Laboratorium sprzętu audio

Głośniki - źródła zniekształceń...

speakerJak wielu z nas zdaje sobie sprawę z faktu, iż źródłem największych zniekształceń dźwięku są głośniki? - Myślę, że jednak niewielu... Zbyt często docierają do nas informacje skupiające naszą uwagę na zniekształceniach wzmacniaczy lub urządzeń odtwarzających muzykę, a to nie one zazwyczaj są odpowiedzialne za niesatysfakcjonujące brzmienie systemu dźwiękowego...

Jeśli wykluczymy typowe niedoskonałości wymienionych elementów: niski współczynnik tłumienia wzmacniacza (z ang. damping factor), kiepską liniowość i separację kanałów, zbyt wąskie pasmo, THD/N > 0,5% oraz nie najlepszą dynamikę (nie należy mylić z S/N - odstępem sygnału od zakłóceń i szumów), to pozostaną nam tylko głośniki...

Mimo pozornej prostoty konstrukcji, głośniki są niezwykle złożonymi elementami toru fonicznego ponieważ ich rola sprowadza się do rzeczy najbardziej istotnej w całym systemie - do reprodukcji dźwięku polegającej na zamianie napięcia przemiennego na fale zmieniających się dynamicznie ciśnień powietrza - wprawionego w ruch pracą membran. To powietrze zmuszone do ruchu - gra... Aby drgające cząsteczki powietrza - zamieniane fizycznie na dźwięki były jak najwierniejszym odzwierciedleniem zarejestrowanego na płycie materiału muzycznego, głośnik musi sprostać nie lada wyzwaniom. Najważniejsze z nich to: sprawność akustyczna, pożądana szerokość pasma przenoszenia przy liniowej charakterystyce zmian impedancji w funkcji częstotliwości, szybkość reakcji mechanicznej w odpowiedzi na przyłożenie potencjału elektrycznego, niskie poziomy reaktancji, zniekształceń i rezonansów własnych. Niewiele jest głośników, które jako przetworniki elektroakustyczne wnoszą same z siebie (wszelkie) zniekształcenia < 1%. Jeśli głośnik generuje 2 do 3 % THD/N, bywa uznawany za przyzwoity. Ale to nie sam tylko głośnik gra... Gra kompletny zespół głośnikowy - składający się z obudowy, przetworników, a także z filtrów rozdzielających złożony sygnał elektryczny na tony niskie i wysokie. Źródłem znacznych zniekształceń jest również błędnie zaprojektowana i niestarannie wykonana obudowa.

W tym miejscu skupmy się jednak na elektrycznym aspekcie pracy przeciętnego zespołu głośnikowego. Otóż taki przeciętny zespół - wykonany z przeciętnych jakościowo materiałów z uproszczonym układem zwrotnicy będącej źródłem licznych przesunięć fazy napięcia względem prądu, z poszarpaną charakterystyką impedancji (daleką od liniowej), z niedostatecznym tłumieniem własnych oscylacji nie mających nic wspólnego z dźwiękiem - potrafi "zgubić" około 30% informacji zawartych w sygnale fonicznym dostarczanym ze źródła dźwięku poprzez wzmacniacz audio.

