Пружинный ревербератор как устроен

22

Как это работает:
реверберация

Ревербератор – это «железное» устройство, либо программный продукт (плагин), имитирующий эффект реверберации. Эффект в обработке звука очень нужный, ревербератором можно дать инструменту больше пространства, ширины, расположить инструмент в виртуальном пространстве трека дальше или ближе, в общем, вещь практически незаменимая.Прежде чем переходить к устройству ревербераторов, нужно разобраться с самим эффектом реверберации. Итак, в чем же он заключается?

Попробуйте что-нибудь громко сказать в комнате у себя дома, в ванной, а потом в пустом зале. Разница в звуке заметна, как говорится, невооруженным ухом) Связано это с различным характером отражений звука от стен и других поверхностей помещения, и с расстоянием до отражающих поверхностей. Ревербератор как раз и эмулирует такой эффект, иначе говоря, добавляет в исходный сигнал получившиеся отражения от стен и поверхностей.

К слову, эффект реверберации можно получить не прибегая к помощи ревербератора, достаточно записать инструмент в подходящем помещении. Способ этот очень негибкий и зачастую трудновыполнимый, поэтому им пользуются нечасто. Из знаменитых примеров «живой» реверберации в записи можно привести вступительное соло в песне «Sorrow» (Pink Floyd, альбом «A Momentary Lapse Of Reason»). Для записи этого соло пинки сняли стадион Уэмбли на ночь, установили в центре поля всю звуковоспроизводящую аппаратуру, а на местах для болельщиков поставили микрофоны. Могучий ревер получился, можете сами убедиться)

Итак, рассмотрим ревербераторы поближе.

Реверберационная комната (Room)

Вообще, комнату сложно назвать устройством) Но все же это не просто помещение, здесь созданы условия для получения эффекта реверберации с различными характеристиками. В комнате (иногда комнату называют «реверберационной камерой» или «эхо-камерой») устанавливается источник звука (громкоговоритель, либо исполнитель) и микрофоны, настраивается положение специальных отражающих листов, иногда устанавливаются звукопоглощающие элементы (поролоновые пирамиды на стенах, вертикальные переборки). Таким образом, в микрофон приходит сложная суперпозиция отраженных и неотраженных волн, что и является следствием эффекта реверберации. Такие комнаты – удел крупных студий, они дороги и занимают много места, однако результат оправдывает затраты. Впрочем, и у такой технологии есть минусы, главным образом проблема заключается в трудности изменения времени реверберации.

Пластинчатый ревербератор (Plate)

Также такой ревербератор называют «листовым». Представляет собой большой лист металла (как раз сам лист и является проводником звуковых колебаний), источник звука, примыкающий к листу, звукосниматели, и набор поглощающих мягких подушек, которые служат для изменения времени реверберации. Минусы такого ревербератора: искажения при обработке сложного сигнала и громоздкость конструкции. Специфическое звучание пластинчатого ревербератора оставило след в звукозаписи, несмотря на некоторую неестественность звучания, и эмуляция этого вида реверберации сейчас встраивается практически во все программные ревебераторы.

Пружинный ревербератор (Spring)

Пружинный ревербератор состоит из электромеханического преобразователя (преобразует электрический сигнал с усилителя в механические колебания), пружины (которая и является проводником колебаний) и звукоснимателя. Довольно старая конструкция, но она до сих пор используется в гитарных комбиках из-за своей дешевизны и компактности. Звук в миксе с исходным сигналом напоминает естественную реверберацию, но также имеет некоторый специфичный отзвук.

Ленточный ревербератор (Tape)

Такой ревербератор еще часто называют «магнитным» или «магнитофонным». Был очень популярен в 70-ые и 80-ые. Ленточный ревербератор очень сильно напоминает обычный магнитофон, главные отличия заключаются в закольцованной ленте и большом количестве воспроизводящих головок (иногда их количество доходило до нескольких десятков). Сигнал подается на записывающую головку, а затем считывается воспроизводящими головками с различными уровнями выходного сигнала (чтобы обеспечить эффект затухания).

После считывания пленки все сигналы с воспроизводящих головок смешиваются и подаются на выход ревербератора. Для работы такого ревербератора необходима большая скорость движения ленты, иначе вместо реверберации мы получим эффект эха, что является уже совсем другим эффектом (хоть и имеющим одинаковую механику).

