Сабвуфер: устройство и применение акустических систем¶

Сабвуфер (от англ. subwoofer, сокр. от sub — «под» и woofer — «динамик для воспроизведения низких частот»; в разговорной речи — «саб», «сабы») — акустическая система или отдельный громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения звуковых частот нижнего регистра, как правило, в диапазоне от 20 до 200 Гц. Сабвуферы применяются в составе многополосных акустических систем, домашних кинотеатров, автомобильных аудиоустановок, профессионального звукового оборудования и систем оповещения.

¶Принцип работы

Человеческое ухо ограничено в восприятии самых низких частот, поэтому для качественного воспроизведения басов требуются динамики с большим диаметром диффузора и значительной амплитудой хода. Основная задача сабвуфера — воспроизводить ту часть спектра, которую основные динамики фронтальных колонок (сателлитов) воспроизвести не способны. В большинстве акустических систем сабвуфер подключается через электронный кроссовер (частотный фильтр), который отделяет от общего сигнала нижнюю полосу и направляет её на усилитель сабвуфера.

¶Устройство

Сабвуфер, как правило, представляет собой закрытый или вентилируемый (фазоинверторный) корпус, в котором установлен один или несколько динамиков большого диаметра — обычно от 8 до 18 дюймов (200—450 мм). Основные элементы конструкции:

• Динамик (излучатель) — имеет крупный диффузор, мощную катушку и магнитную систему, рассчитанные на большую амплитуду движения.
• Корпус — обеспечивает акустическое оформление: закрытый тип даёт более плотный и контролируемый бас, фазоинверторный (с портом) — более высокую отдачу на низких частотах за счёт резонанса.
• Усилитель — активные сабвуферы имеют встроенный усилитель мощности, пассивные подключаются к внешнему усилителю.

¶Классификация

По типу подключения:

• Активные — имеют собственный усилитель и встроенный кроссовер, подключаются напрямую к источнику сигнала.
• Пассивные — подключаются к внешнему усилителю, как обычная акустическая система.

По типу акустического оформления:

• Закрытый корпус — простая конструкция, устойчивая к перегрузкам, с ровной амплитудно-частотной характеристикой.
• Фазоинверторный — с tuned-портом, повышающим КПД на определённой частоте.
• Бандпасс — закрытый корпус с фазоинвертором, работающий в узкой полосе частот.
• Излучатель линейного хода (isobaric) — два динамика, соединённых последовательно, что позволяет уменьшить объём корпуса.

По назначению:

• Домашние — для домашних кинотеатров и музыкальных центров.
• Автомобильные — рассчитаны на 12-вольтовую бортовую сеть, часто в корпусах, повторяющих форму багажника.
• Профессиональные — для концертных и клубных систем, характеризуются высокой звуковым давлением.

¶Применение

¶Домашние кинотеатры

В форматах объёмного звука (Dolby Digital, DTS) отдельный канал LFE (Low Frequency Effects) передаётся на сабвуфер. Именно он создаёт «чувство» взрывов, грохота и низкочастотных эффектов в кино.

¶Автомобильный звук

Автомобильные сабвуферы — распространённый элемент тюнинга аудиосистемы. В России и за рубежом существует субкультура соревнований по громкости баса (SPL-конкурсы), где участники устанавливают массивные системы из нескольких сабвуферов.

¶Профессиональный звук

На концертах и в клубах используются массивы сабвуферов (саб-аррай), обеспечивающие высокое звуковое давление на низких частотах. Производители, такие как d&b audiotechnik, L-Acoustics, Meyer Sound, выпускают линейные массивы сабвуферов для больших площадок.

¶Основные характеристики

• Диапазон воспроизводимых частот — нижняя граница зависит от размера динамика и объёма корпуса.
• Мощность — определяет максимальный уровень звукового давления.
• Чувствительность — уровень звукового давления при подаче сигнала определённой мощности.
• Компрессия — снижение отдачи при длительной работе на предельной мощности.

¶История

Первые специализированные низкочастотные громкоговорители появились в 1930-х годах в кинотеатрах для воспроизведения звуковых эффектов. Термин woofer закрепился в 1920-х годах, а subwoofer как обозначение отдельного низкочастотного канала — в конце 1960-х, с развитием студийной записи и стереофонии. Широкое распространение сабвуферы получили в 1990-е годы вместе с массовым внедрением форматов цифрового объёмного звука.

Источники:

• Бахвалов А. П. «Акустические системы»
• Бекетов В. А. «Лабораторные работы по акустике»
• Справочник по электроакустике, под ред. Л. А. Утёмова
• Энциклопедический словарь «Радиотехника и электроника»