Акустическая система назначение объекта

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Акустическая система- устройство, предназначенное для эффективного излучения звука в воздушной среде, включающее один или несколько звуковых излучателей в акустическом оформлении. Характер звучания определяют не только параметры установленных излучателей, но и их взаимное расположение, конструкция корпуса, встроенные пассивные фильтры и многие другие элементы акустических систем. Акустическая система – устройство для воспроизведения звука.

Акустическая система бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).

Количество полос, на которое разбит частотный диапазон колонки.

Для разных звуковых частот используются разные по конструкции динамики, которые способны качественно воспроизводить звук в определенном диапазоне частот, но звуки с другой частотой они воспроизводят с искажениями.

В продаже можно встретить 2.5-полосные колонки. В них устанавливаются один высоко частотный динамик (для высоких частот-диапазона) и сразу два низкочастотных динамика, один воспроизводит только Низкие Частоты-диапазона , а второй – сразу два: Средних Частот и Низких Частот.

Акустическая система состоит из акустического оформления (например, фазоинверторного типа, закрытого типа, открытого типа, с пассивным излучателем) Корпус у акустики закрытого типа представляет собой герметично закрытый ящик с выведенным на фронтальную панель диффузором (излучателем звука) динамика. Недостатки такой акустики – низкая чувствительность, не очень глубокий бас, преимущества – простота конструкции и хорошие переходные характеристики, которые гарантируют низкий уровень искажений и точное воспроизведение звука.

Разновидность колонок фазоинверторного типа – колонки с пассивным излучателем, или "пассивным радиатором". По конструкции они напоминают колонки с фазоинвертором, но вместо него в дополнительное отверстие устанавливается пассивный излучатель. Он представляет собой часть низкочастотного громкоговорителя без катушки и магнитной системы и выполняет ту же роль, что и фазоинвертор. Пассивный излучатель подбирается таким образом, чтобы его резонансная частота была равна нижней рабочей частоте громкоговорителя. Это позволяет улучшить воспроизведение низких частот. Такая конструкция часто используется в сабвуферах. Одно из преимуществ пассивного радиатора перед колонками с обычным фазонвертором – это отсутствие шума воздушного потока в трубе резонатора.

Акустические системы открытого типа встречаются очень редко, в них корпус представляет собой толстую панель, в которую установлены динамики. Такие громкоговорители обеспечивают акустическое излучение дипольного типа, то есть звуковые колебания от колонки распространяются как с фронта, так и с тыла.

Благодаря тому, что в таких колонках практически отсутствует корпус, сведены к минимуму все негативные вибрации, которые возникают при резонансе в колонках с "обычным" корпусом.

В колонках открытого типа ослаблено воспроизведение низких частот, поэтому производителям приходится устанавливать низко частотные динамики очень большого размера. В большинстве современных акустических систем используется конструкция с фазоинвертором.

общие сведения об акустических системах

Назначение акустических систем является воспроизведение звука и мелодий, например, в автомобиле Это позволило слушать в поездках музыку, радио или, что стало модным сейчас, аудиокниги.

Аудиосистема строится из двух основных компонентов: головного устройства (магнитолы) и устройства воспроизведения звука — акустических систем (АС, или колонок). Сегодня в качестве основного компонента АС используются динамические громкоговорители («динамики», или головки громкоговорителей), которые отличаются надежностью, простотой конструкции и приемлемыми техническими характеристиками.

Технические характеристики АС, на которые следует обращать наиболее пристальное внимание при покупке.

