Как улучшить звук китайских компьютерных колонок. Доработка качества звучания мультимедиа акустики. Общие понятия по обивке, укреплению корпуса, замене проводов и установке на шипы колонок. Улучшение звучания трехполосной акустической системы Grundig Aera

Наверняка у каждого дома на столе стоят какие-нибудь колонки, которые во всю мощь своего относительно недорого железа озвучивают ваше рабочее пространство. Они бывают самых разных размеров, форм, может варьироваться количество полос или саттелитов (многоканальный звук). Скажу сразу - я ярый ненавистник разных помойных комплектов 2.1, 4.1, 5.1 и т.д. С тех самых пор, когда некогда купил 4.1-комплект после копеечных китайских "гениусов". Нет, он у меня честно отпахал лет 14, и по сравнению с "гениусами" был просто супер. Но в итоге я вынес фактически рабочий агрегат на помойку, оставив только импульсный блок питания с выходом 12 Вольт для светодиодной подсветки кухни.
Уже на первых порах эксплуатации я понял, что это не то, что мне нужно. И довольно скоро был куплен второй комплект - легендарные microlab solo 1 mk3. После чего использую только схему 2.0 и рекомендую другим. На сегодня прочно пересел на HI-FI и решительно не понимаю, зачем отваливать пару десятков килорублей за какие-нибудь бубнящие гробы вроде edifier R2700.
Но речь сейчас пойдет не о HI-FI, не о микролабах и не о эдифиерах. Речь пойдет об Vigoole (K3) C2028:

С2028 уже давно не продаются. Купил я их в Приморском крае за 2000 рублей с одной целью: озвучивать пространство съемного жилища в паре с ноутбуком.
Самый прикол в том, что этот "вигуль" и сегодня продают под гордым именем Thonet&Vander Kurbis:

Типа "сделано в Германии" и прочий "ла-ла-лэнд". Нутро немного другое, но суть та же.

Итак, K3 C2028: компактная активная стереопара, собранная из самых дешевых материалов на самом дешевом железе. Внутри копеечный усилитель типа на 50 Ватт, темброблок, обычный трансформатор на Ш-образном сердечнике и немного ваты. Фильтр самый простой: конденсатор + резистор на пищалке. НЧ-динамик подключен к усилителю напрямую, т.е. без разделительного фильтра.

Акустическое оформление - с фазоинвертором, порт которого выведен на заднюю стенку. Чтобы больше гудело и бубнело. Все, как любят школьники, рассказывающие про крутой бас у них на столе.
АЧХ оригинала выглядит так:

Видна сильная изрезанность с глубоким провалом в области 3-4 кГц. Как раз там, где самая слышимая человеческим ухом область. Отличный кроссовер, нечего сказать.
Я согласен, что в реальной жизни ровная АЧХ еще не гарантирует хорошее звучание. Однако, если она более-менее ровная - это, как минимум, неплохо.

Если сравнивать с разным мусором, коего полно на полках наших магазинов, график еще не так плох:


С 2028 за свои деньги звучали хорошо. Был ощутим провал в области средних частот, вялые высокие частоты и одна колонка играла подозрительно тише другой.
Не являясь большим поклонником чрезмерной громкости, эксплуатировал их аккуратно, выкручивая ручки тембров на 14 часов, чтоб хоть как-то приукрасить верха и низы.

Итак, обзаведясь уже более серьезной техникой, задался целью прокачать старых любимцев. Процесс шел не быстро и растянулся, наверно, на год или полтора, т.к. не горело.
Для начала было решено поменять фильтры. Собирать с нуля не было никакого желания. Благо, есть наши китайские братья, у которых в интернете можно купить почти все, что угодно. Мне нужен был фильтр второго порядка с частой раздела порядка 3.5 кГц. Это чтобы пищалка ничего не играла ниже этой частоты, а басовик - ничего выше. Второй порядок означает, что на этой частоте ослабление сигнала будет равняться -12дБ. И я такой быстро нашел:

Частота раздела - 3.4 кГц. Двухполосный с применением катушек без сердечника. Пара обошлась в 1000 рублей.
Колонки были выпотрошены. Вся родная электрика выброшена. Т.е. активную стереопару я переделал в пассивную для использования с любым внешним усилителем.
Внутрь были подпаяны новые кроссоверы и новые провода:

При разборе выяснил, что на одной из пищалок была перепутана полярность. Вот почему одна колонка играла звонче другой. Косяк, кстати, довольно распространенный и им грешат даже дорогие модели. А тут 2 т.р. - ну стыдно прям перед богами не накосячить.

