Рупор — преимущества и недостатки

Недавно меня несколько человек спрашивали о преимуществах различных типов акустических систем, и особенно о том, имеет ли рупор превосходство над другими типами. Если я правильно помню, я затрагивал эту тему в 2005 году, до исчезновения журнала Tehnium. Рупор можно считать старейшим акустическим корпусом, который не только издает звуки (в случае музыкальных инструментов), но и воспроизводит их. Возвращение рупора в настоящее время обусловлено главным образом тенденцией к пересмотру роли электронных ламп в конструкции аудиоусилителей, поскольку их низкая мощность в большинстве случаев несовместима с широко распространенными сегодня акустическими корпусами с пониженной чувствительностью. Вот некоторые вехи в истории: - 1923 год - прослушивание в помещении стало возможным после открытия триода, позволившего достаточно усиливать звуковые сигналы; - 1927 год - Турас и Венте (лаборатория Bell) разработали рупорный компрессионный драйвер (сокращенно драйвер). В период между этими двумя изобретениями использовался преобразователь типа телефонной гарнитуры (катушка с железным сердечником и тонкой стальной пластиной в качестве мембраны). Излучатель уже имел катушку с плоским алюминиевым проводом, к которой был присоединен рупор для повышения эффективности преобразователя. Мембрана представляла собой перевернутый алюминиевый купол, похожий на купола, известные сегодня по продукции JMLab. Между мембраной и горловиной рупора располагался центральный элемент с дисперсионной функцией для поддержания правильной фазы в рабочем диапазоне преобразователя. Этот элемент обеспечивал формирование когерентного волнового фронта в горловине рупора. Прямоизлучающие преобразователи, используемые сегодня практически повсеместно, были усовершенствованы Райсом и Келлогом, а позже доведены до совершенства за счет использования новых материалов, клеев, улучшения магнитов и т. д. Появление в 1947 году транзистора, а в 1949 году интегральной схемы означало настоящую революцию в воспроизведении звука, поскольку недостатки динамических громкоговорителей были компенсированы увеличенной мощностью новых усилителей. Кроме того, были снижены производственные затраты за счет использования более простых в изготовлении решений, более подходящих для массового производства. Таким образом, рыночная доля рупоров резко сократилась. Плюсы и минусы? - Рупоры обеспечивают высокую динамику, непревзойденную другими типами корпусов, стереоэффект более выражен и распространяется на гораздо большую площадь. Гармонические искажения ограничены максимум 25% от искажений качественного корпуса с прямым излучателем. - Большинство прямых излучателей демонстрируют сильное сжатие динамических контрастов, и стереоизображение значительно более ограничено. При более высоких мощностях происходит сжатие из-за нагрева катушки, проявляющееся в выраженном окрашивании звука, что проявляется в увеличении уровня средних частот. - Для правильного воспроизведения динамики аудиосигнала прямым излучателям (динамикам) требуются мощные усилители, поэтому они не очень совместимы с ламповыми усилителями. Как работает рупор? Рупор представляет собой трансформатор акустического импеданса.Вибрация мембраны приводит к образованию акустических волн, воспринимаемых как звук. Из-за разницы в плотности между мембраной и воздухом, как средой передачи звука, связь затруднена, что приводит к несоответствию импедансов. Мембрана имеет более высокую плотность (более высокое сопротивление), чем воздух, и, согласно законам физики, скорость распространения звука выше в средах с более высокой плотностью. Рупор действует как переходная среда, создавая высокое акустическое сопротивление в воздухе, в котором мембрана более эффективна. Согласование импедансов повышает эффективность передачи звука. Рупор представляет собой трубку, поперечное сечение которой увеличивается в соответствии с математическим законом: линейно, логарифмически, экспоненциально, тягово и т. д. Конструктивно он состоит из камеры сжатия, расположенной за мембраной, горловины — области с минимальным поперечным сечением, за которой следует сама трубка, растущая от горловины к концу трубки. Мембрана генерирует высокочастотные волны давления посредством вибрации с малой амплитудой на уменьшенной площади поверхности. По мере того, как волны давления начинают двигаться к устью рупора, давление уменьшается, а амплитуда волн увеличивается, обеспечивая эффективное усиление. Это усиление достигается с малыми искажениями, меньшими, чем те, которые генерируются обычными преобразователями, при прямом излучении, переходный процесс происходит быстрее, и достигается акустическое давление, превосходящее показатели обычных преобразователей. Почему? Меньшие искажения при том же уровне звукового давления обусловлены меньшим размером мембраны излучателя по сравнению с обычным преобразователем с тем же уровнем звукового давления. Кроме того, при больших амплитудах колебаний искажения увеличиваются. Рупор нагружает мембрану преобразователя, ограничивая искажения. Переходная характеристика