Aktualności


Aktualności

Zniekształcenia dźwięku w głośnikach

Indiana Line Tesi 661

Bardzo często mamy do czynienia z sytuacją, gdy porównujemy brzmienie poszczególnych kolumn za pomocą tego samego wzmacniacza i źródła, słyszymy bardzo duże różnice w dźwięku głośników pochodzących od różnych producentów i umieszczonych w różnych typach obudów. Przyczyną tego stanu rzeczy są nie tylko cechy konstrukcyjne kolumny głośnikowej, samych głośników czy zwrotnicy, lecz również zniekształcenia i zakłócenia dźwięku wprowadzane przez głośnik.

Zaliczamy do nich:

-Drgania cząstkowe
-Zniekształcenia liniowe amplitudowe
-Zniekształcenia nielinearne
-Interferencje
-Zniekształcenia modulacji częstotliwości (dopplerowskie)
-Intermodulacja

Elac

Omówmy kolejno każde rodzaj z osobna:

Drgania cząstkowe

Zgodnie z zasadą działania, membrana głośnika porusza się do przodu i tyłu z jednakową amplitudą drgań na całej swojej powierzchni. W praktyce jednak sprawa okazuje się bardziej skomplikowana. W materiale z jakiej jest wykonana membrana, niezależnie od tego jakikolwiek on by nie był, rozchodzą się fale, od jej centralnej części aż do obrzeża. Tam fale odbijają się, zarazem nakładają się na fale biegnące i w ten sposób mogą powstać fale stojące w membranie, czyli tzw. drgania własne. Przy okazji pewna część powierzchni membrany przesuwa się do przodu, a pozostała część do tyłu. Efektem tego zjawiska jest zanik emisji dźwięku, a jego położenie zmienia się wraz z częstotliwością i przez to uzyskujemy nierównomierną charakterystyka częstotliwościową głośnika, zwłaszcza w zakresie dużych częstotliwości.

Zniekształcenia liniowe (amplitudowe)

Są to łatwe do wychwycenia przez słuchacza niedoskonałości w brzmieniu. Wyemitowane ciśnienie akustyczne jest w wyraźny sposób uzależnione od częstotliwości. Dźwięk o różnej częstotliwości odtwarzany jest z różnymi amplitudami (głośnościami). Na przykład pojawia się zbyt duża „ilość” niskich tonów. Ale trzeba również wziąć pod uwagę, że zniekształcenia takie powodowane mogą być nie tylko przez sam głośnik, ale i przez pomieszczenie, w którym dokonuje się odsłuchu.

Zniekształcenia nielinearne (harmoniczne)

Głośnik zawiera wiele elementów, które podczas jego działania powodują powstanie zniekształceń nieliniowych. Pojawiają się wyższe harmoniczne będące wielokrotnościami tonu podstawowego. W dokumentacji technicznej głośników najczęściej podawane są dane dotyczące wartości trzeciej i piątej harmonicznej wytwarzanej przez głośnik przy różnych częstotliwościach i doprowadzanych mocach.

Copland CTA-405A

Mechanizm powstawania

Główne przyczyny wnoszenia zniekształceń nieliniowych przez głośniki są następujące:

-Przesterowanie, powodujące nadmierne wychylenia cewki głośnika;
-Odkształcenie zawieszenia układu drgające, sprawiające, że cewka w stanie spoczynkowym znajduje się nie w połowie długości szczeliny, lecz jest przesunięta w jedną stronę;
-Jest naruszona współosiowość cewki względem szczeliny i cewka ociera się o krawędzie szczeliny;
-Zjawiska nieliniowe w materiale membrany głośnika, występujące przy tych częstotliwościach, przy których membrana się „dzieli” (zestarzenie się materiału membrany przy długotrwałym użytkowaniu głośnika może mieć wpływ na zawartość wyższych harmonicznych);
-Nieliniowość podatności zawieszenia układu mechanicznego głośnika (ten czynnik również może się zmieniać w czasie użytkowania głośnika);
-Występowanie zjawiska Dopplera w głośnikach szerokopasmowych.

