеческим слухом.

Что бы диффузору было проще совершать эти движения, он закрепляется на специальном эластичном подвесе. Чем с большим размахом движется диффузор, а амплитуда его движения в общем случае прямо пропорционально амплитуде подаваемого сигнала, тем громче звук, который мы слышим.

Твитеры и басовики

Как вы, возможно, заметили, в большинстве Hi-Fi колонках на передней панели находятся несколько динамиков, побольше и поменьше. Что это и зачем это нужно? Хотя теоретически один динамик способен воспроизводить весь диапазон частот звукового сигнала, на практике существует ряд ограничений для такого решения.

Низкочастотный динамик

Если динамик небольшой, он не может перемещать много воздуха и не сможет воспроизводить низкие частоты на приемлемом уровне громкости. Более крупные драйверы могут перемещать больше воздуха, что хорошо для басов, но их механические характеристики не позволят им столь же успешно справляться с высокими частотами. Кроме того, все динамики обладают такой важной характеристикой, как направленность, которую можно представить как угол, стороны которого расходятся от центра диафрагмы: только внутри этого угла возможно полноценное восприятие звучания динамика.

Высокочастотный динамик

Угол направленности динамика на разных частотах зависит от его размеров (диаметра диффузора), поэтому и в этом отношении использование одного единственного излучателя, как правило, не способствует получению сбалансированного и качественного звучания. В результате вполне логичным решением выглядит использование в колонках динамиков разного размера, каждый из которых предназначен для воспроизведения определенного диапазона слышимых частот: низких и высоких или низких, средних и высоких.

Для того, чтобы каждый из динамиков в колонке получал электрический сигнал только «своего» частотного диапазона, используется специальная схема — разделительный фильтр или, как ее еще называют, кроссовер. Но об этом мы поговорим с в следующий раз.

Как устроены колонки. Все про корпус.

Время публикации:21:08/

05.08.2021

Корпус акустических систем — это следующее важное звено. Ранее мы уже разобрались, зачем нужны и как работают динамики в Hi-Fi колонках. А как сделать так, чтобы динамик воспроизводил музыку с высоким качеством? Разгадка кроется именно в корпусе колонок.

Зачем динамику нужен корпус?

Динамик – это ключевой элемент в конструкции любых колонок, который преобразовывает электрический звуковой сигнал в звуковые волны. Подробнее мы разбирали этот вопрос в предыдущей статье. Когда работает динамик, вы можете увидеть характерные движения диффузора вперед и назад. Когда диффузор движется вперед, то впереди него создается зона повышенного давления воздуха (воздух просто сжимается). В это же время сзади места для воздуха становится больше — образуется зона пониженного давления.

Получается, что диффузор создает звуковые волны и спереди, и сзади. И эти волны сталкиваются — это называется «акустическим коротким замыканием». Хорошего звука так не получить, явные проблемы возникнут на низких частотах (низкочастотные волны самые длинные).

Полочная акустическая система Triangle Comete EZ

Для хорошей работы динамика на всех частотах необходимо предотвратить столкновение этих звуковых волн, чтобы они не гасили друг друга. В общем случае решить эту задачу можно, установив динамик в щит. Размеры этого щита должны превышать длину звуковой волны на самых низких частотах. Однако для домашнего использования подобное решение не подходит. Тогда инженеры придумали сделать для колонки корпус — ящик, в который устанавливаются динамики фронтальной частью наружу. Этот корпус исключает возможность взаимного акустического подавления передней и задней звуковых волн (одна волна уходит наружу, вторая остается в корпусе).

Корпус колонки — не простой ящик

Не любой ящик подходит для размещения в нем динамика. Если мы конечно все еще хотим получить качественный звук. Задача инженеров на производствах состоит в расчете размеров, форм корпусов колонок и многих других характеристик. Например, вспомним, что в процессе работы корпус колонки подвергается постоянному механическому воздействию за счет механических движений. А это означает, что на корпус будут передаваться вибрации. Если стенки корпуса будут слишком тонкими или изготовленными из резонирующих материалов (например, из пластика), то появление слышимых неприятных призвуков неизбежно. Но делать стенки колонки слишком толстыми тоже не целесообразно, то есть здесь нужно найти оптимальное решение.

