Rodzaje zestawów głośnikowych

Kolumny głośnikowe są nieodłącznym elementem zestawu audio. Wiele czynników ma wpływ na wierność i jakość odwzorowania sygnału przez głośniki, co sprawia, że ich dobór nie powinien być kwestią przypadku. Na co więc zwrócić uwagę przy wyborze odpowiednich zestawów głośnikowych? O tym dowiecie się z naszego poradnika.

Zasada działania głośników pozostaje niezmienna od prawie 100 lat. Nie znaczy to bynajmniej, że od chwili zaprojektowania głośnika elektrodynamicznego w 1924 roku nie powstały żadne innowacje. Obok przetworników tego typu, opracowano, a dalej nieustannie doskonalono głośniki elektrostatyczne, magnetostatyczne (w postaci płaskich paneli promieniujących do przodu i do tyłu), kolumny hybrydowe (zawierające głośniki różnych typów) oraz głośniki w zupełnie nowej technologii płaskich paneli NXT.

Zestawy głośnikowe obejmują zasadniczo dwie główne podgrupy:

• monitory studyjne (monitory „bliskiego pola” i „rozproszonego pola”),
• kolumny domowe.

Z uwagi na zasadę działania dzielimy je na:

• głośniki pasywne – do działania wymagają zewnętrznej elektroniki, wzmacniacza stereo lub amplitunera stereo czy amplitunera kina domowego, która dopiero będzie w stanie zasilić głośniki, czyli podać im sygnał o odpowiednich parametrach, co my postrzegamy jako dźwięk. Są zdecydowanie popularniejszym, bardziej klasycznym rodzajem głośników, jak np. pięknie wykonane kolumny podstawkowe ELAC Solano BS283,

• kolumny aktywne – cała elektronika umieszczona jest wewnątrz obudowy. Nie potrzebują zatem zewnętrznego wzmacniacza zintegrowanego ani, coraz częściej, kabli poza zasilającym. Za przykład głośników aktywnych mogą posłużyć kolumny podłogowe Audio Pro A36, które są świetnym rozwiązaniem dla osób ceniących sobie wygodę, jaką niesie odtwarzanie muzyki bez zbędnych przewodów.

Wśród zestawów głośnikowych stosowanych przez profesjonalistów w studiach nagraniowych największą popularnością cieszą monitory „bliskiego pola”.

Charakteryzują się małą wartością efektywności (rzędu 84 dB/ 1 W/ 1 m), bardzo wyrównaną charakterystyką częstotliwościowa w zakresie tonów średnich i małymi zniekształceniami. Zawierają tylko wysokiej klasy głośnik średnioniskotonowy i dopasowany do niego wysokotonowy – taka konstrukcja określana jest mianem dwudrożnej.

W tym miejscu, należy to jasno powiedzieć, że monitory „bliskiego pola” nie nadają się do odsłuchów w domu. Mają poważne ograniczenia zarówno w natężeniu, jak i „rozciągnięciu” niskich częstotliwości. Ograniczona jest też skala dynamiczna. Do prawidłowej pracy potrzebują niezwykle silnych wzmacniaczy, które bez zniekształceń będą w stanie wytwarzać bardzo duże natężenia dźwięku i to w bardzo krótkim czasie.

Brak niskich tonów i nie najlepsza dynamika – to ich cechy nie akceptowane przez audiofilów.

Drugim rodzajem są monitory „rozproszonego pola”. Są to wmurowane w ściany studia potężne zespoły głośnikowe. Także nie nadające się do zastosowań poza studiem.

Kolumny domowe

Kolumny domowe to zazwyczaj kolumny pasywne, aczkolwiek coraz popularniejszym rozwiązaniem stają się także aktywne kolumny głośnikowe. Duża różnorodność rozwiązań sprawia, że głośniki można rozmaicie sklasyfikować, np. w odniesieniu do:

• ceny,
• zastosowanej technologii,
• liczby przetworników,
• podziału pasma,
• zasady działania.