Цифровой ревербератор (Digital)

Вот и добрались до современных примочек) По методу обработки сигнала цифровые ревербераторы схожи с ленточными, только со значительно более сложной архитектурой. Главным элементом обработки является многоотводная цифровая линия задержки (Digital Delay Line). Если проводить аналогию с ленточными ревербераторами, то «отводами» в нем являются воспроизводящие головки, только в цифровом ревербераторе отводов может быть сколько угодно, а расстояние между головками (то есть время между отводами) можно менять. В цифровых ревербераторах обычно заложено несколько типов алгоритмов обработки сигналов, обычно это эмуляция различных комнат и «железных» ревербераторов (ленточных, листовых, пружинных), и, естественно, есть возможность менять параметры каждого алгоритма и смешивать различные алгоритмы. Все это делает цифровой ревербератор чрезвычайно мощным и гибким инструментом, причем очень и очень компактным.

«Железные» ревербераторы это, конечно, круто, но вот только большая часть музыкантов-любителей при работе над своими записями ими не пользуется. А почему? А потому что есть такая замечательная штука, как VST-эффекты) И различных VST-ревербераторов полным полно, хоть платных, хоть бесплатных. Разберем основные параметры программных ревербераторов, с которыми нам предстоит работать (к слову, программные ревербераторы – это цифровые ревербераторы, только программные)).

• Pre-Delay — Предзадержка, иными словами. Этот параметр отвечает за время между приходом к слушателю прямого сигнала и появлением первого отражения.
• ReverbTime — Длительность реверберации (время затухания звука на 60 дБ), тот самый «реверберационный хвост»
• ReverbDelay — Промежуток между ранними отражениями и остатком реверберации (то есть остальными отражениями, которые друг с другом смешиваются и многократно накладываются)
• Diffusion — Характеризует диффузность, «расплывчатость» звука. Не стоит этот параметр устанавливать слишком маленьким, возможно появление дискретности реверберации, эффекта множественного эхо
• EarlyReflectionLevel —Уровень ранних отражений, характеризует отражающие свойства помещения, с помощью этого параметра, в совокупности со следующим, можно имитировать различные отражающие поверхности
• HighDamp — Определяет сглаживание высокочастотных составляющих отраженного звука. Как известно, высокочастотные колебания затухают быстрее, для этого и нужен этот параметр. К тому же, поверхности отражают звук по-разному в плане амплитуд различных частот, таким образом этот параметр можно использовать для имитации различного материала стен или других элементов помещения
• Density — Определяет плотность ранних отражений, что в свою очередь характеризует геометрию помещения.

Это основные параметры ревербераторов, есть еще куча других, как для корректировки амплитудно-частотной характеристики реверберации (Low Damp, High Cut, Low Cut), так и для определения геометрии помещения (Size, Wall Vary, Release Density). Впрочем, как и с любыми другими эффектами, здесь главное практика, лучше один раз покрутить ручки, чем сто раз прочитать описания того, что эти ручки делают)

Пружинный ревербератор

Кому хотелось когда либо сделать что то своими руками, для себя же — так это музыкантам. Их вечные поиски интересных схем различных перегрузов, усилителей, эквалайзеров и прочего занимают кучу времени, но результаты работы шикарны. В этой статье хочу обратить внимание на довольно известный прибор, который использовали в своей жизни, наверное, почти все гитаристы – ревербератор. Но хочу подчеркнуть то, что это не электронный вариант устройства, а самый натуральный, старинный и первый – пружинный. Его звук наполнен духом винтажных блюзовых импровизаций и полон классики электрогитарного звучания. Теперь к сути дела. Ревербератор добавляет в сигнал эффект эхо, но делает это не как похожий на него delay. Последний «копирует» сигнал и «вставляет» эти копии с задержкой после основного сигнала и после предыдущей такой «вставки». Что же делает ревербератор: он пропускает сигнал через себя и не оставляя признаков чистого сигнала (зависит от конструкции ревера), выдаёт только сигнал с определёнными гармониками. Что бы понять, что это такое и в чём разница, вспомните, когда вы стоите в большом пустом помещении (например склад) и что то говорите – имеете тот самый эффект реверберации.

