Аудио-кулибиным на заметку
На Руси никогда не переводились умельцы-самородки: Кулибин, Черепанов.
А сколько безызвестных! Подковать блоху аль смастерить паровую машину.
Да что угодно – тогда и поныне «голь на выдумку хитра».
В целях усовершенствования недорогой покупной акустической мультимедиа-системы можно идти разными путями. Первый заключается в переделке корпуса – она по силам многим «механикам», в домашнем арсенале которых дрель, напильник да пила. Второй – в модернизации усилителя мощности и в улучшении разделительных фильтров: тут без хороших радиодеталей и дружных с паяльником рук «и ни туды, и ни сюды». Третий путь – наступление с двух направлений одновременно – требует сплава умения и знаний, а также недюжинного опыта. Рассмотрим первый подход – как наиболее доступный. Сразу предупреждаю: не затуманенные дурью мозги и школьный курс физики потребуются.
Зачем переделывать корпус, если обученные инженеры-разработчики наверняка всю физику-акустику уже высчитали и размеры ящика колонки оптимизировали? – спросите вы, и будете правы лишь в том, что этим вопросом следует задаться в первую очередь. Замечу – здесь и далее по тексту под корпусом имеется в виду акустическое оформление, включающее в себя не только размеры, материалы и формы ящика, но и другие акустические элементы – например, фазоинвертор, который лихо добавляет ж а ру на басах. Сегодня абсолютное большинство колонок, включая дорогущие Hi-Fi, выпускается, будучи пробуравленными фазоинверторами. В демократичной мультимедиа-акустике порты фазоинверторов представляют собой простейшие трубки, как правило, пластмассовые. Одним концом трубка выходит наружу, а другим – уходит в глубь корпуса. Такая вот вентиляционная дыра получается. О коварстве фазоинвертора уже был разговор ранее, так что сейчас продолжим его в новом свете.
Вместо теории
Так вот, инженеры-фирмачи, может быть, что-то и высчитывали, но руководствовались они, прежде всего, указанием свыше вписаться в требуемую себестоимость. К примеру, чтобы отпускная цена разрабатываемой акустики ни в коем случае не перешагнула 50 у.е. А изготовление правильного акустического оформления — дело хлопотное, влетающее в копеечку.
Если следовать канонам создания акустических систем, сначала выбирается низкочастотный динамик, экспериментально определяются упругость и гибкость его подвижной системы (самого подвеса и центрирующей гофрированной шайбы вместе взятых), затем вычисляются оптимальная упругость и гибкость воздуха в ящике и эффективный диаметр диффузора, после чего по некой эмпирической номограмме находится объём ящика. Иногда для прикидки объема закрытого ящика (в литрах) пользуются формулой 1 :
Источник
Полочная акустика своими руками
Однажды я задумал собрать себе качественную акустику для озвучивания небольшой комнаты, а также для использования в качестве мониторов ближнего поля при работе со звуком на компе (хобби). Главное требование — адекватное звучание по отношению к источнику. Не чтобы «низы колбасило» или «тарелочки звенели», а именно адекватное естественное звучание. Итак, собираем качественные «полочники».
Количество полос
В теории идеальная система – однополосная. Но, как и все идеальное, такой системы не существует в природе. Да, есть очень качественные широкополосные динамики у того же «Визатона», но почему-то все известные производители делают двухполосные полочные системы. А когда речь идет о напольном варианте, то и 3 полосы — не редкость. Тут вопрос особо не стоял – классический двухполосный вариант: НЧ и ВЧ.
Выбор динамиков
Основное требование, предъявляемое к динамикам – оптимальное соотношение цена / качество. Т.е. это не должны быть «дешевки» по 500р., но и не умопомрачительный «хай-енд» за $1000. К тому же я не торопился. Мысль собрать собственными руками «полочники» пришла достаточно давно, и я заблаговременно закинул удочку моему хорошему знакомому, «больному» звуком, с которым мы на эту тему давно постоянно и плодотворно общаемся.
