obrazek4

Komplexní návrh basových boxů, včetně simulace ozvučnice

V tomto článku se dozvíte, jak pracovat s teoretickým i praktickým návrhem basových reproboxů základních typů ozvučnic na slušně laické úrovni, jak navrhnout ozvučnici podle simulací, a často nepublikované informace, pro které jinde nezbylo místo. Článek by měl sloužit pro pochopení práce reproduktorů začátečníky, proto vzorečky vynechám. Věřím, že dnes je moderní doba schopna zajistit a vypočítat potřebné informace bez tužky, papíru a mnoha výpočtů na koleni, ve kterých jsou čtenáři typičtí pro tento článek schopni udělat spouty chyb. Na pomoc jsem vybral jednoduchý program LspLAB. Už v demo verzi nabízí možnost korektní simulace, je zadarmo, a největší jeho zbraní proti konkurenci, v podobně WinISD, je jednoduchost. Pro ilustraci tedy použiji ten. Než se vrhneme do simulací, je potřeba jednotlivé ozvučnice a typy reproduktorů správně pochopit.

Typy ozvučnic, a jejich chování vůči reproduktoru

Protože reproduktory jsou pro zvyšování účinnosti a efektivity uzavírány do různých druhů ozvučnic, na rozdíl od volného prostoru jsou mnohem více ovlivňovány objemem vzduchu za/před membránou, konstrukcí a tvary samotné ozvučnice, a mnoha dalšími faktory, které ještě poznamenám.
Úkol ozvučnice je jasný – vyzářit do požadovaného prostoru co největší množství akustického tlaku při co nejnižším výkonu a zkreslení. Míru volby jednoho či druhého si musí každý zvolit sám podle situace, publika, a konkrétní potřeby.

Uzavřená ozvučnice – v jednoduchosti je síla.

Nejobyčejnější, a nejméně efektivní typ ozvučnic z popisovaných. Reproduktor uzavřený v určitém objemu vyzařuje přední membránou, zadní strana membrány je nevyužita – uzavřena a zatlumena samotnou ozvučnicí. Vyzářený akustický výkon tedy záleží pouze na přední straně membrány, u basů spíše na zdvihovém objemu reproduktoru. Směrem k nižším frekvencím dochází k vyšší výchylce do doby, než vratná síla kmitacího systému reproduktoru, a objem vzduchu za reproduktorem, nezačnou klást takový odpor, že reproduktoru nedovolí lineárně zvyšovat svoji výchylku. Jak membrána reproduktoru kmitá, mění se objem vzduchu – často docela malého – reproboxu. To způsobuje nelineární protisílu na membránu měniče. Vzniká tím zkreslení. Jako dobré řešení takového problému se reproduktory vyrábí, a přímo optimalizují. Vratná síla kmitacích systémů těchto reproduktorů, tvořená závěsem a spiderem klade nelineární odpor přesně opačným způsobem, a po sečtení těchto sil při kmitání membrány dochází k jejich linearizaci, a tím i zlepšení při vyšších výchylkách, které jsou pro tento méně účinný typ ozvučnice dnes typické. Mnoho firem má svoje modely určené přímo pro uzavřené ozvučnice. V této ozvučnici samozřejmě fungují prakticky všechny běžné reproduktory, ale výsledek nemusí být optimální – viz simulace reprosoustav.

Bassreflex – dobrý sluha, špatný pán.

