Предлагаемый метод расчета фазоинвертора основан на простейших измерениях, проводимых с вполне определенным экземпляром громкоговорителя, устанавливаемым в акустический фазоинвертор и на номографическом определении размеров последнего.
В первую очередь, руководствуясь рис. 1 и таблицей, необходимо изготовить «стандартный объем» — герметичный фанерный ящик, все стыки которого во избежание утечек воздуха тщательно подогнаны, проклеены и промазаны пластилином.
Малогабаритные колонки для качественного воспроизведения звука
Расчет закрытого ящика (Версия 2)
Акустическое оформление в виде закрытого ящика можно рассматривать как предельный случай ящика-фазоинвертора с бесконечно малым отверстием. Эквивалентная акустическая схема низкочастотной головки в закрытом ящике может быть получена, если в схеме рис. 3 отбросить элементы, относящиеся к инвертору. Соответствующая частотная характеристика громкоговорителя совпадает с уравнением (17) при y3 = y4 = 0.
Среди множества типов частотных характеристик, которые могут быть получены для громкоговорителя в виде закрытого ящика. Наибольший интерес представляют гладкие частотные характеристики Баттерворта второго порядка. Эти характеристики образуются при условии выполнения соотношений между параметрами головки и ящика, выраженных уравнением (27) при f b /f s = 0. Особенностью громкоговорителей с частотными характеристиками Баттерворта второго порядка является то обстоятельство, что частота среза f 3 (29) совпадает с резонансной частотой головки в ящике f c .
Расчет фазоинвертора
В связи с частыми письмами о помощи расчета того или иного акустического оформления, пишу эту статью. Я не буду ни кому рассчитывать оформление, не всегда есть время. Я это сайт создал специально для тех, кому интересна акустика и которые хотят в ней разбираться. Я лучше выложу для ленивых готовые варианты и примеры расчетов, а дальше сами разбирайтесь, крутите мозгами. И так.
В области низких частот работа громкоговорителя не зависит от формы ящика или типа фазоинвертора, а определяется лишь двумя параметрами акустического оформления — объемом ящика-фазоинвертора V и частотой его настройки F b . К нахождению этих величин и сводится в основном расчет акустического оформления.
FAQ по динамикам и сабвуферам
В связи с множественными вопросами, как рассчитать корпуса длядинамиков я выкладываю несколько статей, связанных с расчетом акустического оформления для динамиков. Не забываем, что акустическое оформление важно для НЧ-головок. И так начинаем....
В последнее время стало слышно очень много вопросов про динамики и сабвуферы. Подавляющее большинство ответов можно получить на первых трех страницах любой книги, написанной профессионалами. Материал адресован в первую очередь начинающим, ленивым;) и сельским самодельщикам, подготовлен на основе книг И.А.Алдощиной, В.К.Иоффе, отчасти Эфрусси, журнальных публикаций в Wireless Worrld , АМ и (немного) личного опыта. HЕ использовалась информация из Интернета и ФИДОнета. Материал никоим образом не претендует на полноту освещения проблемы, а представляет собой попытку объяснить на пальцах азы акустики.
Чаще всего вопрос звучит примерно так: "нашел динамик, что с ним делать?", или "Товарищч, а говорят такие сабвуферы бывают...". Здесь мы рассмотрим только один вариант решения этой проблемы: По имеющемуся динамику сделать ящик, с оптимальными параметрами на HЧ, насколько это возможно. Этот вариант сильно отличается от задачи заводского конструктора-натянуть нижнюю частоту системы до необходимой по ТУ величины
Звук в конце тоннеля
"Володя, будешь на складе - захвати порты для фазиков …"
(подслушано в одной из московских установочных студий)
Когда АвтоЗвук был еще маленьким и сидел под крылом Салона АВ , вышли в свет две первые части трилогии о сабвуферах - о том, чего ждать от разных типов акустического оформления и как подобрать динамик для закрытого ящика.
