Elektroakustiki pretvarai

MikrofoniZvuniciZvunici

SlualiceProf. dr Vlado Deli

P t iPretvaraiz Pretvaraju jedan vid energije u drugiz Pretvaraju jedan vid energije u drugiz mehanikoakustikiz membrane, ice, tapovi, , p vibriraju i zrae (primaju) akustiku energiju

z elektromehaniki i ib t i hid f i lt i j kt iz zvunice, vibratori, hidrofoni, ultrazvuni projektori

z elektroakustiki (posredstvom membrane)z mikrofoni, zvunici i slualicemikrofoni, zvunici i slualice

z Svi su analogni pretvaraiz talasni oblik signala ostaje sauvang j

Mikrofoni

Podela mikrofonaKarakteristikeKarakteristike

Reimi radaPrincip rada

Mik fMikrofonz Kovanica od dve grke reiz Kovanica od dve grke reiz mikros (mali) + phone (zvuk)z microphone (na engleskom)p ( g )

z Razvoj uz radio, zvuni film i muziku industrijuz Alexander Graham Bell (1847-1922)z prvi analogni telefon patent iz 1876. godinez grafitni mikrofon i elektromagnetni zvunik

P i ik fPrimena mikrofonaz Telefoni (fiksni mobilni VoIP)z Telefoni (fiksni, mobilni, VoIP)z Diktafoni (za govor)z Snimai zvuka: na magnetne trake kasetez Snimai zvuka: na magnetne trake, kasetez Studija: radio i televizijski, govorni i muziki

Ozvuenje koncerti razglasz Ozvuenje koncerti, razglasz Merni mikrofoni (npr. fonometri)

Mikrofonski nizoviz Mikrofonski nizoviz Ureaji koji primaju govorne komandez roboti igrake aparati u domainstvu industriji kolimaz roboti, igrake, aparati u domainstvu, industriji, kolima

z Raunari koji razgovaraju sa ljudima

P d l ik fPodele mikrofona

Po nameni: merenje snimanje ozvuavanjez Po nameni: merenje, snimanje, ozvuavanje...z Po karakteristici usmerenosti (akustika podela)

i i d i t j k tik h ikz zavisi od naina pretvaranja akustike u mehaniku en.z neusmereni, usmereni (razne k-ke)P k t k iji ( l kt i d l )z Po konstrukciji (elektrina podela)z zavisi od naina pretvaranja mehanike u elektrinu en.

z ugljeni elektromagnetni piezoelektriniz ugljeni, elektromagnetni, piezoelektriniz elektrodinamiki, kondenzatorski

K d t ki ik f iKondenzatorski mikrofoniz Kvalitetniji ali skuplji od dinamikihz Kvalitetniji, ali skuplji od dinamikihz Koriste audio miksere sa fantomskim napajanjem z Interesantni su za radio stanice i studijaz Interesantni su za radio stanice i studija

(profesionalni)z informativne emisije z autorski programi sa vie uesnika z emisije sa ivom muzikom iz studija

i di d iz primene u radio drami

El kt di iki ik f iElektrodinamiki mikrofoniz Koriste jednostavnije audio miksere kojiz Koriste jednostavnije audio miksere koji

nemaju fantomsko napajanjez Dobro reenje za manje radio stanicez Dobro reenje za manje radio stanicez krae informativne emisijez muzike DJ programip gz kontakt programi sa sluaocima i z povremeno autorske programe sa vie uesnika

z Studijski i broadcast dinamiki mikrofoniz pribliavaju se kondenzatorskim po

k kt i tik i ikarakteristikama i ceni

Ak tik d l ik fAkustika podela mikrofonaz Presioni (neusmereni omnidirekcioni)z Presioni (neusmereni - omnidirekcioni)

z Gradijentni (dvosmerni bidirekcioni)z Gradijentni (dvosmerni - bidirekcioni)

Kombinovani mikrofon (jednosmerni kardioidni)z Kombinovani mikrofon (jednosmerni - kardioidni)

z Isti mikrofon moe da ima vie k-ka usmerenostiz preklopnik koji otvara kuite na odreen nainz preklopnik koji otvara kuite na odreen nain

Presioni mikrofon ( i)(neusmereni)

Zvuni pritisak deluje na membranuz Zvuni pritisak deluje na membranuz deluje samo na jednu stranu membranez druga strana membrane je zatiena kutijom

kuitez druga strana membrane je zatiena kutijom

z Sila koja deluje na membranu: z F S

membrana

z F = pSz S - povrina membrane

z Presioni mikrofoni su neusmereni

p+p0 p0

z Presioni mikrofoni su neusmereniz reaguju na pritisak koji je skalarna veliinaz izvesna usmerenost na viim frekvencijamaz izvesna usmerenost na viim frekvencijamaz membrana je u zvunoj senci kuita

