Для начала, что такое Baffle-Step. Это явление
интерференции волн, отраженных от лицевой панели акустической системы и
волн, излучаемых динамиком, расположенным на этой панели. Возникает
это явление в диапазоне частот, определяемом снизу размерами
излучателя и лицевой панели, а сверху - переходом работы динамика из
поршневого режима в зональный, то есть, когда длина волны становится
меньше самого излучателя. Разумеется, нижняя граница справедлива для
закрытых оформлений. С открытыми все гораздо сложнее.

Чем сулит пренебрежение "баффл-степом". В лучшем случае, увеличением
неравномерности АЧХ. В худшем - эта неравномерность может достигать
пиков и провалов на АЧХ относительными уровнями более 6-7 дБ, а спектр
дополниться более длительными паразитными резонансами. Без сомнения, ни
одно, ни второе, положительно на звучании не сказывается.

Как влияние "баффл-степа" выглядит в графическом виде, или иначе - как
отражается на качественных характеристиках. Возьмем пример из пакета
LspCAD 6 с оптимизированной двухполосной акустической системой
Д’Апполито. Исходно АЧХ оптимизированной системы выглядит следующим
образом:

Сейчас общая неравномерность АЧХ составляет +/-2.5 дБ в диапазоне
частот 300 Гц – 20 кГц. Вроде бы, не велика неравномерность, но
исходная-то составляет +/-1.5 дБ в диапазоне частот 100 Гц – 20 кГц,
то есть изначально характеристика выровнена очень хорошо. Да и
расположение динамиков явно удачное. А что будет, если оптимизация не
выполнялась и исходная линейность АЧХ оставляет желать лучшего, или,
что еще хуже, уже обладает неравномерностью в той частотной области,
где "баффл-степ" внесет наиболее значимые поправки? Резонный вопрос:
соответствуют ли результаты моделирования реальному поведению
динамика, ведь для проектирования линейной АС "баффл" необходимо
учесть? Я задался этим вопросом и получил ответ. Мои результаты
эксперимента с "баффл-степом" небольшие, но они показательны

Итак, как все происходило. Я использовал стандартно то, что было под
рукой. Это НЧ/СЧ динамик номинальным диаметром 4.5 дюйма (указан
полезный диаметр; внешний диаметр "корзины" - 150 мм) и металлическим
диффузором, по причине чего на графиках измерений присутствуют выбросы
АЧХ в верхней части диапазона звуковых частот. Второй "подопытный" -
4А28, который мне так же, как и 4.5 дюймовый динамик, оказался полезен
при моделировании работы динамиков в условиях открытого пространства
(оформлении Free-Air), но 4А28 не участвовал в эксперименте с
"баффл-степом" по причине отсутствия подходящего акустического экрана.

Для того чтобы иметь отправную точку, динамик был измерен в ближнем поле
(10 см от излучателя) при установке в штатное место акустической
системы. Это оформление ФИ объемом 12 литров, но в данном случае порт
был закрыт. Измерения в ближнем поле позволяют в значительной степени
избавиться от эффекта "баффла" и в случае ЗЯ – полностью от АКЗ. После
этого динамик был размещен в центре акустического экрана,
представляющего собой щит шириной 315 мм и высотой 840 мм. Измерения
были проведены с расстояния 70 см от излучателя и вместе с результатами
измерений в ближнем поле ЗЯ помещены в программу LspCAD. В проекте
были использованы три излучателя и инструмент "Diffraction
Simulation", моделирующий "баффл-степ". Размеры "баффла" соответствуют
размерам щита, положение динамика аналогично положению в щите, то
есть по центру, диаметр излучателя – 110 мм, как в реальности.
Расстояние до излучателя также установлено аналогично реальным
измерениям – 70 см.

Так как у меня измерительный комплекс позволяет проводить измерения с
абсолютными значениями звукового давления, АЧХ при измерениях на
расстоянии отличном от 1 м корректировалась путем смещения по
вертикальной шкале с учетом логарифма отношения напряжений. Проще
говоря, на всех графиках результаты измерений АЧХ приведены к значениям,
полученным с расстояния 1 м при подводимом к динамику напряжении
2.828 v независимо от его номинального сопротивления.

Для чего в LspCAD использованы три излучателя. Первый – "референсный".
Он отображает АЧХ без влияния "баффл-степа". Второй – результат
реальных измерений с расстояния 70 см. Третий – моделирование
"баффл-степа" на основе АЧХ "референсного" излучателя.