Częstotliwości harmoniczne powstają przez nieliniowość charakterystyk pracy poszczególnych części konstrukcyjnych, jak:
-Magnes
-Cewka drgająca
-Membrana
-Zawieszenie centrujące

W zespołach głośnikowych dochodzi do tego jeszcze zwrotnica elektryczna, która „od siebie” wnosi kolejne zniekształcenia tego typu.

Bowers & Wilkins 703 S2 pokój

Jak się określa poziom zniekształceń nieliniowych (harmonicznych)?

Zniekształcenia nielinearne wpływają negatywnie na jakość dźwięku. Według definicji, współczynnik zniekształceń nielinearnych podaje jak silne są częstotliwości harmoniczne, które powstają przy zniekształceniu sygnału sinusoidalnego, w porównaniu do sygnału całkowitego. Dla sygnału o częstotliwości 100 Hz pierwsza harmoniczna ma częstotliwość 200 Hz. Współczynnik zniekształceń nielinearnych przy tej częstotliwości nazywa się K(2) i podaje się jego miarę w procentach w odniesieniu do sygnału oryginalnego.

Słuch człowieka reaguje różnie na poszczególne współczynniki zniekształceń nielinearnych K(1...n). Jest dość niewrażliwy na wyższe wartości K(2, 3), ale zauważa wyraźnie następne, wyższe nieparzyste K(5,7,9). Całkowity współczynnik zniekształceń nielinearnych daje informację o przeciętnym zniekształceniu w obrębie określonego zakresu częstotliwości.

Przyjmuje się, że ze względu na niedoskonałość ludzkiego ucha przy normalnej muzyce nie reaguje ono zbyt mocno na tego typu zniekształcenia, gdyż każdy dźwięk składa się z tonu podstawowego i harmonicznych. W dużym przybliżeniu zakłada się, że słyszalne będą dopiero na poziomie od 1 – 5%, w zależności od rodzaju muzyki.

Jednak szczegółowe pomiary doprecyzowują w szerszym zakresie. Gdy przenoszone są częstotliwości do 4000 Hz, to zniekształcenia zauważa się dopiero od 1,4%. W mniej krytycznych zastosowaniach (np. w urządzeniach popularnych, telefonicznych), wzrost poziomu zniekształceń do wartości 10% jest do zniesienia przez słuch ludzki. Przy zakresie częstotliwości do 16 kHz zniekształcenia są słyszalne już od 0,8%.

Bowers & Wilkins 603

W pomiarach współczynników zniekształceń nielinearnych podaje się je często w dB i mówi wówczas o tłumieniu zniekształceń. Tłumienie podaje jak duży jest odstęp w dB pomiędzy sygnałem oryginalnym i odpowiednim zniekształceniem nielinearnym. Tak więc wysokie tłumienie oznacza niski stopień zniekształceń i odwrotnie. O zniekształceniach nielinearnych traktuje polska norma PN-EN 60268-5:1996.

Interferencje

Mamy z nimi do czynienia w przypadku, gdy spotkają się dwie fale i zgodnie z położeniem wierzchołków lub dolin fali wzmacniają się lub znoszą. Jest to częsty problem z jakim zmagają się konstruktorzy zestawów wielodrożnych, w których pod pewnym kątem składowe dźwięku mogą się całkowicie znosić, ponieważ mają do przebycia różne drogi. Jest to tzw. przesunięcie fazowe. Następstwem tego zjawiska jest nierówny przebieg charakterystyki częstotliwościowej, co objawia się zniekształceniami brzmienia. Im bardziej oddalone są poszczególne membrany głośników w zestawie, tym silniej występuje ten efekt. Z tego powodu w zestawach wielodrożnych głośniki powinny być jak najbliżej siebie. Poza tym powinny być one umieszczone nad sobą, a nie obok siebie, gdyż słuchacz z reguły przemieszcza się w poziomie względem nich.

