Rozpoczynając cykl mający za zadanie przybliżyć rolę kolumny głośnikowej w systemie audio wspomnieliśmy o obudowie. Tym razem to właśnie ona będzie tematem przewodnim drugiego tekstu serii. Jaką cechy powinna mieć dobra obudowa i co robią producenci, aby osiągnąć możliwie najlepsze rezultaty brzmieniowe? Sprawdźmy!
Jeżeli ktoś ominął, zachęcamy do zapoznania się z pozostałymi częściami cyklu o kolumnach głośnikowych:
Prawie jak instrument
W tworzeniu muzyki od wieków towarzyszyły ludziom instrumenty mające pudło rezonansowe. Jak wskazuje nazwa, specjalnie ukształtowana obudowa miała wzmacniać dźwięki wydobywające się ze strun lub membran (w przypadku instrumentów perkusyjnych). Wielkość pudła oraz jego forma decydowała o finalnym brzmieniu. Jakie przełożenie mają prawa fizyki na sprzęt, z którego słuchamy nagrań?
Można śmiało stwierdzić, że każdy ceniony na rynku hi-fi producent kolumn traktuje proces tworzenia kolumny jak tworzenie instrumentu. Jest jednak podstawowa różnica – w przypadku obudowy zespołu głośnikowego chcemy za wszelką cenę ograniczyć niekontrolowane odbicia fal akustycznych i stłumić drgania do minimum. W osiągnięciu tych celów pomaga projektantom zwrócenie uwagi na kilka bazowych czynników:
- główny materiał, z którego wykonana jest obudowa
- grubość poszczególnych ścian
- obecność lub brak dodatkowych usztywnień wewnętrznych
- stopień wytłumienia obudowy materiałami pochłaniającymi falę akustyczną
Materiał – pierwsza linia „obrony”
Jak wspomnieliśmy wcześniej, tworząc kolumnę głośnikową chcemy przede wszystkim uniknąć przenoszenia się wibracji z jednego przetwornika na drugi oraz uniknąć niekorzystnych podbarwień dźwięku. Aby takie założenia stały się rzeczywistością producenci eksperymentują z materiałami jeszcze na etapie prototypów. Pewne rzeczy pozostają jednak niezmienne, a do najczęściej wykorzystywanych surowców należą różne rodzaje drewna lub płyt drewnopodobnych. Drugim co do popularności rozwiązaniem jest obudowa z wykorzystaniem metali – aluminium lub połączenia kilku innych takich jak tytan czy stal.
Każdy z tych materiałów ma swoje zalety. W zależności od przedziału cenowego w jakim producent chce uplasować swój produkt stosuje się różne dodatkowe rozwiązania, mające zapewnić sztywność konstrukcji.
Do największych zalet drewna i płyt drewnopodobnych należą
- wysoka sztywność litego drewna, która dotyczy też klejonych cieńszych warstw płyt MDF lub innych materiałów drewnopodobnych
- stosunkowo wysoka masa własna, choć ta zależy od gatunku materiału i jego struktury (gęstość może być wyższa w przypadku specjalnie przygotowanych płyt MDF)
- prostota obróbki w porównaniu do metali czy kompozytów – drewno wymaga od producenta nieco mniejszych zasobów sprzętowych oraz wiedzy co do tego, jak obchodzić się z materiałem
- choć jest to subiektywne, wielu może podobać się wygląd naturalnego drewna lub szerokiego wachlarza oklein w obudowach wykonanych z płyt MDF – łatwo dopasować kolumny do wystroju wnętrza
Należy jednak pamiętać, że na drewnie świat dobrego brzmienia nie kończy swoich poszukiwań, a producenci sprzętu klasy hi-end poszukują materiałów niemal jak z Formuły 1. Wszystko w jednym celu – maksymalnej jakości dźwięku. Jakie zalety niesie wykorzystanie metali i kompozytów takich jak włókno węglowe?