Первыми появились ВЧ — Vifa XT19SD-00/04 ring-rad. Это высококачественные 4-омные «пищали», достаточно популярные среди аудиофилов. Планировались для одного комплекта, но по каким-то причинам не пошли и в оказались в моем комплекте.
Вторыми подоспели НЧ. Ими оказались очень приличные мидбасы из комплекта Soundstream Exact 5.3. Вот здесь про них можно немного почитать. Случилось так, что «пищалки» при монтаже сгорели, а одинокие вуферы оказались сами по себе не нужны. 4-омные 5,5″ мидбасы, закрепленные в литой корзине из алюминия, были незамедлительно приобретены.
Теперь, когда динамики есть, можно приступить к созданию акустики.
Активные / пассивные?
У каждого варианта свои плюсы и минусы. Во-первых, нужно учитывать компактность самих колонок и связанные с этим сложности в компоновке в условиях ограниченного пространства. А монтировать снаружи нет смысла. Во-вторых, отдельные модули как самостоятельные компоненты можно комбинировать в дальнейшем, а также проще ремонтировать в случае чего. Ну и в-третьих, активные колонки – это достаточно дорого. Т.к. если делать приличный усилитель (а бывает и по одному в каждый корпус), то он получится дороже самой акустики. К тому же у меня уже был усилитель. Но в любом случая я за схему – пассивная акустика + усилитель, она более универсальна.
Расчет размеров корпуса
С динамиками определились, теперь необходимо понять, какой корпус для них оптимален. Размеры считаются исходя из характеристик звучания НЧ-динамика. На сайте производителя рекомендации отсутствуют, т.к. динамик предназначался прежде всего для автозвука. Держать специальную аппаратуру для этих целей нет никакого смысла, если только это не ваша работа. Поэтому на помощь приходит толковый чувак со специальным стендом. В результате лабораторных испытаний получаем расчетный размер корпуса 310 х 210 х 270 мм. В процессе замеров также были посчитаны параметры фазоинвертора.
Кстати, многие производители на своих сайтах публикуют рекомендуемые размеры корпуса для динамиков. Когда такая информация есть, логично воспользоваться ей, но в данном случае такими данными я не располагал, поэтому пришлось заняться лабораторными исследованиями.
Материал корпуса
На мой взгляд, наиболее оптимальным материалом для корпуса является МДФ. Он акустически нейтрален, а также чуть лучше по эксплуатационным характеристикам, чем ДСП. Фанера также хороша, но найти качественную фанеру непросто, и она дороже и сложнее в обработке. В качестве исходного материала для корпуса был выбран 22мм лист МДФ. В принципе стандартных 18-20мм вполне достаточно, но я решил сделать немного с запасом. Жесткость лишней не бывает.
Конструкция и дизайн корпуса
Один из самых важных этапов. Прежде чем ехать за МДФ, советую определиться с конструкцией, чтобы сразу попросить продавца распилить лист по частям, а на нормальной точке продаж всегда есть хорошие станки с точным и ровным распилом. В домашних условиях такой рез получить сложно.
Итак, дизайн. Колонки должны смотреться как минимум не хуже «промышленных», чтобы не было ощущения клуба очумелых ручек. Мы ведь делаем не только качественную, но и красивую акустику. Вообще красивых, интересных и при этом конструктивно несложных акустических систем практически нет. Красивую акустику делает итальянская Sonus Faber, потрясающие по красоте – Magico Mini. Но все они сделаны с применением точных станков, которых дома по определению нет. Как вариант, можно заказать корпуса хорошему «краснодеревщику» с руками и ЧПУ. Такая работа обойдется в зависимости от того, где и что вы заказываете, от 10 000р. до 30 000р. вместе с материалами. Если специалист хороший, то колонки будут выглядеть не хуже, а то и лучше «магазинных». В данном случае я решил, что все полностью буду делать сам. Поэтому смотрим на вещи реально и делаем конструкцию безо всяких скосов, фигурных выпиливаний и т.д. Т.е. это будет параллелепипед. Расчетные размеры дают достаточно приятную пропорцию, а пропорция в дизайне – это уже полдела.
