Ovoz karnaylarini loyihalashni tushunish: Keng qamrovli qo'llanma

Ovoz karnayini loyihalash - bu fizik, akustika va elektrotexnika elementlarini birlashtirgan murakkab va qiziqarli soha bo'lib, bu ovozni takrorlaydigan qurilmalarni yaratish uchun. Ushbu qo'llanma butun dunyodagi yangi boshlanuvchilar va tajribali audio ishqibozlari uchun mos bo'lgan karnaylarni loyihalashda ishtirok etadigan asosiy tushunchalar va mulohazalarning keng qamrovli umumiy ko'rinishini taqdim etadi.

Asosiy tamoyillar

Ovozni takrorlash asoslari

Karnaylar elektr signallarini mexanik tebranishlarga aylantirib ishlaydi, ular havo orqali ovoz to'lqinlari sifatida tarqaladi. Ushbu konversiya uchun mas'ul bo'lgan asosiy komponent - bu drayver. Drayverlar qanday ishlashini tushunish ovoz karnayi dizaynini tushunish uchun juda muhimdir.

Drayver turlari

Turli xil drayverlar turli xil chastota diapazonlarini takrorlash uchun mo'ljallangan:

Vuferlar: Past chastotalar (bass) uchun javobgar. Odatda diametri katta.
O'rta diapazon drayverlari: O'rta chastotalarni takrorlang, vokal aniqligi uchun juda muhim.
Tvitterlar: Yuqori chastotalarni boshqaradi, tiniqlik va detal uchun javobgar.
Subvuferlar: Juda past chastotalar (sub-bass) uchun mo'ljallangan.
To'liq diapazonli drayverlar: Bitta drayver bilan butun eshitiladigan chastota spektrini takrorlashga urinishadi. Odatda portativ qurilmalar va soddaligi muhim bo'lgan kichik karnaylarda ishlatiladi, ammo ko'p yo'lli tizimlarning ishlashiga kamdan-kam erishiladi.

Tegishli drayverlarni tanlash - ovoz karnayi dizaynidagi muhim birinchi qadamdir. Chastota javobi, sezgirlik va quvvatni boshqarish kabi parametrlar ehtiyotkorlik bilan ko'rib chiqilishi kerak.

Tiel/Kichik parametrlari

Tiel/Kichik (T/S) parametrlari - bu karnay drayverining xatti-harakterini tavsiflovchi elektromechanik parametrlar to'plami. Ushbu parametrlar drayverning ishlashini optimallashtiradigan korpuslarni loyihalash uchun zarurdir. Asosiy T/S parametrlariga quyidagilar kiradi:

Fs (Rezonans chastotasi): Drayver eng oson tebranadigan chastota.
Vas (Ekvivalent hajm): Drayverning suspenziyasi bilan bir xil moslashuvchanlikka ega bo'lgan havo hajmi.
Qts (Umumiy Q faktori): Drayverning namlanish o'lchovi.
Qes (Elektr Q faktori): Elektr namlanish o'lchovi.
Qms (Mexanik Q faktori): Mexanik namlanish o'lchovi.
Sd (Samarali piston maydoni): Drayver konusining ovozni chiqaradigan maydoni.
Xmax (Maksimal chiziqli ekskursiya): Drayver konusining chiziqli harakatlana oladigan maksimal masofasi.

WinISD va BassBox Pro kabi dasturiy vositalar T/S parametrlari va korpus dizaynlari asosida drayverning ishlashini simulyatsiya qilish uchun keng qo'llaniladi. Ushbu vositalar chastota javobi, impedans va boshqa muhim xususiyatlarni taxmin qilishi mumkin. Ushbu vositalar sizga turli korpus dizaynlari va drayver tanlovlari bir-biriga qanday ta'sir qilishini ko'rishga imkon beradi.

Korpus dizayni

Korpusning roli

Korpus (drayverni o'z ichiga olgan quti) karnayning ishlashida muhim rol o'ynaydi. U drayverning orqasida ishlab chiqarilgan ovoz to'lqinlarining old tomondan ishlab chiqarilgan ovoz to'lqinlarini bekor qilishini oldini oladi, shuningdek, u drayverning rezonans chastotasiga va dampingga ta'sir qiladi. Turli korpus dizaynlari chastota javobi, samaradorlik va o'lcham bo'yicha turli xil savdolarni taklif qiladi.

Korpus turlari

Muhrlangan korpuslar: Eng oddiy dizayn, yaxshi o'tkinchi javob va nisbatan tekis chastota javobini taklif etadi. Odatda ventilyatsiya qilingan korpuslar bilan bir xil bass chiqishiga erishish uchun kuchliroq kuchaytirgichlar talab qilinadi.
Ventilyatsiya qilingan (Bass Reflex) korpuslar: Korpus ichidagi havoni rezonanslash uchun port (vent) ishlatiladi, past chastotali javobni kengaytiradi. Keraksiz rezonanslardan qochish uchun ehtiyotkorlik bilan sozlashni talab qiladi.
Passiv radiator korpuslari: Port o'rniga passiv radiator (dvigatelsiz drayver) ishlatiladi. Ventilyatsiya qilingan korpuslarga o'xshash afzalliklarni taklif etadi, ammo ixchamroq bo'lishi va port shovqinidan qochishi mumkin.
Transmissiya liniyasi korpuslari: Past chastotali javobni kengaytirish uchun uzun, buklangan kanalni ishlatadigan murakkabroq dizayn. To'g'ri loyihalash va qurish qiyin bo'lishi mumkin.
Ochiq Baffle korpuslari: Drayverlar korpussiz tekis panelga o'rnatiladi. Juda tabiiy ovozni taklif qiladi, lekin akustik bekor qilish tufayli cheklangan bass javobiga ega.

To'g'ri korpus turini tanlash istalgan ovoz xususiyatlariga, drayverning T/S parametrlariga va mavjud joyga bog'liq. Misol uchun, kichik kitob javoni karnayi muhrlangan yoki ventilyatsiya qilingan korpusdan foydalanishi mumkin, subwoofer esa ventilyatsiya qilingan yoki passiv radiator korpusidan foydalanishi mumkin.

Korpus qurilishi

Korpusni qurish uchun ishlatiladigan materiallar va qurilish texnikasi ham karnayning ishlashiga ta'sir qiladi. Vibratsiyalar va rezonanslarni minimallashtirish uchun MDF (O'rta zichlikdagi tolali taxta) kabi qattiq, zich materiallar afzaldir. Mustahkamlash korpusni yanada qattiqlashtirish va keraksiz tebranishlarni kamaytirish uchun qo'shilishi mumkin. Korpusning ichki qismi ko'pincha damping materiallari (masalan, shisha tolali, akustik ko'pik) bilan qoplangan, bu ovoz to'lqinlarini yutish va ichki akslarni kamaytirish uchun.

Krossover dizayni

Krossoverlarning maqsadi

Ko'p yo'lli karnay tizimlarida (alohida vuferlar, o'rta diapazonli drayverlar va tvitterlarga ega tizimlar), krossover audio signalini turli chastota diapazonlariga ajratish, har bir diapazonni tegishli drayverga yuborish uchun ishlatiladi. Bu har bir drayverning optimal chastota diapazonida ishlashini ta'minlaydi va ularning mo'ljallanmagan chastotalar tomonidan shikastlanishining oldini oladi.

Krossover turlari

Passiv krossoverlar: Kuchaytirgich va drayverlar orasiga joylashtirilgan passiv komponentlardan (rezistorlar, kondensatorlar va induktorlar) iborat. Ular amalga oshirish oson, ammo kiritish yo'qotilishini keltirib chiqarishi va cheklangan moslashuvchanlikka ega bo'lishi mumkin.
Faol krossoverlar: Audio signalni kuchaytirgichlarga yetib borishidan oldin bo'luvchi faol elektron sxemalardan (masalan, operatsion kuchaytirgichlar) foydalaning. Kattaroq moslashuvchanlik va boshqaruvni taklif qiling, lekin har bir drayver uchun alohida kuchaytirgichlar talab qilinadi.
Raqamli signalni qayta ishlash (DSP) krossoverlari: Krossover funktsiyalarini amalga oshirish uchun raqamli signalni qayta ishlashdan foydalaning. Eng ko'p moslashuvchanlik va boshqaruvni taklif qiling, murakkab filtrlash va ekvalizatsiya qilishga imkon beradi.

Krossover tartibi va nishabi

Krossoverning tartibi signalning passbanddan tashqarida (drayver takrorlashga mo'ljallangan chastota diapazoni) qanday susaytirilishini bildiradi. Yuqori tartibli krossoverlar qiyinroq nishabni taklif qiladi, drayverlar orasida yaxshiroq izolyatsiyani ta'minlaydi, ammo fazali buzilishni ham keltirib chiqarishi mumkin. Umumiy krossover buyruqlariga quyidagilar kiradi:

Birinchi tartib: 6 dB/oktava susaytirishi. Oddiy, ammo yomon izolyatsiyani taklif qiladi.
Ikkinchi tartib: 12 dB/oktava susaytirishi. Soddalik va ishlashning yaxshi murosasi.
Uchinchi tartib: 18 dB/oktava susaytirishi. Yaxshiroq izolyatsiyani taklif qiladi, ammo ko'proq fazali buzilishni keltirib chiqarishi mumkin.
To'rtinchi tartib: 24 dB/oktava susaytirishi. Zo'r izolyatsiyani ta'minlaydi, ammo murakkabroq va sezilarli fazali buzilishni keltirib chiqarishi mumkin.

Krossover chastotasini tanlash

Krossover chastotasi (signal drayverlar orasida bo'linadigan chastota) drayverlar orasida silliq integratsiyani ta'minlash uchun ehtiyotkorlik bilan tanlanishi kerak. Ko'rib chiqiladigan omillarga drayverlarning chastota javobi, dispersiya xususiyatlari va quvvatni boshqarish qobiliyatlari kiradi. Odatda, krossover chastotasi drayverlarning chastota javoblari bir-biriga mos keladigan joyda tanlanadi.

Akustik mulohazalar

Chastota javobi

Karnayning chastota javobi uning turli chastotalarni teng darajada takrorlash qobiliyatiga tegishli. Tekis chastota javobi odatda talab qilinadi, chunki bu karnay asl audio signalni to'g'ri takrorlayotganligini ko'rsatadi. Biroq, ba'zi karnaylar bassga boy musiqa uchun mo'ljallanganlar kabi ma'lum bir chastota javobini hisobga olgan holda yaratilishi mumkin.

Dispersiya

Dispersiya - bu tovushning karnaydan turli yo'nalishlarda qanday nurlanishiga tegishli. Keng dispersiya odatda kengroq ovoz maydoni va yanada immersiv tinglash tajribasini yaratish uchun maqsadga muvofiqdir. Biroq, boshqariladigan dispersiya ma'lum dasturlarda, masalan, akslarni va fikr-mulohazalarni minimallashtirish muhim bo'lgan ovozni mustahkamlash tizimlarida foydali bo'lishi mumkin.

Impedans

Impedans - bu o'zgaruvchan tok oqimiga karnayning elektr qarshiligi. Karnaylar odatda 4 ohm, 8 ohm yoki 16 ohm bilan baholanadi. To'g'ri quvvat uzatilishini ta'minlash va kuchaytirgichga yoki karnaylarga zarar yetkazmaslik uchun karnaylarning impedansini kuchaytirgichning chiqish impedansi bilan moslashtirish muhimdir. Impedans shuningdek, chastotaga qarab o'zgaradi va impedansda katta tebranishlarga ega bo'lgan karnaylarning drayverlarini kuchaytirgichlar uchun qiyinlashtirishi mumkin.

Umumiy harmonik buzilish (THD)

THD - bu karnay tomonidan kiritilgan buzilish o'lchovi. U umumiy signalning foizi sifatida ifodalanadi. Pastroq THD qiymatlari kamroq buzilish va yaxshiroq ovoz sifatini ko'rsatadi. THD odatda past chastotalarda va yuqori quvvat darajalarida yuqori bo'ladi.

Xona akustikasi

Tinglash xonasining akustikasi karnaylarning sezilgan ovoz sifatiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Akslar, rezonanslar va turgan to'lqinlar hammasi chastota javobiga va ovoz maydoniga ta'sir qilishi mumkin. Xonani davolash, masalan, akustik panellar va bass tuzoqlari, xonaning akustikasini yaxshilash va tinglash tajribasini yaxshilash uchun ishlatilishi mumkin. Hatto mebelni joylashtirish va gilamlar va parda mavjudligi ham xona akustikasiga ta'sir qilishi mumkin.

Amaliy misollar va ish o'rganish

DIY karnay loyihalari

O'z karnaylaringizni loyihalash va qurish foydali tajriba bo'lishi mumkin. DIY karnay qurishga bag'ishlangan ko'plab onlayn resurslar va hamjamiyatlar mavjud. Loyihalar oddiy kitob javoni karnaylaridan murakkab ko'p yo'lli tizimlargacha. Parts Express va Madisound kabi kompaniyalar DIY karnay loyihalari uchun keng turdagi drayverlar, komponentlar va to'plamlarni taklif qilishadi. DIY karnaylar sizga dizayn va ovozni o'ziga xos afzalliklaringizga moslashtirishga imkon beradi.

Tijorat karnay dizaynlari

Tijorat karnay dizaynlarini tahlil qilish dizayn jarayoniga qimmatli tushunchalarni berishi mumkin. Bowers & Wilkins, KEF va Focal kabi ishlab chiqaruvchilar tomonidan qilingan dizayn tanlovlarini ko'rib chiqing. Ushbu kompaniyalar yuqori darajadagi ishlashga erishish uchun ilg'or texnologiyalar va materiallardan foydalanadilar. Ularning krossover topologiyalari, korpus dizaynlari va drayver tanlovlarini o'rganish juda ma'lumotli bo'lishi mumkin.

Studiya monitorining dizayni

Studiya monitorlari tanqidiy tinglash va aniq ovozni takrorlash uchun mo'ljallangan. Ular odatda tekis chastota javobiga, kam buzilishga va keng dispersiyaga ega. Genelec, Neumann va Adam Audio kabi kompaniyalar studiya monitorining dizayniga ixtisoslashgan. Ularning karnaylari butun dunyo bo'ylab yozuv studiyalarida qo'llaniladi. Studiya monitorlari ortidagi dizayn tamoyillarini tushunish uy audiosi karnaylarini loyihalash uchun foydali bo'lishi mumkin.

Ilg'or usullar

Baffle Step kompensatsiyasi

Baffle step kompensatsiyasi - bu chastota pasayishi bilan karnayning to'liq sharga (4π steradian) nurlanishdan yarim sharga (2π steradian) nurlanishga o'tishida paydo bo'ladigan nurlanish impedansidagi o'zgarishni qoplash uchun ishlatiladigan usul. Bu baffle step chastotasida chastota javobining pasayishiga olib kelishi mumkin. Baffle step kompensatsiyasi passiv yoki faol filtrlarni qo'llash orqali amalga oshirilishi mumkin.

Vaqt bilan hizalama

Vaqt bilan hizalama turli xil drayverlardan keladigan ovoz to'lqinlarining tinglash pozitsiyasida kelish vaqtlarini hizalamaga tegishli. Bu tasvirni va ovoz maydonini yaxshilashi mumkin. Vaqt bilan hizalamaga drayverlarni turli chuqurliklarda jismonan joylashtirish yoki elektron kechikish sxemalaridan foydalanish orqali erishish mumkin.

Akustik linzalar

Akustik linzalar - bu ovoz to'lqinlarining dispersiyasini boshqarish uchun ishlatiladigan qurilma. U tvitterning dispersiyasini kengaytirish yoki tovush to'lqinlarini ma'lum bir yo'nalishga yo'naltirish uchun ishlatilishi mumkin. Akustik linzalar ko'pincha yuqori darajadagi karnay dizaynlarida qo'llaniladi.

Chekli elementlar tahlili (FEA)

FEA - karnaylar kabi murakkab tizimlarning xatti-harakatlarini simulyatsiya qilish uchun ishlatiladigan sonli usul. FEA korpus, drayver va krossoverning dizaynini optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin. COMSOL va ANSYS kabi FEA dasturiy paketlari karnay dizaynerlari tomonidan o'z dizaynlarining ishlashini qurilishidan oldin taxmin qilish uchun ishlatiladi.

Xulosa

Ovoz karnayini loyihalash - nazariy bilimlar va amaliy ko'nikmalarni birlashtirishni talab qiladigan ko'p qirrali intizom. Ushbu qo'llanmada ko'rsatilgan fundamental tamoyillar, korpus turlari, krossover dizayni va akustik mulohazalarni tushunish orqali siz karnay dizaynining san'ati va fanini chuqurroq qadrlashingiz mumkin. Siz tajribali audiofil, DIY ishqibozi yoki shunchaki karnaylarning qanday ishlashiga qiziqayotgan bo'lsangiz ham, bu bilim sizni asosli qarorlar qabul qilishga va audio tajribangizni yaxshilashga imkon beradi. Karnay dizayni dunyosi doimiy ravishda rivojlanib bormoqda, yangi materiallar, texnologiyalar va usullar har doim paydo bo'lmoqda. Ushbu qiziqarli sohada oldinda qolish uchun uzluksiz o'rganish va tajriba qilish muhimdir.

Elektr komponentlari va elektr asboblari bilan ishlaganda har doim xavfsizlikni birinchi o'ringa qo'ying. Agar karnay dizayni yoki qurilishining biron bir jihatiga ishonchingiz komil bo'lmasa, tajribali mutaxassislarga murojaat qiling.