Расчет корпуса для динамиков

Поиск места для акустических систем: «золотое сечение» на практике

Поиск места для акустических систем: «золотое сечение» на практике

Тема расположения акустических систем в комнате для прослушивания пережила множество обсуждений и споров. Особо увлеченные люди писали на эту тему доклады и книги, стараясь подарить читателю некую универсальную истину в многообразии терминов, формул, чертежей и графиков.

Одним из таких энтузиастов является основатель фирмы Cardas Audio — Джордж Кардас (George Cardas). Основываясь на своем опыте, он одним из первых ввел в индустрию аудио/видеотехники понятие «золотое сечение» — или соотношение Фибоначчи.

Применяя в производстве своей продукции эту константу, Джордж утверждает, что использование правила «золотого сечения» при расстановке акустических систем в комнатах для прослушивания дает лучшие результаты из тех, что возможны для данного помещения. Благодаря такому позиционированию комнатные резонансы минимально мешают слушателю, вследствие чего звучание систем выходит на новый уровень. Верно ли его утверждение? Проверим!

Четвертьволновой резонатор (ЧВ)

Четвертьволновой резонатор

Не пугайтесь нагромождения этих слов, мы не будем здесь углубляться в теоретические основы четвертьволнового резонатора или четвертьволновика, как его обычно называют. Рассмотрим этот тип оформления с точки зрения пользователя, потому что ЧВ обладает важными достоинствами и немногочисленными недостатками.

Если коротко, то четвертьволновик это тоннель определённой длины и площади сечения, нет раздельных понятий корпуса и порта, как мы привыкли в фазоинверторе. При наличии свободного места он очень прост в расчетах и не имеет каких-то особых трудностей в изготовлении.

Основные достоинства ЧВ:

  • сниженная степень групповых задержек, проработанный бас и детальность, иногда превышающая закрытый ящик;
  • широкий и плавный частотный диапазон — в случае правильного подхода с лёгкостью отрабатываются верхний и нижний бас;
  • повышенный уровень КПД, на 20–40% больше чем у фазоинверторов или бандпассов и на 150-300% чем у закрытого ящика.

Просто читтерский корпус — так оно и есть! Минус всего один, но существенный — большой объем ящика.

ЧВ

Другими словами – если вам не жалко места, то ЧВ будет лучшим выбором для оформления для сабвуфера.

Программы для расчета корпуса сабвуфера

SpeakerboxliteSpeaker Box Lite

Одна из самых современных и удобных программ для расчета сабвуферов. Speaker Box Lite поможет вам быстро и удобно рассчитать корпус для сабвуфера, а так же нарисовать его эскиз и сделать раскрой материала. Cтроит графики АЧХ, учитывает передаточную функцию салона, основывается на параметрах Тиля — Смолла, дополнительно отображает импеданс системы, фазовую характеристику, групповые задержки и т.п.

JBL_speakershopJBL speaker shop

Программа для расчета оформления динамиков и сабвуферов в частности. Программка старая и не работает с последними операционками, но до сих пор лучше ничего не придумано, по этому приходится применять небольшие ухищрения для работы. Программа строит графики АЧХ, учитывает передаточную функцию салона, учитывает параметры Тиля — Смолла — то есть все что нужно, чтобы правильно рассчитать короб для сабвуфера.

BassBox Pro 6BassBox 6 Pro

Программа для расчета сабвуферов, работает на основах JBL speakershop, в 5й версии у них был даже одинаковый интерфейс — в 6й его изменили. Но программа работает хорошо и кому-то возможно будет удобнее работать с ней.

Bassport

Узконаправленная программа, предназначена для расчета портов фазоинвертора для определенного объема, полноценно корпус в ней не рассчитать. Все внимание направлено на проектирование портов, учитывает воздушные потоки, формы, расстояния до стенок и перегородок.

UniBox (Unified Box Model)

Очень простая программка, работает на Microsoft Windows Excel 2000. Может симулировать уровень звукового давления, кривую импеданса динамиков, АЧХ и т.п.