Dość istotny z technicznego punktu widzenia jest podział materiałów stosowanych do produkcji membran przetworników. Można podzielić na:

• kolumny tanie – membrany średniotonowe z papieru albo polipropylenu; wysokotonowe kopułki z miękkich materiałów tekstylnych,
• kolumny drogie – „twarde” głośniki średniotonowe z wyszukanych materiałów: aluminium, tytan, papier wzmacniany włóknem węglowym, kewlar, polikewlar lub radial; jedwabne lub metalowe kopułki wysokotonowe.

Dwu- czy trójdrożne? A może jeszcze bardziej rozbudowane?

Ucho ludzkie słyszy dźwięki o częstotliwościach od 16 Hz do 18-20 kHz, zwłaszcza u młodej osoby. Niestety nie istnieje przetwornik elektroakustyczny zdolny do dokładnej reprodukcji dźwięków w tak szerokim zakresie częstotliwości. Z tego względu konstruktorzy kolumn stosują co najmniej dwa przetworniki – kolumna dwudrożna. Jeden odpowiada za niskie i średnie tony, drugi – za soprany. Jest to najprostszy i najczęściej stosowany podział. Z jednej strony, pozwala zbudować kolumnę relatywnie niedrogą, z drugiej – zaoferować brzmienie o jakości audiofilskiej – pod warunkiem że głośniki są odpowiedniej klasy.

Rozwiązaniem kompromisowym, ale zarazem bliskim doskonałości jest układ dwudrożny, w którym głośnik średnioniskotonowy pracuje w większej obudowie wentylowanej otworem basrefleksu. Duża komora pozwala wydobyć z niego maksimum możliwości, a współdziałanie z tylną ścianą pomieszczenia wydatnie zwiększa ciśnienie niskich częstotliwości.

Kolumny trójdrożne są z natury bardziej złożone i droższe w produkcji. Przykładem może być tu znakomity zestaw głośnikowy Bowers & Wilkins 803 D4.

Pozwalają jednak na znacznie więcej. Ich potencjał ujawnia się w postaci przede wszystkim większego zakresu dynamiki i szerszego pasma przenoszenia. Duże kolumny high-endowe są najczęściej trój- lub czterodrożne. Nie znaczy to jednak, że im bardziej złożony podział pasma, tym lepiej. Wszystko zależy od konkretnej aplikacji głośników, jakości obudów oraz… wizji projektanta.

Warto pamiętać, że większość zestawów domowych charakteryzuje się umiarkowaną skutecznością 86-93 dB/1 W/1 m, co odpowiada dość ograniczonej efektywności lub sprawności (rozumianej jako stosunek energii dostarczanej do wielkości energii uzyskanej, wypromieniowanej). Sprawność klasycznej kolumny głośnikowej waha się od 0,2 do 1 %.

Do ustawienia na podstawkach czy bezpośrednio na podłodze?

Kolumny głośnikowe, ze względu na wielkość, dzielą się na

• kolumny podstawkowe,
• kolumny podłogowe.

Jedne i drugie konstrukcje mają swoich zwolenników. Kolumny podstawkowe oferują zwykle brzmienie bardziej precyzyjne, natomiast zestawy głośników podłogowych epatują słuchacza rozpiętością basu i szerszym zakresem dynamiki.

Kolumny podstawkowe Bowers & Wilkins 706 S2 łączą najnowsze rozwiązania z niewielkim rozmiarem. Pozwalają sprowadzić studyjną czystość i precyzję z których słyną kolumny Bowers & Wilkins do domowego systemu audio.

Przy zestawach głośników podstawkowych przydatne mogą okazać się podstawki.

Te z kolei mają do wykonania dwa ważne zadania. Pierwsze to umieszczenie głośnika wysokotonowego mniej więcej na wysokości ucha słuchacza. Wysokie tony są promieniowane przez kolumny ściśle kierunkowo.

