Открытый экран: акустика без корпуса

Открытый экран — это динамик на панели без корпуса. Звук от тыльной стороны диффузора не поглощается, а свободно излучается назад. Колонка играет и вперёд, и назад в противофазе, а в стороны почти ничего. Такое излучение называют диполем.

Открытый экран: динамик на одной лишь панели. Слева фронтальная волна, справа тыльная волна в противофазе. На низких частотах тыльная волна огибает край панели и гасит фронтальную.

Как он работает

На высоких частотах панель достаточно велика, чтобы фронтальная и тыльная волны оставались разделёнными. На низких частотах тыльная волна огибает край и гасится с фронтальной. Поэтому ниже частоты, заданной путём вокруг панели, бас спадает на 6 dB на октаву, а ещё ниже, под резонансом динамика, — на 18 dB на октаву.

Siegfried Linkwitz показал, что диполь меньше возбуждает комнату: боковые стены получают меньше звука, а радиус гулкости примерно в 1,7 раза больше. Поэтому звук кажется просторным, а отражения меньше окрашивают его. Цена — эквализация баса и динамики с большим ходом.

Что показывает расчёт

Открытому экрану нужен другой НЧ-динамик, чем остальным типам: с высокой Qts и низким резонансом. Поэтому график рассчитан для 15" Monacor SP-382PA (Fs 25 Hz, Qts 0,75) на панели с путём вокруг края 33 cm.

ИтогоТот же динамик без тыльной волны

Открытый экран с 15" динамиком. Без эквализации бас на 50 Hz на 10 dB ниже, а на 30 Hz на 16 dB ниже средних частот. Пунктирная линия — тот же динамик, тыльная волна которого не действует.

Разница между линиями — это потери, которые вызывает тыльная волна. Их выравнивают эквализацией или подъёмом баса в активном кроссовере, что требует мощности и хода. Поэтому дипольные басовые секции строят с большими динамиками, часто по два на сторону.

Импеданс открытого экрана имеет единственный пик на собственном резонансе динамика, здесь 29 Ω на 25 Hz. Никакой корпус его не сдвигает.

Плюсы и минусы

Плюсы: нет корпуса, который мог бы резонировать, просторный звук, меньше возбуждение комнаты и стоячих волн. Отличная стереопанорама.
Минусы: без эквализации слабый бас, нужны большие динамики с большим ходом и мощный усилитель. Колонка должна стоять далеко от задней стены, не меньше 1 m, иначе тыльная волна отразится обратно.

Для какого динамика и какой комнаты

Динамики с Qts от 0,6 до 1,2 и низким резонансом, например 12"–15" PA или специальные дипольные НЧ-динамики. Для больших комнат, где колонки могут стоять свободно.

Известные конструкции

Siegfried Linkwitz: ORION и PHOENIX с двумя НЧ-динамиками в H-frame, активным кроссовером и эквализацией. Linkwitz описал и модели диполей, на которых основан Loudsmith.
Martin J. King: сравнение панели, U-frame и H-frame с 15" Eminence Alpha 15A. Рама настраивает тот же динамик ниже: F3 равна 41 Hz на панели и 28 Hz в H-frame.

В Loudsmith

Открытый экран — один из типов корпусов. Loudsmith рассчитывает тыльную волну вокруг каждого края панели по моделям Linkwitz и предупреждает, если у динамика слишком низкая для диполя Qts. В Библиотеке проектов есть ORION-3 и несколько H-frame от Martin J. King.

Серия «Типы корпусов»: закрытый ящик · фазоинвертор · пассивный излучатель · апериодический корпус · transmission line · TQWT · ML-TL · открытый экран · рупор с задней нагрузкой. Формулы вы найдёте в статье Расчёт акустического корпуса шаг за шагом.