Закрытый ящик

Данный тип оформления самый простой. Закрытый ящик для сабвуфера несложно рассчитать и собрать. Его конструкция представляет собой короб из нескольких стенок, чаще всего из 6.

Пример расчёта сабвуферного оформления закрытый ящик Короб закрытый ящик который был изготовлен своими руками

Преимущества ЗЯ:

  1. Несложный расчет;
  2. Несложная сборка;
  3. Маленький литраж готового короба, а следовательно компактность;
  4. Хорошие импульсивные характеристики;
  5. Быстрый и четкий бас. Хорошо отыгрывает клубные треки.

Недостаток у закрытого ящика всего один, но он порой является решающим. У данного типа оформления очень низкий уровень КПД относительно других коробов. Закрытый ящик не подойдет для тех, кому хочется высокого звукового давления.

Однако он подойдет для любителей рока, клубной музыки, джаза и подобного. Если человеку хочется баса, но нужно место в багажнике, то закрытый ящик – это идеальный вариант. Закрытый ящик будет плохо играть если выбран неправильный объем. Какой объём короба нужен для данного типа оформления уже давно решили опытные люди в автозвуке путем вычислений и экспериментов. Выбор объема будет зависеть от размера сабвуферного динамика.

Чаще всего встречаются динамики таких размеров: 6, 8, 10, 12, 15, 18 дюймов. Но также можно найти динамики других размеров, как правило в инсталляциях они используются очень редко. Сабвуферы диаметром 6 дюймов выпускаются несколькими компаниями и в инсталляциях также встречаются редко. В основном люди выбирают динамики диаметром 8-18 дюймов. Некоторые люди указывают диаметр сабвуферного динамика в сантиметрах, что не совсем правильно. В профессиональном автозвуке принято выражать размеры в дюймах.

Рекомендуемый объём для сабвуфера закрытый ящик:

  • для 8-дюймового сабвуфера (20 см) требуется 8-12 литров чистого объема,
  • для 10-дюймового (25 см) 13-23 литров чистого объема,
  • для 12-дюймового (30 см) 24-37 литров чистого объема,
  • для 15-дюймового (38 см) 38-57- литров чистого объема
  • а для 18-дюймового (46 см) потребуется 58-80 литров.

Литраж дан приблизительно, так как для каждого динамика нужно выбирать определенный объем, исходя из его характеристик. Настройка закрытого ящика будет зависеть от его объема. Чем больше объем короба, тем меньше будет частота настройки короба, бас получится более мягкий. Чем объем короба меньше, тем частота короба будет выше, бас получится более чёткий и быстрый. Не стоит слишком увеличивать или убавлять объем, так как это чревато последствиями. При расчёте короба придерживайтесь объёму который был указа выше Если будет перебор объема, то бас получится расплывчатым, нечетким. Если объема не будет хватать, то бас будет очень быстрым и «долбить» по ушам в худшем смысле этого слова.

От настройки короба зависит многое, но не менее важный момент — это «Настройка магнитолы».

Немного истории

До начала ХХ столетия звук прибора воспроизводился через рупор громкоговорителя.

В 20-е годы прошлого века, в связи с изобретением динамиков с бумажными диффузорами, появилась необходимость в объемных корпусах, в них можно было спрятать всю электронику, защитив ее от внешней среды и придав изделию эстетичный вид.

Вплоть до 50-х годов выпускались модели корпусов, задняя стенка которых отсутствовала. Это позволяло охлаждать ламповое оборудование того времени. Тогда же и было замечено, что корпус выполнял не только защитные и дизайнерские функции, – он влиял и на звучание прибора. Разные части динамика имели неодинаковые фазы излучения, поэтому присутствие стенок короба сказывалось на силе интерференции.

Отмечалось, что на звук влиял материал, из которого изготавливался корпус.

