Как доработать напольные колонки. Доработка унч компьютерных колонок

Несомненно, потенциал этого хитрого устройства, скрывающегося за кожухом кремового цвета, огромен, но добиться от него качественного звука невероятно сложно. Если отказаться от мысли о построении акустической системы для компьютера с нуля, то остается либо истратить сумму, сопоставимую с ценой всего ПК, либо постараться улучшить звучание уже имеющейся аппаратуры.

Условия современного рынка заставляют производителей постоянно уменьшать себестоимость выпускаемой продукции, экономя на качестве. Такая экономия обычно сопровождается приданием товару привлекательного внешнего вида и активной рекламой. Возьму на себя смелость утверждать, что развитие аудиотехники остановилось еще в далеких 80-х годах XX в. Если не рассматривать появление цифровых носителей и нестандартных источников звука, то дальше шло только упрощение и удешевление. Поэтому я предлагаю минимизировать последствия подобной экономии и убрать некоторые огрехи производителя, благодаря чему компьютерная акустическая система начнет звучать значительно лучше.

А нам оно надо?

Попытаемся сформулировать общие требования к качеству звукового сопровождения в персональном компьютере. Как минимум, звук не должен раздражать, вызывая желание выключить колонки. Если ПК используется для просмотра фильмов, то основное требование к акустической системе заключается в четкой передаче голосов, когда речь воспринимается без усилий и внятна даже в том случае, если несколько героев говорят одновременно. Остальные звуки должны ассоциироваться с их источниками, а не напоминать шумы.

Что касается прослушивания музыки, то, перефразируя расхожую поговорку, можно сказать: звук не бывает слишком качественным. В идеальном случае колонки должны иметь минимальные коэффициенты искажений, развивать достаточное акустическое давление (имеется в виду работа на большой громкости без роста искажений) и воспроизводить частоты от 30 до 20 000 Гц. В то же время построение (как индивидуальное, так и серийное) более-менее приличной акустической системы является весьма наукоемкой, трудоемкой и требующей значительных материальных затрат задачей.

К сожалению, подавляющее большинство компьютерных акустических систем не соответствуют таким требованиям. Качество звучания средних (как по цене, так и по распространенности) компьютерных колонок можно описать очень просто. Воспроизводимые частоты обычно находятся в диапазоне 100-12 000 Гц (для однополосных устройств). При этом звучание испорчено сильнейшими искажениями и «призвуками» корпуса. Если присутствует высокочастотный динамик, то либо его отдача из-за низкой чувствительности намного меньше, чем у среднечастотного, либо игра высоких частот больше похожа на лязг. Еще хуже обстоит дело с низкими частотами. Их недостаток обычно компенсируется комплектацией колонок (которые в данном случае принято называть сателлитами) сабвуфером. Но последний вместо мощного усиления низких частот бубнит на одной. В общем, картина ужасающая. Однако сделать звук приятнее и качественнее можно (и нужно).

Конструкция компьютерных АС

Основной принцип построения компьютерных стереоколонок является общим практически для всех выпускаемых сегодня моделей. Отличия наблюдаются только в качестве используемых комплектующих и дизайне (и цене, конечно).

Давайте посмотрим, что представляет компьютерная акустическая система, на примере дешевых пластиковых колонок компании A4-Tech (фото 1). Несмотря на абсолютно «несерьезный» вид, устройства подобного класса все еще довольно популярны. Правда, если на рынке стереосистем можно наблюдать некий прогресс в виде перехода на более мощные модели, то многоканальные наборы (4.1, 5.1) до сих пор комплектуются подобными колонками в качестве сателлитов. Поэтому доработка таких продуктов по-прежнему актуальна.

По акустическим и музыкальным достоинствам данные колонки практически не отличаются от подобных им стереофонических собратьев в ценовом диапазоне до 10-15 долл. и сателлитов от 5.1-канальных наборов ценой до 100-130 (!) долл. Подопытные колонки были подключены к звуковой плате Sound Blaster Live! 5.1, возможностей которой в данном случае более чем достаточно.

Мне не сразу удалось догадаться, что издаваемые колонками стоны и хрипы и есть воспроизводимый звуковой сигнал. После существенного уменьшения уровня громкости ситуация заметно улучшилась. Отсюда можно сделать первый вывод: номинальная мощность данных колонок слишком низкая. Развиваемого акустического давления едва хватает на то, чтобы «озвучить» место непосредственно у монитора. Как и следовало ожидать, низких частот не оказалось вообще, но приятно удивило наличие высоких почти до самой верхней границы диапазона, правда, качество их оставляет желать лучшего. При воспроизведении музыки огромное количество порождаемых искажений очень сильно портит звучание, лишая его естественности. Ни о какой детальности и речи быть не может. А пики АЧХ и «призвуки» пластикового корпуса, которые сильно раздражают слух, делают данную (как, впрочем, и многие другие) акустическую систему для прослушивания музыки непригодной. С другой стороны, для озвучивания системных событий, некоторых игр и мультимедийных приложений при нетребовательности уха к хорошему звуку эти колонки вполне подойдут.

С точки зрения конструкции рассматриваемый образец представляет собой канонический вид активных однополосных стереоколонок. Усилитель, выполненный на одной микросхеме, физически расположен в корпусе правой колонки. Оттуда же идет сигнальный межблочный кабель на звуковую плату, кабель питания и силовой акустический кабель к другой колонке. Сами корпуса выполнены из достаточно толстой пластмассы, поэтому характерных «призвуков» у данного экземпляра несколько меньше, чем у более хлипких собратьев. Наверху расположен порт фазоинвертора, который играет скорее декоративную роль, нежели осуществляет реальный подъем низких частот. При его закрывании звук практически не меняется. Хочется еще раз отметить, что именно так (редко иначе) устроено большинство однополосных активных стереоколонок (назвать их акустическими системами язык не поворачивается).

