Корпуса для сабвуфера, больше, чем просто коробка
На протяжении десятилетий велись дискуссии о том, какие из различных корпусов для сабвуферов являются «лучшими» и почему. Давайте посмотрим, зачем вообще нужен корпус для сабвуфера, и чем три популярных стиля — герметичный, вентилируемый и бандпасс — отличаются по дизайну и характеристикам.
Управление обратной волной
Если вы подключите любой динамик к усилителю, подержите его в руке и воспроизведете в него музыку, вы обнаружите, что не слышите басов. Это потому, что звук, исходящий из передней части динамика, подавляет звук, исходящий из задней части. Нам нужен способ, чтобы звук, исходящий от задней части конуса динамика, не мешал звуку, идущему спереди. Если бы вы вырезали отверстие в середине большого плоского куска дерева и вставили в него динамик, вы бы услышали гораздо больше басов. На самом деле, пока длина полуволны басовых частот не станет больше размеров деревяшки, вы получите действительно хороший, плотный бас. Если мы поместим динамик в герметичный корпус, звук, исходящий сзади, не будет мешать звуку, идущему спереди.
Управление мощностью
Способность динамика использовать мощность, вырабатываемую усилителем, ограничивается двумя критериями:насколько далеко может двигаться диффузор динамика и сколько тепла может выдержать звуковая катушка динамика. Ограничения по тепловой мощности в основном связаны с конструкцией динамика:размер звуковой катушки, способ управления потоком воздуха вокруг звуковой катушки и близость неподвижных компонентов узла двигателя к звуковой катушке являются ключевыми факторами. . Ограничения, связанные с перемещением, также являются частью конструкции динамика:ключевыми факторами являются длина обмотки звуковой катушки, высота верхней пластины и доступный ход подвески.
Экскурсия
Когда дело доходит до воспроизведения баса, динамик должен перемещаться в четыре раза дальше каждый раз, когда входная частота уменьшается вдвое. Например, динамик, перемещающийся на 0,125 дюйма при частоте 100 Гц, должен переместиться на 0,5 дюйма, чтобы воспроизвести тот же выходной уровень при частоте 50 Гц и на 2 дюйма при частоте 20 Гц. Вы можете видеть, что для самых низких частот ограничения хода диффузора значительны — очень немногие динамики могут перемещаться на 2 дюйма без значительных искажений.
Когда мы помещаем динамик в корпус, комбинация корпуса и динамика создает фильтр верхних частот. Мы эффективно уменьшаем низкочастотный выход динамика. Зачем нам это делать? Преимущество корпуса в том, что мы можем контролировать движение диффузора динамика. Взгляд на простой корпус с акустической подвеской (также известный как герметичный) будет самой простой иллюстрацией этого объяснения.
Соответствие
Каждый динамик — от самого большого сабвуфера до самого маленького твитера — имеет пружинистость диффузора. Мы называем это соответствием. Мы измеряем податливость, сравнивая ее с объемом воздуха с эквивалентной пружинистостью. Мы называем эту характеристику говорящего Vas. В общих чертах, динамик с очень маленькой спецификацией Vas имеет жесткий подвес, а динамик с большим Vas имеет более мягкий подвес. Это гораздо больше, чем это, но для обсуждения функций и преимуществ корпусов это все, что нам нужно на данный момент.
Когда мы помещаем динамик в корпус, мы усиливаем подвеску. Когда вы надавливаете на диффузор динамика, вы нажимаете на подвеску динамика (которая хочет отцентрировать диффузор) и пытаетесь создать давление воздуха в корпусе. Когда конус пытается двигаться наружу из состояния покоя, вы переводите воздух в состояние вакуума — он хочет вернуть конус в исходное положение. Мы жертвуем низкочастотным выходом, но получаем значительную мощность и контроль над движением диффузора динамика. В последнем случае сочетание воздуха в корпусе и подвески динамика помогает остановить движение диффузора динамика после того, как электрический сигнал приводит его в движение.
Думайте об этом как об амортизаторе на транспортном средстве. Вы можете видеть, что наличие корпуса имеет решающее значение.
Корпуса сабвуфера с акустической подвеской
Самый простой из корпусов называется акустической подвеской или герметичным корпусом. В этих корпусах мы помещаем динамик в герметичную коробку. Когда мы помещаем динамик в корпус, система резонирует на определенной частоте, которую мы называем Fc. Ниже этой частоты выходной сигнал снижается со скоростью -12 дБ на октаву. Если система имеет резонансную частоту 50 Гц, выходной сигнал будет на 12 дБ тише при 25 Гц.
Акустические подвесные корпуса являются одними из самых маленьких из различных корпусов, которые мы будем обсуждать. Их также проще всего сконструировать, и они не допускают ошибок в расчетах. Если вы объедините закругление корпуса и акустической системы с повышением эффективности, которое вы получаете за счет относительно небольшого объема воздуха в салоне автомобиля (часто называемого передаточной функцией или коэффициентом усиления салона), вы можете получить очень ровную характеристику в автомобиле. с хорошим инфразвуковым выходом. Бас акустической подвески очень плотный и контролируемый благодаря отличной переходной характеристике.
Есть обратная сторона. Если вы ищете громкие басы, вам нужен драйвер, который имеет большую возможность отклонения, и вам нужно разумное количество энергии, чтобы перемещать диффузор динамика вперед и назад, чтобы получить желаемый уровень выходного сигнала. Есть еще один недостаток, о котором не так много говорят, и это искажение. По мере того, как динамик увеличивается в движении, количество создаваемых им искажений увеличивается. Точно так же искажения увеличиваются вблизи резонансной частоты динамика. Итак, что вы можете сделать?