Oto niektóre z nich
- w zależności od rodzaju metalu otrzymujemy naprawdę świetną proporcję masy do sztywności – przykładem jest aluminium stosowanie przez Magico w takich modelach jak A3 i pozostałych. W efekcie obudowa jest niezwykle sztywna i ciężka, co pomaga tłumić niepożądane drgania przetworników
- lekkie kompozyty pozwalają połączyć najlepsze właściwości dwóch lub więcej materiałów, gdzie nie otrzymalibyśmy tych samych cech standardowymi metodami. Popularne w średniej i wyższej półce cenowej jest również łączenie drewnianej obudowy z metalowymi usztywnieniami – skutecznie robi to niemiecka firma ELAC w modelach z serii Vela.
Podsumowując rolę materiałów w obudowie, można stwierdzić tylko jedno – jest ona kluczowa. Kolumny z przystępnego segmentu cenowego najczęściej wykorzystują obudowy z płyt MDF wykończonych okleiną.
Średnia półka coraz częściej korzysta z połączenia litego drewna z materiałami drewnopodobnymi. Konstruktorzy stosunkowo często decydują się również na dodatkowe usztywnienia wewnętrzne tworzone z użyciem aluminium lub stali.
Z kolei topowe propozycje w ofercie wykorzystują lite drewno, które często jest specjalnie selekcjonowane dla najlepszych rezultatów końcowych. W połączeniu z dodatkowymi usztywnieniami oraz wykorzystaniem egzotycznych kompozytów (np. włókna węglowego) inżynierowie tworzą prawdziwe arcydzieła dla najbardziej wymagających odbiorców.
Grubość ścian – nie bez znaczenia
Jak powiedzieliśmy na początku, kluczową rolą obudowy jest możliwie najlepsze zredukowanie przenoszenia drgań. Kolumna najczęściej wykorzystuje dwa lub trzy przetworniki do tworzenia dźwięku. Aby mogły pracować w harmonii potrzeba jednak zapewnić każdemu z nich odpowiednie warunki.
Jedną z metod na optymalne warunki działania jest odseparowanie przetworników za pomocą przegrody. Najczęściej jest ona wykonana z tego samego materiału, co reszta obudowy. Przegroda pozwala uniknąć między innymi przenoszenia się drgań powietrza z głośnika niskotonowego lub średniotonowego na wymagający „spokojniejszych” warunków tweeter. Dzięki temu inżynierowie są w stanie poprawić klarowność wysokich tonów z zachowaniem solidnej podstawy basowej czy przejrzystych wokali. Rozwiązanie to świetnie wykorzystał ELAC w serii Debut czy Bowers & Wilkins we flagowej serii 800, gdzie przetwornik wysokotonowy spoczywa we własnej obudowie wykonanej z jednego kawałka aluminium.
Oczywiście grubość ścian czy obecność przegród zależy od decyzji podjętych przez producenta. Budżetowe konstrukcje skupiają się na zapewnieniu optymalnej sztywności z wykorzystaniem pojedynczej warstwy materiału. Im wyższy pułap cenowy, tym większe szanse na to, że zastosowane ściany będą większej grubości, co przełoży się na sztywność obudowy i jej korzystne właściwości akustyczne. Ogólna zasada jest prosta: im więcej materiału użytego do budowy i im bardziej jest on egzotyczny, tym wyższa cena kolumny.
Dodatkowe usztywnienia – kręgosłup w służbie dźwięku
Można by pomyśleć, że skoro naturalne drewno jest tak świetnym materiałem do tworzenia obudowy – o metalach nie wspominając – to po co dodatkowe usztywnienia? Pytanie to nie pozostaje bez odpowiedzi szczególnie w konstrukcjach z topowej części portfolio producentów. Sztywny „kręgosłup” w połączeniu z masą pozostałych części tworzy obudowę, która naturalnie staje się tłumikiem niepożądanych drgań i podbarwień dźwięku. Przecież właśnie ich chcemy uniknąć im wyżej wspinamy się po szczeblach ceny sprzętu.
Do najbardziej znanych form takich konstrukcji należy między innymi rozwiązanie Matrix stosowane przez Bowers & Wilkins w kolumnach serii 700 oraz 800. Drewniane kratownice są zoptymalizowane kształtem oraz wymiarami do poszczególnych modeli, co daje każdemu z nich pożądane właściwości jeśli chodzi o strukturę.