В более дорогой ценовой категории широко распространены деревянные двухполосные акустические стереосистемы. Помимо материала корпуса их главное отличие заключается в присутствии и в той и в другой колонке двух динамиков вместо одного; каждый из них отыгрывает только определенный диапазон частот. Обычно качество таких систем намного выше, чем однополосных. С конструктивной точки зрения двухполосные системы отличаются только наличием разделительных фильтров между динамиками, которые обычно находятся непосредственно в самих колонках.

Самыми дорогими и «престижными» на сегодняшний день являются многоканальные акустические системы (2.1, 4.1, 5.1). Но и здесь отличия минимальны. Главное из них заключается в присутствии сабвуфера, где и располагается усилительный блок. В качестве фронтальных, тыловых и центрального (когда он есть) сателлитов используются те же дешевые однополосные колонки, похожие на рассмотренные выше. Поэтому музыкальные возможности таких наборов весьма скудны (исключение составляют лишь очень дорогие системы).

Доработка

Опираясь на личный опыт, с уверенностью могу сказать, что чем дороже акустическая система, тем выше ее потенциал с точки зрения доработки. Ведь с ростом цены системы влияние любой ее детали на звук усиливается многократно. Независимо от ценовой категории слабых звеньев в устройствах предостаточно из-за желания производителя сэкономить. Если в дешевых колонках качество звука ограничено низкими возможностями динамиков, то в более дорогих системах слабым местом становится практически все остальное. Но радикально улучшить звук можно всегда. Рассмотрим все по порядку.

Корпус

В акустической системе он оказывает очень большое влияние на качество звучания, поэтому и доработать его следует в первую очередь. Для того чтобы грамотно за это взяться, необходимо иметь хотя бы поверхностное представление о природе связанных с ним процессов.

Основное назначение корпуса - формирование характеристик акустической системы в области низких частот. От него же зависит и качество воспроизведения нижнего диапазона средних частот. Например, при использовании хлипких корпусов из-за колебаний стенок уменьшается уровень звукового давления на низах и увеличивается число пиков и провалов АЧХ в середине. Многократно возрастает также уровень нелинейных искажений. А длительность переходных процессов может достигать 100-120 мс из-за большого времени спада колебаний стенок. С ростом их толщины влияние корпуса уменьшается. Все эти факторы значительно ухудшают качество звучания акустических систем, вызывая появление «ящичных призвуков», увеличивают неравномерность АЧХ и приводят к возникновению задержанных резонансов. При этом изменяется тембр звучания и ухудшается передача стереопанорамы. Кстати, акустические системы с деревянным корпусом гораздо предпочтительнее пластиковых именно из-за неоспоримых преимуществ дерева с точки зрения вышеперечисленных факторов. Думаю, теперь вы осознали необходимость улучшения характеристик корпуса. Давайте посмотрим, как это можно сделать.

Существует два пути передачи звука по корпусу: возбуждение колебаний в результате излучения тыльной стороной диффузора динамика и прямая передача колебаний от динамика на стенки корпуса. Рассмотрим методы борьбы во втором случае.

Попробуйте включить колонки на полную громкость. Скорее всего стенки корпуса начнут сильно вибрировать, а сама колонка - подпрыгивать на столе, что влечет за собой и растрату полезной энергии, и появление всех вышеперечисленных последствий. Поэтому первым делом требуется укрепить стенки - поставить распорки или установить ребра жесткости. Выбор метода определяется в каждом случае отдельно, но чаще всего небольшим пластиковым и деревянным колонкам вполне хватит ребер жесткости. А при объеме корпуса более 20 л (в компьютерных акустических системах такие размеры бывают только у некоторых сабвуферов) лучше применить оба.

Теперь о технической реализации. Ребра жесткости представляют собой относительно толстые деревянные рейки, которыми надо укрепить самые большие стенки (чаще всего боковые и заднюю). Фиксировать их надо по всей диагонали стенки, можно клеем (например, ПВА), обеспечив максимальную площадь соприкосновения. Чем толще, массивнее и тяжелее рейки, тем лучше. Ограничение лишь одно: они не должны сильно уменьшать внутренний объем колонки. Помимо многократного увеличения жесткости корпуса, для маленьких и «воздушных» пластиковых колонок возрастание массы предотвратит их подпрыгивание на большой громкости, что существенно уменьшит искажения (фото 2).

Установка распорок может существенно повысить качество и количество басов в акустических системах закрытого типа (при объеме колонок более 20 л). В открытых (фазоинверторных) корпусах распорки скорее всего будут лишними, а для маленьких сателлитов они вообще бесполезны. Устанавливать их нужно между боковыми, передней и задней стенками (примерно по центру), а места соприкосновения распорок со стенками промазать клеем.

Хочу заметить, что установка распорок и ребер жесткости не всем колонкам на пользу. Например, у рассмотренной в начале статьи модели корпус такой толстый, что перегрузка динамика возникает гораздо раньше, чем корпус начинает вибрировать и подпрыгивать. Поэтому такая доработка корпуса им не нужна.

Все, с вибрацией стенок разобрались. Теперь нужно погасить волны, идущие с тыльной стороны диффузора; отражаясь от стенок корпуса, они выходят вперед через прозрачный для них динамик (для звука это всего лишь кусочек тоненького картона), вызывая акустическое «короткое замыкание» на некоторых частотах и значительное усиление нелинейных искажений. В идеальном случае такие волны должны полностью гаситься внутри корпуса. К сожалению, это возможно только при использовании специальных конструкций корпусов. Но в компьютерных акустических системах применяются гораздо более примитивные варианты оформления. Поэтому придется использовать звукопоглощающий материал. С его помощью можно практически полностью заглушить частоты выше 300-600 Гц, но с понижением частоты его эффективность начинает заметно падать. В качестве звукопоглощающего материала лучше всего подходит обычная вата (натуральная несколько предпочтительней синтетической), которая продается в аптеках. Она позволит убрать резкие пики и провалы АЧХ в диапазоне 500-5000 Гц.

