s
Sesiya.ru

Особенности использования контрапертурного принципа построения портативных акустических излучателей

Информация о работе

Тема
Особенности использования контрапертурного принципа построения портативных акустических излучателей
Тип Статьи
Предмет Информатика
Количество страниц 6
Язык работы Русский язык
Дата загрузки 2018-01-10 06:00:34
Размер файла 539.17 кб
Количество скачиваний 9

Узнать стоимость работы

Заполнение формы не обязывает Вас к заказу работы

Скачать файл с работой

Помогла работа? Поделись ссылкой

Попытки улучшить акустические системы предпринимались со времён их возникновения

Попытки улучшить акустические системы предпринимались со времён их возникновения. Новые технологии, инженерные решения, иные концепции создаются довольно давно, но принятые в своё время стандарты Hi-Fi были взяты производителями за основу, так как они полностью соответствуют представлениям о разрешающей способности человеческого слуха (воспроизводимый частотный диапазон и мера нелинейных искажений), и предпринимать какие-либо попытки дальнейшего улучшения – бессмысленно. Но, практическим следствием введения Hi-Fi стандартов, неожиданно оказалось появление категории Hi-End. Производители  постоянно пытаются создать акустику, которая звучит «так как надо», пусть и с попранием принятого положения о том что «человек большего и не услышит». Следует взглянуть на акустику, как науку и её практическое применение, но с иной стороны [3].

Само слово «контрапертура» дословно означает противостоящие излучающие отверстия (от лат. apertura – отверстие). Понятие апертуры часто применяется в оптике, но в нашем случае, лучше понимать термин как «противостоящие источники звукового возбуждения». Такова архитектура АС, построенных по контрапертурному принципу. Две идентичные  ГГ соосно расположены друг против друга, и включены синфазно (см. рисунок 1.8). То есть работают синхронно, без каких либо задержек, фазовых и частотных отличий. Подобная конструкция не может правильно звучать, ведь ГГ не «смотрят» на слушателя и мешают друг другу.

Звуковая волна – это волна изменения давления. Если вспомнить круги на воде после попадания в неё капли, то сама вода никуда не течёт, она остаётся на месте, но по ней распространяются волны, которые и есть последствия вымещения объёма той самой капли. Причём это движение возвратно поступательное. Так и в воздухе, сами молекулы никуда не движутся, а только слегка смещаются, то навстречу друг другу, то наоборот, волнообразно меняя плотность среды.


1, 2 - широкополосные головки;

3 – ВЧ головки;

4 – область формирования звукового давления;

5 - пути распространения отраженных сигналов.


Рисунок 1.8 – Общий вид контрапертурной акустики


При стандартной, привычной для нас конструкции АС, зона разряженного/сжатого воздуха находится перед ГД. Сама ГД не является источником звука, а изменяются концентрация молекул воздуха перед ней. У такого решения есть один значительный минус – так называемая «зона преобладания реактивной составляющей излучения», из-за большой длины низкочастотной волны по сравнению с размером излучателя и малой инертности воздуха. Из чего следует, что для полноценного прослушивания басов нужно находиться на некотором удалении от АС, что порой невозможно. Поэтому, обычно мы слышим низкие частоты, отражённые от стен, в какой-то степени даже образованные там, что естественно, не сказывается положительно на субъективных ощущениях. Хотя объективно волна присутствует, правда, в несколько искажённом виде.

При применении контрапертурного принципа давление создаётся в воздушном столбе между ГД, и точка излучения находится также между ними. Создаётся, так называемый «монополь давления», точечный источник звука. И он не распределён частотно на изменчивом расстоянии от ГГ, а находится между ними, равномерно излучая во все стороны. Это и есть решение проблемы «дальней зоны» [3].

Контрапертурная акустика создаёт звуковое давление, которое всегда физически представляет собою ненаправленный (скалярный) продукт. В случае стереокомплекта мы имеем два монополя, а работу по преобразованию разностей двух каналов выполняет психоакустика (принцип «Гюйгенса»). При включении двух каналов не образуется какой-то особой области давления, в которой расположились две точки. Всю работу по локализации источников выполняет наш слуховой аппарат, а задача звукорежиссёров «обмануть» уши, применяя смещение фаз, задержки и изменения отношения громкости, чтобы получить необходимые образы. С отражениями ситуация проще. Направленные акустические системы ни в коей мере не свободны от проблемы отражённого звука, они точно также излучают волны во все стороны, но уже неравномерно.