Значительная часть тех, кто, обдумывая житье, решил с пониманием отнестись к басовому вооружению своего автомобиля, этим, в принципе, уже могла бы обойтись. Но не все. Поскольку существует как минимум еще один, чрезвычайно популярный тип акустического оформления, по распространенности не уступающий закрытому ящику.
Фазоинвертор в отечественной литературе, bass reflex, ported box, vented box - в англоязычной - все это, по сути, звукотехническая реализация идеи резонатора Гельмгольца. Идея проста - замкнутый объем соединяется с окружающим пространством с помощью отверстия, содержащего некоторую массу воздуха. Вот именно существование этой массы - того самого столба воздуха, который, по утверждению Остапа Бендера, давит на любого трудящегося, и производит чудеса, когда резонатор Гельмгольца нанимают на работу в составе сабвуфера. Здесь мудреная вещь имени германского физика приобретает прозаическое имя тоннеля (по-буржуйски port или vent) .
Заряжаем....
Потом стал считать объем скрипичной коробки, и работа эта была долгая и увлекательная. …. Объем нельзя уменьшить - скрипка засипит, начнет глухо бубнить. Если увеличить - пронзительно завизжит, басы танут тусклыми и слабыми.…
(А.А.Вайнер, Г.А.Вайнер Визит к Минотавру)
В статье выяснили, чем хороши различные типы акустического оформления и чем плохи. Казалось бы, теперь "цели ясны, за работу, товарищи.." Не тут-то было. Во-первых, акустическое оформление, в которое не установлен собственно динамик - всего лишь с той или иной степенью тщательности собранная коробка. А зачастую и собрать-то ее нельзя, пока не будет определено, какой динамик окажется в нее установлен. Во-вторых, и в этом главная потеха в проектировании и изготовлении автомобильных сабвуферов — характеристики сабвуфера немногого стоят вне контекста характеристик, хотя бы самых основных, автомобиля, где он будет работать. Есть еще и в-третьих. Мобильная акустическая система, одинаково приспособленная для любой музыки — редко достигаемый идеал. Грамотного установщика можно узнать обычно по тому, что, "снимая показания" с клиента, заказывающего аудиоустановку, он просит принести образцы того, что клиент будет слушать на заказанной им системе после ее завершения.
Как видно, факторов, влияющих на решение - очень много и свести все к простым и однозначным рецептам нет никакой возможности, что и превращает создание мобильных аудиоустановок в занятие сильно родственное искусству. Но некоторые общие ориентиры наметить все же можно.
- Предыдущая
Существует множество программ, полезных для разработки и создания автомобильной акустики. Большая часть из относится к расчету низкочастотных громкоговорителей (сабвуферов), потому что остальное, на сегодня, расчету на поддается.
Броненосцы сабвуферного программного обеспечения - LEAP/LMS фирмы Linear X и TermPro одноименной компании Вейна Харриса стоят немеряных денег.
Другие коммерческие продукты стоят денег мерянных, но тоже немалых (ну, так, долларов по 100 - 150 за пакет). Это вполне подходит для профессиональных установочных фирм, но многовато для любителя, который, может, один-единственный сабвуфер собирается рассчитать. К счастью, есть и shareware, и совсем бесплатные вещи. Они разнятся по интерфейсу и удобству пользования, но, в сущности, базируются на одной и той же модели Тилля-Смолла, поэтому и результаты дадут сходные.
Программы, которые я нашел наиболее подходящими на основе личного опыта пользования, помещены в эту библиотеку. Я снабдил их кратким описанием, чтобы легче было ориентироваться.
В практике работы возникает также надобность в расчете пассивных кроссоверов и входящих в них индуктивностей. Две приводимые программы - безусловно лучшие в этом жанре.
Программа для расчета сабвуферов Blaubox
После прочтения съесть!
BLAUBOX - творение Блаупункта, как ясно из названия,- программа вполне и безусловно бесплатная. Несколько упрощенная и грубоватая графика вполне компенсируется тем, что программа работает, во-первых, быстро, во-вторых, может рассчитывать все три основных типа сабвуферов (закрытый ящик, фазоинвертор, полосовой сабвуфер), в-третьих - чрезвычайно проста в обращении, в-четвертых - может рисовать рабочие чертежи ящика по результатам расчета.
