Subwoofer

Denne artikkelen kan inneholde upubliserte arbeider eller ubekreftede uttalelser (Mars 2014).

Du kan hjelpe ved å legge til referanser eller fjerne upublisert innhold. Se samtalesiden for mer informasjon.

En subwoofer , eller i forkortelse forkortet sub , er en høyttaler beregnet for gjengivelse av de laveste lydfrekvensene i lydspektret (kalt "bass"), forvekslet av synecdoche (amalgam) med subwooferen (også stavet subwoofer). Lav , betegner boksen der en slik høyttaler er vedlagt).

Denne typen høyttalere er tilstede på et stort antall lydutstyr (som i de såkalte 2.1, 4.1, 5.1, 7.1  osv. Systemene . .1 spesifiserer en kanal beregnet for lave lydfrekvenser, se LFE , tildelt til subwoofer) som strekker seg fra multimediasystemer for PCer til systemer for store konserter, inkludert kino, hjemmekino og høy kvalitet .

Historie og konsept

Fra de første dagene med bruk av høyttalere for å reprodusere lyd, ble det tydelig at forskjellige deler av lydspekteret krevde svinger med spesifikke, ofte antagonistiske egenskaper. Å åpne veien for prinsippet om et akustisk kabinett med to, tre eller flere kanaler, en kanal som består av en høyttaler dedikert til en del av lydspekteret. Det er reproduksjon av de laveste frekvensene i spekteret som tilsvarer de mest alvorlige lydene som da utgjorde et spesielt problem. Et stort antall løsninger er blitt foreslått, men er blokkert av deres forstyrrelse i romakustikken, og spesielt rom med reduserte dimensjoner.

I 1987 tilbød selskapet Bose sitt Acoustimass AM-5-system designet for å tilpasse seg datidens utstyr. Dette systemet samlet en enkelt subwoofer for reproduksjon av bassen og to sett med små høyttalere, for resten av lydspekteret. Prinsippet var basert på ideen om at lavlydende lyder er praktisk talt umulige å finne under 200  Hz . Det er derfor mulig i dette registeret å reprodusere de to stereokanalene med en enkelt høyttaler, hvis plassering i lytterommet ikke har noen effekt. Dette gir et redusert fotavtrykk og større installasjonsfleksibilitet, to viktige punkter for husholdningsutstyr.

Selv om den ble kritisert innen høy lydkvalitet, har suksessen presset adopsjonen av dette systemet av resten av bransjen, til og med utenfor allmennheten med for eksempel på kino, siden slutten av 1970-tallet adopterte dette prinsippet i "LUCAS" -systemene markedsført av selskapet HK Audio . Disse systemene blir ofte kvalifisert som "triphonic" fordi de bruker tre fysiske akustiske høyttalere (en subwoofer og to små høyttalere som vanligvis kalles "satellitter" fordi de er uatskillelige fra subwooferen), men de er naturlig sett som bare gir stereofonisk reproduksjon (sier 2.1). Denne teknologien finnes også i mer avanserte flerkanals hjemmekinoanlegg (med et antall høyttalere større enn seks).

Fra passiv filtrering (tilpasset tidens forsterkningssystemer) har produsenter byttet til elektronisk filtrering, subwooferen har sin egen forsterkningskrets, en dominerende konfigurasjon i dag. Med miniatyrisering og jakten på et redusert fotavtrykk på kompakte systemer, er subwooferen og elektronikken noen ganger integrert direkte med de andre høyttalerne.

Frekvensområde

Subwoofere og subwoofere brukes til de tre første oktavene i lydspekteret, dvs. 20 til 40  Hz , 40 til 80  Hz og 80 til 160  Hz , de der plasseringen av en lydkilde er umulig eller veldig ufølsom. Den høye avskjæringsfrekvensen avhenger av utformingen og responsen fra hovedhøyttalerne som må ta over for restitusjon av resten av lydspekteret. Dette er åpenbart for å unngå et "hull" eller en "bump" i systemets samlede respons. For eksempel vil et lite multimediasystem se subwooferen sin opp til 160  Hz, mens et hjemmekinoanlegg i god størrelse bare vil bruke det ned til 80  Hz eller enda lavere.

