Рупорные колонки своими руками чертежи – схемы и динамики своими руками

Содержание

схемы и динамики своими руками

Один из самых лучших видов звуковых систем – рупорная акустика Hi-End. Несмотря на высокую стоимость, системы такого вида обеспечивают высокое качество звучания, и позволяют удовлетворить запросы даже самых искушенных слушателей. Как сделать рупорную акустику своими руками, и по каким чертежам её можно изготовить самостоятельно?

Рупорная акустика Hi-End

История

Первые громкоговорители рупорного типа появились в 20-х годах прошлого века. Предназначалось оборудование для усиления человеческого голоса.

Спустя несколько лет появились системы, напоминающие современное оборудование для воспроизведения музыки. О технологии рупорной акустики не забыли, но считалось, что она не пригодна для дома, и использовали её только на открытых пространствах.

К 40-м годам прошлого столетия американский инженер Пол Клипш, создал абсолютно новую конструкцию рупорной акустики, и доказал, что она способна воспроизводить музыку с очень высоким качеством не только на открытой местности, но и в домашних условиях.

Пол Клипш

Система мгновенно получила популярность среди ценителей качественного звучания из-за своего уникального звука, и до сих пор является эталоном качества, среди акустических систем для дома и улицы.

Справка: после изобретения рупорной акустики инженер основал компанию по производству акустических систем, которая является мировым лидером и в современном мире. Название фирмы – Клипш, а колонки рупорного типа иногда называют «клипшами».

Колонки рупорного типа

Конструкция

В устройстве колонок класса Hi-End лежит принцип рупорного усиления голоса, но в отличие от обычных усилителей голоса, рупорные системы обладают высоким качеством воспроизведения, а рупоры изготавливаются из специальных материалов, что позволяет достичь максимальных акустических эффектов.

Конструкция рупорной колонки

Предназначены аудиосистемы в основном для средних и высоких частот. Воспроизведение низких частот напрямую зависит от размера динамиков. Это означает, что чем ниже частоты – тем больше должны быть колонки. Существуют модели с установленным НЧ резонатором, но стоимость системы из-за дополнительных компонентов может серьёзно повышаться. Разрешается использовать отдельно подключенный сабвуфер для воспроизведения низких частот.

Внимание: при подключении дополнительных компонентов требуется помещать их в специальный корпус.

Виды

Существует огромное количество подвидов Hi-End акустики, предназначенной для самых различных условий:

  • концертная;
  • автомобильная;
  • домашняя;
  • для открытой местности;
  • и др.

Рыночное предложение позволяет подобрать каждому человеку именно то, что ему требуется.

Ассортимент акустики очень широк

Сравнение

Выбирая, между традиционной и рупорной акустикой, у многих людей возникает вопрос – что лучше? На этот вопрос нет однозначного ответа, и споры будут продолжаться всегда. У каждой аудиосистемы есть свои плюсы и минусы.

В Hi-End системах положительные моменты следующие:

  • высокое качество звучания;
  • эффект присутствия при воспроизведении;
  • «передача эмоций» исполнителя;

Но и минусы у рупорных систем тоже имеются:

  • высокая стоимость;
  • при установке занимают много места;
  • сложная конструкция (собрать рупорную акустику Hi-End своими руками возможно, но требуется знание физических и геометрических законов).

Однозначно выбрать между Hi-End и Hi-Fi системами невозможно, поэтому каждый выбирает самостоятельно, что больше ему подходит.

Требуется помнить, что возможна установка дополнительных компонентов акустики, к которым относят точечные колонки, твитеры и другие подвиды оборудования, позволяющие улучшить звук при воспроизведении.

Самостоятельная сборка

Из-за того, что рупорная акустика дорогая, некоторые люди собирают её самостоятельно, используя чертежи.

Чертежи рупорной акустики можно найти для любых размеров.

Схема позволяет по пунктам собрать рупорную акустику по чертежу своими руками.

При изготовлении потребуется выбрать материал корпуса (МДФ, ДСП, фанера, ДВП), подобрать динамик и выбрать тип системы. Главный плюс самостоятельной сборки – низкая цена, потому что все комплектующие покупаются раздельно.

Итог: когда человек хочет получить качественный звук, передающий все эмоции исполнителя и обеспечивающий максимальный эффект присутствия – рупорная акустика незаменима, а возможность собрать её самостоятельно заставляет всё больше людей отдавать своё предпочтение именно этому типу аудиосистем.

1avtozvuk.ru

типы акустического оформления колонок / Stereo.ru

Чтобы как следует разобраться в процессах, происходящих в ящике, на стенке которого смонтирован один или несколько динамиков, нужно вдумчиво прочитать пару-тройку книжек, в каждой из которых формул больше, чем во всем школьном курсе физики. Я забираться в такие дебри не буду, так что не стоит данный материал как исчерпывающий анализ или руководство по постройке аудиофильских колонок. Однако очень надеюсь, что он поможет начинающим меломанам (да и некоторым хроническим тоже) как следует сориентироваться в разнообразии акустических решений, каждое из которых его разработчики, разумеется, называют единственно правильным.

Некоторое время после изобретения в 1924 году электродинамического излучателя с коническим диффузором (окей, просто динамика), его деревянное обрамление исполняло в первую очередь декоративные и защитные функции. Оно и понятно — после долгих лет прослушивания пластинок через слюдяные мембраны и раструбы граммофонов, саунд нового устройства и безо всякой акустической доработки казался просто апофеозом благозвучия.

Мембраны граммофонов изготавливались чаще всего из алюминия или слюды

Однако технологии записи быстро совершенствовались и стало понятно, что более-менее правдоподобно воспроизвести слышимый диапазон динамиком, просто закрепленном на некой подставке, крайне проблематично. Дело в том, что предоставленная сама себе динамическая головка находится в состоянии акустического короткого замыкания. То есть волны от фронтальной и тыловой поверхностей диффузора, излучаемые, понятное дело, в противофазе, беспрепятственно накладываются друг на друга, что самым печальным образом отражается на эффективности работы, и в первую очередь на передаче басов.

Кстати, в процессе данного рассказа я буду чаще всего рассуждать именно о низких частотах, так как их воспроизведение — ключевой момент в работе любого корпуса АС. ВЧ-драйверы в силу малой длины излучаемых волн во взаимодействии с внутренним объемом колонки вообще не нуждаются, и чаще всего полностью от него изолированы.

Душа нараспашку

Самый простой способ отделить фронтальное излучения динамика от тылового — смонтировать его на щите как можно большего размера. Из этой простой идеи и родились, собственно, первые акустические системы, представлявшие собой ящик с открытой задней стенкой, поскольку для компактности края щита просто взяли, да и загнули под прямым углом. Однако в плане воспроизведения басов успехи подобных конструкций впечатляли не слишком. Помимо несовершенства корпуса проблема была еще и в очень небольшом по современным понятиям ходе подвески диффузоров. Чтобы хоть как-то выйти из положения, использовались динамики как можно большего размера, способные развивать приемлемое звуковое давление при небольшой амплитуде колебаний.

PureAudioProject Trio 15TB с 15-дюймовыми НЧ-драйверами на трехслойных бамбуковых панелях

Несмотря на кажущуюся примитивность подобных конструкций, у них имелись и кое-какие достоинства, причем настолько специфические и интересные, что адепты открытых АС не перевелись до сих пор.

Начать с того, что отсутствие каких-либо препятствий на пути звуковых волн – лучший путь к повышению чувствительности. Момент этот особенно ценен для аудиофильских ламповых усилителей, в особенности однотактных или лишенных обратной связи. Бумажные диффузоры большого диаметра даже на мощности порядка четырех-пяти ватт способны создать довольно-таки внушительный, и при этом на удивление открытый и свободный саунд.

При высоте 1,2 м в мире открытой акустики Jamo R907 считаются практически компактами

Что же касается тылового излучения, то чтобы не вносить искажений в прямой звук, оно должно приходить к слушателю с заметной задержкой (свыше 12-15 мс) — в таком случае его влияние ощущается как легкая реверберация, лишь добавляющая в саунд воздуха и расширяющая музыкальное пространство. Тонкость в том, что для создания этой самой «заметной задержки» колонки, разумеется, должны быть расположены на изрядном расстоянии от стен. К тому же большая площадь передней панели и внушительные размеры НЧ-драйверов соответствующим образом сказываются на общих габаритах АС. Одним словом, обладателей небольших и даже средних жилых комнат просьба не беспокоиться.

Кстати, частный случай открытых систем — акустика, построенная на электростатических излучателях. Только за счет почти невесомой диафрагмы большой площади, ко всем вышеописанным преимуществам, у электростатов добавляется способность филигранно передавать даже самые резкие динамические контрасты, а благодаря отсутствию разделения сигнала в зонах СЧ и ВЧ, еще и завидная тембральная точность.

Открытое оформление

Плюсы: Высококлассные открытые колонки — отличный способ получить реальный кайф от прослушивания пуристских ламповых однотактников.

Минусы: Про жирные компрессионные басы лучше забыть сразу. Весь звуковой тракт должен быть подчинен идее открытой акустики, а сами колонки придется выбирать из крайне ограниченного числа предложений.

Запертый в ящике

С ростом мощности и улучшением параметров усилителей сверхвысокая чувствительность акустики перестала быть главным камнем преткновения, а вот проблемы неравномерности АЧХ, и в особенности правильного воспроизведения басов, стали еще более актуальными.

Гигантский шаг к прогрессу в данном направлении сделал в 1954 году американский инженер Эдгар Вильчур. Он запатентовал акустическую систему закрытого типа, и это был отнюдь не трюк в стиле нынешних патентных троллей.

Патентная заявка Эдгара Вильчура на АС в закрытом оформлении

К тому моменту уже был изобретен фазоинвертор и, понятное дело, к ящику с дном динамик тоже примеряли неоднократно, только вот ничего хорошего из этого не получалось. Из-за упругости замкнутого объема воздуха приходилось или терять существенную часть энергии диффузора, или делать корпус непомерно большим, чтобы снизить градиент давления. Вильчур же решил обратить зло во благо. Он сильно понизил упругость подвеса, переложив таким образом контроль за движением диффузора на объем воздуха — пружину куда более линейную и стабильную, чем гофр или резиновое кольцо.

В закрытом ящике движения диффузора контролируются воздухом — в отличие от бумаги или резины он не стареет и не изнашивается

Так удалось не только полностью избавиться от акустического короткого замыкания и поднять отдачу на низких частотах, но и ощутимо сгладить АЧХ на всем ее протяжении. Однако обнаружился и минорный момент. Выяснилось, что демпфирование замкнутым объемом воздуха приводит к повышению резонансной частоты подвижной системы и резкому ухудшению воспроизведения частот ниже данного порога. Для борьбы с такой неприятностью пришлось увеличивать массу диффузора, что логичным образом привело к снижению чувствительности. Плюс поглощение внутри «черного ящика» чуть ли не половины акустической энергии, не могло не внести вклада в снижение звукового давления. Одним словом, новому типу колонок потребовались усилители довольно серьезной мощности. К счастью, на тот момент они уже существовали.

Сабвуфер SVS SB13-Ultra с закрытым акустическим оформлением

Сегодня закрытое оформление применяется по большей части в сабвуферах, особенно в тех, что претендуют на серьезное музыкальное исполнительство. Дело в том, что для домашних кинотеатров энергичная отработка самых низких басов часто оказывается важнее динамической и фазовой точности на всем протяжении НЧ-диапазона. А вот объединив относительно компактный закрытый саб с приличными сателлитами, можно добиться куда более правильного звука — пускай и не наполненного сверхглубокими басами, зато крайне быстрого, собранного и четкого. Всё вышесказанное можно отнести и на счет полнодиапазонных колонок, «закрытые» модели которых изредка появляются на рынке.

Закрытый ящик

Плюсы: Образцовая скорость атаки и разрешение в низкочастотном диапазоне. Относительная компактность конструкции.

Минусы: Требуется достаточно мощный усилитель. Сверхглубоких басов на грани инфразвука добиться весьма затруднительно.

Дело — труба

Еще одним способом обуздания противофазного тылового излучения стал фазоинвертор, по-русски буквально «разворачиватель фазы». Чаще всего он представляет собой полую трубку, смонтированную на передней или задней поверхности корпуса. Принцип работы понятен из названия и незамысловат: раз избавляться от излучения обратной стороны диффузора трудно и нерационально, значит нужно синхронизировать его по фазе с фронтальными волнами и использовать на благо слушателей.

Амплитуда и фаза движения воздуха в фазоинверторе меняются в зависимости от частоты колебаний диффузора

По сути труба с воздухом является самостоятельной колебательной системой, получающей импульс от движения воздуха внутри корпуса. Обладая совершенно определенной частотой резонанса, фазоинвертор работает тем эффективнее, чем ближе колебания диффузора к частоте его настройки. Звуковые волны более высоких частот сдвинуть с места воздух в трубе просто не успевают, а более низкие хотя и успевают, но чем они ниже, тем сильнее смещается фаза излучения фазоинвертора, и, соответственно, его эффективность. Когда поворот фазы достигает 180 градусов, тоннель начинает откровенно и весьма эффективно глушить звук басового драйвера. Именно этим объясняется очень крутое падение звукового давления АС ниже частоты настройки фазоинвертора — 24 дБ/окт.

В борьбе с турбулентными призвуками конструкторы фазоинверторов постоянно экспериментируют

У закрытого ящика, между прочим, на частотах ниже резонансной спад АЧХ куда более плавный — 12 дБ/окт. Однако в отличие от глухой коробки, коробка с трубой в боковой стенке не заставляет конструкторов идти на любые хитрости ради максимального снижения резонансной частоты самого динамика, что довольно хлопотно и дорого. Тоннель фазоинвертора настроить куда проще — достаточно подобрать ее внутренний объем. Это, правда, в теории. На практике, как всегда, начинаются непредвиденные сложности, например, на больших уровнях громкости воздух на выходе из отверстия может шуметь почти как ветер в печном дымоходе. К тому же инертность системы частенько становится причиной падения скорости атаки и ухудшения артикуляции на басах. Одним словом, простор для экспериментов и оптимизации перед конструкторами фазоинверторных систем открывается просто невероятный.

Фазоинвертор

Плюсы: Энергичная отдача на НЧ, возможность воспроизведения самых глубоких басов, относительная простота и дешевизна изготовления (при изрядной сложности расчета).

Минусы: В большинстве реализаций проигрывает закрытому ящику в скорости атаки и четкости артикуляции.

Обойдемся без катушки

Попытки избавиться от генетических проблем фазоинвертора, а заодно и сэкономить на объеме корпуса без ущерба для глубины баса, натолкнули разработчиков на идею заменить полую трубу на мембрану, приводимую в движение колебаниями все того же рабочего объема воздуха. Проще говоря, в закрытом ящике установили еще один низкочастотный драйвер, только без магнита и звуковой катушки.

Пассивный излучатель может увеличить эффективную поверхность диффузора вдвое, или даже в трое, если в одной колонке они установлены парой

Конструкция получила название «пассивный излучатель» (Passive radiator), которое сплошь и рядом не слишком грамотно переводят с английского как «пассивный радиатор». В отличие от трубы сабвуфера, пассивный диффузор занимает куда меньше пространства в корпусе, не так критичен к расположению, и к тому же он, как и воздух внутри закрытого ящика, демпфирует ведущий драйвер, сглаживая его АЧХ.

Пассивный излучатель сабвуфера REL S/5. Основной драйвер направлен в пол

Еще один плюс — с увеличением площади излучающей поверхности для достижения нужного звукового давления требуется меньшая амплитуда колебаний, а значит, снижаются последствия нелинейной работы подвеса. Колеблются оба диффузора синфазно, а резонансная частота свободной мембраны настраивается точной регулировкой массы — к ней попросту подклеивают грузик.

Пассивный излучатель

Плюсы: Компактность корпуса при впечатляющей глубине басов. Отсутствие фазоинверторных призвуков.

Минусы: Увеличение массы излучающих элементов приводит к росту переходных искажений и замедлению импульсного отклика.

Выход из лабиринта

Акустика, вооруженная фазоинверторами и пассивными излучателями, воспроизводит глубокие басы благодаря резонаторам, работающим при посредничестве воздуха внутри АС. Однако кто сказал, что объем колонки не может играть роль низкочастотного излучателя сам по себе? Конечно может, и соответствующая конструкция называется акустический лабиринт. По сути, она представляет собой волновод, протяженностью в половину или четверть длины волны, на которой планируется добиться резонанса системы. Иными словами конструкция настраивается по нижней границе частотного диапазона АС. Конечно использовать волновод полной длины волны было бы еще эффективнее, но тогда для частоты, скажем, 30 Гц, его пришлось бы делать 11-метровым.

Акустический лабиринт — любимая конструкция акустиков-самодельщиков. Но при желании корпуса самой хитрой формы можно заказать и в готовом виде

Чтобы в колонке разумных размеров уместить даже вдвое более компактную конструкцию, в корпусе устанавливают перегородки, формирующие максимально компактный изогнутый волновод, поперечным сечением примерно равным площади диффузора.

От фазоинвертора лабиринт отличается в первую очередь менее «резонансным» (то есть не акцентированным на определенной частоте) звучанием. Относительно низкая скорость и ламинарность движения воздуха в широком волноводе препятствует возникновению турбулентности, порождающей, как мы помним, нежелательные призвуки. Кроме того, в данном случае драйвер свободен от компрессии, повышающей резонансную частоту, ведь его тыловое излучение не встречает практически никаких препятствий.

Схема для расчета корпуса на dbdynamixaudio.com

Бытует мнение, что акустические лабиринты создают меньше проблем со стоячими волнами в комнате. Однако при малейших просчетах в разработке или изготовлении, стоячие волны могут возникнуть в самом волноводе, который, в отличие от фазоинвертора, имеет куда более сложную структуру резонансов.

Вообще надо сказать, что грамотный расчет и точная настройка акустического лабиринта — процессы весьма непростые и трудоемкие. Именно по этой причине данный тип корпуса встречается нечасто, и только в АС очень серьезного ценового уровня.

Акустический лабиринт

Плюсы: Не только хорошая отдача, но и высокая тональная точность басов.

Минусы: Нешуточные размеры, очень высокая сложность (читай — стоимость) создания правильно работающей конструкции.

Эй, на пароме!

Рупор — самый древний и, пожалуй, самый провокационный тип акустического оформления. Выглядит круто, если не сказать эпатажно, звучит ярко, а временами… В старых фильмах герои иногда кричат друг другу что-то в рупор, и характерная окраска такого звука давно стала мемом и в музыкальном, и в киношном мире.

Avantgarde Acoustics Trio с низкочастотным рупорным массивом Basshorn XD высотой 2,25 м

Конечно от жестяной воронки с ручкой теперешняя акустика ушла очень далеко, но принцип работы все тот же — рупор повышает сопротивление воздушной среды для лучшего согласования с относительно высоким механическим сопротивлением подвижной системы динамика. Таким образом, повышается его КПД, а заодно и формируется четкая направленность излучения. В отличие от всех описанных ранее конструкций, рупор чаще всего используется в высокочастотных звеньях АС. Причина проста — его сечение увеличивается по экспоненте, и чем ниже воспроизводимая частота, тем большим должен быть размер выходного отверстия — уже на 60 Гц потребуется раструб диаметром 1,8 м. Понятно, что такие монструозные конструкции больше подходят для стадионных концертов, где их действительно периодически можно встретить.

Главный козырь адептов рупорного воспроизведения заключается в том, что акустическое усиление позволяет при заданной звуковой отдаче уменьшить ход мембраны, а значит, поднять чувствительность и улучшить музыкальное разрешение. Да-да, снова кивок обладателям ламповых однотактников. К тому же при грамотном расчете раструбы могут играть роль акустических фильтров, круто отсекая звук за пределами своей полосы и позволяя ограничиться самыми простыми, а потому вносящими минимальные искажения электрическими кросоверами, а иногда и вообще обойтись без них.

Системы Realhorns — особая акустика для особых случаев

Скептики же не устают напоминать о характерной рупорной окраске, особенно заметной на вокале, и придающей ему характерную гнусавость. Побороть данную неприятность действительно нелегко, хотя судя по тому, как играют лучшие образцы High-End-рупоров, вполне реально.

Рупор

Плюсы: Высокий акустический КПД, а значит, отличная чувствительность и неплохое музыкальное разрешение системы.

Минусы: Характерная трудноустранимая окраска звука, недетские размеры средне- и тем более низкочастотных конструкций.

Круги на воде

Именно такой аналогией проще всего описать характер излучения контрапертурных акустических систем, впервые разработанных в Советском Союзе в 80-х годах прошлого века. Принцип работы нетривиален: пара одинаковых динамиков смонтирована так, что их диффузоры расположены друг напротив друга в горизонтальной плоскости и двигаются симметрично, то сжимая, то разжимая воздушную прослойку. В результате создаются кольцевые воздушные волны, равномерно расходящиеся во все стороны. Причем характеристики этих волн в процессе их распространения искажаются минимально, а их энергия затухает медленно — пропорционально расстоянию, а не его квадрату, как в случае обычных АС.

Duevel Sirius сочетает элементы рупорной и контрапертурной конструкций

Помимо дальнобойности и круговой направленности, контрапертурные системы интересны на удивление широкой вертикальной дисперсией (порядка 30 градусов против стандартных 4-8 гр.), а также отсутствием доплеровского эффекта. Для динамиков он проявляется в биениях сигнала, вызванных постоянным изменением расстояния от источника звука до слушателя из-за колебаний диффузора. Правда, реальная слышимость данных искажений до сих пор вызывает много споров.

Взаимное проникновение концентрических звуковых полей правой и левой колонок создают весьма обширную и равномерную зону объемного восприятия, то есть по сути вопрос точного позиционирования АС относительно слушателя становится не актуален.

Итальяно-российская контрапертурная акустика Bolzano Villetri

Обратная сторона медали — большая опасность ранних отражений этих волн от стен и мебели, о вредоносности которых я подробно рассказывал в статье «Азы акустики для чайников: как правильно расставить колонки в комнате».

Характерная особенность контрапертуры в том, что звук, приходящий к слушателю фактически со всех сторон, хотя и создает впечатляющий эффект присутствия, не может в полной мере передать информацию о звуковой сцене. Отсюда рассказы слушателей об ощущении летающего по комнате рояля и прочих чудесах виртуальных пространств.

Контрапертура

Плюсы: Широкая зона эффектного объемного восприятия, натуралистичность тембров благодаря нетривиальному использованию волновых акустических эффектов.

Минусы: Акустическое пространство заметно отличается от звуковой сцены, задуманной при записи фонограммы.

И другие…

Если вы думаете, что на этом список вариантов оформления колонок исчерпывается, значит вы сильно недооцениваете конструкторский энтузиазм электроакустиков. Я описал только наиболее ходовые решения, оставив за кадром близкую родственницу лабиринта — трансмиссионную линию, полосовой резонатор, корпус с панелью акустического сопротивления, нагрузочные трубы…

Nautilus от Bowers & Wilkins — одна из самых необычных, дорогих и авторитетных в плане звучания акустических систем. Тип оформления — нагрузочные трубы

Подобная экзотика встречается довольно редко, но иногда она материализуется в конструкции с действительно уникальным звучанием. А иногда и нет. Главное не забывать, что шедевры, как и посредственности, встречаются во всех оформлениях, что бы ни говорили идеологи того или иного бренда.

stereo.ru

Современная рупорная акустика — Высококачественное звучание аппаратуры © Галкин, Палкин, Малкин, Чалкин и Залкинд — LiveJournal

Рупорные акустические системы стоят особняком от традиционных. Их дизайн, порой, поражает воображение, их конструкция необычна, а звучание пронзительное и детальное. А еще одна деталь, о которой, кстати, мало кто знает — для рупорных колонок не требуется мощный усилитель.

 

 

В те времена, когда электричество еще не было изобретено, люди использовали для усиления звуков рупор. Таким образом, применяя минимум усилий и не доводя до хрипоты голосовые связки, можно было передавать информацию на многие километры. Звоном колоколов, появившихся на Руси еще в Х веке, предупреждали об опасности. При помощи мегафона военачальники отдавали приказы солдатам. Мощь духового оркестра могла сравниться разве что с органом. А в основе первого устройства для воспроизведения музыки — граммофоне — также лежал рупор.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что первые акустические системы, появившиеся на заре становления индустрии, — были рупорными. В далекие 40-е годы прошлого столетия попросту не существовало технических возможностей и даже теоретических знаний для изобретения достаточно мощных усилителей, пригодных для работы с традиционными акустическими системами. Тогда еще никто не знал о транзисторах, и для усиления применялись маломощные лампы. Кстати, именно по этой причине до сих пор жив стереотип, что рупорные АС лучше всего использовать с ламповыми усилителями.

Больше звуков? – Только через рупорные акустические систимы!

Если абстрагироваться от законов «чистого звучания» и взять за основу эмоции, получаемые слушателем, то можно сказать, что при прослушивании рупорных акустических систем человек получит гораздо большее наслаждение, чем с традиционными колонками. Достигается это, в первую очередь, за счет более детального и направленного звучания высоких частот. Обыкновенным высокочастотным динамикам, называемым еще «пищалками», иногда не хватает мощности усилителя, поэтому звучат они как бы в полсилы — при подаче на них небольшого напряжения верхний диапазон частот не достигает слушателя, «растворяясь» в воздушном пространстве между колонкой и ушами. Причем эта проблема не решается банальным увеличением уровня сигнала, который подается на обычные громкоговорители. Ведь часть мощности превращается в тепло. То есть, чем больше напряжение, тем сильнее нагревается акустическая система. Кроме того, при выкручивании ручки громкости «на полную» могут возникнуть слышимые уху искажения.

 

 

Рупорные акустические системы в силу своей конструкции свободны от этого недостатка. Использование рупорного излучателя вокруг динамика увеличивает чувствительность до ста и более дБ. При этом уже не нужно волноваться о том, что мощности усилителя не хватит для «раскачивания» акустических систем. Наоборот, даже при небольшом уровне громкости удастся услышать столько нюансов, сколько в случае с обыкновенными колонками возможно лишь при большом уровне громкости. Для рупорных акустических систем, в принципе, достаточно 5–10 Вт подводимой мощности, когда как для колонок традиционной конструкции, в зависимости от чувствительности, требуется мощность от 40 до 200 Вт. Этот параметр всегда указывается в паспорте акустической системы.

С чем сочетать рупорные акустические системы?

Есть мнение, что рупорные колонки лучше всего сочетаются с ламповыми усилителями. Отчасти это верно, в особенности, если рассматривать два типа рупорных акустических систем. К первому относятся полностью рупорные модели и даже сабвуферы. Неподготовленного человека они могут сразить своими недетскими габаритами, вычурным внешним видом и заоблачной стоимостью. Как раз такие устройства лучше всего использовать с маломощными ламповыми усилителями. Звуковая аура, окружающая слушателя, будет невообразимо проникновенной, одухотворенной, богатой тембрами и оттенками. Правда, стоит учесть, что для такой системы требуется весьма просторное помещение.

 

 

Второй тип рупорных акустических систем — гибридные. То есть, в рупорном оформлении находится лишь высокочастотный динамик. Средне- и низкочастотные громкоговорители в гибридных рупорных акустических системах размещаются заподлицо с лицевой панелью. Такой тип колонок можно использовать и с транзисторными усилителями, и с ламповыми, а задействуются они как в домашнем кинотеатре, так и в стереосистеме.

Правда, это вовсе не означает, что применение мощных усилителей полностью противопоказано. Например, в домашнем кинотеатре они придутся кстати. Это как хороший двигатель под капотом автомобиля: ресурс мотора пригодится в момент резкого ускорения, во время обгона. Аналогичная ситуация и в AV-системе: воспроизведение вялотекущего звукового ряда (диалоги, шум города) можно сравнить с обычным движением на крейсерской скорости, а обгон — уже с озвучиванием громких звуков (выстрелов, взрывов и так далее). Именно в такие моменты и требуется вся мощь усилителя, и если ее недостаточно, то вместо громоподобных эффектов будет слышно жалкое их подобие. 

И еще. Оба типа рупорных акустических систем отличаются ярким характером звучания. И чтобы слишком резкий звук не напрягал уши, усилитель в пару к ним лучше выбирать помягче.

 

 

Легендарная «рупорная» марка

Если спросить любого человека, интересующегося аудиотехникой, о рупорных колонках, то с большой долей вероятности он сразу назовет марку Klipsch. И будет абсолютно прав, ведь на счету этой компании великое множество изобретений в области акустики, прославивших ее имя. Фирма была образована в 40-х годах прошлого века, как раз в то время, когда появились первые разработки по усилительной технике.

Компанию основал Пол Клипш (Paul W. Klipsch), он же являлся и основным идеологом, и разработчиком на протяжении многих лет. Наверное, самые популярные и знаменитые акустические системы, когда либо выпускаемые Klipsch, — это модель Klipschorn. Они были первыми колонками, изобретенными Полом Клипшем, и, что самое главное, с успехом производятся по сей день — им уже более 60 лет! За все время модель не претерпела почти никаких изменений, а это говорит о том, что изначально ее конструкция была на редкость удачной. К тому же столь солидный срок свидетельствует о неспадающей популярности модели. Недавно была выпущена ограниченная юбилейная партия в 200 штук — 60th Anniversary Klipschorn.

 

 

По сравнению с современными колонками, Klipschorn вряд ли можно назвать стройными и миниатюрными. Но это никак не влияет на их популярность. Рупорным акустическим системам присуща эмоциональность звучания, которая отсутствует в традиционной акустике: включив их в звуковой тракт, можно почувствовать вовлеченность в атмосферу концертного зала.

В рупорном оформлении Klipschorn находятся высокочастотный и среднечастотный динамики, причем рупор здесь оригинальный, угловой — благодаря такой конструкции эту модель можно смело установить прямо в углу комнаты, не оставляя свободного пространства вокруг колонки. 

К серии Heritage, куда входит Klipschorn, относятся еще две модели: La Scala II и Heresy III — более «молодые» по сравнению с Klipschorn. Первая выпускается, начиная с 1963 года, вторая — с 1957-го. И до сих пор конструкция этих колонок продолжает оставаться

 

 

К еще одному революционному достижению компании можно смело отнести семиканальный комплект для домашнего кинотеатра THX Ultra2 System. Так же, как и другие нестареющие модели Klipsch, он остается неизменным с 2004 года — от добра добра не ищут. Этот набор первым в мире получил сертификат соответствия лаборатории Джорджа Лукаса THX Ultra2, и, кстати, носит такое же название. В нем используются технологии, применяемые для создания профессионального акустического оборудования для кинотеатров, а сконструирован он по самым строгим требованиям, предъявляемым к настоящим кинотеатральным колонкам.

audio-hi-end.livejournal.com

Maestro, музыку! Как делается российская рупорная акустика

Журнал «Салон АВ»  2001 г.  №12
Николай Ефремов

Maestro, музыку! Как делается российская рупорная акустика

И тот и другой абсолютно правы. С Квортрупом вообще трудно спорить, а в данном случае особенно. Действительно, найти в наше время на рынке сделанную по всем правилам рупорную акустику почти невозможно, а та, что есть, стоит баснословных денег. И вынуждены мы судить о ней по пластмассовым суррогатам или по бюджетным моделям с алюминиевыми раструбами, где от рупора осталось одно название. О каком звуке здесь можно говорить? Поэтому все в курсе, что рупоры жутко окрашивают звук, «гундосят» и выдают очень гулкий, бесформенный бас. Данкер же, наоборот, имеет дело, в основном, с бескомпромиссными деревянными конструкциями, а они, словно сирены, своим пением и впрямь могут заворожить кого угодно.

Сразу же заметим, что рупорные АС — не просто отдельная эволюционная ветвь акустического дизайна. Они — свидетельство какого-то иного менталитета, образа жизни, если хотите. Замыкая ряд архетипов камин — сигара — коллекция винила — 8-ваттный однотактник, они стали атрибутом богемной жизни. Аудиофильский мир разделился на любителей лампового и транзисторного звука, но есть в нем еще более ортодоксальная прослойка приверженцев первозданной идеи звуковоспроизведения, напрочь отрицающих ящично-фазоинверторную продукцию. Создаются клубы и целые сообщества любителей музыки, «подсевших» на рупорный звук. Рупорам посвящаются статьи в наиболее авторитетных журналах, Интернет изобилует самодельными конструкциями. Так что же это такое?

Если совсем просто, то рупор — это труба с постоянно возрастающим коэффициентом расширения. Ее способность усиливать акустическую энергию открыли очень давно — металлические воронки использовались в армии и на флоте задолго до изобретения первых мегафонов. В английском языке слово horn означает также и рог (отсюда же, очевидно, возникло и слово «горн»), а в него любили трубить еще наши первобытные предки. В колонках же рупор обеспечивает оптимальную нагрузку на диафрагму громкоговорителя и улучшает согласование выходного акустического сопротивления с окружающей средой. И если к.п.д. обычного диффузорного низкочастотника где-то около 1%, то в рупорном оформлении он возрастает до 50! Недаром на заре звуковоспроизведения практически все колонки были построены именно по этому принципу, ведь существовавшие в то время ламповые усилители имели выходную мощность в среднем 5 — 8 Вт. Рупорные АС дожили до наших дней благодаря не только высокой чувствительности (сейчас при киловаттных оконечниках она не столь актуальна), но и способности создавать высокий уровень звукового давления с минимальными нелинейными и фазовыми искажениями. Они обладают высокой динамичностью, очень точно передают пространственные характеристики, а главное — на редкость естественно воспроизводят человеческий голос. Для последнего они, кстати, и задумывались — ведь впервые проблема озвучивания больших помещений возникла при появлении звуковых кинотеатров. Вдобавок получается очень короткий звуковой тракт — широкополосная головка, без всяких кроссоверов, напрямую подключается к выходу усилителя, что в сочетании с лампами является настоящей квинтэссенцией High End Audio.

Большое влияние на чувствительность и благозвучность рупора оказывает его форма. В настоящее время известны конические (упомянутые выше воронки), гиперболические, параболические и экспоненциальные конструкции. Все они имеют свои преимущества и недостатки, но последние считаются самыми музыкальными. В 1926 г. английский инженер Питер Войт (Peter Voigt) нашел кривую, впоследствии названную трактрисой. Являясь разновидностью экспоненты и сохраняя все ее преимущества, трактриса позволила уменьшить длину рупора и сделать колонки более компактными практически без ухудшения параметров. Именно Войту мы обязаны тем, что эта технология до сих пор успешно внедряется и в модели для домашнего применения.

Однако, несмотря на это открытие, колонки все равно получаются более громоздкими, сложными в изготовлении и значительно более дорогими, чем традиционные закрытые ящики и фазоинверторы. Высокая стоимость обусловлена еще и тем, что расчет рупора крайне сложен. Все существующие методики дают приближенные результаты, а кроме того, невозможно с первого раза правильно выбрать параметры, закладываемые в формулы и компьютерные программы. Многие из них определяются экспериментально, почти на законченном изделии, и представьте, во что обойдется такой метод итераций, когда каждый раз приходится изготавливать чрезвычайно сложную деревянную конструкцию, меняя в ней лишь один элемент. Любое, даже самое незначительное отклонение может кардинально изменить или даже полностью «убить» звук.

Форма и содержание

Несмотря на все эти трудности, приверженцы рупорного звука есть и в России. В репортаже с выставки «Российский Hi-End’2001» мы уже рассказывали о московской фирме Maestro, потратившей несколько лет на расчет и лабораторные испытания нескольких уникальных моделей акустики. Сегодня мы побываем в цехе, где начался серийный выпуск первых российских рупорных систем. Визит мы подгадали к самому важному событию — окончательной сборке красавиц Maestro Grande — самых больших и сложных в изготовлении. Нашим гидом будет Леонид Смирнов, глава и идейный вдохновитель небольшого творческого коллектива. Некоторое время назад на взятый в банке кредит он арендовал цех на Очаковском заводе музыкальных инструментов и приобрел разное деревообрабатывающее оборудование, в т.ч. и огромный станок с ЧПУ. «Все расчеты трактрисы для Maestro Grande сделаны на компьютере с точностью до 0,001 мм, а отклонения от найденных параметров в готовых изделиях не должны превышать 0,01 мм, — поясняет Леонид. — Это под силу лишь такому высокоточному инструменту, и влияние человеческого фактора при изготовлении столь ответственных деталей сведено к минимуму».

Но прежде чем составлять программу для СЧПУ и готовить рабочие чертежи, нужно было решить несколько фундаментальных вопросов. Дело в том, что для воспроизведения самых нижних частот расчетная длина рупора должна составлять 10 м, что на практике реализовать невозможно. Нужно его либо укорачивать, либо сворачивать «улиткой». В первом случае вы урезаете частотный диапазон и получаете больше искажений, а во втором — слишком сложную и дорогую конструкцию. Именно поэтому большинство имеющихся на рынке систем выполнены со многими упрощениями и компромиссами. Зачастую стенки рупора составлены из прямых перегородок, как правило, тонких и склонных к вибрации; изгибы выполнены неточно, да и по форме рупор скорее конический, нежели экспоненциальный. А между тем, каждый изгиб, если он неправильно рассчитан или изготовлен, вносит свои провалы в фазо-частотную характеристику. Отсюда и результат — невыразительное звучание с заметной окраской и посторонними призвуками. Стремление сделать акустику компактней приводит к потере баса и снижает динамику во всем диапазоне частот. В многополосных системах решаются одни проблемы, но возникает масса других. Не удивительно, что при этом страдает репутация принципа в целом.

Специалистам Maestro пришлось экспериментально искать решения многих непростых проблем. Они убедились, что однополосные системы звучат лучше, поскольку такой источник приближается к идеальному точечному, и сигналы разных частот достигают слушателя одновременно. Немало времени потребовалось и для определения оптимальной длины рупора и места расположения его выходного отверстия. Суть проблемы излагает Леонид Смирнов: «Чем плох короткий рупор, вы знаете. А в слишком длинном возникает задержка между волнами, излучаемыми фронтальной и тыловой поверхностью диффузора. И хотя она составляет тысячные доли секунды, тренированное ухо отмечает некоторую размазанность, расфокусировку звуковой картины. Большинство западных производителей хитрит и делает выходное отверстие сзади. Этим вроде бы удается убить двух зайцев — сделать упомянутую задержку менее заметной и при установке АС в угол комнаты получить дополнительный подъем на басах. Но это полный абсурд, поскольку угол не является продолжением трактрисы, и таким образом звук можно только перенаправить, а не усилить. Во-вторых, возникает масса неконтролируемых переотражений от стен, которые очень портят звучание. В Maestro Grande общая длина свернутого рупора составляет 287 см, и его раструб направлен вперед. Волны в диапазоне частот от 36 до 350 Гц, выходящие из него, попадают в унисон с теми, что излучается непосредственно диффузором головки (350 — 22500 Гц). При этом никаких отражений ни от стен помещения, ни от внутренних поверхностей корпуса».

Но это еще не все. Большое влияние на звучание системы оказывает т.н. предрупорная камера, т.е. полость, куда непосредственно выходит тыльная сторона диффузора. Из-за того, что в этом ограниченном объеме сосредоточена практически вся энергия, излучаемая головкой в рупор, ее объем и форма определяют уровень искажений всей колонки. С ней тоже пришлось повозиться. Леонид гордится, что никому из разработчиков в мире до сих пор не удалось сделать что-либо подобное: «У нас все стенки предрупорной камеры строго симметричны геометрически, а вход рупора находится на оси динамика. При таком расположении переотражения звукового сигнала минимальны, поэтому искажения минимизируются еще до попадания звуковых волн в рупор. Кроме того, чтобы усилить поглощение в камере, нам пришлось изготовить ее стенки из разного материала — фанеры и МДФ».

На стапеле

Увидев внутреннее устройство Maestro Grande, начинаешь понимать, почему мало кто из производителей отваживается на выпуск подобных изделий. Хотя рупор имеет всего два плавных внутренних изгиба, он состоит из 230 (!) деталей, которые вытачиваются на СЧПУ с высокой точностью в соответствии с расчетами трактрисы. Каждая из них тщательно проверяется перед сборкой. Фронтальная часть изгибается на специальной оправке и клеится послойно из листов МДФ и финской фанеры, и общая толщина этого сэндвича составляет 26 мм. Боковые стенки рупора выполнены из 24-миллиметровых плит МДФ и армированы фанерой. Перед склейкой на всей поверхности МДФ фрезеруются поперечные пазы, заполняемые впоследствии демпфирующей массой. Она состоит из песка, цемента и клея, поэтому хотя со временем затвердевает, но сохраняет некоторую пластичность, напоминая внешне силиконовый компаунд. Сочетание состава и консистенции подобраны исходя из эффективного снижения вибраций боковых поверхностей. Для окончательной расправы с резонансами эти стенки утяжелены массивными фанерными накладками.

Все внутренние поверхности рупора покрыты слоем натурального воска. Это, во-первых, делает их идеально гладкими (что важно с точки зрения аэродинамики), а во-вторых, дает дополнительное демпфирование. Общая масса одного рупора — около 80 кг, поэтому очень важно обеспечить ему не менее солидную опору и развязать его от пола. Для этого склеивается многослойная подошва толщиной 48 мм, армированная металлическими шипами. Перед покраской все поверхности колонки пропитываются полиуретановым грунтом, а всего на каждое изделие наносится 16 слоев пропитывающих составов, грунтовки и лака.

В Maestro Grande устанавливаются легендарные английские головки Lowther EX3 или EX4, а также немецкие AER mkI примерно той же конструкции. Их особенностью является чувствительность на уровне 98 — 102 дБ/Вт/м и уникальные динамические характеристики. Существуют модификации «Лаутеров» сопротивлением 15 Ом, и они рекомендуются изготовителем для работы с ламповыми усилителями. Все излучатели имеют неодимовые магниты, двуслойные диффузоры и могут выдержать подводимую мощность до 100 Вт. Прикиньте звуковое давление при такой чувствительности! Уникальностью динамиков и их дефицитом на рынке диктуется необычно высокая цена — порядка $2300 за пару, поэтому они очень редко используются в акустических системах, выпускаемых серийно. Бескомпромиссность конструкторов Maestro проявляется не только в качестве изготовления рупора и подборе динамиков, но и в исполнении электрического тракта. Входные клеммы колонок выточены из чистой электротехнической меди и непосредственно, без никелевой прослойки, покрыты 4-микронным слоем золота. Несмотря на то, что длина проводника от динамика до клеммы не превышает 20 см, он представляет собой отрезок японского медного кабеля 7N сечением 4 квадрата, который не припаивается, а запрессовывается под большим давлением. Внешне Grand Maestro производят неизгладимое впечатление необычной формой, шикарной отделкой и, конечно, габаритами — высота их превышает полтора метра. Сразу и не поймешь, что же это такое — диковинный музыкальный инструмент или плод буйной фантазии столяра-краснодеревщика.

К сожалению, у нас не было возможности послушать их в нормальных условиях. В актовом зале завода, куда их принесли для прогрева, была неважная акустика и заметно шумела вентиляция. В придачу усилитель явно не соответствовал: были слышны искажения, грязь сети, фон и т.д. Кстати, способность вытянуть из тракта все недостатки и преподнести их словно под увеличительным стеклом — особенность любых высокочувствительных колонок, а в нашем случае она проявилась просто фантастическим образом. Но при этом они легко озвучивали большой зал при подводимой мощности около 4 Вт, не гудели и выдавали очень чистый, четко артикулированный бас. Чуть позже нам удалось послушать один экземпляр перед съемкой в редакции, и мы были буквально поражены детальным, открытым и прекрасно сфокусированным звучанием без малейшего намека на окраску или бубнение. Даже в моноварианте ощущалось четкое разделение инструментов по тембру и размеру, а вокал буквально завораживал. Звучит банально, но это факт: казалось, что Селин Дион, записанная на SACD, в буквальном смысле перенеслась в комнату. В этом помещении мы отслушали не один десяток различных АС, но с такой передачей тембральных и пространственных особенностей встретились впервые.

Теперь о главном. Фирма оценивает свою топ-модель в $5900. Если вспомнить, сколько средств, времени и труда в нее вложено, вряд ли сумма покажется такой уж несуразной. Ближайшие (и единственные, между прочим) аналоги — английские CarfaeHorn — при значительно более хлипком корпусе, с выходом рупора назад и меньших габаритах стоят около $45000. «Какое-то время мы будем продавать свою акустику практически по себестоимости, — говорит Леонид Смирнов. — Хотим сначала заинтересовать людей, дать им возможность послушать рупорный звук. Когда раскрутимся, можно будет подумать и о прибыли». По-моему, есть о чем задуматься…

www.hi-fi.ru

Акустический рупор и способ его изготовления (варианты)

Изобретение относится к акустике. Способ изготовления акустического рупора заключается в создании модели рупора с профилем в форме экспоненты и/или трактрисы, разделении модели на центральную часть и на две боковые части, разделении каждой части вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами для создания центральной части рупора. При этом каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии акустического рупора, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части.

Акустический рупор представляет собой корпус с входным и выходным отверстием, в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем в форме экспоненты и/или трактрисы, при этом корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия, и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям, центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин.

Технический результат — улучшение акустических свойств рупора. 3 н. п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к акустике и касается конструкции акустической колонки рупорного типа и способа ее изготовления с приближением характеристик кривых внутренней поверхности во взаимно-перпендикулярных направлениях к идеальной форме — трактрисе или экспоненте.

Рупор (HORN) с древних времен был средством усиления голоса человека, например, руки кричащего человека, сложенные воронкой около его рта, полый рог животного, являвшимся средством передачи и усиления звука и т.д. Человек давно заметил эти свойства постоянно расширяющейся трубы, и только впервые лорд Рэлей в 1878 году дал математическое описание рупора и его построения. Позже, вплоть до середины прошлого века великие математики, акустики и инженеры завершили построение математической теории рупора. Профиль идеального рупора расширяется по экспоненциальной зависимости, а также в виде другой кривой — трактрисы. Эти две кривые имеют некоторые преимущества и недостатки друг перед другом, но, скорее, являются делом вкуса конструктора. Другими словами, сечение рупора, сделанное перпендикулярной плоскостью к его оси, имеет площадь, изменяющуюся по экспоненциальному закону или формуле построения трактрисы, причем математически строго «связаны» между собой длина рупора, площадь входного отверстия (горла), площадь выходного отверстия (устья) и площадь диффузора громкоговорителя. Все расчеты ведутся для идеального рупора — рупора с прямой осью симметрии и имеющим в своем сечении круг. Любые отходы от идеала являются большими или меньшими компромиссами.

До сих пор акустическое оформление динамика в виде переднего (Front Loaded Horn Enclosure) или заднего (Back Loaded Horn Enclosure) является средством самой достоверной передачи музыкального материала, почти волшебным образом передающим замысел автора произведения и эмоции исполнителя. В рупорных системах применяют специальные широкополосные динамики, которые перекрывают практически весь слышимый частотный диапазон. Наиболее предпочтительным для усиления звука является ламповый усилитель звуковой частоты, а в качестве источника — виниловый проигрыватель. Обладатели таких систем являются элитой среди аудиофилов и меломанов.

Но, как всегда, выдающиеся качества одной стороны даются ценою сложностей с другой. Рупорная акустическая система является крайне громоздкой, дорогостоящей в изготовлении и чрезвычайно трудоемкой. Этому «виной» является постоянно и плавно расширяющаяся труба, имеющая длину в несколько метров (ее «сворачивают») и «горло» от нескольких десятков кв. см. до более одного кв. м в «устье».

Причем идеальный рупор должен быть в сечении круглым или точно квадратным (хотя это компромисс, но допустимый и не принципиальный). Понятно, что изготовить такое изделие из досок практически невозможно или с очень большими и принципиальными компромиссами, практически «уничтожающими» смысл рупора.

Сейчас рупора изготавливают в крайне малых количествах путем гибки фанеры на пару, причем тонкой фанеры, от чего акустическая система сильно резонирует и вибрирует, что недопустимо. Также делают псевдорупора, имеющие линейное расширение, т.е. используют плоские доски, фанеру, МДФ и т.д., которые располагают пирамидой, что вообще не является рупором, хотя преподносится как настоящий рупор. У таких систем теряются основные достоинства подлинного рупора.

Например, известна акустическая колонка типа рупора, выполненная из плоских пластин, прикрепленных друг к другу с образованием корпуса, имитирующего форму горна (US 4524846А, опубл. 25.06.1985). Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного устройства. Недостаток данного решения заключается в том, что такой подход к конструкции рупора не позволяет сформировать на внутренней поверхности профиля, соответствующего экспоненциальной зависимости, или профиля в виде другой кривой — трактрисы.

Также недостатком этого решения является то, что полученная акустическая колонка с полостью внутри корпуса в форме рупора не обладает достаточными акустическими качествами, так как не выполнены условия полного соответствия кривых стенок полости, соответствующих экспоненциальной зависимости или кривой — трактрисы. Полученные кривые на стенках полости в корпусе относятся к условно похожим на требуемые поверхности и не могут быть искусственно созданы при формировании внешнего короба прямоугольной объемной формы. Такая акустическая колонка относится к категории «псевдорупоров».

Также известен из этого источника способ изготовления акустической колонки с рупорной полостью внутри за счет укладки полимерной или иной пластической массы на стенки и в угловые зоны на деревянный каркас и придания этой массе кривизны, близкой к кривизне, соответствующей экспоненциальной зависимости или кривой трактрисы. На выходных участках полости это еще как-то возможно, например, путем приложения лекал, а внутри короба и в зоне входного отверстия такая проработка стенки полости просто физически невозможна. Это создает серьезные трудности и не позволяет получить реальный идеальный рупор.

Это решение также принято в качестве прототипа для заявленных способов.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении акустических качеств акустической колонки при ее выполнении в виду рупора за счет формирования профиля идеального рупора, расширяющегося по экспоненциальной зависимости или по кривой трактрисы во взаимно-перпендикулярных направлениях.

Указанный технический результат для первого примера способа достигается тем, что способ изготовления акустического рупора заключается в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении каждой части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами.

Указанный технический результат для второго примера способа достигается тем, что способ изготовления акустического рупора заключается в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении центральной части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами для создания центральной части рупора, затем каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части. Эти ступени дают дискретное экспоненциальное расширение или расширение по трактрисе в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии колонки, причем, чем меньше шаг ступени, тем ближе к идеальной кривой.

Указанный технический результат для устройства достигается тем, что акустический рупор представляет собой корпус с входным (горло) и выполненным большего поперечного размера, чем входное, выходным отверстием (устье), в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, при этом корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия (горла), и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям, центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин, в каждой из которых торцевая стенка, представляющая собой часть полости корпуса, имеет профиль кривой, соответствующий экспоненте или трактрисе, а каждая боковая часть образована путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии корпуса, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, и которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин боковых частей.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 изображен общий вид рупорной колонки;

фиг.2 — вертикальный разрез рупорной колонки, показана половина, рассеченная по плоскости симметрии;

фиг.3 — рассечение модели вертикальными плоскостями;

фиг.4 — получение выкроек сечений;

фиг.5 — получение по выкройкам лекал сечений;

фиг.6 — формирование колонки методом соединения пластин, вырезанных по лекалам;

фиг.7 — фрагмент собранной из пластин колонки.

Согласно настоящему изобретению рассматривается новый способ изготовления акустической рупорной колонки (колонка в форме рупора). Особенностью такого рупора, как постоянно расширяющейся трубы, по экспоненциальной зависимости, а также в виде другой кривой — трактрисы во взаимно-перпендикулярных направлениях, является то, что впервые предпринята попытка создания реально идеального рупора.

Для изготовления акустического рупора 1 используется метод сечений. Он заключается в том, что создают в натуральную величину графическую модель рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе. Эту модель вертикальными сечениями 2 (фиг.3) разделяют на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части. Это разделение условное и определяется визуально для возможности группирования одинаковых по размерам областей рупора. Затем членят каждую часть такой графической модели вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой. Это позволяет для каждого сечения получить выкройку 3 (фиг.4) для образования лекал 4 (фиг.5), то есть контура каждого сечения. Затем, используя лекала, вырезают из тонкостенной пластины плоские элементы-заготовки 5 (фиг.6) толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями. Полученные заготовки в виде профильных пластин соединяют друг с другом примыканием друг к другу плоскими сторонами (фиг.7). Соединение производится в порядке, в каком расположены сечения в модели.

Ниже описывается конструкция и технология изготовления рупора.

На листе фанеры, МДФ, плексигласе или любом другом материале, по своим свойствам подходящем для резки и акустического оформления, чертится профиль рупора. Он рассчитывается и строится, как строят в школе кривые по оси X и У, предварительно составив таблицу, значение параметров профиля в которой высчитывают по известной формуле построения экспоненты и/или трактрисы. Профиль, естественно, является трактрисой или экспонентой. При этом учитывается строгим образом известная зависимость между собой таких параметров, как площадь горла, площадь устья, длина рупора, а также площадь диффузора громкоговорителя. Далее, на станке с ЧПУ режут по заданному профилю лист материала. В результате получают набор профилей (заготовок), лишенных любых недостатков, присущих другим технологиям. Можно задать практически любую толщину стенки колонки, что важнейшим образом сказывается на звуке, избежать экзотических технологий гибки на пару, что вызывает термические напряжения и в конечном счете провоцирует недопустимые трещины в материале. Но, самое главное — получаем идеальный профиль, полученный самым технологичным путем. Преимущество этого способа заключается в том, что чем меньше толщина вырезанной пластины (чем меньше расстояния между вертикальными плоскостями сечений), тем идеальней будет полученная поверхность стенки полости корпуса рупора.

Описанный выше способ позволяет получить идеальный рупор и, соответственно, идеальную акустическую рупорную систему, имеющую идеальное экспоненциальное (трактрисовое) расширение только в плоскости симметрии колонки. Боковые стенки системы представляют собой вертикальные плоскости. Вообще, это уже очень не плохо по сравнению с другими псевдорупорами, но есть желание приблизиться к идеалу еще ближе. Для этого необходимо получить расширение в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии корпуса. Такое становится возможным, пусть и с некоторыми совершенно незначительными допущениями, благодаря все той же технологии.

Расширения рупора в горизонтальной плоскости добиваются изменением конструкции боковых стенок. Для этого разделяют модель на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части. Центральную часть получают по ранее рассмотренному способу, а каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части.

Эти боковые стенки делают наборными таким образом, что вершины «ступенек» точно «лежат» на экспоненте или трактрисе. Иными словами плавную кривую описывают дискретными точками, расстояние между которыми соответствует шагу «ступеньки». Чем меньше шаг, тем точнее следование идеальной кривой. Диапазон шагов находится в пределах от 100 до 0,1 мм. Понятно, что при 100 мм мы имеем минимальное приближение к идеалу (зато всего нужно пару «шагов»), а при шаге в 0,1 мм мы получаем практически 100% кривую, но и работы требуется на 3 порядка больше.

Следует заметить, что способ обладает высокой степенью технологичности, т.к. все работы выполняются на одном станке с ЧПУ.

В результате мы получаем рупорную колонку с минимальным и вполне допустимым компромиссом — идеальное расширение в вертикальной плоскости и практически идеальное расширение в горизонтальной.

Далее, с помощью клея, саморезов и шкантов для соединения профильных пластин колонка собирается и переходит на финишную отделку.

В результате возможно получение акустического рупора 1, представляющего собой корпус с входным (горло) 6 и выполненным большего поперечного размера, чем входное, выходным (устье) 7 отверстием, в этом в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе. Корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия, и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям. Центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин, в каждой из которых торцевая стенка, представляющая собой часть полости корпуса, имеет профиль кривой, соответствующий экспоненте или трактрисе. А каждая боковая часть образована путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии корпуса, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, и которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин боковых частей.

Данный способ имеет следующие преимущества:

— возможность изготовить стенки колонки необходимой толщины, что делает колонку акустически нейтральной

— использование торцевых частей фанеры в качестве стенки, что также определяет акустическую нейтральность

— возможность расширения рупора согласно теории в горизонтальной плоскости, что недостижимо другими методами

— возможность полностью автоматизировать производство частей колонки и уйти от практически ювелирного и дорогостоящего труда по гибке фанеры

— возможность изготовления круглого рупора любого размера и конфигурации на станке 3D.

Настоящее изобретение промышленно применимо и может быть изготовлено с применением столярных технологий и математического расчета кривых профильных поверхностей.

1. Способ изготовления акустического рупора, заключающийся в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении каждой части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами.

2. Способ изготовления акустического рупора, заключающийся в создании в натуральную величину графической модели рупора с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, разделении модели на центральную часть и на две примыкающие к ней боковые части, членении центральной части графической модели рупора вертикальными плоскостями, параллельными плоскости симметрии и расположенными на расстоянии одна от другой для образования лекал, вырезании из тонкостенной пластины по лекалам плоских элементов толщиной, равной расстоянию между вертикальными плоскостями, и соединении плоских элементов примыканием друг к другу плоскими сторонами для создания центральной части рупора, затем каждую боковую часть рупора образуют путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии акустического рупора, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин, а затем боковые части присоединяют к боковым сторонам центральной части.

3. Акустический рупор, представляющий собой корпус с входным (горло) и выполненным большего поперечного размера, чем входное, выходным отверстием (устье), в корпусе выполнена сообщающая эти отверстия полость, ограниченная стенкой с профилем кривой внутренней поверхности по взаимно-перпендикулярным направлениям, соответствующим экспоненте и/или трактрисе, при этом корпус выполнен из центральной части шириной, не менее поперечного размера входного отверстия, и двух боковых частей, прикрепленных к центральной части к ее боковым поверхностям, центральная часть выполнена из набора прикрепленных друг к другу боковыми поверхностями пластин, в каждой из которых торцевая стенка, представляющая собой часть полости корпуса, имеет профиль кривой, соответствующий экспоненте или трактрисе, а каждая боковая часть образована путем присоединения последовательно друг к другу пластин толщиной не менее 0,1 мм для формирования ступенчатой кривой в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии корпуса, соответствующей экспоненте и/или трактрисе, и которая описана дискретными точками с шагом, равным толщине пластин боковых частей.

findpatent.ru

Рупорные акустические системы — Основы акустики

Один из способов повышения отдачи состоит в использовании рупоров. Вспомните старинные граммофоны: благодаря рупору малые колебания иглы, связанной с мембраной, создавали весьма громкий звук. В патефонах часть рупора свернута и «спрятана» внутрь корпуса. Открытая крышка служит отражателем звука. Рупорные громкоговорители используют для озвучивания открытых площадей. Профессиональный рупорный громкоговоритель может иметь КПД до 25-35%. Радиолюбителям хороший рупорный громкоговоритель вряд ли доступен, но кое-что можно сделать и из обычных головок.