Программа для расчета сабвуферов Perfect Box 4.5
После прочтения съесть!
Perfect Box 4.4 - предпродажная версия программы, при этом почти полностью укомплектована функциями и опциями. Внешне - грубоватая ДОС-овская вещь. На деле - лучшая, на мой взгляд программа, если наловчиться. Рассчитывает закрытые ящики и фазоинверторы. В качестве приданного идет довольно большая база данных по динамикам, легко Вами пополняемая по мере возникновения надобности, а также вещь малополезная, но забавная - программа EQ2.EXE , с помощью которой можно рассчитать звено активной коррекции АЧХ. Программа завязана на основную по параметрам частоты и добротности корректирующего фильтра.
Программа для расчета сабвуферов Box Plot 2
После прочтения съесть!
Boxplot 2 - предпродажная версия программы, в связи с чем часть функций не работает. Главное достоинство - программа очень поучительна, поскольку прямо на экране можно варьировать параметрами H = fb/fs (отношение частоты настройки фазоинвертора к резонансной частоте головки и ALPHA = Vas/Vb (отношение эквивалентного объема головки к объему ящика, в том числе и закрытого). Через пять минут работы с программой человек, никогда в жизни не читавший ничего по теории громкоговорителей уже знает наиболее важные зависимости. Для практических расчетов программа не очень удобна из-за урезанных функций, хотя при некотором навыке работать можно. Впрочем, если кто желает заплатить 25 долларов - там где-то сказано - куда...
Программа для расчета сабвуферов WinSpeakerz
После прочтения съесть!
WinSpeakerz - правописание как в оригинале - работа некоего Джона Мерфи, компания TrueAudio. Программа вполне коммерческая, стоит около 130 долларов, а бесплатно выдается демо-версия, без базы данных по динамикам и прочих прелестей (включая руководство на 150 страницах). Программа по-настоящему хороша, поскольку, кроме прочего, имеет специальную функцию для учета внутрисалонной акустики.
Среди активных профессиональных пользователей - студия БЛЮЗМОБИЛЬ , где программой очень довольны.
Программа для расчета сабвуферов JBL Speakershop
После прочтения съесть!
Фирменная продукция компании JBL. Говорят, продается и стоит денег. Помещенная здесь копия найдена на одном украинском сервере, все вопросы, касающиеся авторских прав и прочего, просим адресовать дружественному украинскому народу. Как эта программа попала на мой сервер - ума не приложу... ZIP- архив чудовищного размера. После разархивирования и инсталляции дает два модуля: для расчета корпусов сабвуферов и для расчета пассивных кроссоверов.
Программа расчета интерференционных искажений АЧХ работы Г.Татевяна Harmon3way
После прочтения съесть!
Программа на Microsoft Excel, готовая к работе
Программа для расчета эквивалентного объема головки методом добавочной массы, собственной работы VASCalc
После прочтения съесть!
Без чудес и бантиков, рабочий инструмент.
Генератор звуковых частот (и сигналов спецформы), работающий с всеразличными звуковыми картами, однозначно NCH Gen
После прочтения съесть!
NCH Tone Generator - простенькая в обращении программа, генерирующая (при наличии присутствия звуковой карты) сигналы синусоидальной формы (с коэффициентом гармоник около 0,01%), прямоуголькой (со вполне пристойными фронтами). Пилообразной, и т.д. Есть и сигнал со спектром белого шума, к нему, правда, есть некоторые претензии. Программа - 200 килобайт, всего ничего. Надо сгрузить куда-нибудь и запустить, остальное происходит само собой.
Программа расчета фазоинвертора типа Power Port (рецепт и патент фирмы Polk Audio) Power Port
После прочтения съесть!