Vanligvis vil en subwoofer være nyttig for frekvenser mellom 30 og 40  Hz og dens høye avskjæringsfrekvens (ved filtrering), mens de mer ambisiøse modellene ser responsen strekke seg ned til 20 til 30  Hz . I praksis går nesten ikke musikken under 40  Hz, selv om vi er vant til å nevne tilfellet med visse orgeler, elektronisk musikk eller til og med pianoet. Saken virker litt annerledes med lydsporene til visse filmer som gjør en viktig bruk av lydeffekter (eksplosjoner, rullende eller flygende kjøretøy,  etc. ). Noen entusiaster prøver å reprodusere de laveste frekvensene i lydspekteret eller til og med å utvide denne responsen i infralyddomenet .

Entusiaster ønsker noen ganger å skille mellom "under alvorlig", "under alvorlig" og alvorlig . Dette gir ikke særlig mening for så vidt alle frekvensene reproduseres, ofte, av samme utstyr, selv om det er forskjeller i oppfatningen av de lavere frekvensene. Det må faktisk tas i betraktning at forestillingen om hørbart lydspekter (tradisjonelt 20  Hz - 20  kHz ) langt fra er så enkelt som det virker. Hørbarheten til en lydfrekvens avhenger mye av nivået, og det er ingen klare grenser for de hørbare frekvensene, men en progressiv vanskelighet med å oppfatte dem når den avtar (i tilfellet som gjelder oss). Dermed kan frekvenser som er mye lavere enn 20  Hz oppfattes, og standarder for måling av infralyd har blitt satt på plass, noe som fremgår av en artikkel i tidsskriftet Acoustique et Techniques publisert av INRS . Det gjenstår å avgjøre om det tilgjengelige utstyret kan diffundere infralyd på et tilstrekkelig nivå for å være hørbart eller følsomt, som ikke er anskaffet (se isosonic kurver for ytterligere informasjon).

Plassere subwooferen

Valget av plassering av subwooferen i lytterommet er mye diskutert. Ofte basert på betraktninger som har lite å gjøre med en vitenskapelig analyse av problemet. Objektivt er stedet som gir den beste fordelingen av lydnivået i rommet hjørnet. Dette poenget har blitt demonstrert perfekt av Alain Pouillon-Guibert (grunnlegger av selskapet APG) i en serie artikler i anmeldelsen Sono Magazine. Lignende konklusjoner finnes i anbefalingene fra noen høyttalerprodusenter. I tillegg til en bedre fordeling av nivået i rommet, gjør denne posisjoneringen det også mulig å oppnå et høyere nivå, og det vil åpenbart være nødvendig å ta hensyn til dette under justeringene.

Bruksområder

Multimedia

Multimedia, hovedsakelig lydsystemet som følger med en PC, er et område der subwooferen er mye brukt. Det er faktisk viktig at et slikt system forblir kompakt, og formelen som knytter to små satellitter til en subwoofer raskt etablerte seg som den eneste som tillater en reproduksjon som strekker seg ut i bassen uten å invadere lyden. Vanligvis består systemene som er tilgjengelige av en- eller toveis satellitter av redusert størrelse som skal plasseres på pulten og en subwoofer som skal plasseres på gulvet, under pulten der rommet generelt ikke er utnyttet. Disse systemene er bi-forsterket (noen ganger tri-forsterket på toppen av området) med åpenbart en elektronisk filtrering mellom subwoofer og satellitter som gjør det mulig å tilby en relativ nivåjustering av subwooferen for å tilpasse lydgjengivelsen til akustikken i lokale og etter brukerens smak. All elektronikk ligger i boksen, og kontrollene er plassert enten på en av satellittene eller på en kontrollboks. Noen systemer har en infrarød fjernkontroll. Subwooferen bruker vanligvis en 10 til 20  cm høyttaler fylt med bassrefleks. Kryssfrekvensen med satellitter er vanligvis 120 til 160  Hz . Den lave avskjæringsfrekvensen (med andre ord omfanget av bassresponsen) er veldig variabel siden den varierer fra 30 til 80  Hz omtrent avhengig av systemets ambisjoner.

