Группа громкоговорителей: почему больше головок меняет направленность

ALVERJOB · Локальная редакция

Перед акустической системой частотная характеристика ровная, а сбоку верхние частоты уже ослаблены. Как это получается? Иофе и Лизунков начинают с различия направленности: на низких частотах система излучает широко, на высоких заметно уже. Поэтому при переходе в сторону слушатель получает другое соотношение частот, хотя осевая кривая остаётся прежней. Значит, для одинакового звучания в разных направлениях нужно смотреть ещё и на то, как система распределяет звук в пространстве. [A1]

Размер нужно сравнивать с длиной волны

Один из способов расширить излучение на высоких частотах связан с небольшими головками. Но размер нужно сравнивать с длиной волны в рабочем диапазоне. Одна и та же головка по отношению к длинной волне будет небольшой, а по отношению к короткой уже нет. Поэтому слово «маленькая» само по себе мало что говорит о направленности: без частоты сравнение не закончено. [A2]

В книге рассматриваются и другие средства: рассеиватели у крупных одиночных головок и секторные рупоры. Их задача связана с изменением направленности. Когда видим такую деталь конструкции, полезно спросить, как она должна изменить распределение звука. Универсально лучший вариант здесь не выбирается: речь о разных способах повлиять на одно и то же свойство излучения. [A2]

Почему объединение головок не только повышает допустимую мощность

Допустим, одиночная среднечастотная или высокочастотная головка ограничивает подводимую мощность. Описанное в книге решение состоит в объединении головок в группу. Но после этого нужно заново разобраться с направленностью: пространственно разнесённые излучатели вместе образуют свою характеристику. То есть, решая вопрос мощности, мы одновременно меняем условия распределения звука. Рассматривать группу просто как одну более мощную головку уже недостаточно. [A3]

Чтобы понять этот результат, авторы разделяют два вклада. У каждой головки есть собственная направленность. Кроме того, есть вклад расположения головок относительно друг друга. Второй удобно выделить, если временно представить их точечными ненаправленными источниками. Тогда видна роль самой геометрии группы, а в итоговой характеристике учитываются оба вклада. Поэтому даже широко излучающие по отдельности головки вместе не обязаны давать столь же широкое излучение. [A4]

Для линейной группы существенны число головок, расстояние между соседними излучателями и длина волны. С повышением частоты направленность группы обостряется. Расположение осталось прежним, но отношение его размеров к длине волны изменилось. Поэтому постоянная геометрия ещё не даёт одинаковой ширины излучения на всех частотах. В книге этот вклад рассматривают отдельно от того, как с частотой меняется направленность каждой головки. [A4]

В какой плоскости сужается излучение

Теперь поставим головки вертикальным рядом. В рассмотренной авторами модели основное сужение переносится в вертикальную плоскость, а горизонтальная характеристика остаётся такой, как у одиночной головки. Поэтому одной фразы «система излучает узко» мало. Нужно понимать, в какой плоскости это происходит и куда относительно неё попадает слушатель. [A5]

У такого расположения есть условия применения. Авторы связывают приемлемость вертикального сужения с тем, что ось группы находится на высоте ушей слушателей. При этом сам вертикальный ряд увеличивает высоту системы. Получается вполне конкретный обмен: направленность перераспределяется между плоскостями, но становится существенным положение слушателя и растёт размер конструкции. [A5]

Участие головок можно менять с частотой

Есть и способ менять работающую часть группы вместе с частотой. В описанном решении головки подключают через электрические фильтры. По мере повышения частоты крайние головки последовательно перестают участвовать в излучении соответствующей полосы. Длина волны уменьшается, и одновременно уменьшается действующий размер группы. Поэтому фильтр здесь управляет сразу двумя вещами: частотным составом сигнала отдельной головки и пространственным размером набора, который сейчас излучает. [A6]

Другой вариант из книги состоит в расположении головок по дуге в горизонтальной плоскости, чтобы расширить характеристику. Но и у такой группы нужно учитывать частотную зависимость; авторы также обсуждают отключение крайних головок фильтрами. Эти примеры помогают понять механизм, а для конкретного расположения и подключения всё равно потребуется расчёт. Численные нормы направленности и расчёт фильтров здесь не воспроизводятся и требуют отдельной проверки. [A7]

Источник: В. К. Иофе, М. В. Лизунков. «Бытовые акустические системы», скан издания из подключённого архива; выходные данные издания в доступном титульном развороте отсутствуют. Проверенные печатные страницы 75–76 (PDF 75–76).