Трехполосная акустическая система: особенности, разновидности, советы по выбору

На современном рынке акустические системы представлены в довольно большом ассортименте. Данное оборудование отличается друг от друга по сфере применения (инструментальные, концертные, студийные и другие), согласно техническим характеристикам, форме корпуса и многим другим качествам.

Наиболее важным параметром, который необходимо учитывать в первую очередь, является количество «полос» в системе. Согласно этому критерию, выделяются одно-, трех- и двухполосная акустика. Чем они друг от друга отличаются и какая система лучше, мы постараемся ответить в этой статье.

Частота звука

Человеческие органы слуха способны распознавать звуки частотой от 20 до 20 000 Гц.

Поэтому качество музыки напрямую зависит от способности оборудования создавать четкие звуковые волны в данном диапазоне. С этой целью в состав акустических систем стали включать динамики, воспроизводящие исключительно низкие (20-150 Гц), средние (100-7000 Гц) и высокие (5-20 тыс. Гц) частоты. В связи с этим появились:

1. Однополосные системы, где весь диапазон частот создает один динамик.
2. Двухполосная акустика, которая обладает двумя динамиками: один для воспроизведения музыки на средних и низких частотах, второй – только на высоких.
3. Трехполосное оборудование – за проигрывание звуков в каждом диапазоне отвечает отдельная «колонка».

Существует оборудование с большим количеством полос, где каждый динамик воспроизводит звук в определенном частотном диапазоне. Наибольшей популярностью обладают двух- и трехполосные системы – они самые доступные и обеспечивают при этом отличное качество звука.

Преимущества двухполосной акустики

Двухполосные акустические системы пользуются наибольшей популярностью среди автомобилистов.

Они обеспечивают оптимальное качество звука, при этом обладают доступной ценой. Из-за развития технологий двухполосная акустика активно вытесняется трехполосным оборудованием, однако она все еще распространена из-за своих преимуществ:

1. Простая конструкция, что упрощает установку и настройку.
2. Высокая степень согласованности между динамиками, благодаря чему повышается и качество звучания.
3. Максимально естественное, «живое» звучание.

В двухполосном оборудовании есть всего два динамика – НЧ и ВЧ. НЧ колонка воспроизводит звуки в низком и среднем диапазонах, а ВЧ – только в высоком. Благодаря этому для работы системы необходимы простые разделительные фильтры.

Особенности трехполосного оборудования

Трехполосная акустика отличается от уже описанной системы лучшим звучанием. Оборудование в таких системах доукомплектовывается СЧ динамиком, который несет так называемую «пространственную» информацию, создает объемное звучание. Кроме того, благодаря разделению обязанностей, оборудование стало компактнее.Отрицательным качеством трехполосных систем является высокая цена. Она в два-три раза выше, чем у двухполосной акустики. Более того, трехполосная акустика подразумевает установку кроссоверов — сложных фильтров частот. Для настройки такого оборудования необходимо обладать отличным слухом, иначе добиться согласованности от динамиков не получится.

Отличия акустических систем

Любая акустическая система состоит из динамиков (СЧ, НЧ и ВЧ), фильтрующего оборудования, усилителей сигнала, звуковых кабелей и входных клемм. Фильтрующие устройства отвечают за разделение звукового сигнала на несколько диапазонов. Фильтр двухполосной акустики разбивает частоты на два «участка» — до 5-6 тыс. Гц, и выше 6 кГц. Трехполосные устройства, как правило, оснащаются кроссоверами – регулируемыми фильтрами частот, которые разбивают диапазон звучания на три участка.

Все акустическое оборудование может быть активным либо пассивным. В первом случае каждый динамик оснащается отдельным усилителем сигнала. Такое решение облегчает согласование излучателей, снижает общую стоимость системы. Однако вместе с тем возрастает сложность обслуживания, установки и первичной настройки. Отдельные усилители чаще всего дополняют комплект трехполосных устройств.

Коаксиальные и компонентные динамики

То, как будет звучать трех- или двухполосная акустика в авто, во многом зависит от типа динамиков, которые бывают коаксиальными и компонентными. Первые представляют собой единую монолитную конструкцию, в которой объединены излучатели высоких, средних и низких частот. Такое решение делает звук узконаправленным. Поэтому такие устройства используют в качестве дополнения и преимущественно в небольших автомобилях.Компонентные динамики являют собой излучатели, которые можно расположить в разных местах. Благодаря этому удается добиться объемного звучания, однако усложняется процесс установки оборудования. Кроме того, при неправильной установке звуковая сцена будет весьма неоднородна. Компонентные системы устанавливают в автомобили с просторным салоном.