I tillegg til stereofoniske systemer, finnes det multikanals multimediautstyr. Målet er naturlig å gjenopprette filmlydspor (Dolby Digital eller DTS-koding), men også å tilby oppslukende lyd for spill og alle applikasjoner for virtuell virkelighet . Det typiske oppsettet er basert på et 5.1-system, men 7.1-sett er utgitt av merker som Creative . Ettersom installasjonsbegrensningene øker med antall høyttalere, er disse systemene bare moderat vellykkede, og de fleste 7.1-systemer har forsvunnet fra markedet.

Bærbare datamaskiner, der ledig plass til høyttalere er veldig liten, bruker ofte en slags miniatyr subwoofer (i høysiden) for å utvide responsen litt ned i spekteret. Selv om størrelsesbegrensningene begrenser ytelsen til et slikt system sterkt, forbedres det samlede lydresultatet betydelig. Denne formelen brukes også av et stort antall bærbart lydutstyr. Disse miniatyriserte systemene bruker ofte digital signalbehandling som genererer lavere frekvensovertoner for å forbedre det subjektive resultatet.

Karakteristikk for svingere

Denne typen høyttalere har en magnetisk motor assosiert med en relativt tung membran (slik at resonansfrekvensen kan senkes). Motordesign, fjæringsstivhet og andre parametere vil påvirke den totale kvalitetskoeffisienten (QTS, som er relatert til QMS og QES), og derved optimalisere overspenningskoeffisienten som en funksjon av belastningen (esken / boksen) som følger med. Følsomheten avtar vanligvis når FS avtar eller QTS øker, med mindre membrandiameteren økes for å kompensere. De to hovedbegrensningene som oppstår er:

- Mekaniske grenser: når kjøringen øker med frekvensfallet, har høyttalerne en Xmax (variabel definisjon avhengig av produsent), som bestemmer forskyvningen der høyttalerens oppførsel forblir lineær. Deretter kommer Xmech eller Xlimit, som er den fysiske ekskursjonsgrensen før du bunner ut av talespolen. Fenomen som sikrer rask ødeleggelse av høyttaleren hvis man insisterer eller hvis verdien overskrides kraftig.

- Elektriske grenser: reproduksjon av lave frekvenser krever høy effekt som kan føre til overdreven oppvarming, og raskt ødelegge høyttaleren. Siden effektiviteten til en høyttaler ofte er mindre enn 3%, blir størstedelen av den absorberte kraften transformert til varme, derav viktigheten av dette problemet. Ulike varmesprednings- og ventilasjonssystemer brukes til å begrense temperaturstigningen, for eksempel VGC ( Vented Gap Cooling ) -systemet opprettet av JBL. Men andre åpninger i edderkoppen , polstykker brukes også til å optimalisere varmespredning i hjertet av motoren og begrense termisk kompresjon.

