Każdy, kto interesuje się sprzętem audio wysokiej jakości, dobrze wie, jak wiele czynników musi w nim „zagrać”, by do naszych uszu mógł dotrzeć odpowiedni dźwięk. Od źródła sygnału, przez odpowiednio podłączone przewody, zasilanie, głośniki, aż po sam materiał muzyczny w postaci plików lub fizycznego nośnika – jest mnóstwo aspektów, które wpływają na ostateczne brzmienie. Wewnątrz systemu audio jest jeszcze jeden element, którego najczęściej nie widzimy, a który pozwala usłyszeć spójny i uporządkowany dźwięk – zwrotnica. To właśnie temu podzespołowi przyjrzymy się bliżej.
Dużą część tego, co ma znaczenie w kontekście jakości kolumny głośnikowej możemy zobaczyć i docenić jako walory wizualne: obudowa, membrany przetworników czy nawet terminale głośnikowe do podłączenia kabli. Istnieje jednak jeszcze jeden element, dzięki któremu kolumny wyposażone w dwa lub więcej przetworników mogą w ogóle działać. To właśnie wspomniana już we wstępie zwrotnica głośnikowa. Jest to nic innego filtr lub – jak kto woli – „sitko”, do którego wrzucamy cały dźwięk pochodzący ze źródła sygnału.
Wielkie fale
Z lekcji fizyki pamiętamy, że zakres częstotliwości dźwięku, jaki jest słyszalny przez człowieka obejmuje częstotliwości od ok. 20 Hz do ok. 20 kHz. To ogromnie duża rozpiętość, ponieważ fala dźwiękowa najniższej częstotliwości jest tysiąckrotnie dłuższa, niż fala dźwiękowa częstotliwości najwyższej. Z naszych poprzednich materiałów naszego cyklu „Kolumny głośnikowe bez tajemnic” pamiętamy także, na jakiej zasadzie działa przetwornik elektroakustyczny i jak wielka odpowiedzialność za przetwarzanie drgań w fale dźwiękowe na nim ciąży. Otóż, właśnie ze względu na ogromną rozpiętość długości fal akustycznych słyszalnych przez człowieka, nie jest możliwe skonstruowanie pojedynczego przetwornika zdolnego efektywnie obsłużyć wszystkie fale dźwiękowe naraz! Zatem, aby było możliwe odtwarzanie pełnego spektrum dźwięku, zarówno przez ważące ułamki gramów membrany wysokotonowe, jak i ciężkie stożki basowe, pasmo akustyczne należy podzielić na co najmniej dwa, a jeszcze lepiej – trzy – podzakresy. I do tego właśnie służy zwrotnica głośnikowa.
Filtrujemy
Aby nasze sita mogły zadziałać, łączy się w nich działanie trzech typów elementów – cewek, kondensatorów oraz rezystorów. Po odpowiednim dobraniu ich wzajemnych wartości, są w stanie filtrować sygnał, czyli oddzielać od siebie odpowiednie częstotliwości. Przekierowując wybrane zakresy częstotliwości do odpowiednio dla nich skonstruowanych przetworników, konstruktor jest w stanie stworzyć kolumnę głośnikową, spójnie i efektywnie przetwarzającą niemal cały zakres częstotliwości słyszalny przez człowieka.
Zwrotnica, dzięki swojemu działaniu, jest też bezpiecznikiem dla przetworników. Przykładowo, delikatna kopułka wysokotonowa o bardzo małym skoku membrany mogłaby się uszkodzić w mgnieniu oka, gdyby powędrował do niej sygnał o pełnej mocy basu. Z kolei, sygnał o zbyt wysokiej częstotliwości doprowadzony do głośnika nisko-średniotonowego, spowodowałby powstanie wyjątkowo męczących dla ucha rezonansów membrany. Tak więc dzięki zwrotnicy cieszymy się muzyką bez nadmiernego myślenia o technicznych aspektach sprzętu.
Niewidoczne, ale słyszalne – czyli najpierw obliczenia
Właśnie dowiedziałeś się dlaczego w kolumnach głośnikowych znajduje się omawiany układ elektroakustyczny. Pozostaje kolejne niewyjaśnione pytanie – jaki jest wpływ zwrotnicy na brzmienie poza wspomnianym podziałem na poszczególne pasma? To bardzo ciekawy aspekt konstrukcyjny, któremu coraz czujniej przyglądają się inżynierowie świata hi-fi.
Jak to często bywa w audio, diabeł tkwi w szczegółach. Dopracowanie kolumn głośnikowych wymaga zwrócenia uwagi nie tylko na przetworniki czy obudowę, ale również na efektywność danego przetwornika, własności akustycznych jego membrany czy przesunięcia fazowe wynikające z konstrukcji obudowy. Dzięki symulacjom i testom odsłuchowym inżynierowie mogą mieć pewność, że każdy przetwornik będzie przenosił pasmo w taki sposób, do którego został zoptymalizowany.
Materiały – klucz do najlepszego brzmienia
Poza odpowiednim podziałem częstotliwości, bardzo istotna jest typ oraz jakość komponentów użytych do stworzenia zwrotnicy. Decydującym czynnikiem przy ich doborze jest nie tylko budżet (a więc i klasa lub inaczej – jakość) konstrukcji ale także rola, jaką dany komponent pełni w omawianym filtrze. Jako przykład weźmy cewki powietrzne oraz rdzeniowe. Czym one się różnią? Przede wszystkim tym, że rdzeniowe oferują znacznie większą indukcyjność przy podobnym rozmiarze, a więc zadziałają przy sporo niższych częstotliwościach, bez potrzeby odwijania połowy uzwojenia transformatora. Umożliwia to zastosowanie komponentu o racjonalnym rozmiarze i cenie w gałęzi filtra głośnika niskotonowego. Z drugiej jednak strony, rdzeń ferrytowy użyty do ich konstrukcji, generuje słyszalne zniekształcenia. Szczęśliwym zbiegiem okoliczności, nie są one dokuczliwe w niskim zakresie częstotliwości, gdzie zarówno czułość ludzkiego ucha jak i efektywność napięciowa przetworników są o wiele niższe niż dla tonów wysokich. W przypadku gałęzi filtra głośnika wysokotonowego „w dobrym tonie” jest użycie cewki powietrznej, która nie pogarsza jakości dźwięku na słyszalnym poziomie.