W związku z tym, jeśli uszy znajdują się na wysokości bardzo różnej od tej, na której znajduje się tweeter (głośnik wysokotonowy), to może (acz nie musi) dojść do zaburzenia równowagi rejestrów. Z tego względu najlepszy efekt brzmieniowy uzyskamy wówczas, gdy głośnik wysokotonowy zostanie umieszczony mniej więcej na wysokości uszu. Drugą istotną właściwością podstawek jest zapewnienie stabilnego oparcia kolumnom. Chodzi o skuteczne odprowadzanie wibracji obudowy do podłoża. Najlepsze modele podstawek są wyjątkowo ciężkie. Wówczas wibracje są tłumione i nie przenoszą się do podłogi. Nie znaczy to jednak, że tylko ciężkie podstawki są dobre. Najważniejsza jest zawsze duża stabilność.

Kolumny podłogowe są zwykle na tyle wysokie, że głośnik wysokotonowy znajduje się na wysokości uszu osoby siedzącej. Ponieważ są z reguły dużo większe, możliwe jest stosowanie bardziej skomplikowanych układów głośnikowych. Wiele czasu minęło, nim pojawiły się kolumny głośnikowe o proporcjach, jakie znamy dziś – wysokie i smukłe. Niegdyś o wiele popularniejsze były kolumny dużo płytsze, ale szerokie – było to konsekwencją umieszczania dużego głośnika basowego na ściance przedniej. Dziś konstruktorzy chętniej sięgają po mniejsze przetworniki o dużych wychyleniach membrany, co rekompensuje (przynajmniej częściowo) „ubytek” powierzchni drgającej. Dzięki temu kolumny są smuklejsze i po prostu ładniejsze – a to coraz częściej ma decydujące znaczenie przy kupnie. Przejawem tego trendu jest montowanie głośników basowych na ściankach bocznych.

Głośniki w obudowie tubowej

Głośniki tubowe wynaleziono w latach 20. ubiegłego wieku. Na początku miały zastosowanie wyłącznie do celów profesjonalnych. Tub używano w kinach, salach koncertowych czy wreszcie na dworcach kolejowych. Wraz z renesansem wzmacniaczy lampowych typu Single Ended Triode o bardzo małej mocy wyjściowej, głośniki tubowe trafiły do salonów najbardziej zagorzałych audiofilów.

Z technicznego punktu widzenia tuba jest transformatorem (akustycznym), którego zadanie polega na przybliżeniu małej impedancji akustycznej wolnej przestrzeni do wysokiej impedancji mechanicznej membrany, czego rezultatem jest wysoka sprawność głośnika.

Przetwornik tubowy nawet w dziedzinie niskich częstotliwości, których przetwarzanie sprawiło najwięcej problemów głośnikom dynamicznym, osiąga sprawność rzędu 50%, co – w porównaniu z 1% bardzo sprawnego klasycznego głośnika dynamicznego – wydaje się wartością ogromną. Efektywność tub rzadko schodzi poniżej 105 dB. Do osiągnięcia bardzo dużych poziomów dźwięku potrzeba zatem niewielkich mocy.

Tuba mechanicznie połączona z membraną pozwala uzyskać wysokie ciśnienie akustyczne z mniejszej powierzchni drgającej. Mniejsza powierzchnia drgająca oznacza małą masę membrany, redukcję bezwładności. Jest to cenne przy oddawaniu transjentów. Taki przetwornik poradzi sobie z przetwarzaniem impulsów o dużej amplitudzie nieporównywalnie lepiej od konwencjonalnego. Nie będzie wprowadzał zniekształceń sygnałów docierających do niego w czasie wychylenia, ponieważ potrafi reagować niemal natychmiast.

Zalety głośników tubowych:

• wysoka skuteczność,
• znakomite oddawanie impulsów,
• szeroki kąt promieniowania, istotny przy uzyskiwaniu dobrych efektów stereofonicznych.

Wady głośników tubowych:

• duże podbarwienia tonów średnich,
• bardzo wysoka cena, wynikająca z zastosowanej technologii wytwarzania (nie najprostsza).

Inne rzadziej spotykane konstrukcje głośnikowe

Głośniki szerokopasmowe

Do tej grupy należą specjalnie zbudowane, pojedyncze głośniki, które bez dodatkowego wsparcia potrafią przetwarzać niemal cały słyszalny przez nas przedział częstotliwości. Pod względem konstrukcyjnym są niewiarygodnie trudne do wykonania. W związku z tym uzyskiwane rezultaty dalekie są od założeń teoretycznych. Stworzenie bowiem jednego głośnika, który potrafiłby równie swobodnie poradzić sobie z basem, co i z tonami wysokimi – nadal pozostaje w sferze ideałów.

Głośniki magnetostatyczne

Przetwornik z płaską, bardzo lekką membraną zdolną w jak najkrótszym czasie zareagować całą swoją powierzchnią na impuls ze wzmacniacza.

Głośniki elektrostatyczne

W głośnikach elektrostatycznych wykorzystuje się zjawisko przyciągania lub odpychania dużych powierzchni odpowiednio spolaryzowanych wysokim napięciem. Jedną z nich jest membrana, znajdująca się między dwiema dużymi elektrodami stałymi. Membrana jest spolaryzowana wysokim napięciem stałym a do zewnętrznych elektrod doprowadza się sygnał akustyczny. Zmiany pola elektrycznego wewnątrz takiego układu, powodują działanie zmiennej siły. Membrana drga zgodnie z sygnałem akustycznym.

Głośnik krystaliczny (znany też jako piezoelektryczny)

Membrana głośnika krystalicznego jest na stałe połączona z elementem piezoelektrycznym albo sama jest wykonana z takiego materiału. Zmiany pola elektrycznego wewnątrz elementu piezoelektrycznego powodują jego odkształcenia, czyli drgania, co skutkuje słyszalnym dźwiękiem.

Głośniki jonowe

Nie mają membrany. Fala akustyczna powstaje w nich bezpośrednio wskutek drgań jonów w pewnej objętości zjonizowanego gazu. Jony są pobudzane do drgań przez zmienne pole elektryczne. Jonizację gazu osiąga się przez lokalne podgrzanie go do bardzo wysokiej temperatury.

Co wybrać?

Wielkość kolumn głośnikowych powinna być dostosowana do wielkości pomieszczenia. Dopasowanie zestawu głośnikowego do konkretnego pokoju jest jednym z najistotniejszych i, paradoksalnie, najczęściej lekceważonych czynników decydujących o brzmieniu każdego systemu audio.

Nie ma sensu umieszczanie w pomieszczeniu o powierzchni 10 m² dużych kolumn podłogowych – przede wszystkim ze względu na problemy, jakie mogłyby się pojawić przy odtwarzaniu basu. W dużym pomieszczeniu o powierzchni powyżej 30 m² kolumny podstawkowe będą z kolei brzmieć zbyt lekko.

Przyjmuje się zatem, że do pokoju o powierzchni 20 m², będzie pasować znakomita większość kolumn dwudrożnych, a więc takich, w których występuje jedna częstotliwość podziału na tony niskie i średnie (zazwyczaj obsługiwane przez jeden głośnik) i na tony wysokie. Mogą to być konstrukcje wolnostojące albo przeznaczone do ustawienia na podstawkach.

Równie dobrze mogą się sprawować kolumny trójdrożne z niezbyt dużą skrzynią i wylotem basrefleksu z przodu. Jeśli tylko bas jest dobrze kontrolowany, można śmiało je stosować nawet w mniejszym pomieszczeniu.

Do nagłośnienia większych pomieszczeń z reguły stosuje się więc kolumny wolnostojące albo kombinacje z tzw. subwooferem, np. Indiana Line BASSO 840 – specjalnie zaprojektowanym głośnikiem (lub głośnikami), który odtwarza najniższe częstotliwości i współpracuje na przykład z dwoma małymi zestawami podstawkowymi, rewelacyjnie odtwarzającymi tony średnie i wysokie.

Zapraszamy do salonów

Natomiast jeżeli masz dodatkowe pytania na temat sprzętu audio lub chciałbyś przekonać się o tym, jak dana konstrukcja sprawuje się w praktyce, odwiedź jeden z naszych salonów, gdzie nasi doradcy chętnie odpowiedzą na wszelkie pytania.