Что только не пытаются нам сегодня продать под названием «сабвуфер»! Начиная от малюсеньких настольных кубиков размером со стакан и заканчивая встроенными в ноутбук 20-мм пищалками на широком подвесе. Конечно, никаких ноутбуков, планшетов и даже саундбаров с настоящим встроенным сабвуфером не существует. Зато есть целый подраздел домашних акустических систем, предназначенный для качественного воспроизведения нижней части частотного диапазона. Именно о таких аппаратах и о том, какие они бывают и как их правильно выбирать, и пойдет речь в данной статье.
Откуда они взялись?
Собственно, отдельные низкочастотные модули появились на свет практически одновременно с появлением многополосных акустических систем. Задача создания адекватного звукового давления в низкочастотном диапазоне ниже 100 Гц стояла перед создателями АС с самого начала. А поскольку человеческий слух гораздо более чувствителен к средним и высоким частотам, то настроенная, что называется, в линейку акустическая система субъективно может восприниматься как лишенная должного басового фундамента. И это при воспроизведении музыки, что же тогда говорить о передаче низкочастотных эффектов в кино? Конечно, настоящую революцию в этой области совершил Джордж Лукас с внедрением своего стандарта THX в 1981 году, однако и задолго до этого в кинотеатрах устанавливались акустические системы с отдельными низкочастотным модулями. Именно оттуда, а также из студий звукозаписи, они и перекочевали в домашний кинотеатр и домашние стереосистемы, став их неотъемлемой частью.
Конструкция сабвуфера
Сабвуферы бывают активными, то есть со встроенными усилителями и другой электроникой, и пассивными, которые требуют внешнего усиления. Последние в настоящее время практически полностью перекочевали в раздел профессионального и инсталляционного оборудования. Такая конфигурация удобна тем, что вынесенная за пределы корпуса электроника может устанавливаться, где угодно, а сам сабвуфер раз и навсегда размещается в необходимом месте. И для управления его настройками нет нужды даже подходить к нему.
Конструктивно сабвуфер представляет собой одну или несколько динамических головок большого диаметра, установленную в корпусе. Бескорпусные модели используются для установки в ниши помещений в составе инсталляционных проектов.
Акустическое оформление активных сабвуферов, чаще всего, представляет собой фазоинвертор либо закрытый корпус. Популярны также варианты с фазоинвертором в виде пассивного излучателя, то есть лишенного магнитной системы динамика. Однозначного преимущества ни один из видов оформления не имеет, все зависит от мастерства разработчика и используемых динамиков, каждый из которых рассчитан на оптимальную работу в определенном акустическом оформлении.
Обычно в сабвуферах устанавливаются динамические головки диаметром от 200 мм (8 дюймов) и до 457 мм (18 дюймов), диффузоры большего диаметра, как правило, встречаются редко и в очень дорогих моделях. Существует два подхода к конструкции современных активных низкочастотных модулей. Первый заключается в установке мощных головок диаметром 8-12 дюймов с длинным ходом и усилителей повышенной мощности, позволяющих держать в узде тяжелый диффузор и большую катушку. Второй подход предполагает использование «быстрых» динамиков 12-18 дюймов с низкой добротностью и соответствующих им усилителей, в этом случае перемещение нужного объема воздуха достигается не за счет большого хода диффузора, а за счет его увеличенной площади. Однако на практике разработчику приходится сочетать два подхода для получения сбалансированного результата.
Обязателен ли отдельный сабвуфер в домашнем кинотеатре?
Если вы хотите получить ощущения, близкие к тому, что вы слышите при походе в кино, то да – обязателен. Без него можно обойтись в том случае, если фронтальные пары имеют активную басовую секцию, оснащенную солидными динамиками и мощными встроенными усилителями. В том же случае, если у вас есть только AV-ресивер и обычные напольные колонки типа «столбик», то сабвуфер вам однозначно потребуется. Только в этом случае вы получите нужный уровень звукового давления в диапазоне, в котором сосредоточены все низкочастотные спецэффекты.
Нужен ли сабвуфер в стереосистеме?
Это дело вкуса и личных предпочтений. Учитывая, что многие современные акустические системы не отличаются громоподобным басом, то желание добавить несколько лишних децибелов на НЧ абсолютно естественно. Однако необходимо учитывать, что правильная настройка сабвуфера может оказаться затруднена из-за ограничений по месту его размещения, а также в силу конструкции АС. Но об этом мы расскажем ниже.
Какой сабвуфер покупать?