Gradijentni mikrofon (d i b i ki)(dvosmerni, brzinski)z Zvuni pritisak deluje s obe stranez Zvuni pritisak deluje s obe stranez kuite otvoreno s obe stranez ili realizacija sa dve membranez ili realizacija sa dve membrane

z Sila je srazmerna razlici (gradijentu) pritiska(g j ) pz F = (p1 - p2) Sz fazna razlika zbog

kanjenja i putne razlikekanjenja i putne razlikez Karakteristika usmerenostiz dvokruna (osmiasta)z dvokruna (osmiasta)

cosTpE =

K bi i ik fKombinovani mikrofonz Karakteristika usmerenosti je kardiodaz Karakteristika usmerenosti je kardiodaz zbir signala presionog i gradijentnog mikrofonaz uski otvori slabe p2p2

z Osetljivost sa zadnje strane je nulaz naziva se i jednosmerni mikrofon

cos1)cos1(

++= TpE

n

a

2cos12 += Tp

m

e

m

b

r

a

p1 p2p2' pp

Karakteristike mikrofona ( l kt k tik )(elektro-akustike)

1 Osetljivost (Sensitivity)1. Osetljivost (Sensitivity)2. Frekvencijski opseg (Frequency Range)3. Karakteristika usmerenosti (Polar Pattern)4. Izoblienja5. Dinamiki opseg (max SPL i S/N ratio)6. Impedansap

1. Osetljivost(f kt t j )(faktor pretvaranja)z (Nivo) signala na izlazu iz mikrofona (e m s )z (Nivo) signala na izlazu iz mikrofona (e.m.s.)z pri odgovarajucem zvunom pritisku ispred

membrane (1m, 1kHz)( , )z Pokazuje koliko je mikrofon dobar pretvara

E EpET =

pEdBT log20][ =

z izraava se u V / Pa ili ee u mV / Paz referentna osetljivost 1V / 1Pa je nedostinaz vrednost u dB pokazuje koliko treba pojaanje

2 F k ij ki2. Frekvencijski opsegz Prikazuje nivo osetljivosti po frekvencijamaz Prikazuje nivo osetljivosti po frekvencijamaz referenca je osetljivost na 1 kHz

z Karakterie kvalitet (ujednaenost)z Karakterie kvalitet (ujednaenost) reprodukcije glasa ili instrumenataz to ravnija sa minimalnim odstupanjima j p j

u to irem frekvencijskom opseguz Govorni treba da budu dobri bar do 7-8 kHzz Za snimanje muzike z treba ravna karakteristika u celom audio opsegu

(Ne)zavisnost osetljivosti d f k ijod frekvencije

Osetljivost zavisi od e m s po frekvencijamaz Osetljivost zavisi od e.m.s. po frekvencijamaz potrebna je ravna frekvencijska karakteristika

e m s zavisi od pomeraja ili brzinez e.m.s. zavisi od pomeraja ili brzinez potrebno je da brzina ili

pomeraj ne zavise od frekvencijepomeraj ne zavise od frekvencije

)( fET =

)(ili)()( ili )(

)(

ffvE

fp

==

)( ili )( ffv

3 K kt i tik ti3. Karakteristika usmerenostiz Neusmereni (omnidirectional) kruna k kaz Neusmereni (omnidirectional) kruna k-kaz Dvostrano usmereni karakteristika u obliku osmicez Usmereni (cardioid hypercardioid)z Usmereni (cardioid, hypercardioid)z Superusmereni (ultra-directional)z pomeramo zvunik po k-ki a na izlazu mikrofona isti naponpomeramo zvunik po k ki a na izlazu mikrofona isti napon

z Karakteristika usmerenostiz osetljivost iz ugla u odnosu na ugao 0

0

)(TT =

z Stepen usmerenostiz indeks usmerenosti je u dB

0

m == 444z m je efektivni prostorni ugao

z iz njega T0, izvan 0m

md 40 2

Tipine karakteristike ti ik fusmerenosti mikrofona

z Neusmerena (kruna) z Zavise od konstrukcijez Neusmerena (kruna)z Jednosmerna (kardioida)z Dvosmerna (osmiasta)

z Zavise od konstrukcijez Zavise i od uestanostiz pokazano kod osmiastez Dvosmerna (osmiasta)

z izbor prema potrebama

z pokazano kod osmiastez slino i kod ostalih

4 I bli j4. Izoblienja

Postoje jer je mikrofon nelinearni pojaavaz Postoje jer je mikrofon nelinearni pojaavaz prvi u elektroakustikom lancuz dalje se samo pojaavaju ta izoblienjaz dalje se samo pojaavaju ta izoblienja zato moraju biti to manja do 0,1 % ili 0,2 % rastu sa pojaanjem signala

z Mera za nelinearna izoblienjaz ukupna harmonijska izoblienjaz THD (total harmonic distortion)

