Zespoły głośnikowe, zwane potocznie kolumnami, podobnie jak inne źródła promieniujące energię akustyczną – czyli po prostu dźwięk – wykazują pewną zależność charakterystyki kierunkowości od częstotliwości. Zjawisko to występuje najsilniej przy wyższych (większych) częstotliwościach.
Ustawiając kolumny głośnikowe w pomieszczeniu szybko zauważamy, że dźwięk wydobywający się z nich najlepiej słychać tylko z pewnej ich strony (kierunku). Niezależnie od tego, jak dokładnie rozstawiono zespoły głośnikowe, to zjawisko kierunkowości bezpośredniego promieniowania jest wyraźne i łatwe do określenia.
W tym miejscu warto zaznaczyć, że nie jest to prosta analogia do reflektora samochodowego czy zwykłej latarki. Nie jest to też zwarty snop dźwięku, porównywalny ze światłem wysyłanym przez latarnię morską.
Fale akustyczne wysyłane przez głośnik nie są ani kuliste, ani płaskie, a ich kształt jest zależny od częstotliwości. W konsekwencji prowadzi to do sytuacji, w których w różnych punktach przestrzeni otaczającej głośnik ustala się inna wartość ciśnienia akustycznego, nawet punktów jednakowo odległych od głośnika.
Gdybyśmy chcieli to skrupulatnie zmierzyć w każdym takim punkcie, a następnie uzyskane w ten sposób wyniki nanieść na kartkę papieru, w postaci tzw. wykresu kołowego, a dokładniej biegunowego układu współrzędnych, to uzyskalibyśmy coś, co nazywa się charakterystyką kierunkowości głośnika.
Z teoretycznego punktu widzenia, charakterystyka kierunkowości głośnika jest określona zależnością jego efektywności od kąta względem jego osi. Pomiaru dokonuje się w stałej odległości od głośnika. Ponadto, charakterystyki kierunkowe mają ścisły związek z właściwościami przestrzennymi samej reprodukcji.
A dzieje się tak dlatego, że do słuchacza dociera nie tylko promieniowanie bezpośrednie dźwięku, ale również fale odbite. Informacje o przebiegu charakterystyki przetwarzania również pod innymi kątami, zwłaszcza tymi niedalekimi osi głównej, mają niebagatelne znaczenie dla ostatecznego wrażenia brzmieniowego.
Jak brzmi formalna definicja?
Charakterystyka kierunkowości głośnika przy określonej częstotliwości to przestawienie – zwykle w postaci wykresu (rysunku) rozkładu wartości skutecznych ciśnienia fali akustycznej o określonej częstotliwości na okręgu koła, w którego środku znajduje się głośnik.
Jakie z tego płyną praktyczne wnioski?
Zwykle można wskazać kierunek względem głośnika tzw. oś odniesienia, w którym wysyłana fala dźwiękowa najmniej odbiega od przebiegu sygnału wejściowego. Najczęściej jest to oś symetrii głośnika.
Co więcej, głośniki promieniują na ogół w ten sposób, że przy tonach wyższych promieniowanie skupia się w wąskim stożku wokół osi symetrii głośnika. Co najważniejsze, kierunkowość promieniowania wyostrza się ze zwiększeniem stosunku średnicy głośnika do długości promieniowanej przez niego fali. Czyli im większa jest średnica membrany, albo odtwarzane przez nią częstotliwości tym dźwięk staje się bardziej „kierunkowy”. Co to oznacza? Stojąc bardziej z boku – nie na wprost kolumny głośnikowej – usłyszymy bardziej zubożone brzmienie.
Spowodowane jest to tym, że zwykle ciśnienie akustyczne silnie spada dla wartości kątów między 45 a 90 stopni. Przyjmuje się, że użyteczna charakterystyka w płaszczyźnie poziomej, zawierającej wyróżnioną, optymalnie dobraną oś zestawu, mieści się w kącie ± 30 stopni od tej osi oraz w płaszczyźnie pionowej w kącie ± 10 stopni.
Gdy wymagana jest szersza charakterystyka to stosuje się głośniki o specjalnej konstrukcji, np. o symetrii walcowej, które w pewnej płaszczyźnie promieniują równomiernie na wszystkie strony np. głośnik wysokotonowy typu 4Pi firmy ELAC.
Znajomość tych zagadnień może z pozoru wydawać się trudna i zbędna dla przeciętnego użytkownika zespołów głośnikowych. Jednak mając pewne wyobrażenie, w jaki sposób kolumny przetwarzają dźwięk, łatwiej jest je prawidłowo ustawić w pomieszczeniu, względem miejsca odsłuchowego, a także zrozumieć istotę różnic w dźwięku słyszanego w różnych punktach tego pomieszczenia.
Komentarze