Tato ozvučnice se dnes používaná nejhojněji , proto si ji rozebereme nejpodrobněji. Lidé přišli velmi záhy na fakt, že zadní strana membrány při reprodukci se nevyužívá, ba co víc, násilně utlumuje namísto jejího využití. To znamená ochuzení o vyšší akustický tlak, který lze vyvinout.Spatřili tedy potřebu v maximálním využití, a snaží se od té doby v menších ozvučnicích vyvinout co nejvyššího akustického tlaku. Zkrátka veliké bedny co málo hrají už nejsou v módě. Bylo tedy potřeba zvuk zadní strany membrány vyvést ven z ozvučnice, nejčastěji do směru reproduktoru – tedy dopředu. Zadní strana membrány však vyzařuje zvuk v protifázi, jelikož při pohybu membrány dopředu zadní strana vlastně „couvá“ oproti té přední. Takový zvuk ale využít nejde. Došlo by k akustickému zkratu reproduktoru, což znamená, že by se vyzářené frekvence od sebe odečetly. To způsobí pokles akustického tlaku, ale hlavně veliké navýšení výchylky reproduktoru. Přední a zadní strana membrány tedy nesmí ve stejném časovém intervalu sdílet jeden a ten samý vzduch kolem reproduktoru, jinak by se chovala stejně, jako kdyby žádnou ozvučnici kolem sebe neměla. Úkol je prostý – potřebujeme tyto frekvence sečíst. To lze provést jediným způsobem. K sečtení frekvencí vyzařovanými reproduktorem musíme zařídit, aby frekvence vyzářená jednou stranou membrány byla otočené či zpožděná natolik, aby s druhou stranou membrány pracovala relativně v protifázi. Jelikož však jedna strana membrány s tou druhou už z principu v protifázi pracuje, dojde k jejím sfázování, a tedy sečtení zvukových vln. Nutno podotknout, že fyzika ale ani lidské ucho není tak přesné a jednoznačné, aby bylo potřeba protifázi udržet na sto procent – takový reproduktor by na jedné frekvenci vyzařoval správně, při jakékoli odchylce by přestal uplně fungovat, nebo by došlo ke zkratu. Tak tomu rozhodně není. Čím více se zvuk zpožďuje, tím více se uniká akustickému zkratu, a přibližuje absolutnímu sečtení obou signálů. Znamená to tedy, že na jedné frekvenci bude absolutní vrchol sečtením dvou signálů, zatímco nad a pod inkriminovanou frekvencí, bude součet jen částečný.Inverzně to platí i pro akustický zkrat.

Zpoždění lze řešit dvěma způsoby. Jedním z nich je jednoduše vyrobit zvukovod tak dlouhý, aby se akustická vlna „dostavila“ na správné místo správně zpožděná. Takovýto obvod by ale pro basové pásmo byl veliký. Při potřebě vyzařovat frekvenci 50Hz přesně zpožděnou by to znamenalo délku kolem tří metrů. Délku by jsme mohli zkrátit, protože už víme, že přesné dodržení není potřeba striktně hlídat, hrát to bude také. Tři metry však na žádnou rozumnou délku zkracovat nejde. Jak jste jistě pochopili, toto není bassreflex.
Ozvučnice s touto metodou zpožďování zvukových vln se vyrábějí, ale mají mnoho nevýhod, včetně velikosti. Nazývají se jako Transmission Line(TML). Druhý způsob se řeší akustickým obvodem, zvaný „bassreflex“.

Bassreflexová ozvučnice

Je to jednoduchý vzduchový tunel, tvořený rourou, nebo stěnami reproboxu. Veškeré termíny jako průduch, reflektor, díra, jsou velmi nepřesné a dezinformační. V bassreflexu dochází též k otáčení fáze zvukových vln, nikoli však absolutním zpožďováním, nýbrž rezonancí vzduchu uvnitř tohoto tunelu. Frekvence rezonance se upravuje fyzickými rozměry bassreflexu. To jsou průřez a délka. Ladění záleží i na objemu ozvučnice, ve které pracuje, protože právě objemy ozvučnice a bassreflexu spolu vytvářejí správný rezonanční obvod. Jedno bez druhého nepracuje.
V bassreflexu dochází k proudění a prudkému pohybu vzduchu.To může při vysokých výchylkách reproduktoru vyvolat pazvuky díky turbulencím, proto je nutno dbát na jeho správně dymenzované rozměry, umožňující pohyb potřebného množství vzduchu. V menším nátrubku bude proudit vzduch rychleji než ve větším. Při větších výkonech ale opět začíná nastupovat problém velikosti, proto se bassreflexový nátrubek různě optimalizuje. Především celkovým tvarem -rovný, zůzně zahnutý (kvůli délce), geometrickým tvarem – kruh, čtverec, obdélník, nebo třeba trojůhelníky kolem reproduktoru, které v případě čtvercového tvaru čelní stěny zaberou nejméně místa. Zbývá ještě možnost tvarování bassreflexu z hlediska optimalizací pro snížení turbulencí. Rozšířením na koncích, variabilním průřezem, popřípadě povrchovou úpravou, která má ale nejnižší podíl funkční, na rozdíl od podílu estetického.

Při takovémto laborování obecně platí, že nejlepší tvar bassreflexového nátrubku je postupně rozšiřující (mírně,směrem ven z ozvučnice) s velkým rozšířením na koncích.