5 Di iki5. Dinamiki opsegz Opseg u dB koji daje uvid u najjai i najslabiji zvukz Opseg u dB koji daje uvid u najjai i najslabiji zvukz koji mikrofon moe da pretvori bez smetnji i izoblienja

z Gornja granica - maksimalni zvuni pritisakz najvii nivo zvuka ispred membrane mikrofona z za koji su na njegovom izlazu ukupna harmonijska

izoblienja THD < 1% (to je obino iznad granice bola)izoblienja THD 1% (to je obino iznad granice bola)z Donja granica odreena je nivoom umaz osnovni (termiki um) ]Hz[][1064,1][ 20 fRVEn = z 10 dB ispod din. opsega

z Za govor dovoljno 40 dBZa snimanje muzike 80 90 dBz Za snimanje muzike 80-90 dB

z Za laboratorijska merenja 140-150 dB

6 I d6. Impedansaz Vana za prikljuivanje na pojaaloz Vana za prikljuivanje na pojaaloz potrebno prilagoenje po snaziz da bi se izvukao maksimum korisne snage signalag g

z Kree se u irokom opsegu vrednostiz reda - kod elektrodinamikih mikrofonaz reda M - kod kondenzatorskih mikrofona

z Poeljne iste impedanse mikrofona i pojaalakoriste se transformatori a (nad)prilagoenjez koriste se transformatori za (nad)prilagoenjez preslikana ulazna impedansa potroaa kao imp. mikrofona

z problem to reaktivni deo zavisi od frekvencijep jz nadprilagoenjem uzima se 10 puta vea imp. potroaa

Zavisnost impedanse d f k ij 2od frekvencije 22 1

+= mmm CmRZ

z Rezonansa iznad radnog opsegaz reim elastinog koenja

r

Z

B i i j bBrzina i pomeraj membrane

Pomeraj membrane je p p veliina tje =z Pomeraj membrane je p.p. veliinaz estice vazduha osciluju po istom p.p. zakonuM h ik b i b j lii

e =

z Mehanika brzina membrane je p.p. veliina

=== jejv tj =vz Brzina se moe izraziti preko eq. el. eme

jjt

21

==m

FZFv

2 1

+ mmm

CmR

Sil bSila na membranu

Presioni mikrofon SFz Presioni mikrofonz Gradijentni mikrofon

li d i

SpF =SppF = )( 21 = c

dSpFz amplitude se istez razlikuju se faze

liit t

/2/)cos(

cos

2

1

====

ckkdtpptpp

z razliit putz najvea razlika

za izvor u osi ( )==

kdtptpSppSF

)cos(cos)( 21

napon je u protivfaziza izvore sa 2 strane

z razlika je 0 za izvore

+= dTtkdpS 21

2cos

2sin2

z razlika je 0 za izvoresa strane

22sin0

2kdkdkd

R i l ti k jReim elastinog koenja11i1

z Presioni mikrofon z Gradijentni mikrofon

mm

mm

mr C

ZC

RC

m =

R i i ij l k jmZmRm =>> i1

Reim inercijalnog koenjamZmR

Cm mm

mr =>> i

z Presioni mikrofon z Gradijentni mikrofonz Presioni mikrofon z Gradijentni mikrofon

=ZFvSpF = =

cdSpF

=mZ

mSpv = )(

=mc

dSpv

c

m mcdSp =Sp = 2 mc m2

Reimi rada mikrofonskih bmembrana

z Presioni mikrofon z Gradijentni mikrofonz Presioni mikrofon z Gradijentni mikrofonv

dB dB

v

octdB6+

octdB6

octdB12+

ffr

ffr

octdB12 oct

dB6+octdB6

ffr ffr

R i t k jReim otpornog koenjaRm Z1

z Presioni mikrofon z Gradijentni mikrofon

mm

r RCm === mZ

Presioni mikrofon Gradijentni mikrofon

=ZFvSpF = =

cdSpF

=mZ

)(=mRSpv

=Rc

dSpv

c

mR mRc

)( =Rc

dSpRSp = mRcmR

Princip rada i karakteristike kih ik fnekih mikrofona

Grafitni (ugljeni)z Grafitni (ugljeni)z Dinamiki (sa trakom i kalemom)z Kondenzatorski (i elektret)z Kristalni piezoelektini efekatz ploica kristala se naelektrie kad se savija