Результат моделирования в LspCAD:

Снизу кривые подписаны: Reference – "референсный" излучатель;
Measured – результат реальных измерений и Modeled – результат
моделирования.

Я не могу сказать, почему LspCAD сдвинул моделируемую АЧХ вверх - в
реальности этого нет. Сдвинул ровно на 6 дБ, что я узнал путем подбора
величины напряжения генератора для моделируемого динамика. Сдвигаю
АЧХ вниз на 6 дБ:

Как можно видеть, совпадение результатов моделирования с реальными
измерениями достаточно хорошее. Чем именно руководствуется LspCAD при
сдвиге АЧХ вверх на 6 дБ лично мне не понятно. Я отказался от
использования этой программы, и дальнейшие сравнения проводил в более
серьезной CAD-системе – LEAP. Последняя, как оказалось, не страдает
подобными "особенностями" и, более того, позволяет моделировать динамики
в различных условиях, вплоть до излучения в свободном пространстве.

Для моделирования в LEAP, параметры Тиля-Смолла обоих динамиков (4.5
дюймового НЧ/СЧ и 8 дюймового 4А28) были занесены в базу данных
программы. Сравнение результатов измерений в ближнем поле НЧ/СЧ
динамика, при установке в штатное место АС, и его моделирования с учетом
расположения в ЗЯ аналогичного объема без учета "баффл-степа"
приведено ниже:

На всех графиках, что я буду приводить, синяя кривая соответствует
моделированию в бесконечном экране (без учета "баффла"), фиолетовая
(будет позже) – моделированию в условиях открытого пространства (с
учетом "баффла"), а зеленая – реальным измерениям.

На приведенном графике среднее звуковое давление моделируемого
динамика, построенного на одних только параметрах Тиля-Смолла, на 1.5
дБ ниже реального. Это очень хороший результат. Данное моделирование
проводилось при следующем расположении объектов:

Моделирование без учета "баффл-степа" требует указания метода
бесконечного экрана. Это приводит к отображению соответствующего
оформления лицевой панели АС.

Далее в программу был импортирован результат измерений динамика в
щите с расстояния 70 см и запущено моделирование при условиях,
аналогичным реальным:

Аналогично для расстояния до излучателя 10 см:

Как можно видеть, моделирование и реальные измерения совпадают
достаточно хорошо. А если добавить недостающие 1.5 дБ, на которые LEAP
занижает среднюю чувствительность моделируемого динамика, соответствие
будет еще лучше. Пример моделирования в LEAP "баффл-степа" бокса, в
который производитель установил данный НЧ/СЧ динамик как СЧ звено, с
учетом поправки +1.5 дБ:

Почему меня это заинтересовало. Я как-то рассказывал в одной из
тем о непонятном ранее для меня поведении динамика за пределами
штатного бокса, когда АЧХ в рабочем диапазоне частот в боксе
укладывается в неравномерность +/-1.5 дБ, а за пределами бокса (то
есть в оформлении Free-Air) – это +/-7.5 дБ с ярко выраженным пиком на
АЧХ в области СЧ. Результаты сравнения с расстояния 10 см от
излучателя:

Это тот же самый динамик, что измерялся в щите. Красиво!
Результаты сравнения для динамика 4А28 в оформлении Free-Air с
расстояния до излучателя 30 и 10 см приведены ниже:

Что можно сказать. Во-первых, что не является открытием, динамик
до перехода в зональный режим имеет направленность, приближенную к
круговой, поэтому АКЗ проявляет себя в полной мере именно до этой
области. Во-вторых, мне сразу почему-то вспомнились попытки на слух
сравнить два динамика, естественно, без оформления, оценить его
чувствительность, линейность АЧХ, а иногда даже привести конкретные
цифры. Посмотрите на графики. В области наибольшей чувствительности
слуха в полной мере проявляются нелинейности излучения. Мало того, что
изменение АЧХ проявляется при изменении расстояния до излучателя, оно
зависит от диаметра излучателя. А по результатам измерений с учетом
"баффл-степа" можно говорить следующее. Два совершенно одинаковых
динамика, будучи установленными в разные акустические оформления, или
установленными на разные по размерам лицевые панели АС, или по-разному
размещенные на одинаковых лицевых панелях АС, или это все вместе плюс
разный номинальный размер излучателей, - все это обеспечит в каждом
конкретном случае конкретное поведение динамика.