Tyto úpravy však mají vliv na celkové ladění bassreflexového obvodu. Výsledek bassreflexu s tímto tvarem nejde v simulátorech dopočítat, proto bude v takovém případě měření nutné. Výhoda je jediná – výsledný průřez a délka bassreflexu mohou být znatelně menší, čímž se sníží nároky na prostor a někdy i celkový objem ozvučnice. Při správně navrženém bassreflexu z něj tedy dostaneme frekvence kolem jeho ladění, které je potřeba napasovat (sečíst s akustickým tlakem z přední strany membrány) k reproduktoru, aby se prodloužilo frekvenční pásmo reprosoustavy ve kterém působí. Při tomto úkonu je nutno také dodržovat jisté postupy pro korektní řešení, protože sčítat cokoli kdekoli, kde to reproduktor ani nepotřebuje může přinést jen škodu. Jde o protažení frekvenčního pásma o „kousek níže“ namísto „namontování něčeho navíc kamkoli to jde“, alespoň do té doby, dokud nás zajímá kvalita projevu. To lze pozorovat na frekvenčních charakteristikách ze simulací níže.

Bandpass – bassreflexový extrémismus.

Jde o obdobu bassreflexové ozvučnice s tím rozdílem, že reproduktor vyzařuje pouze prostřednictvím bassreflexových nátrubků. Tedy buď je zadní strana membrány reproduktoru zatlumena tak jako u uzavřené ozvučnice, a přední strana má vlastní ozvučnici, ze které vyúsťuje jen bassreflex, nebo různé kombinace – přední i zadní strana membrány vyzařují každá do svého bassreflexu – podle propracovanosti a množství použitých přepážek a bassreflexů.Čím vyššího řádu je bandpass konstruován, tím složijější ,ale třeba i rafinovanšjí a účinnější bude. Oproti ozvučnicím výše umí tato reprosoustava správě zkonstruovaná vyvinout vyšší akustický tlak i na nízkých frekvencíh. Nevýhoda může být velikost (dvě ozvučnice pro jeden reproduktor), a zvuk, jenž se z principu některým lidem nemusí líbit. Namísto membrány, jak bývá člověk zvyklý, zde prostě hrají jen ty bassreflexové otvory, a je to často znát, protože bassreflex je jen (sinusový)rezonátor. Níže v simulacích uvedu také příklad simulace s náležitým popisem.

Složitější ozvučnice – trocha simulací nestačí.

Všechny výše uvedené ozvučnice, o kterých budu psát níže v simulacích, jdou poměrně lehce nasimulovat, zkonstruovat, aplikovat a běžně bezpečně provozovat bez větších znalostí, často i bez měření, popřípadě s opatrností při používání. U složitějších ozvučnic tomu tak není. Simulace nejsou dostatečně přesné, a jisté věci odsimulovat jednoduše nejde – třeba odolnost membrány, zahřívání reproduktoru v malé komoře horny, tuhost materiálu ozvučnice, a z toho různé parazitní odrazy a další věci. Takovéto ozvučnice se musí vypočíst, nasimulovat, odměřit, a dlouho testovat, zda dosahují správného výsledku a také samotné životnosti namontovaných komponent, a proto je namístě konstruktéry takových ozvučnic přirovnávat téměř ke konstruktérům raketoplánů, nebo rovnou hvězdných bran. Všeobecně jakýkoli výrobek hnaný na pokraji svých možností je vystaven vyššímu riziku poruchy, proto se k němu musí přistupovat s péčí a profesionálně.

Mezi takové ozvučnice patří právě horna, a její odvozené typy a mutace. Na světě existuje díky jejím unikátním vlastnostem, však vykoupenými kompromisy, u basů v podobě velikosti, na to navazující hmotnosti, a také složitosti a náročnosti na komponenty. Ty jsou pak samozřejmě dražší. Mnoho lidí tak tuto konstrukci zavrhne, právě díky příliš mnoho nevýhodám, neznalosti konstrukce. Všeobecné vysvětlení, že zvuk se z reproduktoru různě odráží a zesiluje, až nakonec vylétne ven, opravdu není dostačující. Z takovéto informace se žádný reprák “neuvaří” V horně se dějí daleko komplexnější děje, pro jejichž pochopení je nutné správné vzdělání a četba publikací, násobně převyšující délku tohoto článku. Podrobný rozbor horny tedy vynecháme.

