Получить настоящий глубокий бас и воспроизвести его в домашнем кинотеатре или комнате для прослушивания на реальном уровне очень непросто. Существуют законы физики, которые определяют, насколько глубоко сабвуфер или НЧ динамик в акустике будет расширять свою басовую мощность, и зачастую некоторые из них работают вопреки простым физическим ограничениям размера и размещения комнаты.

Как получить самый глубокий бас

Например, при прочих равных условиях (и каждым из следующих факторов

можно манипулировать для достижения определенного выигрыша за счет других факторов производительности), чем больше корпус сабвуфера по отношению к диаметру низкочастотного динамика, тем глубже будет выходной бас.

 

Другими словами, чем меньше корпус по отношению к динамику, тем менее глубокими будут басы. Или мы можем получить более глубокие басы, уменьшив размер динамика вместе с корпусом, но пожертвовав максимальной громкостью.

Насколько низко нам нужен использовать сабвуфер, чтобы обеспечить слышимый звук?

Человеческий слух простирается примерно до 20 Гц, и хотя существуют частоты и глубже, их обычно больше ощущаешь, чем «слышишь». Если вы чувствуете вибрации на диване или на полу, вы, скорее всего, чувствуете частоту 16 Гц или около того, но на самом деле слышите вторую гармонику с частотой 32 Гц. Для большинства из нас гармоника органа с частотой 32 Гц «звучит» очень тихо, но чтобы усилить его воздействие, действительно хороший сабвуфер должен добавить этот сверхнизкий «ощущаемый» компонент и обеспечить значительный выходной сигнал в области 20 Гц.

Практически все популярные сабвуферы обеспечивают некоторую отдачу басов в диапазоне 20 Гц, но делают это только благодаря усилению помещения и выгодному размещению в комнате. (И именно так измеряются характеристики сабвуфера путем выгодного размещения измерительного микрофона в области или узле усиления басов.)

Все это работает, пока комната не слишком большая. На самом деле, многие из нас сталкивались с очень глубокими басами в автомобиле, оснащенном хорошим сабвуфером, из-за небольшого объема воздуха в салоне.

Настоящие 20Гц

Но в большом пространстве, например в большой комнате, трудно получить настоящую мощность сабвуфера с частотой 20 Гц. И именно этот контент добавляет огромное вау! элемент эффектов саундтрека к фильму и способствует реалистичности великолепной оркестровой музыки. Землетрясения, взрывы и артиллерийские выстрелы — все они воспроизводят частоты в диапазоне 20 Гц, равно как и оркестровые большие барабаны, органы, синтезаторы и даже некоторые фортепиано.

Были предприняты попытки (не совсем успешные) уменьшить размер корпуса сабвуфера и попытаться компенсировать это за счет использования очень мощных усилителей и огромных магнитов (чтобы получить дополнительную мощность) для обеспечения глубокого выходного баса.

Правила для размера корпуса и диаметра низкочастотного динамика!

Вы можете извлечь звуки частотой до 40 Гц из небольшого сабвуфера, разместив его в небольшой комнате в удобном месте — в комнате или в углу (это может дать вам усиление на 6 дБ). Точно так же некоторые доступные ультракомпактные и дорогие кубические сабвуферы воспроизводят довольно низкие частоты, но имеют реальные ограничения по максимальной мощности. Они просто не будут воспроизводить низкие частоты с громкостью, близкой к реальной.

Если выходной сигнал сабвуфера понижен на 9 дБ (-9 дБ) при 32 Гц (около половины выходного сигнала при 70 Гц), вам потребуется восьмикратная мощность, чтобы компенсировать потери в 9 дБ (вы должны удваивать мощность на каждые 3 дБ примененного усиления). Если бы вы начали использовать усилитель мощностью 200 Вт, вам пришлось бы увеличить его мощность до 1600 Вт, а затем потерять большую часть этого усиления из-за драйвера, необходимого для передачи мощности!

САБ — БАС

Если теоретически вы хотели создать сабвуфер, который действительно мог бы достигать уровня 20 Гц с падением выходного сигнала не более чем на 4 дБ в безэховой среде, то законы физики диктуют, что корпус должен быть большим. Обойти это невозможно.