Ослабление звука за счет отражений настолько незначительно, несмотря на все старания производителей, что особой роли не играет в общей характеристике АС. В результате получается, что даже в не очень хорошей по акустическим параметрам комнате, АС с круговой направленностью (или ненаправленные) смогут звучать заведомо лучше.

Контрапертурная акустика увеличивает «VIP зону», потому что слушателю не нужно напряжённо сидеть ровно в вершине треугольника созданного стереопарой, боясь услышать искаженные сигналы, пришедшие от стен. Равномерное поле «чистого» звука шире, и критичность отражённых волн меньше.

Контрапертурный принцип позволяет избавиться от ещё одной проблемы, которая присуща обычным системам, и раньше считалась практически неразрешимой. Человеческое ухо особенно чувствительно к эффекту допплеровской интермодуляции. Данный термин, несмотря на свою формулировку, означает довольно простой эффект: фазовые и частотные смещения или колебания звуковой волны из-за движения источника звука. Этот эффект хорошо знаком фанатам моделей летающих самолётов. Когда вы стоите рядом с кругом, по которому летает модель, звук мотора постоянно преображается в зависимости от положения самолёта, но если вы стоите в центре, и сами крутите его, то звук для вас будет одинаков. А обостренную чувствительность человеческого уха к эффекту доплеровской интермодуляции можно объяснить реагированием на опасность в окружающей среде. Мы должны различать не только изменение громкости, тем более оно для расстояния в несколько метров будет не значительным (а вопрос жизни может решить и несколько сантиметров), но и что-то другое, ради моментальной реакции [3]. Малейшее изменение звука источника моментально обрабатывается нашим мозгом. Мембрана ГД очень быстро движется относительно вас. Следовательно, звук постоянно подвергается частотным и фазовым искажениям. ГД движется на минимальные расстояния, и этот эффект должен быть незаметен. Но, к сожалению, человеческое ухо, как уже упоминалось выше, настолько чувствительно, что и малейшие изменения играют заметную роль.

Контрапертурная акустика может избавиться от этого эффекта. Доплеровская модуляция возникает, когда источник звука приближается или удаляется от слушателя, а в случае вертикальной (или горизонтальной) постановки мембрана ГД не совершает никаких перемещений относительно наших ушей. Также как и держащий в руке струну ведущую к авиамодели «пилот», как человек сидящий в поезде, самолёте или машине не слышит каких-либо изменений в звуке мотора. Источник звука относительно него находится на одном неизменном расстоянии.

Дополнительно, два одинаковых, но противоположно направленных движения, компенсируют друг друга. Из этого вытекает и ещё один положительный эффект. Слушать контрапертурную акустику более комфортно. Нашему мозгу не приходится постоянно обрабатывать поступающий звук, как звук, источником которого является движущийся объект. Звучание становится «экологически чистым», сопоставимым со звуками живой природы. Конечно, это не снимает проблемы утомляемости от высокого уровня громкости, но уже не нагружает мозг дополнительной работой. Более того, наше сознание, в какой-то мере, отдыхает, при прослушивании натуральных звуков.

АС может иметь недостатки, присущие всем другим системам. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики ГД, несогласованность с усилителем и подобные.

Контрапертурную конструкцию можно создать и не прибегая к установке двух противоположно установленных ГГ (здесь требуется прецизионной точность инсталляции и полная идентичность ГД). Менее эффективный, но всё же отражающий суть, способ, прост, если вместо второй ГД, в середине контрапертурного промежутка поместить отражающую поверхность (достаточно жёсткую, не создающую дополнительных резонансов). Именно по этому пути реализуются портативные акустические излучатели.

Следует заметить, что в таком случае  приходится подобрать расстояние от ГД до отражающей поверхности, наиболее соответствующее условиям (размер ГД и угол рассеяния звуковых волн).

Портативная система не допускает использование больше одной ГД, и  это подразумевает более сложную ее конструкцию.  Для большой широкополосной ГГ полуконтрапертура показана на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 –  Общий вид  полуконтрапертурной АС с отражающей поверхностью, вместо второй динамической головки


Поэтому конструкция портативного акустического излучателя предполагает использование малогабаритной широкополосной ГГ, установленной жёстко в корпусе без ФИ, напротив которой располагается пластина в виде «лепестков», «цветка» или простой пластинки. Расчёт нахождения пластины по отношению к ГГ выполнен в связи с углами направленного излучения ГГ и представлен в [4].


© Copyright 2012-2019, Все права защищены.