определяется разницей в размерах: меньшая мембрана легче, быстрее разгоняется и замедляется, что приводит к лучшей переходной характеристике. Кроме того, меньшие амплитуды колебаний способствуют лучшей реакции. Высокие значения SPL при заданной мощности имеют столь же простое объяснение. Катушки преобразователя имеют меньший диаметр, используя магнитный поток, в котором они светятся, более эффективно. В сочетании с более легкой подвижной катушкой преобразователь лучше реагирует на пики сигнала и резкие увеличения мощности. Рупор будет создавать при той же приложенной мощности более высокое акустическое давление, прежде чем начнет искажать воспроизводимый сигнал. Преимущества рупора распространяются также на рупоры, использующие динамики прямого излучения, разработанные для таких применений. Рупоры не исчезли, просто их распространение, так сказать, теперь ограничено дорогостоящими изделиями из-за сложностей производства, но они гораздо лучше подходят для самостоятельной сборки. Рупор способен работать с любым типом усилителя и обеспечивает воспроизведение звука с исключительной тонкостью, прозрачностью и детализацией. Недостатком рупора с задней загрузкой является наличие фазовых сдвигов между тем, что выходит из рупора, и тем, что выходит непосредственно из динамика. В отличие от фазоинверторного корпуса, из которого теоретически выходят только очень низкие частоты, в рупоре с задней загрузкой частоты из басово-среднечастотного диапазона также выходят с различными амплитудами и фазовыми сдвигами, которые перекрываются с прямым излучением динамика. Это явление создает несколько нерегулярную частотную характеристику в средне-басовом диапазоне, возможно, по этой причине некоторые говорят, что у них есть «звуковая сцена». Утверждение о том, что рупор имеет 25% искажений по сравнению с другими корпусами, не всегда верно... искажения в рупоре возникают, если коэффициент сжатия (отношение площади поверхности динамика к площади входного отверстия рупора) высок. При высокой мощности по этой причине возникает даже компрессия мощности. Если мы используем низкий коэффициент сжатия (площадь входного отверстия почти такая же, как у динамика), мы теряем много эффективности, и частотная характеристика становится более нерегулярной, особенно если рупор мал по сравнению с длиной волны самой низкой воспроизводимой им частоты. Ещё один момент: верхний частотный предел рупорного динамика с фронтальной загрузкой в ​​большинстве случаев ниже, чем при прямом излучении, за исключением случаев, когда компрессионная камера очень мала и используется усовершенствованный фазовый корректор. Думаю, что тот, кто изображён на картинке выше, не воспроизводит частоты выше 2 кГц, он зря использовал широкополосные динамики. :сумасшедший:Не следует забывать, что не все динамики корректно работают в рупоре. 1. Рупор, как и любой корпус, ведет себя как фильтр, работая в диапазоне частот с длинами волн, близкими к длине волны, на основе которой рассчитывается рупор. Необоснованные и совершенно необоснованные опасения!!! Тех, кто путает такие разные понятия, как звуковая сцена (стереоизображение) и частотная нелинейность, называют ПОЛУДИТОРАМИ, и в этом качестве вам нечего у них спрашивать! Откуда это берется, даже Бог не спрашивает! 2. Вы сами дали себе ответ на вопрос о «фазе с 25%»: если ..............................! Предполагается, что вы хотите построить рупор, который работает правильно, а не какой-нибудь сумасшедший! Вы вообще строили рупор? Вы допустили эту ошибку? Известно, что определенные конструктивные данные позволяют избежать подобных проблем. 3. Фазовый корректор на рисунке предназначен для работы динамика в любом корпусе, а не для рупора! Это очевидно. Я не думаю, что рассматриваемый рупор рассчитан на работу выше 1 кГц, возможно, даже ниже. Он помогает средним частотам, которые в BL-динамиках находятся ниже высоких частот, излучаемых динамиком. У акустических систем с низким коэффициентом усиления (BL) наблюдается тенденция к увеличению частоты, которую многие пытаются смягчить с помощью дополнительных схем, которые в конечном итоге разрушают всю спонтанность динамика, увеличивают фазовые сдвиги и портят тембр.4 - Особенно сегодня, когда можно производить преобразователи, специфичные для любого применения, становится ясно, что нет необходимости использовать неподходящий динамик. В последние годы я читал, что акустики считают ВСЕ корпуса производными от рупора, и это утверждение имеет свою логику: - закрытый корпус можно считать короткой закрытой трубкой; - открытый корпус (например, у Maestro Stereo, Bucur или любого старого радиоприемника) — это короткая трубка; - фазоинверторный корпус считается короткой настроенной трубкой; - линия передачи — это рупор постоянного сечения, настроенный (существуют также линии передачи с уменьшающимся сечением); — остальные представляют собой рога, подчиняющиеся математическому уравнению увеличения площади поперечного сечения: линейному (Фойгта), экспоненциальному, логарифмическому, параболическому, гиперболическому, трактрическому (Фойгта).