Акустические системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования Воронежской области

«Воронежский техникум строительных технологий»

Дипломная работа

Акустические системы

Студент группы К 10.1к

Подпись_____________/ Никитин Р.А./

ВОРОНЕЖ 2014г.



Введение

Акустическая система - устройство, предназначенное для эффективного излучения звука в воздушной среде, включающее один или несколько звуковых излучателей в акустическом оформлении. Характер звучания определяют не только параметры установленных излучателей, но и их взаимное расположение, конструкция корпуса, встроенные пассивные фильтры и многие другие элементы акустических систем.

В данном дипломном проекте будет рассмотрен процесс создания и настройки акустического проекта в домашних условиях. Будут описаны назначения и устройство акустических систем. Приведены примеры акустических систем и их составляющие.



1. Обзорно постановочная часть

В нашем современном мире высоких технологий и различной электронной техники никто уже не может представить свой дом без компьютера, телевизора, музыкального центра, DVD плеера и т.д. Наша жизнь без них скучна и совершенно невозможна.

Но давайте представим, что у всех у них есть изображение, но совсем нет звука. И что же?

Эти вещи становятся просто бесполезными, кому интересно смотреть фильм или популярную передачу, не понимая, о чем идет речь, не слыша голоса любимого героя или певца? Да никому. А прекрасная музыка, пение птиц, журчание воды, которые великолепно передает напольная акустика, с ощущением того, что это находится совсем рядом и совершенно реально!

Для этого и существуют современные акустические системы, которые своим разнообразным дизайном украсят любую квартиру. Кроме того, акустика для дома (домашняя акустика) компактна, поэтому может быть установлена как на столе у ребёнка, так и в разных местах квартиры, подчеркивая Ваш интерьер. Вот одна из причин, по которой следует купить качественную домашнюю акустику. Напольная акустика, также не уступает в многообразии выбора.

Яркость и глубина передаваемого ими звука не оставит Вас равнодушным, ведь звук у наших полочных акустических систем и напольной акустики настолько качественен, что вам будет казаться, что эти звуки производятся в вашей квартире! К тому же вся наша продукция гибка и легка в настройке, что доставит массу приятных впечатлений.

Совершенство наших акустических систем (акустики для дома) достигло предела, однако мы не останавливаемся на этом, предлагая Вам всё новые и новые модели, с уникальным дизайном и красотой исполнения, в которых заложены все последние достижения в области звуковых эффектов и комбинации качественных звуков, даже во встраиваемой акустике, подстегивающих купить понравившуюся Вам домашнюю акустику!

Используя наши акустические системы (акустику для дома), прослушивание любимой музыки, просмотр любимого фильма или передачи оставят у вас незабываемые красочные впечатления, ведь вы сможете почувствовать себя на месте событий, причем этот эффект не уступает, а зачастую и превосходит кинотеатр со всем его дорогостоящим оборудованием!



2. Описательная часть

Акустическая система -- устройство для воспроизведения звука.

Акустическая система бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).

Количество полос

Количество полос, на которое разбит частотный диапазон колонки.

Полоса - это поддиапазон всего спектра воспроизводимых акустической системой частот.

Для разных звуковых частот используются разные по конструкции динамики, которые способны качественно воспроизводить звук в определенном диапазоне частот, но звуки с другой частотой они воспроизводят с искажениями.

Акустические системы могут иметь от одной до семи частотных полос. В двух полосных системах используются два динамика - Низко частотный-динамик воспроизводит нижнюю часть диапазона (низкие и часть средних частот), Высоко частотный-динамик - верхнюю часть диапазона (верхние средние и высокие частоты).

В продаже можно встретить 2.5-полосные колонки. В них устанавливаются один высоко частотный динамик (для высоких частот-диапазона) и сразу два низкочастотных динамика, один воспроизводит только Низкие Частоты-диапазона , а второй - сразу два: Средних Частот и Низких Частот.

Аналогично устроена 3.5-полосная акустика.

В трех полосных системах используются три динамика - Низко Частотные, Средне Частотные и Высоко Частотные, воспроизводящие соответственно низкие, средние и высокие частоты.

Встречаются также однополосные громкоговорители, сабвуферы и широкополосные акустические системы.

Как правило, системы с большим числом частотных полос способны более качественно и точно воспроизводить звук.

Акустическая система состоит из акустического оформления (например, фазоинверторного типа, закрытого типа, открытого типа, с пассивным излучателем) Корпус у акустики закрытого типа представляет собой герметично закрытый ящик с выведенным на фронтальную панель диффузором (излучателем звука) динамика. Недостатки такой акустики - низкая чувствительность, не очень глубокий бас, преимущества - простота конструкции и хорошие переходные характеристики, которые гарантируют низкий уровень искажений и точное воспроизведение звука.

Колонки с фазоинвертором имеют закрытый корпус, на одной из стенок или на дне которого есть выходное отверстие (или порт) фазоинвертора, соединяющий внутренний объем акустической системы с внешним миром. Сам фазоинвертор представляет собой трубку определенной длины, подобранной так, что звуковая волна, излучаемая тыловой стороной диффузора, переворачивается по фазе и выходит через порт. В результате звуковые волны от тыльной и от фронтальной поверхностей диффузора складываются, увеличивая уровень звукового давления громкоговорителя. Преимущества такой акустики - высокая чувствительность, воспроизведение самых глубоких басов, малые размеры (по сравнению с аналогичными колонками закрытого типа). Недостатки - плохая переходная характеристика, которая проявляется на практике в небольшом "размазывании" звука.

Разновидность колонок фазоинверторного типа - колонки с пассивным излучателем, или "пассивным радиатором". По конструкции они напоминают колонки с фазоинвертором, но вместо него в дополнительное отверстие устанавливается пассивный излучатель. Он представляет собой часть низкочастотного громкоговорителя без катушки и магнитной системы и выполняет ту же роль, что и фазоинвертор. Пассивный излучатель подбирается таким образом, чтобы его резонансная частота была равна нижней рабочей частоте громкоговорителя. Это позволяет улучшить воспроизведение низких частот. Такая конструкция часто используется в сабвуферах. Одно из преимуществ пассивного радиатора перед колонками с обычным фазонвертором - это отсутствие шума воздушного потока в трубе резонатора.

