Акустичні системи є одним із найважливіших елементів будь-якого аудіосетапу. Вони відповідають за перетворення електричного сигналу в звукові хвилі, які ми сприймаємо вухом. Серед різноманіття конструкцій акустичних систем особливе місце займають багатосмугові колонки, які завдяки своїй конструкції забезпечують високу якість звучання в усьому частотному діапазоні. У цій статті ми детально розглянемо, що таке багатосмугові акустичні системи, їх переваги та недоліки, особливості конструкції, а також дамо рекомендації щодо вибору.
Що таке багатосмугові акустичні системи?
Багатосмугові (або багатополосні) акустичні системи — це колонки, які використовують два або більше різних динаміків, кожен з яких оптимізований для відтворення певного частотного діапазону. Такий підхід дозволяє досягти кращої якості звучання порівняно з широкосмуговими колонками, які використовують один динамік для відтворення всього частотного спектру.
Людське вухо сприймає звуки в діапазоні приблизно від 20 Гц до 20 кГц. Технічно складно створити один динамік, який ефективно відтворював би весь цей діапазон, оскільки для різних частот оптимальні різні фізичні параметри випромінювача. Наприклад, для низьких частот ефективнішим є великий, важкий динамік з великим ходом дифузора, тоді як для високих частот кращі результати показує легкий, малий за розміром випромінювач.
Класифікація багатосмугових акустичних систем
Багатосмугові акустичні системи класифікуються за кількістю використовуваних смуг (динаміків):
1. Двосмугові акустичні системи
Найпростіший і найпоширеніший тип багатосмугових колонок. Вони містять два динаміки:
- Вуфер (Woofer) — великий динамік для відтворення низьких і середніх частот.
- Твітер (Tweeter) — малий динамік для відтворення високих частот.
Двосмугові системи забезпечують хороший баланс якості та вартості, тому їх часто можна зустріти як у домашніх аудіосистемах початкового і середнього рівня, так і у професійних моніторах. Частота розділення між вуфером і твітером зазвичай знаходиться в межах 2-3 кГц.
2. Трисмугові акустичні системи
Містять три динаміки для різних частотних діапазонів:
- Вуфер (Woofer) — великий динамік для низьких частот (зазвичай до 500 Гц).
- Мідрейндж (Midrange) — середній динамік для середніх частот (зазвичай 500 Гц — 3 кГц).
- Твітер (Tweeter) — малий динамік для високих частот (зазвичай вище 3 кГц).
Трисмугові колонки забезпечують кращу якість звучання порівняно з двосмуговими, особливо у відтворенні середніх частот, де знаходиться більшість вокалу та багатьох музичних інструментів. Вони зазвичай зустрічаються в системах середнього і преміум-класу.
3. Чотирисмугові та більше
Такі системи використовують чотири і більше динаміків, додатково розділяючи частотні діапазони:
- Сабвуфер (Subwoofer) — для найнижчих частот (зазвичай до 100 Гц).
- Вуфер (Woofer) — для низьких частот (зазвичай 100-500 Гц).
- Нижній мідрейндж (Lower Midrange) — для нижніх середніх частот.
- Верхній мідрейндж (Upper Midrange) — для верхніх середніх частот.
- Твітер (Tweeter) — для високих частот.
- Супер-твітер (Super Tweeter) — для ультрависоких частот (зазвичай вище 15 кГц).
Ці системи зустрічаються у високоякісній аудіофільській техніці і професійному обладнанні. Вони забезпечують максимальну детальність звучання, але вимагають складного конструктивного виконання та точного узгодження всіх компонентів.
Ключові компоненти багатосмугових акустичних систем
1. Динаміки (Драйвери)
Серце будь-якої акустичної системи — це динаміки, які перетворюють електричний сигнал у механічні коливання повітря:
Вуфери і сабвуфери
- Розмір: Зазвичай від 6 до 15 дюймів (і більше для сабвуферів).
- Матеріали дифузора: Поліпропілен, кевлар, вуглецеве волокно, алюміній, целюлоза або композитні матеріали.
- Особливості конструкції: Потужний магніт, велика котушка, підвіс, що дозволяє значний хід дифузора.
Мідрейндж динаміки
- Розмір: Зазвичай від 3 до 6 дюймів.
- Матеріали: Часто схожі на вуферні, але з акцентом на легкість і жорсткість.
- Особливості: Оптимізовані для точного відтворення діапазону людського голосу та більшості музичних інструментів.
Твітери
- Типи: Купольні (найпоширеніші), стрічкові, електростатичні, AMT (Air Motion Transformer).
- Матеріали: Шовк (м’яке звучання), алюміній, титан, берилій (більш деталізоване, але потенційно яскравіше звучання).
- Розмір: Зазвичай 1 дюйм або менше для купольних твітерів.
2. Кросовери
Кросовер (роздільний фільтр) — це схема, яка розділяє вхідний аудіосигнал на різні частотні смуги для кожного динаміка. Це один із найважливіших компонентів багатосмугової системи, який значно впливає на загальне звучання.
Типи кросоверів:
- Пасивні кросовери: Використовуються у більшості пасивних колонок, складаються з конденсаторів, резисторів та котушок індуктивності. Не потребують додаткового живлення, але можуть мати деякі обмеження у точності розділення та налаштування.
- Активні кросовери: Розділяють сигнал перед підсилювачем, потребують окремих підсилювачів для кожної смуги. Забезпечують кращий контроль та точніше розділення частот. Використовуються в активних колонках та професійних акустичних системах.
Порядок фільтрів:
- Фільтр першого порядку: Послаблення 6 дБ на октаву, найпростіший, але з великим перекриттям між смугами.
- Фільтр другого порядку: Послаблення 12 дБ на октаву, хороший компроміс між складністю та ефективністю.
- Фільтри вищих порядків (третього, четвертого): Послаблення 18-24 дБ на октаву, забезпечують більш різке розділення смуг, але можуть мати проблеми з фазою та узгодженням.
Частоти розділення:
Типові частоти розділення для різних типів багатосмугових систем:
- Двосмугові: 2-3 кГц (між вуфером і твітером).
- Трисмугові: 300-500 Гц (між вуфером і мідрейнджем) і 3-5 кГц (між мідрейнджем і твітером).
- Системи з сабвуфером: 80-120 Гц (між сабвуфером і основними колонками).
3. Корпус (Акустичне оформлення)
Корпус акустичної системи не просто містить драйвери, але й формує звучання, особливо в низькочастотному діапазоні:
Типи акустичного оформлення:
- Закритий ящик: Найпростіший, забезпечує контрольований, точний бас, але з меншою ефективністю.
- Фазоінвертор (Bass Reflex): Має порт (трубу), через який виходить додаткова звукова енергія, підсилюючи низькі частоти. Найпоширеніший тип завдяки хорошому балансу ефективності та якості басу.
- Пасивний радіатор: Замість порту використовується додатковий пасивний дифузор, який рухається під впливом зміни тиску всередині корпусу.
- Трансмісійна лінія: Складна конструкція з внутрішнім каналом змінного перерізу, забезпечує глибокий, контрольований бас.
- Рупорне оформлення: Використовує акустичний рупор для підвищення ефективності, часто для середньо- та високочастотних драйверів.
Матеріали корпусу:
- MDF (Medium Density Fiberboard): Найпоширеніший матеріал завдяки хорошим акустичним властивостям і доступній ціні.
- HDF (High Density Fiberboard): Щільніший і міцніший за MDF, але дорожчий.
- Фанера: Використовується в професійних акустичних системах завдяки міцності та натуральності.
- Алюміній, композитні матеріали: Використовуються в преміальних моделях для мінімізації резонансів.
Внутрішнє демпфування:
Внутрішнє оздоблення корпусу поглинаючими матеріалами (синтетичне волокно, мінеральна вата, пінополіуретан) важливе для зменшення внутрішніх резонансів і поліпшення звучання.
Переваги та недоліки багатосмугових акустичних систем
Переваги:
- Оптимізоване відтворення різних частотних діапазонів: Кожен динамік оптимізований для найкращого відтворення своєї смуги частот.