Активную колонку, где были регуляторы громкости и тембров, пришлось дополнительно обработать герметиком, замазав все щели и технологические отверстия. Благо, там особо ничего закрывать не пришлось:

Т.е. тут родной усилок спрятан внутрь, что попадается редко. Обычно, на заднюю стенку активной колонки выведен мощный радиатор. Еще раз понятно, что никаких 50 Вт там не было никогда.

Паяем далее динамики, прикручиваем всё на место. Измеряю сопротивление системы: 6 Ом. Как и на самих динамиках. Собственно, это все условно, т.к. в зависимости от частоты оно может сильно плавать как вверх, так и вниз. Дунул в отверстие фазоинвертора - не дуется. Значит, все герметично.

Подключаю к дискретному усилителю и первое, что хочется отметить: середина просто ожила. Я тут же убрал тембр ВЧ на 12 часов (норма), т.к. высокие и без того стали очень прозрачными и выразительными. Земля и небо! И теперь обе колонки заиграли, наконец, одинаково.

По басовику тоже все стало лучше: ему срезали неудобные для него ВЧ, и теперь он раскрылся более живо. Хотя, тут изменения были намного меньше на слух. Не хватало глубины и четкости верхнего диапазона НЧ.

В таком состоянии я использовал комплект довольно долго, размышляя над тем, как еще можно недорого улучшить низы. Покупать сабвуфер было неприемлемо, хотя это неплохой вариант, если знать, что покупать и как правильно настроить. Менять динамики тоже было не вариант: дорого и сильно не факт, что станет лучше.

И вот однажды мне попалась заметка на автомобильном форуме, что можно использовать реставратор покрышек Doctor Wax. Им пропитываются резиновые подвесы басовиков, что радикально улучшает звучание всяких сабвуферов, НЧ и широкополосных динамиков. Цена вопроса - 350 рублей. Решено!
Спрей был куплен за указанную сумму, вскрыт. Обычной кисточкой для клея промазал резиновые подвесы больших динамиков. На фото точками указал:

В том числе нужно и с обратной стороны захватить его тоже. Сам диффузор мазать нельзя! Только подвес. Дать время пропитаться. В результате высохшая китайская резина просто оживает. А вместе с ней оживает звук.

После установки всего добра на место, звук из колонок просто поражает. У меня в зале полноценный HI-FI стоит - есть с чем сравнить. Поэтому не трачу время на всякие замеры. Главное - уши радует. Появилась глубина звучания, басы упругие, ничего не бубнит и не гудит.
Опять же, громкость выкручивать на предел смысла нет, т.к. стенки корпуса колонок тонкие. И в какой-то момент это даст о себе знать. Но до 12ч. по ручке громкости - идеально. K3 C2028 способен удивлять.

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.

1. 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).
2. Фазоинверторный ящик. Самая распространенная конструкция двухполосных компьютерных акустических систем. Позволяет получить подъем низких частот, но при некотором ухудшении качества
3. 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

