Рейтинг хороших акустических систем для дома по качеству звука

Численные методы для расчета акустики

Прежде чем описывать задачи акустики, дадим несколько общих для всех типов задач определений.

Под «акустической средой» будем подразумевать жидкость или газ. Распространение упругих волн в акустической среде для простоты изложения назовем «звуком», а там, где звук не несет информации — «шумом».

Принято деление акустической среды на «ближнее поле», моделируемое в полной постановке, и бесконечно протяженное «дальнее поле», моделируемое упрощенно. В Actran ближнее поле моделируется методом конечных элементов (МКЭ), а дальнее поле — методом так называемых «бесконечных» элементов.

Система Actran позволяет решать задачи в двумерной и трехмерной постановке, применяя для моделирования акустической среды, соответственно, плоские или объемные конечные элементы.

Граничными условиями для акустической среды являются жесткая стенка, свободная поверхность (жидкости), частичная проницаемость или отражение волн (admittance). Кроме того, возможно моделирование взаимодействия акустической среды с упругой конструкцией. Применяются различные виды демпфирования в акустической среде и в конструкции.

Анализ акустики чаще всего производится путем расчета установившихся малых гармонических колебаний акустической среды в частотной области. Наибольший интерес вызывают амплитудные и фазовые характеристики акустического давления, скорости, энергетические данные и т.д. Кроме того, проводятся расчеты на случайные воздействия, характеризуемые статистическими параметрами (спектральной плотностью мощности — PSD).

FAQ

1. Какая самая мощная акустика в мире

   Мощность динамиков Quantum 677 достигает 350 Вт. Этого хватит, чтобы прокачать музыкой не только квартиру, но и немаленькое здание. Однако есть акустические колонки, которые превосходят Quantum в 10, а то и 15 раз. Речь идет об акустике Ultra-Slim ARRAY от бренда Bose, мощность которой составляла 4900 Вт. Сам производитель заявлял, что пиковая мощность динамиков составляет аж 11000 Вт, но в это верится с трудом.Существует информация, что есть колонка и помощнее. Если верить источнику, ее выпустила нелегальная японская компания, которая так ее и не запатентовала. Ее мощность достигала 7800 Вт.

Как выбрать цифро-аналоговый преобразователь?

Какой ЦАП лучше купить? Довольно сложный, на первый взгляд, вопрос легко разрешается, если следовать приведенным ниже рекомендациям. Перед совершением покупки необходимо четко определиться с назначением нового устройства и ожиданиями от него. Стоит ли задумываться о приобретении профессионального преобразователя, не имея столь же качественной аудиосистемы? Имеет ли смысл покупать бюджетный конвертер и ожидать от него качественного звучания? Современный рынок предлагает большое разнообразие для подбора необходимой модели с различными характеристиками и стоимостью. Критерии выбора достаточно просты

На что нужно обратить внимание в первую очередь:

1. Число и вид цифровых входов.

Данный параметр напрямую зависит от устройств, которые планируются к использованию в качестве источника звука. Современные преобразователи чаще всего подключаются к компьютеру с помощью USB-порта. Кроме этого используются оптические и электрические (коаксиальные) типы соединения. В профессиональных устройствах также применяют «продвинутый» вариант подключения AES/EBU с использованием балансных кабелей, не подвергающимся наводкам внешней среды. Последнее время все чаще появляются модели с возможностью подключения к внешним устройствам при помощи Bluetooth или Wi-Fi.

1. Оптимальной разрядность и частота дискретизации

Эти характеристики определяют качество воспроизведения, т. к. отвечают за точность преобразования сигнала. Разрядность — показатель числа уровней сигнала на выходе преобразователя. Для аудиозаписей на CD-дисках разрядность составляет 16 бит, а у звука высокого разрешения (Hi-Res) – 24 бит и выше. Частота дискретизации – число отчетов в период времени при оцифровке. Для звуковой дорожки CD-диска этот показатель составляет 44,1 кГц, DVD – 48 кГц, Hi-Res – 96 кГц или 192 кГц и т.д.

1. Вид аналоговых выходов

Тип выходов определяется входами акустической системы. Например для подключения к аудиосистеме с симметричными входами, необходимо наличие у ЦАП таких выходов. Большинство конвертеров оснащено одним или несколькими выходами для наушников (jack или mini-jack).

1. Размеры

Габариты устройства, прежде всего, зависят от его предназначения. Последнее время набирают популярность модели с компактными размерами. Такие девайсы легко умещаются в кармане и чаще всего используются для преобразования звукового сигнала со смартфона или планшета. Для особо требовательных ценителей качественной музыки больше подойдут более объемные стационарные варианты с расширенным функционалом.

1. Дополнительные функции

Среди дополнительных функций, которые могут быть весьма востребованными стоит выделить:

• наличие аналоговых входов и возможность регулировки исходящего сигнала (использование устройства в режиме предусилителя);
• наличие лампового выхода;
• наличие выхода для наушников;
• возможность подключения к устройству при помощи беспроводных сетей;
• управление с помощью пульта и т.д.

1. Стоимость устройства

В данном случае предельная цена устройства определяется не только финансовыми возможностями покупателя, но и тем, какая звуковая аппаратура и источник цифрового сигнала будут использоваться. Нет смысла покупать дорогой ЦАП в случае использования слабенькой аудиосистемы. При этом не следует экономить, если в дальнейшем планируется ее замена или модернизация до более качественного уровня.

