Коаксиальная акустика¶
Коаксиальная акустика — это класс акустических систем, в которых излучатели (обычно динамические головки) расположены на одной общей оси, соосно. Твитер (высокочастотный динамик) устанавливается прямо в центре диффузора среднечастотного или широкополосного динамика, либо в его магнитной системе. Такая компоновка позволяет источнику звука работать как точечному излучателю, уменьшая интерференцию и фазовые искажения между частотными диапазонами.
¶Принцип работы
В классической двухполосной системе твитер и низкочастотный динамик разнесены в пространстве. Звуковые волны от каждого излучателя распространяются от разных точек, и на слушателя приходят с разной задержкой, что приводит к интерференции, провалам и пикам в амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) в зоне среза фильтра. В соосной конструкции оба излучателя излучают из одной точки, что теоретически обеспечивает когерентное сложение волн и более ровную АЧХ в широком угле.
Среднечастотный динамик в коаксиальной системе имеет в центре конуса отверстие, через которое проходит ось твитера. Твитер крепится либо непосредственно в центре диффузора СЧ-динамика (так называемая «соосная» или «центровая» конструкция), либо за диффузором — в магнитной системе, с фазовыправляющим конусом, направляющим высокие частоты через центральное отверстие.
¶Виды коаксиальных систем
| Тип | Особенности |
|---|---|
| True point-source | Твитер установлен в центре диффузора СЧ-динамика, оба излучателя соосны. Наиболее близко к идеалу точечного излучателя. |
| D'Appolito-коаксиал | Твитер встроен в магнитную систему СЧ-динамика, перед ним установлен акустический линзовый фазовыправляющий конус. |
| Трёхполосный коаксиал | Дополнительно к СЧ и ВЧ излучателям встроен НЧ-динамик, также соосно расположенный. |
| Коаксиальный волновод | Высокочастотный излучатель (ленточный или купольный) работает через волновод, интегрированный в диффузор СЧ-головки. |
¶История
Идея соосного расположения излучателей восходит к работам 1920-х годов. В 1925 году британский инженер Поль Вогт (Paul Voigt) предложил конструкцию соосного динамика. В 1950-е годы технологию развивала компания Goodmans Engineering (Великобритания), выпуская динамики серии Axial. В США соосные системы производила Altec Lansing — модель 604, представленная в 1943 году, стала одной из самых известных студийных мониторов XX века и выпускалась более полувека в различных модификациях (604D, 604E, 605 и др.).
В 1970-е годы соосные динамики широко применялись в профессиональной звукотехнике: на радиовещательных студийных мониторах, в инсталляциях кинотеатров, в переносных системах. К 1990-м годам спрос на профессиональном рынке снизился, и производство было свёрнуто, однако идея получила новую жизнь в автомобильной акустике.
¶Применение в автомобилестроении
Наибольшее распространение коаксиальная акустика получила в штатных и нештатных автомобильных аудиосистемах. Автомобильный салон — сложная акустическая среда: слушатель сидит далеко от источника звука и не на оси симметрии между динамиками. Соосная компоновка обеспечивает более предсказуемое звучание при смещении слушателя относительно динамика.
Крупнейшие производители автомобильной коаксиальной акустики — компании JBL, Pioneer, Focal, Morel, Hertz, Alpine, Kenwood, Sony, Match (Mosconi). Выпускаются модели диаметром 100, 130, 165 и 200 мм. Многие автопроизводители (Mercedes-Benz, BMW, Volvo, Lexus) устанавливают коаксиальные системы как штатное оборудование премиальных комплектаций.
¶Преимущества и недостатки
- компактность — один динамик заменяет пару отдельных СЧ и ВЧ излучателей;
- простота установки — не требуется отдельный монтаж твитера и подвод к нему проводов;
- широкий диаграммный угол — звук распределяется равномернее, чем у разделённых излучателей;
- точная локализация источника звука (soundstaging) при правильной настройке кроссовера.
Недостатки:
- перекрытие магнитных систем увеличивает вес динамика;
- высокочастотный излучатель оказывается в поле магнита СЧ-динамика, что может вызывать модуляцию и искажения;
- центральное отверстие в диффузоре СЧ-динамика создаёт акустическую дифракцию;
- сложность согласования фазовых характеристик на частотах среза фильтра;
- как правило, более высокая цена по сравнению с раздельными динамиками аналогичного класса.
¶Коаксиальные системы в профессиональном аудио
В студийном и концертном звуковоспроизведении соосные кабинеты используются как точечные мониторы. Примеры — серии UREI/Hiwatt, современные модели от Tannoy (Dual Concentric), Genelec,affle. Технология Tannoy Dual Concentric, впервые применённая в 1947 году, сочетает твитер с трактом, проходящим через центр магнита НЧ-динамика, и остаётся одной из немногих серийных студийных коаксиальных конструкций.
¶См. также
- Акустическая система
- Динамический громкоговоритель
- Кроссовер
- Диаграмма направленности
¶Источники
- Боровиков Б. Н., Сорокин В. Н. «Акустические системы» — М.: Радио и связь, 1988.
- Беннетт G. «Loudspeaker Systems: Design and Implementation» — Focal Press, 1997.
- Гардеев Р. «Автомобильная акустика» — М.: Додо Пресс, 2005.
- Технические каталоги Tannoy, Altec Lansing, JBL Professional.