Корпуса для сабвуфера Bass Reflex
Корпус с фазоинвертором (также известный как портированный или вентилируемый) использует вентиляционное отверстие для увеличения низкочастотного выхода за счет использования энергии обратной волны динамиков. Вентиляционное отверстие, часто представляющее собой круглую трубку или иногда прямоугольную щель, имеет площадь и длину. Конкретная площадь и длина вентиляционного отверстия и их отношение к общему объему корпуса заставляют столб воздуха в вентиляционном отверстии резонировать на определенной частоте при возбуждении динамиком. Обычно мы настраиваем корпус фазоинвертора довольно низко, чтобы подчеркнуть нижнюю октаву или около того диапазона слышимых частот. Их можно настроить выше, чтобы повысить эффективность приложений с высоким уровнем звукового давления. Однако всегда есть чем пожертвовать — когда мы настраиваем корпус выше, мы жертвуем низкочастотными характеристиками.
Корпуса Bass Reflex обычно больше герметичных корпусов. Не существует жесткого правила, которое можно было бы связать с отношением размера, но обычно используется размер 25–50%. Компромисс за эту дополнительную громкость двоякий:более эффективная частота настройки и большая управляемая мощность на некоторых частотах.
Когда сабвуфер, используемый в корпусе сабвуфера с фазоинвертором, воспроизводит частоты, близкие к резонансной частоте комбинации вентиляционное отверстие/корпус, ход драйвера практически сводится к нулю, и вся «работа» выполняется вентиляционным отверстием. Короче говоря, на частоте настройки большая часть музыки создается вентилем. Преимущество этого заключается в том, что проблемы с управлением мощностью, вызванные ограничениями хода конуса, резко возрастают. Поскольку конус почти не движется, можно достичь очень высокого уровня звукового давления. На частоте настройки мощность ограничивается тепловыми характеристиками сабвуфера.
Как мы упоминали ранее, одним из факторов, влияющих на искажение громкоговорителя, является отклонение диффузора. В корпусе с фазоинвертором драйвер двигается значительно меньше, чем в корпусе с акустической подвеской. Пока само отверстие имеет достаточную площадь и плавный переход на обоих отверстиях, искажения, создаваемые правильно спроектированным корпусом с фазоинвертором, могут быть впечатляюще малы.
Нет ничего бесплатного, не так ли? Фактором при принятии решения об использовании конструкции с фазоинвертором является то, насколько быстро выходной сигнал уменьшается ниже частоты настройки. Там, где корпус с акустической подвеской имеет спад на уровне -12 дБ на октаву, корпус с фазоинвертором имеет спад на уровне 24 дБ на октаву. Ниже частоты настройки вентиляционное отверстие все больше и больше похоже на отверстие в корпусе, обеспечивая все меньшее обратное давление по мере уменьшения частоты. Разработка и управление отклонением драйвера является фундаментальной частью конструкции корпуса с фазоинвертором.
Корпуса для полосовых сабвуферов
Мы быстро коснемся полосовых корпусов, чтобы завершить эту статью. Существует несколько различных конструкций полосовых корпусов. Кто-то использует герметичный корпус, а кто-то вентилируемый. Независимо от того, закрыта ли задняя камера или вентилируется, выходной сигнал сабвуфера попадает в вентилируемый корпус. Этот корпус действует как фильтр нижних частот. Зачем нам разрабатывать корпус с полосовым пропусканием?
Прежде всего, весь выход корпуса производится через вентиляционное отверстие или вентиляционные отверстия. Это позволяет креативному дизайнеру построить ограждение в багажнике автомобиля и сделать так, чтобы вентиляционное отверстие проходило через заднюю полку. There have been some amazing bandpass enclosures build in the front storage area of mid- or rear-engine vehicles. The vent allows the bass to enter the interior of the vehicle. Bandpass enclosures can also offer impressive gains in efficiency over acoustic suspension and bass reflex enclosures, but they do so at the sacrifice of bandwidth and enclosure volume.
A bandpass enclosure has two resonant frequencies – one for each of the enclosures. The resultant management of cone excursion can allow a great deal of bass to be produced from limited excursion drivers. While the speaker cone itself does not move a great deal, the amount of work done by the motor assembly is still significant. You are still putting power into the speaker, and work is being done. Because the front chamber of the enclosure acts as a filter, it can also be very difficult to hear when the speaker is distorting.
Regarding the complexity of design, and forgiveness of construction error, bandpass enclosures are the most complicated to execute perfectly. Unlike an acoustic suspension or bass-reflex design, bandpass enclosure designs must be tailored exactly to the speaker they are being used with. Never trust the concept of a “generic” bandpass enclosure.
Lastly, because a bandpass enclosure includes an acoustic low-pass filter, it has to be used with good-quality, appropriately sized midbass drivers. If not, the bass can sound lost or disconnected relative to the rest of the music.
For More Details On Subwoofer Enclosures, Visit Your Local Specialist
As you can see, there are many ways to install a subwoofer – or any speaker, for that matter. Navigating the available space in the vehicle, as well as different speaker sizes and designs, can be tricky. The design and construction of an enclosure can be complex, especially when complex shapes are involved. Visit your local car audio specialist retailer to explore different enclosure options for your vehicle.