Итак, что бы мне перейти к принципиальной схеме, нужно сначала объяснить принцип работы сего устройства. Из названия не трудно понять, что основным компонентом будет пружина (о характеристиках разных пружин чуть позже). Пружина – упругое тело, которое может передавать механические колебания. Если мы будем воздействовать на пружину колебаниями с одного конца, то на другом конце будут те же колебания, но только слабее и немного изменённые в своей структуре. А теперь переносим этот принцип на практику. Подавая на один конец пружины колебания, к примеру, музыкальные, на другом конце будем иметь тоже самое, но с тем самым «эффектом большого пустого помещения». Теперь о тонкостях. Чем длиннее пружина, тем сильнее эффект. Чем пружина более жесткая, тем более чёткий, сильный сигнал на выходе. Также есть разница, какой внутренний диаметр у пружины, её толщина и расстояние между витками. Почему именно пружина? Ответ вполне логичен: для того, что бы получить гармоники колебания должны пройти через множество материала, грубо говоря. Это значит, что в принципе можно сделать ревербератор и с прямым куском проволоки, но эффект будет минимальным, а пружину используют потому, что в ней этой «проволоки» больше, и следовательно эффекта добиться легче. Это пока что всё что необходимо знать о пружине для того что бы сделать ревербератор. Теперь потрясу Ваше воображение (наконец то) схемой:

Схема изначально рисовалась для моих друзей из Финляндии, Швеции и Германии, поэтому в основном на английском языке.

Как можно видеть из неё, тут использованы такие компоненты:

1. Источник сигнала (у меня это была гитара, потому что делал для гитары, но может быть что угодно)
2. Усилитель (AMP)
3. Динамик с прикреплённым к нему одним концом пружины
4. Динамик с прикреплённым к нему вторым концом пружины
5. Клеммы входа, выхода, заземление

Итак, разбираем этот список в подробностях. Первым у нас идёт источник сигнала. Это может быть любое что то, что выдаёт звуковой сигнал. Не важно, гитара, микрофон, плеер или ещё что. Далее видим, что этот сигнал поступает на усилитель. Этот компонент для экономии времени можете купить в магазине, НО тут можно схитрить. Если пойдёте тем же путём что и я, то купите в любом магазине маленькие колонки типа этих:

Их мощность 2 – 5 Ват, и этого вам хватит, но вся соль в том, что это уже готовый усилитель который нам абсолютно подходит и 2 динамика, необходимых нам для ревербератора! Короче говоря – почти весь набор компонентов сразу и за небольшие деньги. Но если у вас есть готовый свободный усилитель и 2 динамика – можете использовать их.

Итак, как можно было понять, сигнал поступает на усилитель, проходя через него становиться довольно мощным для того, что бы передать свои колебания пружине. Выход усилителя идёт на динамик с прикреплённым к нему одним концом пружины. Таким образом, на пружину поступают механические колебания сигнала от динамика. Мы преобразуем, фактически, электронный сигнал в механический через динамик. Далее, сигнал проходит в механическом виде через плотное, колеблющееся тело – пружину. На втором конце её прикреплён второй динамик, который служит «приёмником» механических колебаний и преобразователем их обратно в электрический. И вот он момент истины – на выходе у нас уже не просто сигнал, а пропущенный через плотное тело, имитирующее прохождение звуковых волн через большое пространство. Теория ясна и теперь можно вдаваться в технические подробности. Сперва хочу показать то, как нам стоит собрать шасси для нашей конструкции. Не будем ходить далеко и придумывать нечто заумное. Для нашего проекта нам нужна прочная основа в виде перевёрнутой «П», смотрим:

Вы можете видеть, что для шасси использовано 3 основных компонента: несущая планка, уголок один и уголок второй. Всё это вместе скручивается винтами. Где взять эти вещи? В любом строительном супермаркете, магазине есть отдел с такими вещами. Они предназначены изначально для скручивания деревянных конструкций, есть очень разных размеров, форм. Сделаны из метала – и это хорошо. В этой области Вам предоставляется огромный выбор для полёта фантазии. На втором рисунке представлены такие детали.

Основа для нашего ревербератора готова. Теперь, на следующем этапе нашей работы, приступаем к монтированию пружины и динамиков. Пружину я использовал самодельную. Навивал её из медного провода толщиной 1мм на диаметр приблизительно 2 см. В длину пружина была около 25 см уже в натянутом, установленном состоянии. Крепится пружина своими концами к уголками. Она должна быть натянута очень хорошо и не провисать! Иначе, теряется упругость и эффекта может не быть вовсе. Пробуйте разные пружины, из разных металлов, что бы достичь максимальной упругости. Также хочу заметить то, что разные металлы звучат здесь по-разному. Медь имеет довольно мягкое звучание за счёт того, что она довольно мягкая. Недостатком её есть то, что в силу этой же мягкости, сила сигнала на выходе довольно маленькая, и может понадобиться еще один предварительный усилитель на выходе, что бы поднять амплитуду сигнала. Сталь, например, имеет абсолютно характерный металлический звон, призвук. Сигнал со стали довольно чёткий и мощный. Именно стальные пружины используются в заводских моделях пружинных ревербераторов.

