Pasaulis, kuriame gyvename, yra pritaikytas garsui. Jei negyvenate kalno viršūnėje (jums pasisekė), tikėtina, kad per dieną girdite garsą iš daugybės skirtingų garsiakalbių.

Mobilieji telefonai. Televizoriai. Liftai. "Bluetooth" garsiakalbis metro, per kurį skamba tai, ko nenorite girdėti.

O mums, muzikantams, bene svarbiausia, kad garsiakalbiai leistų mums girdėti savo darbą nepriekaištingai detaliai.

Tačiau kaip tiksliai veikia garsiakalbiai? Net jei jums neįdomu, kaip gaminama garso dešra, jei planuojate visą gyvenimą praleisti studijoje, pravartu turėti pagrindines žinias apie garsiakalbių technologiją.

Garso pagrindai

Prieš apžvelgdami garsiakalbius, trumpai pakartokime, kaip veikia pats garsas.

Garsas iš esmės yra mechaninė energija bangų pavidalu, kuri sklinda per terpę - orą, skystį ar kietąją medžiagą.

Šis judėjimas sukelia vietinius slėgio pokyčius, priklausančius nuo bangos formos formos, panašiai kaip bangavimas, atsirandantis įmetus akmenuką (arba telefoną) į vandenį.

Toliau pateiktame paveikslėlyje matysite 1 kHz sinusinę bangą. Matote, kaip garso slėgio lygis, palyginti su aplinkos slėgiu, didėja, o paskui mažėja? Tai - judantis garsas.

Tūkstančiai mažyčių plaukuotųjų ląstelių, esančių ausyse, reaguoja į šiuos slėgio pokyčius ir paverčia juos elektriniu signalu, kurį mūsų smegenys gali interpretuoti kaip Nickelback. Arba bet ką kitą.

Analoginis garso signalas - tai garsas, išreikštas elektros energija, kuri pateikiama kaip įtampos bangos forma. Čia ta pati garso banga pavaizduota kaip elektrinis signalas:

Skaitmeninis garsas - tai dvejetainiu formatu išsaugoto analoginio signalo atvaizdavimas.

Garso signalą, nesvarbu, ar jis analoginis, ar skaitmeninis, reikia paversti atgal į garso bangą (mechaninę energiją), kad mūsų ausys jį suprastų.

Įveskite garsiakalbį.

Kaip veikia garsiakalbiai: Pagrindai

Prieš pradėdami gilintis į garsiakalbių komponentus ir jų veikimą, trumpai apžvelkime, ką garsiakalbis veikia atkurdamas garsą.

Į metalinę vielos ritę siunčiamas sustiprintas garso signalas. Ši ritė reaguoja į per ją tekančią elektros srovę, sąveikauja su garsiakalbyje esančiu magnetu ir priverčia vibruoti diafragmą.

Diafragma judina orą ir sukuria garso bangas, kurios yra tiksli originalaus garso signalo kopija. Et voila! Galite girdėti, kaip jūsų mama kalba su jumis kitoje šalies pusėje.

Akivaizdu, kad tai labai supaprastinta. Tačiau dabar žinome, kaip garsiakalbiai vykdo savo veiklą, todėl viską suskirstykime į smulkesnes dalis.

Kas yra garsiakalbio viduje?

Apžvelkime visas garsiakalbio dalis, kurios sukuria stebuklą...

Garsiakalbio tvarkyklė

Garsiakalbio tvarkyklė yra atsakinga už elektrinio signalo pavertimą garso bangomis. Tai garsiakalbio garso atkūrimo variklis.

Garsiakalbį iš vidaus į išorę sudaro šie komponentai:

• Stulpas
• Galinė plokštelė
• Magnetas
• Viršutinė plokštė
• Balso ritė
• Krepšelis
• Voras
• Kūgis ir aplinka
• Dulkių dangtelis

Stulpas, galinė ir viršutinė plokštė

Garsiakalbio strypo elementas yra tarsi dirigento lazdelė, užtikrinanti per garsiakalbį sklindančio garso orkestro sinchronizaciją. Tai centrinė ašis, aplink kurią sukasi visa magnetinė sistema.

Galinė plokštė yra už stulpo, o viršutinė - virš jo.