Для корпусов среднечастотных динамиков трехполосных акустических систем и дешевых однополосных, где задача получения баса не стоит, вопрос звукопоглощения решается очень просто. Скорее всего там уже расположен некий звукопоглощающий материал, но со своими функциями он не справляется. Его необходимо заменить ватой, хорошо распушив ее и равномерно заполнив весь объем колонки (фото 3). Эта простейшая процедура сделает звук маленьких пластиковых колонок несколько приятнее. А после заполнения ватой корпусов среднечастотных динамиков моей самодельной системы разница оказалась очень заметной, что подтверждает предположение о том, что с ростом класса акустической системы растет и потенциал для доработки.

Помимо способности преобразовывать звуковую энергию в тепло, вата обладает еще одним очень полезным свойством. При правильном заполнении корпуса можно как бы «обмануть» динамик - заставить его «думать», что он находится в большем по объему ящике, чем в действительности. Благодаря этому получается гораздо более убедительный бас. Дело в том, что в процессе работы воздух внутри корпуса нагревается и происходит его тепловое расширение. А когда внутреннее пространство ящика заполнено ватой, то шевелящиеся волокна рассеивают это тепло. Теоретически заполнение корпуса может дать «виртуальную» прибавку объема до 40% от истинных размеров. Как вы, наверно, уже поняли, данный абзац скорее обращен к владельцам тех акустических систем, где присутствует низкочастотный динамик.

Для корпусов закрытого типа все очень просто. Если объем ящика не превышает 80 л (практически все компьютерные акустические системы удовлетворяют этому условию), то его следует заполнять из расчета 24 г ваты на литр объема. При этом можно получить примерно 30% «виртуального» пространства. Естественно, предварительно нужно измерить объем корпуса. В распушенном состоянии вата должна занять все внутреннее пространство. Такая нехитрая операция существенно увеличивает отдачу на низких частотах. Возможно, с целью достижения лучшего результата количество ваты придется изменить.

С фазоинверторными корпусами дело обстоит несколько сложнее. Для сохранения нормальной работы фазоинвертора необходимо, чтобы пространство между ним и тыльной стороной диффузора было открытым. В противном случае значительная часть звуковой энергии не попадет в фазоинвертор, а попросту превратится в тепло. Для фазоинверторных корпусов оптимальная плотность заполнения находится в пределах 20-22 г на литр объема. Но в таком случае вата займет собой все пространство колонки, что недопустимо. Проблема решается просто. Распушенную вату нужно слегка утрамбовать и упаковать в несколько марлевых мешочков, которые можно подвесить к верхней и боковым стенкам. Главное - не закрыть ватой пространство от диффузора до входа в фазоинвертор (если после размещения ваты басы вдруг пропадут, то с вероятностью 99% именно это вы и сделали).

Если для глушения средних частот ваты вполне достаточно, то на частотах ниже 300 Гц начинаются серьезные проблемы. Для них вата почти прозрачна. И многократное отражение звука от стенок корпуса с возникновением стоячих волн и последующим их выходом через прозрачный для них диффузор приводит к тому, что практически все компьютерные колонки сильно бубнят и гудят на басах. В результате бас-гитара, басовый барабан и прочие басовые инструменты звучат практически одинаково. Поэтому всем колонкам с низкочастотными динамиками - сабвуферам и сателлитам от дорогих многоканальных наборов (где обычно стоят достаточно хорошие динамики) - строго показана дополнительная отделка стенок корпуса (с внутренней стороны, естественно) специальным звукопоглощающим материалом. Пожалуй, единственным качественным и доступным материалом является войлок (его применяют и в дорогих Hi-Fi-акустических системах, и для шумоизоляции в старших моделях «Мерседесов»). Одного слоя толщиной в 1 см будет достаточно, чтобы заметно повысить качество (но не количество!) низких частот. Если найти войлок проблематично, пригодятся и старые валенки. Вот и все, что можно сделать с корпусом акустической системы с целью повышения качества звучания. К сожалению, объем журнала не позволяет рассмотреть сразу все остальные методы улучшения звучания. Поэтому о доработке динамиков, фильтров, усилителей, экранировании звуковых плат и прочих «вкусностях» я расскажу в следующем номере.

Удачи и качественного звука!

Мощность

Большинство компьютерных акустических систем пестрят красочными наклейками с фантастическими цифрами, обозначающими их мощность. Причем с уменьшением цены колонок значение этой характеристики начинает стремиться к бесконечности. А вся хитрость заключается в наличии нескольких стандартов измерения этой самой мощности, чем и пользуются производители.

PMPO (Peak Music Power Output) - пиковая кратковременная музыкальная мощность, более известная как «китайские ватты». Она обозначает максимально достижимое пиковое значение сигнала за минимальный промежуток времени (обычно за 10 мс), при подаче которого устройство не сгорит. То есть этот параметр абсолютно ничего не говорит ни о реальной мощности, ни о максимальной громкости колонок. Поэтому его используют только производители дешевых пластиковых «погремушек» с единственной целью - привлечь покупателя. Если вам не безразлично качество приобретаемой акустической системы, то тех колонок, мощность которых указана в PMPO, лучше избегать.

RMS (Root Mean Squared) - среднеквадратичное значение электрической мощности, ограниченной заданными нелинейными искажениями. Мощность измеряется синусоидальным сигналом на частоте 1 кГц до достижения уровня гармонических искажений (THD, Total Harmonic Distortion), равного 10%. Это уже более информативный параметр, хотя для характеристики звука все равно непригоден (как все параметры, измеряющие мощность). Помимо того что значение THD, равное 10%, огромно, это всего лишь попытка описать акустическую систему как потребителя энергии. Но за неимением других параметров можно пользоваться и этим.

SPL (Sound Pressure Level) - уровень звукового давления, развиваемого акустической системой. Значение SPL есть произведение относительной чувствительности акустической системы на подводимую электрическую мощность (по логарифмической зависимости). Это самый информативный показатель. Дело в том, что акустическая система с чувствительностью 100 дБ при подведении сигнала мощностью в 1 Вт будет играть с такой же громкостью, что и акустическая система с чувствительностью 86 дБ (большинство современных акустических систем среднего уровня имеют чувствительность 86-88 дБ) при подведении 50 (!) Вт.

