V předchozím materiálu jsme zkoumali hlavní součásti jakéhokoli reproduktoru. V tomto materiálu stojí za to se podrobněji zabývat konkrétním designem každého typu těchto zařízení.
Typy reproduktorů lze na základě jejich specifikací rozdělit na nízkofrekvenční (woofery), středofrekvenční a vysokofrekvenční (výškové reproduktory). Pro vytvoření vysoce kvalitního zvukového předku musí být všechny tyto možnosti vyvážené. Zkreslení s důrazem na určité frekvence zpravidla není vítáno a je realizováno pouze vědomě – pokud jsou to individuální preference majitele nebo požadavky hudebního žánru.
Existuje také možnost, ve které je celé frekvenční spektrum reprodukováno jedním ovladačem – širokopásmovým. Druhá možnost znamená, že zvukový signál není rozdělen do pásem. Tento typ reprodukce je dnes stále méně běžný, přirozeně je nahrazován reproduktorovými soustavami se zařízeními, která reprodukují rozdělený signál. Začněme s tím, jak se objevilo jako první ve vývoji technologie.
Obsah
- Širokopásmové akustické reproduktory
- Cvrlikání
- Zařízení středotónového reproduktoru
- Woofer pro ozvučení
- Koaxiální ovladače
- Reproduktor pro speciální ozvučení
- Sluchátkové reproduktory
Širokopásmové akustické reproduktory
Širokopásmové reproduktory reprodukují celé spektrum frekvencí dostupných lidskému uchu – od 20 Hz do 20 kHz. Ale problém, který přinutil inženýry pracovat na vytvoření středových, nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních reproduktorů, je účinnost širokopásmových reproduktorů na hranicích reprodukovaného frekvenčního rozsahu.
Proč? Pro reprodukci zvuku je velmi důležité synchronní kmitání celé roviny difuzoru. Pro nízké frekvence (asi 40 Hz) jsou jeho rozměry poměrně velké – minimálně asi 300 mm. Ale jak se frekvence vibrací zvyšuje k horním hranicím spektra, tak velký průměr difuzoru nestihne přenést tyto vibrace po celém svém povrchu.
Proto je potřeba „vymyslet něco jiného“. Takže zejména pro zlepšení zvuku „výšky“ je difuzér vybaven přídavným zařízením. Nazývá se “cone-viser” (“horn”, “pipe”) a je přilepen do středu reproduktoru. Zatímco hlavní rovina difuzoru reprodukuje „doly“ pomalými vibracemi, kompaktní kuželový zorník reprodukuje horní frekvence.
Uvedené slabiny širokopásmových ovladačů jsou předmětem aktivní aplikace moderního inženýrství, hraničícího s uměním. Nejčastěji se řeší hledáním a používáním různých materiálů nebo jejich kombinací, které přiblíží plný zvuk celého rozsahu zvukového signálu, který lidské ucho dokáže rozeznat.
Akustika se širokopásmovým měničem zpravidla díky absenci výhybek poskytuje reprodukci zvuku v rozsahu 60 Hz – 16 kHz a citlivost až 92-95 dB. Na základě těchto charakteristik ideálně doplňuje elektronkové zesilovače, z nichž většina má nízký výkon. Pro tento účel jsou cívky širokopásmových měničů vyrobeny s vysokými hodnotami odporu. Pro všechny ostatní reproduktorové systémy se pohybují v rozmezí 2-8 Ohmů.
Cvrlikání
Výškový reproduktor (tweeter, tweeter) a následující reproduktory jsou výsledkem toho, že širokopásmové zařízení není schopno efektivně reprodukovat celý rozsah frekvencí slyšitelných uchem. To znamená, že je zbývá pouze oddělit a funkce reprodukce různých frekvenčních spekter přiřadit několika samostatným ovladačům.
Výškový reproduktor se vyznačuje malou plochou difuzoru. Membrána se zároveň vyznačuje nízkou hmotností a vysokou tuhostí – musí vibrovat ve vysokých frekvencích.
Pokud mluvíme o konstrukci takových prvků, pak jsou akustické systémy nejčastěji vybaveny kopulovitými výškovými reproduktory. U této možnosti zabírá centrální tělo „výškového reproduktoru“ téměř celou plochu membrány vydávající zvuk. Ten je nejčastěji vyroben z tkaniny impregnované speciálními sloučeninami pro zvýšení tuhosti. I když mnoho výrobců používá ke konstrukci vysokofrekvenčních reproduktorů také tvrdší materiály, jako je beryllium.
Velmi důležitá věc pro výškový reproduktor je jeho vlastní rezonanční frekvence, která by měla být pod reprodukovatelným frekvenčním pásmem. Jinak na frekvencích blízkých tomu poskytuje systém zesilovač-reproduktor znatelné zkreslení signálu v části zvukového spektra, která je slyšitelná lidským uchem. Pro tyto účely se používá výhybka, která omezuje pracovní frekvenční rozsah výškového reproduktoru a ořezává jeho rezonanční frekvence.
Zařízení středotónového reproduktoru
Dalším typem reproduktoru zvažovaného pro akustický systém je středofrekvenční reproduktor (midrench). Jeho funkčním úkolem je zřetelně reprodukovat frekvenční rozsah odpovídající té části spektra, která je našim uším nejvíce slyšitelná.