Акустические системы открытого типа встречаются очень редко, в них корпус представляет собой толстую панель, в которую установлены динамики. Такие громкоговорители обеспечивают акустическое излучение дипольного типа (см. "Акустическое излучение"), то есть звуковые колебания от колонки распространяются как с фронта, так и с тыла. Благодаря тому, что в таких колонках практически отсутствует корпус, сведены к минимуму все негативные вибрации, которые возникают при резонансе в колонках с "обычным" корпусом. "Открытые" колонки можно устанавливать близко к стене, поскольку звук практически не распространяется в боковом направлении. В колонках открытого типа ослаблено воспроизведение низких частот, поэтому производителям приходится устанавливать низко частотные-динамики очень большого размера (значительно больше, чем в закрытых колонках или в колонках с фазоинвертором). В большинстве современных акустических систем используется конструкция с фазоинвертором.

Активные и пассивные акустические системы

Активные акустические системы (колонки) - колонки имеющие встроенные усилители мощности, каждая колонка питается от сети через сетевой кабель. Для воспроизведения музыки подключаются напрямую к предварительному усилителю (нет необходимости покупать усилитель мощности), подключение производится межблочным кабелем (нет необходимости покупки акустического кабеля)

Пассивные акустические системы (колонки) - самый распространённый тип акустических систем состоящих из корпуса, установленных в него излучателей (динамиков) и разделительного фильтра через который динамики подключаются к усилителю. В отличии от активных колонок не имеют встроенного усилителя мощности поэтому подключаются либо к интегральному усилителю либо к усилителю мощности через акустический кабель.

Чтобы определиться в приоритетах между пассивной и активной акустической системой, проведем сравнительный анализ недостатков и плюсов пассивной акустической системы и сравним их плюсами и минусами активной акустической системы.

Плюсы пассивной акустической системы:

1. В отличии от активной акустической системы у пассивной нет «головной боли» с подключением колонок в сеть, нет «захламленности» комнаты.

2. Используя пассивную акустическую систему, можно ее со временем улучшать: купить новый ресивер. Таким образом, можно улучшить звук пассивных колонок. Поэтому при покупке пассивной акустической системы выбирайте колонки с запасом, чтобы позже можно было бы купить усилитель мощнее. Пользователь активных колонок этого не сможет сделать.

Недостатки пассивной акустической системы:

1. Обычно в пассивные акустические системы устанавливают средний усилитель. Он будет звучать средне на разных колонках.

2. Второй вариант- это когда в акустическую систему устанавливают хороший усилитель, но он будет работать очень хорошо только не с многими моделями акустики. Это объясняется тем, что производители не знают, под какой акустикой будет работать усилитель.

3. При работе акустической системы греется вся электроника, в том числе и встроенный кроссовер, потому что на нем сосредотачивается большая выходная мощность. Кроссовер - устройство, (программно или аппаратно) распределяющее входящий сигнал на составляющие, которые мы условно называем басс, центр, верх и т.п.

4. Еще один недостаток пассивной акустической системы - это подбор мощности усилителя. Для того, чтобы пассивные колонки справлялись в критические моменты с поступающей мощностью, мощность усилителя должна быть меньше мощности пассивных колонок.

Недостатки активной акустической системы:

1. В домашних условиях сложно подключать активные колонки: необходимо делать отдельную схему электрического питания (каждый компонент необходимо заземлить).

2. Также провода могут мешаться, отсутствие дизайна. Благодаря тому, что активные акустические системы издают качественный звук, их используют в профессиональной аппаратуре, цена которой выше пассивных акустических систем.

Плюсы активной акустической системы:

1. Очень высокое качество звука.

2. На качество звука не влияют большие расстояния, потому что Вы можете расставить колонки, как захотите.

3. Активная акустическая система может работать при больших нагрузках очень длительное время.

4. В активных акустических системах кроссовер не греется и долгое время способен качественно фильтровать звуковой сигнал. В активных акустических системах нет проблемы соотношения мощности усилителя и динамиков колонок. Можно просто настроить усилитель, так как производитель знает характеристики своей системы

Кроссоверы - это конденсатор и катушка индуктивности, которые настроены на определенную частоту, чтобы разделять частотный спектр в компонентной, а иногда и в коаксиальной автоакустике. Различают пассивные и активные кроссоверы.

Включают в себя фильтры 1-го, 2-го, 3-го, 4-го порядка. От порядка зависит скорость падения сигнала вне рабочей полосы. Чем выше порядок, тем быстрее.

На сегодняшний день существует огромное количество самых разнообразных акустических систем, начиная от самых простых и оканчивая многополосными акустическими системами, стоимость которых порой составляет несколько десятков тысяч долларов.

Назначения акустических систем

Акустическая система предназначается для воспроизведения звука и мелодий. Это главная цель акустических систем, но есть множество сфер где применяются акустические системы. Рассмотри несколько примеров:

1. Для озвучивания помещений, предназначенных для учебных целей;

2. Для проведения собраний, совещаний или презентаций;

3. Для передачи служебной информации и объявлений(залы ожидания, торговые залы магазинов, станции метрополитена);

4. Для трансляции музыкальных произведений (жилые и нежилые помещения).

5. Голосовые сообщения (диктор, диспетчер, преподаватель, докладчик семинара и т.п.);

6. Музыкальные композиции (радио, CD и DVD носители);

7. Озвучка кино и видеоматериалов.