Многие фирмы в технических характеристиках своих продуктов указывают так называемую «музыкальную» мощность. При измерениях на акустическую систему подается кратковременный (менее 2 с) сигнал частотой ниже 250 Гц. Если отсутствуют заметные на слух искажения, то считается, что АС выдержала испытание. При этом не учитываются нелинейные искажения сигнала. Естественно, что данный метод позволяет указывать очень высокие значения «мощности», зачастую в 10-100 раз превышающие максимальную синусоидальную. Этот параметр очень слабо характеризует реальное качество воспроизведения звука. Поэтому основным значением мощности, на которое следует обращать внимание при покупке акустической системы является мощность RMS. Она измеряется подачей синусоидального сигнала частотой 1000 Гц до достижения определенного уровня нелинейных искажений. Например, в техпаспорте изделия написано: 25 Вт (RMS). Это значит, что акустическая система при подведении к ней сигнала мощностью 25 Вт может работать длительное время без механических повреждений громкоговорителей.

Нелинейные искажения – искажения, проявляющиеся в появлении в частотном спектре выходного сигнала составляющих шумы и призвуки, отсутствующих во входном сигнале.

Какая же мощность необходима для качественного звучания? Это определяется параметрами помещения, в котором планируется установка данной аппаратуры, характеристиками самой АС, а также потребностями самого слушателя. Для среднестатистической квартиры хватит мощности от 20 до 50 ватт

Это полоса воспроизводимых акустической системой частот. В колонках с сабвуфером весь частотный диапазон разбивается на две части – низкие частоты воспроизводит сабвуфер, а средние и высокие – сателлиты.

Идеальным диапазоном воспроизводимых частот был бы интервал примерно от 20 до 20000 Гц.

На ровность АЧХ также оказывает влияние и количество полос воспроизведения акустических систем. Идеальным выбором являются 3-полосные АС с активным разделением сигнала на ВЧ (высокочастотный), СЧ (среднечастотный) и НЧ (низкочастотный) диапазоны с помощью так называемых кроссоверов, с последующей подачей 3 различных сигналов на 3 динамика акустической системы. Это дает возможность осуществлять независимое усиление в различных полосах спектра, что в свою очередь позволяет обеспечить оптимальный режим работы для каждого динамика в акустической системе. Чаще всего трёхполосные колонки можно распознать по наличию 3 различных громкоговорителей в корпусе акустической системы.

Для игр и фильмов подойдут и двухполосные системы. Стоит сказать, что, в принципе такие системы подойдут и для музыки, если вы не предъявляете к качеству воспроизведения сверхтребований или у вас недостаточно денег на элитную аудиосистему.

Кроссовер – устройство для разделения звукового сигнала на несколько составляющих.

Отношение сигнал/шум – безразмерная величина, для дискретного сигнала равная отношению энергии сигнала на бит или символ к спектральной плотности шума. Обычно выражается в децибелах. Чем больше значение, тем менее заметен посторонний шум при воспроизведении звука.

Акустическая система (АС) непосредственно преобразует звуковой электрический сигнал в акустические колебания и является последним звеном звуковоспроизводящего тракта.

В состав АС, как правило, входят несколько звуковых колонок, каждая из которых может иметь один или несколько динамиков. Количество колонок в АС зависит от числа компонентов, составляющих звуковой сигнал и образующих отдельные звуковые каналы.

Например, стереофонический сигнал содержит два компонента — сигналы левого и правого стереоканалов, что требует не менее двух колонок в составе стереофонической акустической системы. Звуковой сигнал в формате Dolby Digital содержит информацию для шести звуковых каналов: два фронтальных стереоканала, центральный канал (канал диалогов), два тыловых канала и канал сверхнизких частот. Следовательно, для воспроизведения сигнала Dolby Digital акустическая система должна иметь шесть звуковых колонок.

Как правило, принцип действия и внутреннее устройство звуковых колонок бытового назначения и используемых в технических средствах информатизации в составе акустической системы PC практически не различаются.

В основном АС для ПК состоит из двух звуковых колонок, которые обеспечивают воспроизведение стереофонического сигнала. Обычно каждая колонка в АС для ПК имеет один динамик, однако в дорогих моделях используются два: для высоких и низких частот. При этом современные модели акустических систем позволяют воспроизводить звук практически во всем слышимом частотном диапазоне благодаря применению специальной конструкции корпуса колонок или громкоговорителей.

