Типы динамиков для акустической системы
В предыдущем материале мы разобрали основные составляющие любого динамика. В этом материале стоит детальнее остановиться на специфике конструкции каждой разновидности этих устройств.
Типы динамика исходя из своей спецификации можно условно разделить на низкочастотные (басовики), среднечастотные и высокочастотные (твитеры). Для создания качественного звукового фронта все эти варианты должны быть сбалансированы. Перекос с акцентом тех или иных частот, как правило, не приветствуется и реализуется только сознательно – если таковы индивидуальные предпочтения владельца либо требования музыкального жанра.
Также существует вариант, при котором весь спектр частот воспроизводится одним драйвером – широкополосным. Последний вариант подразумевает отсутствие деления аудиосигнала на полосы. Такой вариант воспроизведения сегодня встречается все реже, закономерно вытесняясь акустическими системами с устройствами, воспроизводящими разделенный сигнал. С него как появившегося первым в ходе развития технологий и начнем.
Широкополосные динамики акустики
Широкополосные динамики воспроизводят весь спектр частот, доступный человеческому уху – от 20 Гц до 20 кГц. Но проблема, которая заставила инженеров работать над созданием СЧ, НЧ и ВЧ спикеров, заключается в эффективности работы широкополосников на границах воспроизводимого диапазона частот.
Почему? Для воспроизведения звука очень важно синхронное колебание всей плоскостью диффузора. Для низов (около 40 Гц) его размеры достаточно велики – минимум порядка 300 мм. Но при росте частоты вибрации до верхних границ спектра такой большой диаметр диффузора не будет успевать передавать эти колебания всей своей поверхностью.
Отсюда – необходимость «придумать что-то еще». Так, в частности, для улучшения звучания «верхов» диффузор снабжается дополнительным приспособлением. Оно называется «конус-визер» («рупорок», «дудка») и вклеивается в центр динамика. В то время, как основная плоскость диффузора воспроизводит «низы» при медленных колебания, компактный конус-визер воспроизводит верхние частоты.
Перечисленные слабые места широкополосных драйверов – предмет активного приложения современной инженерной мысли на грани с искусством. Чаще всего они решаются путем поиска и применения различным материалов или их сочетаний, приближающих полноценное звучание всего диапазона аудиосигнала, что способно различить человеческое ухо.
Как правило, по причине отсутствия кроссоверов, акустика с широкополосным драйвером обеспечивает воспроизведения звука в диапазоне 60 Гц – 16 кГц и чувствительностью до 92-95 дБ. Исходя из этих характеристик она идеально дополняет ламповые усилители, в большинстве своем имеющие небольшую мощность. Для этого катушки широкополосных драйверов выполняются с высокими значениями показателей сопротивления. Для всех остальных спикеров акустических систем они варьируются в пределах 2-8 Ом.
Твитер
Твитер (высокочастотный динамик, пищалка) и следующие спикеры – результат того, что широкополосник не способен воспроизвести весь диапазон слышимых ухом частот эффективно. А значит, остается их разделять и возлагать функции воспроизведения различных спектров частот на несколько раздельных драйверов.
Пищалка характеризуется небольшой площадью диффузора. При этом мембрана отличается малым весом и высокой жесткостью – ей предстоит осуществлять колебания с высокой частотой.
Если говорить про конструктивные исполнения подобных элементов, то чаще всего акустические системы оснащаются ВЧ-динамиками купольного типа. При этом варианте центральное тело «пищалки» занимает почти всю площадь излучающей звук мембраны. Последняя изготавливается чаще всего из ткани, пропитанной для повышения жесткости специальными составами. Хотя для устройства динамиков высоких частот многие производители используют и более жесткие материалы – например, бериллий.
Очень важным для пищалки является частота собственного резонанса, что должна быть ниже полосы воспроизводимых частот. В противном случае, на близких к нему частоту система «усилитель-динамик» обеспечивает ощутимые искажения сигнала в слышимой ухом человека части звукового спектра. Для этих целей используется кроссовер, ограничивающий рабочий диапазон частот высокочастотника и обрезающий частоты его резонанса.
Устройство динамика средних частот
Следующий рассматриваемый тип динамиков для акустической системы – мидренч (среднечастотный спикер). Его функциональная задача – четкое воспроизведение диапазона частот, соответствующих наиболее слышимой нашим ухом части спектра.
