Ich denke, es wird nicht überflüssig sein, die Aufmerksamkeit der Leser auf die Hauptstärken und -schwächen verschiedener Arten von akustischem Design zu lenken und ein kleines Bildungsprogramm zu diesem Thema durchzuführen. Dieses Mal werde ich nicht auf zu seltene und exotische Typen eingehen, aber ich werde versuchen, die Vor- und Nachteile der häufigsten Typen vergleichend detailliert zu beschreiben. Der Teil des Beitrags, der ZJ gewidmet ist, ist eine Antwort auf die von gestellte FrageHöhle, der nicht verstand, warum "Audiophile und anspruchsvolle Reiche durch ausgefeiltere Lösungen verwöhnt werden und die Mittelschicht nicht bereit ist, das Volumen kleiner Wohnungen zu opfern."
Kurz über die Abhängigkeit des Klangs von der Lautsprecherbox
Das akustische Design des Gehäuses beeinflusst hauptsächlich den Frequenzgang sowie einige andere Parameter. Abhängig von den Berechnungen und dem gewählten Design kann dieser Effekt die Wiedergabetreue verbessern oder verschlechtern. Jede Lösung in der Akustik ist eine Art Kompromiss zwischen Praktikabilität (und oft auch Ästhetik der Form) und technischen Lösungen, die die Wiedergabetreue verbessern sollen. Das Problem der Wiedergabetreue beruht auf den Gesetzen der Physik, die es einschränken. Das akustische Design ist ein Versuch der Ingenieure, den Einfluss von Faktoren zu verringern, die die Wiedergabetreue verschlechtern, und gleichzeitig für den Endbenutzer akzeptable Betriebseigenschaften zu erhalten.
Ich nehme an, die meisten Leser wissen, dass die Lautsprecher ohne Design nicht richtig klingen werden - es wird einen sogenannten geben. akustischer Kurzschluss. Die vom Lautsprecher wiedergegebene Druckwelle mit einer Länge, die den Abmessungen des Diffusors entspricht, wird durch die Verdünnung der Luft von der Rückseite des Diffusors ausgeglichen.
Das ideale Lautsprechersystem ist eine endlose Wand. Wenn der Bereich des Ideals nicht beeinflusst wird, sollte der Pfad von der Mitte der Außenseite des Diffusors zu seiner Mitte auf der Rückseite des Diffusors mehr als die Hälfte der maximalen Länge der emittierten Schallwelle betragen. Besonders bei niedrigen Frequenzen treten hier viele Probleme auf. Bei 20 Hz (der unteren Wahrnehmungsschwelle) beträgt die Wellenlänge also etwas mehr als 17 Meter. Natürlich ist der Lautsprecher in Form einer Wand dieser Größe für eine kommerzielle Serie etwas zu groß. Aus diesem Grund werden keine Wände gebaut, sondern Kisten bevorzugt, die Probleme nicht vollständig lösen, aber weitgehend kompensieren können.
Probleme bestehen nicht nur mit akustischen Kurzschlüssen, sondern auch mit anderen Eigenschaften des Lautsprechers. Zum Beispiel hat jeder Lautsprecher eine Resonanzfrequenz, unterhalb derer der Frequenzgang stark abfällt, ca. 12 dB pro Oktave. Beim Betrieb mit der Resonanzfrequenz tritt eine starke harmonische Verzerrung auf. Es ist unmöglich, das Problem des Frequenzgangabfalls und nichtlinearer Verzerrungen durch eine zu starke Abnahme der Resonanzfrequenz zu lösen, da die große Amplitude der Resonanzschwingungen den Diffusor brechen wird.
Es ist bekannt, dass die Schwingungsamplitude eines Diffusors umgekehrt proportional zum Quadrat der Frequenz ist, d.h. bei gleichem Schalldruck bei 50 Hz beträgt die Amplitude 4 mm und bei 25 Hz -16 mm. Je größer der Diffusor ist, desto niedriger kann die Resonanzfrequenz bei relativ sicheren Schwingungen für den Lautsprecher sein. Mit anderen Worten, je niedriger die Resonanzfrequenz des Lautsprechers ist, desto besser.
Körperresonanzen und Form
Alle Lautsprechergehäuse sind Hohlraumresonatoren (sei es eine offene Box, FI, ZY oder ein Labyrinth), die eine große Anzahl natürlicher Resonanzen aufweisen. Dies geht aus der Formel zur Berechnung der Resonanzen für eine geschlossene Box klar hervor:
Dabei sind a, b und l die Seiten des Resonatorkörpers und m, n und g ganze Zahlen.