Magnetas

Nuolatinis magnetas yra apsuptas poliaus ir plokštelių, kad sutelktų magnetinį lauką, ir pritvirtintas prie garsiakalbio krepšelio.

Jis vadinamas nuolatiniu magnetu, nes visada yra magnetas.

Kita vertus, balso ritė tampa magnetu (tiksliau, elektromagnetu) tik tada, kai jai tiekiama elektros srovė.

Balso ritė

Balso ritė - tai laidas, tvirtai apvyniotas aplink mažą cilindrą, kartais vadinamą ritine. Ji panaši į jojo.

Kai per ritę perduodamas elektros signalas, ji tampa elektromagnetu ir sąveikauja su nuolatiniu magnetu.

Jei pamenate gamtos mokslų pamokas, prisiminsite, kad panašios jėgos atstumia, o priešingos traukia. Ši magnetinių jėgų sąveika sukuria judesį, kuris stumia ritę ir galiausiai sukuria garso bangas.

Voras ir aplinka

Voras - tai gofruotas medžiagos gabalas, kuris palaiko balso ritę. Jis prilaiko ritę vietoje ir leidžia jai laisvai judėti pirmyn ir atgal.

Nors tai skamba kaip prieštaravimas, taip nėra. Pagrindinis vorų vaidmuo - užtikrinti, kad ritė judėtų tik viena kryptimi, t. y. aukštyn ir žemyn. Jei nebūtų voratinklio, ritė savo noru judėtų garsiakalbio korpuse.

Apvadas atlieka panašią funkciją kaip ir voras, tik prilaiko kūgį krepšio viršuje.

Kūgis

Garsiakalbio kūgis, dar vadinamas diafragma, yra viena iš nedaugelio garsiakalbio dalių, kurias galima pamatyti.

Kūgis juda pirmyn ir atgal, reaguodamas į magnetinius impulsus iš balso ritės. Kūgio judėjimas sukuria slėgio bangas jį supančiame ore ir taip sukuria garsus, kuriuos girdite.

Dulkių dangtelis

Šis mažylis neleidžia dulkėms ir purvo dalelėms patekti į garsiakalbį ir viską sugadinti.

Krepšelis

Tai tik išgalvotas terminas, kuriuo vadinamas korpusas, kuriame sujungtos visos garsiakalbio dalys. Iš tikrųjų jis šiek tiek primena krepšį.

Taigi tai yra viskas, kas sudaro tikrąjį garsiakalbį. Tačiau kasdienėje kalboje, kai kalbame apie garsiakalbius, turime omenyje visą šnekamąją kalbą.

Ko dar reikia, kad garsiakalbiai veiktų?

Elektros komponentai

Norėdami priversti balso ritę siurbti uogienę, turite siųsti jai elektrinį signalą. Tam naudojami garsiakalbio gnybtai ir pintas laidas.

Gnybtai - tai metaliniai skirtukai arba jungiamosios angos, kuriomis garso kabelis prijungiamas prie garsiakalbio.

Prie šių gnybtų prijungtas pintas laidas, kuris yra prijungtas prie balso ritės ir suteikia jai reikalingą kurą.

Būstas

Kad garsiakalbis tinkamai veiktų, jam reikia korpuso, dažnai vadinamo spinta, dėl kelių priežasčių.

Pirma, tai sandari aplinka, apsauganti įvairias tvarkyklės dalis nuo dulkių, purvo ir šunų plaukų.

Antra, jis sumažina fazės panaikinimą. Judant garsiakalbio diafragmai, garso bangos sklinda abiem kryptimis. Be korpuso šios bangos viena kitą panaikintų.

Galiausiai korpusas turi įtakos garso sklidimui. Garsą galima nukreipti tam tikra kryptimi, o žemus dažnius tinkamai sureguliuoti.

Korpuso korpusas pagamintas iš storos medžiagos, kuri nėra labai lanksti. Dažniausiai naudojama mediena arba vidutinio tankio MDF plokštė, nors naudojamas ir plastikas.

Stiprinimas

Visa tai yra gerai, tačiau garsiakalbis pats savaime nieko naudingo nesukurs.