Вопрос цены

Как уже отмечалось ранее, двухполосная акустика обойдется гораздо дешевле, нежели установка трехполосного оборудования. Это объясняется двумя причинами:

• меньшее количество оборудования – требуется всего два динамика, максимум два усилителя и один фильтр;
• простая установка – собрать такую систему можно и самостоятельно, обладая элементарными знаниями в области электричества.

В состав трехполосных систем входит более сложное оборудование, стоимость которого значительно превышает цену обычных устройств. Кроме того, если вы решили установить такую акустику, вам придется обращаться за помощью профессионалов – без специальных измерительных устройств и тонкого слуха смонтированная система будет звучать так же, как и двухполосная акустика. В этом и состоит главный ответ на вопрос о том, чем отличается двухполосная акустика от трехполосной.

Текст и измерения: Юрий ЕВТУШЕНКО

Зачем при двух полосах движения в каждом направлении кое-кто у нас порой выезжает на встречную? Затем, что этих двух полос ему не хватает. Кто выезжает? Тот, кому или больше всех можно, или больше всех надо.

VIBE Space 6 | Cadence CWL3WK | PHD MF 6.3 Kit | DLS Iridium 8.3i

Почему в зоопарк? Об этом чуть позже, не волнуйтесь, будет вам зоопарк. Но сперва — про полосы. Теперь уже — в акустическом смысле.

Число потребных частотных полос в акустической системе зависит в первую очередь от требований, предъявляемых к звуковому давлению и зоне покрытия. Если музыка негромкая, а вы имеете возможность эгоистично занять sweet spot (то есть оптимальную для прослушивания точку), то вполне можно обойтись двумя полосами. До середины прошлого века люди обходились и одной, хотя при этом как минимум недополучали баса, как максимум — и верха тоже. Максимум наблюдался далеко не всегда — в те поры человечество умело делать широкополосники с более высокой частотной границей, нежели у многих нынешних купольных твитеров. Другая крайняя опция — озвучка концертных залов и площадок. Там без пяти полос никто и разговаривать не станет (два баса, две середины и верх), а уж сколько головок задействовано в каждой полосе — страшное дело. Плюс ещё всякие хитрости (вроде излучателей с регулируемой дисперсией), которые создателям домашней и автомобильной акустики и не снились.

В машине негромкая музыка почему-то не прижилась, это не лифт в пятизвёздочном отеле. Помимо доброй традиции, на то есть и объективная причина психофизиологического характера. Даже если вам кажется, что в движущемся авто тихо (сами немцы постарались или вы в три слоя всё закатали), это не более чем иллюзия. В салоне на ходу бушует инфразвук (и чем больше ход, тем сильнее), его природа — шумы качения и аэродинамика. Как звук мы эти составляющие не воспринимаем или воспринимаем слабо (на границе слышимого диапазона), но слух, устроенный гораздо сложнее примитивного RTA-анализатора, подстраивает чувствительность уха (вернее, мозга, конечно) под реальную акустическую обстановку. На низких частотах — в особенности, отсюда и разные настройки в чемпионских машинах: для соревнований (на месте) и для себя (в движении). С другой стороны, ограниченный объём салона, соответственно, ограничивает и потребности в мощностях. Так что как будто отводим одну полосу сабвуферу, оставляем две полосы на собственно акустику — и всё.

Или не всё? Мы не учли, что в машине мы никогда не имеем возможности занять ту самую sweet spot — автомобильные конструкторы из вредности ставят туда рычаг КПП. Можно, наверное, известный принцип FTP (начхать на пассажира) довести до логического совершенства и установить акустику таким манером, чтобы sweet spot расположилась как раз в голове водителя. Но тогда посреди салона придётся ставить акустику, что тоже не удобно и не эстетично. А если симметрично, то оба обитателя передних сидений окажутся «не в фокусе» — и вот тут особое значение приобретают характеристики направленности излучателей. Если вы заранее обязуетесь не злоупотреблять громкостью, ставьте фронты на «четвёрках», максимум — на «пятёрках». В первом случае проблемы с направленностью излучения мидбасов почти не возникают, во втором — не слишком существенны. А вот когда мидбасы имеют калибр шесть дюймов, обеспечить точный тембр на верхней середине становится куда труднее. Вот тут-то и будет очень кстати трёхполосный фронт, поскольку полоса мидбаса ограничивается значительно ниже, а для малогабаритного среднечастотника найти более выгодное место установки куда легче. Обратите внимание: трёхполосный фронт нужен тем, кто хочет, чтобы было одновременно и громко, и музыкально, то есть практически всем. Все (ну, пусть многие) были бы не прочь вырваться за пределы отведённых для движения двух полос, вопрос в том, всем ли можно и многие ли готовы на такой манёвр.

