Creo que no será superfluo centrar la atención de los lectores en las principales fortalezas y debilidades de varios tipos de diseño acústico y realizar un pequeño programa educativo sobre este tema. Esta vez no tocaré tipos demasiado raros y exóticos, pero trataré de describir con detalle comparativo las ventajas y desventajas de los más comunes. La parte del post dedicada a ZJ es una respuesta a la pregunta formulada porguarida, que no entendía por qué "los audiófilos y los ricos pretenciosos se ven mimados por soluciones más sofisticadas, y la clase media no está dispuesta a sacrificar el volumen de los apartamentos pequeños".
Brevemente sobre la dependencia del sonido en la caja del altavoz
El diseño acústico del recinto afecta principalmente a la respuesta de frecuencia, así como a algunos otros parámetros. Dependiendo de los cálculos y del diseño elegido, este efecto puede mejorar o empeorar la fidelidad de la reproducción. Cualquier solución en acústica es una especie de compromiso entre la practicidad (y a menudo la estética de la forma) y las soluciones de ingeniería que buscan mejorar la fidelidad de la reproducción. El problema de la fidelidad de la reproducción descansa en las leyes de la física que lo limitan, el diseño acústico es un intento de los ingenieros por reducir la influencia de factores que empeoran la fidelidad de la reproducción, al tiempo que se obtienen propiedades operativas aceptables para el usuario final.
Creo que la mayoría de los lectores saben que sin el diseño, los altavoces no sonarán bien; habrá un llamado. cortocircuito acústico. La onda de presión que reproduce el altavoz con una longitud acorde con las dimensiones del difusor se compensa con la rarefacción del aire de la parte trasera del difusor.
El sistema de altavoces ideal es una pared sin fin. Si la región del ideal no se ve afectada, entonces el camino desde el centro del lado exterior del difusor hasta su centro en la parte posterior del difusor debe ser más de la mitad de la longitud máxima de la onda de sonido emitida. Especialmente aquí surgen muchos problemas con las bajas frecuencias. Entonces, a 20 Hz (el umbral más bajo de percepción), la longitud de onda es de poco más de 17 metros. Naturalmente, el altavoz en forma de pared de este tamaño es demasiado grande para una serie comercial. Por esta razón, no construyen muros, sino que prefieren cajas que no resuelven completamente los problemas, pero que pueden compensarlos en gran medida.
Existen problemas no solo con el cortocircuito acústico, sino también con otras propiedades del altavoz. Por ejemplo, cualquier altavoz tiene una frecuencia de resonancia, por debajo de la cual hay una fuerte caída en la respuesta de frecuencia, aprox. 12 dB por octava. Cuando se opera a la frecuencia resonante, se produce mucha distorsión armónica. Es imposible resolver el problema de la caída de la respuesta de frecuencia y la distorsión no lineal mediante una disminución demasiado brusca de la frecuencia resonante, ya que la enorme amplitud de las oscilaciones resonantes romperá el difusor.
Se sabe que la amplitud de vibración de un difusor es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia, es decir a una presión sonora igual a 50 Hz, la amplitud será de 4 mm y a 25 Hz -16 mm. Por lo tanto, cuanto mayor sea el difusor, menor puede ser la frecuencia de resonancia con oscilaciones relativamente seguras para el altavoz. En otras palabras, cuanto menor sea la frecuencia de resonancia del altavoz, mejor.
Resonancias y formas corporales
Todas las cajas de los altavoces son resonadores de cavidad (ya sea una caja abierta, FI, ZY o laberinto), que tienen una gran cantidad de resonancias naturales. Esto se ve claramente en la fórmula para calcular las resonancias para una caja cerrada:
donde a, b y l son los lados del cuerpo del resonador, y m, n y g son números enteros. Las
resonancias están determinadas por ondas estacionarias que aparecen dentro del cuerpo, lo que afecta significativamente la respuesta de frecuencia, por regla general, no de la mejor manera. Para eliminarlos, use los mismos amortiguadores que reducen el factor Q de resonancias, pero no se eliminan por completo.
Podemos decir que las resonancias dependen directamente de la forma de la carcasa, de manera diferente, de la relación de aspecto. La popular forma de pilar rectangular hoy en día es extremadamente desafortunada cuando se trata de resonancias de caja. Y la forma del cubo, por el contrario, le permite difuminar las resonancias en toda la respuesta de frecuencia y hacerlas menos notables. A veces también se usa una forma esférica del cuerpo para ZP y FI, lo que evita la formación de ondas estacionarias, pero tampoco es capaz de eliminarlas por completo.
Algunas palabras sobre la caja abierta.
A pesar de que hoy en día este diseño es difícil de encontrar en dispositivos producidos en serie, tiene una ventaja única. Una caja abierta no afecta la frecuencia de resonancia del altavoz. Fue por esta característica que fue amado en el pasado. El gran problema de la caja abierta son sus impresionantes dimensiones. Sin ellos, no es capaz de reproducir bajas frecuencias con suficiente presión sonora. Por esta razón, estos altavoces hoy son principalmente el lote de aficionados y talleres personalizados que los producen como modelos de género para la música, cuyo umbral más bajo del rango de frecuencia termina en la región de 200 a 300 Hz. Se utilizó un panel de impedancia acústica en forma de una pared trasera delgada perforada como amortiguador acústico en cajas abiertas.
Beneficios:
- No afecta la frecuencia de resonancia del altavoz.
- tiene resonancias intrínsecas bajas
Desventajas:
- Tamaños grandes
- Limitaciones en el umbral inferior del rango de frecuencia aprox. 300 Hz.
