Випромінювання звуку сабвуфером

Пам’ятаймо, що звук поширюється по-різному, у залежності від частоти. Оскільки сабвуфери генерують лише низькі частоти, як правило, значно нижче 200 Гц, усі типи конструкцій сабвуферів – крім кардіоїдних рішень – випромінюють неспрямовано, тобто однаково на всі боки. Це означає, що звукова енергія поширюється в усіх напрямках, до слухачів, а також до будь-якої твердої жорсткої конструкції, розташованої позаду сабвуфера. На це ми і маємо звернути свою увагу.







Придушення від задньої стіни

Коли між сабвуфером і твердою жорсткою стіною за ним є деяка відстань, на частоті, при якій ця відстань дорівнює чверті довжини випромінюваної звукової хвилі, відбитий від стіни звук виявиться у протифазі з прямим випромінюванням сабвуфера. Таким чином звук, що відбивається від стіни на цій конкретній частоті, віднімається від прямого випромінювання сабвуфера на тій же частоти.

Пригадаймо тепер визначення швидкості звуку. Швидкість звуку С (на рівні моря, при температурі 21°C за нормальних атмосферних умов) становить 344 м/с і визначається як:


За допомогою цієї формули ми можемо легко знайти чверть довжини хвилі для будь-якої заданої частоти. Наприклад, найнижча нота на стандартній гітарі (відкрита низька струна мі) відповідає частоті звукових коливань приблизно 83 Гц. Довжина чверті хвилі становить 1,0м.

Таким чином ми можемо зробити висновок, що якщо сабвуфер розташований на відстані 1,0 м від твердої жорсткої стіни за ним, його частотна характеристика у фронтальному напрямку (до слухачів) матиме значний провал в районі 83 Гц. Це називається “придушення через гребінчасту фільтрацію на низьких частотах”. І тут, на жаль, вирівнювання вихідного сигналу сабвуфера не допомагає, оскільки всі зміни рівня стосуватимуться також і відбитого від стіни звуку. Ось чому розташування сабвуфера відносно задньої стіни суттєво впливає на загальну якість відтворення низьких частот та музичність звучання.







Правила розміщення сабвуферів

Тепер давайте розглянемо технічні характеристики активних сабвуферів QSC серії KS і зробимо деякі висновки. Серед всієї серії сабвуферів KS ультракомпактний одинарний 12-дюймовий KS112 має найширшу частотну характеристику (на рівні -6 дБ), яка охоплює від 41 до 108 Гц. Для простоти розрахунків розглянемо 40 і 110 Гц у якості меж низькочастотного діапазону пропускання нашого сабвуфера.

• ¼ довжини хвилі на 40 Гц = 2,15 м
• ¼ довжини хвилі на 110 Гц = 0,78 м

Виходячи з фактичної роботи даного сабвуфера на низьких частотах, ці дві обчислені відстані слугуватимуть орієнтирами, які нам потрібні. Як ми можемо використати отримані дані?

Щоб уникнути значного придушення на цих низьких частотах, ми спочатку могли б поставити сабвуфер якомога ближче до задньої стіни. Це гарантуватиме, що віддача на низьких частотах не буде порушена, оскільки за сабвуфером немає зазору. Але ж у такому випадку, пригадайте, що в іншому нашому блозі йшлося про посилення басів, коли гучномовець розташований близько до стіни. Тому для балансування звучання всієї системи портального звукопідсилення тут необхідне відповідне регулювання низькочастотної характеристики сабвуфера.

Однак найчастіше нам потрібно розміщувати наші сабвуфери подалі від задньої стіни, на сцені або біля неї. У цьому випадку, використовуючи наші числові дані, наші сабвуфери можуть бути розташовані:

• або між 0 м (прямо під задньою стіною) та 0,78 м від задньої стіни,
• або далі, ніж 2,15 м від задньої стіни.

Такий підхід гарантує, що низькочастотне відтворення сабвуфера залишатиметься незмінним у всьому його робочому діапазоні. Якщо ж цей самий сабвуфер розміщений в діапазоні від 0,78 м до 2,15 м, сабвуфер не даватиме потрібної чіткості, потужності та щільності звучання, а деякі басові ноти можливо будуть повністю відсутніми.

Кардіоїдне розташування сабвуферів

Як і в кожному правилі, тут теж є винятки. Кардіоїдні сабвуфери, такі як QSC KS212C або KS118 (з використанням мінімум двох одиниць), не випромінюють звук однаково на всі боки. Вбудований в них DSP процесор виконує складну обробку, завдяки якій дзеркально розташовані НЧ-динаміки взаємодіють із задньою стінкою кабінета (кабінетів), забезпечуючи бажане придушення, і одночасно вони взаємодіють з передньою частиною кабінета (кабінетів), забезпечуючи також бажане складання на певних частотах. В результаті характеристика спрямованості таких систем має форму ідеальної кардіоїди (серця), з рівнем випромінювання в передньому напрямку вищим на 15 дБ, ніж у задньому. Звукове випромінювання у напрямку твердої жорсткої задньої стінки у такому разі значно придушується.

Проте і в цьому випадку мінімальна відстань між кардіоїдним сабвуфером і задньою стінкою має бути. Це актуально як для KS212C, так і для масиву KS118 (з використанням принаймні двох одиниць) – кардіоїдні сабвуфери мають бути розміщені не ближче ніж 0,5 м від задньої стінки.









Заключення

Сьогодні сабвуфери використовуються у багатьох пересувних та інсталяційних системах портального звукопідсилення. Для створення якісного загального звучання як для слухачів, так і для виконавців, розміщення сабвуферів у приміщенні, на сцені чи під нею, насправді є дуже важливим. Важливим є розуміння принципу розрахунку відстані від твердої жорсткої задньої стіни до місця, де можна безпечно розташувати сабвуфери для забезпечення якісного звучання басів. Тепер, коли ви про це знаєте, не забувайте у разі потреби виконувати прості математичні розрахунки, щоб отримати чудове звучання низьких частот.

Каталог продукції QSC від Реал Мюзік→