Дизайн рупора (Как работают рупоры динамиков?) 

Рупоры для громкоговорителей — это увлекательные устройства. Конструкции рупоров могут включать в себя разнообразные размеры и формы, и для многих остается загадкой, что же на самом деле делают эти рупоры.

Проектирование рупора — это искусство и наука, требующие балансирования между наилучшим сочетанием направленности звука и громкости при сохранении хорошего качества звучания.

Хорошая конструкция рупора для громкоговорителя выполняет две ключевые функции. Во-первых, рупор должен направлять звук требуемым образом, и, во-вторых, рупор должен “нагружать” драйвер громкоговорителя с целью сделать звук громче.

В чем назначение рупора?
Рупор для громкоговорителя имеет две основные цели:

1. Обеспечить акустическую нагрузку на драйвер громкоговорителя.
   Проще говоря, объем воздуха в рупоре создает сопротивление для драйвера громкоговорителя. Это повышает эффективность динамика (т.е. в данном случае громкость) и ограничивает ход диафрагмы динамика на низких частотах.

2. Контролировать направленность звука.
   В мире систем оповещения (PA) это действительно важно, так как в идеале вся наша аудитория должна хорошо слышать звук независимо от того, где они находятся в зале или помещении для прослушивания относительно динамика. Мы хотим, чтобы наш рупор распределял звук равномерно и, более конкретно, не создавал “лучевой эффект” (beaming), когда звук направляется по очень узкому пути с высокой интенсивностью.

Как работают рупорные громкоговорители?
Очень упрощенно, основные этапы работы рупора следующие:

• Диафрагма компрессионного драйвера (громкоговорителя) вибрирует, создавая звук.

• Это приводит в движение воздух перед диафрагмой.

• Рупор, установленный перед драйвером динамика, создает дополнительную воздушную массу или нагрузку. Воздух, вибрирующий от компрессионного драйвера (громкоговорителя), теперь должен проходить через эту дополнительную воздушную массу в рупоре.

• Профиль рупора тщательно спроектирован так, чтобы “нагружать” компрессионный драйвер (громкоговоритель) таким образом, чтобы он мог максимально эффективно выталкивать воздух. Это увеличит громкость и повысит эффективность компрессионного драйвера.

• Форма рупора помогает направлять поток воздуха, что контролирует направленность звука, обеспечивая одинаковый уровень звука для всех слушателей в аудитории.

Как рупор усиливает звук?
Рупор усиливает звук за счет согласования импеданса (сопротивления) в горловине с драйвером громкоговорителя. В аудиоиндустрии мы называем это “согласованием импеданса”.
Рупору не требуется питание. Он усиливает звук исключительно за счет согласования (связи) воздуха, контактирующего с диафрагмой динамика, с окружающим воздухом.
Когда диафрагма компрессионного драйвера громкоговорителя вибрирует в свободном пространстве, она приводит в движение окружающий воздух. Этот воздух расходится излучаемыми волнами, донося звуковые волны до ушей слушателя.
Диафрагма динамика (также известная как купол) в компрессионном драйвере может иметь очень маленькую площадь излучения. Мы могли бы сделать компрессионный драйвер громче, увеличив размер диафрагмы, чтобы она перемещала больше воздуха, однако на практике это часто нецелесообразно.
Установив рупор перед компрессионным драйвером, мы создаем гораздо большую связь (или площадь поверхности) с окружающим воздухом. В результате звук усиливается, поскольку площадь излучения воздуха, выходящего из устья рупора, намного больше, чем площадь излучения воздуха от самой диафрагмы.

Каким динамикам нужен рупор?
Как правило, рупор нужен динамикам с малой площадью излучающей поверхности, таким как компрессионные драйверы.
Рупор необходим для работы компрессионного драйвера динамика.
В отличие от полочных акустических систем или твитеров, компрессионные драйверы используются в системах оповещения (PA), например, на концертах или там, где требуется громкая музыка.
Рупоры необходимы для таких высоких уровней громкости и для управления направленностью звука, чтобы обеспечить максимальную отдачу громкости от вашей системы.
Дома полочные акустические системы не требуют таких высоких уровней громкости, поэтому им не нужен рупор, и он не принесет им пользы.
Для домашних акустических систем конструкция диффузора (конуса) достаточно велика, чтобы перемещать окружающий воздух и создавать громкий звук.

Заключительные мысли
Конструкция рупора может казаться простой на поверхности, но это сложный и научный процесс, требующий значительного инженерного мастерства для правильной реализации.