Начались поиски и исследования акустических свойств сырья, пригодного для создания коробов, способных вместить динамики и донести до публики хорошее звучание. Нередко в погоне за идеальным звуком производились короба по стоимости, превышающие содержащееся в них оборудование.

Сегодня производство корпусов на фабриках происходит с точным расчетом плотности, толщины и формы материала, учитываются его способности влиять на вибрации и звук.

Расчет ЧВ

Площадь сечения порта зависит от размера динамика.

Рассчитывается в специальных программах, для усредненных и упрощенных расчетов берется эффективная площадь диффузора.

Важно знать, что эффективная площадь (Sd) высчитывается не по типоразмеру (10″, 12″ и т.д.), она всегда меньше так как корзина и часть подвеса не участвуют в излучении. Часто производители указывают это значение в документации, но так же Sd можно рассчитать самому

Sd — эффективная площадь сабвуфера, см²;

Sd = π(D/2) 2

где D — диаметр в сантиметрах, берется через центр от середины подвеса.

Для квадратного сабвуфера вычисление площади еще проще — нужно длину одной стороны возвести в квадрат.

Эффективная площадь сабвуфера

Эффективная площадь сабвуферов

Настройка ЧВ зависит от длины порта и считается следующим образом:

Fb – желаемая частота настройки , Hz

Оптимальный диапазон 35–45 Гц, о никто не запрещает настраивать низко, любите инфру — опускайте настройку.

Пример расчета

Для примера рассчитаем ЧВ с настройкой на 38 Гц, для 12 дюймового (30 см.) динамика.

Sпорта = 1,5 * 480 (из таблицы для 12″) = 720 см²

Для того чтобы ящик поместился в автомобиль порт сворачивают.

chv3

Подготовка

Я ориентируюсь на слух. В соответствии с ним был выбран весь мой сетап, слухом же я пользовался и при выборе места для АС в моей комнате. По большому счету, то положение АС, на котором я остановился, меня вполне устраивало.

Периодически, когда хотелось получить от звука чего-то конкретного, я направлял динамики полочников на себя — вокал становится четче и яснее, с более явным позиционированием. Но при этом несколько теряется масштаб стерео. Когда хочется того самого масштаба, динамики АС смотрят прямо — и тогда сцена обретает более крупные очертания, стерео окружает, но позиции инструментов и вокала не так точно локализуются.

«Дьявол в мелочах», господа. Кому еще, как не любителям качественного звука, больше всего подходит это выражение? Вот эти мелочи периодически и подталкивали меня к поиску «золотой середины», а в итоге привели к «золотому сечению».

Не лишним будет ознакомить читателя с моей комнатой для прослушивания. Помещение ничем особенным не отличается от многих других, которые собратья-меломаны приспособили под свое пристанище. Его параметры я укажу на схеме ниже:

Инженерных институтов я не заканчивал, поэтому масштаб перенесен, как говорится, «на глаз». Слева — входная дверь. По длинным стенам: сверху — мебель, которую в народе называют «стенка». Она усеяна нишами, закрывающихся шкафов в ней нет. Внизу расположился диван из коллекции «Акустический Поглотитель 2000». На полу лежит ковер — на него была скидка при покупке поглотителя.

В нижнем правом углу стоит платяной шкаф, будь он неладен. В верхнем правом углу — компьютерный стол. К нему претензий нет, пусть стоит себе. За столом, по короткой стене — выход на лоджию, который при надобности могут закрыть тяжелые «блэкаут»-шторы. Ну и пара нюансов, которые я не отразил на схеме: высота натяжного потолка — 3,5 метра; стены оклеены плотными обоями с мелкой текстурой, как у ткани, а затем окрашены.

АС на стойках я разместил вот так:

При таком расположении расстояние от фазоинвертора до стены — примерно 45 сантиметров. Как можно видеть, между слушателем и АС образовался почти правильный треугольник. Смещать левую колонку ближе к двери опасно — дверь открывается в комнату. Понятно, какая неприятность может произойти с тем, кто ее откроет.

