Как работают колонки для компьютера

Обновлено: 08.07.2024

Корпус акустических систем — это следующее важное звено. Ранее мы уже разобрались, зачем нужны и как работают динамики в Hi-Fi колонках. А как сделать так, чтобы динамик воспроизводил музыку с высоким качеством? Разгадка кроется именно в корпусе колонок.

Зачем динамику нужен корпус?

Динамик – это ключевой элемент в конструкции любых колонок, который преобразовывает электрический звуковой сигнал в звуковые волны. Подробнее мы разбирали этот вопрос в предыдущей статье. Когда работает динамик, вы можете увидеть характерные движения диффузора вперед и назад. Когда диффузор движется вперед, то впереди него создается зона повышенного давления воздуха (воздух просто сжимается). В это же время сзади места для воздуха становится больше — образуется зона пониженного давления. Получается, что диффузор создает звуковые волны и спереди, и сзади. И эти волны сталкиваются — это называется «акустическим коротким замыканием». Хорошего звука так не получить, явные проблемы возникнут на низких частотах (низкочастотные волны самые длинные).

Полочная акустическая система Triangle Comete EZ

Для хорошей работы динамика на всех частотах необходимо предотвратить столкновение этих звуковых волн, чтобы они не гасили друг друга. В общем случае решить эту задачу можно, установив динамик в щит. Размеры этого щита должны превышать длину звуковой волны на самых низких частотах. Однако для домашнего использования подобное решение не подходит. Тогда инженеры придумали сделать для колонки корпус - ящик, в который устанавливаются динамики фронтальной частью наружу. Этот корпус исключает возможность взаимного акустического подавления передней и задней звуковых волн (одна волна уходит наружу, вторая остается в корпусе).

Корпус колонки — не простой ящик

Не любой ящик подходит для размещения в нем динамика. Если мы конечно все еще хотим получить качественный звук. Задача инженеров на производствах состоит в расчете размеров, форм корпусов колонок и многих других характеристик. Например, вспомним, что в процессе работы корпус колонки подвергается постоянному механическому воздействию за счет механических движений. А это означает, что на корпус будут передаваться вибрации. Если стенки корпуса будут слишком тонкими или изготовленными из резонирующих материалов (например, из пластика), то появление слышимых неприятных призвуков неизбежно. Но делать стенки колонки слишком толстыми тоже не целесообразно, то есть здесь нужно найти оптимальное решение.

Напольная акустическая система Triangle Australe EZ

Одним из важных моментов в создании корпуса для колонки является правильный выбор его размеров (внутреннего объема). Его необходимо делать в соответствии с характеристиками динамика. Действительно, воздух, который находится внутри закрытого корпуса колонки, будет очень неохотно сжиматься и расширяться. Это затруднит работу диффузора динамика. Например, возьмите велосипедный насос и попробуйте подвигать поршень с закрытым отверстием трубки — едва ли у вас получится легкое движение руки. Подобное же сопротивление воздуха внутри колонки придется преодолевать и диффузору динамика при его перемещении вперед и назад. Это будет не лучшим образом влиять на звучание колонки на низких частотах и на общую эффективность ее работы (чувствительность). Конечно, корпус колонки можно сделать большим и тогда сопротивление воздуха внутри будет в меньшей степени влиять на работу динамика. Но есть и другой способ решения этой задачи.

Напольная акустическая система Triangle BR08

Что такое фазоинвертор?

На помощь приходит следующий элемент конструкции колонки - фазоинвертор. Возможно, вы заметили, что у многих колонок на передней или задней панелях есть отверстия? Обычно они круглые, но иногда бывают и другой формы, например, прямоугольные. Это и есть фазоинверторы, которые являются своеобразной «выхлопной трубой» колонки.

Фазоинвертор – это труба в корпусе колонки, обеспечивающая энергичную отдачу на низкие частоты и возможность воспроизведения глубоких басов.

Форма и длина этой трубы, как и диаметр самого отверстия, выбираются исходя из многих факторов, размеров колонки и параметров динамика. Именно благодаря фазоинвертору даже небольшие колонки могут звучать басовито. Кроме того, диффузоры их динамиков перемещаются более свободно, чем в случае закрытого корпуса. А это значит, что и чувствительность колонок возрастает.

Принцип работы фазоинвертора

Как же работает фазоинвертор? На первый взгляд, он выпускает наружу те самые звуковые волны от обратной стороны диффузора басового динамика. Но это еще не все. Согласно своему названию и принципу действия, фазоинвертор переворачивает фазу звуковой волны, проходящей через него. Поэтому он не только не подавляет, но и усиливает тот звук (в определенном диапазоне частот), который воспроизводит динамик.

