În domeniul Pro Audio: De ce difuzoarele mici nu pot concura niciodată cu boxe mari?
Odată cu descoperirea continuă a științei și tehnologiei, numeroase produse cu „dimensiuni mici și putere mare”, deoarece punctul de vânzare au apărut în domeniul pro audio. Cu toate acestea, atunci când le vom examina din perspectiva fizicii acustice, vom constata că calitatea sunetului acestor vorbitori mici este întotdeauna dificil de concurat cu cea a vorbitorilor mari. Această diferență nu este pur și simplu un decalaj tehnologic, ci un rezultat inevitabil determinat de legile fizicii, proiectarea acustică și compromisul tehnic. Acest articol va analiza profund motivele fundamentale pentru care calitatea sunetului a vorbitorilor mici este dificil să se potrivească cu cea a vorbitorilor mari din domeniul consolidării profesionale a sunetului din perspectivele limitărilor fizice, al proiectării cabinetului, al performanței câmpului sonor și al optimizării tehnice.
Limitări fizice
Decalajul natural dintre frecvență joasă și energie
Esența unui vorbitor este de a genera unde sonore prin împingând aerul prin vibrația diafragmei, iar eficiența acestui proces depinde direct de dimensiunea unității de difuzoare și de volumul dulapului. Wooferul unui difuzor mare este de obicei de peste 8 inci, în timp ce un difuzor mic folosește, în general, o unitate 5-6 inch. Unitatea de acționare de dimensiuni mici este limitată de volumul fizic, iar masa sa de vibrație echivalentă este mult mai mică decât cea a unei unități de dimensiuni mari, ceea ce duce la un blocaj natural în capacitatea de scufundare cu frecvență joasă. Această diferență de dimensiune duce la decalajul de bază dintre cei doi:
Adâncime de scufundare cu frecvență joasă
Undele sonore cu frecvență joasă au o lungime de undă mai lungă (de exemplu, lungimea de undă a unei unde sonore cu frecvență joasă de 40Hz este de 8,5 metri), ceea ce necesită o zonă de diafragmă mai mare și un volum de dulap pentru a conduce eficient aerul. Limita inferioară de frecvență joasă a unui difuzor mic este de obicei dificil de rupt prin 40Hz, în timp ce un vorbitor mare de înaltă calitate poate atinge cu ușurință limita teoretică inferioară a pragului auzului urechii umane de 20Hz.
Senzația relaxată de eliberare de energie
Răspunsul cu frecvență joasă a unui difuzor mare ar trebui să aibă un sentiment profund, în timp ce răspunsul cu frecvență joasă a unui mic vorbitor prezintă adesea o caracteristică compactă a „aglomerații și aglomerații”. Esența este că zona insuficientă a diafragmei duce la o împingere a aerului limitat. Chiar dacă frecvența joasă este îmbunătățită forțat prin îngroșarea diafragmei sau a designului radiatorului pasiv, intervalul dinamic și sensibilitatea vor fi sacrificate datorită puterii insuficiente a sistemului de circuit magnetic, ceea ce face dificilă simularea caracteristicilor de atenuare naturală fizică a unui difuzor mare, care va duce în cele din urmă la distorsiunea sonoră sau la dilema „a unui cal mic care trage o cădere mare”.
În plus, vibrația divizată (adică, faza de vibrație a diferitelor zone ale diafragmei este inconsistentă) este mai semnificativă în vorbitorii mici. Acest mod de vibrație va provoca vârfuri abrupte și văi în curba de răspuns la frecvență, distrugând netezimea sunetului și agravând în continuare deteriorarea calității sunetului.
Câmpul sonor și dimensiunea dinamică lipsesc
De la „Blasting cu un singur punct” la reconstrucția spațială
Performanța câmpului de sunet a boxelor mici este limitată de caracteristicile surselor de sunet punctuale și este dificil să restabiliți stratul de imagini sonore stereo. În câmpurile sonore complexe și muzica dinamică ridicată, avantajele fizice ale boxelor mari sunt deosebit de proeminente: în scene complexe, cum ar fi simfonii, boxele mari pot construi un sunet clar și poziționare a imaginii printr-o distanță de diafragmă de peste 30 cm, în timp ce câmpul sonor al vorbitorilor mici este plat, lipsit de profunzime și difuzie. Testele Dolby Laborator arată că difuzarea câmpului de sunet de 180 de grade necesită cel puțin 1,2 metri de distanță de difuzoare, ceea ce este aproape imposibil pentru sistemele de difuzoare mici.