По назначению всю аудиотехнику можно разделить на:

1. студийную

2. концертную

3. домашнюю

Cстудийная аппаратура отличается высокой точностью записи и воспроизведения звука, не малой мощностью и большой сложностью. Акустические системы, используемые на концертах, рассчитаны не столько на качество и глубину звука, сколько на мощность. Пространство концертного зала, а тем более открытой площадки, существенно больше, чем в любой звукозаписывающей студии. Отражение звука от стен меньше, а его рассевание больше. Такие условия требуют компенсации потерь силы и качества звука мощностью аппаратуры. Студийные и концертные комплекты имеют не только различия, но и общие черты. Одной из таких общих черт являются Мониторы. Мониторы - это специальные комплекты колонок, точно воспроизводящих звук и направляющих его не на записывающую аппаратуру и не в зрительный зал, а непосредственно на исполнителя. Это нужно для того, чтобы он, слушая музыку, слышал ее без искажений, приобретаемых во время отражения от стен и других предметов. Домашние комплекты лишены мониторов за ненадобностью. Микшерные пульты, которыми снабжена студийная и концертная аппаратура, в домашнем варианте тоже не актуальны, т.к. предназначены для сведения потоков поступающих из нескольких источников (микрофонов, гитар и прочего).

Домашняя акустика, может обойтись и одним центральным каналом, предназначенным для небольших настольных колонок, а может дойти до отдельных каналов на средние, низкие и высокие частоты. Разъединение частотных каналов на разные динамики, а лучше колонки, позволяет существенно снизить уровень шума и увеличить качество звука.

Первое на что обращают внимание при выборе акустической системы - это количество и назначение колонок и динамиков. Настольный компьютер, предназначенный для работы, запросто обойдется парой фронтальных колонок из пластика, а вот домашний кинотеатр без акустического комплекта 5.1 и больше, вообще теряет половину своего смысла.

Устройство акустической системы

Классическая звуковая система представляет собой корпус в виде ящика с встроенными в него динамиками (см. рис. 1). Каждый из них отвечает за воспроизведение "своего" участка частот. Можно встретить двух-, трех и четырех полосные колонки. В современных системах за низкочастотное воспроизведение все чаще отвечает отдельная колонка - сабвуфер (Сабвуфер - это акустическая система, воспроизводящая звуковые частоты в пределах 20-120Гц.), поэтому остальные колонки делаются "облегченными", лишь со средних и высокочастотным динамиками. Высокочастотный может работать в диапазоне от 1 до 15-20 кГц, среднечастотный от 200 Гц до 10 кГц.

Современные акустические системы состоят: из корпуса, фронтальных излучателей ,центрального излучателя, тыловых излучателей, сабвуфера, усилителя, фильтров системы, звуковых декодеров. Рассмотрим все составляющие по отдельности.

Корпус

Но не только динамики играют большую роль в качестве звука. Важной характеристикой любых колонок, на который следует обращать внимание - это материал, из которого изготавливается их корпус. Сегодня распространены корпуса из пластика, древесностружечных плит (ДСП), древесноволокнистых плит (ДВП) .Пластиковые корпуса недорогие и легкие, а корпуса из ДСП обладают большим весом, но обеспечивают более качественный звук. Ведь именно дерево, как материал обладает хорошими поглощающими свойствами, которые обеспечивают чистоту звука.

Однако, сказать, что непременно следует покупать именно деревянные колонки, было бы опрометчиво. Хочется заметить, что цель применения ДСП и МДФ - обеспечение монолитности и акустической нейтральности корпуса, которые гарантируют отсутствие дребезжания и посторонних звуков. При покупке колонок из ДСП или МДФ необходимо обращать внимание на толщину стенок и если они будут слишком тонкими, звук может быть даже хуже, чем у пластиковых аналогов. А вот некоторые эксклюзивные модели колонок, выполненные из дорогих пород дерева, действительно поднимут качество звука на порядок выше, но и стоить такие системы будут заметно дороже обычных.

Фронтальные излучатели

В любой акустической системе главную роль играют фронтальные колонки. Это своеобразный позвоночник Вашего звука, поскольку в любой системе именно они отвечают за тональный баланс и воспроизведение музыкальных нюансов. Чаще всего эти колонки состоят из двух динамиков - широкополосного и высокочастотного.

Центральный излучатель

Этот компонент служит в создании основной звуковой сцены В отличии от фронтальных колонок он имеет более сложное устройство, поскольку в основном служит для воспроизведения речи главного героя и привязки событий происходящего в сюжетной линии фильма или музыкальной композиции к звуковому полю. В хорошей акустике в этой колонке обычно объединены два широкополосных динамиков и один высокочастотный.

Тыловые излучатели

Тыловые каналы играют менее важную роль. Они воспроизводят диффузное звуковое поле и отвечают за подзвучку при воспроизведении музыкальных композиций и создание трехмерных спецэффектов в играх.

Тыловые излучатели

Тыловые каналы играют менее важную роль. Они воспроизводят диффузное звуковое поле и отвечают за подзвучку при воспроизведении музыкальных композиций и создание трехмерных спецэффектов в играх.

Сабвуфер

Сабуферный канал необходим для воспроизведения сигналов низкочастотного диапазона, которые плохо воспроизводят небольшие по размерам колонки других каналов.

Усилитель

В состав любой компьютерной акустической системы входит множество электронных компонентов, не видимых с первого взгляда. В первую очередь, конечно, стоит упомянуть об усилителе, без которого немыслима современная акустика. Вообще, применительно к компьютерной акустике можно говорить о многом, начиная с микроскопических пластмассовых коробочек за сотню рублей, все возможности которых ограничиваются сипением и бурчанием, и, кончая многоканальными комплектами, с помощью которых можно создать самый настоящий домашний кинотеатр с окружающим звуком. Усилитель выполняет несколько важных функций. Во-первых, усилитель увеличивает мощность поступаемого сигнала, во-вторых, фильтрует его, осуществляя выравнивание по частоте, а, в-третьих, он обеспечивает обработку сигнала от разных источников, ведь компьютерную акустику можно использовать вместе с телевизором, магнитофоном, DVD-проигрывателем и т. п.