Zde se kdysi pro inženýry objevila obtíž, vznik ohybové vlny – deformace difuzoru, jejíž podstatou je rozdílná rychlost kmitání obvodové a středové části. V důsledku toho je negativně ovlivněna reprodukce hlasů a jiných zvuků v určitém frekvenčním rozsahu.
Vývojáři proto potřebují vyřešit dva protichůdné požadavky – difuzor středotónového měniče musí být lehký a tuhý, aby se vyloučila samotná možnost ohybové vlny. To se řeší hledáním vhodných řešení v rovině „design/materiál“.
Posledně jmenovaný se nejčastěji používá sklolaminát, uhlíkové vlákno, kevlar, celulóza napuštěná různými plnivy. Méně běžně používané jsou beryliové verze midrench.
Woofer pro ozvučení
Reproduktor woofer, nazývaný také woofer nebo woofer, je největší měnič v jakémkoli systému. U plnohodnotného reproduktoru se průměr wooferu pohybuje většinou do 300 mm. Na základě výše popsaných jevů je zřejmé, že tak velká radiační plocha se musí během své činnosti pohybovat jako jediná struktura. Hlavním požadavkem na konstrukci wooferu je tedy maximální možná tuhost, která obětuje faktor minimální hmotnosti emitoru.
Pohyblivá část wooferu tak může vážit až 200 g nebo i více. Často mají složitou prostorovou strukturu vyrobenou z vícevrstvého kompozitu a vyplněnou buněčnou strukturou.
U řady drahých akustických systémů se snaží minimalizovat hmotnost basového reproduktoru, ale zároveň mu poskytnout největší amplitudu vibrací. V tomto případě je implementován vnější pryžový rám a prodloužená kmitací cívka. Výsledkem je, že posunutí kužele basového reproduktoru od centrálního bodu je maximální.
Koaxiální ovladače
U dvou nebo třípásmového reproduktorového systému s rozmístěným výškovým, středotónovým a basovým měničem dochází k negativnímu efektu v malém prostoru místnosti. Mozek vnímá, že zdroje zvuku o různých frekvencích jsou umístěny v různých bodech, a to narušuje celkový účinek zvuku.
V tomto ohledu lze použít koaxiální typ reproduktoru, což je určitá možnost pro kombinaci dalších reproduktorů v rámci jednoho designu. U dvoupásmové verze je výškový reproduktor umístěn ve středu basového reproduktoru. To je ale v praxi dost obtížné kvůli technologickým vlastnostem. Akustika s takovými měniči však vytváří nejsilnější stereo efekt a zabírá nejméně místa. Řada značek proto vybavuje své reproduktory koaxiálními reproduktory.
Reproduktor pro speciální ozvučení
Existuje široká škála specializované akustiky – do každého počasí pro použití ve venkovním prostředí, krajině, akustika pro místnosti s vysokou vlhkostí nebo vysokou prašností a tak dále. Vlhkost, prach, intenzivní sluneční záření a další expoziční faktory vyžadují speciální řešení. Na tuto kategorii reproduktorů jsou zpravidla kladeny zcela jiné požadavky. Mnoho požadavků na reproduktory v domácích kinech a stereo systémech není pro specializovanou akustiku prioritou.
Na základě toho je při vytváření reproduktorů pro takové reproduktory kladen důraz především na jejich odolnost a spolehlivost. A je jich dosahováno především působivými designovými změnami a výběrem vhodných materiálů pro jejich výrobu. Vývojáři také věnují zvláštní pozornost hledání a ochraně nejzranitelnějších prvků.
Sluchátkové reproduktory
Je zřejmé, že při vývoji ovladačů pro sluchátka je v popředí princip minimalizace jejich velikosti. U vnitřních kanálů se jejich průměr pohybuje mezi 6-12 mm, u horních – 40-60 mm. Naprostá většina z nich je samozřejmě širokopásmová.
Tato možnost na jedné straně úspěšně řeší současný pohyb celé membrány. Na druhou stranu malá velikost zářičů komplikuje jejich výrobu z materiálů, které se používají k výrobě reproduktorových měničů. Nejčastěji se k tomuto účelu používá řada syntetických materiálů, méně často celulóza. Malé rozměry magnetického systému umožňují použití neodymových magnetů. To výrazně zvyšuje maximální citlivost (až 120 dB), ale zároveň se výrazně zvyšuje cena takových sluchátek.
Navíc musí mít sluchátkové reproduktory mnohem vyšší impedanci než aktivní nebo pasivní akustické zářiče. Pokud mají tyto hodnoty odporu v rozsahu 2-16 Ohmů, pak mají sluchátkové reproduktory hodnoty odporu od 16 a vyšší. U profesionálních sluchátek mohou tyto hodnoty dosahovat až 800 Ohmů.
Nyní, když máte určitou představu o typech reproduktorů různých zařízení, bude pro vás snazší vybrat si vhodné akustické produkty z našeho katalogu. Rádi vám pomůžeme uspokojit jakékoli audiofilské touhy!
