Építési elvekről

Az akusztikus rövidzár

A hangszóró be nem épített állapotában a kónusz felületéről kiinduló hanghullámok kör alakban megkerülik a membránt, és hátoldalon keletkezett ellenfázisú hullámokkal kioltják egymást. Ezt a jelenséget hívják akusztikus rövidzárnak. Ebben az esetben a hangszóró sugárzási ellenállása nulla, ilyen üzemi állapotban a membrán nagy mozgási amplitúdót végezhet hallható hang nélkül! Minden hangsugárzó konstrukció az akusztikus rövidzár megszüntetését, tehát a hallható hangátvitelt szolgálja.

Nyitott hangfalak

Az akusztikus rövidzár elkerülésének a legegyszerűbb módja a hangszóró felszerelése egy falra. Minél nagyobb a fal felülete, annál mélyebb hangok vállnak hallhatóvá az akusztikus rövidzár kialakulása nélkül. Innen a közismert elnevezés: hangfal. Bár ez egy építési módot takar, de a köznyelv mégis – tévesen – minden hangsugárzót hangfalnak nevez. (Gyakran használt még a dipól-hangfal elnevezés, ami jelzi, hogy hangkisugárzás történik mind előre, mind hátra, dipólkarakterisztikával.)

Ennek az építési megoldásnak a hátránya a nagy mérete. Nagy membránfelületet (tehát nagy hangszórókat) és igen nagy membránkitérést kíván meg a kellő hangnyomás elérése. És persze hatalmas erősítő teljesítményt is igényelhet. Azonban a hangfalra szerelt hangszórók leggyakrabban megemlített előnye, hogy nem okoz további frekvenciatorzításokat, emiatt az egyik legjobb hangminőséget adja. Zárt térben felállított hangfalaknál a hátsó felületről kiinduló hullámok a falakról és más tárgyakról visszaverődve nemkívánatos interferenciákat (szabálytalan letöréseket és csúcsokat) eredményezhetnek. Szükséges tehát az elhelyezésre odafigyelni és ajánlatos a hátrafelé kisugárzott hanghullámok elnyomása hangszigetelő anyagokkal.

Zárt hangdoboz

Az akusztikus rövidzár elkerülésének tökéletes megoldása a zárt hangdoboz, amely úgy viselkedik, mint egy végtelen nagyságú hangfal. Ennek az az oka, hogy a membrán első és hátsó oldala egymástól akusztikailag elszigetelt. Ezzel torzításmentes hangot sugároz. Elméletileg. Gyakorlatban viszont nem! Az még a kisebbik gond, hogy a dobozba bezárt levegő pótlólagos rugóként hat a membránra, ami megemeli a doboz által lesugározható alsó határfrekvenciát. A baj ott kezdődik, hogy a bezárt levegő más rugóerőt képvisel összenyomásra, mint tágulásra. Ezzel egy olyan nemlineáris torzítás keletkezik, ami torzítja a jelalakot, ezáltal a hangzást. Előnye viszont a konstrukciónak, hogy megfelelő tervezés esetén a hangja nyílt, tiszta és részletező. Ha nincs extrém mélyhang igényünk, akkor jó választás. Csak sajnos általában van!

Bass-reflex hangdoboz

A bass-reflex egy olyan hangdoboz, amin a hangszóró mellett egy nyílás is található. Amíg a zárt dobozoknál a membrán hátoldaláról lesugárzott hanghullámok nem játszanak szerepet a hangvisszaadásban, addig itt a nyíláson keresztül hallhatóvá válnak. A nyílás egy másodlagos membránként fogható fel, amely szintén hangot bocsájt ki. A leggyakrabban használt hangolási megoldás a reflex-cső. Ezzel a módszerrel a tervező a reflexnyílás méretével, a reflexcső hosszával, valamint a doboz térfogatával viszonylag tág keretek között mozogva finomíthatja a konstrukciót.

A hifi ipar meglátta a benne rejlő lehetőséget. Ez a megoldás a legelterjedtebb és legismertebb hangsugárzóvá lett. A számítógép monitorok melletti gyufásdoboz méretűtől a hűtőszekrény méretűig mozog a skála. Szinte csak ilyeneket látni a polcokon (már amelyik elbírja…). Ez persze azt a látszatot kelti, hogy ez a legjobb kompromisszum. Gyártástechnológiai és gazdaságossági okokból mindenképp!

