Сабвуферы: зачем нужен и какой выбрать?

Сабвуферы знакомы и любимы многими меломанами. И уж конечно невозможно представить сцену, на которой бы не был установлен саб. В данной статье постараемся разобраться, зачем нужен сабвуфер, какой именно, как его правильно установить.

Слово «сабвуфер» дословно означает «ниже низкочастотного динамика», поэтому данным термином может быть описана любая система, выполненная в отдельном корпусе и имеющая низкочастотную головку. Определим сразу, что сабвуфер представляет собой громкоговоритель, способный воспроизводить самые низкие частоты, которые может воспринимать человеческое ухо, но которые не входят в частотный диапазон широкополосных акустических систем.

Зачем нужен сабвуфер?

Спектр большинства фонограмм наиболее ярко проявляется в низких частотах слышимого диапазона, которые так важны для восприятия звука. Поэтому, если вы привыкли слушать качественные записи и предпочитаете «полноценный» звук, то сабвуфер вам просто необходим. Сабвуфер является важнейшей частью акустического оформления домашнего кинотеатра, необходим во время выступлений на сцене и особо почитаем многими любителями автомобильной акустики.

Особенности конструкции

«Официальный» диапазон слышимости для человека 20 Гц - 20 кГц, но с возрастом границы сдвигаются, и диапазон становится уже, что особо заметно в верхних частотах. Длина волны верхних частот мала, поэтому диффузоры имеют малые размеры, в связи с чем воспроизвести эти самые высокие частоты несложно и любая акустическая система легко справится с этой задачей. Конструкции среднечастотных и высокочастотных составляющих акустических систем давно и успешно отработаны, выйдя на качественный уровень воспроизведения.

Сложнее обстоит дело с достоверным воспроизведением частот в диапазоне 20 - 400 Гц, что связано с необходимостью использовать большие и тяжелые диффузоры, размер которых определяет высокую механическую жесткость, позволяющую избежать изгиба при колебаниях. Использование диффузоров больших размеров позволяет увеличить сопротивление и сжимаемость воздуха и при этом требует использования мощной катушки индуктивности, которая располагается в зазоре огромного магнита специальной формы.

Мощность, подводимая к катушке, может достигать сотен ватт, поэтому необходимо своевременно и эффективно отводить тепло от усилителя и звуковой катушки. Источник питания для такого усилителя требуется качественный и, как следствие, дорогой. Довольно остро стоят проблемы резонансов и интерференции (наложения прямых и отраженных волн), что также связано с большой длиной волны, которая сопоставима с размерами корпуса и помещения.

Таким образом, для низких частот предпочтительно разместить акустическую систему в отдельном корпусе. При этом конструкция сабвуфера довольно проста: крупный кубический (редко округлый) корпус, низкочастотная головка и мощный усилитель, способный воспроизводить частоты 20 - 500 Гц.

В отношении сабвуфера смело можно сказать: чем больше диффузор, тем мощнее бас вы получите. Диффузор располагается внутри корпуса сабвуфера, который, соответственно, тоже будет иметь внушительные размеры.

Глобально сабвуферы можно разделить на активные и пассивные. В активных имеются встроенные разделительный фильтр, усилитель мощности и низкочастотный динамик, пассивные же требую подключения отдельного усилителя.

Конструкция сабвуферов, как и технология воспроизведения, кардинально не изменялись уже более 70 лет.

Основные характеристики

1. Частотный диапазон (Гц). Одна из важнейших характеристик сабвуфера. Частотный диапазон можно разделить на несколько октав:

• глубокие басы 20-40 Гц,

• средние басы 40-80 Гц,

• высокие басы 80-160 Гц.

Большинство моделей могут похвастать диапазоном 40-200 Гц, воспроизвести частоты от 20 Гц способны единичные топовые модели.

2. Частота разделения кроссовера - это частота, на которой происходит разделение спектра кроссовером. Что это означает? Например, если саб имеет частоту разделения 80 Гц, все составляющие сигнала с частотами выше этого значения будут ослаблены и поданы на основные акустические системы.

3. Максимальное звуковое давление – это максимальная громкость сабвуфера, если говорить в двух словах.

4. Чувствительность (дБ).  Чем выше чувствительность динамика, тем меньше нагружен усилитель и тем большее звуковое давление при равной мощности.

5. Диаметр НЧ-динамика. 

Конструкция корпуса сабвуфера существенно влияет на его акустические свойства. Существует три основных вида акустического оформления низкочастотной динамической головки сабвуфера, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки: закрытый, фазоинверторный и полосовой.

Закрытые сабвуферы имеют самую простую и эффективную конструкцию.

Достоинства:

• Не дают утечки звука со стороны излучающей поверхности.

• Обеспечивают глубокий бас

• Имеют ровную АЧХ и малую задержку сигнала.

• Не искажают звук.

Недостатки:

• Сравнительно низкий КПД.

• Громоздкие и тяжелые.