Фазоинвертор в напольной акустической системе Triangle Antal 40th Anniversary

Фазоинвертор не так прост, как кажется. Это сложная резонансная система. От правильного расчета этой системы зависит качество звучания акустики. Конструкция фазоинвертора определяется индивидуально для каждой модели колонки. Выходные отверстия фазоинверторов могут быть расположены на передней или задней панелях корпуса. Их расположение никак не влияет на принцип работы или качество звука. Однако установка колонок с направленным назад фазоинвертором имеет свои особенности. Обычно их не рекомендуется устанавливать близко к стене комнаты, иначе может возникнуть переизбыток басов (хотя некоторым меломанам это может даже понравиться).

Даже самые лучшие динамики не обеспечат качественный звук, если будут установлены в неправильно изготовленный корпус. К счастью, современный Hi-Fi производят опытные компании.

Когда соберетесь покупать колонки известного бренда, можете быть уверенными, что звучание будет радовать вас долгие годы.

Всем привет! Если вы хоть немного разбираетесь в электронике, схема компьютерных колонок не будет для вас чем-то сложным. При наличии прямых рук, паяльника и необходимых компонентов, собрать такой девайс можно и самостоятельно, было бы желание.

В этом посте мы рассмотрим принципиальную схему простейшей колонки для ПК – из чего состоят такие устройства и какие функции выполняет каждый узел. О том, как работают звуковые колонки и про их функции, читайте здесь.

Блок питания

Как любому электронному устройству, компьютерной колонке для работы требуется электрическая энергия. Встроенный блок питания преобразует переменный ток в постоянный, который необходим для работы девайса. От мощности самих колонок зависит мощность блока питания.

Существуют компактные колонки с питанием от USB. Разъем, который подключается к соответствующему порту, подает на устройство постоянный ток, поэтому выпрямитель здесь отсутствует.Такие колонки можно использовать не только в связке с компом или ноутбуком, но и смартфоном или планшетом. Для питания используется разборная зарядка от гаджета со встроенным USB портом.

Аудиовход

Все компьютерные колонки подключаются к источнику сигнала посредством джека 3,5 мм – именно такой порт встроен в звуковую плату на материнке и в большинство внешних звуковых плат.

Конечно, существуют звуковухи со специфическими портами, поэтому и оборудование требуется подключать соответствующее. Самый распространенный тип интерфейса у профессиональных акустических систем – джек 6,3 мм.

Передающий сигнал кабель может быть припаян «наглухо» к усилителю звукового сигнала или подключаться отдельно – как правило, с помощью штекеров RCA.

Между собой колонки соединяются или с помощью таких же разъемов, или обычным проводом с оголенными концами, который фиксируется с помощью специальных защелок. Кроме того, соединяющие кабеля могут быть также «намертво» приделаны к корпусу и быть неразъемными.

Усилитель сигнала

Этот узел присутствует только у активных акустических экземплярах – пассивные подключаются к внешнему усилителю. Подавляющее большинство современных компьютерных вариантов, в том числе формата 7.1 с сабвуфером и шестью сателлитами, тоже активные.

Задача усилителя – сделать слабый сигнал, который подается со звуковой платы, достаточно мощным для используемых в акустической системе динамиков. Кроме того, для усилителя сигнала характерна еще одна роль – он фильтрует входящий сигнал, удаляя лишние шумы, и выравнивает его по частотному диапазону.

Как правило, на фронтальной панели усилителя сигнала присутствуют элементы управления – как минимум, кнопка включения питания, регуляторы громкости и низких частот.

Схема простейшего усилителя для акустической системы:

Кроссовер

Этот элемент используется в многополосных вариантах, состоящих из нескольких динамиков. Он разделяет усиленный входящий сигнал на частоты, соответственно рабочему диапазону каждого излучателя. В бюджетных колонках, оборудованных одним динамиком, такого элемента нет.

Процессор

Элемент используется только в качественных аудиосистемах. Он декодирует многоканальный звук, согласно используемому колонками формату – например, Dolby Digital для систем 5,1 или Dolby Surroundдля акустики 7,1.

Динамики

Динамические излучатели – сердцевина и основной компонент любой аудио системы. Современная стандартная колонка средней ценовой категории оборудована внутри как минимум двумя динамиками – для низких и высоких частот соответственно.

Связано это с тем, что разные динамики не одинаково воспроизводят звук разной частоты – чем она ниже, тем больше должен быть диаметр динамика. В системах с сабвуфером НЧ излучатель вынесен в отдельный корпус, чтобы он не мешал звучанию остальных.

Сегодня на рынке присутствуют акустические системы с двумя типами динамиков. В первом типе используется конусный излучатель, так называемый диффузор, принцип действия которого базируется на взаимодействии магнитного поля электрической катушки с полем постоянного магнита.На выходе получается мощный звук и сочные басы.