Zároveň se však lidé nesmíří s takovou ztrátou výkonné ozvučnice, proto se dnes některé typy ozvučnic kombinují či rovnou mutují tak, aby byly zachovány potřebné požadavky na fyzické rozměry, a přitom se alespoň částečně zachovala původní funkce a sada výhod. Proto jsou dnes stavěny konstrukce typu bandpass-horn, horn-flex, a další. V jistém frekvenčním pásmu reprosoustavy pak fungují různé mechanismy, popřípadě oba najednou, ale jen „trochu“, takže se nakonec výhody skloubí, a nevýhody konstrukcí co nejvíce eliminují. K dosažení nejlepšího výsledku je pak samozřejmostí dodržení každé maličkosti, jinak dochází ke znatelným a zbytečným úbytkům cistlivosti, zatižitelnosti, kvality a projevu aparatury, ale i bezpečnosti či životnosti konstrukce.

O simulacích:

Simulace roproduktoru v ozvučnici by měla sloužit jako jedno z vodítek ke správnému rozhodnutí.
Programy, zabývající se výpočtem frekvenční charakteristiky reproduktrou, nenabízí takové možnosti umožňující zjištění reálného výsledku. Nelze do nich většinou vložit tvar a vlastnosti membrány reproduktoru/zvukovodu, nesimulují reálné použití, kdy reproduktor stojí na zemi, nepoznají, jak tlumení, kterým vycpáváte bednu, opravdu tlumí. Z tohoto důvodu je třeba brát výsledek jako informativní, zda není váš nápad úplná hloupost, a zda by reproduktor v ozvučnici mohl “správně šlapat”.

Jako nutné parametry, potřebné pro simulaci a první “nástřel” slouží sada TS (Thiele&Small) parametrů, pomocí nichž simulátor spočte výsledek. Tyto parametry jsou běžně dostupné na stránkách výrobců a většinou i prodejců. Pokud tomu tak není, vyhněte se tomu reproduktoru obloukem. Neodhadnutelný výsledek není to co potřebujeme, a mlčet o parametrech reproduktorů většinou potřebuje ten, kdo se bojí je udávat. Solidní výrobce to asi nebude.
Pro získání vypočtené frekvenční charakteristiky od simulátoru jsou nejčastěji potřebné tyto:
Fs – rezonanční frekvence kmitacího systému reproduktoru
Qms – mechanický činitel jakosti – udává mechanické ztráty v kmitacím systému
Qes – elektrický činitel jakosti – udává kvalitu elekto-magnetické části reproduktoru
Qts – celkový činitel jakosti – zahrnuje v sobě obě výše uvedené hodnoty
Re – stejnosměrný odpor cívky reproduktoru
Le(L1) – indukčnost cívky reproduktoru (většinou měřená na kmitočtu 1kHz)
Vas – ekvivalentní objem vzduchu se stejnou stlačitelností, jako má membrána reproduktoru při pístovém pohybu.

Nutno pro další výklad podotknout, že parametr Qts je z převážné části závislý na parametru Qes, a většinou si jsou skoro rovny. Čím je číslo nižší, tím je kvalita pohonu reproduktoru lepší. Neznamená to však automaticky, že by celý reproduktor byl vždycly lepší nebo vhodnější nežli reproduktor s vyšším číslem. Některé pokročilé simulátory také vyžadují mnohem více parametrů. Práce s takovými programy vyžaduje více informací a také soustředění. Simulátor se však odmění větší přesnotí. Mezi takové se řadí třeba WinISD.

Vlastní simulace:

Uzavřená Ozvučnice:

Proces simulace není složitý. Vybereme vhodný reproduktor, a správný objem pro něj. Co to ale je vhodný reproduktor? Abych řekl pravdu, určování tabulek vhodnosti není správná cesta. Správnou cestou je cesta individuální. Každý si tedy musí ujasnit, co od reproduktoru očekává.
Především požadovaný akustický výkon, a zvukový projev reproduktoru. Požadovaný akustický výkon na basech lze poměrně lehce odvodit a uhádnout ze zdvihového objemu reproduktoru a objemu ozvučnice. Malý, nehýbající se reproduktor, nebude do velkého obýváku to nejlepší, zato 15” s úctyhodnou výchylkou v náležitém boxu bude rozhodně výkonnější.
Pro tuto ozvučnici jsou vhodnější reproduktory s nízkým Fs, a parametrem Qts kolem 0.6. Ostatní parametry bývají velmi různorodé, a výběr reprodukotru neovlivňují tak zásadně.
Pro pochopení simulace a parametrů reproduktoru jsem vybral jeden reproduktor vhodný, a jeden nevhodný.

