Акустический лепесток

Акустические лепестки относятся к диаграмме направленности комбинации двух или более динамиков громкоговорителя на определенной частоте , если смотреть на динамик со стороны. В большинстве многополосных динамиков именно на частоте разделения эффекты лепестков вызывают наибольшую озабоченность, поскольку от этого зависит, насколько хорошо динамик сохраняет тональность исходного записанного контента.

На практике эффекты помещения и взаимодействие во многом означают, что идеальный громкоговоритель (или их комбинация) практически невозможен. Однако динамик, который имеет лучшую дисперсию на всех интересующих частотах (особенно на частоте разделения), будет иметь наименьшую окраску звука, то есть наиболее точно воспроизведет записанный материал. Таким образом, идеальный динамик не будет иметь лепестков на всех частотах — другими словами, он будет действовать как точечный источник, излучающий всенаправленно на всех частотах. На практике все динамики будут демонстрировать некоторое количество лепестков на частоте разделения каналов. Основными причинами этого являются физическое расстояние между драйверами и эффективные диаметры драйверов относительно интересующей частоты.

Лепестки измеряются как реакция гребенчатой ​​фильтрации (т. е. области пиков и провалов), поскольку положение прослушивания изменяется по вертикали. ^‡ относительно номинального положения на оси. Поскольку на практике добиться настоящего сферического фронта волны невозможно, разработчики стараются сделать лепесток на частоте разделения как можно более широким, чтобы в типичных положениях прослушивания динамик казался всенаправленным.

Формирование доли

Для простоты ниже предполагается, что два точечных источника разделены расстоянием d по вертикали. ^‡ , оба излучаются в полупространство на определенной частоте f . Таким образом, мы можем выразить лепесткость как функцию d и ее связь с длиной волны λ . Когда d становится значительным (или больше) по сравнению с λ , акустический волновой фронт начинает становиться уже или более направленным.

На следующем изображении показано упрощенное представление того, как два несовпадающих драйвера демонстрируют лепестки (разница между шаблонами лепестков сильно преувеличена, чтобы продемонстрировать эффект):

Большая черная точка — это положение прослушивания по вертикали относительно центра на определенном фиксированном расстоянии по горизонтали от динамика. Для длин волн, намного превышающих d , волновой фронт имеет почти сферическую форму (круглый, если смотреть сбоку), а уровень звука постоянен для различных таких положений прослушивания - внеосевой отклик динамика почти всенаправлен. Когда расстояние d приближается к λ/4 , волновой фронт начинает сужаться. В месте прослушивания уровень звука не такой, каким он был бы, если бы он находился ровно посередине между динамиками. Область, в которой уровень звука постоянен для заданного диапазона вертикальных положений (и фиксированного расстояния прослушивания), называется долей. За пределами лепестка уровень звука намного меньше, и именно это приводит к изменению тональности динамика при изменении высоты прослушивания.

Примечание. Для отдельного драйвера этот эффект известен как направленность и наблюдается как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, а d теперь представляет собой диаметр драйвера относительно длины волны, тогда как лепестковая диаграмма направленности из-за двух или более драйверов является в первую очередь эффектом. в вертикальной плоскости из-за расстояния между двумя водителями.

Физической причиной формирования лепестка является тот факт, что в любой точке, которая находится в положении, не равном для обоих излучателей, на определенных частотах (т. е. длинах волн) и в зависимости от d и относительной разницы между расстояниями до места прослушивания волновые фронты каждый водитель будет мешать конструктивно или деструктивно. Эта конструктивная или деструктивная интерференция возникает из-за относительных фаз волн от каждого динамика, когда они достигают места прослушивания.

Таким образом, для любой заданной частоты будет минимальное расстояние от динамика, ниже которого будут происходить радикальные изменения уровня звука при изменении положения прослушивания по вертикали. И это расстояние становится больше по мере увеличения расстояния между водителями. Таким образом, наилучший компромисс достигается, когда для практических расстояний прослушивания мы можем выбрать динамики, достаточно большие, чтобы охватить как можно большую часть звукового диапазона, но в то же время достаточно маленькие, чтобы они могли быть расположены как можно ближе, чтобы выглядеть как можно более компактными. точечный источник для любого практического расстояния прослушивания.

‡ - В статье предполагается типичная конфигурация громкоговорителей, в которой несколько динамиков расположены вертикально. Таким образом, явление лепестков наблюдается в вертикальной плоскости. Для горизонтально расположенных драйверов явление лепестков будет наблюдаться в горизонтальной плоскости.