Для воспроизведения низких и сверхнизких частот с высоким качеством в АС помимо двух колонок используется третий звуковой агрегат — сабвуфер (Subwoofer), устанавливаемый под рабочим столом. Такая трехкомпонентная АС для ПК состоит из двух так называемых сателлитных колонок, воспроизводящих средние и высокие частоты (примерно от 150 Гц до 20 кГц), и сабвуфера, воспроизводящего частоты ниже 150 Гц.

Отличительная особенность АС для ПК — возможность наличия собственного встроенного усилителя мощности. АС со встроенным усилителем называется активной. Пассивная АС усилителя не имеет.

Главное преимущество активной АС состоит в возможности подключения к линейному выходу звуковой карты. Питание активной АС осуществляется либо от батареек (аккумуляторов), либо от электрической сети через специальный адаптер, выполненный в виде отдельного внешнего блока или модуля питания, устанавливаемого в корпус одной из колонок.

Выходная мощность акустических систем для ПК может изменяться в широком диапазоне и зависит от технических характеристик усилителя и динамиков. Если система предназначена для озвучивания компьютерных игр, достаточно мощности 15 — 20 Вт на колонку для помещения средних размеров. При необходимости обеспечения хорошей слышимости во время лекции или презентации в большой аудитории возможно использовать одну АС, имеющую мощность до 30 Вт на канал. С увеличением мощности АС увеличиваются ее габаритные размеры и повышается стоимость.

Современные модели акустических систем имеют гнездо для головных телефонов, при подключении которых воспроизведение звука через колонки автоматически прекращается.

Основные характеристики АС: полоса воспроизводимых частот, чувствительность, коэффициент гармоник, мощность.

Полоса воспроизводимых частот (FrequencyResponse) — это амплитудно-частотная зависимость звукового давления, или зависимость звукового давления (силы звука) от частоты переменного напряжения, подводимого к катушке динамика. Полоса частот, воспринимаемых ухом человека, находится в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Колонки, как правило, имеют диапазон, ограниченный в области низких частот 40 — 60 Гц. Решить проблему воспроизведения низких частот позволяет использование сабвуфера.

Чувствительность звуковой колонки (Sensitivity) характеризуется звуковым давлением, которое она создает на расстоянии 1 м при подаче на ее вход электрического сигнала мощностью 1 Вт. В соответствии с требованиями стандартов чувствительность определяется как среднее звуковое давление в определенной полосе частот.

Чем выше значение этой характеристики, тем лучше АС передает динамический диапазон музыкальной программы. Разница между самыми «тихими» и самыми «громкими» звуками современных фонограмм 90 — 95 дБ и более. АС с высокой чувствительностью достаточно хорошо воспроизводят как тихие, так и громкие звуки.

Коэффициент гармоник (Total Harmonic Distortion — THD) оценивает нелинейные искажения, связанные с появлением в выходном сигнале новых спектральных составляющих. Коэффициент гармоник нормируется в нескольких диапазонах частот. Например, для высококачественных АС класса Hi-Fi этот коэффициент не должен превышать: 1,5% в диапазоне частот 250 — 1000 Гц; 1,5 % в диапазоне частот 1000 — 2000 Гц и 1,0 % в диапазоне частот 2000 — 6300 Гц. Чем меньше значение коэффициента гармоник, тем качественнее АС.

Электрическая мощность (Power Handling), которую выдерживает АС, является одной из основных характеристик. Однако нет прямой взаимосвязи между мощностью и качеством воспроизведения звука. Максимальное звуковое давление зависит, скорее, от чувствительности, а мощность АС в основном определяет ее надежность.

Часто на упаковке АС для ПК указывают значение пиковой мощности акустической системы, которая не всегда отражает реальную мощность системы, поскольку может превышать номинальную в 10 раз. Вследствие существенного различия физических процессов, происходящих при испытаниях АС, значения электрических мощностей могут отличаться в несколько раз. Для сравнения мощности различных АС необходимо знать, какую именно мощность указывает производитель продукции и какими методами испытаний она определена.

Среди производителей высококачественных и дорогих АС — фирмы Creative, Yamaha, Sony, Aiwa. AC более низкого класса выпускают фирмы Genius, Altec, JAZZ Hipster.

Некоторые модели колонок фирмы Microsoft подключаются не к звуковой карте, а к порту USB. В этом случае звук поступает на колонки в цифровом виде, а его декодирование производит небольшой Chipset, установленный в колонках.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Согласно Википедии, акустическая система – это «устройство для воспроизведения звука, оконечное звено усилительного тракта». Более подробно, что это такое, можно описать следующим образом – это комплект специального оборудования, которое воспроизводит музыку или иные звуки, преобразуя электрические сигналы от усилителя в механические колебания динамиков. Более подробно обо всех особенностях и видах данных аудиосистем – далее в нашем материале.

Предназначение АС

Под акустическими системами (АС) иногда подразумевают динамики, громкоговорители, колонки. Однако на самом деле это разные понятия, обладающие определенными отличиями и особенностями. Громкоговорители – это один или несколько динамиков, которые преобразуют поступающие электрические сигналы в акустические посредством колебания воздуха. АС объединяет несколько громкоговорителей класса Hi-Fi и Hi-End с другим оборудованием для получения более качественного звука.

Область применения АС довольна обширна. Во-первых, они входят в комплекты большинства электрофонов, магнитофонов и музыкальных центров. Во-вторых, аудиосистемы широко применяются в сочетании с электрическими музыкальными инструментами. В-третьих, данные устройства являются неотъемлемым инвентарем звуковоспроизводящей аппаратуры в кинотеатрах и концертных залах. Даже просто для усиления звука микрофона на больших площадях применяется АС.

Устройство и принцип действия АС

Акустические колебательные системы в зависимости от цели использования, типа подключения и других параметров имеют конструктивные различия. Однако все они состоят из следующих элементов:

• корпус;
• головки громкоговорителей;
• фильтрующие и корректирующие цепи (например, защита от перегрузки и др.);
• усилители (в некоторых видах);
• звуковые кабели.

Корпус и электроника

Корпус не только служит эстетической составляющей основного устройства, но и значительно влияет на качество и интенсивность звука. Например, при низкочастотных излучениях он устраняет процесс подавления басов. Конструкция короба также позволяет уменьшить резонансы и снизить неравномерность амплитудных характеристик в диапазоне даже средних и высоких частот.

Головки громкоговорителя являются большей частью электродинамическими. Они преобразуют полученные сигналы в механические колебания благодаря движению проводника (или катушки) с переменным током, который находится в постоянном магнитном поле. В результате этого происходят синхронные колебания катушки и скрепленной с ней диафрагмы, что приводит к возникновению звукового давления, воспринимаемому человеческими органами слуха как звучание в определенном диапазоне.

Фильтрующие и корректирующие цепи позволяют сделать систему более стабильной и эффективной. Чтобы обеспечить качественный звук, используется несколько громкоговорителей, работающих на разных частотах. Благодаря электрическим разделительным фильтрам (кроссоверам) на каждую головку отдельно поддаются сигналы необходимого поддиапазона. Еще используются пассивные фильтры, которые контролируют полосы пропускания сигнала, а также цифровые фильтры, пороговые схемы и другое оборудование.

Усилитель

Это дополнительный элемент АС, назначение которого — усиливать мощность поступающего сигнала. Усилитель может быть встроен в корпус акустической системы, а может быть приобретен отдельно. В первом случае это позволяет:

• не участвовать в процессе согласования усилителя и излучателя по необходимым параметрам (происходит автоматически);
• снизить стоимость акустической системы;
• не использовать кабель большого сечения.

Для второго варианта характерны следующие особенности:

• возможность обслуживания усилителя отдельно, если вся система находится в труднодоступном месте;
• для мощных АС можно использовать один блок питания, а не несколько, как в случае встроенного варианта;
• не нужно использовать балансное подключение в случае, когда источник звука сильно удален от акустической системы.

Принципиальная схема работы

Разобравшись, из чего состоит АС, можно легко понять и ее принцип работы. Электрический сигнал от звуковоспроизводящего устройства проходит через специальное оборудование, если нужно — усиливается и фильтруется, а затем подается на громкоговоритель. Там электроимпульс преобразуется в механические колебания диффузора, которые вызывают соответствующие движения воздуха, воспринимаемые нами как звуковой сигнал определенной частоты. При этом воспроизводимый звук получается качественным, чистым, мощным, интенсивным, точным и глубоким.

Преимущества и недостатки

Акустические системы широко используются не только для проведения различных мероприятий, но и для домашних прослушиваний аудио-треков. Это основное средство, с помощью которого можно усилить и улучшить звук. Несмотря на большое многообразие акустических систем, все они объединены основными особенностями, которые выражаются в преимуществах и недостатках.

Среди достоинств можно выделить:

• улучшение качества и громкости звучания;
• возможность выбора подходящей модели АС в зависимости от целей использования: по уровню звучания, мощности, функциям и дополнительным возможностям;
• способность подключения к дополнительным устройствам для передачи звука;
• наличие доступного интерфейса и дистанционного управления, что упрощает настройку и эксплуатацию АС;
• возможность чтения разных форматов, что позволяет воспроизводить аудио-треки с разных источников и накопителей.

Недостатки аудиосистем в большинстве случаев сводятся к их дороговизне, габаритности (в некоторых моделях колонки имеют весьма значительные размеры) и большому количеству кабелей. Однако в домашних условиях проблему дефицита свободного места можно решить посредством покупки портативной акустики, например, в виде звуковой панели. Такую аппаратуру можно приобрести, в том числе в магазинах с оргтехникой и другой электроникой.

Тогда как профессиональные АС большой мощности RMS, DIN, PMPO стандартов, будут состоять из весьма солидных акустических колонок и отдельно подключаемого усилителя. Но для больших сцен и площадей эти размеры не играют сколь-нибудь существенной роли. Такая акустика называется компонентной, так как состоит из нескольких элементов.

Совет! Для дома и автомобиля имеет смысл приобрести коаксиальную АС, все составляющие которой вмонтированы в один корпус.

Классификация и особенности разных видов

Сегодня на рынке акустических систем представлено большое множество разных моделей. Условно АС можно делить на разные группы, классифицируя по типам акустики и способам установки, количеству и виду компонентов, назначению, полосности, мощности, чувствительности, частоте, материалу корпуса, интерфейсам и массе других характеристик. Далее — более подробно об основных классификационных критериях.

Пассивные и активные

Как указывалось выше, вся акустика подразделяется на пассивную и активную. В активном варианте усилитель вмонтирован в корпус. Такие модели обладают мобильностью, компактностью, простотой в регулировании настроек. А за счет подключения динамиков непосредственно к усилителям происходит улучшение качества звучания и расширение диапазона воспроизводимых частот. Тогда как для пассивных систем нужен отдельный внешний усилитель.

Широкополосные и многополосные

От количества полос зависит качество и богатство звука. Может быть использовано от одной до семи полос. В первом случае применяется широкополосная система, где один динамик производит весь спектр слышимых частот (высокие, средние и низкие) – тип 1. Сюда относятся мониторные и фронтальные громкоговорители.

Вообще для отдельных частот лучше применять динамики разной конструкции, чтобы не было наложения или искажения звука. Поэтому более востребованы двухполосные и трехполосные системы. В первом случае один излучатель воспроизводит низкие и средние, а другой высокие частоты. Во втором случае — каждый из 3 громкоговорителей производит один из трех поддиапазонов. В этом варианте качество звучания будет значительно лучше широкополосного.

Центральные, тыловые и фронтальные

Каждый компонент акустической системы имеет свое название и назначение. Элементы можно приобрести отдельно или вместе, что позволит создать эффект полного присутствия. Из всех составляющих АС наиболее востребованы следующие компоненты.

1. Система центрального канала – это устройство, которое передает голоса, большинство звуковых и музыкальных рядов, а также обеспечивает привязку звука к изображению. Поэтому такие колонки помещают в непосредственной близости от источника изображения (над или под экраном) и используют для объемного звука.
2. Фронтальная система – это колонки, которые воспроизводят основной звук. Они располагаются спереди от звуковоспроизводящего устройства и могут работать как самостоятельно, так и в составе многоканальной АС.
3. Тыловая система служит для эффекта «окружения звукам», то есть — создает фон. Поэтому такие колонки располагают над головой, сзади или сбоку от слушателей. Можно даже развернуть к стене, чтобы звук от нее отражался.

Напольные и полочные

В зависимости от предусмотренных способов установки различают напольную, настенную, полочную и потолочную систему. Напольные колонки, как правило, самые массивные и тяжелые, например, сабвуфер. Полочные устройства характеризуются небольшими размерами, их удобно размещать сверху на мебели (саундбар). Настенные колонки также имеют компактные габариты, но в отличие от полочных вариантов они идут сразу с креплениями. Небольшие тыловые колонки как раз можно повесить сбоку на стену или спереди под потолком, чтобы создать фоновый шум вокруг слушателя.

Сабвуфер и твитеры

Сабвуфер – однополосная мощная установка, которая передает звуки низких частот. Если в наличии уже есть фронтальные колонки или твитеры, то сабвуфер может реально улучшить звук. Причем при указании вида АС сабвуфер идет отдельно. Например, если заявлено, что система 5.1, то это значит, что к ней относится 5 колонок разных частот и сабвуфер.

Высокие частоты также могут отдельно проигрываться — на твитерах. Такие динамики устанавливаются сверху над фронтальными.

Саундбары

В условиях экономии места и пространства особую популярность приобрели так называемые саундбары. Это своего рода звуковая панель, в горизонтальном корпусе которой находятся динамики разных диапазонов звучания. Многие задаются вопросом, для чего они нужны. Такая полочная система не занимает много места, не загромождает помещение большим количеством колонок и очень стильно смотрится на полочке под или над телевизором, обеспечивая при этом достойное качество.

Закрытые и открытые

АС имеют отличия также в конструкции корпуса.

Электростатические

В электростатических АС используют натянутую по периметру тонкую плёнку из токопроводящего материала, на которую поступает электрический сигнал с частотой звука. Под действием постоянного магнитного поля плёнка приходит в движение и начинает колебаться, производя слышимый звук.

Другие разновидности

Также довольно часто встречаются и другие разновидности закрытых акустических систем. В них применяются дополнительные элементы, позволяющие улучшить мощность и звучание басов.

1. В рупорных колонках для концентрации и трансляции звуковых сигналов служит рупор (труба).
2. В колонке с фазоинвертором обеспечивается резонанс от тыльной к фронтальной стороне диффузора, что приводит к усилению мощности получаемого звука.
3. Вместо фазоинвертора может использоваться и пассивный излучатель.
4. Также для выделения басов применяется акустический лабиринт, представляющий собой подобие фазоинвертора, но своей длиной и изогнутостью напоминающий больше лабиринт.

Как следует из вышеописанного, акустическая система – это очень обширный вид аудиотехники, из множества моделей и вариантов которой каждый пользователь сможет подобрать колонки, соответствующие индивидуальным запросам и потребностям.