Закрытый ящик: полвека истории и большое будущее
| Оглавление |
|---|
| Страница 1 |
| Страница 2 |
| Страница 3 |
| Страница 4 |
| Страница 5 |
За один рабочий день, если взяться, можно найти с полсотни источников, от умных книжек до невнятного бормотания в Интернете, где будет сказано теми или иными словами: простейшее акустическое оформление динамического громкоговорителя — закрытый ящик. Наверное, уже понятно: я с этим согласиться не могу.
Давно не встречались (в этой рубрике), давно я вас ничем не удивлял. Вот прямо сейчас и начну. Считайте: Закрытый ящик как способ акустического оформления громкоговорителя — предмет изобретения. У которого есть автор, номер патента и прочие американские пироги. Заявка на этот патент была подана в марте 1954 года, а удовлетворена — в декабре 1956-го, так что сейчас, можно считать, полувековой юбилей в самом разгаре. Патент, выданный в 1956 году, спустя шесть лет был оспорен в суде и аннулирован. Хотя к этому времени автор изобретения продал двум компаниям лицензии на использование плодов своего интеллектуального эксцесса и на полагающиеся выплаты жил припеваючи. Несмотря на судебную коллизию, образец первого серийного громкоговорителя в акустическом оформлении типа «закрытый ящик» стал экспонатом крупнейшего политехнического музея мира. Интеллектуальные эксцессы, направленные на усовершенствование(!) закрытого(Н) ящика(!!!), не только не прекращались на протяжении упомянутого полувека, они продолжаются до сих пор. Если для вас перечисленное ассоциируется с «простейшим» — мы вкладываем в это слово разный смысл. Теперь —по порядку.
ЖИТЬ СТАЛО ЛУЧШЕ
Имя изобретателя закрытого ящика — Эдгар Вильчур. У нас граждане с такой фамилией тоже живут, по большей части юристы и медики. Американский Вильчур до войны окончил колледж по линии изобразительных искусств, повоевал на Тихом океане, демобилизовался в чине капитана, поселился в Нью-Йорке и открыл там радиомастерскую. Чтобы соответствовать, дипломированный художник Вильчур затруднился получением ещё одного высшего образования, на этот раз — технического, что его в итоге и прославило. Война закончилась, жить в Америке стало лучше, жить в Америке стало веселее, спрос на аудиотехнику (в тогдашнем представлении оней) и её обслуживание рос не по дням, а по часам. Вот тогда-то капитан запаса Вильчур и сделал одно из двух своих великих изобретений*.
Логично спросить: а что, до середины 50-х годов ни один динамик не оказывался вставленным в ящик с замкнутым объёмом? Оказывался, но как бы иначе. Взгляните, как развивалось акустическое оформление громкоговорителей до Вильчура. Динамик (собственно головка) не может воспроизводить низкие частоты, потому что происходит акустическое короткое замыкание: вместо того, чтобы создавать волну давления перед диффузором, динамик перекачивает воздух от передней стороны диффузора к задней, движущейся в противоположную сторону.
Чтобы этого не происходило, динамики стали ставить в акустический экран. Скорость распространения волны давления (она же — скорость звука) в воздухе конечна и известна. Пока волна давления не обежит акустический экран и не даст себя погасить противофазной волной тыльной части диффузора, динамик не будет излучать звук как положено. Когда расстояние от передней части диффузора до задней по кратчайшему пути (через край экрана) сравняется с длиной полуволны на этой частоте, интенсивность излученияначнёт падать. Теперь прикиньте цену вопроса: при экране метр на метр расстояние от передней стороны диффузора до задней (с поворотом через край экрана) будет тот же метр, а это — полволны на частоте 67 Гц.
*Вторым в 1958 году стала купольная пищалка. Сегодня это не в тему, но не снять шляпу перед этим человеком может только не имеющий сердца. Отсутствие шляпы как оправдание не принимается.
Громкоговоритель AR-3, воплотивший оба изобретения Вильчура, акустический подвес и купольную пищалку, составляет часть экспозиции Смитсонианского Института в США
Довольно быстро сообразили, что экран может быть и неплоским, и завернули его в эдакий полуящик. Так, собственно, и были многие годы устроены акустические системы радиоприёмников и радиол середины прошлого века. Элементарная бытовая логика подсказала: а что если «приделать дно закромам Родины»? Закрыть ящик сзади, закрыв и вопрос об акустическом замыкании. Заманчиво? Да, но тут же открылся другой вопрос. Если при открытом ящике диффузор гонял воздух туда-сюда практически беспрепятственно, то замкнутый объём стал сопротивляться, обладая упругостью.