Фильтры системы

Также в акустических системах используются так называемые кроссоверы, или, попросту говоря, фильтры. К разным колонкам идет разный сигнал. Кроме того, в некоторых сателлитах часто соседствуют два или три динамика, воспроизводящие разные звуки. Вот для того, чтобы выделить из общего сигнала именно тот, который нужен для конкретного излучателя, и используются кроссоверы.

Звуковые декодеры

Во многих качественных системах 5.1, 7.1 и 7.2 можно встретить звуковые процессоры, которые декодируют многоканальный звук в соответствии с определенными форматами: для акустики 5.1 это Dolby Digital, DTS и Dolby Prologic, а для 7.1 и 7.2 - Dolby Digital Surround EX и DTS Surround EX. Именно наличие этого компонента позволяет использовать компьютерную акустику для домашнего кинотеатра.

Характеристики акустических систем

Зная основные характеристики акустических систем гораздо проще подобрать необходимое звуковое оборудование или сформировать звуковой комплект превосходного качества.

К основным параметрам акустических систем относятся (см. рис. 2):

1. Подводимая электрическая мощность;

2. Тип звуковой системы

3. Электрическое входное сопротивление;

4. Диапазон воспроизводимых частот и нелинейность амплитудно-частотной характеристики в пределах диапазона воспроизводимых частот;

5. Чувствительность;

6. Коэффициент нелинейных искажений;

7. Диаграмма направленности.

Так же могут указываться следующие параметры:

8. Динамический диапазон;

9. Габаритные размеры;

Подводимая электрическая мощность

Подводимая электрическая мощность - один из самых простых и самых коварных параметров в аудиотехнике. С одной стороны, чем она выше, тем большей громкости звучания можно добиться (да и то с оглядкой на чувствительность и динамический диапазон). Однако с увеличением подводимой мощности увеличиваются искажения сигнала, связанные с инерционностью и недостаточной жесткостью диффузора, с неравномерностью магнитного поля, которое сказывается при больших амплитудах движения катушки и т.д. Таким образом, указывая мощность акустической системы, производитель обязан указать - при каких параметрах она обеспечивается, в каких условиях была измерена.

Среди самых многочисленных типов электрической мощности акустических систем можно выделить самые распространенные:

Номинальная мощность - подводимая электрическая мощность, при которой нелинейные искажения не превышают указанного значения или значения, определенного для данного метода измерения.

Максимальная мощность - подводимая мощность, при которой акустическая система может длительное время работать без механических и тепловых повреждений. При измерении максимальной мощности коэффициент нелинейных искажений не нормируется. В связи с этим, данный параметр еще менее информативен, чем номинальная мощность и характеризует только запас прочности акустической системы - способность работать длительное время при перегрузках.

PMPO - (Peak Music Power Output) - максимально достижимое пиковое значение сигнала независимо от искажений за минимальный промежуток времени. Хотя такое определение не является официальным, но оно более всего подходит к данному термину. Измерения проводят в течение очень малого времени (обычно не более 2-х секунд) с помощью тестового сигнала частотой менее 250 Гц. Акустическая система считается прошедшей испытание, если нет заметных на слух искажений.

Как следует из описания, в практическом применении параметр PMPO - виртуальный и бессмысленный. Тем не менее, он очень часто встречается в описаниях на акустические системы, вводя в заблуждение многочисленных покупателей. В связи с этим можно лишь посетовать на отсутствие единых обязательных стандартов измерения и на недобросовестность производителей.

Тип звуковой системы

Самые распространённые форматы акустических систем: 2.0 и 2.1 Первая цифра означает количество основных колонок (фронтальных и тыловых), а вторая - наличие сабвуфера.

2.0 - только две фронтальных колонки

2.1 - два сателлита и сабвуфер

Сателлиты (англ. satellite - спутник) - колонки в акустических системах форматов x.1 для воспроизведения средне- и высокочастотного диапазона звукового спектра. Чаще всего не предназначаются для воспроизведения низких частот.

Сабвуфер (англ. subwoofer) -- колонка, воспроизводящая низкочастотный диапазон звукового спектра (приблизительно от 20 до 250 Гц). Cабвуфер (иногда называющийся бас-колонкой) является самым мощным динамиком в акустической системе. Нередко его мощность намного превышает общую мощность динамиков.

Электрическое входное сопротивление

Входное сопротивление - полное сопротивление переменному току, измеренное на частоте 1 кГц. Поскольку музыкальный сигнал далек от гармонического, то и сопротивление акустической системы будет изменяться в зависимости от частоты. Более того, протекающий через акустическую систему ток зависит не только от действующего напряжения, но и от предыстории - система помнит, что происходило 50 - 200 мс назад и даже раньше. Закон Ома в такой ситуации можно применять только с оговорками.

Если входное сопротивление акустической системы ниже, чем номинальное для усилителя сопротивление нагрузки, то в воспроизводимом сигнале будут велики нелинейные искажения. Если входное сопротивление акустической системы выше, то громкость звучания будет значительно ниже.

Диапазон воспроизводимых частот

Принято условное разделение частотного диапазона на три участка - низкие, средние и высокие частоты. Как правило, современные акустические системы являются многополосными, то есть, для воспроизведения каждого диапазона частот, в них используются отдельные излучатели, зачастую даже различного типа. Говоря иначе это полоса частот, которую воспроизводит акустическая система.

Чувствительность

Характеристическая чувствительность - это уровень звукового давления, развиваемого акустической системой на расстоянии 1м по оси излучения при подаче на нее электрического сигнала частотой 1кГц и мощностью 1Вт. Именно чувствительность определяет коэффициент полезного действия громкоговорителя и уровень звукового давления, а, следовательно, громкости, создаваемого им при номинальной подводимой мощности.