«Отведённые две полосы» означает ещё и то, что большинство автомобилей производителями оборудуются акустикой двухполосной, при этом даже радикальная модернизация акустического оснащения может быть проведена довольно безболезненно. Трёхполосная система автоматически создаёт проблемы с инсталляцией серединки, на это готовы не все. Даже не многие.

Но раз уж вы — из избранных (я это сразу замечаю), с вами можно бы и обсудить, какие среднечастотники всё же лучше — купольные или конусные (у нас их называют диффузорными, терминологически это неправильно, потому и укоренилось, так всегда бывает). Давайте разбираться. У обычной СЧ-головки частота резонанса находится в районе 100 Гц (если это «четвёрка»), даже если «серединка» трёхдюймовая, частота резонанса всё равно не достигает 200 Гц, а значит, его нижнюю частотную границу можно выбрать в районе 350 — 400 Гц, где ухо ещё не слишком чувствительно к амплитудным погрешностям. У купольных среднечастотников частота резонанса по большей части находится в районе 700 — 800 Гц, лишь у наиболее прогрессивных представителей своего класса опускаясь ниже 500 Гц. По канонам акустики нижнюю частотную границу надо выбирать в районе 1500 Гц, а поскольку тут же находится и область наибольшей чувствительности слуха, её с разной степенью успеха стремятся опустить примерно до 1 кГц. Для большинства купольных серединок это означает опасную близость частоты резонанса, что может привести к росту нелинейных искажений и, как правило, приводит. На частоту резонанса приходится максимум хода диффузора, а подвес куполов обычно не рассчитан на сколько-нибудь значительное его смещение. Есть исключения, но они редки — правилом можно считать, что работа купольного излучателя (твитера в том числе) вблизи частоты резонанса вызывает рост нелинейных искажений.

При таких проблемах о купольных среднечастотниках можно было бы благополучно забыть, не припаси они козыри. Один из них — широкая дисперсия излучения. При типичном диаметре 54 мм купольник переигрывает даже 70-миллиметровый конусный среднечастотник, в этом случае разница не столь значительна — характеристическая частота (где излучение начинает проявлять направленность) 3,9 и 3,0 кГц соответственно, но ведь дальше — больше, 4-дюймовый диффузорник проигрывает уже «за явным преимуществом». Помимо этого, купольный излучатель не требует оформления, его корпус и есть его личный закрытый ящик. А стало быть, его проще установить в оптимальной позиции с точки зрения создания звуковой сцены. Заметим, оба этих достоинства имеют хождение в нашей отрасли, но никак не ценятся в домашней аудиотехнике. Патриархи и отцы-основатели купольников для car audio в упор не видят собственных творений, проектируя домашние колонки. У Morel и DLS купольные серединки мне не встретились ни разу, Dynaudio использует купольный СЧ-излучатель в одной, совершенно неприступной, модели, да и там в одной из пяти (!) полос.

Тут бы, наверное, самое время посетовать на ограниченность ассортимента трёхполосок, но это будет не совсем искренне, потому что ограниченность эта совершенно объяснима, с какой стороны ни взгляни. Производителей понять проще простого. Трёхполосный кроссовер вдвое сложнее двухполосного (четыре фильтра вместо двух) и более чем вдвое дороже: номиналы компонентов фильтра на 300 Гц на круг втрое больше, чем у фильтра на 3 кГц, а стоимость ёмкостей и индуктивностей с номиналом связана прямо и непосредственно. Среднечастотник (особенно купольный) — тоже удовольствие не дешёвое, а поднимать отпускную цену (в сравнении с двухполоской такого же класса) втрое решится не всякий.

Со стороны покупателя спрос на готовые трёхполосные комплекты, надо отметить, тоже не совсем ажиотажный, главная причина уже упоминалась: «выезд на встречку» практически всегда означает переделку салона той или иной степени тяжести. А раз так, наступает эскалация конфликта, появляются поканалки с процессорами, и усилия производителя и средства покупателя на могучие кроссоверы оказываются затраченными в равной степени напрасно.