В чем проектировать? Я хоть и связан с дизайном по роду деятельности, но 3D-пакеты знаю, мягко говоря, поверхностно. При этом программа должна быть в большей степени инженерной, чем рендерной. Специализированные «Кады» для этой цели тяжеловаты и излишни. Выход был достаточно быстро найден – фриварный SketchUp более чем подходит для этой цели. Он настолько прост и интуитивно понятен, что был полностью освоен примерно за час. Он может главное: быстро создавать любые фигуры, проставлять размеры, использовать простые текстуры. Считаю, что такая программа идеально подходит для «домашних» целей. В ней легко можно, например, спроектировать кухню или даже небольшой дом.
Вот конструкция корпуса:
Конструкция простая. Шесть стенок, склеиваемые друг с другом. Спереди 2 выреза под динамики. Сзади 2 выреза: под фазоинвертор и под клеммник. Прямоугольником 120х80 обозначено место под кроссовер. Внутри фазоинвертор представляет собой еще одну стенку в ширину внутреннего пространства, прикрепленную перпендикулярно под вырезом:
Исходя из чертежа, вырисовывается схема распила листа:
Как будем отделывать корпус? Обклейка пленкой сразу исключилась – акустика должна выглядеть прилично. Как вариант рассматривалась покраска. Отказался от этой идеи, т.к. такие колонки впишутся далеко не в каждый интерьер (по крайней мере в текущий не вписывались). Хочется большей универсальности. В этом плане натуральный шпон больше подходит. Но полностью обклеенная шпоном акустика смотрится скучновато. Поиск комбинированного решения:
В целом варианты — неплохие по внешнему виду, но чисто конструктивно вызывают сложности. В результате было решено боковые стенки отделать шпоном ясеня, а остальные 4 стенки обтянуть по окружности кожей, точнее качественным автомобильным кожзамом. Пищаль красива сама по себе, а вот НЧ-динамик имеет на фронтальной стороне корпуса конструктивную накладку, которая будет смотреться не очень красиво. Поэтому было решено изготовить для него дополнительную декоративную накладку (кольцо), которое будет прижимать его к корпусу, а заодно придаст красоты самой колонке. С конструкцией и дизайном определились.
Инструменты
Прежде чем перейти к следующему этапу, обозначу, какие основные инструменты нужны для работы:
— Циркулярка.
— Электролобзик.
— Дрель.
— Фрезер.
— Шлиф-машина.
— Прямые руки.
Без этого набора лучше заказать корпуса хорошему мастеру.
Распил
Итак, распиливаем бюджет лист МДФ. Я уже писал, что лучше распиливать на специальных станках – это недорого, а получается точно. Но т.к. я решил корпус делать сам от и до, то для чистоты эксперимента распиливал сам ручной циркуляркой, а небольшие куски лобзиком с направляющей. Как и предполагалось идеального реза не получилось. После реза, пары стенок (левая-правая, передняя-задняя и т.д.) устанавливаются парой, подгоняются шлиф-машиной и/или электрорубанком и проверяются на перпендикулярность угольником. А в дальнейшем при сборке финально подгоняются после склейки. Потеря 2-3 мм несущественна. Но все-таки рекомендую распиливать сразу «на базе», сэкономите кучу времени.
Сборка корпуса
Стенки склеиваются ПВА и стягиваются шурупами. Вначале склеиваем корпус без передней стенки.
Далее пилим лобзиком отверстие фазоинвертора.
Теперь отверстие для клемника, а также фаску для того, чтобы его «утопить». Изначально по проекту клемник предполагалось разместить внизу. Но в процессе стало понятно, что монтировать кроссовер в центре через отверстие для вуфера будет не очень удобно, поэтому переместил дырку под клемник выше, а место под кроссовер – ниже.
Перед тем, как «приделать крышку», необходимо обклеить внутренности виброизоляционным материалом.
Можно закрывать коробку.