Коэффициент нелинейных искажений

Нелинейные искажения характеризуются появлением в спектре сигнала новых составляющих, отсутствующих в первоначальном сигнале. Их количество и амплитуды зависят от изменения входного уровня. Появление дополнительных составляющих в спектре обусловлено нелинейной зависимостью выходного сигнала от входного, то есть нелинейностью передаточной функции. Причиной нелинейности могут являться конструктивные и технологические особенности электроакустических преобразователей. Нелинейные искажения возникают практически во всех элементах звукового тракта: микрофонах, процессорах эффектов, кроссоверах, усилителях, акустических системах. Нелинейные искажения можно разделить на гармонические и интермодуляционные. Гармонические искажения определяются амплитудами паразитных гармоник в спектре выходного сигнала, частоты которых кратны частоте основного тона. Ярким примером гармонических искажений могут служить «обертоны», которые неизбежно появляются при игре на акустических музыкальных инструментах. Интермодуляционные искажения - результат сложения и вычитания частот гармонических сигналов, которые подаются на вход акустической системе.

Диаграмма направленности

Диаграмма направленности - зависимость уровня звукового давления, развиваемого акустической системой, от угла отклонения слушателя от оси излучения.

Ширина диаграммы направленности - угол излучения акустической системы, при заданном уровне неравномерности звукового давления. Большинство громкоговорителей имеют направленные свойства, т.е. при отклонении от оси излучения уровень звукового давления уменьшается. Сформированные в 30-е годы XX века принципы стереозаписи и воспроизведения подразумевают, что до левого и правого уха слушателя звуковые волны доходят одновременно и с заданным уровнем громкости. Например, за счет того, что у человека есть два глаза, он способен понять, какой из видимых предметов находится ближе. Точно также он ощущает объем и в музыке. Небольшое несоответствие при воспроизведении левого и правого каналов основательно разрушает звуковую «пространственную картинку». Поэтому при проектировании звуковых систем важно учитывать ширину диаграммы направленности применяемых громкоговорителей. Ширина диаграммы направленности учитывается не только в стерео системах. Этот параметр, например, определяет количество и расстановку громкоговорителей в системах оповещения и управления эвакуацией, в которых по требованию нормативных документов, в каждой точке помещения, уровень звукового давления не должен быть ниже определенного значения. Это обеспечивает слышимость и разборчивость транслируемых сообщений. Существуют ненаправленные акустические системы, но такие конструкции встречаются очень редко. Их диаграмма направленности представляет собой сферу, сжатую в вертикальной плоскости, а ее ширина в горизонтальной плоскости составляет 360 градусов.

Динамический диапазон

Динамический диапазон - это отношение максимального уровня звукового давления, создаваемого акустической системой к минимальному. Как правило, широким динамическим диапазоном отличается классическая музыка, звуковое сопровождение театральных постановок и художественных фильмов. Динамический диапазон характеризует способность акустической системы эффективно воспроизводить составляющие музыкального сигнала, которые существенно отличаются друг от друга по уровню громкости. Узким динамическим диапазоном обладают, как правило, низкочувствительные громкоговорители. Их АЧХ(Амплитудно-частотная характеристика) при малой подводимой мощности имеет существенные провалы, что чаще всего выражается в потере высокочастотных и низкочастотных составляющих. Очень многие бытовые громкоговорители имеют проблему «первого ватта», которая характеризуется невозможностью развить при малой подводимой мощности необходимое для качественного восприятия сигнала звуковое давление. Однако, при номинальной подводимой мощности те же громкоговорители могут звучать вполне прилично и составлять конкуренцию моделям именитых брендов. Данный параметр редко указывается, поскольку в некоторой мере вытекает из чувствительности громкоговорителей. Хорошим тоном в мире акустических систем считается динамический диапазон не менее 90дБ.

Рисунок 2 - Характеристики акустических систем



Технологий звуковых систем

Реализация идеи домашнего кинотеатра и концертного зала стала возможной, благодаря многоканальному стереофоническому звуку, называемому также окружающим звуком.

Технологий звуковых систем

Технология Dolby Surround

Технология звуковой обработки DSS (Dolby Surround) разработана в начале 70-х годов она предусматривает специальную предварительную кодировку звука и многоканальную запись со сжатием, что позволяет использовать несколько звуковых каналов и акустических систем. Это аналоговый стандарт обработки звука, который обеспечивает кодирование в двухканальном сигнале трех звуковых каналов: левого, правого и пространственного (surround). При воспроизведении звуковой сигнал декодируется и распределяется между тремя колонками. Без декодера воспроизводится обычный стереозвук.

Термин “Dolby Surround” охватывает обе декодирующие системы - как “Dolby Surround”, так и “Dolby Pro-Logic”.

“Dolby Pro-Logic” отличается от “Dolby Surround” наличием центрального канала, улучшенным разделением каналов и лучшей локализацией звуков при отождествлении их с изображением на экране.

Кроме получения из двух выходных каналов видеомагнитофона или проигрывателя лазерных дисков левого, правого, центрального и тылового каналов, декодер “Dolby Pro-Logic” обычно обеспечивает дополнительный канал, предназначенный для воспроизведения через низкочастотный громкоговоритель - сабвуфер.

Стандарт DPL (Dolby Surround Pro Logic II) представлен аналоговым форматом записи.

В процессе кодирования четыре звуковых сигнала -- левый, правый, центральный и пространственный -- сводятся в два канала, которые записываются на соответствующий носитель (видеокассету, CD-RW или диск DVD). При воспроизведении из двух каналов выделяются четыре канала звука пространственного звучания.

Технология Dolby Digital 5.1 (АС-3)

Dolby Digital 5.1 AC-3 - является цифровым многоканальным форматом пространственного звучания очень высокого качества. Им предусматривается шестиканальный цифровой способ записи вместо четырехканального аналогового. Каждый из пяти звуковых каналов записывается и воспроизводится отдельно. Все каналы обладают совершенно одинаковыми частотными диапазонами (30-20 000 Гц) и распределены между колонками следующим образом -- фронтальные (левый, центральный и правый), пространственные тыловые (левый и правый), а также низкочастотный канал (20-120 Гц), предназначенный для сабвуфера.