Zniekształcenia modulacji częstotliwości (dopplerowskie)

Efekt Dopplera występuje głównie w głośnikach szerokopasmowych. Pojawia się, jeśli z jednej membrany emitowane są tony o różnych częstotliwościach. Gdy membrana drga z dużym wychyleniem dla dwóch bardzo różnych częstotliwości np. 50 Hz i 1000 Hz, to patrząc od strony słuchacza źródło dźwięku tonu 1000-hercowego wędruje tam i z powrotem 50 razy na sekundę. W rezultacie powstaje modulacja częstotliwości tonów wysokich tonami niskimi. W wyniku czego tony wysokie brzmią szorstko. Efekt ten występuje tym silniej, im większe są wychylenia membrany przy mniejszych przekrojach membrany.

Bowers & Wilkins 606

Zniekształcenia intermodulacyjne

Są to jedne z najbardziej uciążliwych zniekształceń spowodowanych również przez nieliniowe ruchy cewki przetwornika. Jeśli głośnik równocześnie odtwarza dwie częstotliwości, np. 2000 Hz i 500 Hz, to wyższa częstotliwość wyemitowana zostanie w sposób zniekształcony, jeśli ton o niższej wysokości na skutek dużego wychylenia spowoduje spłaszczenie wierzchołków ruchu membrany. Powstają przy tym następujące częstotliwości mieszane, jako suma albo różnica częstotliwości: 2500 Hz oraz 1500 Hz. Te częstotliwości określa się także jako wstęgi boczne.

Zniekształcenia intermodulacyjne powstają tylko wtedy, kiedy odtwarzana jest większa ilość dźwięków o różnej częstotliwości i membrana nie może odtwarzać liniowo całego przebiegu. Zniekształcenia te można zmniejszyć przez podział zakresu częstotliwości między poszczególne głośniki za pomocą zwrotnicy.

Yamaha NS-B330

Wnioski praktyczne

Każdy zespół głośnikowy charakteryzuje się określonym poziomem zniekształceń, nawet ten najlepszy czy najdroższy. Wynika to z praw fizyki i „skończonych” możliwości technologicznych. Nie należy jednak traktować tego jako wadę, ale informację o wrodzonych cechach brzmieniowych danej kolumny. Sama wiedza na temat zniekształceń może być pomocna przy doborze współpracującej z zespołami głośnikowymi elektroniki. Wszelkie spekulacje na temat różnic w poziomie zniekształceń tejże elektroniki nie mają większego sensu wobec zjawisk zachodzących w samych kolumnach. Warto jednak zdać się na własny słuch i wybrać po prostu najprzyjemniej dla nas brzmiące elementy naszego systemu audio, w tym także zespoły głośnikowe.

Przedstawione w tym artykule opinie mają charakter subiektywny i nie każdemu potencjalnemu nabywcy mogą przypaść do gustu. Rozwiązania oraz brzmienie jakie preferujemy w sieci salonów Top HiFi wydają się jednak warte zainteresowania, dlatego też zapraszamy na indywidualne odsłuchy do jednego z naszych salonów.

Tylko zarejestrowani klienci mogą pisać komentarze. Proszę, zalogować się lub zarejestrować

Przewodniki

Chcesz skompletować swój pierwszy zestaw audio?
Chciałbyś pogłębić swoją wiedzę? Zapraszamy do
zapoznania się z naszymi przewodnikami.

Kategorie produktów


Salony sprzedaży


Białystok
  • Apartamenty Jagiellońskie
    ul. Jurowiecka 19 lok. U3/U4
  • 85 722 29 02, 519 073 470
Bydgoszcz
Katowice
Kielce
Kraków
Lublin
Łódź
Poznań (Posnania)
Poznań (Woźna)
Rzeszów
Sopot
Szczecin
Warszawa (Andersa)
Warszawa (Marki)
Warszawa (Naruszewicza)
Warszawa (Nowogrodzka)
Wrocław