| Разобраться в Онкене. Инженерный подход. |
Из всех материалов по теме, которыя я видел и прочитал, данная статья является наиболее грамотной попыткой разобраться с инженерной точки зрения
с методикой проектирования и построения АС данного типа. Автору - респект !
Оригинал статьи находится здесь Материалы опубликованы без изменений.
Постоянное стремление оптимизировать звучание бас-секции домашней аудиосистемы заставляет многих рассматривать в качестве очередных вариантов, в том числе, и технические решения прошлого. Среди таких решений заметно выделяются акустические системы типа Jensen (в последствии - Onken). Форумы самодельщиков и любителей аудио-старины активно хвалят этот вид АС, хотя некоторые специалисты-акустики скептически взирают на данный пережиток.
На первый взгляд, трудно отнести данную конструкцию к конкретному, известному, типу акустического оформления. В ней можно разглядеть сходства и с обратным рупором, и фазоинвертором, и резонатором, панелью акустического сопротивления, а кому-то даже, видится сходство с экранными АС. В настоящей статье предпринята попытка разобраться в вопросах природы систем Jensen-Onken, а также пригодности их для высококачественного воспроизведения звука.
Известно, что в эпоху раннего аудиостроения разработчики акустических систем основывались на эксперименте, просто помещая динамики в различные условия. Резонно предположить, что для таких исследований, модель корпуса с регулируемым объемом, типа «коробка в коробке», могла бы стать удачным макетом, а зазор, между ее составными частями - прообразом тоннеля ящика-фазоинвертора. Очень похоже, что при создании акустики «Ultraflex», Дженсен, также пользовался раздвижным ящиком или чем-то подобным. Как бы то ни было, но только значительно позже, исследователям удалось подвести научную основу под эмпирические изыскания своих предшественников, определив зависимости между параметрами акустического оформления и громкоговорителя. Тогда инженерами из Onken (Япония) была математически описана и разработка Дженсена. Ими была предложена совершенно конкретная методика расчета, основанная на стандартных параметрах Тиля-Смолла, которые и поныне применяются при конструировании акустических систем. Правда, помимо классического набора параметров в известной методике от Onken присутствует еще один, произвольный параметр - Онкен-параметр (n). По-видимому, он призван внести в расчет некий «элемент творчества», предоставляя конструктору право на индивидуальность. Действительно, этот метод предполагает прямую зависимость объем корпуса Vb от Онкен-параметра, а от объем, в свою очередь, зависит глубина щелевого тоннеля L . Параметры Vb и L являются основополагающими и, безусловно, оказывают серьезное влияние на итоговое звучание системы. В степени и характере влияния n-параметра нужно серьезно разобраться.
Последним, кто приложил руку к процессу осмысления конструкции Jensen-Onken, был канадец Cyr-Marc Debien из Dimensions Acoustiques. Он свел Онкеновскую математическую модель в удобное современное средство расчета – Onken Calcolatir (Онкен Калькулятор) на основе электронной таблицы. Если теперь, при помощи данного инструмента, попытаться обсчитать корпуса АС, при разном n, для реального громкоговорителя (ГГ), например, Supravox 400GMF, рекомендованного производителем именно для АС типа Дженсен, то полученные результаты покажут, что в некотором диапазоне значений n, расчетные изменения параметров корпуса Vb и L соответствуют таким же изменениям акустической модели с регулируемым объемом «коробка в коробке + тоннель».
Зависимости теоретического объема и объема ящика-модели от n , при соблюдении расчетных параметров тоннеля, иллюстрирует график 1. Действительно, существует зона (n = 5…9), где кривые объемов физической и математической моделей корпуса совпадают. График 2, дополнительно свидетельствует о том, что в предполагаемой области регулирования, расчетные и экспериментальные данные параметров Vb и L почти одинаковы. Все это доказывает, что реальный раздвижной ящик на практике позволяет получить удовлетворительные результаты.
Еще одна теоретическая установка. По методике - для конкретного динамика, частота настройки фазоинвертора Fb фиксируется и не зависит от n,. Далее будет показано, как это обстоятельство влияет на передачу низших частот акустикой рассматриваемого типа.
Применив компьютерное моделирование акустического оформления, при помощи специализированного приложения, можно сравнить АЧХ в низкочастотной области для крайних значений n-параметра - график 3. Верхнее значение n , для наглядности, взято больше допустимого пределами регулирования (n=12,5). Здесь видны незначительные изменения частотной характеристики, касающиеся только зоны настройки ФИ, они не превышают 3-х dB. Если же ограничиться установленными значениями n (от 5 до 9), то эти изменения будут еще менее значимы. Выходит – что, при преобразовании объема параллельно с глубиной тоннеля (Fb = const), в минимальной степени затрагивается частотная характеристика системы в области низких частот. Главным образом регулированию подвергаются демпфирующие свойства акустического оформления. Известно, что от демпфирования, прежде всего, зависят переходные характеристики излучателя, оказывающих влияние на артикуляцию и характер затухания звуков.