“Dolby Digital” обеспечивает раздельные каналы окружения, а не моноканал, как в “Dolby Surround”. Это означает, что на два тыловых громкоговорителя поступают совершенно независимые сигналы. И вместо того, чтобы слушать звуки просто «сзади», мы теперь можем различать «справа сзади» и «слева сзади». Несколько лет назад «5.1» был повсеместно принят как формат для записи звука в кино.

Технология Dolby Digital EX

Dolby Digital EX - стандарт многоканального звука формата 6.1. От систем 5.1 отличается наличием дополнительного канала (центр-тыл). Сигнал для центрального тылового канала декодер получает из двух тыловых каналов - левого и правого. Декодер необходим для того, чтобы преобразовать цифровую звуковую дорожку в многоканальный аналоговый звук. Это позволило усилить реализм происходящего на экране благодаря более точному расположению звука и потрясающим спецэффектам. Третий канал воспроизводится колонками, расположенными за спиной у зрителей, в то время как левый и правый каналы воспроизводятся динамиками, расположенными на стенах по бокам.

Технология Dolby Surround 7.1 - это новый формат кинотеатрального звука окружения, захватывающий зрителей своей невероятной реалистичностью. Это «большой» звук для большого экрана, создающий эффект присутствия для публики. Формат Dolby Surround 7.1 поддерживается звуковыми процессорами Dolby CP650 и CP750. Число дискретных выходов увеличивается до 8, добавляя большей отчетливости звуку окружения. Формат Dolby Surround 7.1 - это восемь дискретных каналов звука:

Левый, центр, правый,низкочастотный эффект (LFE), левый объемный, правый объемный, Surround Left (новый) Surround Right (новый). Это позволяет улучшить передачу направления, в котором изменяется звук при панорамировании.

DTS, Digital Theater System (Цифровая театральная система) -- семейство систем цифровой многоканальной звукозаписи, созданное компанией «Диджитал Тиэтер Систем» (англ. Digital Theater System) для демонстрации цифровых фонограмм в кинотеатрах синхронно с прокатными фильмокопиями. DTS конкурирует с аналогичным Dolby Digital, печатаемым непосредственно на межперфорационных перемычках фильмокопий. Кроме сопровождения плёночных фильмокопий, обе системы (DTS и Dolby Digital) в упрощённом виде используются на оптических видеодисках для домашнего просмотра. DTS использует меньший уровень сжатия, чем Dolby, но абсолютного превосходства нет ни у одной из систем. Споры о преимуществах DTS или Dolby Digital не прекращаются по сей день. Формат DTS Stereo практически идентичен Dolby Surround. DTS поддерживает как 5.1-канальный, так и 7.1-канальный варианты звука.

Технология DTS Surround EX 7.2

DTS Surround EX 7.2 позволяет добавить к спецификации «простого формата» DTS возможность использования еще одного тылового центрального канала и дополнительного сабвуфера.

Категории акустических систем

Напольные акустические системы

Напольные акустические системы это обычна пара колонок которые удобно расположить дома, аудиторий, студий. Как правило, напольная акустика отличается более высокой чувствительностью, чем полочные колонки, однако для их полноценной использование требуется довольно мощный усилитель. Напольные колонки могут иметь две, три и более частотных полос, однако не всегда количество динамиков, которыми они оснащены, соответствует акустики. Часто разработчики оснащают напольные акустические системы двумя басовыми динамиками - например, когда необходимо сохранить переднюю панель узкой, установка одного большого динамика нежелательна. Напольные акустические системы не требуют для размещения в комнате прослушивания подставок, и так же при размещении напольной акустики в комнате необходимо учитывать, вперед или назад направлено отверстие их фазоинвертора. Если АС имеет выходное отверстие на задней панели, ее не рекомендуется устанавливать близко к стене или в углах комнаты.

Полочные акустические системы

Полочные акустические системы идеально подходят для озвучивание небольших помещений, в которых использование крупных напольных акустических систем может приводить к перегрузке звука на низких частотах. Как правило, полочная акустика имеет двухполосную конфигурацию, однако встречаются и трехполосные модели. Полочные колонки часто используют для создания компактных стереосистем или в составе домашнего кинотеатра (в том числе и для озвучивания всех каналов системы окружающего звучания, разумеется, при поддержке сабвуфера). Полочная акустика, несмотря на свое название, заметно выигрывает в качестве звука при установке на качественных специализированных стойках. Такие стойки обеспечивают оптимальную направленность полочной акустики, благодаря чему колонки начинают звучать динамично и детально, а их басы приобретают дополнительную весомость.

Центральные громкоговорители

Центральные громкоговорители, как следует из названия, занимают "центральное" место в системе домашнего кинотеатра, и в этом утверждении нет большого преувеличения. В начале развития систем домашний кинотеатр, когда для записи звуковых дорожек использовался матричный формат Dolby Surround, значение этой колонки было не слишком велико. Однако все изменилось с началом широкого внедрения в домашние AV-системы цифровых форматов окружающего звука Dolby Digital и DTS. Информация, которая передается в центральный канал, это не только диалоги, но и все, что происходит "по центру" экрана. Таким образом, на долю акустики центрального канала сейчас приходится более половины общего звука, воспроизводимого системой домашнего кинотеатра. Попытка в таком случае отказаться от использования центральной акустической системы (за счет включения режима фантомного центра, имеющегося у многих AV-ресиверов) приведет к существенным искажениям окружающей звуковой картины и потерям ее натуральности. Выбирать акустическую систему центрального канала лучше всего из того же модельного ряда, в который входит фронтальная стереоакустка.

Активные и пассивные сабвуферы

акустический сабвуфер звуковой частота

Сабвуфер является ключевым элементом акустической системы. Задача этого устройства - в высоком качестве воспроизводить сверхнизкие частоты в условиях помещения, чаще всего - жилой комнаты. Именно сабвуфер для домашнего кинотеатра доносит до нашего слуха те самые низкие частоты.