Příklad 1 – Vhodný reproduktor.

Dobrým příkladem reproduktoru na uzavřenou ozvučnici se zdá být známý reproduktor TVM ARN 226-07/8 . Jeho parametry vyhovují požadavku.Pro simulaci jsem vybral ozvučnici o čistém objemu 45 litrů. Výsledek níže:

Směrem od vyšších frekvencí k nižším má reproduktor přibližně konstantní citlivost. Drobné výchylky z normálu jsou běžné, a nemají negativní vliv na chod reproduktoru. Přibližně na frekvenci 60Hz se začíná citlivost snižovat. Je to určeno vlastnostmi reproduktoru a ozvučnice ve které pracuje. Sestava reproduktoru s ozvučnicí tedy pracuje jak má. Mějte na paměti, že program simuluje reproduktor s ozvučnicí, která ho teoreticky neovlivňujě, nepočítá s odrazy zvuku od stěn v místnosti, ve které bývají reproduktory běžně umístěny, odrazy od země pokud se reprobox nachází na zemi, a výsledek může být v reálu odlišný, závislý právě na faktorech, které program neovlivní a neuhádne…

Jak frekvence klesá, klesá i citlivost, ale stoupá výchylka reproduktoru. To lze zpozorovat z druhého grafu. U uzavřených ozvučnice stoupá výchylka poměrně rapidně, proto se v této ozvučnici používají reproduktory, schopné provozu ve větších výchylkách. Pro malé signály a tichý poslech však může posloužit reproduktor I s menšími výchylkami.

Příklad 2 – Nevhodný reproduktor.

Ano, i takový reproduktor se dá vybrat. Mějte na paměťi, že nevhodný reproduktor nebude v ozvučnici pracovat jak má. Z toho pak plyne několik možných situací – Hraje málo, neovládá se, přehnaně kmitá, bas je slitý a uhučený. Dále je také možné, že reproduktor nebude vhodý do žádného typu ozvučnice. Pokud je opravdu špatný, nebude možné nalézt žádný objem reproboxu, který by mu vyhoval, a vytvořil tu typickou křivku na frekvenční charakteristice. Špatný může být pro všechny typy ozvučnic. Takové reproduktory většinou dosahují hodnoty Qts kolem jedné a větší, a nedoporučuji je používat. Je to typicky “Čínská a levná záležitost”. Naopak reproduktory s příliš nízkým Qts jsou pro jiné typy ozvučnic použitelné, jen pro uzavřenou už ne. U takovýchto reproduktorů příliš brzo klesá citlivost na basech. Pokud má reproduktor parametry správné, a výsledek přesto není optimální zůstává už jen špatný návrh ozvučnice. Pro ilustraci jsem totožnému reproduktoru pozměnil parametr Qes (tím i Qts) na 1 a 0.3.

První graf znázorňuje frekvenční charakteristiku reproduktoru s příliš vysokým Qts, druhý naopak s příliš nízkou hodnotou. Zatímco reproduktor s malým Qts bude pouze méně hrát směrem k nižším kmitočtům, reproduktor s vyšším Qts se přestane korektně ovládat, a začne spíše rezonovat, což přinese typický hučivý zvuk. Koresponduje to taky s hrbem na frekvenční charakteristice. Ten lze pro kvalitní výsledek tolerovat do výše jednoho-dvou decibelů nad typickou citlivostí reproduktoru v ozvučnici. Nezapomenu připomenout, že kontola reproduktoru jde plynule ruku v ruce s parametry reproduktoru. Není běžné, aby reproduktor s jistými parametry hrál a fungoval korektně, a jiný, s lehce horšími parametry absolutně “selhal”.

Ozvučnice Bassreflex:

Pro tuto ozvučnici se vybírají reproduktory s nižší hodnotou Qes a Qts, kde je potřeba ještě lepší kontrola motoru reproduktoru nad pohybem membrány. Typické hodnoty bývají 0.3-0.6. Čím vyšší hodnota je k dispozici, tím bude pravděpodobně potřeba větší ozvučnice a nižší ladění bassreflexu. Dosáhne se tak slušné citlivosti na nejnižších basech. Celková citlivost spolu s maximální zatižitelností však nebývají nejlepší. Takovéto reproduktory jsou vhodnější pro domácí a “kino” použití, kde je vítán opravdu hluboký a mohutný bas. Naopak tam, kde se vyžaduje vysoká citlivost I zatižitelnost, mají větší zastoupení reproduktory s nižším Qts s nevýhodou absence těch nejnižších basů – typicky kolem a pod 35Hz. V tomto typu ozvučnice také dochází k několika komplikacím, ke kterým u uzavřené ozvučnice nedocházelo. Ano. Je tu určitý akustický obvod, znepříjemňující jednoduché nastavení reproboxu. Nejzávažnější bude problém s výchylkou. Od určité frekvence totiž bassreflex přestává rezonovat, a začíná hladce propouštět zvuk a vzduch od jedné strany membrány ke druhé. Tím dochází k akustickému zkratu. Ten jsem popisoval na začátku článku. Naopak v jistém bodě dochází k výraznému snížení výchylky membrány. To dovoluje vyšší příkony, ale zvyšuje riziko tepelného poškození, jelikož se cívka svým malým pohybem nemůže tolik chladit. Akustickým výkonem vyrobeným bassreflexem se tedy prodlouží frekvenční spektrum na nízkých frekvencích, a ulehčí se tak reproduktoru, jenž je schopen zpracovat mnohem větší příkony. Nutno ale správně ošetřit již zmiňovaný akustický zkrat, a to oříznutím nejnižších frekvencí přenášeného pásma tam, kde pokles citlivosti už nepřináší dostatečný akustický výkon, a výchylka by mohla dosáhnout nebezpečných hodnot.

Příklad 1 – správně

Největší důraz je potřeba klást na správný průběh frekvenční charakteristiky, a na výchylku membrány reproduktoru ve frekvenci. Po správném oříznutí nejnižšího pásma je zásadní výchylka nad laděním bassreflexu – tedy ten “hrb” výchylky běžně kolem 50-80Hz. Při velkých výkonech se největších výchylek dosahuje právě tam. Až příliš často se zapomíná na správné dymenzování Fyzických rozměrů bassreflexového nátrubku/tunelu. To jsem popsal výše. Záleží na jeho tvaru, a zdvihových objemech reproduktorů. Zatímco větší bassreflex ještě nikomu neuškodil, příliš malý průřez nadělá škodu v podobě turbulentních zvuků, a nesprávné práce reproboxu. Pro ilustraci grafy s reproduktorem B&C 15PS76 níže.

Příklad 2 – nesprávně, avšak cíleně

Ano, i tak se dá navrhnout ozvučnice. Fyzika je nemilosrdná, a funguje přesně proti našim představám. Často dochází na potřebu, dosáhnout parametrů (akustických) s teoreticky nedostatečným reproduktorem. Co si pod tím představit? Třeba snahu donutit reproduktor hrát více nebo níže, nebo nutnost výběru menší ozvučnice z důvodů mobility.
Pak se přistupuje ke kompromisům a náhradním řešením namísto toho regulérního. Další graf znázorňující frekvenční průběh zastupuje opět reproduktor B&C 15PS76. Jeho původní frekvenční charakteristika však třeba pro domácí potřeby nevyhovuje zcela – chybí nižší basy. Možnosti máme dvě. Vyměnit reproduktor za větší s jinými parametry, nebo jinak vyladit sestavu reproduktor-ozvučnice. Pomůžeme si změnou ladění bassreflexu z 45Hz na 35Hz a změnou objemu ozvučnice ze 100l na l40l. Výsledek níže:

V tomto příkladu se úprava velmi podařila. Po oříznutí frekvencí nad 100Hz dostáváme takřka rovnou křivku frekvenční charakteristiky s ještě stále pěknou citlivostí kolem 95db, navíc oproti předešlému návrhu ozvučnice hraje „bez poklesu“ až pod 40Hz. Ještě na 30Hz podává použitelné výkony. V jiných případech to však tak dobře nevychází. K dosažení dobrého výsledku se pak dostává na řadu elektronická úprava. Hrbatou charakteristiku, spolu s nejnižšími kmitočty upraví korekce. Míra takovéto úpravy však také vyvolává jistou míru degradace zvukového projevu, a rozhodně snižuje zatižitelnost, která se v tomto případě projevuje zvýšenou výchylkou reproduktoru.

Příklad 3 – špatné řešení.

Je zpravidla takové, co špatně a málo hraje. Bývá způsobeno výběrem nevhodného reproduktoru (Qes pod 0.3 nebo nad 0.6), a samozřejmě špatným návrhem ozvučnice. Reproduktory pak dosahují nebezpečných výchylek, velmi nepěkného průběhu frekvenční charakteristiky, nebo také špatným zvukem. Zobrazují to simulace 9-10 níže.

Ozvučnice Bandpass:

U této ozvučnice začíná docházet k potřebě opravdu velké dávce dedukce při stavbě. U vyšších řádů tohoto typu ozvučnic (typicky více bassreflexů) dochází k ovlivňování laděných obvodů s reproduktorem navzájem. Změníme-li jednu část soustavy, automaticky se to projevuje I jinde. Mám tím namysli fakt, že laděním jedné části rozlaďujete druhou, a při doladění druhé, rozladíte třetí. Je to opravdu nevděčná a náročná konstrukce vyžadující ohroumnou péči, a simulace výsledků těchto ozvučnic bývají nejméně přesné. Prakticky vždy je pak narozdíl od klasického bassreflexu a ozavřené ozvučnice nutnost vše doměřit, a vyzkoušet v reálném provozu. Na simulaci jsem vybral nejjednodušší typ. Tím je bandpass “čtvrtého řádu”. Jeho frekvenční charakteristika vypadá takto:

Z grafu lze vyčíst, že ozvučnice pracuje do velmi nízkých frekvencí. Bezpečně přenese frekvenční pásmo kolem 30Hz. Nevýhodou u tohoto návrhu zůstává poměrně nízká, i když na domácí použití dostačující citlivost. Tento typ ozvučnice bez velmi rozsáhlých znalostí nedoporučuji konstruovat, simulace není dostatečné vodítko ke správné konstrukci.

Závěr:

Nejlepší akci, kterou můžete provádět v případě zájmu o domácí konstrukce reproduktorových soustav a subwooferů je rozhodně zkoušení a simulování teoretických ozvučnic s rozmanitými reproduktory. Lépe pak pochopíte přesný způsob sebeovlivňování systému ozvučnice-reproduktor. První místo v prioritách konstrukce ozvučnice zastupuje frekvenční charakteristika. Bez správného průběhu reproduktor nehraje, a to je špatné. Na druhé místo bych postavil výchylku a zatižitelnost reproduktoru. Pokud hraje, ale nezvládá vyzářit požadovaný akustický výkon, je zle. Mohlo by při přetížení lehce dojít k jeho poškození. Dále v rozhodování figurují další hodnoty a parametry. Například fázové zpoždění (GD) z jehož grafu lze vyčíst, jakého zpoždění dosahuje reproduktor v závislosti na frekvenci. Velké hodnoty v desítkách milisekund budou znamenat nesrozumitelný slitý bas. Charakter zvuku ovlivní i samotné materiály, použité na konstrukci měničů. To z grafu také nelze vyčíst. Dále musím upozornit na fakt, že reproduktory vyrobené a hlavně navrhnuté vlastní silou bývají vždy o kousek pozadu s opravdovými propracovanými ozvučnicemi, navrženými profesionály velkých firem, proto důvody vlastní konstrukce by se měly shodovat s potřebou individuálního řešení konstrukce, které výrobce neposkytuje, popřípadě při kopírování ověřeného produktu ke snížení ceny. K vylepšení vyladěné konstrukce amatérem zpravidla nedochází, a snaha vylepšit cokoli vlastním přičiněním se většinou nedaří. Všem zaujatým přeji mnoho úspěchů při zkoušení. V případě potřeby se na mne a tým repromania můžete obrátit na foru.

(autorské) obrázky čerpány z www.rcfaudio.com, www.speakerplans.com

Typy ozvučnic menu

Typy ozvučnic

Uzavřená ozvučnice:

Je ještě stále nejpoužívanější, při návrhu si nemusíme dělat starosti s nastavením rezonančního kmitočtu bassreflexu, atd. První výhodou je to, že skříň je uzavřená a tím chrání reproduktor před neovladatelnými případnými výchylkami membrány reproduktoru (možnost poškození – utrhnutí kmitacího systému). Bohužel u této ozvučnice nevyužíváme zadní plochy membrány reproduktoru. Kmitočtová charakteristika uzavřené ozvučnice je obecně celkem vyrovnaná.
Velikost objemu skříně se určí podle katalogového listu. Přibližně platí: průměr 20 cm = 25 až 40 l, průměr 25 cm = 40 až 70 l, průměr 30 cm = 60 až 90 l. Při větším objemu (o několik litrů) basy drobek vyniknou (ale nesmí se to přehnat!!!).
Ozvučnice by měla být vytlumená tlumícím materiálem a to podle objemu bedny a vlastností použitého reproduktoru. Používá se tloušťka 10 až 60 mm. Tato ozvučnice se pokládá za klasickou konstrukci.

Uzavřená ozvučnice

Bassreflexová ozvučnice:

Je podobná ozvučnici otevřené, ale liší se otvorem (nátrubkem), který spojuje vnitřní objem skříně s okolím, aby se využila i zadní plocha membrány reproduktoru. Tento typ ozvučnice je trochu složitější. Nastavení velikosti bassreflexového otvoru lze pomocí programu Bassreflex CZ. Tato ozvučnice se užívá hojně v Hi-Fi, kde poměrně malé reproduktory dosahují kvalitních výsledků.
Narozdíl od uzavřené ozvučnice často nemusí být tlumena (chce to zvolit vhodný kompromis), tlumením se sníží počet odražených zvukových vln, které poté vycházejí bassreflexovým otvorem. O funkci bassreflexu blíže v sekci co je to bassreflex?

Bassreflexová ozvučnice Bassreflexová ozvučnice

Isobarická ozvučnice:

V této ozvučnici se nacházejí 2 reproduktory, které jsou proti sobě těsně umístěny. Hlavní výhodou je snížení vnitřního objemu ozvučnice na polovinu, než při použití jednoho reproduktoru. Proto se tato ozvučnice doporučuje tam, kde potřebujeme šetřit s místem, avšak kvalita reprodukce bude shodná jako při použití většího objemu ozvučnice. Nevýhodou je 3dB pokles na citlivosti, který je charakteristický pro tuto ozvučnici. Možností uspořádání reproduktorů v této ozvučnici je více, viz. obrázky.

Isobar ozvučniceIsobar ozvučniceIsobar ozvučnice

Bandpass ozvučnice (pásmová propust):

Tato ozvučnice mívá minimálně 2 komory, přičemž alespoň jedna komora obsahuje bassreflex. Reproduktor nevyzařuje přímo do prostoru, ale membrána vyzařuje pomocí bassreflexového nátrubku. Tato ozvučnice reprodukuje hlavně určité pásmo, na které je naladěna. Ostatní kmitočty jsou utlumeny ozvučnicí, tudíž mají větší frekvenční pokles (v dB). Přitom se nezvětšuje výchylka membrány pod rezonancí ozvučnice a také strmost poklesu v této oblasti není větší než u ozvučnice uzavřené. Reproduktor v této ozvučnici má bohužel nevýhodu, že nepoznáme „když už má dost“, tak se může stát že do něj přivedeme větší výkon a nemusíme si ani všimnout že reproduktor je poškozen. Použití je jen pro subwoofery.

BandpassBandpass

Transmission line ozvučnice (zvukovodová ozvučnice):

Reproduktor v této ozvučnici nevyzařuje stejně jako v basreflexu zadní plochou membrány přímo, nýbrž prostřednictvím akustického obvodu. Ozvučnice obsahuje dlouhý zvukovod, který zpožďuje signál. V určité oblasti signálu (v naladěné frekvenci) otáčí fázi signálu tak, že se výsledná akustická vlna vyzářená zvukovodem sečtě s vyzářenou vlnou od přední strany membrány sečte. Délka zvukovodu musí být rovna alespoň jedné čtvrtině vlnové délky na nejnižším přenášeném kmitočtu. Aby se zvukovod vešel do ozvučnice, přesto aby se zachovaly co nejmenší rozměry, tak je různě poskládán aby využil co nejvíce místa v ozvučnici.
Hojně se užívají na velkých open air. Rozhodně se ale nehodí do bytových podmínek. Jsou to jedny z nejsložitějších konstrukcí (protože signál vycházející zvukovodem musí mít stejnou fázi jako signál z reproduktoru přímo), do kterých se může vrhnout jen opravdu zkušený konstruktér. Pokud si chcete něco takového postavit tak vřele doporučuji si sehnat nějaký ověřený návod.

TML zvukovodová ozvučnice