Одну вещь, которую аудиофилы регулярно не могут адекватно понять, — это то, как звуковая волна распространяется от акустики — или от чего-либо еще в этом отношении.

Рассеивание звука

Свет от обычной лампы-вспышки обычно можно сфокусировать в пучок, повернув корпус, поэтому легко представить, как он рассеивается (« диаграмма рассеивания »), а также как мы можем им управлять.

В частности, мы все видели, что, хотя свет может быть более или менее сфокусирован на цели, определенно существует предел того, насколько сильно мы можем сфокусироваться на этой точке. Когда мы поворачиваем кольцо фокусировки, чтобы уменьшить пятно, в конце концов оно перестает уменьшаться и снова начинает увеличиваться.

Тем не менее, лазеры по какой-то причине, по-видимому, способны излучать пучки толщиной с карандаш. Все это физические проявления природы дисперсии, которая определяет распространение всего, что имеет волнообразную природу. И как со световыми волнами, так и со звуковыми волнами. И да, со звуковыми волнами можно проделывать очень похожие трюки на вечеринках, хотя это не тема для данной статьи.

Акустика, направление звука, звучание, кресло для прослушивания

Когда вы сидите перед своей акустикой, звук проецируется прямо на вас из различных динамиков. Но некоторые из них также проецируются в других направлениях.

Если бы это было не так, то, когда вы отодвигались бы от кресла для прослушивания, звук имел бы тенденцию полностью исчезать. Думайте об этом как о лампочке, освещающей вашу комнату для прослушивания. Вы бы предпочли, чтобы свет шел во всех направлениях. Если бы он этого не делал, а вместо этого проецировал бы лазерный карандашный луч прямо на пол, он бы не освещал комнату. Точно так же вы бы предпочли, чтобы звук из ваших динамиков также распространялся и заполнял комнату. Таким образом, возникает вопрос, как именно звук распространяется — рассеивается — из ваших динамиков?

Как работает акустика

Принцип работы большинства акустики заключается в том, что они имеют поверхность, обычно называемую «диафрагмой», которая заставляет вибрировать вперед и назад. При этом он вызывает колебания звукового давления в воздухе, непосредственно прилегающем к диафрагме. Эти изменения давления воздуха, в свою очередь, вызывают звуковые волны, которые распространяются от динамика, и мы хотим задать вопрос: «Куда именно они распространяются?»

Чтобы ответить на этот вопрос, мы начнем с рассмотрения всей поверхности диафрагмы как отдельного пучка крошечных диафрагм, которые вибрируют вперед и назад в унисон. Каждая из этих крошечных диафрагм генерирует свою собственную индивидуальную волну давления ( т.е.звуковая волна), которая распространяется от него.

И если площадь крошечной диафрагмы достаточно мала, то эта волна давления будет распространяться от ее поверхности одинаково во все стороны. Другими словами, прямо вперед будет излучаться столько же звука, сколько и в любом другом направлении.

Это идеальный однонаправленный источник звука. Вы часто будете слышать о таких концепциях, описываемых как « идеальный точечный источник ».

Отправная точка теории дисперсии

Предположим, мы сидим прямо перед динамиком громкоговорителя, площадь поверхности которого мы рассматриваем как набор идеальных точечных источников. Игнорируя комнатные отражения, мы будем слышать только те звуковые волны, которые излучаются прямо в нашу сторону. И поскольку мы находимся прямо перед динамиком, отдельные звуковые волны от всех этих точечных источников будут проходить одинаковое время от динамика к вашим ушам.

Теперь вы все знаете о склонности волн нейтрализовать друг друга. Если пик одной волны достигает в то же время, что и впадина другой, то каждая из них нейтрализует другую посредством механизма, называемого интерференцией…

Но в нашем случае все эти идеальные точечные источники работают в унисон, поэтому все они одновременно генерируют пики и впадины.

И поскольку все они достигают наших ушей идеально синхронно, все пики будут достигаться в одно и то же время, и все впадины одновременно, так что ничего не компенсируется. Следовательно, если стоять прямо перед диафрагмой обычного громкоговорителя, звук всегда будет на максимуме.

Теперь давайте отойдем от центра и встанем в сторону

В этом случае одна сторона диафрагмы динамика будет ближе к вам, чем другая. Таким образом, звуковые волны, исходящие от идеальных точечных источников, расположенных на ближней стороне диафрагмы, придут раньше волн, исходящих с дальней стороны.

Эта временная задержка означает, что пики с ближней стороны могут прибыть одновременно с впадинами с дальней стороны, и поэтому у нас есть возможность, что они могут компенсировать друг друга. Другими словами, если мы стоим сбоку от динамика, вполне возможно, что мы услышим меньше звука, чем мы услышали, стоя прямо перед ним. Это дисперсия звука в работе.

Но это становится более сложным, чем это, если мы посмотрим достаточно внимательно. Одной временной задержки недостаточно, чтобы определить, придут ли две волны в фазе или в противофазе. Вам нужно знать длину волны ( или частоту — они напрямую связаны ).