Если Вы читали внимательно, то наверняка заметили, что в первый раз я сказал «динамики с прикреплёнными к ним концами пружины» а во второй раз «концы пружины крепим к уголкам» — замешательство, не так ли? Вовсе нет. Пролью немного света на эту дилемму. Смотрим на рисунок:

Тут видно, что на нашем шасси нужно закрепить оба динамика по разные стороны. Между уголков натянуть пружины, закрепив её концы как Вам будет удобно: либо скотчем, либо изолентой, либо же прикрутить (всё зависит от пружины). От динамиков идут провода к выходу усилителя и к выходу с нашего ревербератора (или через предварительный усилитель, если нужно). Имея такую конструкцию переходим дальше, и смотрим как же нам передать механические колебания динамика, пружине. Иными словами, как соединить динамики с пружиной:

Динамик крепиться с пружиной через кусок проволоки или чего-либо другого, достаточно твёрдого. Одним концом эта «палочка» приклеивается к динамику в его середине, а другим к перпендикулярному месту на пружине. Клей «Момент» отлично всё держит и достаточно быстро сохнет. Заметьте, что динамик должен быть надёжно и неподвижно закреплён на шасси, иначе перпендикулярность нарушается и колебания приобретают другой вектор, что влечёт потерю силы сигнала на выходе. Всё должно быть ровно и перпендикулярно. Таким образом, динамик колеблясь, передаёт эту механическую энергию пружине, на другом конце которой установлен второй динамик-приёмник. Он крепиться к пружине таким же образом.

Существует много разных способов прикрепить пружину к динамику. Я предлагаю Вам этот, как самый практичный, лёгкий и надёжный. Ниже представлено несколько фотографий на разных этапах постройки.

Это самая первая экспериментальная модель с креплением пружины прямо к излучателям. Она была не эффективной, пружина провисала и в месте крепления неплотно прилегала к диффузорам. Усилитель из настольных колонок «мыльниц», которые я советовал Вам использовать.

А вот вторая фотография – окончательный вариант моего пружинного ревербератора. Тут в шасси использованы уголки и прямые планки, которые я советовал Вам. В корпусе под шасси находиться усилитель, гнёзда входа-выхода, гнездо питания усилителя. Ручка которую вы видите на передней панели – регулятор на 100К. Он регулирует соотношение чистого звука и звука с эффектом на выходе. Иными словами % чистого звука и с эффектом. Как динамик-передатчик использован динамик из таких же колонок – мыльниц, 4 Вата и 8 Ом сопротивления. Как динамик-приёмник взят динамичек из трубки телефона. Его характеристик я к сожалению не помню. Ниже хочу представить видеозапись, сделанную мной для презентации работы готового устройства. В этом видео вы увидите окончательную модель пружинного ревербератора, изображенную на последней фотографии.

В самом конце обо мне: эту конструкцию я ни откуда не брал, придумывал сам. По началу искал готовые схемы, но таких в интернете 1 -2, поэтому и решил написать свою статью. Надеюсь она поможет тем, кто хочет себе пружинный ревербератор.

Kelewin (Андрей) Опубликована: 2011 г. 0 0
Вознаградить Я собрал 0 0

Ревербератор

Ревербератор (англ. Reverberator) — устройство или программа, имитирующая эффект реверберации. Реверберация, созданная с помощью таких устройств, называется искусственной, она может выполнять две задачи:

• Создание естественного пространственного эффекта.
• Создание искусственных эффектов, которые не существуют в природе.

При создании эффекта комната изменяется так, что слушатель думает, что звук звучит в определенном пространстве (атмосфере), а не в «сухой» студии звукозаписи.

Содержание

Создание эффекта реверберации [ править ]

Реверберационная комната [ править ]

Первые эффекты реверберации создавались при помощи реального физического помещения, так называемых эхо-камер. В одном конце комнаты устанавливалась колонка, проигрывающая звук, а в другом микрофон, записывающий этот звук вместе с эффектом реверберации. Эта техника по-прежнему используется, но она требует специальной звукоизоляции комнаты и создаёт одну из главных проблем — это трудность изменения времени реверберации.

Пластинчатый ревербератор (Plate) [ править ]

Система пластинчатого ревербератора использует электромеханические преобразования. Для создания вибраций используется большая пластина из листового металла. Звукосниматель фиксирует колебания, которые появляются по всей пластине, а результат выводится в виде звукового сигнала. Ранние модели использовали один звукосниматель, получая моно сигнал на выходе, более поздние модели имеют два звукоснимателя для создания стерео сигнала. Время реверберации можно регулировать с помощью поглощающих мягких подушек, сделанных из акустических плиток. Чем ближе поглощающая подушка, тем короче время реверберации. Однако, подушка никогда не касается пластины.