Вот такую штуку придумал Мэтт Полк. Или Джордж Клопфер. Идея в том, чтобы снизить скорость на выходе тоннеля фазоинвертора и одновременно уменьшить его длину при сохранении настройки. Программа расчета устроена как файл Excel, я когда-то перетащил ее на родной язык. Чтобы вся эта штука не открывалась в браузере, она заархивирована в ZIP. Джордж Клопфер - знаток русской словесности, так что я дусаю, он не обидится, что некоторые его сочинения оказались переведены на русский. В январе в Лас Вегасе на всякий случай спрошу. А пока - пользуйтесь, расскажите, что получится.
Программа расчета пассивных кроссоверов P.X.O.
После прочтения съесть!
Программа PXO (Passive X-Overs), как и положено по возрасту, работает под DOS и работает отлично. Вы выбираете частоту (или частоты, для трехполосной системы) раздела, крутизну скатов от 6 до 24 дБ/окт и тип фильтра (Баттерворт, Линквиц-Рили и т.д.), а взамен получаете графики всех основных характеристик и номиналы элементов, входящих в цепи фильтров, причем последние схематически изображены в нижнем окне пользовательского интерфейса. Примечание:
Когда все будет сделано по Вашему вкусу, естественно возникнет вопрос "Как рассчитать индуктивность?" - готовых-то их нет, в отличие от конденсаторов. Для этого служит еще более простая программа, приведенная в оглавлении слева - COILS.EXE
Программа BassPort , создана специально для вычисления параметров фазоинвертора . Способна выполнять расчет разнообразные типы портов: песочные часы, воронка, круглый, круглый с фланцами, щелевой и т.д. Программа BassPort еще снабжена калькулятором, позволяющим произвести предварительную настройку порта уже в реальном ящике сабвуфера.
Программа является бесценным инструмент при вычислениях и создании корпуса фазоинвертора. Зная требуемый объем под определенный динамик, и вписав нужные показатели, BassPort вычислит: какую длину должен иметь порт фазоинвертора, укажет скорость воздуха в сабвуфере, а так же объем воздуха, который он вытесняет.
Описание BassPort
Программа снабжена простым и понятным интерфейсом, ясно указаны все необходимые поля для ввода данных. Рассмотрим интерфейс данной программы.
Первое что попадается на глаза – это значение скорости звука, которое по умолчанию имеет значение 344 метра в секунду. Это поле редактируемое. Следующим этапом в вычислении ФИ является запись входящих данных в следующие окна:
- Частота настройки фазоинвертора, указывается в Гц;
- Объём ящика сабвуфера, в литрах;
- Диаметр диффузора динамика, (замеряется по центру гофры диффузора);
- Количество низкочастотных динамиков;
- Ход диффузора (показатель в паспорте динамика);
- Количество портов в корпусе;
- Сечение порта (круг либо прямоугольник).
После ввода всех необходимых данных, нажимаем пересчитать. Затем нажимает следующую нижерасположенную кнопку, и получаем чертеж будущего сабвуфера.
Чтобы сделать хороший сабвуфер нужна специальная программа jbl speakershop, недостаточно только рекомендаций производителя. Потому что они не учитывают, где будет установлен ящик, и какую музыку он будет играть. Конечно, можно изготовить короб согласно схеме, которая идет в комплекте с сабвуфером. Играть он будет хорошо, если соблюдать все рекомендации, и делать работу качественно. Но, добиться максимальной отдачи можно только в том случае, если вы рассчитываете «саб» под себя, свою музыку и свой автомобиль. Поэтому очень желательно под каждый конкретный динамик рассчитывать свой короб.
Для того, чтобы это сделать, существует множество специализированных программ. Старейшая и одна из самых известных - SpeakerShop от компании JBL. Несмотря на то, что программа jbl speakershop достаточно древняя, большинство людей, занимающихся изготовлением сабвуферов, до сих пор ей пользуются. И получают отличные результаты в виде шикарно играющий «сабов».
Для новичка разобраться в программе jbl speakershop бывает немного сложно, потому что она хоть и небольшая, но содержит в себе массу полей, графиков и показателей, в которых, с непривычки, легко запутаться.
