Je pense qu'il ne sera pas superflu de concentrer l'attention des lecteurs sur les principales forces et faiblesses des différents types de conception acoustique et de mener un petit programme éducatif sur ce sujet. Cette fois, je n'aborderai pas les types trop rares et exotiques, mais j'essaierai de décrire en détail comparatif les avantages et les inconvénients des plus courants. La partie du post consacrée à ZJ est la réponse à la question posée parrepaire, qui n'a pas compris pourquoi «les audiophiles et les riches prétentieux sont gâtés par des solutions plus sophistiquées, et la classe moyenne n'est pas prête à sacrifier le volume des petits appartements».
En bref sur la dépendance du son vis-à-vis de l'enceinte
La conception acoustique de l'enceinte affecte principalement la réponse en fréquence, ainsi que certains autres paramètres. Selon les calculs et la conception choisie, cet effet peut améliorer ou aggraver la fidélité de la reproduction. Toute solution en acoustique est une sorte de compromis entre praticité (et souvent esthétique de la forme) et solutions d'ingénierie qui cherchent à améliorer la fidélité de la reproduction. Le problème de la fidélité de reproduction repose sur les lois de la physique qui le limitent, la conception acoustique est une tentative des ingénieurs pour réduire l'influence de facteurs qui aggravent la fidélité de la reproduction, tout en obtenant des propriétés opérationnelles acceptables pour l'utilisateur final.
Je suppose que la plupart des lecteurs savent que sans conception les haut-parleurs ne sonneront pas correctement - il y aura un soi-disant. court-circuit acoustique. L'onde de pression reproduite par le haut-parleur avec une longueur proportionnelle aux dimensions du diffuseur est compensée par la raréfaction de l'air de l'arrière du diffuseur.
Le système d'enceintes idéal est un mur sans fin. Si la région de l'idéal n'est pas affectée, le trajet du centre du côté extérieur du diffuseur à son centre à l'arrière du diffuseur doit être supérieur à la moitié de la longueur maximale de l'onde sonore émise. Surtout beaucoup de problèmes se posent ici avec les basses fréquences. Ainsi, à 20 Hz (le seuil inférieur de perception), la longueur d'onde est d'un peu plus de 17 mètres. Naturellement, l'enceinte en forme de mur de cette taille est un peu trop grande pour une série commerciale. Pour cette raison, les murs ne sont pas construits, mais les boîtes sont préférées, qui ne résolvent pas complètement les problèmes, mais sont capables de les compenser en grande partie.
Des problèmes existent non seulement avec le court-circuit acoustique, mais également avec d'autres propriétés du haut-parleur. Par exemple, n'importe quel haut-parleur a une fréquence de résonance, en dessous de laquelle il y a une forte baisse de la réponse en fréquence, env. 12 dB par octave. Lors du fonctionnement à la fréquence de résonance, une grande distorsion harmonique se produit. Il est impossible de résoudre le problème de la chute de réponse en fréquence et de la distorsion non linéaire par une diminution trop forte de la fréquence de résonance, car l'énorme amplitude des oscillations résonantes cassera le diffuseur.
On sait que l'amplitude de vibration d'un diffuseur est inversement proportionnelle au carré de la fréquence, c'est-à-dire à une pression acoustique égale à 50 Hz, l'amplitude sera de 4 mm et à 25 Hz -16 mm. Ainsi, plus le cône est grand, plus la fréquence de résonance peut être basse avec des oscillations relativement sûres pour le haut-parleur. En d'autres termes, plus la fréquence de résonance du haut-parleur est basse, mieux c'est.
Résonances et forme du corps
Tous les boîtiers d'enceintes sont des résonateurs à cavité (qu'il s'agisse d'une boîte ouverte, FI, SZ ou labyrinthe), qui ont un grand nombre de résonances naturelles. Cela ressort clairement de la formule de calcul des résonances pour une boîte fermée:
où a, b et l sont les côtés du corps du résonateur et m, n et g sont des nombres entiers. Les
résonances sont déterminées par des ondes stationnaires qui apparaissent à l'intérieur du corps, ce qui affecte de manière significative la réponse en fréquence, en règle générale, pas de la meilleure façon. Pour les supprimer, utilisez les mêmes amortisseurs qui réduisent le facteur Q des résonances, mais ils ne sont pas complètement supprimés.