De forskjellige typene

De subwooferen høyttalere tillate at en eller flere typer av mulige sammenstillinger som er i hovedsak avhengig den totale overspennings koeffisient (QTS) og resonansfrekvensen (Fs):

• den lukkede boksen er ofte mindre enn de andre typer bokser (uten å oppnå det samme resultatet), noe som er interessant i sammenheng med en hjemmekino. Ulempen er en relativt høy bassavskjæringsfrekvens sammenlignet med samme høyttaler under Bass Reflex eller Bandpass- belastning ; imidlertid helningen ved resonansfrekvensen i dens legeme (FC som nødvendigvis vil være lavere enn FS) er av to nd  orden (dvs. -12  dB pr oktav), lukkede esker ofte få en bedre impulsrespons ved lav hastighet (for å bli satt i perspektiv når lyddemping ved disse frekvensene i en stue ofte overstiger 100  ms ), på grunn av luften som er tilstede i boksen, som fungerer i henhold til prinsippet om akustisk oppheng og begrenser for tidlig utflukter av membranen i svært lave frekvenser. Luftens elastisitet er nesten perfekt langt utover 1 BAR. Stilt overfor det lille trykket som spilles inn i høyttalerne, er dette helt ubetydelig. Den termiske komprimeringen er generelt større enn på en Bass Reflex- boks , dette skyldes den enkle impedanstoppen ved FC-frekvensen, fordi når impedansen er høy, reduseres intensiteten og derfor også Joule-effekten. For ikke å nevne det faktum at et lukket skap ikke tillater luftfornyelse.

• Den bassrefleks er en meget utbredt type belastning som følge av Helmholtz-resonator. Prinsippet er å legge til ett eller flere ventilasjonsåpninger i esken ved å beregne dem slik at lydutslippet deres kommer til å øke til høyttaleren, slik at båndbredden i bassen kan utvides. Implementeringen av den er relativt komplisert siden den må gis nøye utvalgte høyttalere med kroppen gjennom ventilasjonsåpningen, men ting har blitt lettere siden Thiele og Small  (in) og modellering av datamaskindrift.
  • Ventilene tillater støy å passere veldig enkelt, spesielt resonansene i kabinettet.
  • En brattere skråning etter avskjæringsfrekvensen enn en lukket boks (−24  dB / oktav )
  • Impulsrespons mindre bra enn en lukket kropp (dra på grunn av ventilen)

Reglene i fysikk innebærer følgende sammenhenger:

• for et gitt kabinettvolum og membranoverflate, innebærer reduksjonen i lav avskjæringsfrekvens at i effektivitet (og derfor i effektivitet);
• for en gitt frekvens og lydnivå er volumet av fortrengt luft det samme uavhengig av høyttaleren, derav en større forlengelse med en høyttaler med liten diameter.

Merknader og referanser

1. Encyclopedic Dictionary of Sound , Paris, Dunod ,2008, 559  s. ( ISBN  978-2-10-005979-9 ) , s.  507.
2. "  subwoofer  " , på gdt.oqlf.gouv.qc.ca (åpnet 5. juli 2020 )
3. (i) Glen Ballou , <Håndbok for lydteknikere: The New Audio Cyclopedia , SAMS1991( ISBN  0-672-22752-5 ) , s.  43.
4. (in) "  Bose Acoustimass AM-5  " [PDF] på Bose (åpnet 7. november 2015 ) .
5. for å gjengi de laveste frekvensene i lyd , på École nationale supérieure Louis-Lumière . Tilgang til 10. november 2015.
6. Oppfatning av infralyd , på Center for Direct Scientific Communication . Tilgang til 10. november 2015.
7. Alain Pouillon-Guibert, “  Hvordan plassere en subwoofer?  », Sono Magazine , nr .  328,oktober 2007, s.  86.
8. "  Plassering av subwooferen  " , på Focal .
9. (i) USAs patent [PDF] på Google . Tilgang til 13. november 2015.
10. Encyclopedic Dictionary of Sound , Paris, Dunod ,2008, 559  s. ( ISBN  978-2-10-005979-9 ) , s.  221.

Vedlegg

Relaterte artikler

• Boomer (høyttaler) (eller bashøyttaler , basshøyttaler)
• Midtone (høyttaler) (mellomtone høyttaler)
• Tweeter (diskant høyttaler)

Eksterne linker