как узнать сколько герц выдает сабвуфер
Как правильно настроить сабвуфер
Автомобильный сабвуфер является важным элементом в составе комплексных акустических систем. При этом важно не только правильно подобрать и подключить саб, но и выполнить его настройку.
На практике, только после настойки сабвуфер начинает выдавать желаемое звучание. Далее мы рассмотрим, как выполняются настройки сабвуфера, на какие параметры нужно обращать внимание, а также как настроить усилитель под сабвуфер.
Настройки сабвуфера в автомобиле
Прежде всего, важно понимать, что саб является элементом для воспроизведения низких частот. Если просто, сабвуфер воспроизводит бас. Фактически, низкочастотный динамик имеет диффузор, который колеблется, создавая сжатия и разряжения воздуха.
В случае, когда колебания происходят с частотой от 16-20 раз в сек. (16-20 герц) до 14-18 тыс. раз в сек. (14-18 килогерц), человек воспринимает это как звук. При этом бас представляет собой нижний диапазон таких звуковых колебаний (от 20 до 150 Гц.).
Фактически, тонкая настройка саба начинается еще на этапе проектирования короба, куда ставится НЧ динамик. Также отдельно учитываются характеристики сабвуферного динамика, стиль и тип музыки, которая чаще всего будет прослушиваться, особенности усилителя на саб и т.д. Так или иначе, если саб проектируется с нуля или уже идет готовым решением в корпусе, правильный подход позволяет получить хорошее звучание.
Частота сабвуфера
Перейдем к настройкам. После того, как сабвуфер правильно подключен к усилителю, прежде всего, начать следует с настройки LPF фильтра (low pass filter). Чтобы это сделать, нужно на усилителе на саб или на ГУ включить фильтр LPF. Если просто, этот фильтр позволяет подать на НЧ динамик только низкие частоты, срезав при этом средние и высокие.
В качестве примера, часто выставляется частота среза для сабвуферов от 50 до 63 Гц. Фильтр нужно выставить на указанную частоту, после чего производится дополнительная корректировка.
Еще добавим, что LPF не отрезает звук резко. На практике, если саб настроен на 60 Гц, на 61 Гц звук также будет, но частоты будут ослаблены, появляется плавный спад. При этом плавность спада зависит от порядка фильтра. Выбрать порядок позволяют некоторые ГУ.
Например, Фильтр 4 порядка дает более плавный спад, тогда как фильтр 1 означает, что спад более резкий. Данный фильтр позволяет хорошо состыковать сабвуфер и мидбасовые динамики.
Сабсоник: настройка
Не вдаваясь в подробности, сабсоник является фильтром высоких частот, который работает в низкочастотной области. Если просто, сабсоник отрезает инфранизкие частоты, при этом пропускает более высокие. Обратите внимание, сабсоник присутствует не на всех усилителях. Если система собирается самостоятельно, желательно сразу подбирать такой усилитель на саб, где есть указанный фильтр.
В свою очередь, сабсоник срезает ультранизкие частоты, что не позволяет динамику превышать допустимый ход. В результате увеличивается срок службы динамика, а также улучшается качество воспроизведения слышимого басового диапазона, саб начинает играть чище и громче.
Настройка сабсоника выполняется путем среза на 5 Гц ниже частоты настройки порта фазоинвертора. В качестве примера, если частота настройки 35 Гц, сабсоник настраивается на 30 Гц. Для подстройки необходимо задействовать данную опцию и прокрутить регулятор для получения нужных значений.
Настройка Gain или Level
Настройка уровня входной чувствительности сабвуфера и его регулировка осуществляется на усилителе. Как правило, это обычный регулятор с цифрами (часто, от 0.3 до 5 В). Обратите внимание, многие полагают, что это уровень громкости на усилителе.
На самом деле, это не так. Регулятор Level или Gain позволяет согласовать уровень магнитолы или ГУ с усилителем. Настройка может производиться разными способами, при этом общая суть сводится к следующему:
Акустическая фаза сабвуфера и выставление задержки
Начнем с фазировки. В ряде случаев можно заметить, что саб играет отдельно от фронтальной акустики, звук сабвуфера явно прослушивается из багажника. Такая настройка является неправильной.
