Типы и варианты установки сабвуферов: все, что нужно знать при выборе
Практически каждый ценитель качественного звука задумывается о покупке сабвуфера. Но саб используют не только «в домашних условиях». Он — обязательный элемент сценического звукового оборудования. В сегодняшней статье рассмотрим все, что нужно знать о сабвуферах: типы, варианты конструкции, особенности установки и настройки.
Сабвуфер в буквальном объяснении — сверх-низкочастотный динамик. Проще говоря, это тип динамика, излучающего предельно низкие звуки, недоступные широкополосной акустике.
Предназначение сабвуфера
Современная особенность большинства музыкальных фонограмм — подчеркнутое звучание в НЧ-спектре, которое позволяет передавать энергетику музыки — так называемый «драйв». Чтобы воспроизводить современные профессиональные фонограммы в полноценном качестве, нужен сабвуфер. Со сценических площадок сверх низкочастотная колонка перекочевала в клубы, салоны авто, бытовые аудиосистемы.
Может ли с задачей справиться хорошая акустическая система без сабвуфера? Она будет воспроизводить звук по всей доступной полосе частот. Но вот предельно низкий частотный диапазон ей недоступен. Вот зачем нужен сабвуфер.
Однако сейчас часто можно встретить вариант использования сабвуфера в роли mid-басовой части системы. Это не совсем правильно, так как суб бас является по большей части дополнением аудиосистемы. Он делает низкочастотное звучание более бархатистым и объемным.
Конструкция сабвуфера
Молодой человек со здоровым слухом может улавливать звук в стандартном диапазоне 20 Гц-20 кГц. Чем старше человек становится, тем уже рамки диапазона — особенно в высокочастотном спектре. Это происходит по причине укороченной звуковой волны и небольшой собственной энергии, характерной для высоких звуков. У низких все наоборот. Но в то же время воспроизведение высоких частот (по этой же причине) намного проще, чем низких.
Сейчас средне- и высокочастотная акустика по своим конструктивным особенностям приближена к совершенству. Чтобы низкочастотный излучатель мог воспроизводить 20-400 Гц, его нужно оснастить массивным и жестким увеличенным диффузором с хорошей стойкостью к изгибанию. Крупный параметр диффузора увеличивает показатели сжимаемости воздуха, а также сопротивления. Еще одна конструктивная характеристика НЧ-динамика — высокомощная катушка индуктивности. Она, кстати, делает конструкцию достаточно тяжелой.
Высокая мощность, подводимая к НЧ-динамику, приводит к сильному нагреванию. Поэтому актуален оперативный и эффективный отвод тепла. Для питания сабвуфера необходим мощный и надежный источник, который напрямую влияет на цену конструкции.
Комбинация волн приводит к резонансам, и эта проблема до сих пор не решена. Интерференция появляется из-за длины волны, соразмерной с параметрами корпуса и комнаты. Частично проблема решается за счет размещения сабвуфера в автономном корпусе.
Итак, конструкция типового сабвуфера достаточно простая:
корпус в виде параллелепипеда;
НЧ-головка;
усилитель, воспроизводящий звук в 20-500 Гц.
Логика конструкции простая: чем больше размеры динамика, тем мощнее и объемнее будет бас. Поэтому профессиональная НЧ акустика всегда достаточно большая и массивная.
Классификация сабвуферов по усилению
По типу усиления сабвуфера делят на пассивные и активные. В конструкцию активных входит усилитель звука и фильтр, способный отсекать звук за границами рабочего диапазона. Конструкция пассивного саба — динамик и корпус. Он работает только от внешнего усилителя.
Одна из самых важных технических характеристик сабвуфера — частотный диапазон, который измеряют в герцах. Чтобы было удобнее, диапазон делят на три категории (Гц):
20-40;
40-80;
80-160.
Наиболее недорогие современные модели работают в диапазоне 40-200 Гц. Работать в частоте от 20 Гц могут исключительно профессиональные варианты акустики.
Другие важные характеристики моделей:
частота раздела кроссовера — предельный верхний диапазон функционирования кроссовера. В СЧ и НЧ излучателях это одновременно нижний диапазон;
предельное звуковое давление (SPL) — пиковое значение, которое обеспечивает конкретная модель;
чувствительность динамика — измеряемое в децибелах значение. Чем оно выше — тем меньше нагрузка на усилитель и больше звуковое SPL;
диаметр низкочастотного динамика — как уже было сказано выше, влияет на показатели звучания НЧ-частот.
Акустическое оформление суб басов
Акустические свойства корпуса сабвуфера зависят от варианта конструкции. Если рассматривать акустическое оформление как отдельную характеристику, выделяют такие ключевые типы:
с фазоинвертором;
закрытый;
с полосовым фильтром;
«лабиринт»;
с излучателем пассивного типа.
Модели с закрытым корпусом
У этих моделей предельно упрощенная конструкция в виде «закрытого ящика». Ее преимущества:
воздух, а значит и звук не утекают наружу;
глубокое басовое звучание;
ровная АЧХ;
низкий показатель искажений.
Есть и недостатки: большие габариты и масса, низкий КПД.
Сабвуферы фазоинверторного типа
У таких моделей предусмотрено специализированное отверстие на корпусе, обеспечивающее выход воздуха. В отверстии находится трубка, длину которой специально подбирают. Это делается для грамотной наладки резонансной частоты. Бывает, что порт фазоинвертора выполняют в виде щели: это делается для достижения компактности корпуса. Эти фазоинверторы чаще всего эксплуатируют в мониторах для студий.