1 АЧХ - амплитудно-частотная характеристика.

Искажения

Всего существует два вида искажений, возникающих при работе как усилителей, так и динамиков.

Интермодуляционные искажения - нелинейные искажения, присутствующие в частотном спектре двухтонального (и более) сигнала. Они заключаются в наличии составляющих, являющихся суммой и разностью основных и гармонических частот входных сигналов. Например, при подаче смеси сигналов 1 кГц и 5 кГц возникают интермодуляционные искажения: 6 кГц (сумма 1 кГц и 5 кГц) и 4 кГц (разность между 1 кГц и 5 кГц). Эти продукты интермодуляционных искажений взаимодействуют друг с другом, создавая практически бесконечный ряд частотных составляющих.

Гармонические искажения (THD, Total Harmonic Distortion) - появление в частотном спектре сигнала дополнительных составляющих, кратных основной частоте. Например, при подаче синусоиды частотой 1 кГц, создаются составляющие с частотой 2 кГц (вторая гармоника), 3 кГц (третья гармоника) и т. д. (рис. 1).

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) заключается в неспособности современных динамиков (исключение составляет лишь плазменный ионофон) воспроизводить все частоты (даже в пределах рабочего диапазона) с одинаковой громкостью при подведении равной мощности. В любом случае будут возникать пики и провалы АЧХ, изменяющие тембр звучания акустической системы.

Фазоинвертор

Фазоинвертор представляет собой трубу или отверстие, выполненное в ящике. Звук, излучаемый тыльной стороной диффузора, не гасится звукопоглотителем, а двигает массу воздуха в трубе фазоинвертора. На частотах, близких к частоте настройки, фаза волны разворачивается на 180о. Тем самым обеспечивается подъем низких частот. Фазоинвертор работает в очень узкой полосе частот, а при достаточно широком спектре сигналов низких частот происходит затягивание переходных процессов в виде «окрашивания» звуков басового регистра. Вследствие этого различные по тембру музыкальные инструменты звучат весьма сходно.

Типы корпусов

Среди множества типов корпусов (иногда называемых «акустическим оформлением») в компьютерных колонках используют всего несколько.

Закрытый ящик. Динамик заключен в герметичный ящик. Волны, излучаемые тыльной стороной диффузора, должны полностью гаситься звукопоглотителем и стенками корпуса. Такая конструкция полностью оправдана для среднечастотных динамиков и обеспечивает очень высокое качество передачи низких частот (но при маленьком КПД).
Фазоинверторный ящик. Самая распространенная конструкция двухполосных компьютерных акустических систем. Позволяет получить подъем низких частот, но при некотором ухудшении качества
Band-pass. Практически все сабвуферы компьютерных акустических систем имеют данный тип корпуса. Band-pass представляет собой двухкамерный ящик (добавлена резонансная камера 2), звук выходит через один или несколько фазоинверторов (рис. 2). Существует несколько разновидностей Band-pass, все они позволяют существенно повысить КПД, но сильно "размывают" басы, превращая их в монотонное гудение. Методы доработки корпуса - общие с другими типами корпусов (доработке подлежит только камера 1)

Рис. 2. Схема корпуса типа Band-pass

Многие модели акустических систем имеют по две пары винтовых зажимов, которые подключены непосредственно к входам фильтров низкочастотного и высокочастотного громкоговорителей. В исходном состоянии одноименные („+” и „-”) зажимы обеих винтовых пар соединены параллельно с помощью металлических перемычек, что позволяет подключить колонки к усилителю обычным способом, используя только один соединительный кабель.
Если же эти перемычки удалить, появляется возможность независимого двухпроводного подключения отдельными кабелями к выходу усилителя низкочастотного и высокочастотного громкоговорителей методом Bi-Biring или Bi-Amping. О методе Bi-Amping, требующем применения двух стереоусилителей, поговорим в следующей статье этого цикла, посвященной улучшению качества звучания усилителей.
Метод же Bi-Wiring заключается в подключении к одному выходу усилителя двух отдельных акустических кабелей, каждый из которых подводится к своей паре винтовых зажимов на акустической системе. Смысл этой процедуры заключается в том, что при таком двухпроводном подключении (Bi-Wiring) токи звуковых сигналов низких и высоких частот протекают по различным цепям, не оказывая влияния друг на друга. Благодаря этому качество звучания колонок в режиме двухпроводного подключения значительно улучшается.
Тем более что при этом появляется возможность дальнейшего улучшения тонального баланса звука путем применения в ВЧ и НЧ звеньях кабелей с различным характером окраски звука. В цепи низкочастотного громкоговорителя рекомендуется использовать кабели из бескислородной меди, что придаст басам особую мощь и динамичность. В ВЧ тракте предпочтительнее применять медные кабели с дополнительным серебряным покрытием, которые по сравнению с обычными проводами из OFC позволяют получить более звонкий и прозрачный звук на высоких частотах.
Ниже приведем несколько простых советов по дальнейшему улучшению качества звука акустических систем, относящихся к ценовой категории $250 - 400, которые однако потребуют „вскрытия” колонок и внесения некоторых изменений в их конструкцию. Основные направления возможной модернизации таких акустических систем показаны на рисунке. Их внутренняя проводка, как правило, выполнена таким тонким „кабелем”, что одна только их замена на хороший кабель из бескислородной меди OFC с поперечным сечением проводов в 2.5…4 мм2 уже дает существенную прибавку в качестве звука.
Во многих доступных по цене моделях колонок используются дешевые пружинные зажимы или простые винтовые клеммы. Качество звука и внешний вид колонок значительно улучшаться, если их заменить на позолоченные винтовые зажимы (стоимостью примерно $20 за пару). Тем более что при этом появляется возможность использовать высококачественные акустические кабели с большим поперечным сечением проводников (4 мм2 и более), в том числе кабели с установленными на них соединительными разъемами типа „банан”, „лопаточка” или „вилочка”. При установке двух пар винтовых зажимов можно реализовать режим двухпроводного подключения колонок, преимущества которого рассмотрены выше.
Качество звука можно улучшить и заменой элементов фильтра кроссовера на высококачественные компоненты „аудиофильского” класса. Так, например, катушки индуктивности с металлическими или ферритовыми сердечниками целесообразно заменить катушками без сердечников с теми же значениями индуктивности, намотанными проводом из бескислородной меди. Весьма полезно также заменить конденсаторы фильтра на высококачественные полипропиленовые или полистиральные пленочные конденсаторы, например, тира MIT Multicap или Infinicap фирмы WONDER.
Если колонки страдают излишне размытым и „бубнящим” басом, то возможными причинами могут быть недостаточное электрическое или акустическое демпфирование низкочастотного громкоговорителя. В первом случае воспроизведение баса улучшится, если колонки подключить к другому усилителю с малым выходным импедансом. Акустически задемпфировать колонку можно с помощью вкладыша в фазоинвертор, либо, что более эффективно, с помощью звукопоглотителя, помещенного внутрь корпуса акустической системы.
Самым простым и доступным звукопоглотителем является обычная техническая вата. Еще лучшие результаты дает оклейка внутренних стенок колонки пористым волокнистым материалом от фильтра бытовых воздухоочистителей. Оптимальное количество звукопоглотителя определяется опытным путем, так как при чрезмерной степени акустического демпфирования басов станет:
во-первых, мало,
во-вторых, они заметно потеряют в глубине и выразительности.
Выполнение большинства из этих рекомендаций не потребует значительных финансовых затрат (за исключением разве что покупки сабвуфера), а полученное в результате улучшение звука будет вполне ощутимым. Однако дальнейшее улучшение качества звучания потребует доработки остальных компонентов аудиосистемы. Поэтому следующая статья этой серии будет посвящена усилителям низкой частоты. В ней будет рассказано о несложных способах их доработки, доступных квалифицированным радиолюбителям в домашних условиях без использования сложных измерительных приборов.