Установка программы jbl speakershop
Начнем с установки. SpeakerShop работает под Windows. Причем только со старыми версиями, не новее ХP. Для того, чтобы установить SpeakerShop на 7-ку, 8-ку или 10-ку, нужны виртуальные машины, на которых будет установлена «винда». А уже на нее можно будет поставить jbl speakershop. Из виртуальных машин можно рекомендовать Oracle Virtual Box. Она бесплатная и простая в установке, и настройке.
Начало работы с программой JBL SpeakerShop
После установки JBL SpeakerShop вы получаете два модуля: один для расчета , второй - для расчета кроссоверов. Запустив SpeakerShop Enclosure Module, мы можем начинать расчет. Смоделировать АЧХ в «спикершопе» можно для фазоинверторного корпуса, закрытого ящика, бандпасса и пассивного радиатора. В подавляющем большинстве случаев рассчитывают первые два.
Несмотря на то, что программа jbl speakershop предлагает ввод множества параметров, нам нужно ввести только три основные:
- Fs (резонансная частота),
- Qts (полная добротность),
- Vas (эквивалентный объем).
Ввод необходимых параметров
Если у вас, в руководстве к динамику, есть много других характеристик, и вы их введете в поля программы, хуже не будет. Но обязательны лишь три первые и основные, которые называются параметрами Тиля-Смолла. Ввести их можно выбрав пункт меню Loudspeaker → Parameters minimum, или просто нажав Ctrl+Z. Подтвердив ваши данные кнопкой Accept, можно приступать к моделированию АЧХ.
Расчет фазоинвертерного корпуса
Фазоинверторный ящик
Сделаем это на примере расчета фазоинверторного корпуса. Для этого надо нажать кнопку Custom из раздела Vented Box. Программа уже предлагает готовый расчет под кнопкой Optimum. Но часто он оказывается не таким, как как нам нужно, поэтому нажимаем Custom и вводим примерный объем короба (обозначается, как Vb), и настройку (Fb).
Стоит сказать, что настройку нужно выбирать под музыку, которую вы чаще всего слушаете. Более низкая настройка, в 30-35 Гц выбирается, когда вы слушаете жанры с обилием низких частот: рэп, дабб и прочее. Более высокая, 40 и больше - когда вы предпочитаете живую музыку, рок, транс, клубную музыку. И если слушаете всего понемногу, выбирайте что-то среднее.
Объем короба выбирается в зависимости от размера динамика. Для 12-дюймового динамика в фазоинверторном коробе нужно, примерно, от 40 до 80 л «чистого» объема. Вводите разные цифры, нажимайте Ассеpt, а потом Plot - и вы увидите графическое изображение АЧХ вашего динамика в определенном коробе. Меняя цифры частоты настройки и объема, можно наблюдать, как меняется графическая кривая. Хорошим графиком можно считать АЧХ в виде пологого холма , поднимающегося примерно до 6 Дб, без резких пиков и спадов, верхняя часть которого находится в районе частоты настройки, которую вы выбрали (35-40 Гц, например).
Расчета сабвуфера при помощи программы jbl speakershop
Да, не забудьте включить передаточную функцию салона, если вы рассчитываете сабвуфер для автомобиля! Она учитывает подъем низких частот, который происходит за счет салона автомобиля. Функция отображается в виде «флажка» в правой части окна программы, возле маленькой иконки автомобиля.
Когда вы добились нужного вида АЧХ, осталось рассчитать порт. Для этого заходим в пункт меню Box → Vent, или же просто нажимаем Ctrl+V. Так же вводим цифры в разделе Custom. Если вам нужен круглый порт, выбираем Diameter, если щелевой, то Area.
К примеру , вы хотите щелевой порт. Как подобрать площадь? Нужно объем короба умножить на цифру от 3 до 3,5, примерно. Если «чистый» объем ящика у вас 60 л, то 60 л нужно умножить на 3. Получается 180 см². Вводим эту цифру в поле, а программа автоматически считает длину порта. Допустим, она получилась 60 см.
Все, расчет готов! Но помните, что у вас есть только «чистый» объем короба и объем порта. Чтобы знать, какой будет «грязный», то есть общий объем, надо к «чистому» объему добавить объем порта, объем стенки порта и объем, вытесняемый динамиком. Может легко получиться еще литров 20.