Pomimo użycia najwyższej klasy aluminium w swoich produktach, usztywnień nie szczędzi również Magico – amerykański producent kolumn klasy hi-end. Nawet w najbardziej bazowym modelu A1 znajdziemy dodatkowe elementy z aluminium umieszczone prostopadle do pionowych ścian obudowy. Choć w przypadku Magico ciężko nazwać wycenę na poziomie 9000 funtów jako „bazową”. Bez wątpienia nie jest to produkt dla każdego, ale w zamian otrzymujemy nowatorskie rozwiązania konstrukcyjne oraz inżynierię najwyższej klasy.
Wytłumienie – wisienka na torcie
Nawet jeśli obudowa świetnie tłumi drgania mechaniczne, które powstają podczas pracy głośnika jeden problem pozostaje nierozwiązany. Są nim podbarwienia dźwięku wynikające z odbić fali akustycznej od ścian wewnątrz obudowy. Skoro doświadczeni melomani adaptują akustycznie swoje pomieszczenia ze sprzętem, dlaczego nie zrobić tak wewnątrz kolumny?
Dodatkowe wygłuszenie stosuje się w kolumnach nie od dziś – to popularne i stosunkowo proste rozwiązanie na stworzenie neutralnych warunków w obudowie. Jak jednak ze wszystkim w dobrym audio, nawet tu można popełnić kilka błędów, albo stworzyć dzieło inżynierii.
Największym błędem producenta zwykle będzie całkowita rezygnacja ze stosowania materiałów pochłaniających. Wówczas drgania powietrza tworzone w trakcie pracy przetwornika odbijają się od ścian obudowy, wracając w kierunku membrany. Jeśli dodatkowo obudowa nie posiada stratnego portu bas-reflex, ciśnienie akustyczne może częściowo powrócić na membranę. Generuje to dodatkowe, niekontrolowane drgania, czego skutkiem mogą być słyszalne podbarwienia poszczególnych częstotliwości.
Aby tego uniknąć równie ważna jest ilość, co rodzaj użytego materiału wygłuszającego. Do najczęściej stosowanych rozwiązań zaliczają się syntetyczne gąbki dodatkowo formowane w kształt fali lub rąbków. Nieregularna struktura tych materiałów pozwala zatrzymać w sobie energię fali akustycznej. Dzięki temu przetwornik ma bardziej neutralne warunki pracy. Kolumny klasy hi-end mogą wykorzystywać kilka rodzajów materiałów dźwiękochłonnych – na przykład maty bitumiczne jako baza połączone z grubą warstwą wełny mineralnej lub innych syntetycznych tworzyw tłumiących. Może to być na przykład specjalnie opracowana pianka stworzona z mieszanki takich materiałów jak wełna, poliuretan czy włókno szklane.
Podsumowanie
Jak zapewne zauważyliście pozornie proste zagadnienie obudowy pełni w systemie audio kluczową rolę. Kolumna głośnikowa podobnie jak instrumenty, z których muzyka powstaje muszą być wykonane starannie i traktowane jako ważny element konstrukcji. Rzadko wspomina się przy tym o sztuce kompromisu – czasem prostsza technicznie obudowa z materiałów wyższej klasy może okazać się lepsza niż skomplikowana struktura stworzona z tańszych. Kluczowa cecha, do której dążą projektanci to zapewnienie przetwornikom optymalnych warunków pracy. Ograniczenie drgań i nienaturalnych podbarwień gwarantuje brzmienie wywołujące szeroki uśmiech na twarzy. Dokładnie tego chciałby każdy meloman!
Jeśli chcesz poszerzyć swoją wiedzę z zakresu akustyki i dobrego brzmienia serdecznie zachęcamy do śledzenia kolejnych części tego cyklu. Omówimy w nim pozostałe cechy tworzące świetne kolumny głośnikowe, patrząc na rozwiązania technologiczne. Zapraszamy również do Strefy Wiedzy oraz na oficjalnego bloga Top Hi-Fi & Video Design. Znajdziesz tam poradniki, rankingi oraz nowości ze świata sprzętu grającego. Nasze salony również pozostają otwarte dla wszystkich poszukujących najlepszego dźwięku w każdym przedziale cenowym. Chętnie służymy pomocą i profesjonalnie przygotowujemy odsłuchy wybranego sprzętu. Serdecznie zapraszamy!
Komentarze
Prawdziwe kompedium wiedzy ;)