Воздух внутри акустической системы, в зависимости от объема, может обладать, как демпфирующими свойствами, т.е. поглощать колебания, так и свойствами накопителя энергии (наподобие заряженной пружины, разворачивающейся в неподходящий момент). Очень важно создать такие условия для работы громкоговорителя, при которых не происходили бы потери на низких уровнях сигнала (проглатывание послезвучий), а характер затуханий передавал бы реальную, без несанкционированных всплесков и гудения, звуковую картину. Тут нужен тонкий, творческий подход. К сожалению, в методиках по конструированию АС обычно ограничиваются только вопросом обеспечения наилучших амплитудно-частотных характеристик – равномерности и широкополосности. Импульсные (переходные) характеристики, отвечающие за качество звучания, часто остаются без внимания. Этот пробел, по-видимому, и устраняется введением в систему расчетов загадочного Онкен-параметра.
Закрытый ящик (ЗЯ), как частный случай БЭ также неплох с точки зрения плавности спада характеристики, но проигрывает всем вариантам оформления в частотном диапазоне. Фазоинвертор выигрышен и с точки зрения частотного диапазона, и с точки зрения компактности. Оптимальный, с позиции равномерности частотного спада, ящик-ФИ будет иметь объем почти в 2 раза меньше, чем вариант Онкен и n = 3,5. Его недостатком можно считать слишком крутой спад частотной характеристики. Эффективность ФИ, обычно, ниже определенной частоты резко снижается, что на слух воспринимается, как ущербность (обрубленность) самой низкой частотной составляющей.
Фазоинвертор типа Онкен, как видно из того же графика, до определенного момента стремится соответствовать АЧХ бесконечного экрана (Вот, что сближает эти типы!), а крутой спад начинается гораздо ниже по частотному диапазону, чем у оптимального ФИ. Это, конечно, менее коробит слух. Плата за такой низкочастотный довесок – не малый дополнительный объем. Кстати, в известной статье А. Белканова про Онкен-акустику представлен график с характеристикой АС Petite-Onken. Спад этой характеристики со стороны НЧ также демонстрирует, описанную выше, характерную особенность фазоинвертора типа Онкен
Выводы:
1) АС Jensen-Onken – относятся к типу фазоинверсных систем с увеличенным, иногда намного, внутренним объемом.
2) Для расчетов удобно использовать программу Онкен-калькулятор, которая есть в сети.
3) Значения Онкен-параметра (n), скорее всего, должны находиться в диапазоне от 5 до 9.
4) При расчетах, не следует пренебрегать ни одним из фигурируемых параметров. Значение выходного сопротивления источника сигнала (Rg), в случае применения лампового усилителя, также является важной величиной, существенно сказывающейся на результате. Для ламповых усилителей это сопротивление всегда индивидуально, а для большинства транзисторных можно принять Rg = 0.
5) Наличие возможности оперативно изменять Онкен-параметр сильно упрощает задачу добиться наилучшего звучания от самих АС и наилучшим образом адаптировать их к конкретным условиям эксплуатации (комната, расположение и пр.).
6) Основным недостатком АС типа Онкен (о недостатках еще не было сказано, но как же без них) является наличие искажений, образующихся внутри корпуса и через порт (тоннель) с большим сечением беспрепятственно достигающих слушателя. Спектр этих искажений находится в среднечастотной области. С этим явлением можно бороться, сузив диапазон излучения сверху при помощи более эффективного кроссовера, а СЧ-диапазон поручив другому громкоговорителю, или использовать демпфирующий материал, способный снизить интенсивность вредных излучений. Кстати, не стоит забывать, что демпфирование внутреннего пространства АС звукопоглощающими материалами – это еще один эффективный рычаг регулирования, степень влияния на звук которого, придется определять только экспериментальным путем.
В заключение, для полноты картины, автором статьи должна быть дана субъективная оценка звучанию рассмотренной акустики. Делаю это с удовольствием.
Низкие частоты, воспроизводимые моими Онкенами на Суправоксах (n =6,3), в меру сочны и глубоки. Они не выпирают, доминируя, но и не теряются в объеме прочих звуков, логично занимая свои места. Басовые партии сверхразборчивы, их интересно слушать, их приятно ощущать физически. Налицо и достоверность в передаче индивидуальных особенностей звучания музыкальных инструментов. Так что выбор в пользу такого акустического оформления для домашней аудиосистемы, несмотря на затраты времени и средств на постройку и настройку, считаю весьма удачным и во многих случаях предпочтительным!