Nors garsiakalbių būna įvairių formų ir dydžių, jiems visiems keliami tie patys reikalavimai: garso signalas yra stipresnis už linijinio lygio signalą, kurį siunčia atkūrimo įrenginiai, pavyzdžiui, televizorius arba garso sąsaja.

Maitinimo stiprintuvas naudojamas signalui padidinti nuo linijinio iki garsiakalbio lygio. Priklausomai nuo garsiakalbių, tai gali būti išorinis įrenginys arba įmontuotas pačiame garsiakalbio korpuse.

Aktyvieji garsiakalbiai

Aktyvieji garsiakalbiai turi įmontuotą stiprintuvą "Yamaha HS5" yra populiarūs aktyvieji garsiakalbiai, skirti studijinei stebėsenai.

Pasyvieji garsiakalbiai

Pasyviesiems garsiakalbiams reikia išorinio galios stiprintuvo, kad iš garso signalo būtų generuojamos garso bangos.

"JBL PRX412" yra tvirtas pasyvaus garsiakalbio pavyzdys, kuriam reikia išorinio galios stiprintuvo, kad būtų pakankamai triukšmo.

Kaip garsiakalbiai atkuria skirtingus dažnius?

Iki šiol nagrinėjome, kaip garsiakalbiai elektros energiją (signalą) paverčia slėgio bangomis ore, taigi ir garsu.

Tačiau ne visi dažniai yra vienodi, o vienas garsiakalbis, bandantis aprėpti visas sritis (atleiskite už kalambūrą), bus išties prastas.

Todėl koncertuose galite pamatyti didžiules garsiakalbių krūvas. Vienos jų skirtos žemiesiems dažniams (žemų ir žemų dažnių garsiakalbiai), kitos - vidutiniams dažniams, o mažieji aukštųjų dažnių garsiakalbiai rūpinasi visais aukštaisiais dažniais.

Visi šie garsiakalbiai yra skirtingai sukonstruoti, kad galėtų dirbti skirtingais dažniais.

Tačiau ne visi nori, kad jų studijoje (ar svetainėje) būtų milžiniška krūva garsiakalbių, jau nekalbant apie netvarką, susijusią su galios stiprintuvais ir krosoveriais.

Įveskite daugialypės terpės garsiakalbį.

Kelių garsiakalbių garsiakalbiai

Kelių garsiakalbių garsiakalbiuose naudojami 2, 3 ar net 4 skirtingo dydžio garsiakalbiai, skirti skirtingiems dažniams. Labiausiai paplitęs yra dviejų garsiakalbių garsiakalbis, kuris kartais vadinamas dvipusiu garsiakalbiu.

Dvipusio garsiakalbio korpuso viduje yra krosoveris, kuris visus aukštus dažnius siunčia į aukštų dažnių garsiakalbį, o vidutinius ir žemus dažnius - į žemų dažnių garsiakalbį per aukštų ir žemų dažnių filtrą.

Naudojant tokį krosoverį, garsiakalbis išgauna visą dažnių diapazoną, tačiau išlaiko tokią garso kokybę, kokios nebūtų galima pasiekti naudojant tik vieną garsiakalbį.

Jei muzikuojate namų studijoje, tikėtina, kad stebėsenai naudosite dvipusį garsiakalbį, pavyzdžiui, pirmiau minėtą "Yamaha HS5" arba KRK "Rokit 5 G4", pavaizduotą toliau.

Dviejų garsiakalbių garsiakalbiai tinka įrašyti ir maišyti savo studijoje. Tačiau kai reikia atlikti masteringą (nesvarbu, ar naudojatės tokiomis internetinėmis paslaugomis kaip "eMastered", ar pavedate jį atlikti konkrečiam asmeniui), norėsite šiek tiek daugiau detalių, todėl 3 arba 4 kolonėlių garsiakalbiai jums pravers geriau.

Tas pats pasakytina ir apie komercines įrašų studijas. Įrašymui ir stebėjimui jos gali naudoti porą maitinamų monitoriaus garsiakalbių, tačiau kai reikia sumaišyti, jos įjungia "blogiukus".

Kas yra garsiakalbio varža?

Garsiakalbio varža iš esmės yra būdas išmatuoti bendrą elektros srovės srauto pasipriešinimą garsiakalbyje.

