Что такое децибел на октаву
Перейти к содержимому

Что такое децибел на октаву

  • автор:

2. Единицы измерения

Это относительная логарифмическая единица измерения величин, связанных с интенсивностью звука (мощности, амплитуды, напряжения или тока сигнала, усиления/ослабления и т. п.). Чувствительность слуха носит логарифмический характер – нарастание интенсивности в виде степенной функции воспринимается на слух как линейное увеличение громкости, поэтому в ряде случаев удобнее пользоваться логарифмическими, а не линейными единицами. Десятичный логарифм отношения некоторой величины к ее эталонному значению – lg (X/XЭ) – называется белом (Б), а его десятая часть – lg (X/XЭ) / 10 – децибелом (дБ). Измерение в децибелах удобно еще и тем, что человеческое ухо различает относительное изменение интенсивности примерно на 1 дБ.

При измерениях абсолютной интенсивности звука (Вт/м 2 ) за эталонное значение принимается уровень порога слышимости для синусоидального сигнала с частотой 1 кГц – 10 в степени –12 (10 –12 ) Вт/м 2 . При этом порог слышимости определяется интенсивностью 0 дБ, а интенсивность, при которой начинаются болевые ощущения (болевой порог) – около 140 дБ. Интенсивность тихого шепота – около 35 дБ, громкого голоса – около 95 дБ,forte fortissimo оркестра – около 100 дБ, оркестрового тутти (звучания всех инструментов) – около 120 дБ.

При измерениях величин, с которыми интенсивность связана квадратичной зависимостью – напряжения, тока и звукового давления – в выражении для децибела множитель 10 меняется на 20 (двойка выносится из логарифма отношения квадратов).

При измерениях относительных величин за эталонный уровень принимается какое-либо значение величины. Например, при оценке усиления за него принимается единичное усиление (пропускание сигнала без изменения), равное 0 дБ. При этом 60 дБ соответствует усилению в 1000 раз (60 = 20lg 1000), а –20 дБ – ослаблению в 10 раз. Для описания характеристик усилителей и фильтров применяется также единица «децибел на октаву» (дБ/окт), показывающая изменение усиления при изменении частоты в два раза.

В акустике принято измерять громкость в дБ SPL(Sound Pressure Level). Удвоение интенсивности звука приводит к увеличению уровня интенсивности на 3 дБ.

Выражая уровень звукового давления в децибелах, следует помнить, что при увеличении давления вдвое прибавляется 6 дБ.

Существуют разновидности измерений: dBA,dBB,dBC,dBD– опорные уровни выбраны по частотным характеристикам «весовых фильтров» в соответствии с кривыми равной громкости.

Децибел акустический

Единица измерения уровня шума с наложенным на измеритель фильтром, учитывающим особенность восприятия шума слуховым аппаратом человека (нелинейность частотной характеристики уха). Величина дБА – уровень звукового давления, измеренный в дБ при помощи шумомера, содержащего корректирующую цепочку, снижающую чувствительность устройства на низких и очень высоких частотах для того, чтобы точнее имитировать чувствительность человеческого уха и получать отсчеты, дающие некоторые указания на громкость, неприятное действие или приемлемость звука. Значение дБА обычно на 10 единиц превосходит эквивалентное значение нормировочного индекса шума для данного звука.

В цифровой обработке понятие дБ считается от нуля и вниз, в область отрицательных значений. Ноль – максимальный уровень, представимый цифровой схемой.

В dBFS(Full Scale – «полная шкала») – опорное напряжение соответствует полной шкале прибора; например, «уровень записи составляет −6dBFS». Для линейного цифрового кода каждый разряд соответствует 6 дБ, и максимально возможный уровень записи равен 0dBFS.

Какой порядок или крутизну среза выбрать? Как фильтр влияет на фазу? Что такое -Db/oct или Октава?

— это устройства в звуковых системах, которые создают нужные рабочие частотные диапазоны для динамиков. Динамики сконструированы таким образом, чтобы работать в определенном частотном диапазоне. Они не приемлют частоты, не входящие в эти рамки. Если на высокочастотный динамик (твитер) подать низкую частоту, то звуковая картина испортится, а если сигнал еще и мощный, то твитер «сгорит». Высокочастотные динамики должны работать только с высокими частотами, а низкочастотные динамики должны получить от общего звукового сигнала только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса достается среднечастотным динамикам (мидвуферы). Следовательно, задача кроссоверов заключается в разделении звукового сигнала на нужные (оптимальные) частотные полосы для соответствующих типов динамиков.

Проще говоря, кроссовер — это пара электрических фильтров

. Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильтр называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц называется low-pass.

Точка пересечения двух кривых есть частота среза кроссовера равная 1000 Гц. В трехполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц.) На рисунке изображена частотная характеристика трехполосного кроссовера.

Порядок чувствительности

— это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение dB/octave. В силу многих математических причин чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave). Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave. Кроссовер второго порядка имеет чувствительность 12 dB/octave, третьего порядка — 18 dB/octave, и чувствительность кроссоверов четвертого порядка равна 24 dB на октаву.

Рассмотрим low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза равной 100 Гц. Как уже говорилось выше, этот кроссовер пропустит только частоты ниже 100 Гц, а частоты выше 100 Гц срежет. Срезание частот будет происходить следующим образом: все частоты выше 100 Гц будут терять на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. То есть, частота в 200 Гц (первая октава выше частоты среза) потеряет свою интенсивность на 18 Дб, интенсивность частоты в 400 Гц (вторая октава) упадет 36 Гц, а третья октава (800 Гц) ослабеет на 54 Дб. И так далее, все последующие октавы будут ослабевать кратно 18 Дб. Менее чувствительный low-pass фильтр первого порядка с частотой среза в 100 Гц будет делать тоже самое, только ненужные октавы будут ослабевать не на 18 Дб, а на 6 Дб.

Как видим, фильтры, из которых состоят кроссоверы, не могут сразу срезать ненужные частоты, а делают это постепенно, с разной чувствительностью в зависимости от своего порядка.