U lj i ( fit i) ik fUgljeni (grafitni) mikrofon 2 RERREE

+=+=+ 00

0

000

0

0

00 1...1 R

RRE

RR

RR

RE

RREII

EERE hRER

RERRIE

RREI

0

0

0

002

0

0 )( ==+=CShEE

z Presioni radi u reimu elastinog koenja0

0

RpShCEECSp mm ==

0

0

RCShE

pET m==

z Presioni, radi u reimu elastinog koenjaz Velika osetljivost, loa frekvencijska k-kaz 50-100 mV/Pa, pojaava 30-40 dB, napon 4-12Vp j pz 10-400 , fr = 2000 Hz, robustan, mala dinamika

Elektrodinamiki mikrofon( k l )(sa kalemom)z Provodniku se kree u polju stalnog magnetaz Provodniku se kree u polju stalnog magnetaz indukuje se e.m.s. srazmerna proizvodu B, l i v

z Presioni, brzina se pretvara u e.m.s. ETz Presioni, brzina se pretvara u e.m.s.z reim otpornog koenjaz radni opseg npr. 200 do 8000 Hz vlB

pT

=

=

z Osetljivost 1-5 mV/Paz dovoljno za odvojen pretpojaava

ti t i d k ij BSplB

p

=

z postie se sa magnetnom indukcijom Bz opada pri udaru (padu) mikrofona

z Velika dinamika (120 dB) mala izoblienja

m

SlBp

R=z Velika dinamika (120 dB), mala izoblienjaz ogranieno kretanje = smanjena dinamika

mRSlB =

Elektrodinamiki mikrofon( t k )(sa trakom)z Starija varijanta elektrodinamikog mikrofonaz Starija varijanta elektrodinamikog mikrofonaz Gradijentni mikrofonz brzinu prevara u e m s p

ET =z brzinu prevara u e.m.s.z biramo reim inercijalnog koenja

z Osetljivost 0,2-0,5 mV/Pa pvlB

p=

z mala (mana)z Mala impedansa cm

dSplB

p

=z neophodan trafo za prilagoenjez die osetljivost na 3 mV/Pa

z Skupi su i vrlo osetljivi cmdSlB

p=z Skupi su i vrlo osetljivi cm

K d t ki ik fKondenzatorski mikrofonz Kretanjem ploe kondenzatora (membrane)z Kretanjem ploe kondenzatora (membrane)z menja se kapacitivnost i koliina elektricitetaz naelektrisanje se menja u ritmu zvukaj j

z struja punjenja/pranjenja stvara napon na otporniku

EdQ 1

CEQCCEQQQ =+=+= 0000 )(

CCEI

CjECEj

dtdQI

m

==== 00

01

bCSpE

bEE

bCC

EE m==== 00

00

b

CSEpET m== 0

Karakteristike k d t k ik fkondenzatorskog mikrofonaz Presioni pomeraj se pretvara u e m s CSE z Presioni, pomeraj se pretvara u e.m.s.z reim elastinog koenja (kao i ugljeni)z (moe se konstruisati i kao gradijentni)

z Osetljivost do 10 mV/Pa

bCSET m= 0

z Osetljivost do 10 mV/Paz ali se ne moe podii sa trafoom za prilagoenjez postie se velikim DC naponom E0 = 100-200 V

d E /b i b b j k d tz odnos E0 /b ogranien zbog proboja kondenzatoraz Ravna frekvencijska karakteristikaz Veliki dinamiki opseg (npr. 140 dB)p g ( p )z Stabilan, otporan, skup (profesionalni)z Velika impedansa 0,5-1 M

ki d l ik t t f ( d) il jz naponski razdelnik umesto trafoa za (nad)prilagoenje

El kt t ik fElektret mikrofonz Dielektrik izmeu obloga kondenzatoraz Dielektrik izmeu obloga kondenzatoraz elastini poliester (reenje za veliki DC napon)

ubaci se pod velikim pritiskom na visokoj temperaturip p j p u radnim uslovima ostaje polarisan 100-150 V

z Male dimenzije, lagan i vrst, odline k-kez Ima jako veliku impedansu, reda Gz mora se paljivo vriti prilagoenje impedanse

i kid k R ( t t f )z generisana e.m.s. skida se preko R (umesto trafa)z C0 = 100 pF na niskim audio frekvencijama daje Mz esto se u kuite stavlja pretpojaava da snizi Rj p p j da ne bi Z kabla u paraleli oborila R