On peut dire que les résonances dépendent directement de la forme du boîtier, d'une manière différente, du rapport hauteur / largeur. La forme de pilier rectangulaire populaire aujourd'hui est extrêmement malheureuse en ce qui concerne les résonances d'armoire. Et la forme du cube, au contraire, vous permet d'étaler les résonances dans toute la réponse en fréquence et de les rendre moins perceptibles. Une forme sphérique du corps est également parfois utilisée pour ZP et FI, ce qui empêche la formation d'ondes stationnaires, mais n'est pas non plus capable de les éliminer complètement.
Quelques mots sur la boîte ouverte
Malgré le fait qu'aujourd'hui, cette conception est difficile à trouver dans les appareils produits en série, elle présente un avantage unique. Une boîte ouverte n'affecte pas la fréquence de résonance du haut-parleur. C'est pour cette fonctionnalité qu'il était aimé dans le passé. Le gros problème avec la boîte ouverte est ses dimensions impressionnantes. Sans eux, il n'est pas en mesure de reproduire les basses fréquences avec une pression acoustique suffisante. Pour cette raison, ces enceintes sont aujourd'hui principalement le lot des amateurs et des ateliers sur mesure qui les produisent comme modèles de genre pour la musique, dont le seuil inférieur de la gamme de fréquences se termine dans la région de 200 à 300 Hz. Un panneau d'impédance acoustique sous la forme d'une fine paroi arrière perforée a été utilisé comme amortisseur acoustique dans les boîtes ouvertes.
Avantages:
- N'affecte pas la fréquence de résonance du haut-parleur
- a de faibles résonances intrinsèques
Désavantages:
- Grandes tailles
- Limitations du seuil inférieur de la gamme de fréquences env. 300 Hz.
- Presque impossible à trouver
Boîte fermée
Le boîtier fermé est un boîtier qui isole complètement le haut-parleur dans le volume interne. La conception de la boîte fermée entraîne une augmentation de la fréquence de résonance de la tête dynamique, car en plus de la rigidité de la suspension du diffuseur, l'élasticité de l'air dans le volume intérieur de la boîte commence à influencer. Plus ce volume est petit, plus la fréquence de résonance est élevée.
La première option pour une boîte fermée est de rendre le volume de la boîte si grand qu'il ne peut pas affecter sensiblement la fréquence de résonance du haut-parleur.
La deuxième version de la boîte fermée a été proposée par Edgar Vilchur. Il a attiré l'attention sur le fait que la linéarité du vérin à gaz, qui était en fait de l'air dans un volume fermé, est supérieure à la linéarité de la suspension du diffuseur. Vilchur a été le premier à proposer de réduire au maximum la rigidité de la suspension du diffuseur afin de remplacer au maximum la suspension mécanique par une suspension pneumatique. Et ainsi augmenter la linéarité.
Fragment de la demande de brevet d'Edgar Vilchur pour une boîte fermée
Les deux options, comme tout le reste en acoustique, ont leurs propres avantages et inconvénients. La variante de Vilchur ne permettait pas de réduire la distorsion harmonique, car le diffuseur ne peut pas être maintenu uniquement dans l'air, et les pièces mécaniques sont conservées dans la structure, laissent le volume interne reprendre une partie de la fonction de suspension. De plus, il s'est avéré qu'à faibles volumes et en fonctionnement à piston, l'air est également non linéaire. Pour éviter une telle non-linéarité, le volume de la boîte doit être égal au volume de la pièce dans laquelle elle se trouve. Cela annule pratiquement tous les avantages de la variante Wilchur.