Делаем короб для сабвуфера своими руками: пошаговая инструкция

12-ти дюймовый динамик для сабвуфераПеред началом проектирования и сборки короба необходимо определиться с выбором динамика. Рекомендуем остановить свой выбор на 10-12 дюймовых импортных динамиках, так как они наиболее часто используются в автомобильных сабвуферах и лучше всего подходят. Как подобрать динамик для сабвуфера мы подробно рассказывали в предыдущей статье. Конструкция короба также имеет важное значение: от нее зависит качество и громкость звучания низких частот.

Какими бывают короба для сабвуфера?

Существует несколько типов ящиков для сабвуфера. От конструкции короба напрямую зависит качество звука, которое Вы получите на выходе. Ниже представлены наиболее популярные типы сабвуферов:

  • Закрытый ящик – наиболее простой в изготовлении и проектировке, его название говорит само за себя. Низкочастотный динамик помещается в герметичный деревянный корпус, который улучшает его акустические характеристики. Изготовить сабвуфер в авто с таким корпусом довольно просто, однако он имеет самый низкий КПД.
  • Бандпас 4-го порядка – это тип сабвуфера, корпус которого разделен на камеры. Объемы этих камер разные, в одной из них размещен динамик, а во второй – фазоинвертор (воздуховод). Одной из особенностей этого типа сабвуфера является способность конструкции ограничивать частоты, которые воспроизводит диффузор.
  • Бандпас 6-го порядка отличается от 4-го порядка наличием еще одного фазоинвертора и еще одной камеры. Есть два типа бандпасов 6-го порядка – первый имеет один фазоинвертор, а второй два (один из них общих для обеих камер). Этот тип короба является наиболее сложным в проектировании, но выдает максимальный КПД.
  • Фазоинвертор – сабвуфер со специальной трубкой в корпусе. Она выводит воздух и обеспечивает дополнительное звучание от задней части динамика. По сложности в изготовлении и качеству звучания этот тип нечто среднее между закрытым ящиком и бандпасом.

Узнать стоимость корпуса!

Желая получить наиболее качественное звучание, можно остановить свой выбор на бандпасах. Но конструкция этого типа имеет множество деталей, которые надо тщательно спроектировать и просчитать. Все это можно сделать с помощью специальной программы WinlSD, которая не только определит оптимальный размер и объем сабвуфера, но и создаст его 3D модель, а также просчитает размеры всех деталей.

К сожалению, эта программа требует хотя бы минимальный знаний в этой сфере и рядовому автолюбителю навряд ли удастся сделать все верно с первого раза. Тем более, для того, чтобы программа правильно работала, ей необходимы некоторые параметры динамика, которые также известны не всем. Если Вы не планируете принимать участие в соревнованиях по авто-звуку советуем отбросить бандпасы.

Фазоинвертор будет наиболее оптимальным решением для самодельного сабвуфера. Этот тип короба хорош тем, что трубка (фазоинвертор) позволяет лучше воспроизводить самые низкие частоты. Фактически это дополнительный источник звука, который содействует звучанию сабвуфера и повышает КПД.

Какую программу выбрать

На сайте есть гайды по для самых распространенных программ, ознакомившись с ними вы сможете решить, какая будет для вас удобнее:

Расчет «золотого сечения»

Подходя к расчетам нужной для расположения АС позиции в рамках «золотого сечения», я поначалу воспользовался калькулятором, который любезно предоставляет всем желающим Джордж Кардас. Там же он сообщает, что в прямоугольной комнате оптимальной будет расстановка АС по короткой стене. А расстановка по длинной стене — это когда совсем никак по-другому не получается. Точь-в-точь как в моем случае. Будь он неладен, этот платяной шкаф.

Заминка с калькулятором вышла в тот момент, когда он попросил указать расстояние между моими АС. Погоди, Джордж, а не за этим ли я и пришел к тебе? «Экспериментируйте», — отвечает Джордж, небрежно поигрывая соотношениями Фибоначчи.