Resonanzen werden durch stehende Wellen bestimmt, die im Körper auftreten und den Frequenzgang in der Regel nicht optimal beeinflussen. Verwenden Sie zum Entfernen dieselben Dämpfer, die den Q-Faktor der Resonanzen verringern, diese werden jedoch nicht vollständig entfernt.
Wir können sagen, dass Resonanzen direkt von der Form des Gehäuses abhängen, auf andere Weise vom Seitenverhältnis. Die heute beliebte rechteckige Säulenform ist äußerst unglücklich, wenn es um Schrankresonanzen geht. Im Gegensatz dazu können Sie durch die Form des Würfels Resonanzen im gesamten Frequenzgang verschmieren und weniger wahrnehmbar machen. Manchmal wird auch eine Kugelform des Körpers für ZP und FI verwendet, die die Bildung stehender Wellen verhindert, diese aber auch nicht vollständig beseitigen kann.
Ein paar Worte zur offenen Box
Trotz der Tatsache, dass dieses Design heutzutage in Seriengeräten schwer zu finden ist, hat es einen einzigartigen Vorteil. Eine offene Box beeinflusst die Resonanzfrequenz des Lautsprechers nicht. Für dieses Merkmal wurde er in der Vergangenheit geliebt. Das große Problem mit der offenen Box sind ihre beeindruckenden Abmessungen. Ohne sie ist es nicht möglich, niedrige Frequenzen mit ausreichendem Schalldruck zu reproduzieren. Aus diesem Grund handelt es sich bei diesen Lautsprechern heute hauptsächlich um Amateure und Custom-Workshops, die sie als Genre-Modelle für Musik produzieren, deren untere Schwelle des Frequenzbereichs im Bereich von 200 bis 300 Hz endet. Eine akustische Impedanzplatte in Form einer dünnen perforierten Rückwand wurde als akustischer Dämpfer in offenen Kästen verwendet.
Leistungen:
- Beeinflusst nicht die Resonanzfrequenz des Lautsprechers
- hat niedrige Eigenresonanzen
Nachteile:
- Große Größen
- Einschränkungen der unteren Schwelle des Frequenzbereichs ca. 300 Hz.
- Fast unmöglich zu finden
Geschlossene Box
Die geschlossene Box ist ein Gehäuse, das den Lautsprecher vollständig von der internen Lautstärke isoliert. Die Konstruktion einer geschlossenen Box führt zu einer Erhöhung der Resonanzfrequenz des dynamischen Kopfes, da zusätzlich zur Steifigkeit der Aufhängung des Diffusors die Elastizität der Luft im Innenvolumen der Box zu beeinflussen beginnt. Je kleiner dieses Volumen ist, desto höher ist die Resonanzfrequenz.
Die erste Option für eine geschlossene Box besteht darin, die Lautstärke der Box so groß zu machen, dass die Resonanzfrequenz des Lautsprechers nicht nennenswert beeinflusst wird.
Die zweite Version der geschlossenen Box wurde von Edgar Vilchur vorgeschlagen. Er machte darauf aufmerksam, dass die Linearität der Gasfeder, die tatsächlich Luft in einem geschlossenen Volumen war, höher ist als die Linearität der Aufhängung des Diffusors. Wilchur schlug als erster vor, die Steifigkeit der Diffusoraufhängung so weit wie möglich zu verringern, um die mechanische Aufhängung tatsächlich so weit wie möglich durch eine pneumatische Aufhängung zu ersetzen. Und damit die Linearität erhöhen.
Fragment der Patentanmeldung von Edgar Vilchur für eine geschlossene Box
Beide Optionen haben wie alles andere in der Akustik ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Variante von Vilchur erlaubte es nicht, die harmonische Verzerrung zu reduzieren, da der Diffusor nicht nur an der Luft gehalten werden kann und die mechanischen Teile in der Struktur erhalten bleiben. Lassen Sie das Innenvolumen einen Teil der Aufhängungsfunktion übernehmen. Darüber hinaus stellte sich heraus, dass bei kleinen Volumina und im Kolbenbetrieb die Luft auch nicht linear ist. Um eine solche Nichtlinearität zu vermeiden, muss das Volumen der Box gleich dem Volumen des Raums sein, in dem sie sich befindet. Das negiert praktisch alle Vorteile der Wilchur-Variante.
Die Version mit großem Volumen erfordert keine besonderen Bedingungen für den Aufbau des Lautsprechers und funktioniert vergleichsweise gut. Die Abmessungen sind geringfügig kleiner als bei einer offenen Box mit gleichem Schalldruck (Schalldruck) bei niedrigen Frequenzen. In diesem Fall kann die Grenze des Frequenzbereichs bei niedriger Frequenz mit kleineren Abmessungen erheblich niedriger sein als bei einer offenen Box. Um den buckligen Frequenzgang auszugleichen, werden Dämpfungsschalldämpfer eingesetzt.
Vorteile:
- Die Untergrenze des Frequenzbereichs liegt bei 65 Hz (und darunter mit entsprechenden Abmessungen).
- Kleiner als offene Schublade
- Der Frequenzgang ist in der Regel weicher als der der Phasenumrichteroptionen
Nachteile:
- Mit Wettbewerbsmerkmalen ein wirklich großer Körper (2-3 mal größer als der eines PHI mit gleichem Schalldruck bei niedriger Frequenz und unterer Grenze des Frequenzbereichs)
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Das Prinzip der FI-Akustik ist vielen bekannt. Die Schwingungsphasen innen und außen in derselben geschlossenen Box sind entgegengesetzt. Durch die Installation im Rohrkörper einer bestimmten Länge können Sie die Phase um 180 Grad drehen. Am Ausgang des Phaseninverterrohrs wird der Schall bei seiner Resonanzfrequenz mit dem Schall von außerhalb des Diffusors in Phase gebracht, sie addieren sich und der Schalldruck steigt an.
Das Vorhandensein zusätzlicher Resonanz erhöht den Frequenzgang um 6 dB pro Oktave. In nicht ausreichend breiten Rohren entstehen Wirbel aufgrund der hohen Luftzirkulationsgeschwindigkeit, die den Schall in Form von ausgeprägten Fremdgeräuschen und zusätzlichen nichtlinearen Verzerrungen beeinflusst. Auch im FI gibt es oft sogenannte. Orgel-Mittenresonanzen, turbulente und andere Obertöne. All diese "Reize" loszuwerden, ist eine Menge Mühe wert
Es ist absolut unmöglich, FI-Akustik zu kaufen, ohne zuerst den Showroom zu besuchen und zuzuhören, da Sie auf sehr schöne, aber summende, rasselnde Lautsprecher stoßen können.
In Anbetracht des Vorstehenden besteht keine Notwendigkeit, über die PHI-Akustik als eine Art universelle Lösung zu sprechen. Der Hauptvorteil ist eine verbesserte Basswiedergabe bei der Resonanzfrequenz des FI, für die der Benutzer mit der Linearität des Frequenzgangs, einer hohen Wahrscheinlichkeit von Resonanzproblemen und fremden Obertönen bezahlt.
Vorteile:
- Lauter Bass
- Kleine Größe
- Sehr gewöhnlich
Nachteile:
- Risiko einer Erhöhung von kg
- Fehlerfrequenzgang zwischen res. Frequenz FI und res. Lautsprecherfrequenz
- Parasitäre Resonanzen und Obertöne
- Das Lösen angeborener Designprobleme ist teuer und manchmal Hightech
Übertragungsleitung
Dies ist eine der Optionen für die Labyrinthakustik, über die ich hier ausführlich geschrieben habe.
Zusammenfassend
Die aus akustischer Sicht einfachste und am wenigsten problematische Art der Akustik erfordert daher mehr Volumen, und alle Tricks, insbesondere die Phaseninversion, sind mit Verzerrungen und Obertönen behaftet. Aus dem oben Gesagten können wir schließen, dass der Markt sich für laute oder genauer gesagt für Basslautsprecher mit kleineren Abmessungen entscheidet und logische Entscheidungen, die eine höhere Wiedergabetreue implizieren, praktisch ignoriert.
90% der heute weltweit produzierten Heimlautsprecher für den HiFi-Markt sind Bassreflexlautsprecher mit hauptsächlich zwei Typen: Bodensäulen und kleine Regallautsprecher. Für einige Leute wird das Problem mit dem FI durch die Stecker gelöst, die den FI schließen, wodurch die Klimaanlage in eine PS verwandelt wird.
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Aldoshin "Grundlagen der Psychoakustik"
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