Большим недостатком современных динамических громкоговорителей является острая характеристика направленности в области высоких частот, что создает определенные неудобства при прослушивании монофонических программ и сужает зону стереоэффекта при использовании обычных акустических систем в стереофонии.

В различной отечественной и зарубежной литературе неоднократно приводился рисунок (рис. 1), иллюстрирующий влияние расположения громкоговорителей на зону стереоэффекта.

Рис. 1. Зона заметного стереоэффекта: а - при размещении одиночных громкоговорителей в углах помещения, б - при размещении системы из трех громкоговорителей в каждом канале вдоль узкой стороны комнаты.

Для расширения зоны стереоэффекта многие любители стереофонического звуковоспроизведения применяют один - два громкоговорителя закрытого типа в каждом канале, располагая их в углах комнаты, как показанной на рис. 2.

Рис. 2. Размещение громкоговорителей по углам комнаты.

Выпускаемые рядом иностранных фирм высокочастотные акустические агрегаты выполнены в форме куба, на внутренней стороне каждой грани которого размещен громкоговоритель (всего 6 штук).

Применение всенаправленных излучателей не только расширяет зону стереоэффекта, но и позволяет значительно снизить необходимую площадь помещения с 18-20 до 12-15 кв.м. В материалах рекламной иностранной печати имеются сообщения, что использование всенаправленных излучателей позволяет получить удовлетворительный стереоэффект даже в салоне легкового автомобиля.

В конструкции применены отечественные громкоговорители 1ГД-3 РР3 со следующими основными параметрами: среденее стандартное звуковое давление 0,3 н/м2, собственная частота механического резонанса 4,5±1 кГц, модуль полного электрического сопротивления на чатсоте 630 Гц — 12,5 Ом, номинальная мощность 1 Вт, рабочий диапазон частот 5-18 кГц.

Общий вид акустики показан на рис. 3. Сферический фронт звуковой волны от громкоговорителя 1 (на рисунке дан разрез диффузора громкоговорителя) попадает на рассеивающую линзу 2. Отраженные от линзы звуковые колебания имеют круговую характеристику направленности в горизонтальной плоскости. Образующая линза рассчитана таким образом, что и в вертикальной плоскости появляется характеристика направленности громкоговорителя. Для увеличения звукового давления и расширения характеристики направленности в агрегате используются два громкоговорителя.

Рис. 3. Общий вид акустического агрегата: 1 — громкоговоритель, 2 — исскуственная линза, 3 — корпус, 4 — дюралиевая линза, 5 — кольцо, 6 — капроновая стека, 7 — стойки, 8 — основание, 9 — муфты.

При сборке агрегата громкоговоритель с капроновой сеткой, защищающий его от пыли, приклеивают его к пластине 4 и запрессованному в нем кольцу 5. Затем весь узел с помощью стоек 7 крепят к корпусу 3. Стойки 7 держат также основание 8 с приклеенными к нему линзами 2.

Эскизы деталей агрегата показана на рис. 4. Корпус 3 и основание фанерованы, можно использовать пластик с рисунком, иммитируюший ценные породы дерева. Остальные детали изготовлены из дюралюминия Д16. Наружные поверхности этих деталей отполированы.

Рис. 4. Эскизы деталей агрегата.

Электрическое включение громкоговорителей агрегата определяется параметрами усилителя и низкочастотных громкоговорителей. Для однополосных усилителей с номинальной выходной мощностью 5-10 Вт можно рекомендовать вариант включения агрегата, поаказанный на рис. 5, а.

Рис. 5. Электрические схемы включения громкоговорителей акустического агрегата.

Для стереофонических усилителей с одним низкочастотным громкоговорителем схема упрощается. На рис. 5, б, например, показана схема подключения агрегата к звуковой колонке магнитофона «Яуза-10».Дроссели намотаны на пластмассовых каркасах диаметром 25 мм. Ширина намотки 30 мм. Дроссель Др1 (рис. 5,а) содержат 150, а Др1 (рис. 5,б) - 100 витокв провода ПЭВ-2 1,04.

И в заключение хочется предупредить радиолюбителей, что использование описанного акустического агрегата целесообразно только в том случае, если полоса рабочих частот усилителя превышает 8-10 кГц. При меньшей полосе пропускания его применение становится неоправданным и малоэффективным.

Радио стр. 39-40, № 4, 1973 г.