Matuojant omais, impedanciją lemia balso ritės vielos varža ir induktyvumas, atsirandantis dėl šios vielos suvyniojimo į ritę. Induktyvumas skiriasi nuo varžos, nes jis kinta priklausomai nuo dažnio - tai vadinama induktyviąja reakcija.

Dėl šio kintamojo varža skiriasi nuo įprastos varžos ir apskaičiuojama pagal sudėtingą formulę, kurios muzikantams niekada nereikėtų suprasti.

Vietoj to žinokite, kad svarbu suderinti garsiakalbių ir stiprintuvo varžą. Dėl nesuderintos varžos gali suprastėti garso kokybė, perkaisti, o kraštutiniais atvejais - sugesti įranga.

Nepamirškite, vaikai, kad garsiakalbius visada derinkite su suderinamais stiprintuvais.

Garsiakalbio galia ir garsiakalbio jautrumas

Didesnis reiškia geresnis, tiesa?

Ne visada. Dauguma žmonių, lygindami garsiakalbius, didesnę galią (vatais) sieja su didesniu garsumu. Tačiau ar praktiškai galėsite visiškai išnaudoti tą galią?

Geresnis būdas palyginti garsiakalbius - įvertinti garsiakalbio jautrumą. Jis matuojamas decibelais ir parodo, kaip efektyviai garsiakalbis elektros energiją paverčia garsu.

Didesnis jautrumo rodiklis reiškia, kad garsiakalbis gali išgauti daugiau garso, kai naudojama tam tikra galia. Kitaip tariant, ji efektyviau elektros energiją paverčia garso bangomis.

Garsiakalbių jautrumo matavimas išlygina žaidimo sąlygas, kai reikia palyginti garsiakalbių efektyvumą ir našumą.

Tačiau, jei naudojate išorinį stiprintuvą, vis tiek svarbu atsižvelgti į garsiakalbių gebėjimą valdyti galią. Matavimas parodo, kiek elektros energijos garsiakalbis gali ištverti nesugadintas, todėl svarbu įsitikinti, kad stiprintuvo išėjimo galia atitinka garsiakalbio galią.

Didelio ar mažo jautrumo garsiakalbių pasirinkimas priklauso nuo jūsų sąrankos reikalavimų. Jei svarbu efektyvus energijos vartojimas (pavyzdžiui, nešiojamose kolonėlėse arba automobilio stereo sistemose), geriausia naudoti didelio jautrumo garsiakalbius, o profesionalioje garso aparatūroje gali reikėti didesnės galios garsiakalbių.

Dažninis atsakas

Kai kalbame apie garsiakalbio dažninį atsaką, turime omenyje jo gebėjimą atkurti garsą įvairiais dažniais.

Nė vienas garsiakalbis nėra tobulas, todėl dažninių charakteristikų diagrama padeda pamatyti, kur gali būti dažnių viršūnių ar nuokalnių, kur garsiakalbis išryškėja arba nepakankamai išryškėja.

Yra kelios priežastys, dėl kurių svarbu nustatyti konkretaus garsiakalbio ar garsiakalbių dažnio charakteristikas.

Pirmiausia tai padeda projektuojant kelių garsiakalbių sistemą ir nustatant kryžminius garsiakalbius.

Antra, tai padeda renkantis geriausius garsiakalbius konkrečiam garso darbui, apie kurį galvojate.

Nors daugelio vartotojų klasės garsiakalbių dažninis atsakas šiek tiek "šypsosi", kad garsas būtų švelnesnis, kaip muzikos kūrėjas norite, kad garsiakalbių pora turėtų plokščią dažninį atsaką.

Tokiu būdu jokie instrumentai ar mėginiai nebus užmaskuoti dėl dažnių kritimo arba dėl grafiko viršūnės neskambės garsiau nei iš tikrųjų.

Iš esmės plokščias garsiakalbių dažnių diapazonas užtikrins, kad viskas, ką girdite, būtų kuo artimesnis tikram garsui.

O kaip dėl ausinių?

Ausinėse naudojama ta pati garsiakalbių garsiakalbių technologija kaip ir garsiakalbiuose. Iš tikrųjų tai yra maži garsiakalbiai, kurie dedami ant ausų (arba į jas).

