Что такое сабвуфер и для чего он нужен

Сабвуфер (subwoofer, низкочастотный динамик) – это элемент акустической системы, который предназначен для воспроизведения сугубо низких звуковых частот. Применяется данное устройство в таких акустических системах, которым не хватает технических возможностей для высококачественного воспроизведения басов. поэтому иметь в арсенале такую колонку необходимо всем, кто заботится о качестве звука.

Сабвуфер может воспроизводить звуки в диапазоне частот от 20-ти до 120-ти Герц. То есть, на нижних пределах слышимости человеческого уха. Основной интерес представляет нижняя граница частотной характеристики сабвуфера. Этот параметр показывает, насколько глубоко может опуститься бас.

Считается, что люди могут слышать звуки с частотой от 20-ти Герц, но опуститься до неё (или даже ниже неё) в состоянии только лишь топовые модели. Басовыми принято считать звуки в диапазоне от 60 до 250 Гц, а от 20 до 60 Гц располагаются суббасы. Большинство ценителей высококачественного звука удовлетворяются и сабвуфером, опускающимся до 50 Гц.

Для астрономически дорогой High-End-техники выпускают такие сабвуферы, которые способны воспроизводить низкие частоты даже менее 20-ти Герц. Такие частоты слухом даже и не слышны, они, в буквальном смысле, ощущаются кожей и внутренними органами, в качестве вибраций волн давления (как акустический резонанс).

Что касается верхней границы, обычно она располагается между 120 и 200 Гц и не имеет большого значения. Потому что на этих частотах уже включается в работу среднечастотные динамики акустической системы.

Почему вообще пришла такая идея – делать дополнительную «бас-колонку»

Смысл в том, что именно низкие звуковые частоты придают глубину и насыщенность музыке, или любому другому звуку. Такие частоты плохо локализуются. То есть, человеческий слух нечётко определяет, откуда именно идёт этот глубокий низкий звук.

Исходя из этого свойства – в многополосной аудиосистеме есть смысл держать всего одну (но зато большую и мощную) низкочастотную колонку сразу на всю систему. А в остальных колонках обычного размера («сателлитах») – сделать лишь средне- и высокочастотные динамики.

Это делает акустическую систему гораздо более компактной, уменьшает её стоимость и позволяет разместить громоздкий, постоянно вибрирующий сабвуфер где-нибудь в сторонке – в месте, где он не будет мешать (например, под стол). Кроме того, экспериментируя с подходящим местом для сабвуфера, можно добиться погашения эффекта низкочастотных стоячих волн, который возникает в небольшом замкнутом пространстве.

Основная сфера применения сабвуферов

Сабвуферы широко применяются в системах, предназначенных для просмотра современных кинофильмов – в достойном качестве, насыщенных визуальными и звуковыми спецэффектами. То есть, в домашних и в «полновесных» кинотеатрах. А также для прослушивания современной музыки с высококачественным звуком – везде, где важна убедительная передача самых низких и глубоких частот («басов»).

При прослушивании музыки или просмотре фильмов сабвуфер создаёт эффект присутствия, качество низких частот заметно улучшается. В системах домашнего кинотеатра сабвуфер просто незаменим, так как он позволяет «прочувствовать» на себе все события, происходящие на экране, оставляя незабываемые впечатления.

Бас важен по многим причинам. Он может добавить как слои мощного звукового воздействия, так и более деликатные звуки, привлекающие наше внимание и делающие всю нашу музыку, фильмы и телешоу более захватывающими и увлекательными.

Бас позволяет буквально почувствовать музыкальную ноту или звуковой эффект в фильме всем телом — он задает настроение саундтреку и создает основу для ритмов, которые заставляют вас постукивать ногой или кивать головой, когда звучит любимая песня.

Добавление сабвуфера к акустической системе не только увеличивает ее динамический диапазон и делает басы более глубокими. Вуферы основных колонок, освободившись от басовой нагрузки, будут отыгрывать средние частоты более четко и уверенно.

Чем устройство сабвуфера отличается от устройства обычных колонок

В целом, под акустической системой подразумевается электромеханический преобразователь электрических звуковых сигналов в акустические. Главным образом, данное преобразование осуществляется при помощи электродинамических головок – динамиков.

В сабвуфере используются низкочастотные динамики, которые отличаются большой мощностью и способностью воспроизводить низкие частоты. Но в таких динамиках звуковые волны, излучаемые передней стороной динамика, подавляются звуковыми волнами, исходящими сзади в противофазе.

Поэтому динамики устанавливаются в корпус с определённым объемом, который всегда должен быть больше, чем объём обычных колонок («сателлитов»). Его размер напрямую зависит от размера, мощности и иных параметров низкочастотного динамика. Чем сабвуфер больше – тем лучше он звучит, тем более насыщенные и глубокие басы выдаёт.