Второй тип динамиков вместо диффузора использует плоскую мембрану. Такие излучатели существенно проигрывают в мощности, но зато обладают весьма компактными габаритами. Это делает их весьма эффективными при создании портативных акустических систем.

Также они используются в бюджетной акустике в связке с сабвуфером.

Корпус

Большинство современных компьютерных колонок спроектировано по принципу «пустого ящика» (читайте детальнее об истории создания колонки). Вопреки распространенному заблуждению, корпус – не просто коробка, в которой покоятся динамики. Он выполняет такие задачи:

Изолирует динамики, не давая им влиять на работу друг друга;
Предотвращает акустическое короткое замыкание, улучшая звук на низких частотах;
Создает условия для акустической усадки излучателей;
Придает внешнему виду устройства определенный стиль.

Конечно, речь идет о качественных колонках, спроектированных согласно законам акустики. У бюджетных «пищалок» единственное назначение корпуса – удерживать динамики.

У более же качественных колонок, конструкторы проводят эксперименты со строением и формой корпуса, добавляют диффузоры, лабиринты и прочие элементы, которые улучшают качество звука.

У самых дешевых колонок, корпус изготовлен из самого дешевого пластика. В более качественных моделях используются качественные виды полимерных материалов. Ну, а у самых дорогих колонок, корпус, как правило, из ДСП, ДВП, фанеры или натурального дерева.

И на «закуску» — электрическая схема простейшей колонки:Вот, собственно, и все на тему того, как устроена и работает колонка. Также для вас могут оказаться полезными публикации о том, какие бывают акустические системы. Буду благодарен всем, кто расшарит эту статью в социальных сетях.

И не забывайте, что, подписавшись на новостную рассылку, вы сможете получать уведомления о новых постах в моем блоге. До завтра!

Автомобильные колонки являются элементом повседневной жизни, который часто остается незамеченным именно потому, что они были с нами много лет, но задумывались ли вы когда-нибудь как они работают ? А как ПК обрабатывать звуковой сигнал что мы слышим через динамики? В этой статье мы вам все расскажем.

Акустическая технология является краеугольным камнем аудиоиндустрии, обслуживая все, от аудиосистемы вашего автомобиля до крошечных наушников Bluetooth, которые вы используете для прослушивания музыки. Хотя большинство людей не знают тонкостей своего дизайна, знание того, как они на самом деле работают, может иметь большое значение между покупкой правильной или неправильной акустической системы, а также чрезвычайно важно при попытке отремонтировать динамик, который не работает.

Как работают колонки для ПК?

Основы акустической технологии не изменились за последние 100 лет, как и обычный разъем TRSS (известный как jack). Динамический громкоговоритель 1924 года производства Эдварда Келлогга и Честера Райса до сих пор остается наиболее широко используемой технологией, хотя с тех пор, очевидно, произошли некоторые улучшения в технологиях и качестве.

Фундаментальный принцип технологии динамиков ПК - передача энергии из одного состояния в другое; Чтобы быть более конкретным, преобразуйте электрические волны, которые компьютер посылает на динамики (и это можно экстраполировать на любое другое устройство воспроизведения звука), в волны звукового давления в воздухе, чтобы ваши уши могли их обнаружить.

Механизм, используемый для этого, довольно прост: в динамике есть конус, который вибрирует, толкая и вытягивая воздух, создавая звуковые волны. Преобразование электрической энергии в механическую происходит за счет комбинации электромагнитных катушек и магнита, прикрепленного к конусу; Эта катушка перемещает диффузор динамика вперед и назад, поскольку его электромагнитное поле изменяется с протекающим через него электрическим током.

Однако динамикам требуется гораздо больше энергии, чтобы толкать и тянуть воздух для воспроизведения звука, чем электронам, движущимся по сигнальному проводу. Следовательно, громкоговорителям необходим усилитель для перевода электрического сигнала, посылаемого ПК с низким энергопотреблением, в состояние с более высоким уровнем мощности для управления громкоговорителями. Современные твердотельные усилители увеличивают ток для выработки достаточной мощности, в то время как старые ламповые усилители напрямую работают при высоких напряжениях.

Маломощные и домашние динамики всегда имеют встроенный усилитель, что обеспечивает оптимальную передачу мощности на динамик. Однако для более мощных Hi-Fi динамиков часто требуется внешний усилитель, который требует особого внимания к выходной мощности и согласованию импеданса динамиков, чтобы гарантировать правильную работу установки.

Твитеры и сабвуферы

Очевидно, не все динамики звучат одинаково. Важный фактор в звучании динамика зависит от размера катушек: если вам интересно, почему маленькие наушники-вкладыши или Amazon Echo «умные» динамики звучат «слабо» и им не хватает мощности, это потому, что у них есть крошечный драйвер, который не может охватывать большие длины волн, необходимые для низких частот, или у него нет мощности в своем усилителе для воспроизведения их без искажений.

