Закрытый ящик. Расчет акустического оформления

Акустическое оформление типа «закрытый ящик» в настоящее время не является популярным, и тому есть две причины: дороговизна низкочастотных головок с низкой добротностью и тот факт, что в закрытом ящике резонансная частота динамика повышается, и, соответственно, повышается и нижняя граница диапазона воспроизводимых частот. А ведь хочется получить глубокий бас.

Всё это, разумеется, сдерживает как промышленную разработку такой акустики, так и применение этой концепции самодельщиками. Но если вы готовы принести частотный диапазон в жертву качеству и при этом поработать с не самой дешевой динамической головкой, то давайте пробовать.

В качестве подопытного возьмем динамическую головку 300ГДН39-8 от ЗАО «НОЭМА» г. Новосибирск. На данной головке я решил остановиться, так как разрабатывалась она специально для закрытого ящика, и даже ее использование в открытом объеме не рекомендуется! Так как реально такой головки у меня нет, исходить будем из данных производителя. Примем на веру, что они правильные и достаточно точные.

Итак, по данным производителя полная добротность нашего динамика – Qts=0.51.  При помещении его в закрытый ящик она будет расти, и тем больше, чем меньше объем ящика. При приближении добротности к единице начнется резкое ухудшение звучания басов: они станут гулкими, затухать будут не сразу (бубнение на басах). При этом на АЧХ появится горб от собственного резонанса головки. Разумеется, мы не для этого применяем дорогую динамическую головку, мы боремся за качество.

Классики нам рекомендуют стремиться к добротности головки в закрытом ящике около 0,7. При 0,707 мы получим максимально гладкую АЧХ (функция Баттервота), а при 0,577 оптимальный временной отклик динамика (функция Бесселя). Очевидно, что к значению в этом диапазоне нам и нужно стремиться. Также очевидно, что если мы будем стремиться к добротности 0,577, объем нашего ящика будет огромным.

Какой же объем ящика нам даст выбранную нами добротность? На этом этапе можно пойти двумя путями: либо погрузиться в формулы, либо использовать какой-либо калькулятор.

Принципиальная формула для расчета закрытого ящика достаточно проста:

Vbox / Vas=2Qts² / 1 — 2Qts²

• Vbox – объем закрытого ящика
• Vas – эквивалентный объем динамика
• Qts — полная добротность динамика

По этой формуле получается, что при полной добротности динамика 0,5 оптимальный объем корпуса для него равен его эквивалентному объему. У нашего героя Qts несколько больше и составляет 0,51. Насколько же искомый объем будет отличаться в нашем случае?

Чтобы не щелкать калькулятором, я предлагаю обратиться страничке в сети, на которой все быстро можно посчитать (ссылка на нее, как и многие другие полезные ресурсы, есть в нашем ПДФ-отчете «Лучшие сервисы и софт для разработки акустики»).

Если стремиться к добротности 0,707 (я предлагаю так и сделать), то получаем результат примерно 161.65 литров. Нам сразу предлагают задемпфировать корпус и уменьшить объем до 134,7 л. Это стоит сделать. Но также следует учесть объем вытесняемый нашим динамиком – 2,9 л.

Теперь давайте сравним с объемом ящика, который предлагает использовать производитель. Видим, что он рекомендует 60-80 л. Вспоминаем, что будет, если объем закрытого ящика уменьшить. Конечно, увеличится нижняя частота и возрастет добротность системы. Также, будет некоторый горб, подъем на НЧ и бас станет несколько бубнящим.

Теперь я увеличу желаемую добротность. Например, до 0,85 (что не идеал, но тоже приемлемо). Получаем Vbox – 83,8, а с учетом демпфирования – 69,8, что уже близко к рекомендациям производителя. И такой звук, с некоторым подъемом на НЧ, вполне может вам понравиться и больше нашего идеального, линейного варианта (0,707).

А если вы делаете студийные мониторы, то, конечно, стремитесь к добротности акустики 0,707.  И еще: прежде чем строить акустические системы, все же проверьте данные, предоставленные производителем. Мало ли что…