на средних и высоких частотах обладают выраженной направленностью. Это свойство наглядно отображается на графике характеристики направленности, который демонстрирует зависимость звукового давления от угла между центральной осью динамика и направлением на точку прослушивания. С ростом частоты диаграмма направленности сужается, делая звук более направленным. Пример изменения направленности на показывает, что без коррекции АЧХ будет сильно зависеть от места расположения слушателя. Подробнее о других акустических явлениях можно узнать в статье про акустический резонатор Гельмгольца.

Звуковое давление, измеренное на одном и том же расстоянии от громкоговорителя под разными углами к его центральной оси, падает тем быстрее, чем выше частота и больше угол отклонения (например, -15°, -30°, -60°). На графике видно, что начиная с 2000 Гц динамик имеет острую направленность, что приводит к изменению тембра звука в зависимости от позиции слушателя.

Акустическая линза: устройство, принцип действия и применение

Акустическая линза — это устройство, предназначенное для фокусировки звука путем изменения длины пути, проходимого акустической волной, а также для ее преломления (рефракции) на граничных поверхностях. Конструктивно она схожа с оптической линзой, но изготавливается из материалов с минимальным затуханием и волновым сопротивлением, близким к сопротивлению воздуха. Чаще всего для этого используются твердые полимерные материалы.

Принцип работы и типы конструкций

В рупорных громкоговорителях часто применяются секционированные многоячейковые рупоры, обеспечивающие широкую характеристику направленности в рабочей полосе частот. При этом угол расхождения звуковой энергии остается стабильным, так как он определяется веером осей отдельных каналов.

Существует два основных типа акустических линз:

• Плоскогиперболические — классическое решение, применяемое, например, в динамиках .
• С переменным показателем преломления — более сложные конструкции, используемые в таких моделях, как .

Физика процесса и кинотеатральные системы

Физические законы акустики во многом аналогичны законам оптики. Принцип работы линзы основан на разности скоростей распространения колебаний в различных средах. В акустике эффективная скорость звука изменяется за счет искусственного удлинения пути звуковой волны. Для обеспечения кругового распространения волн на выходе угол наклона щелей должен изменяться по определенному закону по мере удаления от оси линзы.

Такие системы широко применялись в кинотеатрах. Их расчет и конструкция были разработаны Белкиным Б.Г. еще в 1952 году. Это представляет собой систему наклонных каналов, симметрично расположенных в вертикальной плоскости. Угол наклона щели увеличивается по мере удаления от рабочей оси громкоговорителя. Чем больше угол, тем длиннее путь звуковой волны и тем шире характеристика направленности. Однако существует предельный угол наклона: при его превышении звуковые колебания начинают отражаться обратно. Это значение зависит от размеров устья рупора. О других исторических конструкциях можно прочитать в материале про проект «Феникс».

На рисунке ниже показана кинотеатральная акустическая система 30А-3 Ломо. В ней на ВЧ громкоговорителе установлен рупор, в котором применена акустическая линза с переменным показателем преломления. Подставка под ВЧ-динамик позволяет регулировать угол наклона. Такая конструкция обеспечивает необходимую направленность излучения во всем диапазоне рабочих частот.

Правильный подбор линзы позволяет управлять дисперсией звука, делая звучание более равномерным в широкой зоне прослушивания, что критически важно для профессионального и домашнего аудио.