Есть причина, по которой размер динамика влияет на частоту звуков, которые он способен издавать. Меньшие колонки перемещаются легко и быстро, не потребляя слишком много энергии, что делает их идеальными для высоких частот; Колбочки большего размера могут перемещать больше воздуха и расширяться, чтобы покрыть большие длины волн более низких частот, которые генерируют басовые звуки с низким уровнем искажений. Однако из-за этого они становятся больше и тяжелее, и им требуется больше времени для полного движения, поэтому им требуется больше энергии. Вот почему сабвуферы всегда большие, тяжелые и мощные.

В наиболее приемлемых конфигурациях динамиков вы найдете комбинацию размеров диффузоров в сочетании со схемой кроссоверного эквалайзера для фильтрации сигнала. Таким образом, вы можете увидеть большие диффузоры для мощных басов, известных как НЧ-динамики в маленькие твитеры для высокочастотных деталей. Большие домашние кинотеатры и системы Hi-Fi также часто включают в себя низкочастотный динамик еще большего размера, называемый сабвуфером.

Нет точной корреляции между размером и качеством конкретных частот. Например, твитеры бывают самых разных типов, от традиционных диффузоров до пьезокристаллических, ленточных диффузоров и электростатических диафрагм.

Внутренняя работа динамиков

На звук динамиков влияет не только размер диффузора, но и все его внутренние компоненты, включая даже тип материалов и форму деки, поскольку звук поглощается и отражается. с корпуса динамика. Пассивный излучатель и конструкция порта также влияют на общую частотную характеристику.

Диафрагма или конус: как и в нашем теле, это часть, отвечающая за вибрацию и движение воздуха. Этот термин используется как синоним конуса. Диафрагмы твитера могут быть изготовлены из тонкой ленты, хотя полипропиленовый пластик является наиболее распространенным материалом. Другие материалы включают стекловолокно, углеродное волокно, алюминий и ПЭТ-пластик, которые влияют на вес и движение конуса.
Подвес : удерживает диафрагму на месте, позволяя ей вибрировать. Самые распространенные материалы - резина (резина) и поролон.
змеевик : катушка с проводом, подключенная к задней части диафрагмы. Подвижная катушка реагирует на магнитное поле, создаваемое между ней и магнитом, когда через нее проходит ток, посылаемый ПК. Это обеспечивает силу, которая перемещает конус и производит звук. Катушки могут висеть над или под магнитным материалом, что имеет преимущества и недостатки с точки зрения массы катушки, чувствительности и линейности движения. Подвесные катушки, как правило, предназначены для акустических систем высокого класса.
Магнит - Этот постоянный магнит находится за диффузором динамика и взаимодействует с изменяющимся магнитным полем, перемещая динамик. Различные размеры и материалы магнитов немного изменяют тональные качества, и распространенные материалы включают неодим, феррит, алнник или самарий-кобальт.
Звуковой ящик - Коробка, обычно сделанная из металла или дерева, содержащая все перечисленные выше компоненты динамика.
Spiders : он помещается между диафрагмой и резонансной камерой, чтобы они не соприкасались.

Хотя основная концепция дизайна громкоговорителей по существу одинакова для подавляющего большинства аудиопродуктов, во внутреннем устройстве существует множество вариаций. Назначение продукта, стоимость и выбор материалов во многом зависят от звучания колонок.

Классификация PC-акустики по назначению

Критерии при выборе PC-акустики

Меньше всего стоит обращать свое внимание на красочные рекламные надписи на упаковочных коробках, которые привлекают к себе внимание лишь наивных и непросвещенных пользователей. Также не стоит всерьез воспринимать характеристики, указываемые на коробках большими буквами, так как обычно они представляют собой чистую рекламу, не имеющую связи с реальностью (к примеру, 2500 Вт мощности у колоночек размером с 0,33 банку Pepsi).
Обратите особое внимание на материал, из которого изготовлен корпус. Достоинства колонок с пластмассовыми корпусами: небольшие размеры, эргономичность, богатый выбор инженерно-дизайнерских форм и расцветок, низкая цена. Недостатки: не позволяющий достичь низких частот небольшой размер, дребезжание на средней и высокой громкости, среднечастотные резонансы в звучании.

Также мы всегда советуем обязательно послушать перед покупкой, как звучат выбранные вами колонки. Если есть возможность, тут же сравните качество звучания с каким-нибудь альтернативным решением. Причем, чем меньше временной разрыв между этими слуховыми тестами, тем правдоподобней и правильней будут ваши выводы. Никакие памятные ощущения от прослушиваний акустической системы (типа «слушал я на прошлой неделе у соседа») в расчет брать категорически нельзя. Они не годятся потому, что восприятие звука зависит от психофизического состояния индивидуума на данный момент, плюс, слуховые ощущения человека (особенно с непривычки) очень нечёткие и быстро стираются из памяти.