Wielu z nas zapewne miało okazję porównywać brzmienie zespołów głośnikowych różnych klas, producentów no i w różnych przedziałach cenowych. Na ogół jest tak, że już po kilku taktach muzyki potrafimy ocenić sprzęt... Dostrzegamy "przepastną" różnicę w dźwięku tanich głośników obsługujących tzw. kino domowe względem referencyjnych zespołów serii 800D B&W choć w obu na pozór grają podobne przynajmniej z wyglądu przetworniki... Różnica w brzmieniu jest wynikiem realizowania daleko skrajnych koncepcji twórczych. W przypadku tanich zespołów - zarówno przetworniki jak i filtry zwrotnic są nazbyt proste i niezbyt starannie zestrojone. W dobrych zespołach nie ma raczej miejsca na kompromisy... Solidne głośniki, dopracowane do perfekcji zwrotnice i obudowy z ponadprzeciętnych materiałów - zagwarantują nam (oprócz wysokiej ceny) dobry dźwięk. Bywa niestety też i tak, że nawet te "dobre z pozoru" potrafią przyprawić o ból głowy. Jednym z najczęściej występujących problemów jest rezonans indykcyjno-pojemnościowy przetworników z elementami zwrotnicy. To taki typowy mankament - wynikający z przypadkowego doboru wartości podzespołów (R/L/C) względem cech elektrycznych głośników i nieliniowości przebiegu impedancji (Z) w funkcji częstotliwości. Na skutek wadliwej transformacji sygnału elektrycznego na siłę mechaniczną - wprawiającą w ruch membranę głośnika, pojawia się szereg niepożądanych zjawisk elektromechanicznych - nazywanych ogólnie nietłumionymi oscylacjami własnymi. Problem jest niezwykle złożony i do jego pełnego zrozumienia niezbędna jest znajomość praw elektroakustyki/elektrotechniki, i dlatego w tym artykule nie będziemy się na nim koncentrować.

Co może począć użytkownik, który zainwestował niemałe pieniądze w sprzęt i po wielu godzinach słuchania stwierdza, że ten sprzęt "nie gra tak jak tego oczekiwał"? Jest kilka rozwiązań, a najprostsze z nich to wymiana sprzętu, jeśli nas na to stać... Sądzę jednak, że tak trywialne podejście do tematu nie może usatysfakcjonować co najmniej 75% nabywców sprzętu i będą próbowali jakoś temu  zaradzić... Można oczywiście wymienić niektóre z elementów: głośniki, podzespoły w zwrotnicach lub nawet całe zwrotnice i poprawnie zestroić wszystko od początku. Jest i inne rozwiązanie (pod warunkiem, że głośniki jako tako grają) - użycie dość niezwykłego suplementu. Firma EXTREO opracowała nowy rodzaj okablowania do zespołów głośnikowych (przynależnych do klasy budżetowej) - wyposażonego w kompensatory mikrodynamiki, którego zastosowanie może sprawić "cud" oczywiście, jeśli pozostałe elementy systemu są przyzwoite, a zespoły głośnikowe będą prawidłowo usytuowane w pomieszczeniu do słuchania muzyki.

Musimy sobie koniecznie odpowiedzieć na pytanie: Czy lepiej wydać kolejne tysiące na bardzo prawdopodobne powtórzenie się problemu, czy zaledwie kilkaset złotych na rozwiązanie mogące zmienić dźwięk naszych głośników na nie do poznania? Przestrzegam, że choć nastąpi poprawa (brzmienia głośników), to jednak w niektórych przypadkach - efekty mogą być niezadowalające... Są głośniki "niereformowalne" - z natury tak byle jakie, że nadają się tylko do współpracy z mini-wieżą marki PANASONIX-CHINA. Nie oczekujmy, że standardowy (chiński) głośnik nisko-średniotonowy za 100 zł będzie szybko i precyzyjnie reagował na pobudzenie impulsem o czasie narastania < 1ms przy dynamice > 90dB. Większość powszechnie dostępnych przetworników elektroakustycznych nie potrafi poprawnie przetwarzać sygnałów elektrycznych na dźwięk! Najlepszym uzasadnieniem powyższego stwierdzenia jest fakt, że przez ostatnie 25 lat nie dokonał się żaden istotny przełom w konstruowaniu typowych głośników dynamicznych mimo licznych eksperymentów, które jak dotąd nie zaowocowały zwiększeniem prędkości zamiany sygnałów elektrycznych na siły mechaniczne - wykonujące pracę...

Jak w każdej dziedzinie techniki tak i w elektroakustyce obowiązują - póki co - kompromisy... Ważne jest aby nasz wybór sprzętu wynikał z przemyślanych oczekiwań co do preferowanej jakości w obliczu możliwych do poniesienia nakładów finansowych...

Więcej artykułów…

  1. Lampa czy tranzystor?