Напольная акустическая система Triangle Australe EZ

Одним из важных моментов в создании корпуса для колонки является правильный выбор его размеров (внутреннего объема). Его необходимо делать в соответствии с характеристиками динамика. Действительно, воздух, который находится внутри закрытого корпуса колонки, будет очень неохотно сжиматься и расширяться. Это затруднит работу диффузора динамика. Например, возьмите велосипедный насос и попробуйте подвигать поршень с закрытым отверстием трубки — едва ли у вас получится легкое движение руки. Подобное же сопротивление воздуха внутри колонки придется преодолевать и диффузору динамика при его перемещении вперед и назад. Это будет не лучшим образом влиять на звучание колонки на низких частотах и на общую эффективность ее работы (чувствительность). Конечно, корпус колонки можно сделать большим и тогда сопротивление воздуха внутри будет в меньшей степени влиять на работу динамика. Но есть и другой способ решения этой задачи.

Напольная акустическая система Triangle BR08

Что такое фазоинвертор?

На помощь приходит следующий элемент конструкции колонки — фазоинвертор. Возможно, вы заметили, что у многих колонок на передней или задней панелях есть отверстия? Обычно они круглые, но иногда бывают и другой формы, например, прямоугольные. Это и есть фазоинверторы, которые являются своеобразной «выхлопной трубой» колонки.

Фазоинвертор – это труба в корпусе колонки, обеспечивающая энергичную отдачу на низкие частоты и возможность воспроизведения глубоких басов.

Форма и длина этой трубы, как и диаметр самого отверстия, выбираются исходя из многих факторов, размеров колонки и параметров динамика. Именно благодаря фазоинвертору даже небольшие колонки могут звучать басовито. Кроме того, диффузоры их динамиков перемещаются более свободно, чем в случае закрытого корпуса. А это значит, что и чувствительность колонок возрастает.

Принцип работы фазоинвертора

Как же работает фазоинвертор? На первый взгляд, он выпускает наружу те самые звуковые волны от обратной стороны диффузора басового динамика. Но это еще не все. Согласно своему названию и принципу действия, фазоинвертор переворачивает фазу звуковой волны, проходящей через него. Поэтому он не только не подавляет, но и усиливает тот звук (в определенном диапазоне частот), который воспроизводит динамик.

Фазоинвертор в напольной акустической системе Triangle Antal 40th Anniversary

Фазоинвертор не так прост, как кажется. Это сложная резонансная система. От правильного расчета этой системы зависит качество звучания акустики. Конструкция фазоинвертора определяется индивидуально для каждой модели колонки. Выходные отверстия фазоинверторов могут быть расположены на передней или задней панелях корпуса. Их расположение никак не влияет на принцип работы или качество звука. Однако установка колонок с направленным назад фазоинвертором имеет свои особенности. Обычно их не рекомендуется устанавливать близко к стене комнаты, иначе может возникнуть переизбыток басов (хотя некоторым меломанам это может даже понравиться).

Даже самые лучшие динамики не обеспечат качественный звук, если будут установлены в неправильно изготовленный корпус. К счастью, современный Hi-Fi производят опытные компании.

Когда соберетесь покупать колонки известного бренда, можете быть уверенными, что звучание будет радовать вас долгие годы.

Про другие элементы поговорим в следующих статьях. А выбрать акустику себе по душе можно уже здесь и сейчас: https://overton.ru/catalog/akusticheskie-sistemy/

Как расположить динамики для отличного звука — U-Turn Audio

Местоположение, местоположение, местоположение. Независимо от того, какое у вас аудиооборудование, правильное размещение динамиков может значительно улучшить качество прослушивания. Вот 7 простых советов, которые помогут вам максимально эффективно использовать стереодинамики:

1. Начальное размещение. Приблизительно решите, где вы будете находиться во время прослушивания, а затем разместите динамики так, чтобы они образовывали равносторонний треугольник с местом прослушивания.
2. Разделение динамиков. Постарайтесь обеспечить расстояние около 4 футов для полочных колонок или 8 футов для напольных колонок. Если ваши динамики расположены слишком близко, звуки смешаются и станут мутными. Если они находятся слишком далеко друг от друга, между двумя половинами стереоизображения будет разрыв (подробнее об этом позже).
3. Высота динамика.  Расположите динамики так, чтобы твитеры находились примерно на одной высоте с вашими ушами. (Твитеры — это маленькие драйверы ваших динамиков. Они отвечают за обработку высокочастотного диапазона высоких частот.)
4. Близость стены. Отодвиньте динамики как минимум на 2–3 фута от ближайшей стены. Это сведет к минимуму отражения звука, которые могут отрицательно сказаться на четкости воспроизведения.
5. Отрегулируйте угол наклона динамика (схождение). Наклоните динамики внутрь, чтобы они были направлены на слушателя, а точнее, в точку прямо за головой слушателя. Если вам нужен хороший звук в более широкой зоне прослушивания, уменьшите схождение. Увеличивайте или уменьшайте угол наклона динамиков на несколько градусов за раз, пока не добьетесь нужного результата!
6. Обустройство помещения. Убедитесь, что между динамиками и ушами нет предметов. Стремитесь к симметрии в расположении динамиков и мебели. Цель здесь состоит в том, чтобы свести к минимуму звуковые отражения, насколько это возможно.
7. Изолируйте свой проигрыватель . Ваш проигрыватель всегда должен быть изолирован от вибраций динамика. Лучше всего держать проигрыватель на другой поверхности, чем ваши динамики (хотя некоторые подставки для настольных динамиков позволяют вам немного схитрить).