Теперь один из очень ответственных этапов – вырез отверстий под динамики на фронтальной панели. Я уже говорил, что идеальная акустическая система – это однополосная. Почему? Потому что распространение звука идет из одного источника до слушателя без рассогласования по времени из-за разницы (мизерной) в расстоянии, которая есть при использовании многополосной системы. Поэтому динамики лучше всего располагать как можно ближе друг к другу. Так звуковая картинка получается «плотнее». Рассчитываем отверстия так, что расстояние между краями динамиков будет примерно 1 см. Отверстия пилятся лобзиком с круговой направляющей.
Динамики должны быть утоплены. Прикладываем динамики и по их краю очерчиваем диаметр для снятия фаски. Глубину фаски мерим по накладке каждого динамика. Фаска снималась ручным фрезером. Глубина реза выставлялась по упору. Направляющие никакие не использовались, аккуратно вкруговую снимался слой за слоем до линии. Для «пищали» дополнительно выпилено два «уха» под клеммы.
После того, как фаски сняты, прикладываем клеммник и динамики, после чего просверливаем тоненьким сверлышком отверстия под будущие саморезы. Без них, во-первых, может «распереть» сам МДФ при вкручивании шурупов, во-вторых, при финальном монтаже динамики сложнее будет ровно поставить. Очень долго думал, каким образом выставлять относительно друг друга динамики, пришел к такой схеме:
Дырки от шурупов на внешних поверхностях необходимо заделать перед финальной отделкой. Я использовал эпоксидку. Чтобы не ждать, пока одна поверхность затвердеет, заклеивал каждую поверхность скотчем и принимался за следующую. Когда эпоксидка высохла, прошелся шлиф-машиной.
Отделка
Шпон остался с каких-то древних времен, поэтому покупать не пришлось. Листы были не широкие, поэтому подбиралась пара листов, скреплялась скотчем и клеилась к корпусу. Вначале одна сторона, потом другая.
Шпон нужно защитить. Я покрыл его прозрачным яхтным лаком.
Теперь нужно обтянуть корпус кожзамом. Вариантов как это сделать – много. Я решил сделать следующим образом. Отрезается полоса на 20 мм больше ширины корпуса и немного длиннее окружности корпуса. С каждой стороны подгибается на 10 мм, подгиб приклеивается на «спецклей 88». Потом на этот же клей полоса клеится по окружности на корпус. Сначала низ (частично), потом задняя стенка, потом верхняя, потом передняя и снова нижняя. На последнем этапе перед клейкой полоса подрезается по месту и наклеивается встык. Я клеил все стороны за раз, т.е. не ждал, пока каждая сторона высохнет. После каждой стороны я делал небольшую паузу (клей прихватывает достаточно быстро), и принимался за следующую.
После того, как все просохло, осторожно разрезается и заклеивается внутрь кожа на отверстии фазоинвертора.
Если очень хочется, потом фазик можно как-то облагородить.
Потом прорезаются отверстия на клеммнике, «вуфере» и «пищалке». Кожа на клеммнике и ВЧ будет утапливаться вниз, поэтому диаметр выреза можно оставить меньше на 5-10 мм. Кожа на НЧ будет прижиматься декоративным кольцом, поэтому нужно подрезать так, чтобы ее не было видно.
Финальный монтаж
Первым делом монтируем кроссовер. Кросс – самопальный, на хорошей элементной базе. Используются катушки с воздушным сердечником, пленочные конденсаторы на пищалку и МОХ-резисторы. Сам я его не паял, а заказал толковым ребятам.
Кстати, многие производители грешат тем, что в даже достаточно недешевую акустику порой ставят не очень хорошие кроссы. В интернете можно на эту тему найти много «распотрошенных» систем. Перед тем как монтировать кросс, нужно припаять три пары проводочков: для клеммника, НЧ и ВЧ. Получалось, что монтировать придется прямо на пластину с виброизоляцией. Посчитал, что она лишняя и демонтировал ее. Теперь можно прикручивать. В качестве подложки использовал кусок упаковочной пленки из-под какого-то девайса.