Jeżeli ktoś ominął, zachęcamy do zapoznania się z pozostałymi częściami cyklu o kolumnach głośnikowych:
- Kolumny głośnikowe bez tajemnic – wprowadzenie
- Kolumny głośnikowe bez tajemnic – obudowa
- Kolumny głośnikowe bez tajemnic – głośnik średniotonowy
- Kolumny głośnikowe bez tajemnic – głośnik wysokotonowy
- Kolumny głośnikowe bez tajemnic – głośnik niskotonowy
Ta sama zasada dotyczy kondensatorów. W układzie zwrotnicy spotykamy najczęściej dwa ich typy – elektrolityczne oraz foliowe, czasem zwane polipropylenowymi, z racji materiału ich dielektryka. Tu obowiązuje identyczna zasada, co w przypadku cewek – „elektrolity” w zwrotnicy ułatwiają osiągnięcie bardzo dużej pojemności przy niewielkim koszcie oraz rozmiarze, ale oczywiście, za cenę pewnej, choć nieznacznej, degradacji jakości dźwięku. Na szczęście, ich wpływ na ostateczne brzmienie kolumny jest daleko mniejszy niż cewki rdzeniowej i producenci nie wahają się stosować takich komponentów w całej topologii układu. Kondensatory foliowe, dzięki swojej absolutnej jakości, trafiają najczęściej do bardzo wysokiej klasy kolumn głośnikowych.
Każdy kondensator, fragment przewodu czy cewka jest kolejnym elementem, który ostatecznie wpływa niekorzystnie na słyszalne aspekty brzmienia, takie jak przejrzystość, scena dźwiękowa czy rozdzielczość. Komponenty zwrotnicy w kolumnie głośnikowej mogą zostać zamontowane na różne sposoby – na płytce drukowanej (PCB), zlutowane punkt do punktu na kawałku drewnianej deseczki lub przylutowane do listwy sygnałowej, będąc umieszczanymi obok ściany obudowy lub terminala głośnikowego. Ma to, rzecz jasna, marginalne znaczenie dla końcowej jakości, lecz estetyka i solidność budowy zwrotnicy głośnikowej stanowi prawdziwą wizytówkę producenta sprzętu audio.
Geniusz, jak to zwykle bywa, tkwi w przemyślanej prostocie. Starannie wyliczona i zaprojektowana konstrukcja pozwala zmniejszyć liczbę elementów układu, ograniczając tym samym zniekształcenia w torze sygnałowym. Świetnym przykładem inżynieryjnego wyrafinowania są kolumny Magico, gdzie każdy podzespół zwrotnicy jest najwyższej jakości.
Dbałość o detale coraz częściej widzimy też w kolumnach ze średniej półki cenowej, a więc tych znacznie przystępniejszych amatorom dobrego brzmienia. Ulepszenia zwrotnicy przeszła niedawno cała seria 600 od brytyjskiej marki Bowers & Wilkins. Zmiany obejmują między innymi starannie dobrane kondensatory polipropylenowe Bevenbi. Cała konstrukcja ogranicza się do kilkunastu uporządkowanych elementów, co słyszalnie poprawiło jakość średnich i wysokich tonów w drugiej generacji serii 600.
Podsumowanie
Czytelnicy śledzący naszego bloga prawdopodobnie mogli zapoznać się z poprzednimi częściami serii „Kolumny głośnikowe bez tajemnic”. Mamy nadzieję, że informacje zebrane w pigułce pozwoliły dowiedzieć się czegoś nowego początkującym melomanom, a doświadczonym słuchaczom odświeżyć pewne informacje. Podsumujmy zatem ostatnią część cyklu w kilku punktach:
- zwrotnica to mózg każdej kolumny głośnikowej. Układ jest niezbędny w każdej konstrukcji wykorzystującej dwa lub więcej przetworników;
- głównym zadaniem jest podział pasma akustycznego na mniejsze podzakresy;
- odpowiednio dobrane parametry kondensatorów, cewek i rezystorów gwarantują warunki pracy dopasowane do każdego przetwornika;
- kolumny klasy hi-end korzystają ze zwrotnic na komponentach najwyższej dostępnej jakości, dzięki czemu niekorzystny wpływ układu na wrażliwy sygnał analogowy jest ograniczony do minimum;
- coraz częściej spotykamy się z ulepszeniami jakości zwrotnic także w przystępnych cenowo kolumnach, co jest świetnym trendem bezpośrednio przekładającym się na lepsze brzmienie.
Wybór elementów do pierwszego systemu stereo może okazać się wyzwaniem. Jeśli szukasz kolumn, wzmacniacza czy źródła sygnału spełniającego Twoje preferencje, zapraszamy do lektury naszego oficjalnego bloga. Starannie przygotowane testy i porównania można znaleźć w Strefie Wiedzy, gdzie rekomendujemy najlepszy sprzęt w swojej klasie cenowej. Zapraszamy też do naszych salonów Top Hi-Fi & Video Design rozmieszczonych po całej Polsce. Przygotowujemy w nich profesjonalne odsłuchy wybranych urządzeń i doradzamy, by zakupiony sprzęt cieszył użytkowników przez lata.
Komentarze