Како вуфер звучници производе ниске учестаности звука?

Основна физика: Како вуфер звучници генеришу ниске учестаности

Излет дијафрагме, померање ваздуха и захтеви таласне дужине (20—100 Hz)

Добро репродукција баса захтева да вуфери померају велике количине ваздуха на значајним удаљеностима кроз своје мембране. На 20 Hz, таласи звука се протежу до око 17 метара или 56 стопа дужине, што значи да се конуси звучника морају кретати много даље напред-назад у односу на оне који обрађују више фреквенције. Стварно кретање ових конуса ствара промене притиска потребне за оне дубоке ниске тонове које чујемо. Узмимо као пример случај 30 Hz на нивоу гласноће од 90 dB – потребно је око три до четири пута више кретања конуса него што је неопходно за средње фреквенције. Када се ради са фреквенцијама испод 50 Hz, где таласне дужине прелазе 6,8 метара (отприлике 22 стопе), произвођачи морају имати посебне конструкције попут звонача са продуженим ходом и јачим системима суспензије само да би задржали линеарност. Ако не постоји довољно контроле над тим колико далеко се конус помера, бас се компримује и почиње увођење нежељених хармоника који на крају умањују општи квалитет звука.

Зашто су већи конуси и чвршће овисности кључни за перформансе бас звучника

Већи конуси звучника, обично између 8 и 15 инча у пречнику, могу померити више ваздуха док укупно пређу мање растојање, што је веома важно за добијање добре бас репродукције. Када произвођачи удвоструче величину ових конуса, заправо добијају четири пута већу површину која делује на ваздух, тако да конус не мора да пређе скоро исто толико далеко како би постигао исти ниво гласноће. Појачавање делова овисности око ивице конуса (онако како називамо околне и паук асемблиje) помаже у решавању неколико великких проблема одједном. Прво, ово омогућава контролу над тим колико снажно конус осцилује напред-назад током рада. Друго, спречава померање гласовне калема из свог магнетског поља. И на крају, ова чврстоћа спречава оштећење које би могло настати када конус пређе предугачко растојање изван безбедних граница погона, нарочито када ради испод своје природне резонантне тачке.

Крутe материје као што су полипропилен или алуминијум отпорне су на савијање током циклуса са великим кретањем, чиме се осигурава поршњачко кретање. Ова синергија омогућава тачан, неизобличен бас до 20 Hz без механичког квара.

Кључни елементи дизајна који омогућавају тачан излаз звучника за бас

Структуре мотора са високом силом и звоци са дугим ходом

Добијање добрих басова на ниским фреквенцијама заиста зависи од постојања квалитетних моторних система. Данас, већина звучника користи моћне неодијумске магнете који стварају изузетно јака магнетна поља. У комбинацији са великим звоначким калемовима који могу да се померају у линеарном опсегу од 15 до 30 mm, ови системи покрећу много више ваздуха без изобличења звука. Ово омогућава да се конус звучника креће управо како треба, чак и када је истегнут до граница, тако да се избегава непријатан ефекат додира на дну када музика постане гласна. Недавна студија је показала да овакви системи смањују хармонијско изобличење за око 40% у поређењу са обичним старим вуферима. Важно је и управљање топлотом. Произвођачи често користе звоначке калемове од алуминијума прекривене бакром и уграђују отворе у полним деловима како би омогућили испуштање топлоте. Ово помаже у одржавању квалитета звука и након сати непрестаног репродуковања, без прегревања унутрашњости звучничке кутије.

Акустика кутије: Запечачене, вентилационе и пасивне зрачне кутије

Врста кућишта коју користимо чини сву разлику када је у питању начин на који вуфер обрађује бас и општи квалитет звука. Затворена кућишта дају чист, прецизан бас са природним опадањем на нижим фреквенцијама, али захтевају доста више снаге од појачала да би радила исправно. Код кућишта са отвором (портовима) фреквенцијски опсег иде дубље наниже због посебних отвора унутар кућишта који су пажљиво подешени за одређене тонове. Међутим, ако ти отвори нису правилно подешени, можемо завршити са досадним шумом уместо глатког баса. Још једна опција коју треба размотрити су пасивни радијатори. Ови системи потпуно елиминишу проблем шума из отвора и ипак успевају да достигну те дубоке бас тонове преко посебно конструисаних мембрана које не захтевају електричну енергију.

Напређени материјали као што је МДФ са ограниченим слојем смањују резонанцу кабинета за 60%, док унутрашње опоравачи потисну вибрације са звуком (Акустичко друштво Америке, 2024). Правилно дизајнирани кућа обезбеђују фазно кохерентност и минимизују стајајући таласи омогућавајући беспрекорно интегрисање са сателитским возачима.

Људска перцепција и понашање у стварном свету вауфера

Тактилно осјећање и аудитивно откривање: Зашто се ниске фреквенције осећају више него се чују

Начин на који људи доживљавају баске фреквенције између 20 и 80 Хц је сасвим другачији од нашег перцепције средњег и високог распона звукова. Када фреквенције падне испод 50 Хц, звучни таласи почињу да вибрирају не само у уши, већ и у кожу, унутрашње органе и кости, стварајући физичко осећање које се може измерити. Зато људи, гледајући филмове са великим експлозијама или слушајући те дубоке електронске ритме, често осећају буцање у грудима много пре него што чују звук. Истраживања показују и нешто занимљиво: потребно је око 15 до можда чак 20 децибела више снаге да бисмо приметили тон од 30 Хц у поређењу са нормалним фреквенцијама средњег опсега. Због тога, много тога што чини вуфере тако моћним уопште се не региструје у нашем свесном слушању. Уместо тога, ове ниске фреквенције повезују се са нама емоционално и физички кроз вибрације које стварају у нашим телима, уместо да само стимулишу наше тапањске бубреге као што то чине нормални звуци.

Мит о смеру звука: Како доминација таласне дужине смањује локализацију вуфера

Када говоримо о звучним таласима испод 100 Hz, они имају дужину од преко 3,3 метра, што је заправо дуже него многе собе. Ови велики таласи просто прелазе преко свега на својем путу и равномерно се шире кроз простор, стварајући такозвана поља притиска свуда око себе. Наши мозгови утврђују одакле звук долази користећи разлике у тренутку доласка високих тонова до оба уха, али ниски тонови нам не дају те податке. Због тога људи углавном не могу прецизно да одреде где се сабвуфер налази, чак ни кад их има више у истој соби. Разлог зашто бас изгледа као да долази од свуда истовремено, а не из неког одређеног правца, крије се у овим дугим таласним дужинама. Они само одскачу и распршавају се кроз простор, уместо да иду право напред као високи фреквенцијски тонови.