Ответ, казалось бы, очевиден – чем больше и дороже, тем лучше. Однако выбор зависит не только от бюджета, но и от того, как и где вы планируете использовать аппарат. В отношении правильно спроектированных аппаратов размер действительно имеет значение, и чтобы прокачать большое помещение, нужны серьезные мускулы. Может показаться странным, но дороже всего даются последние несколько герц нижней октавы, за создание нужного звукового давления на которых фанаты правильного баса готовы платить серьезные деньги.
Поэтому рекомендацию лучше сформулировать так – покупать нужно качественный сабвуфер, соответствующий вашим задачам и площади помещения. Если речь идет о небольшой типовой комнате площадью около 20 квадратных метров, то вполне можно удовлетвориться одной моделью из той же линейки акустических систем, к которой относятся все остальные колонки вашего домашнего кинотеатра. Как правило, это будет сабвуфер средней мощности с динамиком 8-10 дюймов. Однако если вы хотите озвучить большой зал размером от 40 квадратных метров, то лучше озаботиться приобретением нескольких сабвуферов, причем лучше всего производства фирм, специализирующихся на их выпуске. К таковым можно отнести SVS, REL, M&K Sound, Velodyne, JL Audio.
На что обращать внимание
Помимо большого динамика и мощного встроенного усилителя хороший сабвуфер должен иметь расширенные возможности по подключению и настройке, если только он не предназначен для включения в систему THX, где все настройки низкочастотного канала обычно производятся на уровне процессора.
Наиболее гибкий в настройке сабвуфер должен иметь двухканальный низкочастотный вход на разъемах RCA с регулируемой частотой среза, отдельный монофонический вход LFE с фиксированной частотой среза, высокочастотный вход на акустических терминалах, общий регулятор уровня, плавный или двухпозиционный регулятор фазы. Не лишней будет и возможность беспроводного подключения по Bluetooth или даже Wi-Fi, равно как и система автоматической калибровки.
Сколько платить?
Вопрос вопросов. Практика показывает, что выдавать действительно правильный бас и предоставить возможность гибкой настройки способны сегодня модели стоимостью около 1000 евро и выше. Маленькие кубики в диапазоне 500-600 евро тоже имеют право на существование, но их удел – совсем небольшие комнаты. Скажем откровенно – серьезный аппарат, способный работать на частотах от 16 Гц с нужным уровнем звукового давления обойдется весьма недешево.
Где устанавливать?
Несмотря на то, что на частотах ниже 100 Гц звук не обладает выраженной направленностью, устанавливать сабвуфер где попало нельзя. За счет отраженного звука и интермодуляционной составляющей он все может иногда выдавать свое истинное местоположение. Желательно размещать низкочастотный модуль в передней полусфере звукового поля, оптимально – на той же линии, что и фронтальные громкоговорители. При наличии нескольких сабвуферов в системе можно поиграть их взаимным расположением для того, чтобы в точку прослушивания звук приходил одновременно и в фазе.
До недавнего времени вопрос настройки сабвуфера был одним из самых сложных при инсталляции даже недорогого домашнего кинотеатра. Однако с появлением систем автоматической калибровки сначала в AV-ресиверах и процессорах, а затем и в самих сабвуферах, существенно упростил задачу. Тем не менее, определенная корректировка результатов работы автоматического настройщика может потребоваться. Дело в том, что алгоритмы обычно по умолчанию работают таким образом, чтобы в точке прослушивания вы получали максимум прямого излучения, не затушеванного отраженными сигналами. И в зависимости от акустических условий в зале система настройки иногда может серьезно занижать уровень сигнала в канале LFE, если при помощи введения временной задержки и фазовой коррекции не получается добиться нужного результата. То есть сигнал в итоге получится чистым, но слабым. В большинстве случаев достаточно будет затем в ручном режиме поднять уровень на несколько децибелов, чтобы получить искомый бас.
Более того, для интеграции активного сабвуфера в музыкальную стереосистему потребуется большая степень ручного труда. Любители трифоника знают, насколько трудным иногда бывает процесс грамотного согласования, например, полочных мониторов и единственного на два канала сабвуфера. Детальная инструкция по настройке в разных сценариях не входит в задачу данной статьи, однако главное правило для любого правильно настроенного сабвуфера давно известно и не менялось. Сабвуфера не должно быть слышно! То есть слушатель не должен на слух определить не только местоположение аппарата, но и вообще догадаться, что в системе работает сабвуфер. А это означает, что низкочастотный модуль должен быть идеально согласован с основными АС по уровню, фазе и временным характеристикам. Качественный и правильно настроенный сабвуфер выводит звучание системы на другой уровень, делая его более объемным, воздушным и масштабным, не меняя его основного характера.