La version avec un grand volume ne nécessite pas de conditions particulières pour la conception du haut-parleur et fonctionne relativement bien, avec des dimensions légèrement plus petites qu'une boîte ouverte avec un SPL (pression acoustique) égal aux basses fréquences. Dans ce cas, la limite de la plage de fréquences à basse fréquence, avec des dimensions plus petites, peut être nettement inférieure à celle d'une boîte ouverte. Afin de lisser la réponse en fréquence bosselée, des absorbeurs de bruit amortissants sont utilisés.
Avantages:
- La limite inférieure de la gamme de fréquences est de 65 Hz (et en dessous avec les dimensions appropriées)
- Plus petit qu'un tiroir ouvert
- La réponse en fréquence, en règle générale, est plus douce que celle des options d'inverseur de phase
Désavantages:
- Avec des caractéristiques compétitives, un corps vraiment grand (2-3 fois plus grand que celui d'un PHI avec SPL égal à la basse fréquence et à la limite inférieure de la plage de fréquences)
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Le principe de l'acoustique FI est familier à beaucoup. Les phases d'oscillation à l'intérieur et à l'extérieur dans une même boîte fermée sont opposées. L'installation dans le corps d'un tuyau d'une certaine longueur permet de faire tourner la phase de 180 degrés. Ainsi, à la sortie du tube inverseur de phase, le son à sa fréquence de résonance devient en phase avec le son provenant de l'extérieur du diffuseur, ils s'additionnent et la pression acoustique augmente.
La présence d'une résonance supplémentaire augmente le taux de réponse en fréquence de 6 dB par octave. Dans les tuyaux insuffisamment larges, des vortex se produisent en raison de la vitesse élevée de circulation de l'air, qui se reflète dans le son sous la forme de sons étrangers prononcés et de distorsions non linéaires supplémentaires. Aussi en FI souvent il y a des soi-disant. résonances médiums d'orgue, harmoniques turbulentes et autres. Se débarrasser de tous ces "délices" vaut beaucoup d'efforts de la part
Il est absolument impossible d'acheter de l'acoustique FI sans d'abord visiter la salle d'exposition et écouter, car vous pouvez rencontrer de très belles enceintes, mais bourdonnantes.
Au vu de ce qui précède, il n'est pas nécessaire de parler de l'acoustique PHI comme d'une sorte de solution universelle. Le principal avantage est la reproduction améliorée des basses fréquences à la fréquence de résonance du FI, pour laquelle l'utilisateur paie avec la linéarité de la réponse en fréquence, une forte probabilité de problèmes de résonance et des sons parasites.
Avantages:
- Basses fortes
- Petite taille
- Très commun
Désavantages:
- Risque d'augmentation du kg
- Réponse en fréquence de défaillance entre res. fréquence FI et res. fréquence du haut-parleur
- Résonances et harmoniques parasites
- Résoudre les problèmes de conception innés est coûteux et parfois de haute technologie
Ligne de transmission
C'est l'une des options pour l'acoustique labyrinthe, dont j'ai parlé en détail ici.
Finalement
Ainsi, le plus simple et le moins problématique d'un point de vue acoustique, les types d'acoustique nécessitent plus de volume, et toutes les astuces, en particulier l'inversion de phase, sont chargées de distorsion et d'harmoniques. De ce qui précède, nous pouvons conclure que le marché fait un choix en faveur de haut-parleurs forts, ou, plus précisément, graves de plus petites dimensions, et ignore pratiquement les décisions logiques impliquant une plus grande fidélité de reproduction.
90% des enceintes pour la maison pour le marché de la hi-fi qui sont produites aujourd'hui dans le monde sont des acoustiques bass-reflex de deux types principalement: les colonnes de sol et les petites enceintes de bibliothèque. Pour certaines personnes, le problème avec le FI est résolu par les prises qui ferment le FI, qui transforme le courant alternatif en PS.
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Je recommande fortement aux lecteurs les sources desquelles j'ai puisé des informations pour cet article et d'autres:
Aldoshin "Fondamentaux de la psychoacoustique"
Chaîne Youtube Alexander Shcherbin alias ensemb
Chaîne Youtube stalker29218
Aldoshina IA, Voishvillo AG Haut-parleurs et pilotes de haute qualité