Kontynuujemy nasz cykl o budowie kolumn głośnikowych. Poprzednio pisaliśmy o roli obudowy, a teraz przyszedł czas, aby przyjrzeć się głośnikowi wysokotonowemu. Ma on wyjątkowo trudne zdanie – musi przekazać najwyższe pasmo akustyczne słyszalne przez człowieka, czyli zakres częstotliwości między 3000 Hz, a 20 kHz. To właśnie w tym zakresie kryje się mnóstwo muzycznych niuansów i jeśli zostaną one odwzorowane we właściwy sposób to na twarzy słuchacza pojawi się uśmiech. Jak to działa i jakie rozwiązania stosują producenci? Sprawdźmy!
Jeżeli ktoś ominął, zachęcamy do zapoznania się z pozostałymi częściami cyklu o kolumnach głośnikowych:
Głośnik wysokotonowy – funkcja
Jak już wspominaliśmy, przetwornik wysokotonowy ma za zadanie przeniesienie najwyższego pasma akustycznego obecnego w muzyce. W wykonaniu tego trudnego technicznie zadania pomaga stosowanie nowoczesnych rozwiązań technologicznych. Ważne są zarówno materiały, jak i konstrukcja przetwornika. W zależności od sposobu działania producent może uzyskać różny charakter brzmienia. Zbliżenie się w tym aspekcie do perfekcji wymaga spełnienia kilku podstawowych czynników. Jakich?
Idealny głośnik wysokotonowy
Choć w rzeczywistości jest to niemożliwe, na moment zignorujmy prawa fizyki, aby przyjrzeć się cechom perfekcyjnego przetwornika wysokotonowego. Stworzenie takiego układu wymagałoby spełnienia kilku czynników jednocześnie:
- bardzo wysoka proporcja sztywności do masy – czyli praktycznie zerowa masa membrany, przy właściwościach zbliżonych do stali czy tytanu.
- idealna izolacja od pozostałych przetworników, które podczas pracy wytwarzają silniejsze drgania niż niewielki głośnik wysokotonowy.
- konstrukcja, która pozwala membranie drgać bez żadnych dodatkowych rezonansów – i to nawet przy najwyższych słyszalnych częstotliwościach. Niekontrolowane wibracje negatywnie wpływają na jakość dźwięku, wprowadzając sztuczne podbarwienia.
Oczywiście stworzenie konstrukcji o zerowej masie, maksymalnej sztywności oraz idealnym odizolowaniu od reszty obudowy jest niemożliwe. Prawa fizyki rządzą się bezwzględnymi zasadami, z którymi musi walczyć nowoczesna technologia. Można jednak osiągnąć naprawdę świetnie brzmienie wykorzystując właściwości materiałów i nowoczesne metody projektowe. Co dokładnie robią inżynierowie, aby dotrzeć na szczyty technicznych możliwości?
Rodzaje przetworników
Kluczowym aspektem wpływającym na jakość dźwięku jest konstrukcja głośnika. W zależności od rozwiązania na jakie zdecyduje się producent, można uzyskać równowagę między szczegółowym brzmieniem, a przyjemną w odbiorze płynnością.
Zanim zagłębimy się w techniczne różnice między poszczególnymi rozwiązaniami, przyjrzyjmy się jakie typy przetworników występują w kolumnach głośnikowych. Do najpopularniejszych należą dwa rodzaje opisane poniżej:
- kopułka – zdecydowanie najczęściej stosowane rozwiązanie w kolumnach głośnikowych z dowolnego segmentu cenowego. Zróżnicowanie materiałów z jakich wykonuje się kopułkę pozwala uzyskać szeroką gamę charakterów brzmienia – od gładkiego, muzykalnego grania aż po precyzyjne i rozdzielcze. Stosunkowo łatwe aplikowanie takiego przetwornika w obudowie przesądziło o popularności rozwiązania wśród wszystkich producentów kolumn
- wstęga – technologia uplasowana półkę wyżej niż przetworniki z kopułką, a co za tym idzie droższa i nieco rzadziej spotykana. Budowa przetwornika sprawia, że łatwo uzyskać niezwykle precyzyjne brzmienie z przestrzenną sceną. Rozwiązanie to częściej występuje w kolumnach z pułapu cenowego 10 tysięcy złotych i wyżej, ze względu na bardziej zaawansowany proces produkcji. Właściwe zestrojenie takiego przetwornika może za to dać naprawdę świetne efekty
- tuba – przetwornik tubowy należy do jednej z najstarszych i bardzo specyficznych technologii w głośnikach wysokotonowych. Rozwiązanie to często opiera się na dodaniu do klasycznej kopułki rozszerzenia w postaci obudowy z zakrzywionymi ściankami. Taka budowa sprawia, że z zewnątrz widać kształt zbliżony do lejka, a wysokie częstotliwości są dodatkowo wzmacniane specyficznym kształtem. Specjalnie ukształtowane tuby stosuje się nie tylko w przypadku tradycyjnych kopułek. Na rynku można spotkać również kolumny z przetwornikiem piezoelektrycznym czy wstęgowym wykorzystujące tubę
Można się więc zastanawiać, które rozwiązanie jest najlepsze dla końcowego efektu brzmieniowego oraz innych aspektów, takich jak żywotność przetwornika. Ostatecznie charakter dźwięku dobrze jest dopasować do swoich preferencji, ale sprawdźmy bliżej co odróżnia konstrukcję poszczególnych przetworników i najważniejszy aspekt cyklu – dlaczego hi-end jest tym czym jest, kontrastując ze sprzętem z niższych przedziałów cenowych?