Теперь припаиваем нужную пару проводочков к клеммнику и фиксируем его на корпусе. Клеммник и динамики прикручиваются декоративными черными саморезами с головкой под «звездочку». Подобными саморезами прикручена накладка на «пищали», поэтому логично было бы использовать такие же и для остального. Задняя стенка готова.
Перед тем, как монтировать динамики, необходимо задемпфировать корпус специальным синтепоном. Для этих целей была использована «вата» фирмы Visaton. Синтепон клеится по окружности по стенкам.
С какого динамика начинать в принципе без разницы. Я начал с пищали. Припаиваем соответствующую пару проводочков от кросса, вставляем динамик и прикручиваем шурупами. Готово.
Мидбасс необходимо как бы подсунуть под кожу, а сверху придавить декоративным кольцом. Припаиваем оставшуюся пару проводочков и монтируем динамик.
Все? Все. Прикручиваем к клеммнику акустический кабель и начинаем испытания.
Испытания
Тест системы производился в следующих конфигурациях:
1. Ресивер Sherwood VR-758R + акустика.
2. Компьютер + Unicorn (USB-ЦАП) + Самопальный стерео-усилитель + акустика.
3. Компьютер + E-mu 0204 (USB-ЦАП) + Sherwood VR-758R + акустика.
Немного о самих конфигурациях. Я лично считаю, что на данный момент идеальный вариант домашнего муз-центра это: комп + USB-ЦАП + усилитель + акустика. Звук в цифре без искажений снимается через USB и поступает на качественный ЦАП, с которого передается на качественный усилитель и после на акустику. В такой цепочке количество искажений минимально. Кроме того, вы можете использовать совершенно разные фонограммы: 44000/16, 48000/24, 96000/24 и т.д. Все ограничено возможностями драйвера и ЦАПа. Ресиверы в этом плане менее гибкий и заранее морально устаревший вариант. Размер современных винчестеров позволяет хранить на них практически всю медиатеку. А тенденции к подписке на Интернет-контент могут и этот вариант упразднить, хотя это не ближайшее время и далеко не для всех подойдет.
Скажу сразу, что во всех трех конфигурациях акустика звучала прекрасно. Я, честно говоря, даже не ожидал. Вот некоторые субъективные аспекты.
1. Адекватный и естественный звук. Что записано, то и воспроизводится. Нет перекосов ни в какую сторону. Как я и хотел.
2. Большая чувствительность к исходному материалу. Все огрехи звукозаписи, если они есть, хорошо слышно. Качественно смикшированные треки слушаются отлично.
3. Хорошо читаемые для таких размеров басы. Конечно, органную музыку на полочниках в полной мере не оценишь (ее вообще на акустике сложно оценить), но большинство материала «переваривает» без проблем. Большего от таких малышек ожидать трудно.
4. Очень хорошая проработка деталей. Слышно каждый инструмент. Даже при насыщенной звуковой картинке и приличной громкости звук не съезжает в кашу (усилитель здесь играет не последнюю роль).
5. Хочется сделать погромче 😉 Т.е. акустика не орет, а ровно играет. Хотя тут тоже не малая заслуга самого усилителя, т.к. при увеличении нагрузки хороший усилитель сохраняет линейность.
6. От долгого прослушивания не болит голова. У меня лично это частенько случается, а тут целый день играет и хоть бы что.
7. Опасения на счет некорректной панорамы и сильной зависимости звучания от положения слушателя не подтвердились. Насколько мне известно, у автомобильной акустики специфическая фазировка звука из-за особенностей расположения динамиков в салоне. А именно про этот комплект я читал, что мидбасы у него в этом плане более универсальные. Что собственно и подтвердилось. Можно сидеть в центре перед колонками, можно встать рядом боком к ним — звук отличный. Зависимость есть, но очень небольшая.
Что касается самих конфигураций, то наиболее качественного звука удалось добиться при второй конфигурации.
Во-первых, использовался очень качественный ЦАП Unicorn. Здесь можно про него почитать.