Затем, чтобы сделать сабвуфер. У кого-то может возникнуть вопрос: «а зачем может понадобиться делать сабвуфер самому, когда в магазине огромный выбор готовых?» А затем, что изготовив его самостоятельно, можно получить звук требуемых характеристик, наиболее оптимально использовав имеющийся объем. Для автомобилей это особенно актуально: стандартные прямоугольные сабвуферы съедают очень много лишнего места в багажнике. Фактически, кроме фабричного сабвуфера в багажник средней машины толком уже ничего не поместится.
Самодельный же сабвуфер может в точности повторять обводы багажника, может быть закреплен на потолке или внутри запасного колеса – все зависит только от фантазии хозяина авто и его навыков обращения с электролобзиком и шуруповертом. Можно собрать сабвуфер и из нескольких динамиков. Например, взяв 4 динамика относительно небольшого диаметра и разместив их по углам багажника, можно оставить большую часть багажника свободной для груза и, в то же время, добиться звукового давления не меньше чем у «монстра», который займет багажник целиком. Кроме того, имеющий немало преимуществ вариант оформления сабвуфера типа «free air» (о котором ниже), возможно изготовить только самостоятельно или на заказ – в магазине такой сабвуфер не купишь.
Даже если у вас нет желания возиться со сборкой самому, сейчас существует множество фирм, готовых изготовить сабвуфер на заказ – достаточно привезти динамики и показать, куда их поставить. Остается только подобрать по характеристкам сами динамики.
Характеристики сабвуферных динамиков.
Линейка динамиков производства MTX audio. Взаимосвязь между диаметром, мощностью и звуковым давлением есть, но не однозначная.
Диаметр динамика. Бытует мнение, что чем больше диаметр динамика сабвуфера, тем лучше. Мнение не совсем верное. Хотя мощные сабвуферы обычно действительно имеют большой размер динамика, существует большое количество огромных (более 15 дюймов) динамиков, совершенно непригодных для изготовления сабвуфера – например, динамики средней частоты для аудиосистем открытого воздуха. Поэтому диаметр сабвуферного динамика должен рассматриваться скорее как его геометрическая характеристика – влезет/не влезет в предназначенное место. Подбор же конкретной модели лучше производить по другим параметрам.
Комбинация, в которой усилитель слабее сабвуфера, при грамотной настройке системы, считается более безопасной – но только при грамотной. Эта комбинация опасна тем, что усилитель при запредельных нагрузках входит в режим клиппинга и начинает выдавать на выходе высокочастотный сигнал большой мощности, очень опасный для динамиков. Первым признаком «клипания» усилителя являются хрипы, трески и щелчки, появляющиеся в звучании сабвуфера. Правильно работающая защита от перегрузки усилителя, настройка его чувствительности и фильтров – могут обезопасить динамик от воздействия «клипа», но это требует правильного подбора комплектующих и их настройки.
Чувствительностьхарактеризует создаваемое динамиком звуковое давление, показывая, насколько громко (в дБ) будет звучать поданный на вход сигнал в 1Вт на расстоянии 1м от динамика. Для устройств сравнимой мощности – чем больше чувствительность, тем громче звук.
Импедансили внутренне сопротивление динамика должно в точности поддерживаться усилителем. Если подключить динамик с импедансом 2 Ом к выходу, рассчитанному минимум на 4 Ом, то выходной каскад усилителя может перегореть, не выдержав вдвое возросших токов. Если же наоборот, подключить нагрузку на 8 Ом к выходу, рассчитанному максимум на 4, то звук динамика будет намного тише, чем если подключение производилось бы правильно.
Иногда для увеличения звукового давления к усилителю подключают несколько динамиков. Тогда их общий импеданс считается по формуле, соответствующей типу подключения. Кроме того, для удобства подстройки динамиков под усилитель, многие производители выпускают динамики с двойной обмоткой. Преимущество таких динамиков в том, что обмотки можно подсоединять как последовательно, так и параллельно, приводя, таким образом, импеданс динамика к требуемому значению.