звуковых колонок в достаточно большом помещении, стереоэффект будет ощущаться только у противоположной стены. Слушатели, находящиеся в середине (по оси симметрии), почувствуют звуковой провал, то есть будут слышать как бы «разорванную» звуковую картину.

Для устранения этого недостатка между основными громкоговорителями устанавливают дополнительный, третий, который подключают к правому и левому каналам так, как показано на рисунке 2. При таком включении звуковая картина для слушателей в середине

помещения восстанавливается, но эффект локализации отдельных источников получается размытым из-за монофонического воспроизведения звука средним громкоговорителем.

Если в помещении клуба будет много предметов, сильно поглощающих ззук, ширина зоны хорошей слышимости стереоэффектов будет не больше 0,2 ширины базы. В этом случае при ширине базы 1,5-3 м разместить группу слушателей в зоне наилучшего стереоэффекта будет затруднительно. Расширению зоны восприятия стереоэффекта способствует отражение звука от стен и потолка. На рисунке 3 показано такое размещение громкоговорителей, при котором наилучшим образом используется эффект отражения звука от стен.

Большое влияние на качество воспроизведения оказывает уровень громкости. Чем ближе он к уровню звучания музыкальных инструментов и голоса певца, тем стереоэффект ощущается полнее. Для помещения площадью до 30 м 2 уровень воспроизведения

музыки должен быть не ниже 60-70 дБ (что соответствует громкой речи). Необходимо также следить, чтобы между слушателями и громкоговорителями не находились какие-либо предметы, могущие вызывать заметное ослабление высших звуковых частот и вследствие этого сузить эффективную зону стереофонического воспроизведен и я.

ВРАЩАЮЩИЕСЯ ПРИЗМЫ

Предлагаем конструкцию универсального стенда, который может стать визитной карточкой вашего клуба. Стенд этот не совсем обычный. Вместо привычных витрин он представляет собой четыре вращающиеся трехгранные

призмы. Таким образом полезная площадь стенда увеличивается в три раза.

А теперь расскажем о его конструкции. Посмотрите на рисунок. Каркас стенда монтируется из старых водопроводных труб -0 25-40 мм и устанавливается на бетонных тумбах. Призмы крепятся между двух Направляющих на упорных подшипниках. Изготовить призмы проще всего так: на треугольное основание (заготовки выре

заются из ДСП) с помощью реек с пазами устанавливаются листы оргалита или фанеры Так как эти материалы сильно коробятся от сырости, советуем дополнительно укрепить их ребра рейками или проволочными скобками. Для защиты от дождя и"снега над стендом нужно смонтировать одно- или двухскатную крышу, установив на ней люминесцентные или обычные электрические лампы.

В театре или в концертном зале легко выделить звуки рояля, скрипок, определить местоположение и интенсивность звучания музыкальных инструментов. Впечатление пространственного звукового поля создается потому, что слушающий, не очень сознавая это, все время определяет разницу в ощущениях одного и того же звука правым и левым ухом.

Совсем иные ощущения возникают при слушании обычного монофонического (т. е. одно-звукового) радиоприемника или магнитофона. Звуки отдельных инструментов при этом сливаются, и кажется, что они исходят из одной точки - места, где установлена динамическая головка громкоговорителя. Не помогает здесь и увеличение числа микрофонов на сцене и громкоговорителей перед слушателем: звуки, возникающие в разных частях сцены, передаются все вместе по одному каналу (через один и тот же канал усилителя), поэтому в месте приема уже невозможно определить, как размещены музыкальные инструменты.

Сохранить пространственное ощущение при передаче записи и воспроизведении звука позволяет стереофоническая система (греческое слово stereos означает "пространственный"), В простейшей стереофонической системе 2 микрофона, 2 независимых канала передачи и соответственно 2 громкоговорителя. Звук, принятый левым микрофоном, воспроизводится динамической головкой левого громкоговорителя, т. е. приходит к слушателю слева, а звук, "услышанный" правым микрофоном, попадает к слушателю от головки правого громкоговорителя. Помимо трансляции стереофонических сигналов через усилители возможна их передача по радио, запись на грампластинки (см. Электрофон) и на магнитную ленту. Стереофонический магнитофон отличается от монофонического тем, что в нем все удвоено (исключая лентопротяжный механизм): число магнитных головок, усилителей и выносных громкоговорителей. Так как нужно записывать одновременно 2 звуковых сигнала, то на одной магнитной ленте должно быть 2 дорожки. В дальнейшем звук, воспроизведенный с каждой дорожки, поступает на динамическую головку соответствующего громкоговорителя, благодаря чему и создается стереоэффект.