Если просто, фаза сабвуфера позволяет «сдвинуть» звучание сабвуфера вперед. В результате саб звучит цельно и однородно вместе с фронтальными динамиками.
Разобравшись с фазой, далее следует перейти к настройке задержек. Обратите внимание, задержки можно выставлять только на процессорных магнитолах или же в том случае, если имеется внешний процессор.
Данная настройка нужна в том случае, если импульсные характеристики недостаточны и бас «запаздывает». На практике, это проявляется таким образом, что фронт уже отыграл ноту, при этом сабвуфер отыгрывает несколько позже, то есть с задержкой. Именно по этой причине нужна корректировка задержки, чтобы позволить фронтальной акустике и сабвуферу отыгрывать синхронно.
Подстройка мидбаса и сабвуфера
Как показывает практика, настройка саба должна быть выполнена так, чтобы низкочастотник хорошо сочетался с фронтальной акустикой, не возникало провалов по частотам и т.д. Другими словами, мало настроить сабвуфер, так как мидбасовые динамики также потребуют подстройки.
Для правильной настройки потребуется сделать плавным участок АЧХ, слегка изменяя частоты срезов LPF и HPF. Делается это как на слух, так и при помощи RTA-анализатора. Главное, добиться плотного и объемного звучания, чтобы не было «выпадения» по частотам.
Что в итоге
Как видно, настройка сабвуфера в машине является важным и ответственным этапом. При этом нужно понимать, что даже если все компоненты подобраны правильно (усилитель, саб, провода и т.д.), без соответствующей настройки сабвуфер может звучать слишком тихо или громко.
Как выбрать сабвуфер (2019)
Что такое сабвуфер, зачем он нужен и как выглядит – знает любой мало-мальски разбирающийся в аудиотехнике человек. Это большой ящик, отвечающий за звучание низких частот вашей аудиосистемы – басов.
В домашних аудиосистемах сабвуфер часто идет в комплекте с стаеллитами, а к аудиосистемам Hi-Fi его, скорее всего, придется докупать отдельно.
Человеческое ухо не очень хорошо определяет источник низкочастотного звука, поэтому аудиосистемы обычно снабжаются одним сабвуфером. Это связано с тем, что наш мозг при определении направления, с которого поступает звук, использует два метода – по затуханию звука с одной стороны головы и по фазовому сдвигу между волнами, услышанными правым и левым ухом. Однако оба метода перестают работать, если длина звуковой волны близка к расстоянию между ушами. Затухание звука неразличимо (волна просто огибает голову и в обоих ушах звучит с одинаковой интенсивностью), по сдвигу фаз определить направление тоже не получается (пик сигнала приходит в оба уха одновременно). Задача усложняется еще и тем, что низкочастотный звук хорошо отражается от препятствий, создавая мнимые источники звука, еще более усложняющие определение направления на истинный источник.
Однако при прослушивании музыки в больших помещениях и на некотором удалении от сабвуфера направление на него определить все-таки можно. Поэтому в больших комнатах и на открытом воздухе в аудиосистемах иногда используется два сабвуфера для улучшения стереоэффекта аудиосистемы.
Характеристики сабвуферов
Большинство современных сабвуферов – активные, т.е. усилитель сабвуфера находится в одном корпусе с ним. Да и на головных устройствах выход на сабвуферы чаще всего идет линейного уровня – без усиления. Несомненный плюс такого подхода в том, что пользователю не придется ломать голову над подбором параметров усилителя и озабочиваться приобретением и установкой еще одного устройства.
Минус же в том, что усилитель в сабвуфере является «котом в мешке», и производители частенько на нем экономят. Если вам нужен качественный звук, то не стоит ориентироваться на дешевую продукцию малоизвестных производителей. Да и для сабвуфера от известного производителя желательно предварительно выяснить характеристики усилителя: его класс, АЧХ (графика зависимости амплитуды звука на выходе АС от его частоты), коэффициент нелинейных искажений, соотношение сигнал/шум и пр. К сожалению, производители этой информацией делятся неохотно – часто приходится искать её на тематических форумах и в блогах независимых тестировщиков.