Конденсаторы – это самые простые кроссоверы

для поканального включения. Мидбасы подключаем к одной паре каналов напрямую, а твитеры – к другой паре каналов через конденсаторы. В большинстве случаев их емкости составляют порядка 3–5 мкФ.

Кроссоверы первого порядка

— это простейший пассивный кроссовер, который состоит из одного конденсатора, и одной катушки индуктивности.

Конденсатор работает как high-pass фильтр для защиты твитера от ненужных низких и средних частот. Катушка используется как low-pass фильтр.

Кроссоверы второго порядка

. Их также называют кроссоверами Баттерворта, по имени создателяматематической модели этих кроссоверов. Конструктивно они состоят из одного конденсатора и катушки на твитере и одного конденсатора и катушки на низкочастотном динамике.

Они обладают более высокой чувствительностью, равной 12 Дб на октаву, но дают фазовый сдвиг в 180 градусов, что означает несинхронный ход мембран твитера и другого динамика.

Для устранения этой проблемы небходимо поменять полярность подключения проводов на твитере.

Кроссоверы третьего порядка

. У таких кроссоверов на твитере ставится одна катушка и два конденсатора, тогда как на динамике низкой частоты наоборот.

Чувствительность таких кроссоверов равна 18 Дб на октаву, и они имеют хорошие фазовые характеристики при любой полярности.

Негативная черта кроссоверов III-го порядка — неприемлемость использования временных задержек для устранения проблем, связанных с динамиками не излучающими на одной и той же вертикальной плоскости.

Кроссоверы четвертого порядка

. Кроссоверы Баттерворта четвертого порядка имеют высокую чувствительность равную 24 дБ на октаву, что резко уменьшает взаимовлияние динамиков в области разделения частот. Сдвиг по фазе составляет 360 градусов, что фактически означает его отсутствие. Однако величина фазового сдвига в данном случае непостоянна и может привести к неустойчивой работе кроссовера. Эти кроссоверы практически не применяются на практике.

Оптимизировать конструкцию кроссовера четвертого порядка удалось Линквицу и Рили. Данный кроссовер состоит из двух последовательно соединенных кроссоверов Баттерворта второго порядка для твитера, и тоже самое для басового динамика. Чувствительность их также равна 24 дБ на октаву, однако уровень выходного сигнала на каждом фильтре меньше на 6 дБ, чем уровень выходного сигнала кроссовера. Кроссовер Линквица-Рили не имет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической плоскости. Эти кроссоверы по сравнению с другими конструкциями дают самые лучшие акустические характеристики.

Конструирование пассивных кроссоверов

Как говорилось выше, пассивный кроссовер состоит из конденсаторов и катушек индуктивности. Для того, чтобы собрать пассивный кроссовер первого порядка необходимо иметь один конденсатор и одну катушку индуктивности. Конденсатор устанавливается последовательно на твитер (high-pass filter), а катушка последовательно на вуфер (low-pass filter). Номинальные значения индуктивности для катушки ((H — микрогенри) и емкости ((F—микрофарады) приводятся в таблице в зависимости от желаемой частоты среза кроссовера и сопротивления динамиков.

Что такое крутизна 12 дб окт. Понятия

// Что такое порядок фильтра и крутизна среза?

Что такое порядок фильтра и крутизна среза?

В этом видео отвечаем на вопрос, что такое порядок фильтра и крутизна среза. Смотрим

Для тех кто не может посмотреть видео есть текстовая версия:

Сегодня мы поговорим с вами о том что такое крутизна среза, порядок фильтра и так далее. Вы наверно много раз видели такую запись что ну допустим что в мануале от усилителя что фильтры там 12дб на октаву или 24дб на октаву или что фильтр первого порядка или второго порядка, давайте поговорим с вами о том что же это такое.

Для начала давайте, как вообще работает у нас фильтр в принципе

Т.е. на картинке вы видите ачх, по вертикальной шкале у нас амплитуда в дб по горизонтальной будет частота в гц. Допустим нам надо отрезать какой то диапазон, допустим мидбасове ачх и скажем 80гц и нам надо это дело отрезать и мы режем усилителем или пассивным кроссовером активным кроссовером, процессором, чем угодно. И у нас вот такая ачх получается. Надо понимать что фильтр не отрезает вертикально, что если мы на 80 гц отрезали то ниже ничего не играет – нет играет, каждый фильтр режет c определенной крутизной спада, графически видно что такое крутизна спада.

В цифрах это обозначается:

Есть и более высокие порядки, но они применяются реже, основное это вот это.

Теперь давайте поймем с вами что такое октава и что вообще эта запись означает.

Ну друзья мои, если мы представим с вами, вот наша шкала, изменение частоты в 2 раза это будет октава, 40гц-80гц это октава, от 80 до 160 это октава, от 160 до 320 это октава.

Теперь смотрите что означает данная запись, допустим фильтр первого порядка у нас, 6дб/октаву, допустим у нас сигнал там 120дб, то мы берем октаву вниз и получается на 40гц у нас будет на 6дб ниже, т.е. будет 114дб. Таким образом отрезал фильтр первого порядка. Если мы режем фильтром второго порядка, то здесь у нас будет – 12дб, т.е. будет 108 дб. Чтобы понять много это или мало и на сколько серьезно отрезает фильтр надо просто представить себе что 3 дб это в 2 раза, 6 дб от исходного это в 4 раза ну и так далее. Т.е. даже фильтр 6 дб на октаву делает звук на октаву ниже в 4 раза тише. Т.е. надо понимать чем выше порядок фильтра тем сильнее отрезает, тем более жестко отрезает фильтр все что лежит в пределах действия этого фильтра. Ну т.е. если это у нас хай пасс фильтр как здесь т.е. то что отрезает снизу это значит что все что ниже он отрезает с определенной крутизной среза. Если мы говорим о лоу пассе т.е. фильтр который режет сверху значит все что выше оно отрезается абсолютно по тем же законам. Какие фильтры куда применяются, как это используется, какие есть плюсы и минусы и недостатки у каждого фильтра, обо всем этом мы говорим в интенсиве «автозвук от А до Я» который у нас уже совсем скоро будет, приходите туда и там вы узнаете все на много подробнее, а для такого вот обзорного видео я думаю достаточно. На этом все, с вами был Сергей Туманов, если видео было вам полезно ставьте пальцы вверх, подписывайтесь на наш канал, делитесь этим видео с друзьями и приходите на наш интенсив, буду рад вас всех видеть. Всем пока, увидимся!