К. Быструшкин, Л. Степаненко

Привет, %username%. Сегодня я расскажу как немного апгрейдить твою компьютерную акустику. Сразу оговорюсь, что данное руководство не преследует цель сделать из твоей акустики B&W, а лишь в разумных пределах улучшить звучание при минимальных затратах времени и денег.

Итак, имеем такие вот колонки:

В чем проблема подобных девайсов?? А в том, что китайцы экономят совершенно на всем, в чем мы можем убедиться, взглянув на принципиальную схему усилителя, найденную на просторах сети:

Колонки имеют все практически идентичную схему, так что тебе, %username%, не должно составить труда разобраться.
можно скачать в полном размере.

Вскрыв, ты должен увидеть примерно такую картину:

Что нам понадобится:

паяльник
припой
термоусадочная трубка
детали по вкусу:)

Блок питания

Начнем с блока питания. Трансформатор 2*13V 1.2A. Но как же так, %username%!!?? Ведь на коробочке написано, что колонки должны выдавать каждая по 18 Вт мощности, а с таким трансформатором получается всего P=U*I=15.6 Вт на 2 канала!!! Но здесь все на самом деле немного сложнее. Такой расчет будет верен для синусоидального сигнала, но реальный музыкальный сигнал намного сложнее, он достигает своих максимумов достаточно редко. Если взять средний уровень сигнала, то по сравнению с синусом, он в несколько раз меньше. Исчерпывающую информацию вы можете найти в этой статье.
Так что воспльзовавшись программой можно убедиться, что наш трансформатор почти вписывается в требования.

Выпрямитель.

Дальше у нас диодный мост D1-D4 из диодов 1N4007 . 1-амперные диоды, заменяем на диоды Шоттки, так как прямое падения напряжения на них меньше чем на кремниевых диодах. Я поставил 1N5819 . Подойдут любые диоды, лишь бы ток и обратное напряжение подходили под параметры схемы.
В среднем падение напряжения на кремниевых диодах составляет 0.5-0.6В, на моих экземплярах падения напряжения составило всего 150 мВ.

И не забываем очень жирно смазывать флюсом места пайки, тогда припой соберется в красивые блестящие шарики вокруг выводов. Если намазать мало, то он будет плохо приставать к контактам и растекаться во все стороны.

Конденсаторы фильтра

Здесь мастера из поднебесной тоже решили сэкономить и поставили всего 3300 мкФ в плечо. Маловато, надо увеличивать, только без фанатизма!!! Чем больше емкости ставишь, тем больший ток идет через диоды в момент заряда конденсаторов и они могут не выдержать.
Я поставил дополнительно еще по 4700 мкФ в плечо, оставив родные.

С блоком питания все.

Усилитель.

На входе стоят электролиты (С9, С10) - непорядок, так как он работает на переменном токе без смещения, что совсем не хорошо. В даташите на микросхему стоит конденсатор емкостью 1 мкФ, правда тоже электролит.
Идем в магазин и покупаем наш отечественный пленочный К73-17 емкостью 1 мкФ и ставим его. Так как он намного больше электролита, то на ноги лучше одеть термоусадку, чтобы ничего не замкнуло. Запаиваем:

Кроссовер

Если так можно назвать электролитический конденсатор 4.7 мкФ.
Тут есть два варианта:

просто ставим пленку
соображаем новый кроссовер

У нас стоит конденсатор на твиттере, который режет нижние частоты (фильтр 1 порядка), а на низкочастотный динамик идет весь диапазон. Можно было бы сделать кроссовер, но соотношение качество/трудоемкость получилось бы не в пользу качества. Поэтому выбираем первый вариант. И опять ставим пленочный конденсатор К73-17 4.7 мкФ:

Аналогичную операцию не забываем произвести и во второй колонке.

Темброблок

Тоже не блещет искусной разработкой, поэтому при желании можно его отключить, соединив провода со входа сразу с регулятором громкости (R9, R10). Но я пока решил оставить.