Антон Мельников, Санкт-Петербург
Постоянное стремление оптимизировать звучание бас-секции домашней аудиосистемы заставляет многих рассматривать в качестве очередных вариантов, в том числе, и технические решения прошлого. Среди таких решений заметно выделяются акустические системы типа Jensen (в последствии - Onken). Форумы самодельщиков и любителей аудио-старины активно хвалят этот вид АС, хотя некоторые специалисты-акустики скептически взирают на данный пережиток.
На первый взгляд, трудно отнести данную конструкцию к конкретному, известному, типу акустического оформления. В ней можно разглядеть сходства и с обратным рупором, и фазоинвертором, и резонатором, панелью акустического сопротивления, а кому-то даже, видится сходство с экранными АС. В настоящей статье предпринята попытка разобраться в вопросах природы систем Jensen-Onken, а также пригодности их для высококачественного воспроизведения звука.
Известно, что в эпоху раннего аудиостроения разработчики акустических систем основывались на эксперименте, просто помещая динамики в различные условия. Резонно предположить, что для таких исследований, модель корпуса с регулируемым объемом, типа «коробка в коробке», могла бы стать удачным макетом, а зазор, между ее составными частями - прообразом тоннеля ящика-фазоинвертора. Очень похоже, что при создании акустики «Ultraflex», Дженсен, также пользовался раздвижным ящиком или чем-то подобным. Как бы то ни было, но только значительно позже, исследователям удалось подвести научную основу под эмпирические изыскания своих предшественников, определив зависимости между параметрами акустического оформления и громкоговорителя. Тогда инженерами из Onken (Япония) была математически описана и разработка Дженсена. Ими была предложена совершенно конкретная методика расчета, основанная на стандартных параметрах Тиля-Смолла, которые и поныне применяются при конструировании акустических систем. Правда, помимо классического набора параметров в известной методике от Onken присутствует еще один, произвольный параметр - Онкен-параметр (n). По-видимому, он призван внести в расчет некий «элемент творчества», предоставляя конструктору право на индивидуальность. Действительно, этот метод предполагает прямую зависимость объем корпуса Vb от Онкен-параметра, а от объем, в свою очередь, зависит глубина щелевого тоннеля L . Параметры Vb и L являются основополагающими и, безусловно, оказывают серьезное влияние на итоговое звучание системы. В степени и характере влияния n-параметра нужно серьезно разобраться. Последним, кто приложил руку к процессу осмысления конструкции Jensen-Onken, был канадец Cyr-Marc Debien из Dimensions Acoustiques. Он свел Онкеновскую математическую модель в удобное современное средство расчета – Onken Calcolatir (Онкен Калькулятор) на основе электронной таблицы. Если теперь, при помощи данного инструмента, попытаться обсчитать корпуса АС, при разном n, для реального громкоговорителя (ГГ), например, Supravox 400GMF, рекомендованного производителем именно для АС типа Дженсен, то полученные результаты покажут, что в некотором диапазоне значений n, расчетные изменения параметров корпуса Vb и L соответствуют таким же изменениям акустической модели с регулируемым объемом «коробка в коробке + тоннель».
Зависимости теоретического объема и объема ящика-модели от n , при соблюдении расчетных параметров тоннеля, иллюстрирует график 1. Действительно, существует зона (n = 5…9), где кривые объемов физической и математической моделей корпуса совпадают. График 2, дополнительно свидетельствует о том, что в предполагаемой области регулирования, расчетные и экспериментальные данные параметров Vb и L почти одинаковы. Все это доказывает, что реальный раздвижной ящик на практике позволяет получить удовлетворительные результаты.
Еще одна теоретическая установка. По методике - для конкретного динамика, частота настройки фазоинвертора Fb фиксируется и не зависит от n,. Далее будет показано, как это обстоятельство влияет на передачу низших частот акустикой рассматриваемого типа.
Применив компьютерное моделирование акустического оформления, при помощи специализированного приложения, можно сравнить АЧХ в низкочастотной области для крайних значений n-параметра - график 3. Верхнее значение n , для наглядности, взято больше допустимого пределами регулирования (n=12,5). Здесь видны незначительные изменения частотной характеристики, касающиеся только зоны настройки ФИ, они не превышают 3-х dB. Если же ограничиться установленными значениями n (от 5 до 9), то эти изменения будут еще менее значимы. Выходит – что, при преобразовании объема параллельно с глубиной тоннеля (Fb = const), в минимальной степени затрагивается частотная характеристика системы в области низких частот. Главным образом регулированию подвергаются демпфирующие свойства акустического оформления. Известно, что от демпфирования, прежде всего, зависят переходные характеристики излучателя, оказывающих влияние на артикуляцию и характер затухания звуков.