Specyfika wysokich tonów
Zanim przyjrzymy się pozostałym czynnikom mającym wpływ na jakość górnego pasma, warto zwrócić uwagę na najważniejsze cechy wysokich częstotliwości. Właściwości fizyczne mają znaczący wpływ na ich rozchodzenie się w przestrzeni.
Dźwięki powyżej 3000 Hz charakteryzują się niewielką długością fali. Fale dźwiękowe przemieszczają się w powietrzu z prędkością około 344 metrów na sekundę w temperaturze pokojowej. Co za tym idzie, ludzki słuch jest wrażliwy na opóźnienia czasowe wynikające z umiejscowienia źródła dźwięku. Im wyższy dźwięk, tym krótsza jest fala akustyczna, a słuchacz może precyzyjnie określić gdzie jest jego źródło.
To właśnie dlatego rozstawienie kolumn, jak również samo umieszczenie przetwornika wysokotonowego w obudowie wprowadza słyszalne, wyraźne zmiany w brzmieniu. Górne pasmo skrywa wiele detali pozwalających odkryć nawet dobrze znane utwory na nowo. By mogło tak być, sprzęt musi potrafić przekazać te różnice z wysoką dokładnością.
Aplikacja – klucz do dobrego brzmienia
Pierwszym czynnikiem decydującym o dobrej jakości wysokich tonów jest aplikacja przetwornika. Na brzmienie przekłada się kilka bazowych czynników – między innymi sposób montażu w obudowie, oddzielenie wrażliwego na drgania tweetera od reszty przetworników czy wreszcie użyte materiały. Wszystko to sprawia, że dźwięk może być naprawdę zachwycający odsłaniając detale, których nie słyszeliśmy wcześniej.
Sposób dopasowania przetwornika wysokotonowego do całej reszty układu jakim bez wątpienia jest kolumna głośnikowa daje projektantom sprzętu wiele możliwości. W dużym skrócie oznacza to, że nawet prostszy, wykonany z niższej klasy materiałów tweeter może zagrać bardzo dobrze jeśli przy procesie tworzenia kolumny pomyśli się o izolacji, solidnym mocowaniu czy odpowiednim podziale częstotliwości zwrotnicy. Ostatni czynnik pomoże przetwornikowi działać wydajnie w całym przenoszonym paśmie, nie zlewając pozostałych dźwięków ze sobą. To kluczowy aspekt, który daje więcej możliwości każdemu typowi „wysokotonowca”.
Jednym z topowych przykładów aplikacji przetwornika jest seria 800 brytyjskiej marki Bowers & Wilkins. Oddzielony przetwornik spoczywa w obudowie wykonanej z masywnego, pojedynczego kawałka aluminium. Całość dodatkowo umieszczono na podkładce z tworzywa, co separuje wrażliwy przetwornik na mocniejsze drania pochodzące z membran średniotonowych i niskotonowych. Ciekawe rozwiązania stosuje również marka ELAC w postaci przetwornika JET. Jest to opracowana przez niemieckich inżynierów konstrukcja bazująca na ultra lekkiej, foliowej membranie napędzanej silnym układem magnesów. Skoro mowa o materiałach i konstrukcji przyjrzyjmy się bliżej rozwiązaniom powszechnie stosowanym wśród producentów kolumn.