Пружинный ревербератор (Spring) [ править ]

Система пружинного ревербератора, также как и пластинчатого, использует электромеханические преобразования, но для создания вибраций используется пружина. На одном конце пружины установлен преобразователь, а на другом — звукосниматель, аналогичный тому, который используются в пластинчатом ревербераторе. Преобразователь создаёт колебания пружины, а звукосниматель захватывает их. Пружинные ревербераторы очень часто установлены в гитарных усилителях, это связано с их компактностью и низкой стоимостью.

Ленточный ревербератор (Tape) [ править ]

Ленточный ревербератор, также очень часто называемый магнитным ревербератором (магнитофонный). Самый распространённый ревербератор в 70х-80х годах. Такие устройства по конструкции сильно напоминали обычный катушечный магнитофон, хотя и имели принципиальные отличия. Подаваемый на вход ленточного ревербератора сигнал поступает на записывающую головку, с помощью которой записывается на «бесконечную» магнитную ленту (то есть ленту, замкнутую в кольцо). После этого сигнал считывается с ленты несколькими воспроизводящими головками, расположенными последовательно и рядом друг с другом. При этом количество головок в некоторых моделях могло доходить до нескольких десятков. Для того, чтобы реверберация носила затухающий характер, уровень считываемого с каждой последующей головки сигнала должен быть меньше предыдущего. Сигналы со всех головок воспроизведения смешиваются и поступают на выход устройства. Кроме того, эти же сигналы (уже значительно ослабленные) вновь подаются на записывающую головку вместе с основным сигналом.

Для того, чтобы качество реверберации было более или менее приемлемым, устройство должно обеспечивать довольно высокую скорость движения ленты — 38 см/с — и небольшое расстояние между воспроизводящими головками. В противном случае будет наблюдаться эффект эха с отчетливо прослушиваемыми повторами, что к реверберации никакого отношения не имеет. Как правило ленточные ревербераторы могли работать в обоих режимах (реверберации и эха), так как механизм работы у этих эффектов один и тот же.

Цифровой ревербератор (Digital) [ править ]

Цифровые ревербераторы для создания эффекта реверберации используют различные математические алгоритмы. Вследствие того, что реверберация вызвана очень большим количеством эхо, простые алгоритмы ревербераторов используют несколько схем задержек и обратной связи для создания больших, распадающихся серий эхо. Более продвинутые цифровые ревербераторы могут имитировать различные временные и частотные отклики реальных комнат.

С появлением цифровой обработки звука и других цифровых технологий стало возможным моделирование практически любой «эхо-камеры»; по этой причине реверберационные комнаты перестали использоваться. Однако, естественно звучащие пространства, такие как церкви, продолжают использоваться в классической и других формах акустической музыки.

Свёрточный ревербератор (Импульсный) [ править ]

Свёрточный ревербератор — это цифровой процессор, моделирующий реверберацию физического или виртуального пространства на основе математической свёртки. В качестве свёртки используется предварительно записанный аудио сэмпл импульсного отклика моделируемого пространства. Процесс свёртки умножает каждый сэмпл звука для обработки (отражений) с сэмплами импульсного файла.

Основная цель импульсного ревербератора состоит в моделировании реального помещения, а именно точное повторение реверберации определённой комнаты или устройства. При создании свёртки помещения в нём устанавливается микрофон или несколько микрофонов (для стерео эффекта), затем производится очень короткий импульс звука (часто электрической искры), микрофон улавливает все эти звуки, как оригинальный, так и отклик комнаты на этот звук (то есть реверберацию). Затем запись импульса очищается и загружается в процессор свертки (в импульсный ревербератор).

В сравнении с другими видами ревербераторов импульсный считается наиболее качественным. Потому как импульсы повторяют все особенности и нюансы помещений в которых они записывались. То есть если записать свёртку кафедрального собора, а потом этой свёрткой обработать звук, то его звучание будет помещено в этот собор, повторяя все его особенности. Более того, импульсы часто снимаются с дорогих аналоговых ревербераторов, такой импульс способен очень точно моделировать этот ревербератор без необходимости его покупки.

Пружинный ревербератор

Реверберацией называется остаточное звучание (послезвучание), наблюдаемое в помещениях после прекращения действия источника звука. Послезвучание возникает в результате многократных отражений звуковых волн от стен, потолка и других поверхностей. Если же источник продолжает излучать колебания, то звуковое поле в помещении представляет собой совокупность прямого звука и многократных отражений. Реверберация субъективно оценивается как «гулкость» звучания.