Выход, конечно же, был найден. В сети можно найти калькулятор для расчета нужных нам пропорций по «золотому сечению».

Здесь подбираемся ближе к сути дела. Сама методика определения нужной позиции для АС заключается в расчете отрезков, которые будут соответствовать «золотому сечению» — как по короткой, так и по длинной стене. Зная общую длину стен, рассчитать эти отрезки в онлайн-калькуляторе не составит труда.

В моем случае были определены два отрезка: по длинной стене примерно 154 см, по короткой — примерно 120 см. Отсчитываю рулеткой от угла и первый, и второй. Таким образом формирую прямоугольник и рисую ему малярным скотчем диагональ. Минуточку, сейчас все станет понятно:

Вот и она, заветная диагональ зеленого цвета. Согласно теории, именно на эту диагональ должен быть ориентирован НЧ-драйвер. Располагаться АС могут в любой из точек этой диагонали, соблюдая синхронность левого и правого канала.

Вы тоже заметили? Похоже, звезды сошлись так, что моя изначальная конфигурация оказалась очень близка к «золотому сечению»! И так вышло не только на схеме — фактически, АС также располагались почти по заветным линиям. Но эксперимент не остановить — я уже слишком далеко зашел.

Было принято решение разместить полочники, ориентируясь по условным вершинам «золотого» прямоугольника. Методом проб и быстрых прослушок оптимальное место было определено, и отразилось оно на схеме, которая максимально близка к реальности:

Вкратце обосную выбор именно этой позиции: увеличилось расстояние от АС до задней стены, что благоприятно сказалось на построении сцены в глубину. Если сдвинуть АС ближе к центру комнаты — очень страдает ширина сцены. Так что я сел на краешек дивана, и тогда моя голова стала вершиной почти идеального треугольника.

Заключение

Мы приложили не мало усилий для создания этой статьи, старались написать ее простым и понятным языком. Но получилось у нас это сделать или нет решать только Вам. Если остались вопросы, создайте тему на «Форуме», мы и наше дружное сообщество обсудим все детали, и найдем на него оптимальный ответ.

И напоследок, есть желание помочь проекту? Подписывайся на группу “Вконтакте” и “Instagram”. Спасибо, и добро пожаловать в банду ????

Как рассчитать литраж корпуса

Что такое объём корпуса? Это одна из основных величин, от которой напрямую будет зависеть звучание динамиков в сабвуфере. Рассчитать объём корпуса можно двумя способами: с помощью профессиональных программ или вручную.

Для расчёта объёмности корпусов можно воспользоваться такими программами, как JBL SpeakerShop или Winisd beta. Специальный модификатор сервиса позволит не только определить оптимальные габариты и объёмность сабвуфера конкретно для вашей машины, но и добавит для наглядности его 3D модель.

Помимо этого программы рассчитают размеры всех необходимых для изготовления деталей и элементов, поэтому вам придётся просто взять выведенные параметры и на их основании изготавливать коробку.

Как посчитать объём корпуса вручную

Расчёты без применения специализированного программного обеспечения проще, хотя невозможно будет представить себе модель будущего сабвуфера или размеры его корпуса.

Объём короба высчитывается по формуле V = h*L*A.

При этом в формулу необходимо подставить следующие значения:

Зная все эти параметры, легко определить и объём корпуса сабвуфера.

Алгоритм программы учтёт все пожелания и сделает расчёт объёма и иных параметров корпуса быстро и правильно

Типы конструкций

Прежде чем приступить к активной фазе изготовления корпуса своими руками для домашней акустической системы, рассмотрим, какие бывают типы конструкций.

Открытые системы

На щиток больших размеров монтируются динамики. Края щитка загибаются назад под прямым углом, а задняя стенка конструкции совсем отсутствует. В данном случае акустическая система имеет весьма условный короб. Подобная модель годится для больших помещений и плохо подходит для воспроизведения музыки с низкими частотами.