Różnorodność materiałów
Chociaż montaż przetwornika ma niebagatelne znaczenie, tak prawdziwy popis inżynieryjny widać dopiero w kolejnym kluczowym dla brzmienia aspekcie, czyli materiałach. Współczesna technologia przekłada się na szeroki wybór charakterów brzmienia. Dodatkowo duża część producentów nie stoi w miejscu, oferując pojawiające się co kilka lub kilkanaście lat przełomowe rozwiązania.
Jakie materiały wykorzystuje się zatem do stworzenia przetwornika wysokotonowego? Oto kilka często wykorzystywanych opcji:
- celuloza – materiał często obecny w kopułkach wysokotonowych kolumn z wejściowej półki cenowej. Wcale nie oznacza to przeciętnej jakości dźwięku, ponieważ łatwość obróbki celulozy oraz jej lekkość tworzy świetną bazę na udany przetwornik. Do atutów celulozy należą również stosunkowo niskie koszty procesu technologicznego niezbędnego do stworzenia głośnika. Brzmienie stawia na naturalność i słyszalne wygładzenie najwyższych częstotliwości. Jeśli inżynierowie dobrze przemyślą konstrukcję oraz wpasowanie przetwornika w układzie można uzyskać balans między rozdzielczością brzmienia, a muzykalną płynnością.
- jedwab – przetworniki wykonane z użyciem tego naturalnego materiału są kolejnym krokiem ku lepszej tonacji wysokich tonów. Łatwość obróbki jedwabiu oraz możliwość łączenia go z innymi materiałami pozwala uzyskać bardzo dobre rezultaty brzmieniowe, optymalizując przy tym koszty produkcji. Właściwości mechaniczne pozwalają uzyskać charakter dźwięku zbliżony wyrazistością do przetworników tworzonych z użyciem metali, ale jednocześnie łatwiej zachować muzykalne, płynne brzmienie. Takie rozwiązanie z powodzeniem stosuje choćby Indiana Line w swojej topowej serii Tesi.
- aluminium – powszechnie używany metal w przetwornikach. Wysoka sztywność połączoną z lekkością daje inżynierom wiele możliwości modyfikacji konstrukcji. Każdy detal może zmienić finalną jakość przekazu, co działa w obie strony. Górne pasmo reprodukowane przez aluminiowy przetwornik z natury jest bardziej dźwięczne i rozjaśnione w porównaniu do innych materiałów. Sztuką jest zatem uzyskanie szczegółowego brzmienia bez przesadnej jasności czy ostrości. Na dłuższą metę byłoby to bardzo męczące, a dźwięk sprawiał wrażenie nienaturalnie „lekkiego” z metalicznym pogłosem. Nowoczesna technologia pozwala jednak uzyskać fantastyczne efekty, czego przykładem są choćby wysokotonowe kopułki Decoupled Double Dome opracowane przez inżynierów Bowers & Wilkins.
- tytan – ten niezwykle lekki i wyjątkowo wytrzymały metal można spotkać nie tylko w superszybkich samochodach. Im wyżej wspina się producent, tym łatwiej znaleźć w portfolio kolumny wykorzystujące ten niesamowity materiał w swoich przetwornikach. Niska masa tytanu sprawia, że membrany z niego wykonane mogą być cieńsze, a co za tym idzie lżejsze i charakteryzujące się mniejszą bezwładnością. Połączenie tych cech z mocnym układem magnetycznych daje inżynierom szerokie możliwości dostrajania brzmienia. Tytanowe przetworniki nierzadko oferują naprawdę precyzyjny, naturalny dźwięk, który zdaje się być jeszcze bardziej swobodny w porównaniu z tym, co oferuje aluminium. Jednak utrudniona obróbka oraz inżynierska precyzja niezbędna do stworzenia takiego przetwornika sprawiają, że spotykamy je głównie w kolumnach z wyższej półki cenowej.