Корпус сабвуфера обязательно должен быть очень прочным, максимально крепко скрученным и совершенно герметичным – иначе будет призвуки и эффект дребезжания, от вибраций. Для улучшения глубины и качества звука, корпус сабвуфера дополнительно оклеивается изнутри каким-либо звукопоглощающим материалом (к примеру, минеральной ватой).

Сабвуферы пассивные и активные

Сабвуферы можно разделить на пассивные и активные. Пассивный сабвуфер – это просто корпус колонки с установленным внутри него низкочастотным динамиком. Чтобы такой сабвуфер работал, нужно, чтобы он был подключен к дополнительному внешнему усилителю достаточной мощности.

А вот в сабвуфер активный – встроен собственный усилитель низкой частоты, с возможностью регулировки громкости. На многих активных сабвуферах также существуют ещё и регуляторы уровня баса + частоты раздела (или «звуковой частоты»), благодаря которой сабвуфер перестаёт воспроизводить звук с более высокими частотами. Это нужно для наилучшего согласования звука с акустическими системами.

Для работы пассивного сабвуфера требуется большая мощность, которая есть далеко не у всех усилителей и, тем более, AV-ресиверов. Поэтому пассивные сабвуферы чаще встречаются в сфере профессионального аудио и High-End-аудиотехники.

Сегодня подавляющее большинство бытовых сабвуферов для Hi-Fi-систем и домашних кинотеатров – активные, то есть со встроенным усилителем мощности.

О мощности сабвуферов

Мощность может послужить лишь косвенным показателем максимальной громкости сабвуфера. Существует достаточно распространённое заблуждение, что мощный сабвуфер может оказаться слишком громким для небольшого помещения.

В действительности же, сабвуфер на тысячу ватт вовсе не обязан играть громче, чем сабвуфер на сто ватт – пользователь всегда сам контролирует громкость. При этом тысяче-ваттный аппарат будет звучать качественней при «обычной» громкости – там, где сабвуфер мощностью 100 Вт будет работать почти что на пределе своих возможностей.

Сама по себе мощность, выражаемая в ваттах, не является исчерпывающим показателем производительности сабвуфера. Это всего лишь один из факторов, который необходимо учитывать.

Типы акустического оформления

Закрытый герметичный ящик – это наиболее простой вид акустического оформления сабвуфера. Низкочастотный динамик, установленный в абсолютно герметичный корпус. Преимуществом закрытого ящика являются хорошие передаточные характеристики, однако главным недостатком является малая отдача на самых низких звуковых частотах.

• Фазоинвертор – это такой тип корпуса, в одну из стенок которого вмонтирован тоннель определённой длины и диаметра. Параметры фазоинвертора зависят от параметров динамика, от объёма корпуса и частоты, на которую он настраивается. Главную роль здесь играет воздух, заключённый в его объёме. Выше частоты настройки масса воздуха препятствует чрезмерному раскачиванию диффузора динамика, причём звуковые волны, исходящие с тыльной стороны динамика, проходя через фазоинвертор меняют фазу и складываются с волнами фронтальной стороны. На частоте настройки колебания диффузора минимальны, а весь звук выходит из фазоинвертора. Использование фазоинвертора позволяет повысить КПД на 3 ДБ, по сравнению с аналогичным закрытым корпусом, что значительно повышает отдачу на низких звуковых частотах.
• Пассивный радиатор – это акустическое оформление, во многом схожее с фазоинверторным. Отличием является то, что вместо туннеля фазоинвертора в корпус устанавливается ещё один динамик без звуковой катушки и магнитной системы. Звуковая волна, исходящая от диффузора пассивного излучателя складывается с волной низкочастотного динамика. Изменяя массу диффузора пассивного излучателя, можно изменить нижнюю рабочую частоту сабвуфера.
• 
• Бэндпасс (полосовой резонатор) – такой тип устройства, при котором динамик устанавливается вовнутрь корпуса на прочной панели. Он помещён на перегородку между камерами. Тыльная часть динамика работает на закрытый объём или фазоинвертор, фронтальная часть – только на фазоинвертор. Бэндпассы отличаются наибольшим коэффициентом полезного действия среди остальных видов акустического оформления. КПД в такой конструкции выше, чем у фазоинвертора. Название bandpass (полоса пропускания, полосовой фильтр) происходит от способности корпуса ограничивать частотную характеристику сабвуфера. Есть три вида бандпассов: 4-й категории, 6-й категории тип-А, 6-й категории тип-Б.

4-я категория: ящик с двумя камерами и с одним фазоинвертором на верхней камере.

6-я категория, тип-А: ящик с двумя камерами и с двумя фазоинверторами, каждый на свою камеру и по-своему настроенные. Достаточно сложен в проектировании и настройке.

6-я категория, тип-Б: ящик с двумя камерами и с двумя фазоинверторами, каждый на свою камеру, но с нижней камеры фазоинвертор направлен в верхнюю камеру, получается верхний фазоинвертор становится общим для двух камер.

• Лабиринт – сабвуфер, в котором задняя сторона динамика работает на зигзагообразный звуковод, образованный рядом перегородок. Длина звуковода выбирается равной половине длины звуковой волны на нижней граничной частоте сабвуфера.
• Открытый корпус (free air). Существуют динамики, которые предназначены для установки в открытый корпус (бесконечный объём). Такие динамики можно устанавливать только в заднюю полку автомобиля. Там разделять волны будет сама полка, а в роли коробки выступит багажник. В этом случае необходимо уделить внимание прочности полки, а также отсутствию щелей, позволяющих проникать звуковым волнам в противофазе в салон автомобиля.
• Рупорный сабвуфер (horn loaded). Рупор чаще всего свернут (folded horn). Такие сабвуферы используются на концертах.

 Отличия автомобильных сабвуферов от устанавливаемых в помещениях

Как активные, так и пассивные сабвуферы могут быть предназначенными для установки в помещении либо в автомобиле. Если к установке домашних сабвуферов не возникает особенных вопросов, то к сабвуферам автомобильным предъявляются особые требования.

А именно: у них должен быть небольшой объём, чтобы не занимать много места в багажнике автомобиля; они должны быть прочнее, диффузоры динамиков должны быть устойчивы к влаге; автомобильные сабвуферы должны иметь бо́льший запас по мощности.

Драйвер (или, попросту, динамик) сабвуфера: размер и количество

Басовые волны очень длинные, поэтому динамику приходится много работать, чтобы воспроизвести эти волны с достаточной для человеческого уха громкостью. В общем случае – чем больше драйвер, тем легче ему выдавать мощные и глубокие басы. Сегодня можно встретить модели с диаметром диафрагмы от 6 до 15 дюймов.

Некоторые модели решают вопрос количества толкаемого динамиком воздуха использованием нескольких драйверов. Два 6-дюймовых драйвера не могут сравниться с одним 12-дюймовым, но они почти всегда будут работать лучше, чем один 6-дюймовый. Кроме того, иногда используются пассивные радиаторы — дополнительные драйверы без звуковой катушки, которые приводятся в движение не электричеством, а работой основного драйвера.

Другой способ повысить эффективность драйвера — с помощью мощности. По мере того, как размер драйвера и корпуса уменьшаются, мощность должна увеличиваться, чтобы компенсировать это. Таким образом, теоретически 8-дюймовый сабвуфер в небольшом корпусе может сравниться с 12-дюймовым сабвуфером в более крупном корпусе, если у 8-дюймовой модели будет значительно большая мощность.

Восьмидюймовая модель будет более логичным выбором в пару к небольшим полочным колонкам, а 12-дюймовая — для крупных напольных.

Особенности расположения сабвуфера в комнате

Как уже упоминалось выше, звуки на низких частотах являются всенаправленные – человеческому уху сложно определить, откуда они исходят. Однако это не означает, что расположение сабвуфера не имеет значения: низкие частоты очень сильно взаимодействуют с комнатой.

Для того, чтобы получить наилучшие басы в своей комнате, нужно, экспериментируя с расположением сабвуфера относительно точки прослушивания, подобрать оптимальное расположение – где бас звучит наилучшим образом. Поразительно, насколько по-разному могут зазвучать низкие частоты на расстоянии всего в пару метров.

Приближение устройства к стене – добавит объёма, размещение в углу – добавит ещё больше. Если же мощные басы мешают кому-то из соседей за стенкой – нужно поставить сабвуфер максимально близко к себе. Так можно будет использовать его на более низкой громкости. Если же в самой комнате, или же у соседей снизу, из-за работы сабвуфера что-либо резонирует и дребезжит – в этом случае поможет изолирующая платформа для развязки сабвуфера с полом.

Вообще, нежелательно размещать сабвуфер по соседству с ёмкими шкафами, металлическими и стеклянными конструкциями, посудными витринами. Все они являются отличными источниками всевозможных резонансов. Поэтому гарантированно добавят к звучанию собственные призвуки, которые никому не захочется выслушивать.

По этой же причине не сто́ит класть или ставить какие-либо предметы на корпус. Зачастую ведь есть немалый соблазн начать использовать этот удобный и массивный деревянный куб в качестве дополнительного столика, или тумбочки.

Частой проблемой сабвуферов является плохая стыковка амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик сателлитов и сабвуфера. На стыке АЧХ может случиться как провал, так и завышение уровня из-за несоответствия частотного диапазона или интерференции волн с разным фазовым сдвигом. Поэтому на некоторых сабвуферах существует возможность подстройки его верхней граничной частоты и фазы.