Diferența dinamică a intervalului:
Diferența de comparație dinamică este și mai semnificativă. Vorbitorii mari au magneți mai mari și rezerve de putere mai mari (de exemplu, un magnet de 12 cm poate furniza 60-70 wați de putere) și poate rezista la semnale dinamice mari instantanee, fără distorsiune, în timp ce vorbitorii mici sunt predispuși la compresie sau distorsiune la volumul maxim. De exemplu, atunci când joacă simfonia lui Mahler, un mare vorbitor poate prezenta sentimentul de mișcare stratificat al orchestrei, în timp ce un mic vorbitor poate pierde detaliile sunetelor moi sau puterea explozivă a performanțelor puternice.
Dimensiunea câmpului sonor și directivitatea:
Vorbitorii mari obțin un control mai precis de poziționare a câmpului sonor și difuzie prin proiectarea diviziei de frecvență multi-unit (cum ar fi unități independente de înaltă gamă medie și de frecvență joasă), care sunt potrivite pentru medii de ascultare în spațiu mare; Difuzoarele mici au un număr limitat de unități, iar câmpul sonor prezintă adesea o caracteristică „focalizare aproape de câmp”, care este potrivită pentru scene mici, cum ar fi desktop-urile.
Limitări dimensionale ale designului dulapului
Dificultatea de a echilibra rezonanța și reglarea acustică
Volumul cabinetului și răspunsul cu frecvență joasă a vorbitorului urmează principiul rezonanței Helmholtz. Cabinetul unui difuzor mic este de obicei mai mic de 5 litri. Pentru a obține un răspuns de frecvență joasă de 5 0 Hz, valoarea Cabinetului Q trebuie să fie ajustată la mai sus 0. 9, ceea ce va provoca un vârf de rezonanță gravă, ceea ce duce la o turbiditate cu frecvență joasă și o creștere accentuată a distorsionării cu 300%. În schimb, un cabinet mare de peste 15 litri poate controla valoarea Q la o stare ideală de 0,7, ceea ce nu numai că poate asigura extensia cu frecvență joasă, dar, de asemenea, reduce colorarea sunetului.
În ceea ce privește suprimarea undelor permanente, difuzoarele mici sunt dificil de aranjat materiale complexe de absorbție a sunetului sau structuri interne asimetrice din cauza spațiului limitat. De exemplu, designul Tweeter al seriei B&W Nautilus se bazează pe un spațiu mare de cabinet, în timp ce difuzoarele mici se pot baza doar pe soluții simplificate, cum ar fi bazinele de radiații sau găurile inversate, care sunt dificil de ajustat și au efecte limitate.
Diferența dintre vorbitorii mici și vorbitorii mari este în esență contradicția fundamentală dintre dimensiunile fizice și cerințele acustice.
Filosofia de proiectare a vorbitorilor mari: acordarea priorității legilor fizicii și urmărind „înaltă fidelitate” care este infinit de aproape de sunetul original, potrivit pentru săli de ascultare fixe sau medii audio-vizuale profesionale.
Logica de supraviețuire a vorbitorilor mici: valoarea vorbitorilor mici constă în compromisul funcțional în scenarii specifice. Sacrificând o anumită calitate a sunetului în schimbul comodității și decorației, avantajele lor de dimensiuni și informații sunt de neînlocuit în scenarii precum ascultarea în câmp aproape, interacțiunea vocală sau portabilitatea în aer liber.
Deși tehnologii precum nanomaterialele și diafragmele plane au încercat să reducă dimensiunea dulapurilor pentru vorbitori (cum ar fi tehnologia de rezonanță pasivă a lui Bose), acestea nu pot răsturna legile acusticii. Conform celei de -a doua legi a termodinamicii, eficiența conversiei energetice este întotdeauna supusă unei scări fizice. Vorbitorii mici pot fi capabili să îmbunătățească experiența de ascultare subiectivă prin optimizarea psihoacustică (cum ar fi consolidarea detaliilor de frecvență medie și înaltă pentru a devia atenția de la lipsa frecvențelor joase), dar nu vor putea niciodată să depășească vorbitorii mari în parametrii acustici obiectivi.
Însă, deocamdată, alegerea vorbitorilor necesită în continuare găsirea unui echilibru între cereri de spațiu, buget și calitatea sunetului. După cum spune consensul în industria audio: „Nu există cel mai bun vorbitor, doar cel mai potrivit vorbitor”. Alegerea echipamentelor depinde în cele din urmă de echilibrul utilizatorului dintre „costul calității sunetului” și „costul de utilizare”.