Материал подвеса. Подвес диффузора динамика сабвуфера для обеспечения низкой резонансной частоты должен обладать большой гибкостью. Жесткие подвесы, вроде бумаги и ткани, очень популярные в простых динамиках, здесь не подойдут. Второе требование к материалу подвеса – его упругость не должна меняться в диапазоне хода диффузора. Мягкая резина и пенополиуретан (поролон) идеально подходят в качестве подвеса, но, к сожалению, имеют низкие эксплуатационные качества.
Разрушившийся подвес из пенополиуретана.
Пенополиуретан не выносит прямых солнечных лучей и при активной эксплуатации со временем рассыхается и трескается. Резина хоть и меньше, но тоже подвержена атмосферным воздействиям, кроме того, она «дубеет» на морозе. Каучуковые подвесы и подвесы из пенорезины имеют лучшие эксплуатационные качества, но они обладают большей упругостью и звук таких динамиков более «жесткий». В то же время не стоит рассматривать материал подвеса, как определяющую характеристику – конкретный состав у каждого производителя свой, и каучуковый подвес одного динамика может оказаться намного мягче резинового подвеса другого.
Резонансная частота – это, грубо говоря, такая частота, с которой упругая система будет колебаться, если дать ей единичный импульс. Еще грубее – на этой частоте заставить колебаться упругую систему легче всего. Амплитудно-частотная характеристика таких систем имеет ярко выраженный пик в районе резонансной частоты. Но если мы взглянем на АЧХ любого динамика, никакого пика мы там не увидим – и понятно, почему: кому нужен динамик, который будет громко звучать только на одной частоте? АЧХ динамика сглаживается, в основном при помощи постоянного магнита, находящегося с тыльной стороны динамика. Вместе с катушкой диффузора этот магнит играет роль электромагнитного тормоза, демпфируя упругие колебания диффузора. В результате на АЧХ резонансной частоты не видно, но она никуда не девается – на этой частоте внутреннее сопротивление (импеданс) динамика максимально. Чем важна резонансная частота? Тем, что она очень близка к частоте среза динамика – частоте, ниже которой громкость звучания стремительно падает до 0. Так происходит потому, что чем ниже частота, тем ниже скорость движения диффузора и тем больший объем воздуха он должен «сдвинуть» (создать звуковое давление) для поддержания громкости. И чем дальше частота уходит от резонансной в «низы», тем сложнее динамику создать необходимое звуковое давление. На практике для сабвуферов обычно допускается работа на частоте немного ниже резонансной, но насколько конкретно – можно узнать, только посмотрев на АЧХ. Не имея перед глазами графика, лучше ориентироваться на то, что минимальная частота будущего сабвуфера вряд ли будет ниже 70-80% от резонансной частоты динамика. Т.е., если перед вами огромный 15-дюймовый «блин» с мощным магнитом, но с резонансной частотой в 70 Герц – это не сабвуферный динамик и хорошей передачи «низов» от него ждать не стоит, поскольку слышимые частоты начинаются с 20 Гц. Не забывайте также, что при любом варианте оформления сабвуфера, кроме «бесконечного экрана» резонансная частота сабвуфера будет выше резонансной частоты динамика.
Поведение динамика после подачи импульсного сигнала для различных значений полной добротности. Хорошо заметны собственные колебания диффузора, начинающиеся при добротности выше 1.
Полная добротность характеризует как раз вышеупомянутую упругость системы – чем выше полная добротность, тем более упруг динамик, и тем ярче на его АЧХ выделяется резонансная частота. Высокая полная добротность динамика (выше 1) – однозначно плохо, пик АЧХ на частоте резонанса будет заметен при любом оформлении. Динамики с низкой полной добротностью (ниже 0,5) также надо выбирать с осторожностью – различные варианты оформления по-разному повышают полную добротность, но если итоговая полная добротность будет ниже 0,4, звук начнет искажаться. Выделяют два конкретных значения, на которые можно ориентироваться при вычислении полной добротности будущего сабвуфера: 0,577, характеризующаяся минимальными временными задержками и 0,707, обеспечивающая максимально гладкую АЧХ. С учетом всех факторов динамики разделяют на:
— предназначенные для оформления «free air» с полной добротностью больше 0,7;
— предназначенные для оформления в «закрытый ящик» с полной добротностью 0,4-0,7;
— предназначенные для фазоинверторов с полной добротностью до 0,4.
Эквивалентный объем – это такой объем воздуха за диффузором в корпусе «закрытый ящик», который создаст упругость, близкую к упругости подвеса самого динамика. Сам по себе эквивалентный объем не является оценочной характеристикой, нельзя сказать, что такое его значение – хорошо, а сякое – плохо. Однозначно одно – чем больше эквивалентный объем динамика, тем больших размеров «закрытый ящик» или фазоинверторный корпус потребуются для этого динамика, чтобы обеспечить хороший звук.