Теперь об акустических системах, включающих в себя несколько колонок. Как вы знаете, среди многоколоночных конфигураций существуют в основном 4.1, 5.1, 6.1-системы. Внешне они отличаются немногим: 5.1-акустика в отличие от 4.1 имеет в комплекте на одну колонку больше (так называемый «центр»). Но на самом деле различие заключается не только в этом. Все зависит от того, какая звуковая карта установлена в вашем компьютере.

Если вы используете с 5.1-набором акустики четырехканальную звуковую карту, то при этом скорее не будут играть центр и сабвуфер. Если же с 4.1-набором акустики вы используете шестиканальную карту, то полноценных шестиканальных форматов Dolby Digital и DTS вам никогда не ощутить, что бы не писал производитель акустики о своей супер-пупер технологии «виртуального центрального канала». Причина кроется в отсутствие на 4.1-системах отдельных входов для центра и сабвуфера (хотя четырехканальный режим работы, как и стереорежим, для таких карт обязательно существуют и могут быть легко выбраны в настройках).

Подробная расшифровка некоторых характеристик акустики

Мощность

Мощность может измеряться различными способами и в различных тестовых условиях. Существуют общепринятые стандарты этих измерений. Рассмотрим подробнее некоторые из них, наиболее часто употребляемые в характеристиках изделий западных фирм:

Наравне с западными существуют также советские стандарты на различные виды мощности. Они регламентируются действующими по сей день ГОСТ 16122-87 и ГОСТ 23262-88. Эти стандарты определяют такие понятия, как номинальная, максимальная шумовая, максимальная синусоидальная, максимальная долговременная, максимальная кратковременная мощности. Некоторые из них указываются в паспорте на советскую (и постсоветскую) аппаратуру. В мировой практике эти стандарты, естественно, не используются, поэтому мы не будем на них останавливаться.

Чувствительность

АЧХ (Frequency Responce)

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) в общем случае представляет собой график, показывающий разницу величин амплитуд выходного и входного сигналов во всем диапазоне воспроизводимых частот. АЧХ измеряют подачей электрического синусоидального сигнала неизменной амплитуды при изменении его частоты. Причем в точке на графике, где частота равна 1000 Гц, принято откладывать на вертикальной оси уровень 0 дБ. Идеален вариант, при котором АЧХ представлена прямой линией, но таких характеристик в реальности у акустических систем просто не бывает. При рассмотрении графика нужно обратить особое внимание на величину неравномерности. Чем больше величина неравномерности, тем больше частотных искажений тембра в звучании.

Чем это грозит? Уменьшение уровня низких частот подразумевает потерю сочности, насыщенности звучания басов. Подъем в области НЧ вызывает ощущения бубнения и гудева колонки. В завалах высоких частот звук будет тусклым, неясным. Подъемы ВЧ означают присутствие раздражающих, неприятных шипящих и свистящих призвуков. У мультимедийных колонок величина неравномерности АЧХ обычно выше, чем у так называемой Hi-Fi акустики. Ко всем рекламным заявлениям фирм-производителей об АЧХ колонки типа 20-20000 Гц (теоретический предел возможности) нужно относиться с изрядной долей скептицизма. При этом часто не указывается неравномерность АЧХ, которая может составлять при этом немыслимые величины.

Поскольку производители мультимедийной акустики часто «забывают» указать неравномерность АЧХ акустической системы, встречаясь с характеристикой колонки 20 Гц – 20000 Гц, надо держать ухо востро. Существует большая вероятность купить вещь, не обеспечивающую даже более или менее равномерную характеристику в полосе частот 100 Гц – 10000 Гц. Сравнивать же диапазон воспроизводимых частот с разными неравномерностями нельзя вовсе.

Нелинейные искажения, коэффициент гармоник (THD)

Гармонические искажения происходят от добавления лишних гармоник к первоначальному сигналу вследствие нелинейности характеристики вход/выход. Эти паразитные гармоники придают звучанию новый тембр и ведут к невосполнимым потерям в звуке. Нелинейные искажения измеряются подачей синусоидального сигнала частотой 1000 Гц. С помощью специального фильтра в звуковом сигнале находят лишние гармоники и определяют их мощность. В советских стандартах наряду с коэффициентом гармоник измеряется также коэффициент нелинейных искажений, который более близок к термину THD+N. Эти коэффициенты в общем случае не совпадают. Коэффициент нелинейных искажений измеряется либо в процентах, либо в децибелах: [дБ] = 20 log ([%]/100). Чем больше величина коэффициента THD или THD+N, тем обычно хуже звучание. Среди аудиофилов бытует мнение, что определенные искажения, которые делают звучание «мягким» и «теплым», могут быть приятными на слух. Однако это не относится к компьютерной акустике и транзисторным усилителям из категории «ширпотреба».