В связи с тем, что, как выяснилось, многие люди вообще не понимают, что такое мультиампинг, каков его принцип, как он вообще делается и зачем, мне пришлось написать эту коротенькую разъяснительную статью.

Для начала небольшой схематический рисунок – объяснения ниже:

Любое устройство, предназначенное для эффективного излучения звука в окружающее пространство, содержит в себе несколько громкоговорителей (динамиков), встроенных в то или иное акустическое оформление (корпус), а также пассивную электрическую схему, называемую переходными фильтрами (кроссовером). Эта схема (состоящая из катушек индуктивности, емкостей и резисторов) включается перед широкополосным входным сигналом (т.е. после клемм АС, но до динамиков) и обеспечивает то, чтобы на каждый громкоговоритель в АС поступало напряжение только тех частот, на которые они рассчитаны и которые призваны воспроизводить. Исключение составляют лишь широкополосные АС, в которых разделение входного сигнала на «полосы» полностью отсутствует – прямо на клеммы (обычно одного) динамика подается вся ширина полосы целиком.

Поскольку никакой реальный фильтр не может обеспечить абсолютного обрезания напряжения на заданной частоте, его рассчитывают на определенную частоту разделения, за пределами которой фильтр обеспечивает выбранную величину затухания сигнала, выражаемую в децибелах на октаву. В общем случае «октава» – это удвоение или ополовинивание частоты. Величина затухания называется «крутизной» и зависит от схемы построения фильтра. Не углубляясь в подробности, можно сказать, что простейший фильтр – так называемый фильтр 1-го порядка – состоит всего из одного реактивного элемента – емкости (при необходимости обрезать НЧ сверху) или индуктивности (при необходимости обрезать ВЧ снизу) и обеспечивает крутизну в 6дБ/окт. Говоря по-простому, это значит, что если, например, в двухполосной АС выбрать частоту раздела 2кГц и первый порядок фильтрации обоих динамиков, то сигнал басовика на частоте 4кГц должен ослабнуть вдвое, а на частоте 8кГц – вчетверо и т.д. Аналогично с пищалкой – только на частотах 1кГц и 500Гц соответственно. Вдвое большую крутизну – 12дБ/окт. – обеспечивают фильтры второго порядка, содержащие по два реактивных элемента в цепи. Затухание в 18дБ/окт. Обеспечивают фильтры третьего порядка, содержащие по три реактивных элемента и т.д. Фильтры более высоких порядков применяются достаточно редко.

Другим аспектом проблемы является то, что отдельные динамики, которые нужно «связать» воедино в рамках целостной АС, характеризуются различными чувствительностями, т.е. проще говоря, все они при одном и том же подводимом напряжении звучат с разной громкостью . Соответственно этому возникает задача снижения громкости звучания более чувствительных динамиков до уровня наименее чувствительного в системе. Это обеспечивается включением в переходные фильтры резисторов, на которых происходит дополнительное падение напряжения, т.е. аттенюация сигнала (ослабление по общему уровню, вне зависимости от частоты).

Переходные фильтры, встроенные в АС штатным образом, – вещь фиксированная и не всегда выполненная идеальным образом. Особенно это касается выравнивания чувствительности различных динамиков между собой. Поэтому в ряде случаев (но далеко не всегда) возможно улучшение штатной разработки путем полного отключения пассивных фильтров, освобождения клемм динамиков и заведения на них сигнала напрямую – с отдельных усилителей мощности (по одному на каждую пару идентичных динамиков АС). Это и называется мультиампингом. Таким образом, для двухполосных АС потребуется 2 отдельных УМ, а для трехполосных – 3 УМ. Для широкополосников это неактуально – там всегда 1 УМ. Чрезвычайно важно при этом, чтобы все применяемые УМ были либо строго одинаковы, либо имели возможность регулировки входной чувствительности. Это необходимо для того, чтобы при одном и том же напряжении на входе каждого УМ на выходе (в идентичную нагрузку) также было строго одно и то же напряжение.

Здесь закономерно возникает вопрос: хорошо, взяли АС, выкинули из них штатные кроссоверы, оставили одни корпуса да динамики, каждый из которых запитали от своего УМ – как широкополосный сигнал-то подать на 2-3 усилителя. Вот для этой цели и служит внешний электронный регулируемый кроссовер. Такое устройство имеет один вход для подключения предварительного усилителя-коммутатора и несколько выходов на усилители мощности. При этом электронный кроссовер позволяет гибкое разделение полос – в широких пределах регулируется все: частоты перехода, крутизна среза и глубина аттенюации в каждой полосе. Иными словами, электронный кроссовер включается в разрыв между предварительным усилителем и усилителями мощности .

Вот, например, образец великолепного электронного кроссовера от Pioneer на 4 полосы:

Таким образом, в руках пользователя оказывается мощнейший инструмент для прецизионного согласования полос в АС. Серьезная проблема на пути всего одна – делать настройки на слух категорически нельзя. Необходимы серьезные акустические измерения. Я пользуюсь одним из лучших измерительных комплексов в мире – MLSSA. Ответы на любые вопросы касательно технических характеристик и возможностей этой измерительной системы (как меряет, что меряет, чем меряет и т.д.) можно найти на сайте производителя .

Обычно перевод АС в мультиампинг производится следующим образом. Во-первых, выбираются АС, которые позволяют не уродовать корпуса, а изначально обеспечивают прямой доступ к динамикам:

Во-вторых, производится первичное согласование динамиков по критерию максимально ровной осевой (безэховой АЧХ). И, наконец, АС устанавливаются на должные места в комнате и производится fine-tuning под конкретное помещение и зону прослушивания. Вот и все.

кабель TosLink

оптический кабель для передачи цифрового звука. Большинство проигрывателей лазерных дисков снабжены цифровым выходом TosLink.

полное телевизионное изображение. В системе NTSC передается 29,97 кадра в секунду. Половина кадра называется полем (field).