- Краща детальність звучання: Особливо помітно у середньому та високочастотному діапазонах.
- Можливість досягнення більшої гучності без спотворень: Завдяки розподілу навантаження між різними динаміками.
- Краще відтворення просторової сцени: Точніше позиціонування інструментів і голосів.
- Нижчі інтермодуляційні спотворення: Оскільки один динамік не повинен одночасно відтворювати і високі, і низькі частоти.
Недоліки:
- Складність конструкції: Більше компонентів означає більше потенційних точок відмови.
- Вища вартість: Порівняно з широкосмуговими системами.
- Проблеми з фазовим узгодженням: Різні динаміки можуть мати різну фазову характеристику, що впливає на цілісність звучання.
- Проблеми з часовим узгодженням: Фізичне розташування драйверів на різній відстані від слухача може створювати мікрозатримки.
- Критичність до розташування: Багатосмугові системи часто більш вибагливі до правильного розміщення в приміщенні.
Активні vs. пасивні багатосмугові системи
Пасивні багатосмугові колонки:
- Особливості: Використовують пасивні кросовери всередині корпусу. Потребують зовнішнього підсилювача для роботи.
- Переваги: Простіша комутація, гнучкість у виборі підсилювача, зазвичай нижча ціна.
- Недоліки: Втрати потужності на пасивному кросовері, менша ефективність, менший контроль над звуком.
Активні багатосмугові колонки:
- Особливості: Мають вбудовані підсилювачі для кожної смуги та активні кросовери. Підключаються безпосередньо до джерела сигналу.
- Переваги: Оптимальне узгодження підсилювачів і динаміків, краща ефективність, точніший контроль над звуком, часто включають DSP для корекції звучання.
- Недоліки: Вища ціна, необхідність підключення кожної колонки до електромережі, менша гнучкість оновлення.
Бі-вайрінг і бі-ампінг
Для покращення звучання пасивних багатосмугових систем використовуються спеціальні методи підключення:
Бі-вайрінг (Bi-wiring):
- Суть: Використання окремих кабельних ліній для підключення високочастотної та низькочастотної секцій акустичної системи до одного підсилювача.
- Переваги: Зниження взаємодії між високочастотними і низькочастотними сигналами, покращена деталізація звучання.
- Вимоги: Колонки повинні мати роздільні термінали для різних смуг (чотири клеми замість двох).
Бі-ампінг (Bi-amping):
- Вертикальний бі-ампінг: Використання двох однакових підсилювачів або двоканального підсилювача для окремого підсилення високочастотної та низькочастотної секцій.
- Горизонтальний бі-ампінг: Використання спеціалізованих підсилювачів для різних частотних діапазонів (наприклад, лампового для високих частот і транзисторного для низьких).
- Переваги: Більша потужність, кращий контроль над динаміками, зниження спотворень.
- Вимоги: Зовнішній активний кросовер або колонки з можливістю відключення внутрішнього пасивного кросовера.
Як вибрати багатосмугові акустичні системи?
1. Визначте цільове призначення:
- Для прослуховування музики: Зосередьтеся на збалансованому звучанні та точності відтворення.
- Для домашнього кінотеатру: Зверніть увагу на динамічний діапазон і здатність відтворювати ефекти.
- Для студійного моніторингу: Пріоритетом має бути нейтральність і точність звучання.
- Для вечірок і розваг: Важливі гучність і стійкість до навантажень.
2. Оцініть приміщення:
- Розмір кімнати: Для більших приміщень потрібні потужніші системи з кращим басовим відгуком.
- Акустичні особливості: У приміщеннях з поганою акустикою можуть знадобитися системи з можливостями налаштування під акустику.
- Обмеження розташування: Якщо немає можливості оптимально розмістити колонки, розгляньте конструкції з меншою критичністю до розташування.
3. Враховуйте музичні вподобання:
- Класична музика, джаз: Цінується точність, деталізація і нейтральність звучання, хороша просторова сцена.
- Рок, поп-музика: Важливі динамічність, енергійність звучання та хороший басовий відгук.
- Електронна музика, хіп-хоп: Акцент на глибокий, потужний бас і високу гучність.
- Акустична музика, вокал: Ключовою є природність звучання середніх частот.
4. Технічні аспекти для різних варіантів використання:
Для домашнього використання:
- Чутливість: 86-90 дБ достатньо для більшості житлових приміщень.
- Потужність: 20-100 Вт на канал залежно від розміру кімнати.
- Імпеданс: Зазвичай 6-8 Ом для сумісності з більшістю підсилювачів.
Для професійного використання:
- Чутливість: Від 90 дБ і вище для забезпечення достатньої гучності.
- Потужність: 100 Вт і більше для студійних моніторів, 300 Вт і більше для концертного звуку.
- Лінійність частотної характеристики: Критично важлива для студійного моніторингу.
5. Фізичні параметри:
- Розмір і вага: Переконайтеся, що колонки підходять для вашого простору і підставок.
- Дизайн і оздоблення: Важливо, щоб акустика гармонійно вписувалася в інтер’єр.
- Порти фазоінвертора: Якщо порти спрямовані назад, колонки потребують більшої відстані від стіни.
6. Бюджет та бренди:
Початковий рівень (до 300€):
- Виробники: Edifier, Microlab, JBL (серії Stage, Arena), Yamaha (серія NS), Polk Audio (серія T).
- Особливості: Часто двосмугові системи з базовими характеристиками, але хорошим звуком для своєї ціни.
Середній рівень (300-1000€):
- Виробники: DALI, Klipsch, KEF (серія Q), Monitor Audio (серія Bronze/Silver), Q Acoustics.
- Особливості: Якісні дво- і трисмугові системи з хорошими драйверами, кросоверами та конструкцією.
Високий рівень (1000-3000€):
- Виробники: B&W (Bowers & Wilkins), KEF (серія R), Dynaudio, Focal, Sonus Faber.
- Особливості: Високоякісні трисмугові системи з передовими технологіями та матеріалами.
Преміум-сегмент (понад 3000€):
- Виробники: Wilson Audio, Focal (серія Utopia), B&W (серія 800), Magico, KEF (серія Reference).
- Особливості: Найдосконаліші технології, неперевершена якість звучання, унікальні розробки.
Сучасні тенденції в багатосмугових акустичних системах
1. Коаксіальні та концентричні драйвери:
Розміщення твітера в центрі вуфера (як у KEF Uni-Q, ELAC Concentrics, Tannoy Dual Concentric) для покращення узгодження фаз і створення точнішого звукового образу.
2. Використання DSP (цифрова обробка сигналу):
У сучасних активних колонках DSP дозволяє коригувати частотну характеристику, компенсувати акустику приміщення, імітувати різні звукові підписи.
3. Багатосмугові активні системи:
Зростання популярності активних колонок з окремими підсилювачами для кожної смуги частот, часто з бездротовим підключенням і вбудованими потоковими сервісами.
4. Інноваційні матеріали:
Використання берилію, діамантного напилення, кераміки та інших передових матеріалів для дифузорів, які забезпечують зниження спотворень.
5. Інтеграція з “розумним домом”:
Багатосмугові системи з функціями голосового управління, мережевої інтеграції та можливістю оновлення програмного забезпечення.
Отже
Багатосмугові акустичні системи представляють собою оптимальне рішення для досягнення якісного звучання в усьому частотному діапазоні. Вони дозволяють кожному окремому динаміку працювати в найбільш ефективному для нього діапазоні частот, що забезпечує кращу деталізацію, точність і виразність звучання.
При виборі багатосмугових колонок важливо враховувати не тільки їхні технічні характеристики, але й узгодженість з іншими компонентами аудіосистеми, особливості приміщення та власні музичні уподобання. Правильно підібрана багатосмугова акустична система здатна забезпечити по-справжньому захоплюючий музичний досвід, розкриваючи всі нюанси і деталі улюблених записів.
Незалежно від бюджету, на сучасному ринку можна знайти багатосмугові акустичні системи, які задовольнять вашим вимогам і дозволять відкрити для себе новий рівень якості звучання.