Ревербератор представляет собой устройство, имитирующее реверберацию. С этой целью на воспроизводимый сигнал накладывается последовательность его запаздывающих повторений (эхо-сигналов) с постепенно убывающим во времени уровнем. Схема звукового тракта с ревербератором Р приведена на рис. 1.

Основными характеристиками ревербератора являются следующие:

Импульсная реакция — зависимость напряжения на выходе ревербератора от времени при напряжении на входе в виде короткого импульса. Если интервалы времени между следующими друг за другом эхо-сигналами превышают 0,05 с, то на реальном сигнале они могут восприниматься слушателем раздельно (флаттер-эффект), что оценивается как дефект искусственной реверберации, т.к. в помещении эти интервалы существенно меньше и отдельные эхо-сигналы объединяются в слуховом восприятии. Звучание ревербератора весьма неприятно, если его импульсную реакцию составляют эхо-сигналы, следующие через равные интервалы времени, — явление, практически невозможное в помещении.

Время реверберации Тр — время, в течение которого напряжение на выходе ревербератора после выключения источника стационарного сигнала на его выходе уменьшается в 1000 раз (уровень спадает на 60 дБ) от первоначального значения. Напряжение должно убывать по экспоненциальному закону, так же как в идеальном случае убывает звуковая энергия в помещении после выключения источника стационарного звукового сигнала.

Эффект искусственной реверберации можно регулировать изменением времени реверберации, т. е. скорости убывания уровня эхо-сигналов, создаваемых ревербератором, или изменением соотношения уровней прямого и реверберационного сигналов. В устройстве по схеме рис. 1 соотношение уровней изменяется двумя переменными резисторами. Оба способа регулировки дают в некоторых пределах одинаковое изменение гулкости звучания. Это дает возможность в простых ревербераторах пользоваться регулировкой второго рода, что значительно упрощает их конструкцию.

Частотная характеристика коэффициента передачи ревербератора — зависимость напряжения на выходе ревербератора от частоты при постоянной амплитуде входного напряжения.

Частотная характеристика коэффициента передачи помещения (рис. 2) существенно зависит от положений громкоговорителя и измерительного микрофона. На частотной характеристике большого помещения пики расположены нерегулярно; в среднем они распределены с интервалом 4/Тр [Гц] , а перепад между пиками и провалами достигает 25 дБ и более. Для того чтобы достаточно хорошо имитировать акустические условия большого помещения, плотности пиков частотных характеристик коэффициентов передачи ревербератора и помещения должны быть сравнимы.

Существует несколько систем ревербераторов. Далее описывается пружинный ревербератор, поскольку он имеет небольшие размеры, относительно дешев, не сложен конструктивно и поэтому доступен для изготовления в любительских условиях.

Принцип работы пружинного ревербератора

Основой пружинного ревербератора является линия задержки, состоящая из двух преобразователей (датчика и приемника механических колебаний) и натянутой между ними цилиндрической пружины (см. структурную схему пружинной линии на рис. 3).

Входной сигнал, усиленный усилителем У1, преобразуется в колебательные движения крутильного типа подвижного элемента датчика Д, которые передаются пружине. Механическая волна распространяется по пружине и достигает приемника через время, определяемое скоростью распространения колебаний в пружине и ее длиной. Отразившись от приемного конца пружины, волна возвращается к датчику, затем снова к приемнику и т. д., постепенно затухая.

Первый эхо-сигнал в пружинной линии задерживается на время ∆t, а следующие за ним эхо-сигналы сдвинуты во времени один относительно другого на 2∆t; пики на частотной характеристике коэффициента передачи ревербератора располагаются с интервалом 1/2∆t, Гц (рис. 4).

Самодельный трехпружинный ревербератор

Технические данные ревербератора: плотность пиков на частотной характеристике ревербератора не менее 15 в полосе 100 Гц; средний интервал времени между соседними эхо-сигналами — не более 0,025 с; рабочий диапазон частот 150 — 3000 Гц; время искусственной реверберации 3 — 4 с на нижних частотах рабочего диапазона с постепенным понижением к верхним частотам до 1,5 — 2 с.

Время реверберации на частотах выше 3 кГц в помещении относительно мало и определяется потерями при распространении звуковой волны в воздухе. Поэтому создание искусственной реверберации на верхних звуковых частотах часто неприятно для слуха. Увеличение же времени реверберации на нижних частотах ухудшает четкость и разборчивость звучания. Время искусственной реверберации на верхних частотах в пружинном ревербераторе относительно мало и не превышает обычно 2 с; с понижением частоты оно постепенно увеличивается, достигая иногда 6 — 8 с. Поэтому в конструкции ревербератора следует предусмотреть демпфер, способствующий уменьшению реверберации на нижних частотах.