Часто бывает, что записанные дома CDR’ы через 35 - 40 мин после начала воспроизведения начинают играть с искажениями. Виноват в этом не проигрыватель, а пишущий дисковод, в котором болванка ложится не параллельно поверхности платформы. Когда лазерная головка перемещается от центра диска к его краю, расстояние от линзы до рабочей поверхности меняется, и фокусировка луча нарушается. Устранять перекос лучше экспериментально, меняя положение платформы относительно сервопривода головки. Зная, в чем проблема, легко избежать расходов на ремонт техники.
- Аудиосистема может звучать агрессивно не по своей вине, а из-за искрения или помех в питающей сети. В таких случаях полезно применять изолирующие трансформаторы с подавителями ВЧ-излучения и выносные фильтры. Не помешает также независимая земляная шина, помимо той, что уже имеется в розетках. Чистое питание - залог хорошего воспроизведения музыки.
- Если шипы по каким-нибудь причинам нежелательны, поставьте колонки на деревянные конусы, они дадут тот же демпфирующий эффект. Под них полезно подложить металлические пластины или крупные монеты. Оптимальное положение конусов определяется экспериментально, на слух.
- Усилители тоже очень чувствительны к механическим вибрациям. Демпфирующая платформа из мрамора толщиной 4 - 10 см, положенная на клапанные пружины от автомобильного двигателя, будет наилучшим решением. Прекрасный результат дает мраморная плита, если ее подвесить на резиновых растяжках, например велосипедных камерах. Противоположные концы растяжек можно закрепить в углах металлического короба.
- В ассортименте нашей компании появился новый сорт масла TLF II. Это суперсмазка для любых механизмов, например, главного подшипника LP-столов, шпинделей и сервоприводов CD-проигрывателей. Велосипедная цепь, смазанная TLF II, идет мягче, а электробритвы, воздушные кондиционеры и пылесосы шумят заметно меньше. Область применения этого масла ограничивается лишь вашей фантазией.
- Многие бестрансформаторные усилители не могут раскрыть свой потенциал на 4-омной нагрузке. Да и время жизни мощных ламп, например замечательных 6С33С, при этом заметно сокращается. Неплохим выходом может стать промежуточный трансформатор (правда, нарушится бестрансформаторная концепция), который я советую вам намотать самостоятельно. Сопротивление первичной обмотки может быть 16 Ом, а сечение провода 1 - 2 кв. мм. Вторичка должна быть вдвое толще, а общее количество витков в трансформаторе - примерно 100:50. Соответственно, отношение сопротивлений будет 4:1. Так вы спасете свои 6С33С и приобретете полезный опыт изготовления звуковых трансформаторов.

- Поврежденный диффузор НЧ-динамика может заменить квалифицированный мастер. В каждой стране есть специалисты в этой области. И обойдется это дешевле, чем покупка нового драйвера.
- Мощные лампы при работе сильно нагреваются. Нежелательным следствием расширения стекла и металлических выводов становятся микротрещины в основании баллона. Через них внутрь попадает воздух, и лампа перестает работать. Покрыв цоколь и выводы тонким слоем жидкости Solution, вы надолго сохраните вакуум и обеспечите надежный контакт выводов с панелькой. Да и звук будет лучше.
- У старых усилителей часто ухудшается контакт в паяных соединениях, особенно в местах сильного нагрева. Обновление паек потребует времени, но звучание станет намного чище. Для этого отлично подойдет припой, не содержащий свинца, еще лучше - с добавками серебра. Результат - стабильность работы и более качественное звучание. При работе будьте внимательны, чтобы не наделать нежелательных перемычек.
- В старых компонентах используются печатные платы с монтажными штырьками и/или зажимами. Со временем такие соединения окисляются, и контакт существенно ухудшается. Пропаяйте их все, и звук станет намного лучше.
- Выходные лампы, работающие на трансформатор, балансируются, чтобы через первичную обмотку не протекал постоянный ток. В противном случае усилитель будет работать с большими искажениями. При старении ламп балансировка может нарушиться, и режимы ламп придется подстраивать, меняя смещение на управляющих сетках. Если в вашем усилителе такая регулировка не предусмотрена, возьмите подковообразный магнит и закрепите его обоими полюсами на сердечнике трансформатора. Перемещая его, найдите положение, в котором звуковые искажения будут минимальны.
- При записи попробуйте снять защитную сетку [с микрофона]. Как правило, пространство между сеткой и мембраной образует резонансную камеру, выравнивающую АЧХ на верхних частотах. При этом создается дополнительный подъем около 20 кГц, но резонанс снижает звуковое разрешение. К звучанию всегда добавляется какой-то звон.
- Обозреватели, утверждающие, будто им абсолютно все равно, что тестировать и на каком материале (я знаю нескольких), имеют дома настолько плохой усилитель, что все их сентенции годятся лишь для заполнения пустого места в журнале и не являются результатом серьезных звуковых исследований.
- Если в доме есть радиопередающие устройства, следите, чтобы высокая частота не попадала в сеть переменного тока. Да и для самого передатчика чистое питание много значит - искажения при модуляции будут меньше. Для подобных целей мы выпускаем устройство Mainsstream.

Те, кто занимаются доработкой акустики, похожи на автолюбителей, которые вкладывают в свои "девятки" суммы, достаточные для покупки хорошей иномарки. Поделимся некоторыми достаточно простыми приемами доработки колонок, позволяющими небольшой ценой добиться значительного прироста качества звука.