кажущийся образ

создание кажущегося источника звука между громкоговорителями.

калибровка

точная настройка аудио- или видеоустройства для обеспечения его правильной работы. В аудиосистемах калибровка включает в себя раздельное регулирование уровней громкости каждого канала. Калибровка видео подразумевает настройку видеомонитора, обеспечивающую правильную передачу яркости, цвета, оттенков, контраста и других параметров изображения.

кбит/с (килобиты в секунду)

единица измерения скорости цифрового потока.

квантование

определение дискретного цифрового значения (представляемого конечным числом двоичных разрядов), соответствующего отсчету аналогового сигнала. При преобразовании аналогового звукового сигнала в цифровой значения аналоговой временной функции преобразуются в числовые значения (квантуются) всякий раз, когда берется отсчет.

класс А

режим работы усилителя, при котором транзистор или электронная лампа усиливают обе полуволны звукового сигнала.

класс В

режим работы усилителя, при котором один транзистор или электронная лампа усиливают положительную полуволну аудиосигнала, а другой транзистор или лампа — отрицательную.

коаксиальный кабель

кабель, в котором внутренний проводник окружен другим проводником, выполненным в виде оплетки и действующим как экран. Таким кабелем телевизор или видеомагнитофон подключаются к антенне, спутниковая антенна — к ресиверу, а также видеомагнитофон — к телевизору.

коаксиальный кабель RG-6

более высококачественная версия кабеля RG-59.

композитный видеосигнал

видеосигнал, содержащий информацию как о яркости, так и о цветности изображения. Композитные входы и выходы выполняются в виде соединителей-розеток типа RCA.

компонентный видеосигнал

видеосигнал, разделенный на три части: сигнал яркости и два цветоразностных сигнала (обозначаемые как Y, B-Y, R-Y). Имеет неоспоримые преимущества перед композитным или S-video сигналом. У высококачественных DVD-плееров имеется компонентный выход. Подавая такой видеосигнал на видеодисплей с компонентным видеовходом, можно получить великолепное качество изображения.

компрессор динамического диапазона

схема, которая встречается в некоторых ресиверах и предварительных усилителях, оборудованных декодером «Dolby Digital»; предназначена для уменьшения динамического диапазона. Такой компрессор понижает уровень громкости на пиках и увеличивает громкость тихих сигналов. Полезен, например, в вечернее время, когда вы не хотите беспокоить членов вашей семьи громким звуком и в то же время хотите ясно слышать «тихие места».

конвергенция

объединение различных технологий, таких, как цифровое видео, цифровой звук, компьютеры и Интернет.

контраст

диапазон градаций яркости изображения между черным и белым.

контроллер

другое название А/В-предусилителя.

конус

бумажный или пластиковый диффузор громкоговорителя, имеющий коническую форму. Для получения звука совершает возвратно-поступательное движение.

коэффициент усиления

применительно к звуку: параметр, показывающий, во сколько раз выходной сигнал отличается от входного. В видео: см. screen gain.

коэффициент усиления экрана

отношение величины отражающей способности экрана к этой же характеристике эталонного материала. Встречаются экраны с коэффициентом усиления более 1,0, поскольку они способны фокусировать отражаемый свет в узкий пучок.

кроссовер, разделительный фильтр

устройство, разделяющее частотный спектр сигнала на две или более частей. Встречается практически во всех акустических системах, а также в некоторых А/В-ресиверах и контроллерах.

крутизна кроссовера

крутизна наклона амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) или характеристики затухания фильтра кроссовера. Измеряется в «дБ/окт». Например, сабвуфер, имеющий частоту разделения 80 Гц и крутизну б дБ/окт, пропустит частоту 160 Гц (на октаву выше 80 Гц), однако уровень сигнала на этой частоте понизится на 6 дБ (втрое). Крутизна 12дБ/окт означает, что сигнал на частоте 160 Гц будет ослаблен на 12 дБ (в шесть раз) и т.д. Чаще всего кроссоверы имеют крутизну 12, 18 и 24дБ/окт. Крутизна характеристики затухания связана с порядком фильтра кроссовера. Фильтр 1-го порядка имеет крутизну 6 дБ/окт, 2-го — 12 дБ/окт, 3-го — 18дБ/окт. Устройства с большой крутизной АЧХ (например, 24 дБ/окт) более резко разделяют частотный спектр и не допускают «перекрытия» соседних частотных областей.
Сколько отпущено жизни car audio, столько будут правильных людей мучить правильные вопросы. Правильные люди — это те, для которых звук в автомобиле измеряется все-таки прежде всего в герцах, децибелах, ваттах, потом — в литрах и миллиметрах, затем — в часах и неделях (зависит от производительности труда) и уж совсем потом — в баксах и этих, как их там… ну, на которых Большой театр нарисован. А правильные вопросы? Они меняются с течением времени. Сначала — «что поставить, чтобы играло?», потом — «что лучше, Crunch или HiFonics?». И, наконец, «как рассчитать сабвуфер, который будет играть как надо?» Вот с этой ноты и начнем. Законы природы требуют в беспокойном внутреннем пространстве автомобиля хорошего, мощного баса. Так положено, и слава богу. Деликатное басовое попукивание, уместное в домашней ламповой системе, в машине останется просто незамеченным в силу известных особенностей этой среды прослушивания. На практике, однако, мощным бас в машине оказывается чаще, чем хорошим. А так не положено. Домоседам легко живется: частотная характеристика колонок, снятая в свободном пространстве и опубликованная в солидном издании, более или менее точно будет перенесена и в уютную домашнюю обстановку. Ну, там плюс-минус поближе к стене, подальше, это уже мелкие брызги. Акустика автомобильного салона влияет на воспроизведение басов самым фундаментальным образом. На уровне способа их воспроизведения, не побоимся такого сильного утверждения. Все дело здесь в том, что басовая акустика, излучающая могучие низкочастотные звуки внутрь салона, работает в пространстве, размеры которого сравнимы с размерами излучаемых звуковых волн. И это в корне меняет акустическую реакцию внутрисалонного пространства, частью которого являемся и мы, многогрешные, ибо сидим в его пределах. От неучета этого сильнейшего эффекта или хотя бы от недостаточного внимания к нему на раннем этапе сознательной деятельности «правильного человека» возникает желание сделать сабвуфер, который по всем расчетам будет играть аж до 20 Гц ровненько, как по линейке. Когда случается такому проекту быть реализованным (к счастью, не часто, это тоже не просто), результат становится сильнейшим разочарованием для его создателя. Акустическое чудо, перенесенное в салон, превращается в акустическое чудище в тот самый момент, когда захлопывается дверь машины или крышка багажника. Alles, господа, десять заповедей тут больше не действуют. В самом тяжелом, пиковом случае на этом этапе приходит понимание: автомобильный сабвуфер должен изначально проектироваться с учетом той нагрузки, на которую он будет работать. Чаще, волею аллаха, понимание происходит раньше, чем заметное количество дорогостоящих пиломатериалов изведено на мертвый проект. Так что давайте разберемся. Для тех, кому эта публикация попалась на взлете, растолкуем, что есть «передаточная функция салона».* (*Вообще-то, правильное название ее — «акустическая характеристика звукопередачи». Но термин «передаточная функция» уже как-то прижился, так что плюнем на ГОСТ и будем пользоваться тем, что привычнее) Тем, кто уже в полете, попытаемся ответить на больной вопрос: какую передаточную функцию закладывать в расчеты и насколько полученному теоретическому прогнозу можно доверять. Каждому свое, так сказать. Итак, что происходит, когда в салоне реального автомобиля тяжко трудится громкоговоритель? На средних частотах (рис. 1) длина звуковой волны, излучаемая им, меньше даже самого малого линейного размера салона (как правило, высоты). Акустические волны, излучаемые громкоговорителем, распространяются внутри салона, как бегущая волна, отражаются от границ замкнутого пространства, возвращаются в излучателю, в общем — происходит веселая круговерть волн. На каких-то частотах волны становятся стоячими (это когда размер салона оказывается кратным длине волны), там возникают узлы и пучности звукового давления, но речь сейчас не о них. С понижением частоты приближается момент, когда даже половина длины волны излучаемого сигнала оказывается больше, чем самый протяженный размер салона (обычно, сами понимаете, длина). Вот этот момент и называется границей компрессионной зоны, в которой акустический отклик меняется радикально.