A reflex dobozok sajátja, hogy üregrezonátorok. Azaz a doboz térfogat – cső – csőhossz hármasa egy rezgőrendszert alkot, és ez egy adott frekvenciára rezonál. De sajnos nem csak azon, hanem annak minden páros számú felharmonikusára is rezonálni fog! Ez a megoldás ugyan dúsabb basszust eredményez, de ezzel együtt olyan hangzást hoz létre, amely a hullámhegyeivel és völgyeivel elszínezi a hangot. Plasztikusabban: olyan a hangjának tónusa, mint ha egy befőttes üvegbe beszélne! Előnye persze, hogy igen kis méretű dobozok meglepő mély hangon képesek megszólalni.

TL hangdoboz

Nevét a Transmission-Line elnevezésből kapta. A csővezeték-elven működő doboz lényege, hogy a hangszóró membránja mögé egy méretezett „csövet” illesztünk, amelyben a membrán – működése közben – rezgésbe hozza a légoszlopot. (Talán a legismertebb megfelelője a templomi orgonák sípja.) Gerjesztett állapotban a membrán maximális teljesítményt ad a csőben álló légoszlopra, nő a sugárzási ellenállása, ezáltal erősebben sugároz hangot a hallgatótérbe.

Hátránya, hogy kis méretben (értsd állványos hangsugárzó méretében) nem lehet kivitelezni, de álló hangdoboz esetén, már nagyon is jó alternatíva. Sőt, ha figyelembe vesszük, hogy felépítésében és méretezésében alig bonyolultabb a reflex dobozoknál, már érthetetlen, hogy miért annyira ismeretlen. Persze ennek is vannak hibái, ez is rezonál a méretéből adódó alapfrekvenciának felharmonikusain, csak ez a páratlan számúakon. Jó hír viszont, hogy ezeket könnyebb megszüntetni vagy csillapítani. Jó tervezés és megfelelő hangszóró használata mellett a mélyátvitele nem megy a hangzás rovására, nem maszatolja el a hangsáv legalját, megfogott, részletező, „kottázható” mélyhangot produkál.

Tölcséres hangdoboz

A leghatékonyabb mélyhang kisugárzást a tölcséres hangdobozok nyújtják. Alapvetően két féle tölcséres hangsugárzó felépítés létezik, mi azonban az otthoni zenehallgatáshoz legjobban használható, leginkább talán „hátultöltősnek” fordítható (back-loaded) tölcsérekre figyelünk. Ez egy olyan konstrukció, amelyben a membrán egyik oldala a hallgatótérbe sugároz, addig a másik oldala egy úgynevezett nyomókamrán keresztül egy meghatározott algoritmus alapján növekvő keresztmetszetű tölcséren át sugározza ki a mély hangokat. Ezzel a technológiával olyan akusztikus illesztés jön létre, amely a membrán kis elmozdulását transzformálja nagy energiájú levegőmozgássá. Leginkább használt algoritmus az exponenciális, de az elmúlt közel 80 év alatt igen változatos tölcsér-alkotók láttak napvilágot.

Hátránya a konstrukciónak, hogy igen bonyolult mind megtervezni, mind kivitelezni. Na és persze nem alkalmas bármilyen hangszóró az ilyen dobozba történő beépítésre, speciális motorokat igényel. Nem véletlen, hogy ilyen hangsugárzók nincsenek kereskedelmi forgalomban, minden gyártó megrendelés alapján, egyedileg készíti el. (Tekintsünk most el a bemutatókon látható daraboktól.) Megfelelő mélyátvitel eléréséhez nagyméretű hangdobozokat kell építeni. Előnye viszont, hogy igen részletező és kifinomult hanggal bír. Magas érzékenysége okán igen kis erősítő teljesítmény elég a meghajtásához, 5 Wattos csöves erősítőkkel koncert hangerőt produkálhatunk a lakásban! (Nem viccelek, kérdezzék csak meg a nejem!)