Звук

Тут все очень субъективно. Но мой взгляд стал заметно плотнее.
Но есть и объективные параметры:

увеличение емкостей в фильтре БП дает меньшие просадки и на высокой громкости не будет ощущения, что звук проваливается.
использование диодов Шотки немного увеличивает напряжение питания, позволяя разогнать микросхему до большей мощности (даташитное напряжение 22В)
пленочные конденсаторы вносят в разы меньшие искажения, чем электролитические

В заключении:

Итак, с минимальными финансовыми вложениями и затратами времени можно несколько улучшить звучание твоей акустической системы.

У различных компьютерных акустических систем среднего ценового сегмента (в частности Microlab PRO2 и Thonet & Vander Dass) был замечен один общий и сильно неприятный недостаток - при включении чего-то в соседнюю розетку в колонках слышится громкие раздражающие щелчки. Что особенно не радует в ночное время. Ручку громкости у компьютерных колонок удобно выкрутить до значения, близкого к максимальному, чтобы в будущем регулировать её в полном диапазоне с компьютера. Что не лучшим образом влияет на громкость тресков. Особенно громко щёлкали колонки при выключении очистителя воздуха для пайки , но и на всяческие мелкие импульсные блокои питания/зарядные устройства, включаемые и выключаемые из соседней (и не только) розетки реакция колонок тоже была неприятной. Обозначенная проблема - следствие тотальной экономии китайцами на всём при проектировании и производстве. Решение проблемы - добавить в схему то, на чём было сэкономлено.

При осмотре внутренностей акустики было замечено отсутствие какого-либо фильтра помех сетевого напряжения. Сами усилители в подобных устройствах традиционно делаются на микросхемах со встроенным стабилизатором, т.е., весь блок питания у них состоит из трансформатора, диодного моста и пары электролитических конденсаторов (в моих усилителях их ёмкость - 4700 мкФ на каждое плечо).

Для начала, решено было установить сетевой фильтр. Проблему щелчков при включении/выключении вентилятора в соседней розетке он не решит (в этом можно убедиться, подключив колонки к качественному внешнему сетевому фильтру - полностью щелчки не исчезают), но лишним точно не будет, учитывая обилие импульсных помех в розетке. Сильно заморачиваться с фильтром не стал и заказал в Китае, вот такой (на всяких алиэкспрессах подобные фильтры ищутся поисковым запросом “EMI power amplifier filter”).

Фильтр впаял в разрез проводов питания. Крепить внутри его не стал, просто поместил в распечатанную на 3D-принтере небольшую коробчонку, чтобы не заммкнуло куда и не прибило током кого..

Следующий простой и очевидный способ улучшить качество питания - увеличить ёмкости "электролитов" хотя бы до 10 000 - 15 000 мкФ. При этом стоит учитывать то, что пусковые токи при зарядке таких емкостей так же увеличатся, и диодный мост должен иметь хороший запас по току, чтобы при включении ему не поплохело. Так же, для лучшей фильтрации, я добавил по дросселю в каждое плечо (получив Т-образный LC-фильтр). В результате нарисовалась такая схема:

И заказаны платы:

Тут в каждое плечо можно установить до пяти электролитических конденсаторов ёмкостью от 2200 мкФ до 4700 мкФ (с рабочим напряжением от 25 … 63В) и по паре неполярных конденсаторов. В качестве последних я использовал китайские плёночные на 0.22 мкФ, такие:

На плате выведены входной и выходной разъёмы, причём, на вход можно подавать как переменное напряжение (тогда ставится диодный мост), так и уже выпрямленное (если планируется использовать мост уже имеющийся в усилителе).

Собранная плата получилась такой:

Далее, с платы усилителя убрал выпрямительные диоды. Вообще, их можно и оставить, если не критично то, что на них упадёт ещё пара вольт питания. Вместо диодов поставил ещё парочку дросселей на 100 мкГ - хуже от них точно не станет. Плату конденсаторов закрепил в корпусе, провода от понижающего трансформатора идут на её вход, выход фильтров - на питание платы усилителя. Также установил на выходах фильтра ещё по диоду FR157 для шунтирования импульсных помех (катодами к плюсу), они внесли весомый вклад в забарывание щелчков.

Результат - щелчки при выключении соседа-вентилятора стали возникать реже, а громкость их стала ощутимо меньше, они уже не раздражали так, как изначально. Громкого резкого звука при включении/выключении теперь не наблюдается вообще. Увеличение емкостей в фильтре БП даёт меньшие просадки напряжения и на высокой громкости теперь не должно быть ощущения, что звук проваливается.

Доработка акустики своими руками.

У вас на руках есть пара колонок, а может и не пара. Активных либо пассивных. Напольных или полочных. Может быть вообще сабвуфер, а не колонки.

Данная статья поможет вам узнать о способах улучшения качества звучания вашей акустики без лишних затрат. Будут описаны самые эффективные методы доработки акустики, которые легко воплотить в жизнь своими руками. Это можно назвать шлифовкой того, чего не смог воплотить производитель, в силу целесообразности производства и его окупаемости.

Все инструкции и советы из данной статьи, подойдут для любой акустики с фазоинвертором, включая сабвуферы и напольные колонки. Многие советы также подойдут и для акустических систем другого типа.

Итак начнём.

Обивка корпуса звукопоглощающим материалом и укрепление конструкции.

Сначала выясним, для каких целей производится данная процедура.

Вскрытие колонок.

Разобрать колонку очень просто.

Если это активная акустика, то на активной колонке нужно открутить усилительный блок сзади, который прикручен на шурупах.

Вынимать блок нужно очень аккуратно, без резких движений. Если есть штекеры, которые отстёгиваются, отсоедините их и положите усилительный блок рядом, не перетягивая при этом провода. На пассивных колонках – нужно просто открутить шурупы на СЧНЧ динамике и осторожно вынуть его не повредив провода.

*Все эти операции нужно проводить аккуратно и без резких движений, во избежание повреждения проводов и схем.

Укрепление корпуса.

Эту модификацию стоит проводить, если вы сомневаетесь в прочности конструкции вашей акустики и внутри корпуса нет дополнительных конструкций жёсткости (укрепляющих планок, «пробок» на стенах, стяжек между стенами). Почти всегда, колонки нуждаются в дополнительном укреплении.