Во-вторых, «самопальный усилитель» — это ноу-хау одного толкового тольяттинского «звукаря». Вот он в красивом небольшом алюминиевом корпусе:
А вот «распотрошенный»:
В двух словах, удалось найти схемотехническое решение, при котором усилитель при изменении громкости сохраняет свои характеристики, т.е. не искажает звучание при любой (конструктивно допустимой) громкости. Очень многие усилители (даже очень дорогие) страдают этим. Было удивительно слушать, как такой усилитель оживлял многие акустические системы, т.е. заставлял их звучать так они должны звучать. К слову по такой схеме переделывались и некоторые промышленные усилители (в частности довольно неплохой и сам по себе Xindak), и у них открывалось «второе дыхание».
Сравнивали акустику с чем-то другим, спросите вы? Да, например с ProAC Studio 110 – это достаточно качественная полочная акустика, вот немного про них. Сравнили, поняли, что звучат точно не хуже. У «проаков» возможно чуть меньшая зависимость звука от положения слушателя из-за специфического размещения инвертора и «пищалки», там как-то они хитро все это рассчитывали. А в остальном абсолютно ничуть не хуже, даже мне лично мои самоделки больше понравились, но это спишем на субъективизм 😉 Еще одевал наушники (достаточно неплохие Koss) и сравнивал по панораме, верхам и низам. Абсолютно идентичное звучание. Даже по низам. В общем, восторг полный.
Калькуляция по материалам
СЧ/НЧ динамики (пара): 3 000р.
ВЧ динамики (пара): 3 000р.
Кроссовер (пара): 3 000р.
Синтепон: 160р.
Терминал (клеммник): 700р.
Шурупы: 80р.
Лист МДФ, 22мм: 2 750р.
Скотч: 30р.
ПВА: 120р.
Спецклей 88: 120р.
Виброизоляция: 200р.
Фигурное кольцо-накладка: 500р.
Кабель:500р.
Итого: 14 160р.
Некоторые материалы были или достались безвоздмездно, здесь соответственно не учтены.
В заключении
В любом более-менее сложном устройстве или законченной функциональной системе важно абсолютно все. Когда речь идет о музыкальной системе, то на конечный результат влияет большое количество факторов:
— Качество фонограммы.
— Устройство для воспроизведения фонограммы.
— Цифро-аналоговый преобразователь.
— Усилитель сигнала.
— Провода.
— Динамики, установленные в корпусе акустической системы.
— Правильно рассчитанные под динамики и качественно собранные корпуса.
— Схема и комплектуха для кроссовера.
Это основной, но не полный список.
Неверно считать, что главное — усилитель или главное — провода, или главное — динамики. Домашняя музыкальная система — это как оркестр. И если в этом оркестре кто-то будет плохо, а кто-то блестящее играть, то в целом получится — средне. Или, как говорилось в очень точном примере: если смешать бочку говна с бочкой повидла, то получится две бочки говна.
Есть и другая крайность. Хорошая система стоит баснословных денег. Значит каждый компонент должен стоить по полмиллиона. А фонограммы должны быть исключительно в Super Audio CD или на фирменных пластинках. Типа закрытое общество элитных аудиофилов. Фигня это все.
Я пришел к выводу, что собрать собственную относительно бюджетную систему, которая описывается одним словом «Звучит», вполне возможно. И если в качестве ЦАП или усилителя в силу особенностей лучше использовать реально существующие решения, которых сейчас очень много. То правильно сделанная (самостоятельно или под заказ) акустическая система, будет звучать лучше, чем за те же деньги приобретенная «фирменная». Сейчас практически все компоненты можно заказать в Интернете. Более того многие производители публикуют схемы корпусов для соответствующих динамиков. Существует масса программного обеспечения для расчета параметров корпусов. В сети множество специализированных форумов, а в офлайне есть люди с руками. Во всем быть специалистом конечно невозможно. Как и в любой области главное – знать общие принципы.
Статья не претендует на истину в последней инстанции, но, надеюсь, что мои мысли и мой опыт кому-нибудь еще пригодится.
Upd. В коментах многие спрашивают про усилитель. Если кому интересно, пишите в личку, я дам координаты.
Источник