Из имеющихся у автора хорошие результаты показала малогабаритная АС промышленного изготовления в узком и глубоком пластмассовом корпусе с одной головкой 1ГД-40. Ее отдачу, довольно большую и без дополнительных мер, удалось заметно увеличить складным рупором (рис. 3.4), изготовленным из картонных папок для бумаг. Излучение задней части диффузора головки, выходя из открытой задней части АС, отражается от средней части рупорной акустической системы и направляется его расширяющимися боковыми стенками к слушателю. Сверху и снизу система также закрыта картонными крышками.

Другую складную рупорную акустическую систему легко изготовить из старого «дипломата», имеющего жесткие фибровые стенки (мягкие поглощают звук). Конструкция (вид сбоку) ясна из рис. 3.5. Две эллиптические головки 1 (например, 1ГД-40) укрепляются в одну линию на узкой отражательной доске 2, расположенной в передней части чемодана. Рупорная система образован дном и слегка изогнутой пластиковой панелью 3. Щели, образующиеся у боковых стенок, надо закрыть. Выходя из широкого прямоугольного отверстия, звук отражается открытой крышкой чемодана 4, направляясь к слушателю, и складываясь со звуком, излучаемым передней стороной диффузоров. Для лучшего отражения вблизи петель устанавливаются «акустические зеркала» 5 из пластика. В «дипломате» остается достаточно места и для размещения выходного трансформатора, приемника и других полезных вещей.

Широкогорлый фазоинвертор иногда изготавливают в виде «подковы», о которой рассказывалось выше, или «лабиринта». Обе конструкции показаны на рис. 3.6, причем вид спереди (по А) у них практически одинаков – сверху отверстие для головки, снизу – выходное отверстие рупора. Боковые стенки можно сделать вертикальными, но лучше – расширяющимися в сторону отверстия рупора. Размеров не приводим, поскольку они некритичны. При длине пути звуковой волны внутри «подковы» или «лабиринта» порядка метра следует ожидать воспроизведения нижних частот до 70-100 Гц. Разумеется, эти АС можно располагать и горизонтально, совместив их, например, с книжной полкой.

О согласующих трансформаторах уже упоминалось в предыдущем разделе. Где его устанавливать, в приемнике или в АС? Ответ однозначен – только в акустической системе, иначе потери в соединительных проводах могут заметно понизить КПД. Например, при сопротивлении проводов от приемника к четырехомной АС всего 1 Ом КПД будет 80%. Повысив входное сопротивление АС до 4-10 кОм трансформатором, получаем КПД 100% и возможность использовать тонкие провода. А вот блокировочный конденсатор надо устанавливать в приемнике, поскольку он замыкает высокочастотные токи детектора. Если уж размеры АС все равно велики, лучше использовать «солидные» трансформаторы – у них меньше потери. Хорошо подходят ТВК и ТВЗ от старых телевизоров. Их ориентировочные данные: сечение сердечника 2,5-3 см2, первичная обмотка – 3000 витков ПЭЛ 0,15, вторичная – 100 витков ПЭЛ 0,7. Можно также использовать «силовички» – сетевые трансформаторы блоков питания с коэффициентом трансформации 220/6-12.

Источник: amfan.ru

baseacoustica.ru

Рупорная акустика чертежи — категории, критерии выбора, изготовление и все нюансы

В качественной аудиосистеме основная роль отводится акустическим системам стерео- или многоканального типа.

Поиск данных по Вашему запросу:

Рупорная акустика чертежи

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Благодаря им электрические импульсы преобразуются в звуки акустического диапазона разной частоты. Кому-то важно чистое и максимально приближенное к оригиналу звучание музыкальных инструментов, а для кого-то на первом месте стоит голос вокалиста, актеров фильма или преподавателя из обучающих видеокурсов.

Насколько важна акустическая система?

Она является базой для всей аудиосистемы.

Предпочтительней начинать подбор подходящей аудиосистемы именно с акустики.

Причем для каждого будут стоять в приоритете разные варианты оборудования. На выбор влияют такие факторы, как “заточенность” такой системы под те жанры, которые по нраву будущему владельцу и ценовая категория.

Любителям максимально точного звука подойдут акустические системы hi-fi.
Несмотря на мифы, далеко не каждая дорогая аудиотехника показывает упомянутые возможности.

В случае, когда на первом месте стоит эксклюзив, рынок аудиосистем предоставляет фанатам высококачественного звука аудиоаппаратуру класса Hi-End.

Справка! High End – это термин маркетологов, указывающий на элитность программного и аппаратного обеспечения, позволяющего усилить звук. Соответственно, цена на подобные аудиосистемы не пугает только ярых фанатов музыки или любителей несерийной звуковой аппаратуры, обладающих хорошим финансовым состоянием.

Типы акустических систем

Существует несколько категорий акустических систем, каждая из которых способна удовлетворить определенные запросы покупателя. По базовым отличиям выделяют 5 базовых классификационных групп.

  • Принцип установки аппаратуры. Акустические системы делятся на напольные и полочные в зависимости от размера. Первые предпочтительны для крупных помещений, таких как кинотеатры. Использование их дома для телевизора или компьютера нерентабельно. Оптимальнее использовать полочные колонки.
  • Количество динамиков. Иначе это называется делением по количеству полос звука. Производитель может включать от 1 до 7 динамиков. Наиболее оптимальный по бюджету вариант – 3 динамика, где одна полоса отвечает за низкие частоты, другая за средние и третья за верхние.
  • Наличие или отсутствие усилителя звука в колонках. В первом случае они называются активными, во втором – пассивными. Гораздо чаще встречаются пассивные варианты. Они предпочтительнее для аудиофилов за счет разделительного фильтра и, соответственно, более высокого качества звука за счет разделения частот.
  • По конструкции динамики различаются на планарные, динамические, электростатические и прочие типы, а в некоторых случаях аппаратура не попадает ни под одну категорию.
  • Оформлением. У колонок может быть закрытый или открытый корпус, хорошим дополнением будет фазоинвентор – труба в колонке, настроенная на определенную частоту и усиливающая звуки в ее пределах. Благодаря такому отверстию воспроизводятся более низкие частоты, чем у обычной аппаратуры. Если трубу изгибать внутри корпуса, увеличивая ее длину, мощность и диапазон воспроизводимых низких частот, получатся колонки с акустическим лабиринтом. Они более дорогие и требуют большей точности при изготовлении.

Области использования акустических систем

Первая и основная сфера применения – домашнее пользование.

Сюда включается потребность в качественном звуке для более полного погружения в видеоигры, мощность и сила звука для просмотра телевизора, чистота и приближенность к оригинальному звучанию для любителей музыки различных жанров.

Любителям качественной музыки в автомобиле рекомендуется приобретать многополосные аудиосистемы.

Причем для лучшего звучания в передней части машины располагаются высокочастотные и среднечасттные элементы Car-системы. Низкочастотным колонкам отводится задняя часто авто.

Концертные варианты акустических систем призваны не только обеспечить доступ звука в любую точку обширного помещения или зала, но и удовлетворить требования многих слушателей к качеству звучания. Наиболее распространенные наборы аудиотехники для концертов включают в себя мониторы для передачи нюансов звука, фронтальные громкоговорители, дающие прямой звук с высокой плотностью, центральные громкоговорители для передачи вокала.

Рупорная акустика чертежи

Отдельная категория – студии звукозаписи. Для них предпочтительны студийные мониторы, которые способны воспроизвести звук со всеми его плюсами и минусами, что способствует, в конечном итоге, созданию более чистого и достоверного по своему звучанию трека.

Вне зависимости от того, где будет использоваться акустическая система, рекомендуется предварительно определить критерии, по которым будет происходить отбор подходящей аппаратуры.

С их помощью удастся получить аппаратуру, которая максимально сможет приблизить вас к звуку вашей мечты.

all-audio.pro