K kt i tik ik fKarakteristike mikrofonaMikrofon Osetljivost Impedansa Izlazni naponMikrofon Osetljivost

dBImpedansa

Izlazni naponmV za p=1Pa

Ugljeni -45 10-400 56g j

Elektrodinamikisa kalemom

-85 10-100 0,56sa kalemomElektrodinamikisa trakom

-105

Zvunici

KarakteristikePrincip radaPrincip radaKonstrukcija

N ikNamena zvunikaz Zvunik je elektroakustiki pretvaraz Zvunik je elektroakustiki pretvara z pretvara elektrinu energiju u akustinuz elektrine signale pretvara u zvune talasez elektrine signale pretvara u zvune talasez posrednik je membrana (mehaniki element)

z Norme za kvalitetnu reprodukciju zvukap jz reprodukovani zvuk to vernija

kopija orginala (bez izoblienja)bi iti k tz ne bi smeo unositi nove komponente

z (kolorisati) s frekvencijama koje ne postoje u elektrinoj pobudi

P d l ikPodela zvunikaz Po principima rada:z Po principima rada:z elektromagnetni najstariji, primena u telefonimaz piezoelektrini (kristal pod naponom vibrira)p ( p p )z elektrostatiki (kondenzatorski) tanak, kvalitetan, skupz membrana je pokretna ploa kondenzatora; visokotonacl kt di iki ik j i k i tiz elektrodinamiki zvunik najvie se koristi

z zvuni direktni emiteri, zvunici sa trubom

z U odnosu na namenu:z U odnosu na namenu:z komercijalni i profesionalni

z U odnosu na frekfencijski opseg:z U odnosu na frekfencijski opseg:z irokopojasni i pojasni

Elektroakustike k kt i tik ikkarakteristike zvunika

1 Odziv ili reprodukcija1. Odziv ili reprodukcija2. Efikasnost3. Frekvencijska karakteristika4. Karakteristika direktivnosti5. Stepen iskorienja6. Izoblienjaj7. Nazivna (nominalna) snaga8 Impedansa8. Impedansa

1. Reprodukcija(f kt t j )(faktor pretvaranja)

Sposobnost zvunika da U pretvori uz Sposobnost zvunika da U pretvori u pz pokazuje koliko je zvunik dobar pretvaraN ik d d U 1 kHz Na zvunik se dovede napon U na 1 kHzz meri se zvuni pritisak na rastojanju 1 m

UpT =

UpdBT log20][ =

z referenca za dB je zamiljeni zvunik 1V-1Pa

U U

2 Efik t p2. Efikasnost

Slina k ka kao i odzivIU

pe m=1

z Slina k-ka kao i odzivz umesto napona posmatra se elektrina snagaM i l j biz Meri se u gluvoj sobiz predvien je samo direktni zvuni talasK i i jz Koristi se za proraun ozvuenjaz u otvorenom prostoru na rastojanju r

mrme ppPe = 1

3 F k ij k k kt i tik3. Frekvencijska karakteristika

Nivo odziva na pojedinim frekvencijamaz Nivo odziva na pojedinim frekvencijamaz Teko je napraviti membranu koja produkuje

f k ij i ti k lit tsve frekvencije sa istim kvalitetomz treba cela da osciluje na niskim frekvencijama

membrana treba da bude krutaz membrana treba da bude krutaz na viim frekvenc. osciluju neki segmentiz membrana treba da bude elastinaz membrana treba da bude elastina

z Vie membrana (zvunika) u istoj kutijiz filtri (NF SF i VF) skretnicez filtri (NF, SF i VF), skretnicez zbirna k-ka je ravna (odstupanja 0,05dB)

