Общеизвестно, что громкоговорители, совершенно одинаковые по конструкции и размерам корпуса, звучат по-разному только лишь потому, что корпуса выполнены из разных материалов. Звучание может отличаться, даже если два корпуса изготовлены из дерева одной и той же породы, но стенки ящика имеют разную толщину. По мере увеличения опыта становится очевидным, что даже аналогичные головки громкоговорителей в корпусах одной и той же конструкции, из одной и той же древесины, более того – изготовленные одним столяром, отличаются по звучанию. Ситуация интригующая, и эта проблема, которая интересовала меня в течение многих лет. По мере возможностей исследовались разные корпуса, и представляется заслуживающим внимания привести здесь всю информацию, собранную воедино. Хотя все проблемы еще никоим образом не решены.

Обычные кривые частотных характеристик слабо объясняют те различия в качестве звучания, о которых пойдет речь в ходе дальнейшей дискуссии. Заманчиво было бы объяснить субъективно воспринимаемые различия определенными отклонениями в измеренной характеристике. Например, что именно пик амплитудой в 1 дБ и шириной 20 Гц, расположенный в некоторой точке между 500 и 1000 Гц приводит к таким различиям в качестве звучания, которые будут очевидными в течение первых двух секунд сравнительного прослушивания. Такого рода предположения и выводы сделать настолько же легко, насколько трудно, почти невозможно их опровергнуть. На этом и основывается большинство рекламных уловок. Безусловно, различия в качестве могут отражаться на частотной характеристике, все же опыт подсказывает, что действительная причина часто бывает скрыта за значительным количеством недостоверной либо ненужной информации.

Корпуса громкоговорителей почти всегда изготавливаются из дерева, и очевидно, что стенки из древесины с наибольшей плотностью будут давать наибольшее ослабление на единицу толщины. В таблице 1 перечислены плотности большинства пород древесины, интересных с точки зрения использования их для корпусов громкоговорителей. Эбеновое дерево, дуб и африканский тик, возможно, более пригодные для Индии и Африки, возглавляют список, а сосна находится в нижней части списка. Тем не менее, поскольку плотности перечисленных пород дерева отличаются менее чем в четыре раза, разница в величине ослабления составит всего лишь около 10 дБ.

Таблица 1.Плотность различных пород древесины и искусственных материалов из нее.

Древесина	Плотность, кг/м3
Эбеновое дерево	1400
Самшит	1200
Тик	1000
Дуб	850
Красное дерево	670
Сосна	420
Фанера	670-1400
Столярная плита	670-850

Замечания относительно характеристик передачи панелей основаны на упрощенных теоретических предпосылках. Более детальные исследования показывают, что величина затухания любой панели падает до очень низких значений на частотах, соответствующих механическим резонансам панели. На частоте резонанса (и в ее ближайшей окрестности) амплитуда смещения панели велика, и она становится акустически прозрачной. Количество звуковой энергии, переданной через панель - функция амплитуды перемещения панели, которая, в свою очередь, зависит от механических потерь в материале; увеличение потерь уменьшает амплитуду вибраций и, таким образом, уменьшает количество звуковой энергии, передаваемой через панель. Таким образом, для того, чтобы гарантировать отсутствие хорошо выраженных панельных резонансов, возможно даже более важно выбирать древесину с высокими внутренними потерями, чем только лишь по критерию наибольшей плотности. Когда это соблюдено, то ослабление, вносимое стенками корпуса, соответствует теоретической зависимости – возрастает приблизительно на 6 дБ при удвоении массы поверхности или частоты сигнала. Когда деталь из древесины согнута, соседние волокна смещаются относительно друг друга, и на преодоление трения между волокнами требуется дополнительная энергия, которая рассеивается в виде тепла. Именно эти потери энергии демпфируют отдельные механические резонансы, которые характерны для не очень качественного корпуса. Трудно предсказать, какая древесина будет иметь наиболее высокие внутренние потери, поскольку они зависит от структуры дерева, а от значения плотности напрямую не зависят. Тем не менее, кажется вполне вероятным, что внутренние потери будут наиболее высокими у материалов с разнородной структурой, таких как фанера, мебельный щит и ДСП, в которых есть дополнительные потери на трение при перемещении смежных слоев материала.

В качестве величины, характеризующей внутреннее затухание, инженеры-механики привыкли использовать «коэффициент демпфирования» – натуральный логарифм отношения амплитуд последовательных циклов колебаний в вибрирующей системе. Инженеру-связисту более знакомо понятие добротности вследствие широкого применения во всех областях, связанных с настройкой цепей. В тестах амплитуда перемещения луча стандартизованных размеров была измерена электрическим методом, а добротность была определена через значения двух частот, на которых амплитуда составляла 70% от максимальной величины.

← Теория резонансов корпусов громкоговорителей

О басах и корпусах (рукопись) →