Расчет корпуса типа “закрытый ящик”
Закрытый ящик
Рассчитать корпус типа «закрытый ящик» еще проще. Для этого в правой части программы jbl speakershop, в разделе Closed Box, так же нужно нажать кнопку Custom. В поле Vc вводите требуемый объем. Для закрытого ящика он будет меньше, чем для фазоинверторного корпуса.
Например , для 12-дюймового динамика, оптимальный объем от 20 до 30 л, примерно. Варьируя вводимые цифры и запуская прорисовку кнопкой Plot, вы можете видеть, как меняется график АЧХ. Для ЗЯ хорошей может считаться АЧХ с небольшим подъемом в области низких частот, без пиков и, тем более, провалов.
Теперь остается нарисовать чертеж на листочке, или в программе для 3D-моделирования, добавив толщину стенок, сделать деталировку, распилить фанеру и собрать короб! Стоит сказать, что все расчеты рекомендуется делать еще до покупки сабвуферного динамика, чтобы понять, сможет ли он играть ту музыку, которая вам нравится и делать это так, как вы хотите.
Существует множество причин по которым некоторые люди хотят сделать сабвуфер своими руками. Самые важные из них это возможность настройки динамика под определенные параметры и экономия денежных средств. С денежными средствами и так всё понятно, а вот с настройкой сабвуфера не так всё просто. В период проектирования, сборки сабвуфера под настройкой сабвуфера понимается расчет корпуса (короба, ящика) сабвуфера и подборка динамика.
В данной статье я постараюсь охватить как можно больше программ для расчета сабвуфера, которые помогут вам определиться с типом динамика и конструкцией корпуса для вашего сабвуфера.
Профессиональная программа расчета сабвуфера
BassBox Pro 6
Начнём с наиболее известной программы, о которой я . Это программа, которая предназначена для моделирования и испытания акустических систем. В недавнем времени для расчетов параметров акустических систем применялись сложнейшие формулы и номограммы... Также нередко данные формулы были сильно упрощены, или не хватало каких-либо данных, вследствие чего реально получившиеся результат мог очень значительно отличаться от расчетного варианта. Приходилось все по новой пересчитывать и переделывать. В наше время положение существенно изменилось: родилось множество программ, предназначеных для моделирования акустики на персональном компьютере. К таким программам и пренадлежит предлагаемая в этом обзоре программа BassBox Pro 6.
BassPort
Программа очень простая и понятная. Полностью на русском языке. Присутствует и инструкция.Чрезвычайно мощная система анализа звуковых сигналов — как в записи, так и в реальном времени.
Анализ ведется в трех основных режимах: Real Time — обработка и построение графиков в реальном времени по данным, поступающим с аудиопорта; Recorder — то же, с параллельной записью поступающего сигнала; Post-Processing — анализ предварительно записанного Wave-файла.
Результаты анализа динамически представляются в окнах нескольких видов:
* Time Series — обычная осциллограмма
* Spectrum — спектральный график, непрерывный или полосовой
* Phase — изменения фазы сигнала
* Spectrogram — график изменения спектра во времени, в котором мгновенные «снимки» спектра сигнала рисуются по вертикали цветными линиями
* 3D Surface — трехмерная спектрограмма
Все виды окон могут открываться и динамически обновляться одновременно.
Отображаются также скалярные результаты — частота и амплитуда пиков, мощность сигнала, коэффициент гармоник, коэффициент интермодуляции, соотношение сигнал/шум.
Есть генератор тестовых сигналов, также работающий в реальном времени, с помощью которого можно анализировать работу исследуемого звукового тракта.
Программа имеет большое количество параметров, задающих полосы частот и способы анализа, параметры преобразования Фурье, оконных функций, отображаемых графиков и т.п. Вероятно, это — самая мощная система анализа сигнала для PC.
Программа для расчета сабвуфера
JBL Speakershop
Удачи Вам в проектировании и постройке своего сабвуфера!