Различают два типа низкочастотных колонок - пассивные и активные. Принципиальное отличие между ними заключается в наличии у активных сабвуферов встроенного усилителя мощности. Отличаются домашние активные сабвуферы и по типу конструкции. Так, существуют устройства рупорной, закрытой и фазоинверторной разновидностей. Последний тип является наиболее предпочтительным, так как фазоинвертор отличается повышенной отдачей на низких звуковых частотах, а также позволяет расширить диапазон частот.

Выбирать активный сабвуфер для дома следует с учетом площади помещения, в котором будет установлена акустическая система. Отталкиваясь от данного показателя, подбираем устройство с необходимой мощностью.

Комплекты акустики 5.1

Традиционный комплект акустики 5.1 представляет собой систему, состоящую из шести обязательных элементов - пяти колонок (5.0 ) и сабвуфера. Занимая минимум пространства в помещении, подобный комплекс способен создать максимально реалистичную звуковую картину. Элементы системы размещаются в предусмотренных местах по периметру комнаты, обеспечивая объемное звучание. Помимо этого, домашний кинотеатр 5.1 успешно справляется с решением эстетических задач, являясь оригинальным элементом интерьера квартиры. На сегодняшний день производители предлагают широкое разнообразие дизайнерских и цветовых решений для акустики 5.1.

Профессиональная акустика

Качественный и мощный звук - обязательный элемент проведения практически любого развлекательного мероприятия перед большой аудиторией, будь то концерт на многотысячном стадионе или масштабная вечеринка в популярном клубе. И только профессиональная акустика способна обеспечить высокую мощность и точность звукопередачи в подобных условиях.

Применение профессиональных акустических систем:

1. В кафе и ресторанах. Праздник застолья не обходятся без хорошего музыкального ряда, который обеспечивают профессиональные колонки.

2. В конференц-залах. Организация крупных совещаний и презентаций всегда предполагает звуковое сопровождение.

3. В ночных клубах и на дискотеках. Мощный и качественный звук является едва ли не главной составляющей успеха подобных заведений, а концертные акустические системы -лучший помощник в этом деле.

4. На спортивных и культурных объектах. Проведение соревнований, концертов и других культурно-массовых мероприятий невозможно без использования высококачественной акустики.

Звуковой проектор саундбар

Звуковые проекторы (саундбары) обладают достаточно качественным звучанием, таким образом их можно использовать как альтернативу акустической системе с несколькими сателлитами (колонками).

Данный вариант акустической системы поможет сэкономить пространство, так как саундбары представляют собой моноблочную панель, в которую интегрированы динамики. Конструкция звукового проектора позволяет создавать объемный звук весьма высокого качества, который можно сопоставить со звучанием более дорогих акустических систем формата 5.1.

В современные звуковые проекторы может быть встроено от 4 до 16 динамиков (есть и большее количество) и с помощью специальных электронных методов (смещение фаз аудиосигналов и задержка сигналов тыловых каналов) создается эффект объемного звучания, появляется возможность одновременно излучать и фокусировать звук большого количества каналов. Вы действительно будете слышать «объемный» звук, несмотря на то что его источником является плоская звуковая панель, но даже лучшие саундбары не смогут сымитировать источник звука за спиной пользователя, таким образом, эффект «звук вокруг» со стопроцентной достоверностью сможет передать только акустика 5.1 или 7.1.

Подключение акустической системы

Для того чтобы подключить акустическую систему к DVD-проигрывателю DVD-проигрыватель Digital Video Disc -- цифровой видеодиск -- физическая составляющая: автономное устройство, содержащее оптический привод для считывания информации с оптического диска.

Понадобиться:

Комплект акустики 5.1 (SVEN IHOO T100U)

DVD-проигрыватель (Philips BDP2930)

3 кабеля RCA"красно-белые” --- красно-белые "

Комплект акустики 5.1 (SVEN IHOO T100U) где 5 и 1 - это количество аудиоканалов, по которым идёт звуковой сигнал. Именно поэтому акустическая система состоит из 6 составляющих:

1. сабвуфер (SubWoofer - обозначается SW) -одна из главных составляющей системы, низкочастотная колонка для воспроизведения низких частот;

2. две фронтальные колонки (FrontLeft (левая) и FrontRight (правая), условное обозначение FL и FR;

3. две задние колонки (RearLeft (левая) и RearRight (правая), либо SurroundLeft/SurroundRight, условное обозначение RL/RR или SL/SR соответственно.

4. одна центральная колонка (Center - обозначается как CEN).

Для подключения аналоговых выходов DVD-проигрывателя к усилителю акустической системы используется так называемый стереозвуковой кабель RCA RCA jack(Radio Corporation of America)- стандарт разъёма, широко применяемый в аудио- и видеотехнике., обычно входящий в комплект акустических систем

Три штекера (типа «RCA») с одного конца кабеля подключают к двум парным гнездам передних и задних колонок, и два разъема для подключения сабвуфера и центра акустической системы к усилителю, обычно встроенному в сабвуфер (два “RCA” кабеля подключаем к передним колонкам, два “ RCA” кабеля подключаются к задним колонкам и два “ RCA” кабеля подключаются к сабвуферу и центру акустической системы), а три других штекера на другом конце - в соответствующие гнезда DVD-проигрывателя, которые расположены на задней части панели устройства. Штекеры и гнезда имеют соответствующую цветовую маркировку, что исключает ошибочное подключение.