Выбор параметров ревербератора. Первые два пункта изложенных выше требований удовлетворяются в трехпружинном ревербераторе с временем задержки 0,029; 0,037 и 0,043 с. Плотность пиков на каждые 100 Гц частотного диапазона такого ревербератора — около 20; средний промежуток времени между соседними эхо-сигналами — около 0,025 с.

Расчет пружины. Пружина представляет собой механический фильтр нижних частот. При среднем диаметре витка D [мм] (рис. 5) из стальной проволоки диаметром d [мм] пружина пропускает колебания крутильного типа с частотами ниже частоты среза fс = 253 · 10³d/D².

При использовании стальной проволоки диаметром d для получения требуемой частоты среза fс [Гц] диаметр навивки в миллиметрах должен быть равен

Частота среза пружинной линии задержки должна быть 3 — 4 кГц.

Пружины изготовляют из стальной «рояльной» возможно более упругой проволоки диаметром 0,2 — 0,4 мм путем навивки на токарном или моточном станке плотно, виток к витку. Длина проволоки, приготовленной для навивки, должна несколько превышать значение 3,14Dn (n — число витков пружине). Часть крайнего витка пружины загибается в виде крючка. Уменьшение диаметра проволоки затрудняет навивку, а увеличение ведет к росту размеров ревербератора.

Время задержки сигнала в пружине практически не зависит от частоты (за исключением частот, близких к fс, где оно возрастает) и определяется как ∆t = 0,32n/fс.

Число витков пружины зависит от требуемого времени задержки и находится по формуле n = 3,14∆tfс.

Выбор типа преобразователя. В качестве преобразователя может быть использован намагниченный ферритовый ротор, совершающий крутильные колебания под действием переменного поля, создаваемого катушкой с магнитным сердечником. Однако наиболее целесообразно выполнить преобразователь с подвижной катушкой 1 (рис. 6), расположенной в поле постоянного магнита 2. Катушку поддерживает проволока 3. Ток звуковой частоты, проходя по катушке, взаимодействует с полем магнита и вызывает крутильные колебания катушки, которые передаются пружине 4. Приемник аналогичной конструкции осуществляет обратное преобразование.

На рис. 7 указаны размеры катушки, при которых обеспечивается диапазон частот 150 — 3000 Гц при использовании пружин из проволоки диаметром 0,2 мм.

Катушку преобразователя наматывают с клеевой пропиткой на оправе из дюралюминия (рис. 8 ) так, чтобы проволока проходила сквозь катушку, как показано на рис. 7. Катушка содержит 30 витков ПЭВ-1 0,04. Когда клей высохнет, катушку аккуратно снимают, слегка сжав оправку. Выводы катушек должны иметь длину 50 мм.

Один из концов проволоки, предназначенный для соединения с пружиной, загибается в виде крючка на расстоянии не далее 2 мм от катушки; другой конец, имеющий длину 30 мм, служит поддерживающей проволокой.

При навивке пружин из более толстой проволоки площадь поперечного сечения намотки катушки увеличивается приблизительно пропорционально кубу диаметра проволоки (при неизменной частоте среза).

Конструкция ревербератора (рис. 9). Три пружинные линии задержки конструктивно объединены общими для датчиков постоянными магнитами 2 с полюсными наконечниками 3 у датчика и 5 у приемника колебаний. Длина ревербератора и радиус навивки пружин определены диаметром проволоки 0,2 мм и частотой среза 4 кГц (при этом D = 3,54 мм). Каждая пружина 1 состоит их двух половин правой и левой навивки для предотвращения изменений ориентации катушек в магнитном поле при усталостном раскручивании пружин. Числа витков в пружинных линиях, обеспечивающие различные задержки ∆t, должны быть следующими:

∆t, s . . . . . . . . . . . 0,029 0,037 0,043

n . . . . . . . . . . . 2X182 2X230 2X270

Стальные проволоки 7 и 8 диаметром 0,1 мм, поддерживающие катушку датчика 4 и катушку приемника колебаний 6 в магнитных полях, проходят через отверстия в металлических столбиках 9, 10 и фиксируются винтами 12.

Катушки датчика и приемника, имеющие сопротивление по 3 Ом, соединяются последовательно на расшивочных платах 11, укрепленных на столбиках. Провода, подводящие ток к катушкам, проходят рядом с соответствующей поддерживающей проволокой и приклеиваются к ней в двух-трех местах.

