Garso sistemų kūrimas: išsamus vadovas pasaulio audiofilams ir profesionalams

Sveiki atvykę į išsamų vadovą apie garso sistemų kūrimą! Nesvarbu, ar esate patyręs garso inžinierius, pradedantis audiofilas, ar tiesiog norite patobulinti savo namų garso patirtį, šis vadovas suteiks jums žinių ir įrankių, reikalingų projektuoti, kurti ir optimizuoti garso sistemas įvairiems tikslams.

Pagrindų supratimas

Prieš pradedant gilintis į komponentų ir konfigūracijų specifiką, būtina suvokti pagrindinius garso principus. Šiame skyriuje aptarsime esmines sąvokas, tokias kaip dažninė charakteristika, varža, signalo ir triukšmo santykis bei bendras harmoninis iškraipymas.

Dažninė charakteristika

Dažninė charakteristika apibūdina dažnių diapazoną, kurį sistema gali tiksliai atkurti. Žmogaus klausa paprastai svyruoja nuo 20 Hz iki 20 kHz. Ideali garso sistema turėtų atkurti visus šio diapazono dažnius su minimaliu iškraipymu ar susilpninimu. Skirtingi komponentai, tokie kaip kolonėlės ir stiprintuvai, turi savo dažninės charakteristikos savybes. Suprasti šias savybes yra labai svarbu norint suderinti komponentus ir pasiekti subalansuotą garsą.

Varža

Varža yra grandinės pasipriešinimo srovės tekėjimui, kai įjungiama įtampa, matas. Ji matuojama omais (Ω). Komponentų, tokių kaip stiprintuvas ir kolonėlės, varžos suderinimas yra labai svarbus siekiant efektyvaus galios perdavimo ir išvengiant įrangos pažeidimų. Nesuderinta varža gali sumažinti galios išvestį, iškraipyti garsą ir netgi sugadinti stiprintuvą. Paprastai stiprintuvai yra skirti valdyti kolonėles, kurių varža yra tam tikrame diapazone (pvz., 4–8 omai).

Signalo ir triukšmo santykis (SNR)

SNR yra norimo signalo galios ir fono triukšmo galios santykis. Didesnis SNR rodo švaresnį signalą su mažesniu fono triukšmu. Jis paprastai išreiškiamas decibelais (dB). Siekite didelio SNR, kad jūsų garsas būtų aiškus ir be nepageidaujamo šnypštimo, dūzgimo ar kitų pašalinių garsų. Skirtingi garso komponentai prisideda prie bendro sistemos SNR. Pavyzdžiui, aukštos kokybės priešstiprintuviai ir skaitmeniniai garso keitikliai (DAC) paprastai pasižymi geresniu SNR našumu.

Bendras harmoninis iškraipymas (THD)

THD yra harmoninio iškraipymo kiekio signale matas. Harmoninis iškraipymas atsiranda, kai pridedamos nepageidaujamos originalaus signalo harmonikos, todėl garsas tampa mažiau tikslus ir potencialiai nemalonus. THD paprastai išreiškiamas procentais. Mažesnės THD vertės rodo geresnį našumą. Stiprintuvai ir kolonėlės yra pagrindiniai THD veiksniai. Aukštos kokybės komponentai paprastai turi labai mažas THD reikšmes.

Pagrindiniai garso sistemos komponentai

Garso sistemą paprastai sudaro keli pagrindiniai komponentai, kurių kiekvienas atlieka svarbų vaidmenį bendroje garso kokybėje. Šie komponentai apima:

Šaltinis: įrenginys, kuris tiekia garso signalą (pvz., CD grotuvas, patefonas, kompiuteris, srautinio perdavimo įrenginys)
Priešstiprintuvas: elektroninis stiprintuvas, kuris silpną elektros signalą paverčia išėjimo signalu, kuris yra pakankamai atsparus triukšmui ir pakankamai stiprus tolesniam apdorojimui arba siuntimui į galios stiprintuvą ir garsiakalbius.
Stiprintuvas: elektroninis įrenginys, kuris padidina garso signalo galią.
Kolonėlės: keitikliai, kurie elektros signalus paverčia garso bangomis.
Kabeliai: naudojami įvairiems sistemos komponentams sujungti.
Skaitmeninis garso keitiklis (DAC): konvertuoja skaitmeninius garso signalus į analoginius garso signalus.
Analoginis-skaitmeninis keitiklis (ADC): konvertuoja analoginius garso signalus į skaitmeninius garso signalus.
Ausinių stiprintuvas: stiprintuvas, specialiai sukurtas ausinėms valdyti.
Garso sąsaja: išorinė garso plokštė, kuri suteikia įvestis ir išvestis įrašymui ir atkūrimui.

Garso šaltiniai

Garso šaltinis yra ten, kur prasideda jūsų garso kelionė. Teisingo šaltinio pasirinkimas yra labai svarbus norint išgauti geriausią našumą iš savo sistemos.

Patefonai: Vinilo entuziastams patefonas suteikia unikalią analoginę klausymosi patirtį. Apsvarstykite tokius veiksnius kaip kasetės tipas (judantis magnetas arba judanti ritė), tonarmo kokybė ir izoliacija, kad sumažintumėte vibracijas. Pavyzdys: Pro-Ject Debut Carbon EVO.
CD grotuvai: Nors srautinis perdavimas išpopuliarėjo, CD vis dar siūlo aukštos kokybės klausymosi patirtį. Ieškokite grotuvų su puikiu klaidų taisymu ir mažu virpėjimu. Pavyzdys: Cambridge Audio CXC.
Srautinio perdavimo įrenginiai: Tokios paslaugos kaip Spotify, Apple Music ir Tidal siūlo didžiules muzikos bibliotekas. Srautinio perdavimo įrenginiai, tokie kaip Bluesound Node arba WiiM Pro, suteikia didelės raiškos garso srautinio perdavimo galimybes.
Kompiuteriai: Kompiuteriai gali būti naudojami kaip universalūs garso šaltiniai, ypač kai jie suporuojami su aukštos kokybės DAC. Įsitikinkite, kad jūsų kompiuterio garso nustatymai yra optimizuoti, kad garsas būtų kuo geresnis.

Priešstiprintuviai

Priešstiprintuvas sustiprina silpną signalą iš šaltinio (pvz., patefono kasetės arba mikrofono) iki lygio, tinkamo galios stiprintuvui. Jame taip pat dažnai yra garsumo valdymas ir įvesties pasirinkimas.

Tranzistoriniai priešstiprintuviai: Žinomi dėl savo švaraus ir skaidraus garso. Pavyzdžiai apima Schiit Audio ir Topping modelius.
Lempos priešstiprintuviai: Suteikia šiltesnį, labiau spalvotą garsą, kurį kai kurie klausytojai mėgsta. Pavyzdžiai apima Cayin ir PrimaLuna modelius.

Stiprintuvai

Stiprintuvas yra bet kurios garso sistemos širdis, atsakinga už garso signalo stiprinimą, kad būtų galima valdyti kolonėles. Yra keletas tipų stiprintuvų, kurių kiekvienas turi savo savybių.

Integruoti stiprintuvai: Sujungia priešstiprintuvo ir galios stiprintuvo funkcijas viename įrenginyje. Pavyzdys: Yamaha A-S801, Rega Brio. Jie yra patogus ir ekonomiškas pasirinkimas daugeliui sistemų.
Galios stiprintuvai: Sukurti tik signalui sustiprinti ir reikalauja atskiro priešstiprintuvo. Jie dažnai siūlo didesnę galios išvestį ir labiau patobulintą garsą. Pavyzdys: Emotiva BasX A-100, Rotel RB-1582 MKII.
Lempos stiprintuvai: Naudoja vakuumines lempas signalui sustiprinti, žinomos dėl savo šilto, sodraus garso. Pavyzdys: PrimaLuna EVO 100, Cayin MT-35 MK2.
D klasės stiprintuvai: Labai efektyvūs stiprintuvai, naudojantys skaitmeninius perjungimo metodus. Pavyzdys: Hypex Ncore pagrindu pagaminti stiprintuvai, NAD D 3020 V2.

Renkantis stiprintuvą, atsižvelkite į galios išvestį, reikalingą efektyviai valdyti kolonėles. Kolonėlės jautrumas yra pagrindinis veiksnys priimant šį sprendimą. Jautresnėms kolonėlėms reikia mažiau galios.

Kolonėlės

Kolonėlės paverčia elektros signalus garso bangomis, todėl jos yra esminis bet kurios garso sistemos komponentas. Yra įvairių tipų kolonėlių, kurių kiekviena turi savo stipriąsias ir silpnąsias puses.

Lentyninės kolonėlės: Kompaktiškos kolonėlės, skirtos statyti ant lentynų ar stendų. Pavyzdys: KEF LS50 Meta, Elac Debut 2.0 B6.2.
Pastatomos kolonėlės: Didesnės kolonėlės, skirtos stovėti ant grindų, paprastai siūlančios geresnį žemų dažnių atkūrimą. Pavyzdys: Polk Audio Signature Elite ES60, Klipsch RP-6000F.
Žemų dažnių kolonėlės: Specializuotos kolonėlės, skirtos atkurti žemo dažnio garsus (žemuosius dažnius). Pavyzdys: SVS SB-1000 Pro, REL HT/1205.
Integruojamos į sieną / lubas kolonėlės: Kolonėlės, skirtos montuoti į sienas ar lubas, siūlančios diskretišką garso sprendimą. Pavyzdys: Bowers & Wilkins CCM664 SR, Sonance Visual Performance Series.
Ausinės: Asmeniniam klausymuisi ausinės suteikia intymią ir įtraukiančią garso patirtį. Pavyzdys: Sennheiser HD 660 S, Audio-Technica ATH-M50x.

Pagrindinės kolonėlių specifikacijos, į kurias reikia atsižvelgti, apima:

Jautrumas: Matuoja, kaip efektyviai kolonėlė paverčia galią garsu. Jautresnėms kolonėlėms reikia mažiau galios.
Dažninė charakteristika: Dažnių diapazonas, kurį kolonėlė gali atkurti.
Varža: Kolonėlės elektrinė varža, kuri turi būti suderinta su stiprintuvo išėjimo varža.

Kabeliai

Garso kabeliai yra būtini įvairiems jūsų garso sistemos komponentams sujungti. Nors brangūs kabeliai gali šiek tiek pagerinti garso kokybę, naudoti geros kokybės kabelius yra labai svarbu norint užtikrinti švarų ir patikimą signalo perdavimą.

Kolonėlių kabeliai: Jungia stiprintuvą su kolonėlėmis. Pasirinkite kabelius su tinkamu matuokliu (storiu), atsižvelgdami į atstumą tarp stiprintuvo ir kolonėlių. Mažesni matuoklio skaičiai rodo storesnius kabelius, kurie geriau tinka ilgesniems atstumams.
Jungiamieji kabeliai: Jungia šaltinio komponentus su stiprintuvu arba priešstiprintuvu. RCA kabeliai dažniausiai naudojami analoginiams jungtims, o optiniai arba koaksialiniai kabeliai naudojami skaitmeniniams jungtims. XLR kabeliai suteikia subalansuotas jungtis, kurios yra mažiau jautrios triukšmo trukdžiams.
Maitinimo kabeliai: Tiekia energiją įvairiems sistemos komponentams. Nors antrinės rinkos maitinimo kabeliai gali šiek tiek pagerinti, standartinių maitinimo kabelių, pateikiamų su dauguma komponentų, paprastai pakanka.

Skaitmeniniai garso keitikliai (DAC)

DAC konvertuoja skaitmeninius garso signalus (iš kompiuterio ar srautinio perdavimo įrenginio) į analoginius garso signalus, kurie vėliau gali būti sustiprinti ir paleisti per kolonėles ar ausines. Aukštos kokybės DAC gali žymiai pagerinti skaitmeninių garso šaltinių garso kokybę.

Vidiniai DAC: Integruoti į tokius įrenginius kaip kompiuteriai, išmanieji telefonai ir CD grotuvai.
Išoriniai DAC: Atskiri įrenginiai, kurie jungiasi prie šaltinio įrenginio per USB, optines arba koaksialines jungtis. Pavyzdys: Schiit Modi+, Topping E30 II.

Analoginiai-skaitmeniniai keitikliai (ADC)

ADC konvertuoja analoginius garso signalus (iš mikrofono arba patefono) į skaitmeninius garso signalus, kuriuos galima įrašyti ir apdoroti kompiuteriu. ADC yra būtini įrašų studijoms ir visiems, norintiems suskaitmeninti analoginius garso šaltinius.

Ausinių stiprintuvai

Ausinių stiprintuvas sustiprina garso signalą iki lygio, tinkamo ausinėms valdyti. Tai ypač svarbu ausinėms su didele varža arba mažu jautrumu. Specialūs ausinių stiprintuvai gali suteikti švaresnį, galingesnį ir detalesnį garsą nei ausinių išvestys kompiuteriuose ar išmaniuosiuose telefonuose. Pavyzdys: Schiit Magni Heresy, FiiO K5 Pro.

Garso sąsajos

Garso sąsaja yra išorinė garso plokštė, kuri suteikia įvestis ir išvestis įrašymui ir atkūrimui. Garso sąsajos paprastai siūlo kelias įvestis mikrofonams ir instrumentams, taip pat aukštos kokybės priešstiprintuvus ir AD/DA keitiklius. Jie yra būtini įrašant muziką ir kuriant garso turinį. Pavyzdys: Focusrite Scarlett 2i2, Universal Audio Apollo Twin X.

Garso sistemos projektavimas

Garso sistemos projektavimas apima kruopštų komponentų pasirinkimą, kurie papildo vienas kitą ir atitinka jūsų specifinius poreikius ir pageidavimus. Štai žingsnis po žingsnio vadovas, kaip projektuoti savo sistemą:

Apibrėžkite savo poreikius: Nustatykite pagrindinį savo garso sistemos tikslą. Ar tai namų kinas, muzikos klausymasis, įrašymas ar šių dalykų derinys? Atsižvelkite į kambario dydį, norimą garso lygį ir savo biudžetą.
Pasirinkite savo šaltinį: Pasirinkite garso šaltinius, kuriuos naudosite, pvz., patefoną, CD grotuvą, srautinio perdavimo įrenginį arba kompiuterį.
Pasirinkite savo kolonėles: Pasirinkite kolonėles, kurios tinka kambario dydžiui ir jūsų klausymosi pageidavimams. Mažesniems kambariams apsvarstykite lentynines kolonėles, o didesniems kambariams - pastatomas kolonėles. Žemų dažnių kolonėlė gali sustiprinti žemų dažnių atkūrimą.
Pasirinkite savo stiprintuvą: Pasirinkite stiprintuvą, kuris suteikia pakankamai galios efektyviai valdyti jūsų kolonėles. Apsvarstykite integruotą stiprintuvą dėl paprastumo arba atskirą priešstiprintuvą ir galios stiprintuvą dėl didesnio lankstumo.
Pasirinkite kabelius ir priedus: Pasirinkite geros kokybės kabelius, kad sujungtumėte įvairius savo sistemos komponentus. Apsvarstykite galimybę naudoti maitinimo kondicionierių, kad apsaugotumėte savo įrangą nuo įtampos šuolių ir pagerintumėte garso kokybę.
Atsižvelkite į akustiką: Kambario akustika vaidina svarbų vaidmenį bendrai jūsų sistemos garso kokybei. Apsvarstykite galimybę naudoti akustinį apdorojimą, kad sumažintumėte atspindžius ir pagerintumėte aiškumą.

Kambario akustikos supratimas

Jūsų klausymosi aplinkos akustika labai paveikia jūsų garso sistemos garso kokybę. Atspindžiai, stovinčios bangos ir aidėjimas gali pabloginti klausymosi patirtį. Suprasti šias sąvokas ir įgyvendinti akustinį apdorojimą gali žymiai pagerinti jūsų sistemos našumą.

Atspindžiai

Garso bangos atsimuša į kambario paviršius, sukurdamos atspindžius. Šie atspindžiai gali trukdyti tiesioginiam garsui iš kolonėlių, sukeldami šukų filtravimą ir išblukindami garso sceną. Pirminių atspindžio taškų nustatymas ir apdorojimas gali žymiai pagerinti aiškumą.

Stovinčios bangos

Stovinčios bangos atsiranda, kai garso bangos trukdo vieni kitų atspindžiams, sukurdamos didelio ir žemo slėgio sritis. Tai gali sukelti tam tikrų dažnių sustiprinimą arba susilpninimą, todėl gaunama netolygi dažninė charakteristika. Kambario matmenys vaidina lemiamą vaidmenį nustatant stovinčių bangų dažnius.

Aidėjimas

Aidėjimas yra garso išlikimas kambaryje, kai originalus garsas sustoja. Pernelyg didelis aidėjimas gali padaryti garsą purviną ir neaiškų. Idealus aidėjimo kiekis priklauso nuo kambario dydžio ir numatomo naudojimo. Mažesni kambariai paprastai gauna naudos iš mažiau aidėjimo nei didesni kambariai.

Akustinis apdorojimas

Akustinis apdorojimas apima įvairių medžiagų naudojimą garso bangoms sugerti, išsklaidyti arba atspindėti, siekiant pagerinti kambario akustiką.

Akustinės plokštės: Sugeria garso bangas, sumažindamos atspindžius ir aidėjimą.
Žemų dažnių gaudyklės: Sugeria žemo dažnio garso bangas, sumažindamos stovinčias bangas ir pagerindamos žemų dažnių atkūrimą.
Difuzoriai: Išsklaido garso bangas, sukurdami tolygesnį garso lauką.

Namų kino sistemos kūrimas

Namų kino sistemos kūrimas apima įtraukiančios garso ir vaizdo patirties sukūrimą jūsų namuose. Be anksčiau aptartų komponentų, namų kino sistemą paprastai sudaro vaizdo ekranas (televizorius arba projektorius) ir erdvinio garso sistema.

Erdvinio garso sistemos

Erdvinio garso sistemos naudoja kelias kolonėles, kad sukurtų tikroviškesnę ir įtraukiančią garso patirtį. Dažnos erdvinio garso konfigūracijos apima 5.1, 7.1 ir Dolby Atmos.

5.1 Erdvinis garsas: Susideda iš penkių kolonėlių (priekinė kairė, priekinė dešinė, centrinė, erdvinė kairė, erdvinė dešinė) ir žemų dažnių kolonėlės.
7.1 Erdvinis garsas: Susideda iš septynių kolonėlių (priekinė kairė, priekinė dešinė, centrinė, erdvinė kairė, erdvinė dešinė, galinė kairė, galinė dešinė) ir žemų dažnių kolonėlės.
Dolby Atmos: Prideda virš galvos esančias kolonėles, kad sukurtų trimatį garso peizažą.

Imtuvo pasirinkimas

Imtuvas yra centrinis namų kino sistemos mazgas, suteikiantis stiprinimą, signalų apdorojimą ir ryšį visiems jūsų komponentams. Pasirinkite imtuvą, kuris palaiko norimą erdvinio garso formatą ir turi pakankamai įvesčių ir išvesčių jūsų poreikiams.

Kolonėlių išdėstymas

Tinkamas kolonėlių išdėstymas yra labai svarbus kuriant įtraukiančią erdvinio garso patirtį. Vykdykite erdvinio garso formato (pvz., Dolby Atmos) rekomendacijas dėl optimalaus kolonėlių išdėstymo.

Garso sistemos nustatymas ir kalibravimas

Surinkus garso sistemą, būtina ją tinkamai nustatyti ir sukalibruoti, kad būtų pasiekta geriausia įmanoma garso kokybė.

Kolonėlių išdėstymas

Padėkite kolonėles pagal gamintojo rekomendacijas ir savo kambario akustiką. Eksperimentuokite su skirtingais išdėstymais, kad rastumėte optimalų garsą. Paprastai, lygiakraščio trikampio formavimas tarp klausytojo ir dviejų priekinių kolonėlių suteikia gerą atspirties tašką.

Lygių suderinimas

Sureguliuokite kiekvienos kolonėlės garsumo lygius, kad įsitikintumėte, jog jie yra subalansuoti. Naudokite garso lygio matuoklį arba išmaniojo telefono programėlę, kad išmatuotumėte garso slėgio lygį klausymosi vietoje. Sureguliuokite lygius naudodami imtuvo įtaisytus kalibravimo įrankius arba rankiniu būdu.

Ekvalaizeris

Naudokite ekvalaizerį (EQ), kad ištaisytumėte bet kokius dažninės charakteristikos disbalansus savo sistemoje. Daugelis imtuvų turi įtaisytas EQ funkcijas. Arba galite naudoti atskirą EQ procesorių arba programinės įrangos EQ įskiepius.

Kambario korekcijos programinė įranga

Kambario korekcijos programinė įranga, tokia kaip Audyssey MultEQ XT32 arba Dirac Live, analizuoja jūsų kambario akustiką ir automatiškai sureguliuoja EQ ir kolonėlių lygius, kad optimizuotų garso kokybę. Šios sistemos naudoja mikrofoną, kad išmatuotų garsą keliuose kambario taškuose ir sukurtų korekcijos profilį.

Dažnų garso problemų trikčių šalinimas

Net ir kruopščiai planuojant ir nustatant, galite susidurti su kai kuriomis dažnomis garso problemomis. Štai keletas trikčių šalinimo patarimų:

Nėra garso: Patikrinkite visas jungtis, maitinimo laidus ir garsumo lygius. Įsitikinkite, kad pasirinktas tinkamas įvesties šaltinis.
Iškraipytas garsas: Patikrinkite, ar stiprintuvas ar šaltinis neapkerpsta (perkrautas). Sumažinkite garsumą arba stiprinimą.
Dūzgimas arba zvimbimas: Patikrinkite, ar nėra įžeminimo kilpų. Pabandykite naudoti įžeminimo kilpos izoliatorių.
Silpni žemi dažniai: Patikrinkite žemų dažnių kolonėlės jungtį ir nustatymus. Įsitikinkite, kad žemų dažnių kolonėlė yra tinkamai padėta.
Prastas atvaizdavimas: Patikrinkite kolonėlių išdėstymą ir nukreipimą. Įsitikinkite, kad kolonėlės yra tinkamai sulygiuotos.

Pažangios temos garso sistemose

Tiems, kurie nori giliau pasinerti į garso pasaulį, pateikiame keletą pažangių temų, kurias galite ištirti:

Skaitmeninis signalų apdorojimas (DSP): Naudokite DSP metodus garso signalams manipuliuoti ir pagerinti.
"Pasidaryk pats" garso projektai: Pasigaminkite savo stiprintuvus, kolonėles ir kitus garso komponentus.
Garso matavimo metodai: Išmokite naudoti garso matavimo įrangą, kad išanalizuotumėte savo sistemos našumą.
Psichoakustika: Išstudijuokite garso suvokimą ir kaip jis susijęs su garso sistemos dizainu.

Garso sistemų ateitis

Garso sritis nuolat tobulėja, nuolat atsiranda naujų technologijų ir naujovių. Kai kurios tendencijos, formuojančios garso ateitį, apima:

Didelės raiškos garsas: Vis didėjantis didelės raiškos garso formatų, tokių kaip FLAC ir DSD, prieinamumas.
Įtraukiantis garsas: Įtraukiančių garso formatų, tokių kaip Dolby Atmos ir DTS:X, augimas.
Belaidis garsas: Vis didėjantis belaidžių garso technologijų, tokių kaip Bluetooth ir Wi-Fi, populiarumas.
Dirbtinis intelektas (DI): DI naudojimas garso kokybei pagerinti ir klausymosi patirčiai personalizuoti.

Išvada

Garso sistemos kūrimas yra naudinga ir maloni patirtis. Suprasdami pagrindinius garso principus, kruopščiai pasirinkdami komponentus ir tinkamai nustatydami bei sukalibruodami savo sistemą, galite sukurti sistemą, kuri užtikrina išskirtinę garso kokybę ir pagerina jūsų klausymosi malonumą. Nesvarbu, ar esate pradedantysis, ar patyręs audiofilas, šis vadovas suteikė jums žinių ir įrankių, reikalingų sukurti savo svajonių garso sistemą. Nepamirškite eksperimentuoti, kritiškai klausytis ir mėgautis kelione!

Atsakomybės apribojimas: Šiame vadove pateikiama bendroji informacija apie garso sistemų kūrimą. Visada pasikonsultuokite su kvalifikuotais specialistais dėl konkrečių patarimų ir saugos priemonių.