Достижение великолепного звука с помощью ваших динамиков требует некоторых проб и ошибок. Если вы вносите коррективы и замечаете, что части песни внезапно «встали» на свои места, то, вероятно, вы нашли свою золотую середину.

Почему эти шаги важны? Все сводится к управлению стереоизображением и звуковыми отражениями.

Точное стереоизображение создает впечатление, будто каждый звук исходит из другого места. Представьте звук всей группы, исходящий из одной точки пространства, где каждый инструмент расположен друг над другом. Это будет плохое стереоизображение. Теперь представьте, что вы распаковываете эти звуки так, чтобы каждый инструмент располагался слева направо, как если бы музыканты стояли на сцене перед вами. Это хорошее стереоизображение.

В следующий раз, когда будете слушать динамики, задайте себе пару вопросов:

1. Есть ли пустое место в середине звука?
2. Кажется, что инструменты перекрываются и смешиваются друг с другом?

Если вы ответили утвердительно на любой из этих вопросов, то, скорее всего, вы сможете улучшить стереоизображение, отрегулировав схождение или расположение динамиков.

Когда вы слушаете музыку, вы слышите больше, чем просто звуковые волны, которые идут прямо от динамиков к вашим ушам. Вы также слышите отраженный звук, который отражается от ваших стен, мебели, кошек и т. д. Отраженные звуковые волны достигают ваших ушей немного позже, чем прямые волны, что приводит к искажению, называемому «размазыванием времени». Это может сделать вашу музыку грязной и нечеткой, а также может разрушить ваш тонкий стереообраз.

После того, как вы нашли лучшее место для размещения динамиков, определите их высоту. Оба динамика должны быть обращены к слушателю, а твитеры должны быть примерно на уровне ушей. Для достижения оптимальной высоты прослушивания мы обычно рекомендуем использовать стойки для колонок. Но размещение динамиков на мебели вместо специальных подставок, как правило, допустимо — просто помните о принципе отражения и убедитесь, что диффузоры динамиков находятся на одном уровне (или выступают) с передним краем мебели. Если ваш динамик находится рядом с задней частью полки, звук будет отражаться от любых поверхностей перед диффузором.

Помните, что стены тоже отражают звук. Динамики должны находиться на расстоянии не менее 2-3 футов от ближайшей стены (особенно если ваш динамик находится в углу). Многие динамики имеют басовые порты, расположенные сзади. Расположение заднего басового порта слишком близко к стене будет отражать звуковые волны, что приведет к смазыванию времени. Если у ваших динамиков есть фронтальные порты для басов, вы сможете расположить их немного ближе к стене.

Есть ли у ваших динамиков фазоинвертор, обращенный назад, как у наших активных динамиков Ethos? Динамики с портом, обращенным назад, должны быть немного удалены от близлежащих стен, чтобы предотвратить отражение.

Как расположить динамики для получения наилучшего звука — Sewell Direct

Расположение динамиков может быть столь же важным, как и качество динамиков для отличного звука

Джаред Норман | 5 апреля 2013 г.

Большинство людей считают качество динамиков последним и наиболее важным элементом получения хорошего звука в комнате с домашним кинотеатром. Хотя то, какие динамики вы получаете, важно, еще одним фактором, который оказывает огромное влияние на ваше прослушивание, является размещение динамиков. Если вы неправильно разместите динамики, у вас может быть посредственный звук даже с лучшими динамиками. Эта статья поможет вам разобраться с основами размещения динамиков, даже если планировка вашей комнаты далеко не идеальна. Прежде чем мы перейдем к тому, где разместить динамики, давайте рассмотрим различные динамики, из которых состоит обычный домашний кинотеатр:

• Центральный динамик:  Более 50% саундтрека, включая большую часть диалогов, исходит из центрального динамика. Если вы покупаете динамики, не экономьте на центральном динамике.