Чтобы длинноволновый (низкочастотный) звук оказался не в фазе, вам нужна соответственно большая временная задержка, чем у более коротковолнового (более высокочастотного) звука. Таким образом, для высокочастотного звука вам нужно всего лишь немного сместиться от центра, чтобы столкнуться с подавлением, тогда как для более длинноволнового звука вам нужно пойти дальше. В конце концов, когда частота становится настолько низкой, что длина волны звука более чем в два раза превышает диаметр диафрагмы, вы никогда не сможете создать достаточную задержку для полного подавления.

Задержка звука

Говорить о том, что звуки, распространяющиеся с дальней стороны, приходят позже, чем звуки с ближней стороны, — это неполное описание. В действительности звуки, распространяющиеся от всех идеальных точечных источников, распределенных по всей площади поверхности диафрагмы, будут приходить со своими индивидуальными задержками, и конечный результат включает в себя суммирование всех этих отдельных звуковых волн, некоторые из которых будут стремиться усиливать друг друга, в то время как другие, как правило, обеспечивают эффект отмены.

Звуковые волны, исходящие от всех идеальных точечных источников, придут синхронно только в точке прямолинейного движения. Во всех других позициях будет та или иная степень подавления, и эта степень подавления будет сильно зависеть от частоты.

И здесь вступают три режима

На низких частотах, где длина волны звука значительно больше диаметра диафрагмы, драйвер будет стремиться приблизиться к идеальному точечному источнику и будет равномерно распространять звук от динамика независимо от частоты. На высоких частотах, где длина волны звука значительно меньше диаметра диафрагмы, диаграмма рассеивания будет иметь тенденцию к «лучу», подобно лампе-вспышке. Затем будет переходная зона, где картина рассеяния остается довольно широкой по всей полосе частот, но она не приближается к точечному источнику.

Как оказалось, эти три зоны также очень хорошо соответствуют другим зонам, ограничивающим конструкцию громкоговорителя. В низкочастотной зоне способность генерировать хороший объем звука требует, чтобы вибрация диафрагмы динамика вытесняла большой объем воздуха.

 Если сама диафрагма имеет небольшую площадь, то она должна иметь возможность перемещаться вперед и назад на соответственно большую величину. Это создает свои собственные проблемы, поскольку существуют практические ограничения на то, какой рабочий объем может выдержать данная конструкция привода.

На высоких частотах, где излучение становится проблемой, мы сталкиваемся с проблемами, когда большая масса диафрагмы или ее склонность к изгибу становятся проблематичными и, по сути, мешают динамику функционировать как набор «идеальных точечных источников» вибрации в унисон.

Фильтры акустики

Есть еще одна последняя проблема характеристик громкоговорителя, связанная с дисперсией, которую следует рассмотреть, — область кроссовера или фильтры акустики. Возьмем, к примеру, диапазон частот, в котором среднечастотный блок передает сигнал высокочастотному динамику.

Кроссовер громкоговорителя справляется с этим, разделяя входной сигнал так, чтобы каждый динамик воспринимал только те частоты, для которых он предназначен. Мы любим говорить, что существует «частота кроссовера», выше которой все частоты направляются на твитер, а ниже все частоты направляются на среднечастотник.

На практике между ними существует постепенный переход, но это не ключевой момент. Частота кроссовера, по самой своей природе, будет находиться на нижнем конце диапазона частот, для обработки которого предназначен твитер, но на верхнем конце диапазона частот, на который рассчитан среднечастотный блок.

Следовательно, для пищалки это будет «низкая» частота, и она широко разойдется по комнате. Однако для среднечастотного драйвера та же самая частота будет «высокой» частотой и будет иметь тенденцию проецироваться более прямо вперед.

В первом приближении общее количество звуковой энергии, генерируемой динамиком, будет одинаковым, независимо от того, распространяется ли этот звук прямо вперед или распределяется равномерно во всех направлениях. Таким образом, излучаемая частота будет более интенсивной при прямом измерении, чем другая частота, которая более широко рассеяна.

Следовательно, если динамик имеет хорошую плоскую частотную характеристику, измеренную непосредственно перед ним, то он почти наверняка не будет иметь такой же плоской частотной характеристики с точки зрения общей звуковой энергии, проецируемой в комнату. Для незадачливого разработчика динамиков все это превращается в сложную проблему, потому что бедняга начал с мысли, что все, что он хочет сделать, это спроектировать динамик с плоской частотной характеристикой.

Но что важнее — ровная АЧХ, измеренная перед динамиком, или ровная АЧХ по совокупности излучаемой звуковой энергии? И если на этот вопрос есть правильный ответ, как на него повлияет помещение, в котором используется АС, динамик?

Это лишь некоторые из соображений, которые делают проектирование акустики такой неточной наукой и означают, что наиболее опытные специалисты остаются в первую очередь художниками и мастерами акустики.

Я надеюсь, что эта статья «  Рассеивание звука » немного помогла. Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы мы могли вернуться к вам. 

Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.

Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях.

Вам нужен хороший фонокорректор, новый усилитель или отличный ЦАП, плеер, наушники, АС или другую звуковую технику, (усилитель, ресивер и т.д.) то пишите в ВК, помогу выгодно и с гарантией приобрести хорошую звуковую технику…

Будут вопросы пишите помогу чем смогу это моя цель и программа, помогать людям найти свой звук.

Желаю удачи в поиске своего звука! На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.