Здесь сложности, возникшая в свое время перед инженерами, заключалась в возникновении изгибной волны - деформаций диффузора, природой которого является разная скорость колебаний периферийной и центральной частей. В результате этого негативно сказывается на воспроизведении голосов и других звуков в определенном диапазоне частот.
Отсюда разработчикам необходимо решить два противоречивых требования – диффузор среднечастотника должен быть одновременно легким и жестким, чтобы исключить саму возможность изгибной волны. Это решается поиском соответствующих решений в плоскости «конструкция/материал».
В качестве последнего чаще всего используются стекловолокно, углеволокно, кевлар, целлюлоза с пропиткой различными наполнителями. Реже используется бериллиевые версии мидренча.
Низкочастотный динамик для акустической системы
Низкочастотный динамик для акустической системы, называемый также вуфером или басовиком, является самым крупным излучателем в любой системе. Для полноценной колонки диаметр НЧ-спикера обычно варьируется в пределах 300 мм. Исходя из вышеописанных явлений, становится очевидным, что такая большая площадь излучения при своей работе должна двигаться цельной конструкцией. Отсюда главное требование к конструкции вуфера – максимально возможная жесткость, которой приносится в жертву фактор минимального веса излучателя.
Таким образом, движущаяся часть басового динамика может весить до 200 г и даже больше. Зачастую они имеют сложную пространственную конструкцию из многослойного композита и заполнением ячеистой структурой.
Для ряда дорогих акустических систем вес вуфера стараются минимизировать, но пи этом обеспечить ему самую большую амплитуду колебаний. В таком случае реализуются внешний резиновый подвес и удлиненная голосовая катушка. В итоге смещение диффузора басовика от центральной точки становится максимальным.
Коаксиальные драйверы
В двух- или трехполосной акустической системе с разнесенными твитером, мидренчем и басовиком при небольшом пространстве помещения возникает негативный эффект. Мозг улавливает, что источники звука различной частоты находятся в разных точках, и это нарушает общий эффект звучания.
В этой связи может использоваться коаксиальный тип динамика, являющийся некоторым вариантом совмещения других спикеров в рамках одной конструкции. В двухполосном варианте «пищалка» размещается в центре вуфера. Но это довольно трудно выполнить на практике ввиду технологических особенностей. Тем не менее, акустика с такими излучателями создает наиболее сильный стереоэффект и занимает при этом минимальное пространство. Поэтому ряд брендов оснащает выпускаемые колонки динамиками коаксиального типа.
Динамик для специальной акустической системы
Существует широкий спектр специализированной акустики – всепогодная для эксплуатации в условиях внешней среды, ландшафтная, акустика для помещений с повышенной влажностью или высокой степенью запыленности и так далее. Влага, пыль, интенсивная инсоляция и другие факторы воздействия требуют особых решений. Как правило, к этой категории колонок предъявляются совершенно иные требования. Многие требования, предъявляемые к АС домашних кинотеатров и стереосистем, для специализированной акустики являются неприоритетными.
Исходя из этого, упор в создании динамиков для таких колонок делается прежде всего на их долговечность и надежность. А они достигаются прежде всего внушительными конструктивными изменениями и подбором соответствующих материалов для их изготовления. Также особое внимание разработчиков уделяется поиском и защите наиболее уязвимых элементов.
Динамики наушников
Очевидно, что при разработке излучателей для наушников во главе угла стоит принцип минимизации их размеров. Для внутриканальных их диаметр варьируется в пределах 6-12 мм, для накладных – 40-60 мм. Разумеется, в подавляющем большинстве они являются широкополосниками.
С одной стороны, при таком варианте успешно решается одновременного движения всей мембраны. С другой стороны, малые размеры излучателей усложняют их производство из материалов, что используются для изготовления драйверов колонок. Чаще всего, для этой цели используются гамма синтетических материалов, реже – целлюлоза. Небольшие габариты магнитной системы позволяют применять неодимовые магниты. Это значительно повышает максимальный показатель чувствительности (до 120 дБ) но при этом стоимость таких наушников ощутимо растет.
Кроме того, динамики наушников должны иметь намного большее сопротивление, нежели излучатели активной или пассивной акустики. Если последние имеют значения сопротивления в пределах 2-16 Ом, то спикеры наушников – от 16 и выше. У профессиональных наушников эти значения могут доходить до 800 Ом.
Теперь, имея определенное представление про типы динамиков различных устройств, Вам будет проще выбирать соответствующую акустическую продукцию из нашего каталога. Мы будем рады помочь Вам в удовлетворении любых аудиофильских желаний!