THD колонок во многом зависит от мощности подаваемого на них сигнала. Поэтому глупо делать заочные выводы или сравнивать колонки только лишь по THD, не прибегая к прослушиванию аппаратуры (хотя по такому легкому пути иногда идут даже самые авторитетные издания). К тому же для рабочих положений регулятора громкости (обычно это 30…50%) значение THD производителями не указывается.

Электрическое сопротивление, импеданс (impedans)

Электродинамическая головка имеет определенное сопротивление постоянному току, зависящее от толщины, длины и материала провода в катушке (такое сопротивление еще называют резистивным или реактивным). При подачи музыкального сигнала, который представляет собой переменный ток, сопротивление головки будет меняться в зависимости от частоты сигнала.

В целом величина полного электрического сопротивления (impedans) акустической системы ни о чем, связанном с качеством звучания того или иного изделия, покупателю не скажет. Производителем указывается этот параметр лишь для того, чтобы сопротивление учитывали при подключении акустической системы к усилителю. Если значение сопротивления колонки ниже, чем у усилителя, в звучании будут присутствовать нелинейные искажения; если выше, то звук будет значительно тише, нежели с равным сопротивлением.

Корпус колонки, акустическое оформление

Одним из важных факторов, влияющих на звучание акустической системы, является акустическое оформление. При конструировании акустических систем производитель обычно сталкивается с проблемой в выборе акустического оформления. Их насчитывается больше десятка видов.

Акустическое оформление делится на акустически разгруженное и акустически нагруженное. Первое подразумевает оформление, при котором колебание диффузора ограничивается только жесткостью подвеса. При втором колебание диффузора ограничивается помимо жесткости подвеса еще упругостью воздуха и акустическим сопротивлением излучению. Также акустическое оформление делится на системы одинарного и двойного действий. Система одинарного действия характеризуется возбуждением звука, идущего к слушателю, посредством только одной стороны диффузора (излучение другой стороны нейтрализуется акустическим оформлением). Система двойного действия подразумевает использование в формировании звука обеих поверхностей диффузора.

Поскольку на высокочастотные и среднечастотные динамические головки акустическое оформление колонки практически не влияет, мы расскажем о наиболее распространенных в мультимедиа вариантах низкочастотного акустического оформления корпуса.

Очень широко применима акустическая схема, получившая название "закрытый ящик". Относится к нагруженному акустическому оформлению. Представляет собой закрытый корпус с выведенным на фронтальную панель диффузором динамика. Достоинства: хорошие показатели АЧХ и импульсная характеристика. Недостатки: низкий КПД, необходимость в мощном усилителе, высокий уровень гармонических искажений.

Но вместо того, чтобы бороться со звуковыми волнами, вызванными колебаниями обратной стороны диффузора, их можно использовать. Наиболее распространенным вариантом из систем двойного действия является фазоинвертор. Представляет собой трубу определенной длины и сечения, вмонтированную в корпус. Длину и сечение фазоинвертора рассчитывают таким образом, что на определенной частоте в нем создается колебание звуковых волн, синфазные с колебаниями, вызванными фронтальной стороной диффузора.

Для сабвуферов широко применяется акустическая схема с общепринятым названием «ящик-резонатор». В отличие от предыдущего примера диффузор динамика не выведен на панель корпуса, а находится внутри, на перегородке. Сам динамик непосредственного участия в формировании спектра низких частот не принимает. Вместо этого диффузор лишь возбуждает звуковые колебания низкой частоты, которые потом многократно увеличиваются по громкости в трубе фазоинвертора, выполяющего роль резонансной камеры. Достоинством этих конструктивных решений является высокий КПД при малых габаритах сабвуфера. Недостатки проявляются в ухудшении фазовых и импульсных характеристик.

Оптимальным выбором будут колонки среднего размера, по возможности с деревянным корпусом, выполненные по закрытой схеме или с фазоинвертором. При выборе сабвуфера следует обратить внимание не на его громкость (по этому параметру даже у компьютерных сабвуферов обычно имеется достаточный запас), а на достоверное воспроизведение всего диапазона низких частот. С точки зрения качества звучания наиболее нежелательны колонки с просверленными отверстиями для вентиляции, из тонкой пластмассы или очень маленьких размеров, едва превосходящих по габаритам динамик.

В начале 20 века были изобретены две важные вещи, позволяющие нам и поныне слушать музыку — динамик и усилитель. Первый представляет собой электромагнитную катушку с прикрепленным к ней диффузором. Электричество создает электромагнитные колебания в катушке, которые диффузор превращает в звук. Электричеством эту систему снабжает усилитель мощности, который, как нетрудно догадаться, усиливает слабый сигнал от источника — проигрывателя, магнитофона или аудиокарты.