- Casi imposible de encontrar
Caja cerrada
La caja cerrada es una carcasa que aísla completamente al altavoz en el interior. El diseño de la caja cerrada conlleva un aumento de la frecuencia de resonancia del cabezal dinámico, ya que además de la rigidez de la suspensión del difusor, comienza a influir la elasticidad del aire en el volumen interior de la caja. Cuanto menor sea este volumen, mayor será la frecuencia de resonancia.
La primera opción para una caja cerrada es hacer que el volumen de la caja sea tan grande que no pueda afectar apreciablemente la frecuencia de resonancia del altavoz.
La segunda versión de la caja cerrada fue propuesta por Edgar Vilchur. Llamó la atención sobre el hecho de que la linealidad del resorte de gas, que en realidad era aire en un volumen cerrado, es mayor que la linealidad de la suspensión del difusor. Wilchur fue el primero en proponer reducir la rigidez de la suspensión del difusor tanto como fuera posible para reemplazar realmente la suspensión mecánica con una suspensión neumática, tanto como fuera posible. Y así aumentar la linealidad.
Fragmento de la solicitud de patente de Edgar Vilchur para una caja cerrada
Ambas opciones, como todo lo demás en acústica, tienen sus propias ventajas y desventajas. La variante de Vilchur no permitía reducir la distorsión armónica, ya que el difusor no se puede mantener solo en el aire, y las partes mecánicas se conservan en la estructura, deja que el volumen interno se haga cargo de parte de la función de suspensión. Además, resultó que a volúmenes pequeños y en funcionamiento con pistón, el aire tampoco es lineal. Para evitar tal no linealidad, el volumen de la caja debe ser igual al volumen de la habitación en la que se encuentra. Eso prácticamente niega todas las ventajas de la variante Wilchur.
La versión con un gran volumen no requiere condiciones especiales para el diseño del altavoz y funciona comparativamente bien, teniendo dimensiones ligeramente más pequeñas que una caja abierta con igual SPL (presión sonora) a bajas frecuencias. Al mismo tiempo, el límite del rango de frecuencia a baja frecuencia, con dimensiones más pequeñas, puede ser significativamente menor que en una caja abierta. Para suavizar la respuesta de frecuencia con joroba, se utilizan amortiguadores de sonido.
Ventajas:
- El límite inferior del rango de frecuencia es 65 Hz (e inferior con las dimensiones adecuadas)
- Más pequeño que el cajón abierto
- La respuesta de frecuencia, por regla general, es más suave que la de las opciones de inversor de fase
Desventajas:
- Con características competitivas, un cuerpo realmente grande (2-3 veces más grande que el de un PHI con igual SPL en la frecuencia baja y el límite inferior del rango de frecuencia)
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El principio de la acústica FI es familiar para muchos. Las fases de oscilación dentro y fuera de la misma caja cerrada son opuestas. La instalación en el cuerpo de una tubería de cierta longitud le permite girar la fase 180 grados. Así, a la salida del tubo inversor de fase, el sonido en su frecuencia de resonancia se pone en fase con el sonido del exterior del difusor, se suman y aumenta la presión sonora.
La presencia de resonancia adicional aumenta la tasa de respuesta de frecuencia en 6 dB por octava. En tuberías insuficientemente anchas, surgen vórtices debido a la alta velocidad de circulación del aire, que se refleja en el sonido en forma de sonidos extraños pronunciados y distorsiones no lineales adicionales. También en FI a menudo hay los llamados. resonancias de rango medio de órgano, matices turbulentos y otros. Deshacerse de todas estas "delicias" merece un gran esfuerzo por parte de
Es absolutamente imposible comprar acústica FI sin antes visitar la sala de exposición y escuchar, ya que puede toparse con unos parlantes muy hermosos, pero que zumban.
En virtud de lo anterior, no es necesario hablar de PH-acústica como una especie de solución universal. La principal ventaja es la reproducción mejorada de las bajas frecuencias a la frecuencia resonante del FI, por lo que el usuario paga con la linealidad de la respuesta de frecuencia, una alta probabilidad de problemas de resonancia y sobretonos extraños.
Ventajas:
- Graves fuertes
- Talla pequeña
- Muy común
Desventajas:
- Riesgo de aumentar kg
- Respuesta de frecuencia de falla entre res. frecuencia FI y res. frecuencia del altavoz
- Resonancias y armónicos parasitarios
- Resolver problemas de diseño innatos es costoso y, a veces, de alta tecnología.
Línea de transmisión
Esta es una de las opciones para la acústica de laberinto, sobre la que escribí en detalle aquí.
Finalmente
Por lo tanto, los tipos de acústica más simples y menos problemáticos desde un punto de vista acústico requieren más volumen, y cualquier truco, en particular la inversión de fase, está plagado de distorsiones y matices. De lo anterior, podemos concluir que el mercado hace una elección a favor de altavoces altos, o más precisamente, de bajos de dimensiones más reducidas, y prácticamente ignora las decisiones lógicas que implican una mayor fidelidad de reproducción.
El 90% de los altavoces domésticos para el mercado de alta fidelidad que se producen hoy en día en el mundo son acústicos bass reflex de principalmente dos tipos: columnas de suelo y pequeños altavoces de estantería. Para algunas personas, el problema con FI se resuelve con los enchufes que cierran el FI, lo que convierte el AC en un ZY.
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Recomiendo encarecidamente a los lectores las fuentes de las que obtuve información para este y otros artículos:
Aldoshin "Fundamentos de la psicoacústica"
Canal de Youtube Alexander Shcherbin también conocido como ensemb
Canal de Youtube stalker29218
Aldoshina IA, Voishvillo AG Altavoces y controladores de alta calidad