Смотрите: пока частота относительно высока, колебания воздуха, создаваемые динамиком, распространяются в виде волн. В одной точке — область повышенного давления, чуть поодаль, на расстоянии в полволны — пониженного. А когда частота настолько низкая (а длина волны настолько велика), что вдоль всей машины помещается меньше полволны, никто уже никуда не бежит. Создаваемое динамиком переменное давление меняется во всем пространстве салона синфазно: везде в сторону повышения или везде в сторону понижения, как будто динамик это насос, периодически накачивающий или, наоборот, откачивающий воздух из салона. Когда волна бегает туда-сюда, ведущую роль в формировании звукового давления играет колебательная скорость диффузора, а она, как предполагается, остается постоянной при подведении сигнала с горизонтальной АЧХ. А в пределах компрессионной зоны главным фактором становится амплитуда колебаний диффузора. А вот она с понижением частоты растет, что видел каждый, кто хоть раз смотрел на диффузор динамика «в деле». Поэтому здесь возникает тот эффект, которым природа попыталась скомпенсировать хотя бы часть наших невзгод. В пределах компрессионной зоны звуковое давление, при одинаковой мощности подводимого сигнала, растет обратно пропорционально частоте, с наклоном характеристики 12 дБ/окт. Так гласит теория. Та же теория утверждает, что точкой перегиба АЧХ, ниже которой начинается ее подъем, является такая частота, половина длины волны которой ровно укладывается вдоль салона. Многие, очень даже авторитетные, источники дают рекомендацию использовать такую модель и даже приводят формулу для вычисления частоты, ниже которой начинается подъем АЧХ. В метрической системе (большинство авторитетов в этой области оперирует имперскими футами) это получится так: f = 170/L. f здесь — частота, в герцах, понятно, L — длина салона в метрах. Поскольку кривые АЧХ не хворост, их об колено не ломают, то простейшей моделью передаточной функции будет кривая, похожая на ту, что на Графике 1 где-то поблизости. Хрестоматийная АЧХ фильтра второго порядка с добротностью, равной 0,707. Сама по себе эта теория, равно как и описываемый ею эффект, — настоящее благословение, чего у нас так мало. Вот, к примеру, семейство АЧХ некоего абстрактного сабвуфера в виде закрытого ящика с различной нижней граничной частотой. В свободном поле (три нижние кривые на Графике 2), прямо скажем, не впечатляет. Крайняя левая (красная) — еще куда ни шло, спад начинается на 35 Гц. А крайняя правая — вообще закат, казалось бы, какой тут, на фиг, сабвуфер. Спад АЧХ начинается аж на 70 Гц. Теперь пересчитаем эти же частотки, но уже с учетом эффекта компрессии, приняв за граничную частоту компрессионной зоны значение около 65 Гц, для примера. Это, по теории, соответствует салону длиной около 2,5 м. Цифра — вполне реальная. Смотрите, что выходит: правая, совсем, казалось бы, мертвая АЧХ превращается в гордую, ювелирно горизонтальную характеристику. А крайняя левая дает большой, что там — огромный подъем отдачи ниже 60 Гц. Почему так выходит — понятно. АЧХ закрытого ящика имеет спад с крутизной 12 дБ/окт. ниже граничного значения. А АЧХ салона — подъем такой же крутизны. Если два значения частоты совпали (как для зеленой кривой) — получается, по теории, полная взаимная компенсация и как результат — строгая горизонтальная прямая. В этом примере полная добротность динамика в оформлении Qtc была принята оптимальной, равной 0,707. Такой же, в пределах простой модели, мы считали и добротность передаточной функции салона. На деле, даже если оперировать простейшей моделью, добротность сабвуфера может отличаться от баттервортовской, и вблизи граничной частоты суммарная АЧХ «сабвуфер + салон» приобретет некоторую волнообразность. Такие АЧХ вы должны были видеть в наших тестах сабвуферов, где как раз использовалась вот такая, чисто теоретическая модель. Тут надо сказать, что идеальная горизонтальная АЧХ не наилучшее решение. На слух такой звук даже в стоячей машине воспринимается скучновато, а на ходу — совсем тонет в инфранизких шумах качения. На практике басовую АЧХ всегда делают слегка приподнятой книзу. Тем более что, как мы вскоре увидим, там ей дадут укорот другие факторы акустической среды. С сабвуферами-фазоинверторами получается повеселее. Там спад АЧХ ниже частоты настройки должен происходить с крутизной 24 дБ/окт. Поэтому, если частота настройки порта и граничная частота компрессионной зоны и совпадут, то суммарная АЧХ все равно будет иметь спад с частотой 12 дБ/окт. Правда, фазоинверторы всегда настраивают на более низкие частоты, ради этого их, собственно, и делают. Тут получается, что, пока АЧХ сабвуфера еще горизонтальна, передаточная функция поднимает характеристику. А потом, когда начинается спад АЧХ сабвуфера, идет завал суммарной характеристики. Результат — горб на суммарной характеристике. Горб будет всегда. Но каким он будет, зависит уже от большего числа параметров. Пример — семейство АЧХ фазоинвертора «в чистом поле» с разной частотой настройки тоннеля и то, как это трансформируется в салоне (График 3). От острого горба на 50 Гц до плавного подъема к о, как говорят американцы, когда наливают. Такой уровень выяснения отношений между частотными характеристиками сабвуфера и салона обычно закладывается в известные компьютерные программы расчета басовой акустики. Дается несколько значений характерной частоты передаточной функции: скажем, 50 Гц — для большой машины, 70 — для средней, 80 — для компактной. Или, кто пощедрее, рекомендуют посчитать самим по простейшей формуле: 170 поделить на длину салона в метрах и вот, — волшебная частота перед вами. Здесь обычно возникают стандартные (хотя по-прежнему правильные) вопросы. Какая у меня машина — средняя или компактная? Это ведь где как считается. А если померить да поделить, то откуда докуда мерить? В хэтчбеке, от педалей до порога пятой двери или от спидометра до заднего стекла? В седане считать багажник отделенным от салона или — туда же, до кучи? И потом, если все так гладко, то почему что-то не много видно частотных характеристик, как на сладеньких графиках из предыдущих примеров? Да потому, что это все — теория, а она, как известно, не дает ответа, она дает направление на ответ. Для сверки с практикой были последовательно, с использованием одного и того же сабвуфера, с досконально измеренной АЧХ в свободном пространстве, сняты реальные передаточные функции салонов нескольких типов автомобилей. Все основные типы кузовов ВАЗ плюс три заграничных хэтчбека разного размера. Поскольку акустика салона влияет на звуковое давление внутри не только на самых низких частотах, но и на средних, измеренные АЧХ прошли на разной высоте над осью частот. Так как мы обсуждаем не абсолютное усиление