Для данной процедуры потребуются небольшие 1х1 — 1х2см брусья и резиновый клей. Брусья будем приклеивать вдоль углов , на которых нет брусьев, что укрепит прилегание боковых стенок друг к другу. Отмеряем и отрезаем, прикладываем и прикидываем, намазываем обильно клеем брус и место, к которому он будет приклеиваться. Обклеиваем все углы, на которых производитель сэкономил дерева. Естественно используем брусья как распорки, а не просто клеем.

Так же стоит проложить балки вдоль длинных стенок колонки, если таковые отсутствуют. Как показано на рисунке, либо по диагонали. Балки должны плотно прилегать по краям.

Ещё желательно сделать горизонтальные распорки между стенками, это значительно укрепит конструкцию. Особенно актуально для крупных АС с длинными стенками (к примеру Microlab Solo 7 ).

После данной процедуры, мы получаем более крепкую конструкцию, которая создаёт меньше резонанса стенок, а также меньше вибраций при микро-трении и прикосновении стенок друг к другу.

Для проведения данной процедуры, нам потребуется двусторонний скотч и звукопоглощающий материал .

Для какой цели это делается.

Всё это действо, проводится с целью уменьшить отражение звуковых волн от корпуса акустики с фазоинвертором. Если этого не сделать, то часто вместо баса, из него будут вылетать непонятные гудящие и свистящие звуки. Обивка даёт более ровный и сбалансированный бас , который становится более мягким и лучше различимым на слух. Она убирает гудящие, резонирующие звуки, которые возникают в корпусе акустики из-за столкновения звуковых волн. Это так же, позволяет немного расширить нижний диапазон воспроизводимых частот.

В качестве звукопоглотителей , лучше всего подходят такие материалы как синтепон (можно найти на любом вещевом рынке, а можно найти и в старой куртке 🙂 ), войлок , рулонная вата или самый интересный материл – вата , звукопоглощающая – типа “URSA ”, к тому же она негорючая. Только не утеплительная стекловата из кварцевого песка, а домашняя для установки перегородок. Если достать данные материалы проблематично, в крайнем случае можно использовать рулонный поролон , достать который можно в любом ХозМаге . Но всё же его использование, крайне нежелательно. Не забываем, что синтепон, войлок, вату перед проклейкой нужно распушить.

Для начала, вынимаем тот звукопоглощающий материал, который положил во внутрь производитель, если таковой имеется.

Что мы делаем.

1) Проклеиваем двусторонним скотчем, как можно большую площадь внутри колонки, насколько это возможно. Сразу же отклеиваем защитную бумагу.

2) Вырезаем или растягиваем звукопоглощающий материал так, чтобы голые стенки были полностью закрыты, в том числе (особенно) углы.

3) Прокладываем материалом все полости, чтобы деревянные стенки были полностью запечатаны. Толщина слоя, должна быть не более 2 см, иначе это может значительно уменьшить объём внутри корпуса, что не лучшим образом скажется на глубине басовой составляющей.

Предупреждение.

В местах, которые нагреваются, лучше не перебарщивать. Это касается мест рядом с трансформатором и блоком усилителя. Между ними, и звукопоглощающим материалом лучше оставить пустое пространство в 1-2 см. Поэтому, лучший материал – это негорючая звукопоглощающая вата типа « URSA », которая к примеру, может остаться после ремонта. Её можно использовать без ограничений.

Нужно стараться закрепить материал как можно тщательней. Ведь вы не хотите, чтобы при больших движениях масс воздуха внутри корпуса, вата или синтепон скакали внутри или ещё хуже – вылетали из фазоинвертора 🙂

Доработка фазоинвертора.

Для уменьшения дребезжаний и возможного свиста из фазоинвертора, стоит сделать 2 вещи.

1. Обмотайте фазоинвертор звукопоглощающим материалом, по типу «шуба» одним слоем. Оставьте 1 см голого пространства на конце фазоинвертора. Плотно закрепите «шубу» тонкими резинками, обмотав их вокруг фазоинвертора, как показано на рисунке выше.

2. Ровно отрежьте кусачками, любые защитные решётки внутри трубы фазоинвертора. Пользы от них никакой, а вот лишних призвуков и свистов – очень много. Если на конце наклеена сеточка, то её так же лучше удалить. Это позволит воздуху проходить легче, что увеличит общую скорость реакции динамика.

Установка акустики на шипы.

Попробуйте при воспроизведении музыки нажать на динамик на некоторое время. Вы услышите, что он зафальшивит и проглотит добрую половину частот. Происходит это потому, что палец поглощает вибрации, не давая динамику отдать их в воздух.

Корпус колонки – это продолжение динамика. При соприкосновении с полом, столом, полкой или другими вещами, корпус колонки отдаёт часть своих вибраций этим предметам, как в примере с пальцем.

Для того, чтобы акустика качественно отдавала в воздух звуковые волны, физически не рассеивая их об пол и предметы с которыми она соприкасается создавая искажения, применяются шипы.

Шипы крепятся как ножки . Для этого, на нижней стенке просверливаются 4 небольших отверстия (не сквозных), в которые они вкручиваются. Купить их можно во многих магазинах бытовой электроники, где продаётся акустика и аксессуары к ней, или же заказать через интернет. Под акустикой с шипами, должен быть твёрдый материал – керамическая плитка, паркет или другой. Главное чтобы ножки имели как можно меньшее с ним соприкосновение и не утапливались .

Принцип действия шипов заключается в том, что они сильно уменьшают площадь соприкосновения колонки с поверхностью, на которой она стоит. Благодаря этому, звуковые волны которые подаются на корпус начинают звучать, а не угасать о пол, паркет или полку. Искажения сводятся к минимуму, басовая составляющая становится более различимой на слух и гораздо более детализированной.

Важное примечание.

Шипы, имеет смысл использовать для акустики с приличным весом и приличного размера. Шипы стоит использовать преимущественно для напольной акустики весом более 12 кг. Или для сабвуферов весом 5 кг и более. В более мелкой акустике эффект будет, но не такой заметный.