Раньше усилители были ламповыми и громоздкими, потом — транзисторными. Сейчас вокруг полно небольших усилителей на микросхемах — везде, куда можно воткнуть наушники, есть такой. Уменьшение габаритов усилителей позволило их встраивать и в саму колонку, поэтому они сегодня бывают двух типов:

Активные. Идут в комплекте с усилителем, который, как правило, встроен в корпус одной из колонок.
Пассивные. К ним понадобится внешний усилитель или ресивер.

Отличить одни от других довольно просто — у пассивных нет разъема для сетевого кабеля.

Активная акустика

Большинство бытовых колонок сегодня — активные. Это удобно — покупателю не нужно ломать голову с выбором усилителя и сочетаемостью характеристик. Усилители класса D на копеечных микросхемах бывают настолько миниатюрными, что способны поместиться, например, в беспроводные наушники. Что примечательно, коэффициент гармонических искажений у усилителей класса D ниже, чем в самых продвинутых ламповых усилителях.

Соответственно, плюсы активных колонок легко перечислить:

Их просто подключить — в розетку, к источнику — и все.
Их проще выбрать, не надо ломать голову характеристиками. Производитель уже подобрал для колонки идеальный, на его взгляд, усилитель, покупателю остается лишь выбрать колонки.
Они экономят место: с ними меньше проводов, не нужна тумба для усилителя
Они бывают мобильными: портативные и беспроводные колонки могут быть только активными.
Они стоят меньше отдельного комплекта из колонок и усилителя — как правило, но далеко не всегда.

Казалось бы, одни плюсы? Даже если загуглить студийные мониторы, то 90% из них будут активными. То есть, раз уж в студиях большинство сводит на активной акустике, значит, она не только удобнее и проще, но и способна звучать эталонно? Да еще и, как правило, будет стоить меньше, чем комплект из пассивных колонок и усилителя. Зачем тогда вообще кто-то покупает все отдельно?

Дело в том, что качественные студийные мониторы — хороший пример того, как должны быть сделаны идеальные активные колонки. Большинство же бытовых экземпляров от этого идеала далеки:

Расположение усилителя и экранирование. Усилитель создает электромагнитные помехи, которые может улавливать катушка динамика. В идеале усилитель должен быть вне корпуса колонки, а сам корпус — экранирован графитом. На практике такое встречается редко, отсюда возникают частые проблемы с гулом, шумом и наводками у активных колонок.
Биампинг. В идеале у каждой колонки, а еще лучше — у каждого динамика — должен быть свой усилитель. То есть, сигнал от источника распределяется кроссоверами по усилителям, каждый усилитель работает со своим диапазоном частот и своим единственным динамиком. Такое распределение нагрузки позволяет получить больший запас мощности, низкий уровень искажений и защиту от перегрузок. С пассивными колонками такое легко организовать, но в активных эту схему можно найти, в основном, в профессиональной акустике. Чаще всего, усилитель встроен лишь в одну из колонок, а вторая подключается к первой и, по сути, является пассивной. При этом усилитель, который ради экономии подобран впритык по мощности, надрывается до хрипа, стараясь раскачать кучу динамиков, а иногда еще и сабвуфер.
Возможности. Обычно в студийных мониторах есть корректирующие фильтры, эквалайзер или даже приложение, позволяющее настроить звучание так, чтобы компенсировать недостатки комнаты. Хорошо, если в бытовых активных колонках есть трехполосный эквалайзер, но это далеко от того, что может предоставить профессиональная акустика. Не меньше возможностей можно найти в усилителе или ресивере для пассивной акустики — там тоже можно корректировать настройки кроссоверов и звучание чуть ли не каждого динамика.

Таким образом, если активные колонки будут обладать теми же возможностями, что и связка из усилителя и пассивной акустики, то и стоить они будут примерно одинаково. Только пассивная акустика более гибкая в настройке, и, разумеется, тоже обладает своими плюсами.

Пассивные колонки

Если хочешь сделать что-то хорошо — сделай это сам. Пассивная акустика дает возможность построить идеальную аудиосистему, не сэкономив ни на одном из чувствительных компонентов. Выбор колонок, усилителя, проводов, биампинг и бивайринг (дублирование спикерных кабелей, чтобы уменьшить сопротивление) — кого-то это отпугивает, но кто-то, наоборот, видит большие возможности.