И всё же есть у готовых, под ключ, трёхполосных комплектов и шарм, и достоинства, главное из которых — автономность, когда все средства деления полос система содержит в себе, а характеристики этих средств оптимизированы под использованные головки (или хотелось бы так думать). Это же развязывает руки в выборе средств усиления: каналов надо столько же, сколько и для двухполосной системы — левый и правый. Учитывая реалии жизни и неутомимость энтузиастов автозвука, в этом тесте мы решили расширить программу измерений и приводим АЧХ систем не только в штатном включении через комплектный кроссовер, но и АЧХ компонентов совместно с их фильтрами и, главное, компонентов отдельно, напрямую. Таким образом, для выбора схемы включения — штатно через кроссовер, поканально без кроссовера или в смеси, по 2,5-полосной схеме — есть вся необходимая информация, которую мы дополнили своими добрыми советами, где необходимо.

Теперь, наконец, обещанный зоопарк. Участники теста оказались настолько непохожими ни друг на друга, ни на что-либо ещё, что аналогия со зверинцем возникла в самом начале работы над тестом. Ведь туда ходят не на Барсика или Жучку посмотреть, эти — на каждом углу, а жираф или утконос — только там.

Судите сами. У одного из участников басовые динамики не только калибром (это не такая уж редкость), но и повадками схожи с сабвуфером — они спокойно могут обойтись без саба, не требуя от их владельца жертвовать качеством или количеством баса. У другого 4-дюймовый среднечастотник оказался (если в обход фильтра) более басовитым, чем басовик — у другого. Ещё у одного вообще среднечастотником работает твитер, а пищалкой (нет, не среднечастотник) — ещё один твитер, и в отношении этой акустики наш добрый совет может удивить.

Однако прежде чем начать удивляться (а для этого на следующих страницах будут и другие поводы), хочу сделать ещё два разъяснения. В некоторых случаях вас, как довольно опытного читателя, может озадачить форма АЧХ акустики в штатном включении, весьма далёкая от неколебимой горизонтали. Не спешите переворачивать страницу, вначале взгляните на АЧХ, снятую под углом к оси. Одна из моделей акустики в этом тесте в принципе не рассчитана на работу по оси, и это демонстрирует то, что изготовитель знал о реальных условиях её будущей работы, а теперь мы знаем, что он знал. Второе замечание: метод MLSSA, которым мы пользуемся при измерении частотных характеристик, и наш стандарт представления результатов строги и безжалостны в той же степени, в какой точны и справедливы. Для иллюстрации этого обстоятельства я не поленился перегнать АЧХ одного из участников, на первый взгляд — довольно причудливую, в формат данных RTA-анализатора, которым пользуются мои коллеги при измерениях в салоне автомобиля, туда же ввёл нашу стандартную передаточную функцию. График — перед вами, найдите потом среди участников того, к которому он относится, это будет интересным занятием, и сравните первое впечатление. В рубрике «Системы» третьоктавная гистограмма могла бы претендовать на лестную оценку, там такое иной раз бывает…

Что из этого следует? Что факторы, привнесённые в итоговую частотную характеристику поведением салона, зачастую более мощны, чем поведение акустики в искусственно созданных безэховых условиях. Вот, собственно, всё, милости прошу в наш зоопарк…

МЁД & ДЁГОТЬ

Ну как вам, понравилось в зоопарке? Сейчас, когда экскурсия завершена, становится очевидным: самым грациозным из обитателей надо признать DLS. «Лидер», и вполне заслуженно. В таком сложном деле, как создание трёхполосной акустики, всегда есть простор для совершенствования, но у DLS Iridium его меньше, чем у кого-либо из одноклассников. Два участника, VIBE и PHD, устроены очень интересно и предоставляют огромный простор для экспериментов. Однако не все потенциальные пользователи трёхполосной акустики по совместительству отважные исследователи, поэтому мы не рискнём адресовать её широким кругам населения. Это на любителя и энтузиаста. А вот акустика Cadence удивила. В хорошем смысле. И заложенные в конструкцию идеи, и их реализация, и звучание произвели впечатление. Так что Cadence — «Фаворит», никаких колебаний на этот счёт у нас нет.

—>

Используемые источники:

• https://fb.ru/article/300078/trehpolosnaya-i-dvuhpolosnaya-akustika-osobennosti-preimuschestva-otlichiya
• http://www.xn--80aeatqv1al.xn--p1ai/az/2011/01/066-tryoxpolosnaya-komponentnaya-akustika.htm
• https://tehnopanorama.ru/avto/trehpolosnaa-akustika.html