4. Karakteristika direktivnosti ( ti)(usmerenosti)z Prostorna karakteristikaz Prostorna karakteristikaz Na niskim frekvencijama svi su neusmereniz sve jedno je gde su i kako su okrenuti basoviz sve jedno je gde su i kako su okrenuti basoviz dok su dimenzije manje od talasne duine (100=3,5m)

z Na viim frekvencijama suava se ugao zraenjaz postaje usmerenije zraenje (linije istog zv. pritiska)z najvee zraenje je u pravcu normalnom na membranu

referentna vrednost za zraenje u ostalim pravcimaz referentna vrednost za zraenje u ostalim pravcima

z Direktivnost zavisi od frekvencije i dimenzija

5 St i k i j P5. Stepen iskorienjaz Odnos akustike i elektrine snage

%100=e

a

PP

z Odnos akustike i elektrine snagez koristi se u proraunu potrebne elektrine snagez vano pri ozvuavanju zatvorenog prostorap j g p bitan nivo zvuka (akustika snaga) nebitni odziv u smeru ose i karakteristika usmerenosti

z Stepen iskorienja je mali 1-3%z Stepen iskorienja je mali 1-3%z zvunik je lo (neefikasan) pretvara

z Eksponencijalni levak smanjuje ugao zraenjap j j j g jz poveava stepen iskorienja i do 50%z koristi se u mornarici, na stadionima, mitinzimaz krai levak moe samo sa manjim membranama

6 I bli j6. Izoblienjaz Zvuni signal nije verna slika elektrinogz Zvuni signal nije verna slika elektrinogz izoblienja: nelinearna, intermodulaciona, fazna, ...

z Vezuju se za elektrinu snaguz Vezuju se za elektrinu snaguz naglo se uveavaju kada se zvunik preopteretiz kalem izlazi iz homogenog magnetnog poljaz pri suvie velikoj pobudi (velike amplitude kretanja)

z Postoji i Doplerov efekatNF il j l i bz na NF osciluje cela povrina membrane

z na VF proosciluju delovi membranez Membrana nije savreno centriranaz Membrana nije savreno centriranaz treba da osciluje paralelno celom povrinom

7 N i ( i l )7. Nazivna (nominalna) snagaz Elektrina snaga koja se moe dovoditi na zvunikz Elektrina snaga koja se moe dovoditi na zvunikz moe da radi neprekidno bez trajnih oteenja

z Optereenje zvunikaOptereenje zvunikaz 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10; 25; 100 Wz npr. 3W kod TV prijemnika

z U projektovanju ozvuenja ne treba ii na max nominalnu snagu

najbolje radi pri optereenju 30 50% od max snagez najbolje radi pri optereenju 30-50% od max snagez kvalitetnija ozvuenja idu na manju snagu

8 I d8. Impedansa

Podatak za pravilno prikljuenje na pojaavaz Podatak za pravilno prikljuenje na pojaavaz daje ga proizvoa, moe se izmeritiNi k ki 4 8 ( 16)z Niskoomski 4-8 (-16)

z Visokomski 600-800 (npr. u TV)z Zavisi od ice u namotajimaz ta impedansa sadri otpornost i induktivnostz zavisi i od mehanike konstrukcije i frekvencije

K t i dKomponente impedanse

Elektrina impedansa (kalem) LjRZ + z Elektrina impedansa (kalem)z dolazi do izraaja na visokim frekvencijamaM h ik i d

LjRZe +=

1z Mehanika impedansa (membrana)

t j ik ii f k ij

+= mmm CmjRZ

1

z optereuje zvunik na niim frekvencijamaz u nju je preslikana i

akustika impedansa

+= aaa CmjRZ

1akustika impedansa aC

Kako mehanika impedansa t j k i l t l kt ioptereuje ekvivalentnu elektrinu

Radni opseg se bira tamo gde je ravna k kaz Radni opseg se bira tamo gde je ravna k-kaz rezonantna frekvencija zavisi od svih impedansiSil k j k bz Sila koja pokree membranu

z Napon na krajevima kalema k ji k t lj vlBU =

IlBF =

koji se kree u magnetnom poljuz Mehanika impedansa se preslikava

vlBU =

reciprono u elektrinue Z

lBF

lBF

vlBI

UZ22 )()( ====

mZvF

lBFI

Frekvencijska zavisnost k i dukupne impedanse

z Impedansu ini elektrina i u nju preslikanaz Impedansu ini elektrina i u nju preslikana mehanika impedansa (obuhvata i akustiku)

z Na DC sve se svodi na R kalema (deklarisanih 4)z Na DC sve se svodi na R kalema (deklarisanih 4)z Ispod mehanike rezonanse dominira Cmz kapacitivno Zm optereuje Ze kao induktivno (raste sa f )e

z Na mehanikoj rezonasi Zm je minimalnoz minimum Zm znai maksimum Ze

z Iznad mehanike rezonanse dominira masa mz induktivno Zm optereuje Ze kao kapacitivno (opada sa f )I d f k ij d d i i Z j d iz Iznad frekvencija gde dominira Zm je radni opseg

z Na visokim frekvencijama dominira L kalema

El kt di iki ikElektrodinamiki zvunikz Isti principi kao kod el dinamikog mikrofonaz Isti principi kao kod el.dinamikog mikrofonaz Na provodnik sa strujom u magnetnom poljuz deluje sila u pravcu ose zvunikaz deluje sila u pravcu ose zvunikaz smer se menja sa naizmeninom strujomz pomera membranu naprad-nazad