Замена проводов на усилительной части акустики. Для активной акустики.

Часто, производитель экономит на таких вещах как качество проводов от кроссовера до динамика и от платы до кроссовера. Толщина, как и качество провода – напрямую влияет на качество звучания. Чем толще провод, тем глубже бас и отчётливей средние частоты. Данную модификацию в первую очередь стоит проводить на сабвуферах, из-за большей энергии, которая течёт по этим самым проводам.

1. Подбираем подходящий провод на замену, естественно медь самого высокого качества что есть в наличии. Желательно не ВВГ (цельный), так как сигнал при прохождении через такой провод меняется. Лучше взять жилу ПВС (плетёный) из бескислородной меди. Толще не всегда лучше, нужно что то среднее, в зависимости от мощности акустики.

2 . Отпаиваем и отрезаем старые провода. Если на другом конце кронштейн, то по возможности припаиваем провода к самим клеммам на плате. Если это невозможно, отрезаем кронштейн под корень, вынимаем клемки, припаиваем к ним провода и вставляем обратно в кронштейн. Так же обматываем клеммы динамика и кроссовера и обильно пропаиваем. Пропаивать ОБЯЗАТЕЛЬНО!

3. Убеждаемся в качестве пайки.

Так же стоит обратить внимание на соединительный провод между колонками.

Производитель, редко подсовывает что-то толковое. Лучший вариант из самых доступных – плетёный провод с прозрачной изоляцией, которыми комплектуются, к примеру — SVEN Royal или Microlab SOLO 6 и выше.

Подобный провод, можно так же купить в магазинах электрики. Это как недорогой вариант замены хлипких проводов, которые идут в комплекте с акустикой. Для напольных вариантов, лучше всего подойдут акустические провода с более толстым сечением и более качественной, бескислородной медью. Такие можно купить в любом магазине, где продаются домашние кинотеатры, или же на рынке электроники.

Пара слов о проводах от источника звука к акустике.

Провода, которые идут от источника звука к колонкам (обычно тюльпаны) или ресиверу, должны быть хорошего качества.

Очень желательно, чтобы они были экранированы от помех линий питания, сотовых сетей и радио. Для этого, производители проводов оборачивают их слоем фольги, либо оплетают алюминиевой или медно нитью. Отличить их несложно — они значительно толще, чем не экранированные. Так же, качественные провода, должны быть с позолоченными штекерами для меньшего сопротивления и меньших потерь сигнала на штекерах. Купить такие провода можно на радио рынке либо в магазинах, где продаются домашние кинотеатры.

Примечание.

Для того чтобы от смены проводов был ощутимый эффект – советуем производить их замену на акустике с ценовой планкой 100$ и выше (для 2.0). Либо, если используемый производителем провод действительно плохого качества.

Используйте сетевые фильтры.

Хорошие сетевые фильтры, которые оборудованы высокочастотными подавителями , неплохо умеют убирать так называемый белый шум и другие помехи, вызванные некачественным питанием и помехами в сети.

Зачастую, в схемах встроенных усилителей, не бывает качественной схемы подавления помех, что приводит к искажениям , шуму из колонок и разным звукам, когда начинает работать холодильник либо электро — розжиг газовой плиты у соседей 🙂

Помните то, что дешёвые фильтры – никак не спасут вас от помех. Такие способны защищать технику от импульсных токов, которые возникают к примеру при ударе молнии в проводку, и только.

В фильтрах, которые нам нужны – должен быть подавитель (фильтр) высокочастотных помех. Они также бывают полезны для ресиверов и усилителей, как для защиты, так и для лучшей помехоустойчивости.

Хорошие фильтры делают компании ZiS Pilot (начиная с серии GL ), APC .

Если колонки гудят или из них идёт посторонний звук.

Причины обычно две:

Некачественный источник сигнала, либо кабель.
Некачественные входные конденсаторы во встроенной усилительной части (если колонки активные).

В первом случае , нужно проверить кабель, посмотреть вставлены ли разъёмы полностью в штекера и проверить целостность кабелей. Также нужно отвести провода от других, особенно от кабелей питающей сети и радио , так как они создают вокруг себя магнитные поля.

Во втором случае , нужно вскрыть колонку с усилительной частью. Обычно она тяжелее и имеет радиатор.

Далее нужно найти конденсаторы схемы фильтрации питающей сети. Обычно их два и они самые крупные. Их стоит выпаять и заменить на новые, качественные и с большим максимальным напряжением и ёмкостью. Также стоит посмотреть не вздулись и не потекли ли (коричневая или жёлтая засохшая жидкость рядом) другие. Если да, то на замену без раздумий.

Также можно заменить и другие крупные конденсаторы, так как на мультимедиа акустике качеством они не выделяются.

Другие полезные советы по улучшению качества звука вашей акустики, без каких то модификаций.

Правильная расстановка акустики.

Для достижения максимально возможного качества звучания, акустику нужно правильно расставлять по комнате.

От правильной расстановки акустики зависит 30% успеха в достижении правильной звуковой картины.

_________________________

1. Высокочастотные динамики (ВЧ ) – должны быть на одном уровне с ухом слушателя для лучшего позиционирования в пространстве.

2. Порт фазоинвертора ничем не должен быть закрыт . Расстояние от стены или другого препятствия должно быть более 15 см, чтобы низкие частоты не терялись на выходе и ничего, не препятствовало их распространению по комнате.

3. Передние динамики должны быть расставлены на 30 градусов , от точки взгляда слушателя и направлены строго на него.

Задние, на 30 градусов от боковой точки слушателя (от 90 градусов ) Только в этом случае обеспечивается лучшая глубина звуковой картины.

4. Оптимальное расстояние , на котором должны стоять динамики от слушателя – 2 метра для напольных колонок и 1 метр для полочных .

5. Исключите посторонние источники звука . Это может быть открытое окно, не тихий системный блок и так далее. Все эти звуки – мешают восприятию звука и могут даже великолепный звук – сделать неразборчивым и мало детализированным.