звукового поля в салоне, а форму частотной характеристики этого поля, кривые свели к общему уровню, совместив их на отметке 80 Гц. То, что получилось — на Графике 4, перед вами. Не надо иметь ястребиный глаз, чтобы увидеть, что практические детали передаточной функции салона напоминают теоретическую кривую только в самых общих чертах. А подробности, подробности-то каковы! Откуда, спрашивается, такая затейливость практики в сравнении с аскетичной простотой теории? А вот откуда. Физическая модель, на которой базируется простейшая теория компрессионной зоны, представляет автомобиль в виде абсолютно жесткой трубы, словно вырубленной в скале, в которой отражают звук только торцевые стенки, а боковые — ни-ни. Реальный автомобиль, во-первых, преисполнен отражающих поверхностей, а во-вторых, существенно нежесткий. Первый фактор в ответе за причудливые волны выше 100 Гц, где начинают гулять стоячие волны. Второй, нежесткость кузова, вызывает искажение АЧХ передаточной функции на нижних частотах, далеко внутри компрессионной зоны. Между 50 и 80 Гц все кривые ведут себя на удивление дружно. «Нежесткость кузова» — выражение условное, поскольку являет собой два феномена. Один — это мембранные колебания панелей кузова под действием пульсаций давления внутри. Вспомните, ведь в пределах компрессионной зоны давление пульсирует во всем салоне одновременно, поэтому тонкие стальные панели и стекла, закрепленные в упругих уплотнителях, дышат в такт колебаниям давления. Как это происходит, хорошо известно всем, кто хоть раз наблюдал соревнования по SPL: там колебания стекол и панелей кузова ощущаются рукой, а то и видны на глаз. При этом надо относиться с пониманием к тому, что каждая колеблющаяся деталь норовит еще играть на своей резонансной частоте, откуда и появляются на АЧХ характерные горбы и провалы. Второй — влияние утечек, которое даже в расчетах сабвуферов предлагается учитывать коэффициентом Qb. Кузов автомобиля уж тем более эти потери имеет, и в достатке. Есть неизбежные щели и неплотности — раз. Есть предусмотренная умышленно система вентиляции кузова — это два. Все это дело начинает сказываться именно на самых низких частотах, в зоне компрессии. Причем чем ниже частота, то есть чем меньше ожидаемая скорость движения воздуха через прорехи — тем сильнее их влияние. Два эти вместе взятые явления и несут ответственность за то, что на практике неуемный рост отдачи на самых низких частотах не реализуется никогда. Не редко, а именно никогда. Речь, правда, часто идет о частотах 20 — 25 Гц, это где кузов оказался достаточно жестким и герметичным. Но бывает, что уже на 30 — 35 Гц АЧХ далеко отходит от генеральной линии, предписанной теорией. Как быть теперь, спрашивается. В смысле — куда крестьянину податься? По графикам для реальных машин получается, что с теоретической кривой АЧХ все равно попадаешь пальцем в небо. Но это пессимистическая точка зрения. Оптимистическая же такова: «Да, пальцем. Да, в небо. Но все-таки в небо, а не в землю, а это уже прогресс…» Зарядившись оптимизмом, постараемся закрепить успех. Для начала мы попытались обобщить индивидуальные кривые, усреднив величины акустического усиления на каждой частоте. Получилась хоть и довольно непростая, но уже, во всяком случае, доступная для понимания кривая (черная на Графике 5). Там же нарисовали теоретическую кривую, как бы должно было быть по компрессионной модели. На третью кривую, синюю, пока не смотрите, об ней разговор особый. А вот эти две, «средняя по больнице» и теоретическая, оказались завидно близки в диапазоне от 40 до 80 Гц. Ниже 40 усредненная кривая заметно проседает по отношению к теории, а выше 80 Гц начинается такое, что ни в какие теории не вписывается. В принципе, это уже готовый практический результат. Но, не доверяя даже себе, как предписывал покойный Мюллер, решили сравнить полученные результаты и уже оформившиеся рекомендации с теми, что дают классики жанра. В роли классика здесь выступил Том Нюзен — главный эксперт американского журнала «Car Stereo Review». Еще в 1996 году он опубликовал работу, где изучал переходную функцию салона, в основном с целью ответить на вопрос, влияет ли на уровень басов расположение и ориентация сабвуфера в багажнике. Ведь действительно, многие отмечают, что от того, где в багажнике установлен сабвуфер и куда направлен динамик, характер басов зависит очень сильно. Выводы Тома, причем не голословные, а подтвержденные огромным количеством измеренных характеристик, оказались довольно нетривиальны. Главные из них — два. Первый: на воспроизведение частот ниже 80 Гц положение сабвуфера практически не влияет. Второй: на АЧХ в полосе частот 80 — 100 Гц влияет, причем самым решительным и непредсказуемым образом. В качестве побочного результата своих изысканий Том сформулировал свои рекомендации по выбору расчетной модели передаточной функции, которая, по его мнению, является универсальной. Во всяком случае, он утверждал в своей статье, что с помощью предложенной им зависимости покрывается диапазон кузовов от Chevrolet Corvette (его личного транспорта в то время) до Ford Aerostar: примерно от «Таврии», стало быть, до почти что «Газели». Том привел в своей статье таблицу, по которой можно построить универсальную кривую. Мы построили, это как раз — третья, синяя на рисунке. Размытым цветом обозначена «сумеречная зона» непредсказуемых результатов. В целом, как мы видим, получилось совпадение с нашими результатами почти что подозрительное. Даже выкрутасы на усредненной кривой (черной) пришлись именно туда, где, по словам американского гуру, им и положено быть. В терминологии классической теории компрессионной зоны универсальной кривой Тома Нюзена соответствует частота перехода 63 Гц при добротности Q = 0,9. У «нашей» теоретической кривой частота была такая же, а добротность — ниже, Q = 0,7. Налицо, вроде бы, парадокс, кто внимательно читал. Начали с того, что передаточная функция напрямую зависит от размера салона. Типа за здравие. А закончили — универсальной кривой, в которой размер салона вообще не фигурирует. Как так? Все в порядке, товарищи, если посмотреть пошире да попристальнее. Как мы говорили, форма АЧХ (а не ее высота над осью частот) в диапазоне 40 — 80 Гц оказывается предсказуемой и особенно не зависит от ординаты точки перегиба. Размер салона должен был бы, по идее, определять форму кривой вблизи точки перегиба, определяя, где именно этот перегиб произойдет. А там, как мы убедились и сами, и благодаря подвигам Тома Нюзена, изящная теоретическая кривая все равно превращается в бурные волны, поэтому собственно момент перехода теряется в морской пене. Так что давайте теперь вместе глядя на все предшествующее сформулируем выводы во всей прелести их практической применимости.