Вам также потребуется эффективный усилитель, поскольку для настоящего глубокого баса требуется огромная мощность (более 400 Вт) для достижения достаточной громкости на этих частотах. Он также должен иметь мощность для управления большим низкочастотным динамиком и перемещения необходимого количества воздуха.

Цифровой усилитель для НЧ динамика

Это может представлять проблему для обычных аналоговых усилителей, которые не очень эффективны (обычно 50% эффективности; остальная часть рассеивается в виде тепла).

Технология цифровых усилителей может подойти для этого применения, но при проектировании необходимо преодолеть проблемы, присущие усилителям этого типа. (В настоящее время цифровые усилители обычно не используются таким образом; чаще они реализуются для снижения производственных затрат за счет надлежащего динамического запаса.)

Преодоление проблемы «жесткого потолка» цифрового усилителя с точки зрения динамического запаса является задачей серьезная проблема для разработчиков усилителей. Обычный цифровой усилитель сразу же начинает испытывать серьезные искажения на пределе своей выходной мощности. Учитывая широко варьирующиеся уровни сигнала музыки и саундтреков к фильмам, важно, чтобы в конструкции новых цифровых усилителей были предусмотрены средства предотвращения внезапных искажений усилителя, если пик громкости превышает выходные пределы усилителя.

В настоящее время разработка цифровых усилителей делает большие успехи и привлекает к себе большое внимание. Неизбежно появятся инновационные подходы к решению проблемы динамического запаса мощности.

Бас как есть

Все ноты музыкального инструмента, включая глубокий бас, состоят из «фундаментального» тембра и гармоник, которые помогают придать каждому инструменту характер или индивидуальность.

Например, даже если разные инструменты — труба, саксофон и фортепиано — играют одну и ту же ноту одинаковой высоты и частоты, каждый инструмент будет звучать совершенно по-разному. Это происходит потому, что гармонический состав каждого инструмента придает инструменту свой характерный звук.

Именно гармоники заставляют саксофон звучать как саксофон, а фортепиано как фортепиано. Именно поэтому мы все еще можем «слышать» тон органной педали частотой 16 Гц, потому что на самом деле мы слышим гармонику частотой 32 Гц, которая намного громче основной частоты 16 Гц. Однако, если наш сабвуфер не воспроизводит 16 Гц, мы не будем чувствовать ее так сильно и она не будет казаться такой реалистичной. То же самое касается эффектов в саундтреках.

Были предприняты попытки (не совсем успешные) уменьшить размер корпуса сабвуфера и попытаться компенсировать это за счет использования очень больших усилителей и огромных магнитов (чтобы получить дополнительную мощность) для обеспечения глубокого расширения и выходного баса. Но, в конечном счете, правила имеют размер корпуса и диаметр низкочастотного динамика!

А может остановимся на 40 Гц!

Вы можете извлечь звуки частотой до 40 Гц из небольшого сабвуфера, разместив его в небольшой комнате в удобном месте, в помещении или в углу (узел в комнате может дать вам усиление на 6 дБ). Точно так же некоторые доступные ультракомпактные и дорогие кубические сабвуферы воспроизводят довольно низкие частоты, но имеют реальные ограничения по максимальной мощности. Они просто не будут воспроизводить низкие частоты с громкостью, близкой к реальной.

Если выходной сигнал сабвуфера понижен на 9 дБ (-9 дБ) при 32 Гц (около половины выходного сигнала при 70 Гц), вам потребуется восьмикратная мощность, чтобы компенсировать потери в 9 дБ (вы должны удваивать мощность на каждые 3 дБ примененного усиления). Если бы вы начали использовать усилитель мощностью 200 Вт, вам пришлось бы увеличить его мощность до 1600 Вт, а затем потерять большую часть этого усиления из-за динамика, необходимого для передачи мощности!

Допустим, мы хотели разработать сабвуфер, который действительно мог бы достигать уровня 20 Гц или ниже с падением выходного сигнала не более чем на 4 дБ в безэховой среде. НО законы физики диктуют, что короб должен быть большой. Обойти это невозможно.

Вам также потребуется установить эффективный усилитель, поскольку для настоящего глубокого баса потребуется огромная мощность (более 400 Вт) для достижения достаточной громкости на этих частотах. Он также должен иметь мощность для управления большим низкочастотным динамиком и перемещения необходимого количества воздуха.