• Передние левый и правый динамики:  Большая часть саундтрека и звуковых эффектов исходит от этих динамиков. Для этой роли вы можете использовать настенные колонки, сателлитные колонки или полочные колонки, но напольные колонки имеют лучшую низкочастотную характеристику.

• Динамики окружающего звучания:  
  Эти динамики воспроизводят большинство звуков с эффектом атмосферного окружения. В зависимости от настройки динамиков таких динамиков может быть два, четыре или больше. Эти динамики работают с другими динамиками для создания реалистичного трехмерного звукового поля. Однако, если ваше размещение и калибровка отключены, этот опыт может быть уменьшен.

• Твитеры:  Твитеры обычно входят в состав других динамиков (помимо сабвуфера) и обычно находятся в верхней части корпуса динамика. Они поставляют звуки высокой частоты.

• Сабвуфер:  Сабвуферы воспроизводят низкочастотные звуки, например взрывы.

Размещение

Теперь, когда мы знаем, для чего нужны все разные динамики, давайте настроим их так, чтобы вы могли получить наилучшие впечатления от звучания. Пока мы все настраиваем, не беспокойтесь, если ваши динамики не будут идеально расположены. Большинство новых ресиверов имеют автоматическую калибровку динамиков, которая компенсирует далеко не идеальную настройку динамиков. Но вы все еще хотите, чтобы все было как можно ближе. Также помните, что для подключения динамиков к ресиверу важно использовать кабель динамика правильного сечения. Подробнее о калибре кабеля динамика.

Центральный динамик:  Центральный динамик — это центр всей вашей системы динамиков, поэтому мы собираемся разместить его первым. Разместите центральную колонку непосредственно над или под телевизором и выровняйте ее по центру экрана, чтобы она находилась по центру. Если динамик намного ниже или выше вашей головы, когда вы сидите, наклоните его вверх или вниз, чтобы направить звук на слушателя.

Фронтальные левый и правый динамики:  Следующими динамиками, которые нужно разместить, являются передние динамики. Высота размещения этих динамиков очень важна. Вы хотите, чтобы твитеры выровнялись с вашим ухом, когда вы сидите в своей любимой позиции для прослушивания. Динамики будут размещены по обе стороны от телевизора и направлены в ту же сторону. В идеале вы хотите, чтобы передние левый и правый динамики были равноудалены от центрального динамика. Кроме того, если вы представляете линии треугольника, соединяющие передние динамики и слушателя, вы хотите, чтобы каждая из этих линий была одинаковой длины. См. схему ниже:

Динамики объемного звучания:  Динамики объемного звучания лучше всего работают слева и справа от места прослушивания, либо непосредственно на одной линии с этим местом, либо немного позади него. Вы также можете разместить их позади этого места лицом вперед, если невозможно разместить их сбоку. Вы хотите, чтобы они были на уровне ушей, когда вы стоите, чтобы они могли быть над вашими ушами, когда вы сидите.

Вы можете добавить столько динамиков объемного звучания, сколько может поддерживать ваш ресивер. Двумя наиболее распространенными настройками являются объемный звук 5.1 (эта установка имеет 5 динамиков и сабвуфер) и объемный звук 7.1 (7 динамиков и сабвуфер). Показанные примеры являются идеальными макетами для каждой из этих установок. К счастью, расположение этих динамиков не так важно, как расположение передних динамиков, и если идеальное расположение невозможно, просто подойдите как можно ближе.

Сабвуфер:  У вас гораздо больше свободы при размещении сабвуфера, поскольку низкочастотные звуки являются всенаправленными. Чаще всего сабвуфер размещают в передней части комнаты, потому что это облегчает прокладку кабелей. Вы можете поставить сабвуфер рядом со стеной для плотного контролируемого баса или в угол для более громкой и мощной базы.

Отличный способ найти правильное место для установки сабвуфера — разместить сабвуфер там, где вы обычно сидите во время просмотра телевизора. Включите музыку или фильм и пройдитесь по комнате. Бас будет звучать по-разному в зависимости от того, где вы стоите. Когда вы стоите в месте, где хорошо звучит бас, именно туда вам нужно поставить сабвуфер.

Заключение

И все! Помните, что эта установка выполняется в идеальной комнате. К сожалению, не у всех есть идеальное помещение для работы. Так что просто подойдите ко всему как можно ближе. Помните, что ваш ресивер, скорее всего, будет иметь функцию автоматической калибровки, которая поможет вам добиться наилучшего звучания при настройке динамиков. Если ваша комната очень маленькая, у вас есть еще один вариант — использовать звуковую панель.