Оформление сабвуфера.
Очень простое в исполнении, но не самое удачное оформление типа «free air». Полка багажника закреплена неплотно, неизбежны скрипы и дребезг при работе динамиков. Кроме того, под вопросом звуконепроницаемость такой стенки.
Звук в динамике генерируется с обеих сторон диффузора. И, из-за способности звуковых волн низкой частоты огибать препятствия, в сабвуферных динамиках звук с тыльной стороны диффузора накладывается на основной и глушит его. Поэтому просто поставить динамик в багажник недостаточно – надо отделить звук с задней стороны диффузора от основного – т.е. «оформить» динамик. Обычно сабвуферные динамики в автомобиле оформляются как «free air» или «закрытый ящик». Сабвуферы ручной сборки в фазоинверторном корпусе встречаются редко. Во-первых, самостоятельный расчет и изготовление фазоинверторного корпуса – дело непростое. А во-вторых, форма такого корпуса тоже имеет значение, и разместить фазоинверторный корпус в каком-нибудь «закутке» может и не получиться.
Варианты оформления «free air».
«free air» или «бесконечный экран» – вариант оформления, в котором динамик встроен в звуконепроницаемый экран, объем воздуха за которым значительно (в 10 и более раз) превышает эквивалентный объем динамика. Экран может разделять на две части багажник, или отделять багажник от салона. Плюсы такого оформления порой являются определяющим аргументом за покупку сабвуферных динамиков вместо готового сабвуфера:
— оптимальное использование пространства;
— нет потерь мощности из-за гашения звука;
— этот вариант оформления не меняет резонансную частоту и полную добротность динамика;
Минусы тоже имеются. Звуковое давление сабвуфера в таком оформлении будет минимальным, а еще возможны изменения качества звука при заполнении багажника.
Варианты оформления «закрытый ящик».
«Закрытый ящик» представляет собой герметичный звукоизолированный короб, в котором звук с задней стороны диффузора просто глушится. Кроме того, за счет герметичности корпуса за диффузором создается воздушная подушка, сглаживающая резкие движения диффузора и позволяющая выдерживать большую мощность. Резонансная частота и полная добротность сабвуфера будут примерно в 1,5 раза выше, чем аналогичные показатели динамика. Плюсы – в простоте, дешевизне и большей устойчивости к пиковым нагрузкам. Минусы:
— немаленькая часть мощности уходит «вхолостую»: звук за диффузором просто глушится;
— такой корпус отнимает из внутреннего пространства автомобиля объем, не меньший, чем эквивалентный объем динамика;
Сабвуфер в фазоинверторном корпусе в багажника автомобиля.
В фазоинверторном корпусе существует отверстие, расстояние от которого до динамика подобрано таким образом, чтобы звуковая волна с задней стороны диффузора доходила до отверстия в той же фазе, что и с передней стороны. Звук не глушится, мощность расходуется более эффективно. Полная добротность в таком корпусе повышается еще больше, чем в предыдущем случае. Минус в том, что длина волны зависит от частоты, и при отклонении длины волны от расчетной, звук будет искажаться. Кроме того, динамики в таких корпусах больше подвержены повреждениям при больших нагрузках – это особенно актуально, если на усилителе нет фильтра сверхнизких частот (subsonic).
Варианты выбора.
Для оформления сабвуфера типа «free air» вам понадобится динамик с полной добротностью в районе 0,5-0,7 и резонансной частотой 25-40 Гц. Чувствительность такого динамика должны быть повыше, зато вполне допускается большой эквивалентный объем. Такой динамик будет стоить от 3000 рублей.
Для оформления сабвуфера в «закрытый ящик» подойдут динамики с полной добротностью пониже и с небольшим эквивалентным объемом. Такие обойдутся вам от 3000 до 8000 рублей.
Если вы хотите установить несколько динамиков по углам багажника в оформлении «закрытый ящик», оставив максимальный объем для перевозки грузов, выбирайте среди динамиков с минимальным эквивалентным объемом. Такие будут стоит около 4500-5000 рублей.
Для подключения сабвуфера к имеющемуся усилителю по мостовой схеме выбирайте среди 4-Омных динамиков (большинство усилителей рассчитано именно на такой импеданс при подключении динамиков «в мост»). Он обойдется вам в 3000-8000 рублей