Прежде чем заняться доработкой акустических систем, посмотри, что у тебя будет источником аналогового сигнала. Интегрированный кодек? Звуковая карта SB Live? Если так, то имей в виду: звук действительно хорошего качества ты не получишь, поскольку звуковая карта (кодек) будет сильно искажать его. Конечно, прирост качества ты заметишь, но радости от этого будет мало. Идеальным варантом будет конечно внешние CD - проигрыватели, DVD - плеер и так далее. Если ты озаботился хорошим звуком, постарайся найти что-то из этого списка.

Перед тем как начать доработку, разузнай как можно больше о своей акустической системе. В зависимости от того что она из себя представляет изначально, от нее можно добиться большего или меньшего прироста качества.

Что дорабатывать?

Имеет смысл дорабатывать ту акустику, у которой изначально был какой то потенциал. Самый большой потенциал к доработке у "средненькой" акустики - той, что находится в средней ценовой категории и обладает качеством звука, которое можно обозвать пристойным. Качественные же системы, как правило, дорабатывать почти бессмысленно - замена или изменение свойств одного компонента потребует замены и всех остальных. То есть с таким же успехом можешь сразу собирать новую акустику с нуля. Однако кое-что можно доработать и в них; в разы качество, конечно, не вырастет, но заметный прирост получить можно. Лучшим вариантом для доработки является отечественная акустика производства Советского Союза и его республик. Середнячки представляют с точки зрения доработки наибольший интерес (перечислять подобные системы не имеет смысла, поскольку их огромное количество).

Доработка колонок

Осталось самое сложное - доработать колонки. Делать доработку фильтра имеет смысл только в самом простом виде - заменить штатные элементы на более качественные, тех же номиналов. Если в фильтре установлены электролитические конденсаторы, их можно поменять на пленочные, металлопленочные или металлобумажные. Катушки из тонкой проволоки и с металлическим сердечником можно заменить на аналогичные, но без сердечника и намотанные толстым медным проводом (сечением примерно 1 мм2). При таком подходе можно добиться хорошего прироста качества малой кровью. Возможно, стоит заменить штатные провода, идущие от усилителя к колонкам (а также проходящие внутри корпусов АС), на толстые медные провода (можно использовать специальные акустические кабели).

Для для малой акустики кабелей с сечением около 1-1.5 мм будет вполне достаточно (скорее всего, при этом потребуется менять и клеммы - не забудь загерметизировать корпуса колонок), для больших не меньше 2,5 мм2. Правда, есть риск, что остальные компоненты не позволят получить прирост качества звука от замены проводов и клемм, или он будет очень незначительным. Проверить это, к сожалению, можно только опытным путем.

Модификация корпуса

Помимо доработки электрической цепи полезно заняться корпусами колонок (в системах с сабвуфером, оснащенных малогабаритными сателлитами, есть смысл дорабатывать только корпус сабвуфера). Как правило, они очень далеки от идеала. По идее, они должны быть герметичными, жесткими и правильно рассчитанными - иметь соответствующий параметрам динамика объем. Очень многие корпуса мейнстримовых систем не отвечают ни одному (!) из этих критериев. В результате такие констролябии гудят (бубнят, как выражаются многие самодельщики) на низких частотах, раздуваются и излучают не заложенные в фонограммы звуки (глазом это не заметно, конечно, но зато заметно на слух), а динамики болтаются и вносят в звук искажения, потому что негерметичные корпуса их не поддерживают.

Если устранить эти недостатки, прирост качества окажется существенным, примерно таким же заметным, как от смены и доработки блока питания, но иного характера - там мы боролись с переходными искажениями, а здесь снизим уровень линейных и нелинейных искажений.

В первую очередь, разберемся с жесткостью посредством стяжек или распорок. Между верхней и нижней стенками будет более чем достаточно одной распорки, между боковыми, передней и задней стенками неплохо бы установить по две (если корпуса имеют объем около десяти литров и больше). Самый простой в плане технического исполнения вариант - стянуть противоположные стенки толстыми металлическими болтами, просверлив в них дырки соответствующего диаметра. Не очень эстетично, зато просто. Другой путь - установить изнутри корпусов в качестве распорок деревянные бруски 15х15 мм, прикрепив их к стенкам с помощью клея и шурупов. Естественно, стоять они должны в распорку.

Если динамики на передней стенке акустической системы расположены близко или, в силу еще каких-то конструктивных особенностей, установить распорку между передней и задней стенками невозможно, ты можешь увеличить жесткость корпуса с помощью деревянных брусков, закрепленных на соответствующих ребрах корпуса (идущих от передней стенки к задней). Не очень эффективное решение, но все-таки это лучше, чем ничего.{mospagebreak}

Герметизация

После укрепления корпуса озаботься его герметизацией. Для этого вытащи из него всю начинку - фильтры, динамики, провода, синтепон или другой поглотитель. И тщательно обработай его изнутри каким-нибудь вязким герметиком (необходимые материалы можно найти в строительных магазинах или в магазинах автолюбителей). Лучше всего воспользоваться битумной мастикой, продающейся во флаконах с распылителями, - обрабатывать ей колонки достаточно просто, а со своей задачей она справляется на сто процентов. Ни в коем случае не используй вещества, которые после отвердения становятся жесткими и хрупкими.

Проводить обработку и сушить после нее колонки лучше всего на открытом воздухе - духан от битумной мастики, силикона и прочих подобных веществ будет стоять такой, что даже соседи закашляют:). После того как корпуса высохнут, процедуру обработки и сушки полезно повторить. Готово? Отлично. Последний штрих - сделай под динамики и заднюю крышку (ту, что с клеммами) прокладки из мягкой резины и прикручивай динамики с крышкой через них. Когда закончишь доработку и закроешь корпус, можно пройтись для большей надежности замазкой или другим герметикам по местам стыков динамиков и задней крышки с корпусом.

Объем

Если колонки гудят, полезно немного увеличить внутренний объем корпуса (увеличить его значительно просто не получится). Нет, его не требуется растачивать - достаточно положить в него распушенную вату. Но сначала взвесь синтепоновый мат, который уже был внутри корпуса (если производители, конечно, его положили). На литр объема корпуса должно приходиться 25 грамм синтепона. Недостаточно? Добавь вату, предварительно хорошо распушенную. Нормальное количество - 10-15 грамм на литр. В принципе, можно положить и больше, но это имеет смысл делать только в том случае, если низкочастотное гудение не прекратилось. Ты потеряешь немного баса, но зато и неприятный гул пропадет.

Есть еще одна процедура, но она довольно нудная и не такая эффективная, как описанные выше. Стенки корпуса можно оклеить изнутри войлоком или, на худой конец, ватином. Эта мера позволит снизить количество переотражений звуковых волн внутри корпуса, что приведет к уменьшению вносимых корпусом в звук искажений. Если решишься на эту процедуру, при креплении материала к стенкам не расходуй слишком много клея, чтобы войлок или ватин не стали плотными и бесполезными. Наноси клей маленькими точками. Личная рекомендация, не использовать синтепоном с толщиной больше 15 мм.

Дальнейший тюнинг

Как и любой тюнинг, процесс доработки колонок имеет тенденцию затягиваться и со временем превращаться в любимое увлечение. Возможно, проведенной доработки тебе покажется мало, и ты захочешь большего. А через какое-то время тебе станет интересно, что в принципе возможно выжать из твоей системы.

Более глубокая и тщательная доработка для каждой системы индивидуальна и требует не только большего количества времени и денег, но и наличия определенных знаний. Кроме того, тебе потребуются некоторый опыт в оценке качества звучания на слух, умение выбирать тестовый материал, работать с готовыми тестами (например, FSQ). Если захочешь копнуть глубже, ищи информацию в интернете. Найди единомышленников в сети, напряги поисковые машины раздобыть отсканированные книги и статьи по соответствующей тематике.

Если у тебя установлены небольшие пластиковые колонки, заниматься их доработкой бессмысленно. Даже если твои карманы не набиты деньгами, постарайся для начала разжиться системой долларов за 100-60, чтобы потом выжать из нее максимум. От дешевых пластиковых колонок невозможно добиться чего-то хорошего в принципе. По законам ценообразования, то, что доходит до розничной продажи, вырастает в цене, как минимум, в три раза. Соответственно, получается, что разработчики акустики за десять долларов тратят на все про все не более трех с половиной долларов. А все - это усилитель, динамики, корпус, фильтры, блок питания (между прочим, даже маломощный, но качественный БП стоит 5-10 долларов), мелкая ерунда вроде проводов и упаковочных материалов (которые тоже стоят денег). Инженерам-разработчикам тоже должны были что-то заплатить, из тех же десяти долларов.

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.