- tworzywa sztuczne – różnego rodzaju polimery, folie i inne tworzywa sztuczne są często wykorzystywane w budowie przetworników wysokotonowych. Duża wiedza z zakresu obróbki tego typu materiałów daje projektantom wiele możliwości. Zastosowanie tworzyw dobrze widać w przetwornikach wstęgowych lub elektromagnetycznych, gdzie wymagana jest lekkość. Sztywność można nadać na dwa sposoby – odpowiednim rozciągnięciem membrany albo przez stworzenie takiej struktury, która będzie odpowiednio sztywna sama w sobie. Ze względu na rozmiary membran w kolumnach elektrostatycznych ich popularność jest dość mocno ograniczona, a dodatkowe problemy sprawia również ich odpowiednie napędzenie i wysterowanie. Do uzyskania pożądanej tonacji dźwięku potrzeba sporo wiedzy, porównań, a co ważniejsze budżetu. Na świecie są jednak fani tego rozwiązania
- włókna syntetyczne lub rzadkie występujące metale – ostatnia kategoria dotyczy wyłącznie najbardziej zaawansowanych konstrukcji w portfolio znanych producentów kolumn z najwyższej półki. Wysoko postawiona poprzeczka technologiczna oraz szeroki budżet pozwalają zespołom projektowym na wyjątkowe eksperymenty – zarówno jeśli chodzi o rodzaj przetwornika, jak również wykorzystywane materiały. Przykładem tak egzotycznych konstrukcji są kolumny Magico A3, gdzie tweeter stworzono z użyciem berylu – wyjątkowo sztywnego metalu o zwartej strukturze wewnętrznej. Materiały tego typu pozwalają osiągać rewelacyjny dźwięk kosztem wielu prób i zaawansowanego procesu technologicznego. Ale czego się nie robi dla najlepszego brzmienia?
Za co płaci klient?
Patrząc na różnice w materiałach wciąż można się zastanawiać, co tak naprawdę odróżnia kolumny przystępne cenowo od szczytowych osiągnięć w ofercie producentów. Przecież aluminiowe kopułki spotyka się nawet w kolumnach kosztujących mniej niż 5000 złotych, a te często oferują lepsze rezultaty względem innych materiałów, jak jedwab czy tworzywa sztuczne. Gdzie tkwi różnica?
Jak wszędzie w świecie sprzętu hi-fi, diametralne różnice pojawiają się, gdy projektanci zaczynają przywiązywać szczególną uwagę do detali. Oczywiście najbardziej obsesyjne przykłady takich działań spotykamy dopiero w kolumnach ze średniej i wyższej półki cenowej. Aspekty takie jak proporcje poszczególnych materiałów, jakość komponentów czy osadzenie przetwornika w obudowie decydują o finalnych rezultatach brzmieniowych. Im bardziej zaawansowane podejście ma producent, tym szybciej rosną koszty prototypów, pomiarów czy testów akustycznych.
W trakcie opracowywania nowej konstrukcji często najlepiej sprawdza się metoda wielu prób i błędów, co pozwala na uzyskanie nieznanych do tej pory rezultatów. Podwyższone zostają standardy na jakich działają projektanci, a co za tym idzie cenę końcowego produktu. Odsłuch sprzętu z wyższej półki szybko zdradza powyższe różnice – po prostu czuć, kiedy w tworzenie flagowego modelu włożono mnóstwo pracy. Brzmienie wysokich tonów oraz całej reszty pasma akustycznego jest wtedy pełne i detaliczne, wywołując szeroki uśmiech na twarzy.
Na co zwracać uwagę?
Poznając wszystkie rodzaje głośników wysokotonowych można się zastanawiać, jak wybrać możliwie najlepsze kolumny w danym przedziale cenowym. Ostateczne decyzje zawsze należą do osoby, która będzie użytkowała sprzęt. Pozostają kwestie takie jak nasz preferowany rodzaj brzmienia, czy posiadany wzmacniacz i inny sprzęt towarzyszący.
Słuchacze poszukujący balansu w dźwięku najprawdopodobniej sięgną po kolumny wykorzystujące przetworniki wstęgowe lub kopułki stworzone z użyciem wysokiej klasy metali. Dźwięk jest wówczas najbliższy neutralnemu, łącząc wysoki poziom detali z obszerną sceną. Z kolei amatorzy muzykalnego, „miękkiego” grania częściej zdecydują się na system gdzie przetworniki wykonano z jedwabiu lub celulozy. Takie materiały częściej oferują ciepłe, niezwykle łagodne brzmienie, którego z łatwością relaksuje słuchacza.
Jak widać wybór jest szeroki, a rynek co jakiś czas zaskakuje zmianami technologicznymi. Jeśli poszukujesz dla siebie kolumn do pierwszego systemu stereo lub rozbudowujesz obecnie posiadany, zachęcamy do odwiedzenia jednego z naszych salonów. Z przyjemnością organizujemy profesjonalne odsłuchy i porównania sprzętu, który Cię interesuje. Po więcej nowości i testów zapraszamy również na oficjalny blog Top Hi-Fi & Video Design. Znajdziesz tam poradniki, recenzje przygotowane przez naszych ekspertów oraz wiadomości o premierach nowego sprzętu grającego. Zapraszamy!
Komentarze