Резонансная частота динамика, на которую никак не влияла его установка в экран или в «полуящик», тут же подскочила: упругость воздушного объёма была эквивалентна увеличению жёсткости подвеса. Ящики приходилось делать настолько большими, чтобы упругость воздуха внутри оказывалась намного ниже упругости собственно подвеса головки. Итог: зародившееся в Америке в начале 50-х движение за высокую верность звуковоспроизведения, и поныне известное как Hi-Fi, породило и чудовищного размера звуковые колонки.
Cобственно, то, что предложил Вильчур, называлось и до сих пор иногда называется acoustic suspension — акустический подвес. Многие из тех, кто интересовался вопросом, искренне считают, что это было придумано с целью уменьшить габариты громкоговорителей. Так на самом деле и произошло, но это было не основной, а побочной целью Вильчура.
Около года назад, в контексте продолжающегося юбилея, Вильчур давал интервью журналу «Stereophile», где толково объяснил, что привело его к идее закрытого ящика. Его целью было снижение нелинейных искажений, вносимых акустическими системами. В 50-е годы можно было запросто купить усилитель (ламповый, жили же люди!) с нелинейными искажениями меньше 0,5% при мощности чуть ли не 50 Вт. Однако присоединенный к такому усилителю громкоговоритель тут же повышал суммарный коэффициент гармоник как минимум в двадцать раз. Вильчур задал себе вопрос: почему? И ответил: из-за нелинейности подвеса.
В те годы подвес диффузора динамика классической уже тогда конструкции состоял из жёсткой центрирующей шайбы, часто сделанной из гетинакса в форме эдакого паука (откуда и сохранившееся в англоязычной литературе слово spider применительно к этому элементу конструкции динамика) и гофра, который тогда был действительно гофром — волнистой частью диффузора, обеспечивавшей ему возможность перемещаться вдоль оси магнитной системы. Всё вместе это образует пружину, вместе с массой диффузора и звуковой катушки создающую колебательную систему.
Популярное объяснение принципа акустического подвеса в одной из статей Вильчура
Всякая рукотворная пружина не идеальна. Её реакция на сжатие или растяжение не вполне линейна, она может быть сжатой д
о упора (эффект насыщения), её параметры зависят от времени и множества иных факторов. Но ведь есть же идеальная пружина, это — упругость воздушного объёма. Воздух не устаёт, не изнашивается, воздушная пружина всегда линейна. Или намного более линейна, чем любая другая. И тогда Вильчур решил сделать динамик с воздушной пружиной, что обещало намного большую линейность подвеса.
Само по себе прозрение Вильчура удивляет очевидностью (глядя из нового века, задним умом-то кто не крепок). Существовало (и до Вильчура, только он всё очень чётко сформулировал) понятие «оптимальной резонансной частоты». Оно означало следующее: у динамика с более или менее ровной АЧХ с понижением частоты вплоть до резонансной амплитуда диффузора растёт обратно пропорционально квадрату частоты. То есть: от 100 до 50 Гц амплитуда возрастает вчетверо, а звуковое давление остаётся неизменным (в идеальном случае). Ниже резонансной частоты амплитуда расти перестаёт, а создаваемое звуковое давление падает со скоростью 12 дБ/окт.
Значение частоты, ниже которой останавливается рост амплитуды (а это резонансная частота), должно быть увязано с возможностями динамика. Ну, например: если бы у 6-дюймовой головки тех времён, с весьма ограниченным ходом диффузора, сделать резонансную частоту 50 Гц, то при приемлемой громкости звучания задолго до достижения этой частоты амплитуда превысит возможности подвеса, всё захрипит, привет семье. Если же взять динамик большего диаметра, ему для создания того же звукового давления амплитуда потребуется меньшая, поэтому ему можно позволить играть ниже.
| ← Краткая история возникновения Hi-Fi | Громкоговорящее устройство → |
Комментарии
Villiam
04.09.2008 17:09 #PaLyCH
07.10.2008 13:07 #koba
04.01.2010 00:20 #мазал внутри ящиков битумной антишумовой мастикой,прокле яв алюми-
невой фольгой с основой битумной мастики,(мастик а к мастике,утюгом) и фольгу покрыл той-же мастикой,в сабфуфере был проложен мат с ваты в марле,звук существенно улучшился и даже удалось все продать по нормальной цене.Хочу улучшить звук дали икон6 посоветуйте как, для себя. Ответить