Подключение акустической системы к персональному компьютеру

Для того что бы подключить акустическую систему к компьютеру нам потребуется:

Комплект акустики 5.1 (SVEN IHOO T100U)

Персональный компьютер с Windows XP

звуковая карта с поддержкой 5.1(sound blaster live 5.1)

3 кабеля RCA "красно-белые --- Mini Jack 3.5мм"

Что бы подключить акустическую систему к звуковой карте используется RCA кабель с разъемом Mini Jack на конце. Часто звуковые карты имеют одинаковые выходные разъемы. Поэтому подключение любой акустической системы к любой звуковой карте очень редко отличается друг от друга. Первое что предстоит сделать это подключить 6 каналов акустической системы (2 фронтовых канала, 2 задних канала, сабвуфер, центральный канал) в разъёмы звуковой карты.

Звуковая карта -- дополнительное оборудование персонального компьютера, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать).

Процесс подключение 6 каналов акустической системы к звуковой карте проходит в определенном порядке сначала с одного конца кабеля подключают акустическую систему а с другого мы подсоединяем звуковую карту:

1. Два кабеля RCA-mini jack подключенных к передним колонкам, должны идти в гнездо L\R Front output на звуковой карте

2. Два кабеля RCA-mini jack подключенных к задним колонкам, подключаются в гнездо L\R surround output на звуковой карте

3. Два кабеля RCA-mini jack подключенных к сабвуферу и центру, подсоединяем в гнездо Center / Subwoofer output на звуковой карте.

4. После того когда все провода подключены к нужным разъёмам, следует провести настройку акустической системы на компьютере. Для этого требуется перейти в Панель управления Windows, выбрать раздел Звук (или сначала Оборудование и звук), потом Динамики и кликнуть кнопку “Настроить”. Здесь выбираем пункт “Объёмное звучание 5.1”.

Основные фирмы производители

В Россий рынок акустических систем на дынный момент превышает все возможные лимиты выбора продукций. Представители различных фирм музыкальной техники предоставлены на прилавках магазинах. Рассмотрим основные фирмы производители акустической техники, которые зарекомендовали себя лидерами продаж.

SVEN

В России торговая марка SVEN появилась в 1991 году как ТМ компьютерной периферии. В то время, когда отечественный рынок электроники только начинал приобретать цивилизованные формы, SVEN предложил потребителю качественный продукт, доступный каждому россиянину. Компания положила в основу своей деятельности принцип достижения оптимального соотношения цены и качества.

Наиболее значимой вехой в развитии бренда на территории России стало признание акустических систем SVEN открытием года в 2001 году. На протяжении последующих шести лет SVEN регулярно получает признание авторитетных экспертов в области звука, а также звание «Бренд года» в номинации «Компьютерно-ориентированная акустика» (2002-2009 гг.).

Microlab

Компания Microlab Technology, специализирующаяся на производстве акустических систем и компьютерной периферии, была создана в 1998 году в результате слияния двух производственных компаний, американской International Microlab и китайской Shenzhen Microlab Technology. С первых дней приоритетными направлениями деятельности новой компании стали разработки, исследования и внедрение инноваций в области создания акустических систем. Инвестиции в собственные разработки и строгий контроль качества позволил компании с самого своего основания выпускать действительно конкурентоспособную продукцию.

Sony

Sony Corporation-- транснациональная корпорация, возникшая 7 мая 1946 года. Сегодня Sony Corporation -- одно из операционных подразделений, входящих в состав холдинга Sony Group.Sony Corporation занимается выпуском домашней и профессиональной электроники,акустической техникой и другой высокотехнологичной продукции.

Yamaha

Yamaha Corporation-- японский концерн, производящий музыкальные инструменты, акустические системы, звуковое оборудование. В 1999 году запущено производство мультимедийной акустической системы для компьютеров.



Акустика помещения

Акустика самого помещения решаются в последнюю очередь. Но это одна из самых важных причин того как будет вести себя аппаратура в помещение. Самое главное это определится с выбором помещения в квартире это должна быть комната, максимально удаленная от спален, детских комнат или иных помещений, где тишина - одно из необходимых условий. Это не означает, что тогда дополнительная звукоизоляция такому помещению не потребуется - просто эффект изоляционных мероприятий в целом окажется более серьезным. В зависимости от типа дома, места расположения звукоизоляция может быть полной (когда изолируются все поверхности помещения) или частичной (изолируются только самые акустически слабые места). Звукоизоляция нужна для снижение уровня шума, проникающего в помещения. Им может служить звукопоглощающие материалы, установленные предварительно в стены и потолки комнаты. Так же звукопоглощающим эффектам может служить полки с книгами, ковры, деревянная мебель. Размеры помещения играют важную роль в акустике помещения если сделать зал в форме параллелепипеда с гладкими жесткими стенами, то звук от параллельных стен будет многократно отражаться и усиливаться. А если площадь параллельных поверхностей большая, возникнет эффект "порхающего эха". Поэтому чем больше площадь помещения и высота потолков в нем, тем лучше.

Акустическое оформление

Акустическое оформление принцип расположения акустической системы в пространстве (комнате),методов расположить систему множество и всех их не описать. Рассмотрим один из моделей расстановки системы для работы комплекса по схеме 5.1 (пять каналов, один сабвуфер). Именно при таком расположении акустической системы и производится сведение многоканальных саундтрэков к кинофильмам в современных студиях ( см. рис. 27):

Рисунок 27 - принцип расположения акустической системы в пространстве

Центр и фронтальная пара расположены на линии виртуальной окружности, радиусом которой является расстояние от слушателя до центральной АС, а центром окружности -- голова слушателя. Расстояние от слушателя до каждой из фронтальных АС и центральной АС равны. Расстояние между фронтальными АС равно расстоянию от слушателя до каждой из АС. Тыловые каналы расположены на таком же удалении от слушателя (также на виртуальной окружности) под углом примерно 110° к оси «слушатель -- экран». В этом случае минимизируются все возможные неточности, связанные с искусственной задержкой, вводимой для компенсации звучания при некорректном расположении акустической системы в пространстве, а также уравнивается влияние акустики помещения на все акустической системы. В теории все каналы совершенно равнозначны как по громкости, так и по звуковоспроизведению, что и необходимо, достичь при акустическом оформлений.