1. Мечтать о том, чтобы раздобыть где-нибудь настоящую, правильную, окончательную передаточную функцию своего автомобиля больше не нужно — выбирайте из меню. Меню не длинное, но, может, что подберете…

2. …только смысла в этом особого нет. Не станете же вы рихтовать АЧХ сабвуфера в надежде попасть в особенности кривой передаточной функции?

3. На практике теоретической зависимостью пользоваться можно. Более того, можно упростить себе жизнь, ограничив себя одной-единственной кривой передаточной функции, на все случаи жизни. С таким подходом в пределы площадки, пользуясь спортивной терминологией, вы попадете. А точнее не попадете, какой бы индивидуальной ни была примененная вами кривая. Ведь именно там, где она начинает быть индивидуальной, начинается болтанка АЧХ, вызванная множеством факторов, не входящих в теорию компрессионной зоны.

4. На самых низких частотах ваша реальная АЧХ «отпадет» от теоретической и пройдет ниже. Насколько ниже — зависит от особенностей кузова и даже от его технического состояния. Повлиять на эту характеристику почти невозможно, ведь речь идет не о вибродемпфировании (вы ведь об этом подумали, признавайтесь), а о механической жесткости. А жесткость — это другая история. Посмотрите на боевые SPL-машины с их каркасами, стеклами на болтах и прочим. Посмотрите и забудьте. Доверьтесь судьбе.

5. Границы «болтанки» АЧХ на границе компрессионной зоны в большинстве случаев совпадает с областью деления полос между сабвуфером и мидбасами. Там-то и предстоят основные бои. Предстоит поиграть и месторасположением сабвуфера, и его ориентацией, не говоря уже о подборе частот разделительных фильтров. Поблагодарите тогда конструкторов кроссоверов, которые не поленились сделать ФВЧ и ФНЧ с раздельной регулировкой.

6. Басовый эквалайзер, когда он есть в усилителе, больше всего был бы нужен не на частотах 40 — 50 Гц, как чаще всего бывает, а на 25 — 40 Гц. Вот здесь с его помощью реально исправить АЧХ, проседающую от потерь на деформацию и утечки. Так что, если увидите такой (встречаются) — возьмите на заметку.

И в заключение. Если вы пользуетесь программами расчета сабвуферов, где передаточная функция салона задается в виде частоты точки перегиба, берите 63 Гц и ни о чем больше не думайте. Точнее все равно не станет. Если частоты и добротности — берите частоту такую же, а добротность — от 0,7 («наша кривая») до 0,9 (кривая Тома Нюзена). Кому больше доверяете. И, наконец, если у вас есть программа, где акустика интерьера задается по точкам (например, JBL Speaker Shop или Bass Box от Harris Technologies), перенесите туда опорные точки передаточной функции по таблице внизу, а потом кликните дважды на 125 Гц для нормализации кривой.