1. Влияние бренда

Преобразователь какой фирмы лучше? По мнению покупателей, лучше ориентироваться на проверенные годами бренды. Среди признанных мировых лидеров в производстве цифро-аналоговых конвертеров — японская компания Teac, британская Cambridge Audio, австрийская Pro-Ject и многие другие. Это те производители, которые смогли завоевать популярность по всему миру и наверняка не позволят потенциальному покупателю разочароваться в своей продукции.

1. Прослушивание

Крайне важно перед покупкой в живую услышать потенциальное приобретение. Если такая возможность отсутствует, то обязательно необходимо ознакомится с отзывами реальных владельцев подобных устройств или экспертов

Ниже представлен рейтинг популярных моделей цифро-аналоговых преобразователей с описанием их технических характеристик, а также достоинств и недостатков.

Анализ акустики турбомашин

Турбомашины (ГТД, насосы и др.) — мощные источники шума, на борьбу с которым разработчики тратят большие ресурсы. Актуальным является как снижение шума, так и сужение зоны высокоинтенсивного акустического воздействия вокруг турбомашины. Для этого входные и выходные устройства дополняются специальными конструктивными элементами.

Анализ акустики турбомашин предполагает моделирование распространения звука в движущейся акустической среде, то есть расчет аэроакустики. Течение в зоне входных устройств и проточных частей для целей исследования акустики принимается потенциальным, с однородным полем температур. Анализ производится в частотной области.

В Actran для такого вида расчетов предусмотрен специализированный модуль Actran/ TM (TM — турбомашины).

Другая важная задача акустики при разработке и модификации ГТД — снижение шума выходного устройства (сопла). В зоне реактивной струи поток характеризуется неравномерным полем скоростей, скачками уплотнения и высокими градиентами температур. Для анализа акустики в этой зоне применяется специальный модуль Actran/DGM (Discontinuous Galerkin Method) — решатель на базе метода Галёрки-на с использованием неструктурных сеток). Расчет производится во временной области с последующим переходом в частотную область. Высокая вычислительная эффективность этого модуля позволяет осуществлять решение сложных задач акустики на рабочих станциях, а также задействовать ресурсы кластеров с существенным ускорением счета.

Сравнение результатов счета в Actran с экспериментальными данными

Компания FFT провела большую работу по валидации решателя Actran путем сравнения результатов счета с результатами измерений.

Рис. 4. Вибростенд и безэховая камера для виброиспытаний панели звукопоглощающего материала

В частности, практический интерес представляет моделирование шумоизоляционных материалов в конструкции автомобиля. Проводились испытания конструктивных элементов автомобиля с нанесенными шумоизоляционными материалами, которые широко используются в автомобильной отрасли. В частности, таких их сочетаний, как стальной лист (кузов автомобиля) — вспененный шумопоглощающий материал, стальной лист — волокнистый пористый материал, стальной лист — войлок: тяжелая гибкая прослойка (коврик на полу автомобиля), стальной лист — пена (коврик) и др. На образцы воздействовал источник вибраций переменной частоты. Измерению подвергался как шум, излучаемый в открытое пространство, так и шум в замкнутом объеме. Параллельно проводились расчеты в Actran . Сравнительные диаграммы результатов измерений и расчетов приведены на рис. 5 и 6.

Распространение и поглощение звука в быту и технике

В настоящее время, когда по многим основным параметрам (скорость, грузоподъемность, производительность и т.п.) машины, механизмы и транспортные системы приближаются к своим оптимальным и/или предельным значениям, все более существенными становятся экологические характеристики изделий и прежде всего — их акустические свойства.

Вибрации и шумы, воздействующие на пассажиров и водителя (экипаж) внутри транспортного средства и излучаемые в окружающее пространство, существенно влияют на состояние здоровья и уровень комфорта людей. Кроме того, в условиях повышенного шума и значительных вибраций растет вероятность совершения ошибки оператором транспортного средства (водителем, пилотом и т.д.), что существенно влияет на безопасность. Разработка мер по снижению шума — одна из важнейших задач при создании новых технических систем.

С другой стороны, звуковые волны всегда использовались человеком для передачи информации — речи, музыки, сигналов и т.д. Устройства звуковоспроизведения, а также конструкции и покрытия для обеспечения высокого качества звука стали важными атрибутами общественных и личных помещений (концертных залов и площадок, кинотеатров, салонов транспортных средств и т.д.). Акустические волны используются также в гражданской и военной технике для мониторинга подводных объектов, где большое значение имеет звукоизоляция и поглощение звука, усиление и измерение звуковых волн, а также генерация звуковых волн с заданными параметрами.

Достижение оптимальных акустических характеристик изделий в сочетании с другими параметрами — стоимостью, массой, объемом и т.д. — связано с рассмотрением большого количества вариантов исполнения. При их отработке применяется, как правило, сочетание компьютерного моделирования и натурных испытаний. Проведение натурных испытаний — дорогостоящий и длительный процесс. Однако доступность и все большее распространение мощных систем инженерного анализа позволяют существенно удешевить и ускорить процесс разработки таких инновационных изделий.

Одним из лидеров компьютерного моделирования акустических процессов является программное обеспечение Actran бельгийской компании Free Field Technologies (с 2011 г. — структурное подразделение компании MSC.Software). Предлагаем вам краткий обзор основных практически важных задач акустики и подходов к их решению с помощью системы Actran, а также примеров решения реальных производственных задач в области машиностроения. Поскольку объем журнальной статьи не позволяет вдаваться в технические детали, приглашаем заинтересованные организации обращаться в московский офис MSC.Software за дополнительной информацией.