IlBF =

z vea sila poveanjem magnetne indukcije dua ica bi imala vei otpor (manja I i manja F) deblja ica (manji otpor) bi razmakla polove magneta stalni magneti od specijalnih legura

z Dobra reprodukcija u celom audio opseguz mala izoblienja i bolji stepen iskorienja od drugih zvunikaz mala izoblienja i bolji stepen iskorienja od drugih zvunikaz razne veliine i snage nekoliko cm do vie desetina cm

Ugraivanje b k tijmembrane u kutiju

z Sama membrana zrai kao akustiki dipolz Sama membrana zrai kao akustiki dipolz neeljene pozitivne i negativne superpozicijez zavise od talasne duine i udaljenosti mikrofona

z suzbija se ugradnjom u kutiju ili u zidz odbijeni talasi remete oscilovanje membranez kutija se ispuni rastresitim materijalomj p j

z Akustika elastinost kutijez menja karakter impedanse zraenja

pojavljuje se C na red sa C sniava Cz pojavljuje se Ca na red sa Cm sniava Cekvz poveava mehaniku rezonansu putaz to se kompenzuje sa tzv. bas-refleks otvorom

2

B fl kBas-refleks

U eq el emi se ak masa otvora javlja uz U eq. el. emi se ak. masa otvora javlja u paraleli sa ak. impedansom (Ca i Zaz)z VF ne prolaze kroz mz VF ne prolaze krozz nema promena na VF zbog otvora

z na NF reaktansa otvora kratko vezuje C

amz na NF reaktansa otvora kratko vezuje Caz eliminie uticaj ugradnje u kutiju (Ca)z kroz otvor korisna superpozicija bas tonova

z otvor moe biti i sa strane i kao lavirintz Proiruje se radni opseg na NFj p g

Z i t b iZvuni stuboviz Vie zvunika u vertikalnom nizuz Vie zvunika u vertikalnom nizuz vea snaga (i potronja)

z Usmereno zraenjez Usmereno zraenjez u horizontalnoj ravni krug (auditorijum)z u vertikalnoj ravni ui ugao zraenjaz nema nekorisnog zraenja gore i dole

z Sa strane minimalno zraenjedobro mesto a mikrofonez dobro mesto za mikrofone(izbegava se mikrofonija)

Z i i k j tZvunici za kompjuterz Computer Speakers ili Multimedia Speakersz Computer Speakers ili Multimedia Speakersz imaju pojaalo integrisano unutar zvunika

z mogu se direktno spojiti na prikljuak zvune karticez PC speakerz PC speakerz mali zvunik koji unutar kuita kompjutera

z spojen je na matinu plouz naziva se jo i PC beeperz naziva se jo i PC beeper

z isputa samo jedan ton (beep)z slui za upozorenja PC sistema

z Princip radaz Princip radaz vibrirajua membrana i

magnet u zvunikuz zvuna kartica u kompjuteruz zvuna kartica u kompjuteru

V t ikVrste zvunika

Stoni i podni zvuniciz Stoni i podni zvuniciz Zvunici koji se ugrauju u plafonz Zvuniki sistemi (2.1, 5.1, 7.1)z Beini zvuniciz USB zvunici

Razni i izvunici

Slualice

KonstrukcijaKarakteristikeKarakteristike

Princip rada

N l liNamena slualicaz Pretvara akustiku u elektrinu energijuz Pretvara akustiku u elektrinu energijuz isti principi kao i zvunik

z Razlike u obliku i konstrukcijiz Razlike u obliku i konstrukcijiz proizvodi daleko manju akustiku snaguz ozvuava nekoliko cm3 (una koljka i sluni kanal)( j )z zvunik ozvuava vie desetina ili stotina m3 prostora

z Primene slualicaz najira u telefoniji z u odravanju radio veza

RTV t diji i i i j kz u RTV studijima i pri snimanju zvukaz za reprodukciju stereo muzike