Закрытые системы

Привычные конструкции в виде коробов со встроенными динамиками. Имеют широкий диапазон звучания.

С фазоинвертором

Такие корпуса, кроме динамиков, наделены дополнительными отверстиями для прохождения звука (фазоинвертор). Это дает возможность воспроизведения самых глубоких басов. Но конструкция проигрывает закрытым коробам в четкости артикуляции.

С пассивным излучателем

В данной модели полую трубку заменили на мембрану, то есть установили дополнительный драйвер для низких частот, без магнита и катушки. Такая конструкция занимает меньше места внутри корпуса, а значит, и размер короба можно уменьшить. Пассивные излучатели помогают добиться чувствительной глубины баса.

Акустический лабиринт

Внутреннее содержание корпуса выглядит как лабиринт. Закрученные изгибы являются волноводами. Система имеет очень сложную настройку и стоит немалых средств. Но при правильном изготовлении происходит идеальная подача звука и высокая точность басов.

Какой динамик подойдет для ЧВ

В таблице ниже представлены проверенные опытом характеристики динамиков для ЧВ, чем ближе к ним, тем лучше саб подходит под данное оформление (Fs и Qts имеют первостепенное значение).

какой сабвуфер подходит для ЧВ

Параметры Тиля — Смолла для ЧВ

Как изготовить своими руками?

Чтобы правильно изготовить и собрать самодельный корпус для системы воспроизведения аудио, следует предварительно подготовить все необходимое:

  • материал, из которого предстоит сделать короб;
  • инструменты для выполнения работ;
  • провода;
  • динамики.

Сам процесс состоит из определенной последовательности шагов.

  1. Изначально определяется тип колонок, для которых изготавливаются короба: настольные, напольные и прочие.
  2. Затем составляются чертежи и схемы, выбирается форма коробки, рассчитывается размер.
  3. На фанерном листе производятся разметки 4 квадратов размерами 35х35 см.
  4. Внутри двух заготовок размечаются квадраты меньших размеров – 21х21 см.
  5. Выпиливается и убирается внутренняя часть. В образовавшийся проем примеряется колонка. Если вырез недостаточен для вхождения, его придется расширить.
  6. Далее подготавливаются боковые стенки.

Их параметры таковы:

  • глубина модели – 7 см;
  • длина одного комплекта стенок (4 штуки) – 35х35 см;
  • длина второго комплекта (4 штуки) – 32х32 см.

7. Все заготовки тщательно зачищаются и доводятся до идентичных размеров.

8. Стыки соединений сажаются на жидкие гвозди и закрепляются саморезами.

9. В процессе изготовления конструкции внутреннюю часть обклеивают синтепоном или другим, поглощающим вибрацию материалом. Это необходимо для низкочастотных динамиков.

Как поместить содержимое внутрь?

В изготовленные короба встраивается по одному динамику. Если есть необходимость вместить два динамика, во избежание деформации конструкции от вибрационных нагрузок внутри корпуса устанавливают распорки между передней и задней стенками.

Сам процесс встраивания несложен, если отверстие для динамика изготовлено по размеру.

Провода следует разместить без перегибов, проследить, чтобы мелкие элементы системы не смещались во время вибрации. После установки внутреннего содержимого монтируется последняя панель, закрывающая короб.

Если корпуса изготавливаются для монтажа в потолок или стену, понадобится звукоизоляционная подложка. Для установки изделия на пол или стол необходима специальная подставка.

В заключение хочется добавить, что акустическое звучание зависит не только от технического содержимого и корпуса изделия, – оно составляет единое целое с помещением, в котором находится АС. Чистота и мощь звучания на 70% зависят от возможностей зала, его акустики. И еще: компактные короба занимают мало места, это приятно. Но габаритная конструкция, созданная под акустическую систему, всегда выигрывает в подаче звука.

Из чего сделать корпус для акустики, смотрите в видео.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий

Adblock
detector