При НЧ-усилении особое значение имеет акустический резонанс и ключевая его частота, на которой громкость нот выше, чем у остальных. При грамотной наладке резонансной частоты можно достичь высокого КПД и бархатного звучания баса. Но часто показатель определяют ошибочно, что приводит к проблемам. Поэтому, чтобы не ошибиться, используют правило: частота фазоинверторного резонанса должна быть ниже до 33% от резонанса динамика в аналогичном корпусе при закрытом фазоинверторе.
К преимуществам сабвуфера с фазоинвертором относят:
компактные размеры благодаря широкому ходу;
высокий показатель звукового давления;
высокий КПД.
Среди недостатков выделяют необходимость знаний в области электроакустики для грамотной настройки. Кроме того, нужно уметь оптимизировать задержки между СЧН_ВЧ трактом, а также суб-басом.
Сабвуферы с полосовым типом (bandpass)
Модели объединяют характеристики закрытого и фазоинверторного вариантов, а также их плюсы и минусы. В ящике предусмотрена перегородка, разделяющая корпус поровну. В одной части предусмотрен фазоинвертор, вторая полностью закрыта. С помощью этой конструкции можно увеличить звуковое давление, но при этом снизить диапазон частот при воспроизведении. Это самая компактная категория сабвуферов, которые можно применять в том числе и в закрытых помещениях.
Сабвуферы «лабиринт»
Самая нераспространенная категория, работа которой базируется на акустических резонансах. Производить такую акустику сложно, и она стоит на порядок дороже аналогичных моделей с другими типами корпусов. Преимущества:
КПД выше, чем у закрытых, но на уровне фазоинверторных;
минимальные искажения (если сравнивать с фазоинверторными).
Но сложная настройка и высокая цена являются серьезными недостатками моделей.
Сабвуферы с пассивными излучателями
Их обозначают как PAS. Современный вариант акустического оформления. В таких моделях пассивным резонатором служит дополнительный не подключенный динамик. С одним каналом усиления можно получить вдвое большее значение площади излучения, достигаемой за счет суммирования площади двух диффузоров.
Преимущества моделей:
компактность (если сравнивать с закрытыми);
отсутствие резонаторных и лишних звуков.
К недостаткам относят серьезное снижение мощности, невысокую чувствительность, массивные характеристики пассивного излучателя, что отражается на общей работе оборудования.
Особенности правильного расположения сабвуферов
Чаще всего сабвуферы ставят на полу. Существуют и подвесные сабвуферы, фиксируемые на монтажной раме. Так можно объединить кластеры низкочастотных и широкополосных кабинетов, достигая ровного звукового поля.
Иногда оправдано расположение всех НЧ кабинетов в центральной части в варианте моно-кластера. Но можно расположить их в левой и правой частях сцены, сразу под кабинетами с широкополосными излучателями.
Сейчас весьма распространен способ кардиоидного расположения. Это грамотно просчитанное взаимное размещение суб басов, с помощью чего можно руководить общей направленностью сабвуферного массива, измерять уровни сигнала по группам. Таким образом можно устранять эффект гребенчатого фильтра (то есть, добиваться равномерности НЧ без перепадов). Плюс, энергия суб басов направляется вперед (или дополнительно в стороны). С помощью этого способа можно почти полностью убрать звук, распространяемый суб басом назад, и достичь предельной передачи звука в переднюю часть, получив на сценическом пространстве практически полную тишину. Бас не будет мешать артистам.
При эксплуатации сабвуферов сталкиваются с проблемой неправильного расчета задержки сигнала. Это можно вычислить по размытости среднечастотного диапазона и низкой басовой отдачи. Поэтому важно достичь, чтобы звук был синхронизирован. Чтобы добиться этого, сабвуфер передвигают. Так можно найти позицию, с помощью чего отдача в НЧ-диапазоне будет максимальной, а звучание хорошо различимым. Чтобы настройка была более точной, лучше пользоваться процессором и специализированным ПО. Так можно провести грамотную коррекцию.
Расположение сабвуферов монокластером дает возможность оптимизировать их количество. Однако:
нижний порог пространства акустики ограничивается для расширения покрытия и увеличивает показатель в Дб спереди;
показатель разницы в Дб в переднем и заднем рядах может составлять до 26 Дб.
Если использовать оборудование с линейными массивами, появится задержка. Убрать ее можно, проведя синхронизацию. Однако она полностью не решит проблему, ведь задержка сильно отличается зависимо от расстояния.
По законам физики лучше расположить сабвуферы в одном показателе высоты с массивами. Это поможет избежать задержек, выровнять частоту и нивелировать искажения. Однако эффективность низкочастотных излучателей будет снижена. Но это необходимый компромисс.
Критерии выбора сабвуфера
Первое правило — цена. Экономить на этом оборудовании нельзя, так как это отражается на качестве и долговечности. В этой категории действует принцип: «чем дороже — тем лучше».
Выбирайте сабвуфер большей мощности, чем вам нужно: это даст запас и позволит эксплуатировать звуковую систему до 60% мощности, с качественным звуком без искажений.
Выбирайте большой запас усиления — в 2-2,5 раза. Катушка динамика быстрее сгорит от слабого усилителя. В перегруженном состоянии он выдает много искажений сигнала, что повреждает катушку. Высокомощный усилитель влияет на интенсивность движения диффузора, но не вредит ему.
Чем уже сабвуферный диапазон, тем выше эффективность использования характеристик усилителя и выше качество баса.
Чем мощнее модель, тем большую площадь она наполняет звуком.
Важно наличие у сабвуфера регуляторов уровня громкости, Phase и Frequence для простоты настро