Воздух внутри акустической системы, в зависимости от объема, может обладать, как демпфирующими свойствами, т.е. поглощать колебания, так и свойствами накопителя энергии (наподобие заряженной пружины, разворачивающейся в неподходящий момент). Очень важно создать такие условия для работы громкоговорителя, при которых не происходили бы потери на низких уровнях сигнала (проглатывание послезвучий), а характер затуханий передавал бы реальную, без несанкционированных всплесков и гудения, звуковую картину. Тут нужен тонкий, творческий подход. К сожалению, в методиках по конструированию АС обычно ограничиваются только вопросом обеспечения наилучших амплитудно-частотных характеристик – равномерности и широкополосности. Импульсные (переходные) характеристики, отвечающие за качество звучания, часто остаются без внимания. Этот пробел, по-видимому, и устраняется введением в систему расчетов загадочного Онкен-параметра.
Закрытый ящик (ЗЯ), как частный случай БЭ также неплох с точки зрения плавности спада характеристики, но проигрывает всем вариантам оформления в частотном диапазоне. Фазоинвертор выигрышен и с точки зрения частотного диапазона, и с точки зрения компактности. Оптимальный, с позиции равномерности частотного спада, ящик-ФИ будет иметь объем почти в 2 раза меньше, чем вариант Онкен и n = 3,5. Его недостатком можно считать слишком крутой спад частотной характеристики. Эффективность ФИ, обычно, ниже определенной частоты резко снижается, что на слух воспринимается, как ущербность (обрубленность) самой низкой частотной составляющей.
Фазоинвертор типа Онкен, как видно из того же графика, до определенного момента стремится соответствовать АЧХ бесконечного экрана (Вот, что сближает эти типы!), а крутой спад начинается гораздо ниже по частотному диапазону, чем у оптимального ФИ. Это, конечно, менее коробит слух. Плата за такой низкочастотный довесок – не малый дополнительный объем. Кстати, в известной статье А. Белканова про Онкен-акустику представлен график с характеристикой АС Petite-Onken. Спад этой характеристики со стороны НЧ также демонстрирует, описанную выше, характерную особенность фазоинвертора типа Онкен
Выводы:
1) АС Jensen-Onken – относятся к типу фазоинверсных систем с увеличенным, иногда намного, внутренним объемом.
2) Для расчетов удобно использовать программу Онкен-калькулятор, которая есть в сети.
3) Значения Онкен-параметра (n), скорее всего, должны находиться в диапазоне от 5 до 9.
4) При расчетах, не следует пренебрегать ни одним из фигурируемых параметров. Значение выходного сопротивления источника сигнала (Rg), в случае применения лампового усилителя, также является важной величиной, существенно сказывающейся на результате. Для ламповых усилителей это сопротивление всегда индивидуально, а для большинства транзисторных можно принять Rg = 0.
5) Наличие возможности оперативно изменять Онкен-параметр сильно упрощает задачу добиться наилучшего звучания от самих АС и наилучшим образом адаптировать их к конкретным условиям эксплуатации (комната, расположение и пр.).
6) Основным недостатком АС типа Онкен (о недостатках еще не было сказано, но как же без них) является наличие искажений, образующихся внутри корпуса и через порт (тоннель) с большим сечением беспрепятственно достигающих слушателя. Спектр этих искажений находится в среднечастотной области. С этим явлением можно бороться, сузив диапазон излучения сверху при помощи более эффективного кроссовера, а СЧ-диапазон поручив другому громкоговорителю, или использовать демпфирующий материал, способный снизить интенсивность вредных излучений. Кстати, не стоит забывать, что демпфирование внутреннего пространства АС звукопоглощающими материалами – это еще один эффективный рычаг регулирования, степень влияния на звук которого, придется определять только экспериментальным путем.
В заключение, для полноты картины, автором статьи должна быть дана субъективная оценка звучанию рассмотренной акустики. Делаю это с удовольствием.
Низкие частоты, воспроизводимые моими Онкенами на Суправоксах (n =6,3), в меру сочны и глубоки. Они не выпирают, доминируя, но и не теряются в объеме прочих звуков, логично занимая свои места. Басовые партии сверхразборчивы, их интересно слушать, их приятно ощущать физически. Налицо и достоверность в передаче индивидуальных особенностей звучания музыкальных инструментов. Так что выбор в пользу такого акустического оформления для домашней аудиосистемы, несмотря на затраты времени и средств на постройку и настройку, считаю весьма удачным и во многих случаях предпочтительным!
Антон Мельников, Санкт-Петербург