Сабвуферы фазоинверторного типа имеют отверстие, располагающееся обычно с тыльной стороны. В усилении низких частот главную роль играет акустический резонанс со своей резонансной частотой, на которой ноты звучат существенно громче остальных. Иногда это может стать проблемой, когда резонансная частота рассчитана неверно. Существует правило хорошего сабвуфера с фазоинвертором:  частота резонанса фазоинвертора должна быть не более чем на 33% ниже резонанса динамика в том же корпусе с закрытым фазоинвертором.

Достоинства:

• Выдают более низкие басы (т.к. увеличен ход диффузора).

• Обладают высокой громкостью, поэтому отлично подходят для больших помещений.

• Сравнительно высокий КПД.

Недостатки:

• Сложны в настройке.

• Могут вносить в звук существенные искажения.

Сабвуфер с полосовым фильтром совмещает в себе свойства закрытого и фазоинверторного типа и, соответственно, их достоинства и недостатки. Его корпус разделен на две части, одна из которых - закрытый ящик, а друга - фазоинвертор. Таким образом, повышается звуковое давление, но при этом уменьшается диапазон частот.

Менее распространенным, если не сказать редким, является вид акустического оформления сабвуфера под названием «Лабиринт», который также основан на принципе акустического резонанса. Сабвуферы такого типа имеют сложную конструкцию, что удорожает их производство.

Достоинства:

• КПД сравним с фазоинверторным типом, выше чем у закрытого.

• Меньшие искажения по сравнению с фазоинверторным сабом.

Недостаток: высокая стоимость.

Сабвуфер с пассивным излучателем – довольно оригинальный тип акустического оформления, имеющий в своей конструкции второй излучатель, который не подключен, а работает в качестве пассивного резонатора.

Достоинства:

• Меньшие размеры по сравнению с закрытым типом.

• Отсутствуют резонаторные и другие посторонние звуки, как у фазоинверторных сабов.

Недостатки:

• Большие потери мощности.

• Низкая чувствительность.

• Большая масса пассивного излучателя негативно сказывается на передаточной характеристике.

Расположение сабвуферов на концертной площадке

Традиционно сабвуферы располагают на полу перед сценой или даже под ней.

Такое расположение позволяет сэкономить на количестве сабвуфером, но при этом имеет существенные недостатки, рассмотренные ниже.

• "Обрезая" нижнюю часть акустического пространства для распространении звуковой энергии, вы увеличиваете звуковое давление на передние ряды, что покажется не совсем комфортным для слушателей, сидящих близко к сцене.

• Разница в звуковом давлении между первыми и последними рядами может достигать 26 дБ, что особо ощутимо на открытых площадках.

• Появляется задержка (в небольшом диапазоне частот в общем спектре вблизи частоты раздела кроссовера) между сигналами, идущими от линейного массива, расположенного над сценой, и сабвуферами, расположенными под сценой. Необходимо их синхронизировать и компенсировать временную разницу между ними. Однако проблема в том, что задержка для передних и задних рядов снова будет существенно отличаться. Так на кого же ориентироваться, производя настройку?
  

• Такой задержки иногда оказывается достаточно, чтобы вызвать серьезные аномалии и искажения в общей АЧХ системы, что связано с фазовыми сдвигами в сигнале.
  

Поэтому, руководствуясь физическими законами, логичнее расположить сабвуферы на одной высоте с линейными массивами. К сожалению, эффективность работы сабвуферов уменьшится, поэтому их количество придется увеличить, но такая конфигурация позволит предотвратить временные задержки и частотные искажения, что приведет к более гладкой АЧХ без принятия компромиссного решения относительно каких рядов слушателей настраивать всю систему. Как результат: однородная звуковая картина в области частоты среза на всей площади концертного помещения или площадки.

Выбираем сабвуфер

При выборе сабвуфера постарайтесь руководствоваться следующими факторами:

1. Финансовые возможности. Принцип «чем дороже – тем лучше» работает, так как средства, вложенные производителем в материалы и технологии, окупятся хорошим звуком.

2. Площадь помещения и место установки. От этих фактор можно выбирать мощность сабвуфера: чем она выше, тем лучше будет передаваться звук.

3. Диапазон выдаваемых частот. Можно руководствоваться следующим правилом: чем ниже граница частотного диапазона и чем уже сам диапазон, тем более качественные басы можно получить. На верхнюю границу можно не обращать внимание, только при подсчете ширины диапазона.

4. Наличие регуляторов. К основным и необходимым относятся: Уровень (Level), Частота среза (Frequence) и Фаза (Phase).

Несмотря на стандартность конструкции сабвуфера и предельно четкие задачи, выбрать его не так-то просто. В первую очередь, необходимо определиться с требованиями к сабвуферу, с типом, характеристиками и заглянуть в кошелек. Даже если увиденное вас не особо порадует, то и за небольшие деньги можно найти подходящую под ваши запросы модель.