Акустическая лепестковость относится к диаграмме направленности комбинации двух или более динамиков на определенной частоте , как видно, если смотреть на динамик сбоку. В большинстве многополосных динамиков именно на частоте кроссовера эффекты лепестковости вызывают наибольшую озабоченность, поскольку это определяет, насколько хорошо динамик сохраняет тональность исходного записанного контента. [1]
На практике комнатные эффекты и взаимодействия в значительной степени означают, что идеальный громкоговоритель (или их комбинация) практически невозможен. Однако громкоговоритель, который имеет наилучшую дисперсию на всех интересующих частотах (особенно на частоте кроссовера), будет иметь наименьшую окраску звука - т. е. он будет наиболее точно воспроизводить записанный материал. Таким образом, идеальный громкоговоритель не будет иметь лепестков на всех частотах - другими словами, он будет действовать как точечный источник, излучающий всенаправленно на всех частотах. На практике все громкоговорители будут демонстрировать некоторое количество лепестков на частоте кроссовера. Основными причинами этого являются физическое расстояние между динамиками и эффективные диаметры динамиков относительно интересующей частоты.
Лепестковость измеряется как наличие гребенчатой фильтрующей характеристики (т. е. областей пиков и провалов), поскольку положение прослушивания изменяется вертикально ‡ относительно номинального положения на оси. Поскольку на практике невозможно достичь истинно сферического волнового фронта , проектировщики пытаются сделать лепесток максимально широким на частоте кроссовера, так что в типичных положениях прослушивания динамик выглядит всенаправленным. [ необходима цитата ]
Для простоты ниже предполагается, что два точечных источника разделены расстоянием d по вертикали ‡ , оба излучают в полупространство на определенной частоте f . Таким образом, мы можем выразить лепестковость как функцию d и ее связь с длиной волны λ . Когда d становится значительным (или больше) по сравнению с λ , акустический волновой фронт начинает становиться уже или более направленным.
На следующем рисунке показано упрощенное представление того, как два несовпадающих драйвера демонстрируют лепестковую диаграмму (разница между лепестковыми диаграммами значительно преувеличена для демонстрации эффекта):
Большая черная точка — это вертикальное положение прослушивания относительно центра на определенном фиксированном горизонтальном расстоянии от динамика. Для длин волн, намного больших, чем d , волновой фронт почти сферический (круглый, если смотреть сбоку), а уровень звука постоянен для множества таких положений прослушивания — внеосевой отклик динамика почти всенаправленный. По мере того, как расстояние d приближается к λ/4 , волновой фронт начинает сужаться. В положении прослушивания уровень звука не такой, каким он был бы, если бы он находился точно посередине между драйверами. Область, где уровень звука постоянен для заданного диапазона вертикальных положений (и фиксированного расстояния прослушивания), — это лепесток. За пределами лепестка уровень звука намного меньше, и именно это заставляет динамик менять тональность при изменении высоты прослушивания.
Примечание: Для отдельного динамика этот эффект известен как направленность и наблюдается как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, а d теперь представляет собой диаметр динамика относительно длины волны, тогда как диаграмма направленности, обусловленная двумя или более динамиками, в первую очередь является эффектом в вертикальной плоскости из-за расстояния между двумя динамиками.
Физической причиной формирования лепестка является тот факт, что в любой точке, которая находится в положении, неравномерном относительно обоих драйверов, на определенных частотах (т. е. длинах волн) и в зависимости от d и относительной разницы между расстояниями до позиции прослушивания, волновые фронты от каждого драйвера будут интерферировать конструктивно или деструктивно. Эта конструктивная или деструктивная интерференция происходит из-за относительных фаз волн от каждого драйвера, когда они достигают позиции прослушивания.
Таким образом, для любой заданной частоты будет минимальное расстояние от динамика, ниже которого будут радикальные изменения в уровне звука при изменении положения прослушивания по вертикали. И это расстояние становится больше по мере увеличения расстояния между драйверами. Таким образом, наилучший компромисс достигается, когда для практических расстояний прослушивания мы можем выбрать драйверы достаточно большие, чтобы покрыть как можно большую часть звукового диапазона, но в то же время достаточно маленькие, чтобы они могли быть расположены как можно ближе друг к другу, чтобы казаться точечным источником для любого практического расстояния прослушивания. [2]
‡ - В статье предполагается типичная конфигурация громкоговорителя, в которой несколько динамиков расположены вертикально. Поэтому явление лепесткового эффекта наблюдается в вертикальной плоскости. Для горизонтально расположенных динамиков явление лепесткового эффекта будет наблюдаться в горизонтальной плоскости.