Признаками качества, характеризующими стереофоническое звучание, являются:

• -пространственное впечатление, т.е. разнесенность компонентов стереофонической панорамы как по фронту вдоль линии, соединяющей громкоговорители, так и в глубину от нее, причем местоположения источников звука в этой области пространства могут быть четко локализованы;
• -прозрачность звучания, благодаря чему легко выделяются и раздельно воспринимаются инструменты или их группы на фоне звучащего ансамбля;
• -правильность передачи тембров инструментов и голосов, высокая естественность тембра инструмента как в момент удара молоточком по струнам (нестационарный процесс), так и во время звучания струн;
• -передача "басовых" звуков оркестра без излишней "гулкости", свойственной монофоническому звучанию;
• -лучшее, чем при монофонической передаче, восприятие "акустической атмосферы" первичного помещения.

Весьма важной особенностью, свойственной стереовоспроизведению, является появляющаяся возможность воздействия на слушателя направленностью прихода звуков, что позволяет подчеркнуть конфликтность различных тем, их объединение, сопоставление, противопоставление и т.д..

Всю площадь прослушивания, где наблюдается предпочтительность стереовоспроизведения, можно разделить на две части, назвав их соответственно зонами полного и частичного стереоэффекта. Зоной полного стереоэффекта называется площадь, в пределах которой предпочтительность превышает 85%, а искажения локализации звуковых образов стереопанорамы не превышают 0,1 В. В пределах зоны полного стереоэффекта возможны качественно правильная локализация звуковых образов стереопанорамы, их уверенное пространственное разделение. Размер этой зоны невелик, центром ее является точка оптимального слушания Зоной частичного стереоэффекта называется площадь, в пределах которой предпочтительность стереовоспроизведения составляет 60 ... 85%, а число раздельно воспринимаемых направлений не менее трех. Границы этой зоны принято определять максимально допустимой ошибкой локализации центра базы при равных уровнях канальных сигналов. Расстояние между громкоговорителями (размер базы) оказывает значительное влияние на величину зоны стереоэффекта. При уменьшении базы с 3 до 0,8 м площадь зоны стереоэффекта возрастает с 0,4 до 1,2 . Уменьшение размера базы приводит к более громкому звучанию центральных источников, что ухудшает «прозрачность» звучания боковых источников. «Прозрачность» звучания для боковых и центральных источников стереопанорамы увеличивается при увеличении базы. С учетом этого размер базы при воспроизведении выбирается в соответствии с размером базы контрольных акустических систем и равен 2—3 м. С увеличением размера базы (более3 м) из-за интерференционных явлений локализация центральных источников становится менее четкой. При проектировании стереофонических воспроизводящих систем предполагалось, что идеальная стереофоническая система воспроизведения должна состоять из двух идеальных монофонических. Однако идеальный монофонический громкоговоритель должен быть ненаправленным во всем диапазоне частот. Стереофоническая система, состоящая из ненаправленных громкоговорителей, обладает очень малой зоной стереоэффекта. Взаимозаменяемость влияния разности уровней и сдвига во времени на слуховые восприятия позволяет расширить зону стереоэффекта. Смещение слушателя в сторону от оси симметрии приводит к появлению временного сдвига, обусловленного изменением расстояния до обоих громкоговорителей. Это изменение, как правило, сопровождается повышением уровня опережающего сигнала от ближайшего громкоговорителя и снижением уровня запаздывающего сигнала. При этом кажущийся источник звука смещается из центра базы в том же направлении, что и слушатель. Правильную локализацию центра можно восстановить, если при смещении слушателя в сторону громкоговорителя Диаграмма направленности будет оптимальной, когда расположение отдельных звуковых образов на линии базы практически не будет зависеть от расположения слушателя относительно громкоговорителей системы воспроизведения. Для удовлетворительной компенсации эффекта бокового смещения слушателя, достаточно обеспечить требуемые диаграммы направленности лишь в области средних частот. Рассмотрим два способа изменения уровней при боковом смещении. При первом используют двухполосные акустические системы, в каждой из которых звено, воспроизводящее средние и высокие частоты, заменено двумя параллельно включенными группами излучателей, одна из них совмещена с низкочастотным звеном, другая находится вблизи от центра базы. Оси двух центральных групп развернуты в сторону от средней линии. Зона допустимых смещений при стереобазе, равной 5 м, имеет ширину 2,4 м на расстоянии 1 м от базы и расширяется до 5 м при удалении на 5 м и более.

При втором способе используют акустические линзы, поворачивающие диаграмму направленности среднечастотных звеньев трехполосных громкоговорителей в сторону оси симметрии системы Для получения сдвига во времени применяют пластинчатые акустические линзы, которые устанавливают перед группой громкоговорителей. Если направление излучения звука совпадает с направлением пластин, они не оказывают никакого воздействия на формирование суммарного сигнала в удаленной точке звукового поля. Для прочих направлений сигналы, поступающие из разных каналов, образованных соседними пластинами линзы, имеют сдвиг во времени

Стереофоническое звуковоспроизведение получило в настоящее время всеобщее признание за более высокую (по сравнению с монофоническим) естествен­ность звучания.

Носителями стереофонической информации являются временная Дт и интен-сивностная AL разности сигналов левого и правого каналов.

Рис. 1. Искажения пространственной панорамы при боковом смещении слушателя

Интенсивностная разность определяется выражением ДL=201g(P 2 /P 1), где Р 1 и P 2 - звуковые давления, развиваемые левым и правым громкоговорителями, обозначенными В1 и В2 на рис. 1.

При асимметричном расположении слушателя относительно акустических систем левого и правого каналов или при не идентичных характеристиках узлов стерео­фонического комплекса возникают дополнительные временные и интенсивностные разности сигналов. Это приводит к тому, что действительная стереопанорама будет отличаться от исходной (задуманной звукорежиссером), т. е. возникают пространственные искажения.

Появление пространственных искажений сопровождается также рядом других изменений. Прежде всего теряется раздельность восприятия отдельных частей звуковой панорамы, а также нарушается музыкальный баланс в стереопанораме или баланса громкостей.

Последние исследования показали, что при дополнительной разности ДL=3 дБ источник звука смещается на 0,4 м в сторону громкоговорителя, излу­чающего сигнал с большим уровнем, а при ДL=6 дБ - на 0,8 м. Например, при введении дополнительного временного сдвига Дт=0,5 мс при базе 5=1,8 м звук от рояля смещается на 0,5 м в сторону громкоговорителя, излучающего опережающий сигнал. Эти отклонения равносильны перемещению слушателя вдоль линии базы и приводят к искажению пространственной звуковой панорамы (рис. 1). Наиболь­шее смещение от первоначального положения претерпевают источники звука 2, 4, расположенные в средней части панорамы.

Для источников, расположенных в позициях громкоговорителей, пространствен­ные искажения практически отсутствуют, так как ДL>20 дБ и Дт>3 мс.

При введении дополнительного временного сдвига Дт=5…15 мс локализация источника звука затрудняется, звучание приобретает гулкость и объемность. Для качественной локализации источника звука величина Дт должна быть меньше 3…4 мс.

Чтобы избежать пространственных искажений стереопанорамы, характеристики усилителей низкой частоты, акустических систем и электропроигрывающих. уст­ройств должны удовлетворять определенным требованиям.

Исследования в этой области позволили сформулировать ряд требо­ваний к стереофоническим транзисторным усилителям низкой частоты и акусти­ческим системам и обосновать соответствующие технические решения.

Для получения низкого коэффициента гармонических и интермодуляционных искажений транзисторные усилители мощности должны иметь:

расширенный диапазон частот, для чего выходные каскады рекомендуется включать по схеме с общим коллектором и компенсацией по опережению и запаздыванию;

малый коэффициент общей отрицательной обратной связи для обеспечения устойчивости усилителя с расширенным диапазоном частот и ослабления дина­мических искажений;

каскады с местными отрицательными обратными связями и использованием комплементарных пар транзисторов; работающих в режиме класса А;

каскады с гальваническими связями для получения линейной фазочастотной характеристики;

более высокую перегрузочную способность для ослабления динамических искажений.

Для уменьшения временных сдвигов стереофонические усилители должны иметь идентичные фазочастотные характеристики 1ФЧХ), что достигается под­бором радиоэлементов с разбросом не более ±2%.

Коэффициент гармонических искажений в усилителях звуковой частоты не должен превышать 0,05% в диапазоне частот 30..,20 000 Гц.