El kt t l liElektromagnetne slualicez Primenjuje se i usavrava od 1878 g (Bel)z Primenjuje se i usavrava od 1878. g. (Bel)z Membrana je od savitljivog feromagnetnog materijalaz na stalni magnet namotana ica (provodnik)z na stalni magnet namotana ica (provodnik)z superpozicija magnetnog fluksa privlai membranu

z Namotaji su od bakarne icez niskoomske nekoliko desetina omaz visokoomske nekoliko kiloomaEl kt i d d t k Wz Elektrina snaga do desetak mW

z Koeficijent efikasnosti oko 0,1%F k ij ki 200 3500 Hz Frekvencijski opseg 200-3500 Hzz zadovoljava potrebe samo za telefoniju

K i t l l liKristalne slualicez Minijaturni kristalni zvunikz Minijaturni kristalni zvunikz mala membrana

z Pod dejstvom napona osciluje bimorfna kristalnaz Pod dejstvom napona osciluje bimorfna kristalna elijaz oscilacije se prenose na membranu

z Manja izoblienja od elektromagnetnih slualicaz Impedansa je kapacitivnog karaktera 10-20 kz ne provodi DC pa se vezuje uz prigunicu ili bar otpornik

El kt di ik l liElektrodinamike slualicez Minijaturni elektrodinamiki zvunikz Minijaturni elektrodinamiki zvunikz stalni magnet, pokretni kalem i membrana

z Mekani jastuii na kuituz Mekani jastuii na kuituz izoluju od spoljne buke

z Kvalitet reprodukcijez Kvalitet reprodukcije z ne zaostaju za najboiljim zvunicimaz frekvencijski opseg 30Hz do 20kHzj p gz reprodukcija basova se kvari ako jastuii ne naleu

z Razlika u sluanju sa zvunika i slualicaz Da li je zvuk obojen prostorijom u kojoj sluamo?

Stereo prezentacija i binauralna lokalizacija

Koncept stereofonijeSistemi stereo snimanjaSistemi stereo snimanja

Stereo reprodukcija

K t t f ijKoncept stereofonijez Sluajui sa oba uhaz Sluajui sa oba uhaz odreuje pravac i smer gde se nalazi izvor zvukaz na osnovu razlika u jaini i fazi zvuka u oba uha

z Grki: stereo = prostor fon = zvukz Grki: stereo = prostor, fon = zvukz Stereofonska reprodukcija doarava prostornu slikuz snimanje, prenos i reprodukcija u stereo tehnici

u mono tehnici se ne uje razlika u poloaju izvora zvukaz u mono tehnici se ne uje razlika u poloaju izvora zvukaz Razlikuje se intenzitet zvuka iz levog (L) i desnog (D) kanalaz L zvunik emituje jae zvuke iz izvora koji su bili blie L mikrofonu

i i i di i d k j i ti i t it tz zvuci iz izvora na sredini reprodukuju se istim intenzitetomz slualac uje imaginarni izvor izmeu L i D zvunika

z Ambijent se razlikuje na mestu snimanja i mestu reprodukcijeil i l iji i t i j ili l liz prevazilazi se sloenijim sistemima za ozvuenje ili slualicama

Si t i t i jSistemi stereo snimanjaz AB sistemz AB sistemz dva ista mikrofona na rastojanju 1,5 - 2 mz karakteristike usmerenosti krune ili usmerene

z zvuci iz jednog izvora dolaze razliito do 2 mikrofonaz zvuci iz jednog izvora dolaze razliito do 2 mikrofona razlika u intenzitetu snimka na 2 kanala daje prostornu sliku

z XY sistemz prevazilazi problem vremenskih razlika AB sistemaprevazilazi problem vremenskih razlika AB sistemaz mikrofonske kapisle smetene u isto kuite

z jedna iznad druge koincidentni stereo mikrofonz iste usmerene karakteristike (u obliku osmice ili bubrega)( g )z meusobno pod uglom 900

z MS sistemz jedan mikrofon (M) ima krunu k-ku i snima L+D kanal (mono)j ( ) ( )z drugi mikrofon (S) ima osmiastu karakteristiku i snima L-D kanal

z njihov zbir je 2L, a razlika 2D kanal

St t ijStereo prezentacijaz Najizrazitiji stereoefekat

az Najizrazitiji stereoefekatz b = (1-1,5) az = 300-450

z Zvunici nisu u uglovimaz bili bi preistaknuti basovi

z Membrane da budu u fazib = 1-1,5 a

z Membrane da budu u faziz provera pomou baterijez membrane se pomere na

i t tistu stranuz ako nije izvreno faziranjez gubi se u NF opsegu