Конечно, это все не относится к ситуации, когда просто нужна музыка на фон или фильмы во время ужина. Здесь речь идет о стереосистеме или домашнем кинотеатре, где звук должен впечатлять и восхищать, как бы пафосно это ни звучало. Это не значит, что от музыки должны трястись стены и падать штукатурка. Система может быть не очень мощной, но за счет высокого качества компонентов и согласованности их между собой, она будет звучать чище, динамичнее и детальнее, чем среднестатистические активные колонки.

Итак, пассивные колонки предоставляют больше свободы выбора и имеют другие важные преимущества:

Поэтапная покупка. Пассивная акустика позволяет решать, как распределить бюджет и что сейчас важнее — колонки или усилитель. Часто бывает, что дома волею судеб оказывается старый советский усилитель или колонки, и их реанимация и приобретение недостающих компонентов становятся новым хобби.
Апгрейд и расширение. Не обязательно покупать все топовое. Чем больше у системы компонентов, тем больше возможностей для апгрейда. Многие начинают с хорошего усилителя и недорогих колонок, поэтапно повышая их класс.
Возможности. Усилители и ресиверы предоставляют больше возможностей для настройки звука, чем активные колонки. Современные ресиверы часто снабжают приложениями для настройки звука под комнату, где стоит акустика. Это особенно удобно для многоканальных систем, ведь чем больше колонок, тем сложнее их согласовать между собой и с помещением.
Гибкость. Возможность экспериментировать с вариантами подключения. К примеру, можно подключить два саба или с помощью двух усилителей организовать биампинг с раздельной регулировкой громкости каждого динамика.
Надежность. Если все компоненты верно подобраны и хорошо согласованы друг с другом, то такую систему очень сложно перегрузить, она будет надежной и прослужит долго. Это объясняет множество усилителей и колонок еще советских времен на вторичном рынке.

При всех своих плюсах, пассивная акустика обладает недостатками:

Сложно подобрать. Источник, усилитель и колонки должны быть согласованы между собой по целому ряду характеристик: мощность, импеданс, чувствительность и т. п. Подробнее о том, как подобрать усилитель для пассивной акустики — в этой статье.
Потери сигнала. Усилитель стоит далеко, бывает, в десятках метров. Небольшие потери звука неизбежны, в отличие от активной акустики, где усилитель расположен в десяти сантиметрах от динамика.
Отсутствие мобильности. Роковой минус для пассивной акустики — тяжеленный усилитель и куча проводов. Не чета беспроводной колонке, управляемой со смартфона.

Где какие колонки уместны?

Если раньше ценители Hi-End признавали лишь пассивную акустику, то сегодня большинство производителей в этом сегменте имеют линейки активных колонок. Так что вопрос о том, что уместнее в домашней стереосистеме, остается вопросом бюджета и личных предпочтений. При ее конструировании нужно решить, что будет ее центром.

Пассивные колонки подключаются к усилителю или ресиверу, который может собрать под своей эгидой различные устройства: CD или Blue-Ray плеер, ТВ, ПК, игровую приставку, виниловый проигрыватель, медиасервер и т. п.
Активные проводные колонки не умеют объединять устройства. Для этого им понадобится все тот же ресивер или звуковой процессор. А вместе с ним цена системы уже значительно вырывается вперед относительно варианта с пассивными колонками.
Но этого недостатка лишены беспроводные колонки. Они умеют принимать сигналы от всех беспроводных устройств: смартфонов, планшетов, умных часов и иже с ними. Причем в стационарных колонках беспроводное подключение — лишь опция, обычно их можно подключить и проводами.

Помимо стереосистем, пассивные колонки чаще всего встречаются в домашних кинотеатрах. Во-первых, там акустика обычно подключается к ресиверу, в котором уже есть усилители, так что нет смысла платить еще и за усилители в самих колонках. Во-вторых, ресивер позволяет настраивать и регулировать звук централизованно во всей системе. Каждую единицу активной системы, напротив, придется настраивать отдельно.

К тому же каждая активная колонка требует себе розетку, что бывает непросто организовать. Поэтому при конструировании большой акустической системы в кинотеатрах и на больших концертных площадках всегда используются пассивные колонки. К ним не надо подводить питание, ими можно управлять с одного усилителя, они надежнее — в них особо нечему ломаться, они легче — проще подвесить на крепления возле сцены, их можно использовать под дождем на опен-эйрах.

В свою очередь, на малых площадках, где не нужно много звука, за счет простоты установки и настройки выгоднее будет активная акустика. Также активные студийные мониторы популярны в небольших проджект-студиях, в то время как в крупных студиях предпочитают пассивные мониторы, еще и встроенные в стену.

Каждый вариант хорош для своей ситуации. Активные колонки легко выбрать и подключить, они экономят место, бывают беспроводными и мобильными. Пассивные — более гибкие в настройке и подключении, они открывают возможности для экспериментов с усилителем и другими компонентами, незаменимы при организации многоканальной аудиосистемы.

Читайте также: