Рупорный динамик что это

Плюсы и минусы использования рупорной акустики

Один из самых лучших видов звуковых систем – рупорная акустика Hi-End. Несмотря на высокую стоимость, системы такого вида обеспечивают высокое качество звучания, и позволяют удовлетворить запросы даже самых искушенных слушателей. Как сделать рупорную акустику своими руками, и по каким чертежам её можно изготовить самостоятельно?

Рупорная акустика Hi-End

История

Первые громкоговорители рупорного типа появились в 20-х годах прошлого века. Предназначалось оборудование для усиления человеческого голоса.

Спустя несколько лет появились системы, напоминающие современное оборудование для воспроизведения музыки. О технологии рупорной акустики не забыли, но считалось, что она не пригодна для дома, и использовали её только на открытых пространствах.

К 40-м годам прошлого столетия американский инженер Пол Клипш, создал абсолютно новую конструкцию рупорной акустики, и доказал, что она способна воспроизводить музыку с очень высоким качеством не только на открытой местности, но и в домашних условиях.

Система мгновенно получила популярность среди ценителей качественного звучания из-за своего уникального звука, и до сих пор является эталоном качества, среди акустических систем для дома и улицы.

Справка: после изобретения рупорной акустики инженер основал компанию по производству акустических систем, которая является мировым лидером и в современном мире. Название фирмы – Клипш, а колонки рупорного типа иногда называют «клипшами».

Колонки рупорного типа

Конструкция

В устройстве колонок класса Hi-End лежит принцип рупорного усиления голоса, но в отличие от обычных усилителей голоса, рупорные системы обладают высоким качеством воспроизведения, а рупоры изготавливаются из специальных материалов, что позволяет достичь максимальных акустических эффектов.

Предназначены аудиосистемы в основном для средних и высоких частот. Воспроизведение низких частот напрямую зависит от размера динамиков. Это означает, что чем ниже частоты – тем больше должны быть колонки. Существуют модели с установленным НЧ резонатором, но стоимость системы из-за дополнительных компонентов может серьёзно повышаться. Разрешается использовать отдельно подключенный сабвуфер для воспроизведения низких частот.

Внимание: при подключении дополнительных компонентов требуется помещать их в специальный корпус.

Существует огромное количество подвидов Hi-End акустики, предназначенной для самых различных условий:

Рыночное предложение позволяет подобрать каждому человеку именно то, что ему требуется.

Сравнение

Выбирая, между традиционной и рупорной акустикой, у многих людей возникает вопрос – что лучше? На этот вопрос нет однозначного ответа, и споры будут продолжаться всегда. У каждой аудиосистемы есть свои плюсы и минусы.

В Hi-End системах положительные моменты следующие:

Но и минусы у рупорных систем тоже имеются:

Однозначно выбрать между Hi-End и Hi-Fi системами невозможно, поэтому каждый выбирает самостоятельно, что больше ему подходит.

Требуется помнить, что возможна установка дополнительных компонентов акустики, к которым относят точечные колонки, твитеры и другие подвиды оборудования, позволяющие улучшить звук при воспроизведении.

Самостоятельная сборка

Из-за того, что рупорная акустика дорогая, некоторые люди собирают её самостоятельно, используя чертежи.

Чертежи рупорной акустики можно найти для любых размеров.

Схема позволяет по пунктам собрать рупорную акустику по чертежу своими руками.

При изготовлении потребуется выбрать материал корпуса (МДФ, ДСП, фанера, ДВП), подобрать динамик и выбрать тип системы. Главный плюс самостоятельной сборки – низкая цена, потому что все комплектующие покупаются раздельно.

Итог: когда человек хочет получить качественный звук, передающий все эмоции исполнителя и обеспечивающий максимальный эффект присутствия – рупорная акустика незаменима, а возможность собрать её самостоятельно заставляет всё больше людей отдавать своё предпочтение именно этому типу аудиосистем.

Источник

Рупорная акустика и ее обзор

Рупорная акустика всегда была дороже обычной. И не удивительно, что самыми горячими поклонниками такой акустики являются те пользователи, которые когда-то владели традиционными колонками.
Ничего удивительного в этом нет. Искушенный слушатель всегда оценит общую гармонию, целостность восприятия и естественность звучания.
Акустика рупорная самому пользователю нравится в виду своей музыкальности и умения захватывать слушателя.

Что это такое

Акустические системы рупорные

Современная аудиоаппаратура способна воспроизводить весь диапазон требуемых частот. Этого бывает достаточно для передачи музыкальных композиций, но совершенно недостаточно для создания ощущения присутствия слушателя.
Как скажет вам любой меломан, есть что-то такое, которое отвечает за передачу не просто музыки, мелодии, но и за передачу эмоций исполнителя. Рупорная акустика как раз отлично с этим делом справляется.
Рупорная акустика устроена не так, как обычная. Динамик(см.Как выбрать динамики своими силами) в ней не совсем больших размеров и присоединяется он к рупору, увеличивающему громкость его звучания.
Это можно сравнить с тем случаем, когда человек, чтобы докричаться до собеседника на большом расстоянии, складывает руки рупором.

Рупорные акустические системы

Примечание. Если вы задумались о приобретении рупорной акустики в свой автомобиль, спешим предупредить: разница между хорошими и плохими рупорными динамиками очень существенная, чем это наблюдается в традиционных вариантах.
Дешевая рупорная акустика, изготовленная недобросовестным производителем, никак не может выступать в роли сравнения. Именно такие дешевые варианты и породили слухи о том, что якобы рупорная акустика хороша, но звук в них окрашивается.

Что касается качественных рупорных динамиков, то стоят они всегда дорого. В них всегда задействованы магниты Alnico и диафрагмы из экзотических металлов.
Собирается рупорная акустика всегда согласно строгим допускам и размерам. Одним словом, такая технология производства не может подразумевать никаких компромиссов и снижения затрат.

1000 евровый супертвиттер TAD

Приведем примеры. Двухдюймовый компрессионный драйвер TAD, используемый во всех моделях рупорной акустики Цезаро, стоит около 1 тысячи евро. В то же время, самый дорогой твиттер на сегодняшний день, это Скан Спик с бериллиевой диафрагмой и стоит он всего-то около 600 долларов.

Акустическая система свёрнутый рупор

Рупорная акустика для авто – это всегда уникальные изделия, выпущенные сериями. Имена некоторых золотыми буквами вписаны в историю автозвука.
Например, это японская рупорная акустика Максоник, выпускающаяся с 1932 года. Сегодня Максоник представляет всегда высокотехнологичные изделия.
При создании всегда применяются дорогие технологии с использованием магнитных систем в излучателях.

История

Примечание. Именно тогда инженер основывает компанию по производству рупорной акустики, которая и по сей день является мировым лидером. Компанию назвали Клипш, а динамики такого типа «клипшами».

Рупорная акустика Клипш

Магическое звучание рупорных систем

Примечание. Именно по этой причине рупорная акустика используется в большинстве своем для воспроизведения СЧ и ВЧ, но если подобрать себе колонки побольше, то и НЧ будут воспроизводится на самом высоком уровне.

Примечание. Интересно, что в последнее время довольно часто встречаются динамики, где только излучатели ВЧ выполнены в виде рупора. К примеру, те же АС серии Клипш Референц выполнены по данному образцу.

Самодельная рупорная акустика

В последнее время среди производителей рупорной акустики хотелось бы выделить отдельно итальянскую компанию Зингали. Инженеры этой фирмы создали оригинальный рупорный излучатель, который одновременно воспроизводит СЧ и ВЧ, а при этом еще и красиво выглядит.

Рупорная акустика в авто

Не стоит говорить, что все автомобильные традиционные АС не позволяют добиться высокого качества звучания. Дело не в чем-нибудь, а в тесном салоне.
Вот рупорные акустические системы дадут шанс значительно возвеличить звук, создать эффект присутствия (как будто сидишь в студии или на концерте). Объяснить все можно просто: рупор увеличивает расстояние, на которое распространяются звуковые волны, одновременно увеличивая плотность звука и придавая характерную мелодичность.
Технические решения размещения такой акустики в автомобиль могут быть разными:

Преимущества и недостатки рупорной акустики

На этом закончим наш обзор рупорных акустических систем. В последнее время их стали все чаще устанавливать в автомобили своими руками, с использованием пошаговых инструкций, полезных видео обзоров, чертежей и фото – материалов.
Цена на хорошую рупорную акустику очень высока, но ярых меломанов это не остановит.

Источник

О рупорной акустике

К великому сожалению, небрежно сконструированные и плохо рассчитанные рупорные акустические системы, да ещё ко всему прочему подключенные к неподходящему для этого усилителю, породили слух о «рупорном окрасе», так называемой гнусавости, резкости, и агрессивности звучания в высоко-среднечастотном диапазоне.

Casta Acoustics использует динамики собственной разработки, а также патентованную технологию «нулевой компрессии», что даёт необычайно линейный, прозрачный и натуральный звук, абсолютно лишённый «рупорной гнусавости и крикливости».

Корпуса линеек «Reference» и «Columbus» сделаны из высококачественной берёзовой фанеры.

Боковые накладки «Reference» выполнены из массива ясеня и покрыты 12-тью слоями красного или тёмного бардово-коричневого лака и отполированы до блеска.

Casta Acoustics выпускает три серии : Reference, Exellence и Columbus.

Весь модельный ряд линейки «Reference» был разработан для поклонников и счастливых обладателей маломощных ламповых и транзисторных усилителей.

Модельный ряд Exellence включает в себя:
Напольную 2,5 полосную модель D8,
Центральный канал D8C, и тыловую дипольную/бипольную акустику D6S.
Линейка Exellence предназначена как для работы в высококачественных стереосистемах, так и для применения в системах домашнего кинотеатра.

Модельный ряд Columbus состоит из:
Напольной трёхполосной акустики Columbus 22 и полочной трёхполосной акустики Columbus 12.

Эта технология даёт потребителю воспроизведение самого низкого баса для этой небольшой акустики, а также возможность размещать её в любом месте своей комнаты благодаря подстройки АЧХ по басу.

В начале 2017 года планируется выпуск двух новых моделей.

Это наилучшее акустическое оформление для баса, где достигается наиболее плавный спад амплитудно-частотной характеристики.
Корпус акустики будет выполнен из МДФ и покрыт натуральным шпоном.
МДФ выбран не случайно, так как является наилучшим акустически нейтральным и доступным материалом.
В полочной акустике будет установлен:
25 мм высокочастотный динамик с алюминиевой диафрагмой. Он помещён в рупор с запатентованной технологией «нулевой компрессии» разработанной Casta Acoustics для увеличения чувствительности а также открытости и лёгкости звучания.
200 мм низкочастотный бумажный динамик в закрытом корпусе.

Характеристики акустики следующие:

В напольной трёхполосной акустике также корпус будет сделан из МДФ и покрыт натуральным шпоном.

Особенность акустики в том, что на передней панели будет установлен :
25 мм высокочастотный динамик с алюминиевой диафрагмой, который помещён в рупор с запатентованной технологией «нулевой компрессии» разработанной Casta Acoustics для увеличения чувствительности а также открытости и лёгкости звучания.
200 мм среднечастотный бумажный динамик в закрытом корпусе.
А 200 мм низкочастотный бумажный динамик будет расположен на задней стенке в нижней части акустики.
Эта напольная акустика будет установлена на платформу с четырьмя виброизолирующими ножками.

Характеристики акустики следующие:

Также этот центральный канал может быть установлен на свою подставку, которая сделана именно под него.

Источник

Как работает рупор

Если мы хотим усилить голос, мы используем рупор. При этом многие люди полагают, что рупор просто не дает звуку рассеиваться по сторонам и направляет его в нужную сторону. Т.е. он берет от источника ту же акустическую энергию, которую источник излучал без рупора, и концентрирует ее в узкий пучок.

Практика, однако, показывает, что рупор гораздо эффективнее, чем просто концентратор. С рупором сам источник начинает излучать гораздо больше мощности, чем без рупора. Лорд Релей в свое теории звука пишет так: “Для острого конуса <рупора>интенсивность <излучения>больше не только за счет уменьшения телесного угла <т.е. концентрации>, внутри которого распределяется звук, но так же и потому, что сама полная энергия, испускаемая источником, возрастает”. И далее “Если отвлечься от трения, то, уменьшая угол раскрытия рупора, от данного источника можно получить любое желаемое количество энергии и в то же самое время удлинением конуса обеспечить беспрепятственный переход этой энергии от рупора к окружающему воздуху”. Почему так получается?

Для начала посмотрим, как вообще эффективно излучать звук. Создать звуковую волну не так просто, как это кажется. Обычно звук создается колеблющимися мембранами, например, диффузором динамика. У такого диффузора всегда две поверхности, и обе они излучают звук, причем по очевидным геометрическим причинам их излучение противофазно, т.е. если диффузор с одной стороны сжимает воздух, то с другой он его всегда разряжает. Поэтому динамик – это не один, а всегда два источника звука, которые находятся на разных сторонах диффузора и излучают противофазно.