Акустические системы должны иметь по возможности равномерную ампли­тудно-частотную характеристику (АЧХ) и близкую к линейной фазочастотную характеристику в диапазоне воспроизводимых частот.

Акустические системы для стереофонического звуковоспроизведения обычно имеют очень узкую зону стереоэффекта. Для слушателей, расположенных сбоку от оси симметрии системы, звучание становится монофоническим. Этот недостаток можно ослабить расширением зоны стереоэффекта. Иными словами, изменением характеристик направленности громкоговорителей оказывается возможным ком­пенсировать действие на орган слуха возникшей временной разности и разности уровней при асимметричном расположении относительно левого и правого гром­коговорителей.

Характеристика направленности излучения среднечастотного громкоговорителя на частотах 3000….5000 Гц может быть. улучшена, если диаметр диффузора громкоговорителя не превышает 80 мм . Дальнейшее улучшение обеспечивается постановкой акустических линз.

Другим недостатком акустической системы является то, что громкоговорители имеют большие искажения и неравномерности АЧХ по звуковому давлению, осо­бенно в области низших частот звукового диапазона, где подвижная магнитная система колеблется с большой амплитудой. Причинами искажений обычно являются выход звуковой катушки за пределы магнитного зазора и нелинейность упругой подвески диффузора.

Большей равномерности АЧХ, уменьшения амплитуды перемещения подвижной системы и соответственно снижения нелинейных и интермодуляционных искажений можно добиться изменением добротности подвижной системы громкоговорителя, т. е. степени ее демпфирования. Управлять демпфированием можно изменением выходного сопротивления усилителя звуковой частоты с иомощью положительной обратной связи по току нагрузки или датчика скорости (ускорения), установленного на диффузоре. Степень демпфирования будет выше, если громкоговоритель имеет более высокое звуковое давление и легкий диффузор.

При большой неравномерности АЧХ громкоговорителя (±15 дБ) по звуковому давлению вводятся дополнительные интенсивностные разности звучания сигналов в диапазоне звуковых частот по каналам. Эту разность можно уменьшать эква­лайзером, но для этого нужно определить действительные АЧХ обоих громкого­ворителей, что очень затруднено. К тому же при уменьшении неравномерности АЧХ по звуковому давлению эквалайзером вводятся дополнительные временные сдвиги сигналов по каналам стереоусилителя.

Определенного выравнивания ФЧХ громкоговорителя можно достигнуть расположением акустических центров динамических головок в одной плоскости . Однако указанная мера часто оказывается недостаточной, так как фазовые сдвиги зависят от скорости распространения звуковых волн по поверхности диффузора. Наилучшие результаты дает выдвижение вперед низкочастотного громкоговорителя по отношению к ереднечастотному, а среднечастотного - по отношению к высо­кочастотному.

Электропроигрывающее устройство - это третий важный узел звуковоспроиз­водящего комплекса.

Искажения в Электропроигрывающее устройство вносят головка звукоснимателя, тонарм и механический узел. Головка звукоснимателя должна иметь эллипсную иглу, так как форма эллипса в большей степени приближена к форме резца для пластинки, чем сфера.

Существенно меньшие искажения при звуковоспроизведении механической запи­си вносят многорадиусные игры (например, так называемая S-игла), которые также улучшают надежность следования тонарма по канавке пластинки и повы­шают переходное, затухание между стереоканалами на высоких частотах . Более высокое качество звучания обеспечивает магнитодинамическая головка звуко­снимателя, так как у нее интермодуляционные искажения меньше, чем у электро­магнитной головки.

Для снижения искажений, вызываемых тонармом, необходимо подавление резонансов, так как на резонансной частоте резко возрастает механическое сопро­тивление звукоснимателя.

Подавление резонансов осуществляется механическим демпфированием тонарма, демпфирование в области низших частот - гибкой связью между трубкой тонарма и противовесом посредством резиновой муфты.

Высокочастотный резонанс демпфируется заполнением трубки тонарма дре­весной массой или углеродистыми нитями толщиной примерно 1-10~~? мм, пропи­танными эпоксидной смолой без отвердителя (декремент затухания пропитан­ных углеродистых нитей более трех). Коэффициент детонации движущегося механизма электропроигрывающего устройства (диска) не должен превышать 0,1%, а уровень помех от вибраций движущего механизма - 60 дБ, измеренный по взвешенной характеристике, или - 40 дБ - по широкой характеристике .