Kaip veikia stereofoniniai garsiakalbiai?

Vienas garsiakalbis (paprastai) perduoda monofoninį garsą. Norint išgauti stereofoninį garso lauką, reikia dviejų monofoninių garsiakalbių, perduodančių atitinkamai kairįjį ir dešinįjį garso signalą ir tinkamai išdėstytų.

Tačiau ar kada nors žiūrėjote į garso juostą ir stebėjotės, kaip sukuriamas stereofoninis laukas?

Vieno garsiakalbio įrenginiai, skirti stereofoniniam vaizdui kurti, turi kelis garsiakalbius, išdėstytus visame įrenginyje.

Stereofoninis signalas padalijamas į kairįjį ir dešinįjį kanalus ir skirtingais kiekiais siunčiamas į kiekvieną garsiakalbį, kad būtų gautas pilnas stereofoninis vaizdas.

Tokie garsiakalbiai paprastai komplektuojami su papildomu garsiakalbiu - žemųjų dažnių garsiakalbiu, kuris skirtas žemiems dažniams ir Betmeno balsui.

Kas išrado garsiakalbį?

Kaip ir daugelį kitų XX a. pradžios išradimų, sunku tiksliai nustatyti, kas išrado garsiakalbį. Jis atsirado laikui bėgant, kai mokslininkai ir išradėjai pradėjo geriau suprasti garso bangas ir elektros srovę.

Aleksandras Grehemas Bellas (jis išgarsėjo telefono išradimu) daug prisidėjo prie su garsu susijusių technologijų kūrimo, įskaitant XIX a. pabaigoje sukurtą ankstyvąją garsiakalbio versiją.

Šio amžiaus pabaigoje Oliveris Lodge'as sukūrė pirmąjį judančios ritės garsiakalbį. 1915 m. danų inžinieriai Peteris L. Jensenas ir Edwardas Pridhamas gavo patentą už elektrodinaminio garsiakalbio konstrukcijos išradimą, kai prie magnetiniame lauke esančios membranos buvo pritvirtinta vielos ritė.

Kitoje tvenkinio pusėje 1925 m. Edwardas W. Kelloggas ir Chesteris W. Rice'as suprojektavo dinaminį garsiakalbį su kūgiu, kuris galiausiai buvo licencijuotas RCA. Šis projektas apėmė daugelį aspektų, kurie laikomi šiuolaikinės garsiakalbių technologijos pagrindu.

Tam reikia kaimo ir panašiai. Užtenka pasakyti, kad daugybė kūginių galvų sugaišo daugybę valandų, kad šiandien galėtumėte mėgautis "Nickelback" koncertais visiškai ištikimai.

Garsiakalbių ateitis

Technologijos vis mažėja ir pigsta. Visi tai žinome. Tačiau kalbant apie garsiakalbius, pagrindiniai technologijos principai nuo jų išradimo nelabai pasikeitė.

Iš tikrųjų garsiakalbiai yra viena iš neefektyviausių šiandien naudojamų technologijų. Daugiau kaip 99 % energijos, kuri patenka į garsiakalbį, sukuria ne garsą. Didžioji jos dalis virsta šiluma.

Šiek tiek keista, kad EPA neuždraudė naudoti garsiakalbių dėl jų prasto energetinio efektyvumo.

Tačiau dėl 2004 m. atrastos naujos medžiagos ateities garsiakalbiai gali būti kitokie.

Grafenas yra labai lengva medžiaga, todėl slėgio bangai sukurti reikia daug mažiau energijos judėti pirmyn ir atgal. Puiki žinia, jei esate aukštų dažnių garsiakalbis.

Jei mokslininkams pavyks išsiaiškinti, kaip sėkmingai įgyvendinti didelio masto grafeno gamybą ir integruoti jį į komercines programas, ateities garsiakalbiai gali būti lengvesni ir daug efektyviau vartoti energiją.

Iki tos dienos mums teks naudotis mini šildytuvais, kurie dėl elektrinių signalų sukelia oro slėgio pokyčius, dar vadinamais garsiakalbiais.

Dabar eikite ir klausykitės muzikos!