Два противофазных источника – это проблема, т.к. звуковая волна вместо распространения в пространство стремится замкнуться с одного источника на другой. Для наглядности рассмотрим колебания низкой частоты. Например, если диффузор динамика движется вперед, то он по нашему замыслу должен сжимать воздух перед собой и разрежать его за собой. Но вместо этого воздух практически без сопротивления перетечет вокруг диффузора с его передней стороны на заднюю, т.к это гораздо проще. Диффузор в этом случае почти не чувствует сопротивления воздуха и колеблется как бы в вакууме. Получается, что каким бы мощным ни был источник звука, он не может затратить свою мощность на сжатие воздуха, т.к. последний под этим давлением просто обтекает излучатель:

Этот поток воздуха вокруг диффузора есть мощная звуковая волна, которая излучается с одной стороны диффузора на другую. Аналогично замыкаются и звуки других частот, волны которых укладываются на пути от передней стороны мембраны до задней целое число раз. Это т.н. акустическое короткое замыкание. Акустическое короткое замыкание приводит к тому, что звук, излучаемый динамиком, им же и поглощается по более или менее длинному замкнутому пути. Когда такое замыкание происходит, динамик перестает совершать работу на излучение звука и колеблется, почти не замечая воздуха, как в вакууме. Такое короткое замыкание может быть не только с одной стороны диффузора на другую, но и на одной и той же стороне диффузора (при отражении звука от внешних препятствий), и даже между диффузорами двух разных динамиков.

Очевидное средство против короткого замыкания двух сторон диффузора – увеличить его диаметр. Путь его огибания в этом случае увеличивается, и воздуху в центре диффузора становится легче сжаться, чем обтекать диффузор (по краям же диффузора по прежнему преобладает акустическое замыкание). Общее правило простое: чем ниже частота звука, тем больше должен быть диффузор для эффективного излучения этого звука. Это известное правило соответствия размера излучателя и длины волны излучения.

Вместо увеличения размера диффузора можно просто вставить его в стенку, которая хотя и не излучает сама, но препятствует акустическому замыканию. Развивая эту идею, можно вообще изолировать заднюю и переднюю поверхности диффузора друг от друга, вставив динамик в стенку замкнутого ящика (обычная звуковая колонка).

Интересно, что динамик в ящике даже при малой амплитуде колебаний излучает звук гораздо эффективнее, чем динамик без ящика, у которого амплитуда колебаний может быть даже больше. Это кажется странным, ведь амплитуда колебаний диффузора прямо связана с амплитудой колебаний звуковой волны. Так и есть, открытый динамик создает очень мощный звук, но он замкнутый с одной стороны диффузора на другую, он существует вокруг динамика и не уносит энергию. А динамик в ящике, хотя и имеет меньшую амплитуду колебаний диффузора, но зато весь этот звук излучается вовне.

У ящика есть очевидный недостаток: все, что излучается с задней стороны диффузора, замыкается в ящике и пропадает. Обычно внутренность ящика обивается звукопоглощающим материалом, чтобы этот звук не переотражался внутри от стенок, а просто поглощался. В этом случае с точки зрения динамика внутренность ящика выглядит, как бесконечное пространство, в которое он бесполезно излучает “обратный” звук. Это конечно лучше акустического короткого замыкания, которое вообще уничтожает весь звук, но 50% потерь – это слишком много.

Хорошим решением было бы откачать воздух из ящика, чтобы задняя сторона диффузора не могла излучать. Возможно, когда изобретут динамики, которые могут выдержать давление атмосферы на диффузор, так и будет.

Если говорить о полезном использовании излучения с обратной стороны динамика, то самым простым кажется простой разворот этого излучения на 180% и сложение с прямым. Например, при помощи трубы:

Звук, исходящий из трубы, должен быть копией звука, исходящего с передней части диффузора. В этом случае мощности этих звуков складываются и акустическое короткое замыкание не происходит. В точности это невозможно, т.к. звук из трубы – это всегда задержанный звук, да еще инвертированный, т.к. снимается с задней стороны диффузора. Для неизменного во времени сигнала, скажем, для синусоиды фиксированной частоты, это не проблема. Если инвертированную синусоиду задержать на половину волны, то она совпадет с прямой, так что правильная задержка обратного звука компенсирует его инверсию, и мы получаем два синхронных излучателя звука: передняя часть диффузора и труба (инверсия сигнала с помощью задержки по фазе – отсюда фазоинвертор). Мощность возрастает вдвое в сравнении с ящиком. Нужная задержка регулируется длиной трубы. Проблема в том, что для разных частот длина трубы должна быть разной, т.е. инвертированный сложный сигнал уже никакой задержкой невозможно совместить с прямым. Поэтому такая труба работает идеально только для одной частоты настройки и ее гармоник. Для других частот она бесполезна, а для частот, расположенных между гармониками частоты настройки, она вообще дает отрицательный эффект и приводит к акустическому короткому замыканию. На практике обычно эта труба работает только на частоте настройки, которую выбирают настолько низкой, чтобы еще более низкие частоты, на которых труба будет давать замыкание, уже не были слышны или вообще отсутствовали бы в сигнале. Чтобы труба не давала замыкания на частотах выше частоты настройки, ее делают коленчатой и обивают звукопоглощающим материалом. В этом случае более высокие частоты через нее просто не проходят, и для них ящик выглядит замкнутым.

Фазоинвертор позволяет использовать некоторую часть низкочастотного спектра обратного звука, но весь остальной спектр все равно приходится гасить. Можно ли как-то улучшить этот результат?

Радикальным решением является рупор. Рупор – это, грубо говоря, лупа для диффузора. Мембрана, колеблющаяся в узкой части рупора, проецируется в его широкую часть с пропорциональным увеличением размера и амплитуды колебаний:

По картинке кажется, что из рупора выходит гораздо более мощный звук, чем тот, который излучает маленькая мембрана, но тут просто не показано давление. Маленькая мембрана хотя и имеет малый ход, но встречает на нем очень сильное сопротивление воздуха, который она сильно сжимает. Поэтому ее работа за период такая же, как у эквивалентной большой мембраны с большим ходом.

Чтобы понять работу рупора, рассмотрим работу динамика в ящике на открытом воздухе, и на трубу:

Несложно показать, что при одинаковом “вдохе” динамика кинетическая энергия сдвинутого воздуха в случае трубы будет больше, чем в открытом случае. То же и на “выдохе”. Так получается потому, что в трубе почти весь воздух вынужден приобрести скорость диффузора, а на открытом воздухе такую скорость приобретает только ближайшие слои воздуха, а далее эта скорость быстро падает по чисто геометрическим причинам. Поэтому на трубу динамик отдает заметно больше акустической энергии, чем просто в воздух.

Трубу можно удлинить и уменьшить в диаметре, а диффузор динамика оставить таким же. В итоге воздух будет вынужден двигаться даже быстрее диффузора, кинетическая энергия того же обьема воздуха при “вдохе” возрастет еще больше:

Беда в том, что просто так из трубы, особенно узкой, звук не может выйти наружу, т.к. ее открытый торец отражает звуковую волну обратно. Чтобы отражения не было, диаметр конца трубы должен быть больше длины волны, т.е. на практике как можно больше. Логичное решение – приделать к торцу трубы коническое расширение:

Однако в месте ступенчатого соединения конуса с трубой все равно очень велико обратное отражение. Самое лучшее решение: совместить трубу с конусом в один элемент, который вначале расширяется слабо, а к концу все быстрее:

Это и есть классическая конструкция рупорного громкоговорителя. Итак, основная идея рупора заключается в том, чтобы за одно движение диффузора окружающий воздух приобретал бы максимальную кинетическую энергию, т.е. воздухом с диффузора снималась бы максимальная звуковая энергия, для чего хорошо подходит воздух в узком канале, т.к. там он вынужден двигаться очень быстро. А чтобы этот звук из канала выходил наружу без обратных отражений, канал должен постепенно расширяться к выходу.

Интересно, что диффузор, работающий на рупор, можно делать все меньше и меньше в диаметре, амплитуду его колебаний тоже можно уменьшать. При этом рупор по прежнему способен излучать звуки низких частот. В пределе динамик рупора превращается в мощную электромагнитную систему “магнит – катушка”, двигающую маленькую мембрану на маленькое расстояние, но создающую очень больше давление на воздух. У рупоров даже появляется специфическое искажение звука из-за того, что адиабатическое сжатие воздуха нелинейно – давление газа растет быстрее, чем уменьшается его объем (из-за нагрева при сжатии). Такое искажение есть у всех излучателей звука, но у рупоров оно выражено больше из-за сильного сжатия воздуха.

У рупора нет проблем с акустическим замыканием и бесполезным рассеиванием “заднего” звука, т.к. задняя сторона его диффузора, лишенная рупора, почти не излучает звук. Она для этого слишком мала и имеет слишком малую амплитуду колебаний.

Рупор позволяет диффузору передавать свою энергию в воздух, а динамик в ящике и тем более открытый динамик почти не могут этого делать. В результате закрытый ящик превращает в звук менее 1% поданной на него электрической энергии, ящик с фазоинвертором – всего 2…3%, а рупор – это почти качественный скачок – 30…50%.

Источник