В качестве постоянных магнитов используются части кольцевого магнита из феррита бария от неисправного громкоговорителя.

Время искусственной реверберации на нижних частотах уменьшает демпфер в виде полосок губчатой резины 1 (рис. 10), приклеенных к пластинам 2 из органического стекла и размещенных у поддерживающих проволок.

Усилители ревербератора (рис. 11). Усилитель датчика обеспечивает на катушках с общим сопротивлением 9 Ом напряжение 1 В, устанавливаемое потенциометром R1 при входном напряжении не менее 10 мВ. Чувствительность усилителя приемника составляет 0,1 мВ; номинальное выходное напряжение не менее 1 В при отношении сигнал/шум не менее 50 дБ.

В усилителе предусмотрена возможность смешивания основного и реверберационного сигналов; сигнал с переменного резистора R14 на выходе усилителя датчика подается в усилитель приемника после регулятора уровня R26; таким образом, смешивание сигналов проводится манипулированием резисторами R14 и R26.

Данные трансформатора ТР1: магнитопровод Ш6X6,5 из пермаллоя, обмотка I — 1800 витков ПЭВ-0,1, обмотки IIa и IIb — по 400 витков ПЭВ-0,1. Сначала наматывают 900 витков обмотки I, затем 400 витков двойного провода обмоток IIa и IIb и, наконец, 900 витков обмотки I.

Сборка и налаживание пружинного ревербератора. Сборку ревербератора начинают с установки на плате магнитов преобразователей и металлических столбиков. Затем укрепляют поддерживающие проволоки с катушками датчика и приемника в нижних отверстиях металлических столбиков и растягивают между катушками обе половины наиболее длинной пружины (∆t = 0,043 с). Если имеются «слипшиеся» витки, то нужно попытаться растянуть в этом месте пружину или заменить ее новой. Места соединений проклеивают, а выводы катушек пропаивают.

После этого включают усилители и проверяют работу первой линии задержки при синусоидальном сигнале на катушках датчика напряжением не более 0,2 В. Искажения кривой на экране осциллографа (преимущественно в области нижних частот) могут быть вызваны наличием «слипшихся» витков, люфтов в местах механических соединений, механическим контактом катушек с полюсными наконечниками.

Чрезмерное ограничение частотной характеристики пружинной линии в области верхних частот может быть вызвано неправильным расчетом пружины (это приводит к понижению частоты среза), наличием «слипшихся» витков и увеличенными по сравнению с рекомендованными размерами катушек преобразователей.

Аналогичным способом собирают и налаживают две другие пружинные линии. Затем устанавливают пластины с наклеенными полосками пористой резины. Степень сжатия резины между пластинами определяет время искусственной реверберации на нижних частотах.

Измерения в пружинном ревербераторе. Проверка правильности расчета времени задержки пружин и времени реверберации требует специальной аппаратуры, недоступной радиолюбителю. Поэтому все необходимые данные предлагается получить косвенными способами, включая звуковой генератор на вход ревербератора и вольтметр на его выход. Измерения следует проводить для каждой пружинной линии задержки отдельно, отключив две другие.

Медленно изменяя частоту генератора, определяют интервал частот между соседними пиками ∆f; тогда задержка в пружине составит ∆t = 1/2∆f.

Определив соотношение пик/провал D на частотной характеристике коэффициента передачи ревербератора, нетрудно найти затухание g в данной области частот механической волны при однократном прохождении ее по пружине

и время искусственной реверберации в секундах T = ∆t/g, где g в децибелах.

Применение ревербератора. При работе источника звука в помещении направление прихода отраженных звуковых волн к слушателю, как правило, не совпадает с направлением прихода основного сигнала. Включение ревербератора в звуковой тракт согласно рис. 1 не является наилучшим, так как основной сигнал и эхо сигналы воспроизводятся одним громкоговорителем и по направлениям прихода к слушателю не разделены. Ощутимый эффект присутствия в большом зале дает разделение трактов основного и реверберационного сигналов в соответствии с рис. 12. Так как требования к частотной характеристике коэффициента передачи ревербератора не являются жесткими, громкоговорители распределенной системы, воспроизводящие реверберационный сигнал, могут быть пониженного качества. При ограниченных возможностях распределения система может быть заменена одним громкоговорителем, расположенным за спиной слушателя и с вертикально ориентированной рабочей осью.

Материал взят из книги:

«Справочник радиолюбителя-конструктора». (Массовая радио-библиотека. Выпуск 1043)
Москва. «Радио и связь», 1983.