Если вы не хотите полагаться на совесть производителя сабвуфера и собираетесь подключить его через отдельный высококачественный усилитель, обратите внимание на наличие высокоуровневых входов – они позволяют подать звуковой сигнал на динамик в обход встроенного усилителя.
Мощность. Многие ассоциируют мощность сабвуфера с максимальной громкостью, которую он может обеспечить. Это не совсем так, но доля правды в этом есть, поэтому рекомендуется подбирать мощность по площади помещения, в котором стоит сабвуфер из соотношения 5-8 Вт на м2. Однако обязательно следует уточнить, что подразумевается под мощностью, приведенной на упаковке и в характеристиках устройства. Ориентироваться следует на номинальную мощность усилителя (RMS), поскольку только для неё существуют общепринятые методы измерений. Часто в качестве мощности сабвуфера приводится пиковая мощность его усилителя (PMPO), но на неё ориентироваться не следует, так как каждый производитель измеряет её по своему и номинальную мощность усилителя она может превосходить как в 1,5-2 раза, так и в десятки раз. Также иногда в качестве мощности сабвуфера приводится пиковая мощность его динамика, но для активного сабвуфера эта информация не имеет особого смысла, так как характеристики его определяются, в первую очередь, характеристиками усилителя.
Отдавать сабвуферу частоты выше 100 Гц (когда они уверенно вытягиваются СЧ динамиками аудиосистемы) не стоит – если сабвуфер одного класса с остальной акустикой, то её динамики обеспечат более высокое качество звука на этих частотах.
Минимальная частота. Слышимый человеком диапазон звуков начинается с 20 Гц, но тем не менее, звуки частотой 10-20 Гц при значительном звуковом давлении мы тоже воспринимаем – они ощущаются как вибрация, которая – вместе со слышимым низким звуком – создает определенный психологический настрой. Этот эффект вовсю используется в фильмах, компьютерных играх и современных музыкальных композициях, поэтому чем минимальная частота сабвуфера ниже – тем лучше будет выполнять свою задачу. Нежелательно, чтобы минимальная частота сабвуфера была больше 35 Гц.
Под регулировкой уровня сабвуфера подразумевается самый обычный регулятор громкости – он даже помечается иногда не как «уровень» («level»), а как громкость («volume»).
Многие предпочитают выставлять этот параметр «на слух», подбирая громкость басов в соответствии с личными предпочтениями. Однако для правильного согласования уровней желательно воспользоваться шумомером (SPL-метром) и выставить уровень сабвуфера так, чтобы он обеспечивал в зоне прослушивания то же звуковое давление, что и остальные колонки.
Регулятор фазы нужен для согласования звука, идущего от динамика сабвуфера, со звуком от остальных динамиков.
Для каждой аудиосистемы есть своя схема расположения колонок, формирующая определенную зону прослушивания, в которой звук будет иметь наивысшее качество. Схема расположения сателлитов (обычно приводящаяся в руководстве по эксплуатации аудиосистемы) рассчитывается так, чтобы в зоне прослушивания они все звучали синфазно – т.е. в одной фазе. Если какую-нибудь колонку унести в сторону со «своего» места, возникнет рассогласование, ведущее к искажению звуковой картины. Однако эта схема не учитывает наличия сабвуфера – согласованием его звука со звуком остальных колонок вам придется озаботиться самостоятельно. Особенно это важно для больших помещений с далеко разнесенными сателлитами. Регулировку фазы можно производить либо на слух, либо с помощью шумомера.
Диаметр динамика. Размер сабвуфера напрямую зависит от диаметра низкочастотного динамика, который значительно больше среднечастотных динамиков. Из-за этого возник устойчивый миф, что низкочастотные звуки могут воспроизводиться только большими динамиками – и чем больше диаметр диффузора, тем басы лучше. Однако это не так – тут можно вспомнить качественные наушники-«затычки», обеспечивающие отличную передачу звуков низкой частоты совсем небольшими динамиками.
Качественно воспроизвести звук низкой частоты маленьким динамиком несложно, сложно воспроизвести его громко. Все дело в звуковом давлении, определяющем громкость воспроизводимого звука. Чем больше помещение, в котором стоит аудиосистема, тем больший объем воздуха должен сдвигать диффузор динамика для создания одного и того же звукового давления. А поскольку диффузор колеблется тем медленнее, чем ниже частота, то на низких частотах требуется сдвигать еще больший объем воздуха, что и реализуется увеличением хода катушки динамика и увеличением его размера. Чем диффузор больше, тем проще увеличить громкость звука, но сложнее воспроизвести звук без искажений. Поэтому больший диаметр динамика сабвуфера еще не гарантирует лучшего звучания и при выборе лучше ориентироваться на другие характеристики.
Диффузор динамика генерирует звуковые волны с обеих сторон, причем с тыльной стороны они идут в противофазе. Если корпуса нет, звук с тыльной стороны динамика складывается с основным и – поскольку он звучит в противофазе – глушит его. Для решения этой задачи применяются различные виды акустического оформления корпуса.
В акустическом оформлении типа «закрытый ящик» пространство за динамиком звукоизолировано, герметично и образует тот самый «закрытый ящик», который блокирует звук с тыльной стороны динамика внутри корпуса.
Кроме того, благодаря герметичности корпуса за диффузором создается воздушная подушка, демпфирующая его резкие движения и позволяющая динамику выдерживать большую мощность. Основной недостаток такого акустического оформления в том, что немаленькая часть мощности уходит вхолостую – сабвуферы в таких корпусах звучат тише. Зато такие сабвуферы обеспечивают более чистый звук.
В фазоинверторном корпусе звук с тыльной стороны динамика выходит наружу, проходя через трубу фазоинвертора. При этом расстояние от задней стороны диффузора до отверстия рассчитано таким образом, чтобы фазы звуковых волн с передней и задней стороны диффузора складывались, усиливая звук.
К сожалению, этот эффект проявляется в небольшом диапазоне частот – так как длина волны зависит от её частоты. Отсюда следует и основной недостаток фазоинверторных корпусов – искажения звука, возникающие из-за рассогласования фаз вне полосы частот фазоинвертора и из-за шума воздуха при его движении в трубе. Плюс фазоинверторного корпуса – более громкий звук при той же мощности.
Материал корпуса сабвуфера также может оказать влияние на качество звука. Чем лучше звукопоглощающие характеристики материала, и чем менее он склонен резонировать, тем лучше он подходит для корпуса.
MDF и дерево лучше всего подходят для изготовления корпусов колонок, поэтому большинство качественных сабвуферов сделаны с использованием этих материалов. Характеристики их сходны и разница между этими материалами, по большому счету, только имиджевая – дерево требует сложной обработки, поэтому его использование увеличивает цену сабвуфера. При этом современные технологии позволяют изготавливать корпуса из МДФ, внешне неотличимые от деревянных.
Пластик глушит звук хуже, кроме того, пластиковые панели склонны резонировать на некоторых частотах, добавляя дребезг в звучание сабвуфера. Преимущества пластика, увы, с качеством звука не связаны – это низкая цена и малый вес. Поэтому если вам важно качество звука, лучше предпочесть сабвуфер с корпусом из MDF или дерева.
Варианты выбора сабвуферов
Чтобы добавить басы к аудиосистеме, не пробив слишком большой дыры в бюджете, выбирайте среди недорогих сабвуферов.
Для того, чтобы «прокачать» большой зал или открытую площадку, понадобится мощный сабвуфер.
Чтобы звук сабвуфера не звучал диссонансом к звуку остальной аудиосистемы, выбирайте среди моделей с регулировками частоты среза, уровня и фазы.
Если вы хотите подключить сабвуфер к отдельному усилителю, выбирайте среди моделей с высокоуровневыми входами.
Считается, что сабвуферы с акустическим оформлением типа «закрытый ящик» имеют более чистый звук и лучше подходят для прослушивания музыки.
Несколько слов о сабвуферах и том, почему они подойдут почти всем
Сабвуферы давно и плотно вошли в жизнь современных меломанов. Но существует великое множество предубеждений, в отношении тех или иных конструкций сабвуферов, их необходимого количества, частотного диапазона и вообще в полезности этого изобретения для человечества.
Знатоки, эксперты и просто “очень знающие люди” часто считают предпочтительнее использование или неиспользование тех или иных технологий, иные вообще принципиально не хотят использовать отдельную НЧ-акустику, ибо не кошерно не соответствует представлениям о т.н. тру АС. Также есть люди, которые убеждены, что сабвуферов должно быть 2 (или более по количеству каналов воспроизведения), для них даже выпускают соответствующие продукты.
В этом материале я постараюсь отделить «мух» от «котлет», мифы от реальности, домыслы от существующих физических явлений, чтобы помочь нашим читателям сделать наиболее подходящий выбор. Я постараюсь обстоятельно рассказать о том, почему сабвуферы подходят почти всем, а также коснусь вопросов акустического оформления и частотного диапазона.
Каналов много — сабвуфер один
Нередко мне приходится слышать о том, что системы оснащенные сабвуферами — это “устройства для дилетантов” и ”эти жуткие бубнелки”, так как сабвуфер, как правило, один, а каналов несколько, соответственно, разделение каналов на низких частотах не происходит, что, якобы, вредит верности воспроизведения. Такие люди в большинстве своем приобретают классическую двухполосную акустику с НЧ-секциями в каждой колонке.
Естественно, разделение каналов происходит в системах с конфигурацией 2.1, 5.1, 7.1 и пр. только на средних и высоких частотах. При этом, существует ли смысл в разделении каналов в НЧ-спектре, сторонники низкочастотной многоканальности либо не знают, либо умалчивают.
Первыми, для кого не имеют смысла НЧ в стерео, должны стать любители винила. Дело в том, что технология грамзаписи в принципе не предполагает многоканальный НЧ-звук, все виниловые басы пишутся в моно, и для винила вполне естественным было бы использование одного сабвуфера и двух сателлитов. Поэтому для меня остаётся не понятным, зачем в некоторых хайэнд системах, которые позиционируются как якобы идеально адаптированные для винила, используются 2 мощных сабвуфера вместо одного.
Кроме того, психоакустические исследования демонстрируют крайне низкую восприимчивость к локализации источников на низких частотах. При частотах ниже 300 Гц, чувствительность слуха к локализации источника существенно снижается. Подавляющее большинство людей не способны определить направление с частотой ниже 150 Гц. Следовательно, для большинства стерео в НЧ практически бесполезно.
Зависимости разности интенсивности звука от угла его прихода для разных частот
Безусловно, для удовлетворения тех немногих, кто способен различать направление звука в низкочастотном спектре, созданы системы с двумя и более сабвуферами (НЧ-секциями), но таких людей крайне мало.
Совершенно логичным будет звучать вопрос, а почему при фактической невосприимчивости слуха человека к локализации низкочастотного источника 2.0 системы не потеряли актуальности. Дело в том, что многие из них (чаще полочные) строятся по двухполосной схеме и имеют НЧ/СЧ-секции, которые воспроизводят как низкие, так и средние частоты (в диапазоне значительно выше и 150 Гц и 300 Гц). Кроме того, наличие второго НЧ-драйвера увеличивает звуковое давление на НЧ, что также может оказаться полезным.
Частотный диапазон
Для классических АС, чем шире частотный диапазон, тем лучше, но это правило не действует для сабвуферов, для них лучше применить более специфический термин «оптимальный частотный диапазон». В идеале такой диапазон должен начинаться от т.н. “глубоких” 20 — 30 Гц и заканчиваться пороговой частотой, выше которой мы можем локализовать источник, т.е. 150 Гц.
Такими характеристиками обладают не все сабвуферы, среди бюджетных образцов нередко встречаются сабы с диапазоном от 80-90 до 300 Гц и выше. Более широкий диапазон говорит о том, что устройство рассчитано на более приземленного пользователя, который не будет вслушиваться в детали и заморачиваться по нюансам стереопанорамирования в НЧ-спектре.
Для астрономически дорогой хайэнд техники иногда создают сабвуферы, способные воспроизводить частоты ниже 20 Гц, которые не слышны, но можно ощутить кожей и внутренними органами, в качестве вибраций волн давления (акустический резонанс). Такие частоты практически не используются в музыке, поэтому мне неизвестно, зачем это нужно.
Акустическое оформление
От акустического оформления сабвуфера зависит большинство его свойств, таких как громкость, габариты, АЧХ и ряд особенностей в звучании. Сегодня принято использовать такие конструкции как закрытый ящик, фазоинвертор, саб с пассивным излучателем и акустический лабиринт.
Фазоинвертор
Этот тип самый распространённый, при этом с ним часто возникают проблемы. Фазоинверторный тип полюбился производителям за сравнительно высокий КПД, что также нередко подкупает пользователей. Но технически грамотные меломаны часто пишут о том, что такие сабвуферы могут вносить существенные искажения.
Не секрет, что низкие частоты в сабвуфере усиливаются за счет акустического резонанса. Саб с ФИ как раз и представляет собой вариацию на тему классического резонатора Гельмгольца. Совершенно естественно, что у резонатора существует резонансная частота. В неправильно рассчитанных, как правило, бюджетных сабвуферах эта частота может представлять собой большую проблему, так как ноты на частоте резонанса звучат значительно громче прочих. Существует правило для хорошего саба с ФИ, гласящее, что:
“Частота резонанса ФИ должна быть не более чем на 33% ниже резонанса динамика в том же корпусе с закрытым ФИ”
Правильно рассчитанный сабвуфер с фазоинвертором
Также некоторые проблемы с такими сабвуферами возникают в связи с турбулентными процессами в трубе фазоинверов. В качественных сабах эти проблемы решают при помощи специальных ухищрений, таких как конические рассекатели от Polk и нарезки в трубе фазоинвертора, устраняющей турбулентные потоки у Monitor Audio.
Как и в прочих вариантах акустического оформления для ФИ-саба важно оптимальное демпфирование
Таким образом, наиболее приемлемыми сферами применения ФИ-сабов являются кино и цирк игры.
Подробнее о распространенных ошибках при создании ФИ-сабвуферов в одной крайне полезной статье.
Закрытый ящик
Один из самых простых и самых эффективных типов акустического оформления для сабвуфера. Лишен практически всех недостатков фазоинверторного типа, равно как и его достоинств. Обладает сравнительно низким КПД, ровной АЧХ, большими габаритами и массой. Не слишком сильно искажает звук. Этот тип один из наиболее распространенных среди компаний, специализирующихся на выпуске сабвуферов. Как правило, закрытые ящики пользуются популярностью у критичных и притязательных аудиофилов.
Лабиринт
Сравнительно редкий вид акустического оформления сабвуферов, основанный на принципе резонанса. КПД — выше, чем у закрытого ящика, и сравним с фазоинверторным типом. При этом искажений значительно меньше. В связи с тем, что конструкция такого корпуса сложна при проектировании и производстве, стоимость лабиринтных сабвуферов не бывает низкой.
Подробнее о лабиринтах можно узнать здесь и здесь.
Пассивный излучатель
Оригинальный тип акустического оформления, где установлен второй не подключенный излучатель, который работает в качестве пассивного резонатора. Такой тип оформления позволяет уменьшить габаритные размеры по сравнению с закрытым ящиком, работающим с теми же частотами. Также очевидным плюсом является отсутствие резонансных и других паразитных призвуков от фазоинвертора.
Схема работы пассивного излучателя
К недостаткам можно отнести достаточно большие потери, соответственно, более низкую чувствительность, а также то, что большая масса пассивного излучателя негативно сказывается на передаточной характеристике.
Я ничего не имею против классических 2.0 стерео АС, но применение сабвуфера, мне (как человеку с ушами не локализующими источники в НЧ-спектре) кажется значительно более рациональным. Искренне надеюсь, что материал окажется полезным, даст необходимые представления о некоторых критериях выбора сабвуфера. Если тема заинтересует читателей, можно будет продолжить тему сабов и особенности коммутации оных, мощность и чувствительность, особенности акустического оформления помещений, где планируется установка мощных НЧ-колонок.
Буду признателен за вашу активность в комментариях и участие в размещенном ниже опросе.