Что такое децибел на октаву

Что такое децибел? (Определение громкости звука)

Определение громкости звука основано на психофизическом законе, установленном в 1846 году Э.-Г. Вебером, который заложил основы «психометрии», т.е. количественных измерений ощущений. Поскольку ощущение является субъективным процессом, то абсолютные измерения силы ощущений невозможны, и Вебер перенес проблему в область измерения относительных величин и искал минимальные различия в ощущениях, которые можно зафиксировать.

Суть закона Вебера заключается в том, что чувствительность уха человека к звуку меняется, как логарифм интенсивности звука. Аналогичные соотношения были установлены Э.-Г. Вебером и Г.-Т. Фехнером и для других ощущений, даваемых органами чувств человека, — осязания и зрения (Фехнеру принадлежит большое количество работ по «психофизике», которую он определял, как «точную науку о функциональных зависимостях между телом и душой, общее — между материальным и духовным, физическим и психическим миром»).

Децибел – это некая относительная величина. В принципе, с помощью децибела можно изменять что угодно. Скажем, Михаил Чернецкий в своей статье в журнале «Звукорежиссер» приводит такой пример: «Так как децибел — величина относительная, то с его помощью можно измерять все, что угодно — хоть музыкальные интервалы. Действительно, в одной октаве содержится шесть нотных интервалов, а изменению напряжений в два раза (как бы, «на октаву») соответствует изменение уровня на 6 дБ, т.е. музыкальный звуковысотный интервал в один тон соответствует одному децибелу. Причём значения совпадают с точностью 0,0004». Ну а для расчета этой хитрой единицы применяются следующие формулы:

Где U1 — опорное напряжение; U2 — измеряемое напряжение; N — их соотношение в децибелах.

Существуют различные опорные напряжения, чтобы не было путаницы, обычно указывается, что именно имеется ввиду. Опорная величина должна указываться после букв дБ. В английском языке приняты две основные величины: обозначению dBu (русское дБ) — соответствует опорное напряжение 0,775 В; обозначению dBV (русское дБв) — соответствует опорное напряжение 1В; встречается и обозначение dBm (дБм), для него опорный уровень — также 0,775В.

Если сравниваются мощности, то принято использовать формулу

Где P1 и P2 – опорная и измеряемая мощности соответственно.
Если полученная величина окажется отрицательной, то это означает, что измеряемая величина меньше опорной.
При измерении динамического диапазона (разница между максимальным и минимально возможными уровнями инструмента или какого-либо устройства) используется формула

Где Pmax и Pmin — максимальное и минимальное звуковые давления.

Источник звука Уровень, дБ Динамический
минимальный максимальный диапазон, дБ
Гитара 40 55 15
Пение женское 45 80 20 — 35
Пение мужское 40 85 20 — 45
Орган 50 85 35
Виолончель 35 70 35
Рояль 35 80 45
Эстрадный оркестр 45 100 45 — 55
Симфонический оркестр 35 110 60 — 75

В практических целях при определении динамического диапазона источника звука используют уровни звукового давления, вычисляя их разность. Например, так как максимальный уровень звучания рояля составляет 80 дБ, а минимальный — 35 дБ, то говорят, что его динамический диапазон составляет 80 – 35 = 45 дБ. При этом 80 дБ и 35 дБ — это уровни звукового давления относительно условного нулевого акустического уровня (порога слышимости). В таблице приведены параметры, характеризующие динамический диапазон некоторых источников звука.

Что громче, или интенсивность окружающего «аккомпанемента»:
Шепот листьев — 10 дБ
Тихий разговор — 40 дБ
Шум воды из крана — 45 дБ
Шум трамвая — 70 дБ
Автомобильный гудок на расстоянии 8 м — 105 дБ
Рок-концерт — 120 дБ
Фейерверки и петарды — 130 дБ
«Лимит» у современных аудиосистем — 130 дБ
Дрель — 135 дБ

ЭТО ОПАСНО! Давно замечено, что шум обладает убийственной силой. Человек, в сущности, очень хрупкое создание: смертельно опасным для него становится шум интенсивностью свыше 170 децибел (дБ). Что уж говорить о мрачных временах Средневековья, когда существовала казнь «под колоколом»: приговоренный медленно и мучительно погибал рядом со звонницей

В статье были использованы материалы сайта FDSTAR: Определение громкости звука. Что такое децибел?

Вопрос радиолюбителям. Что значит дБ на октаву?

Это означает крутизну затухания сигнала в разделительном фильтре. На сколько дБ ослабляется выходной сигнал при изменении частоты на октаву.

6 — сигнал уменьшается вдвое.
12 — в 4 раза
18 — в 8 раз.

А что лучше — зависит от цели.. . Почитайте лучше теорию (хотя бы в виде пары статей) , сами поймёте =)

дополню:
надо еще учитывать то, что динамик имеет диаметр меньще звуковой волны, работает в поршневом режиме.
при не правильной настройке можеш банально изуродавать дин, повится как бы инфразвуковое излучение, которое тупо раорвте дин.
поэтому и делают фильтры с падением дб/октаву, что бы знать, на какой частоте, будет падение фильтра.
что бы точно иметь понятие, почитай в гугле что такое октава и дб.
а что лучше, да так скажем:
6дб/окт падение начавшись на 100гц окончится где то на 60гц
а18дб/окт со 100гц закончится где то на 90гц
поключать фильтры к головке надо только что бы фильтр служил питанием дину, то биш последовательно.
иначе ка ксказал выше, ты достигнеш инфразвука на момент разрядки фильтра и у тя дин развалитс.

Это означает крутизну затухания сигнала в разделительном фильтре. На сколько дБ ослабляется выходной сигнал при изменении частоты на октаву.

6 — сигнал уменьшается вдвое.
12 — в 4 раза
18 — в 8 раз.

А что лучше — зависит от цели.. . Почитайте лучше теорию (хотя бы в виде пары статей) , сами поймёте =)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *