Głośniki bez tajemnic – Obudowa

O obudowie była mowa na początku serii, która miała na celu wyjaśnienie roli głośnika w systemie audio. Będzie ona głównym tematem drugiego tekstu z tej serii. Jakie są cechy charakterystyczne dobrej obudowy? I co mogą zrobić producenci, aby zapewnić najlepszą jakość dźwięku? Sprawdźmy!

Prawie jak instrument

Od wieków instrumenty z pudłem rezonansowym towarzyszyły ludziom w tworzeniu muzyki. Zadaniem specjalnie wyprofilowanego pudła, jak sama nazwa wskazuje, było wzmacnianie dźwięków wydobywających się ze strun lub membran (w pudłach instrumentów perkusyjnych). O ostatecznym brzmieniu decydowała wielkość i kształt skrzyni. Jak prawa fizyki odnoszą się do sprzętu, którego używamy do słuchania nagrań?

Można śmiało powiedzieć, że każdy producent hi-fi traktuje tworzenie głośnika jak instrument. Jest jednak zasadnicza różnica: w przypadku kolumn głośnikowych chcemy do minimum ograniczyć niekontrolowane odbicia i wibracje. Projektanci powinni zwracać uwagę na te podstawowe czynniki, aby osiągnąć swoje cele.

• Główny materiał, z którego wykonano obudowę
• Grubość każdej ścianki
• Obecność lub brak dodatkowych usztywnień wewnętrznych
• Współczynnik tłumienia obudów wykonanych z materiałów pochłaniających fale akustyczne

Materiał – pierwsza linia obrony

Jak już wspomnieliśmy, projektując obudowę głośnikową, chcemy uniknąć przenoszenia drgań z jednego przetwornika i uniknąć niekorzystnych podkolorowań dźwięku. Założenia te mogą zostać urzeczywistnione przez producentów eksperymentujących z materiałami jeszcze w fazie prototypu. Pewne rzeczy są jednak niezmienne. Najpopularniejsze materiały to drewno lub płyty drewnopodobne. Drugą najpopularniejszą opcją jest obudowa wykonana z metali – aluminium, lub kombinacji kilku innych metali, takich jak stal czy tytan.

Największymi zaletami drewna i płyt drewnopochodnych są:

Wysoka sztywność litego drewna, dotyczy również klejonych cienkich warstw MDF i innych materiałów drewnopodobnych

Generalnie możliwa jest duża masa własna, ale zależy to od materiału i jego struktury (gęstość może być większa w przypadku, gdy płyty MDF są specjalnie przygotowane)

Drewno jest prostsze w obróbce niż metale i kompozyty. Drewno wymaga jednak od producenta nieco mniej sprzętu i wiedzy jak się z nim obchodzić.

Chociaż jest to subiektywne, wiele osób lubi wygląd i odczucie naturalnego drewna lub szerokiej gamy fornirów w szafkach MDF. Łatwo jest dopasować głośniki do wystroju wnętrza.

Należy jednak pamiętać, że jakość dźwięku nie kończy się na drewnie. Producenci sprzętu hi-end poszukują materiałów podobnych do tych z Formuły 1. Wszystko w jednym celu: maksymalna jakość dźwięku. Jakie są korzyści z zastosowania metali i włókien węglowych w kompozytach takich jak włókno węglowe?

Przeczytaj również: Jaki gramofon kupić? Poradnik dla początkujących

Grubość ściany jest ważna

Jak wspomnieliśmy na początku, podstawową funkcją obudowy jest jak największa redukcja drgań. Głośnik zazwyczaj wykorzystuje od dwóch do trzech przetworników do produkcji dźwięku. Każdy przetwornik musi mieć zapewnione odpowiednie warunki, aby mógł ze sobą współpracować.

Przegroda może być użyta do oddzielenia przetworników w celu zapewnienia optymalnych warunków pracy. Zazwyczaj jest ona wykonana z tego samego materiału co reszta. Przegroda zapobiega przenoszeniu drgań powietrza z głośnika niskotonowego na wysokotonowy. Wymaga to „spokojniejszych” warunków. Inżynierowie mogą dzięki niej poprawić przejrzystość wysokich tonów i zachować solidny bas oraz wyraźne wokale. Takie rozwiązanie zastosowała firma ELAC w serii Debut oraz Bowers & Wilkins we flagowej serii 800. Obudowa, w której umieszczono głośnik wysokotonowy wykonana jest z jednego kawałka aluminium.

Producent może zdecydować o grubości ścianek lub obecności przegród. Konstrukcje budżetowe dążą do zapewnienia maksymalnej sztywności przy zastosowaniu jednej warstwy. Pułap cenowy określi, jak grube mogą być ścianki. Będzie to miało wpływ na sztywność obudowy i jej właściwości akustyczne. Zasadą jest, że cena głośnika wzrośnie, jeśli użyjemy bardziej egzotycznych materiałów.

Dodatkowe usztywnienia – kręgosłup w służbie dźwięku

Można by pomyśleć, że naturalne drewno jest świetnym materiałem do budowy obudów, nie wspominając już o metalach. Dlaczego więc potrzebne są dodatkowe usztywnienia? Pytanie to jest szczególnie istotne w przypadku konstrukcji wykonanych z najwyższej półki producentów. Połączenie sztywnego „kręgosłupa”, z masą pozostałych elementów, tworzy obudowę, która w naturalny sposób tłumi niepożądane drgania i podbarwienia dźwięku. Chcemy ich jak najbardziej uniknąć, dlatego podnosimy szczeble cenowe sprzętu.

Tłumienie – lukier na wierzchu

Pomimo tego, że obudowa świetnie radzi sobie z tłumieniem drgań mechanicznych, które powstają podczas pracy głośnika, to nadal pozostaje jeden problem. Jest nim podbarwienie dźwięku, które wynika z odbić energii akustycznej od ścian obudowy. Melomani, którzy nauczyli się dostosowywać akustycznie swoje pomieszczenia do posiadanego sprzętu, mogą to samo zrobić wewnątrz kolumny.

Od dłuższego czasu głośniki posiadają dodatkowe wygłuszenie. Jest to prosty i popularny sposób na stworzenie neutralnych warunków wewnątrz obudowy. Jak ze wszystkimi rzeczami w audio, zawsze są błędy i inżynieria.

Największym błędem producenta jest rezygnacja z zastosowania materiałów pochłaniających. Wibracje powietrza generowane przez pracę głośnika będą odbijać się od ścianek obudowy i wracać do membrany. Obudowa nie powinna mieć zbyt stratnego portu bass-reflex. W takim przypadku ciśnienie akustyczne może częściowo powrócić do membrany. Może to powodować dodatkowe, niekontrolowane wibracje, które mogą prowadzić do słyszalnych podkolorowań w poszczególnych częstotliwościach.

Można tego uniknąć, uważając na rodzaj i ilość zastosowanego materiału tłumiącego. Syntetyczne gąbki są powszechnie stosowane w formie fali lub rowka. Materiały te mają nieregularną strukturę, która pozwala na zatrzymanie energii akustycznej. Pozwala to na uzyskanie bardziej neutralnych warunków pracy. Głośniki klasy hi-end mogą wykorzystywać różne materiały dźwiękochłonne, takie jak maty bitumiczne, które działają jako podstawa i grube warstwy wełny mineralnej lub innego syntetycznego materiału tłumiącego. Może być ona wykonana z mieszanki materiałów takich jak wełna, poliuretan lub włókno szklane.

Podsumowanie

Jak zapewne zauważyliście, nawet najprostsze kwestie związane z obudową odgrywają kluczową rolę w systemie audio. Tak samo ważna jak instrumenty, które tworzą muzykę, obudowa głośnikowa musi być starannie wykonana i traktowana jako taka. Nieczęsto mówi się o tym, że kompromis jest możliwy. Czasami prostsza obudowa wykonana z wyższej jakości materiałów może być bardziej efektywna niż ta wykonana z tańszych materiałów. Projektanci muszą zapewnić przetwornikom optymalne warunki pracy. Dźwięk wywołujący uśmiech na twarzy uzyskamy dzięki redukcji wibracji i nienaturalnych barw. To jest dokładnie to, czego pragną miłośnicy muzyki!