Strojenie bas-refleksu - najpraktyczniejsze elementy teorii albo teoria praktycznych rozwiązań

Akustyka

Temat obudowy bas-refleks jest nieśmiertelny, bo wciąż nie wymyślono niczego jednoznacznie lepszego. Nie jest to rozwiązanie idealne, ale jego bilans zalet i wad wciąż skłania większość konstruktorów do sięgania po ten stary i zasadniczo prosty wynalazek. Aby jednak działał na miarę oczekiwań wobec sprzętu audio wysokiej klasy, trzeba spełnić wiele warunków i temat robi się bardziej skomplikowany.

W styczniowym numerze AUDIO, w teście porównawczym pięciu wolnostojących kolumn głośnikowych (Jamo CONCERT C97 II, Mission LX5 MKII, Monitor Audio BRONZE 200, Wharfedale DIAMOND 12.3 i Wilson RAPTOR 9), pojawiły się dwie konstrukcje typu bas-refleks, wyposażone przez producentów w zatyczki otworów, zmieniające sposób działania układu rezonansowego obudowy.

Nie jest to rozwiązanie unikalne, ale w tym przypadku pojawiła się dodatkowa ciekawostka, której dokładniejsze badanie i opisanie sprowokowało przygotowanie poniższego artykułu. Zacznijmy jednak od przypomnienia podstaw koniecznych dla zrozumienia późniejszych "ewolucji".

Obudowa bas-refleks jest układem rezonansowym, utworzonym przez podatność powietrza w obudowie i masę powietrza w otworze (tunelu). Im większa podatność i im większa masa, tym niższa częstotliwość rezonansowa, ale każdy z tych czynników jest we wzorze pod pierwiastkiem, czyli np. przy określonej podatności, dwukrotnie zwiększenie masy zmniejszy częstotliwość rezonansową o ok. 1,41. Wynika to z najogólniejszego wzoru na częstotliwość rezonansową każdego układu mechanicznego (i elektrycznego, gdzie zamiast podatności i masy są pojemność i indukcyjność).

Już w tym miejscu warto wyjaśnić, że o ile masa powietrza w tunelu wynika tylko z jego wymiarów (dla uproszczenia pomijamy tzw. masę współdrgającą, "przyklejającą się" do powietrza w tunelu na jego zakończeniach), o tyle – co bardzo ważne – podatność powietrza w obudowie zależy nie tylko od jego objętości, ale również od powierzchni, jaka na nią oddziałuje – a więc od powierzchni otworu.

Zwiększenie tej powierzchni zmniejsza podatność, i to w funkcji kwadratowej, a jednocześnie wprost proporcjonalnie zwiększa masę powietrza. Ostatecznie więc zwiększenie masy poprzez zwiększenie powierzchni otworu prowadzi do podwyższenia, a nie obniżenia częstotliwości rezonansowej, np. dwukrotne zwiększenie powierzchni otworu zwiększa masę dwukrotnie, obniża podatność czterokrotnie, wskutek tego częstotliwość rezonansowa rośnie o ok. 1,41.

To wyjaśnia jeden z – pozornych – paradoksów: kiedy zapominając o bezpośrednim wpływie powierzchni na podatność, ktoś próbuje jej zwiększeniem zwiększyć masę (co oczywiście się jeszcze uda), aby obniżyć częstotliwość rezonansową (co już będzie przeciwskuteczne). A szkoda, bo duża powierzchnia ma inną zaletę – zmniejsza prędkość przepływu powietrza, co zmniejsza kompresję i turbulencje.

Pięć kolumn testu AUDIO 1/2021 - wszystkie to bas-refleksy, ale dwie z nich pozwalają na jego regulowanie przez użytkownika.
Pięć kolumn testu AUDIO 1/2021 - wszystkie to bas-refleksy, ale dwie z nich pozwalają na jego regulowanie przez użytkownika.

Jak więc dobrze zestroić bas-refleks?

Nie podamy tutaj dokładnych wzorów, modeli i charakterystyk na każdą okazję. Jednak przyswojenie sobie najogólniejszych zasad i kolejności działania pomaga uniknąć błędów na dalszym etapie czy to samodzielnego projektowania, czy też... użytkowania kolumn z bas-refleksami, które często można samodzielnie modyfikować.

W celu uzyskania określonych charakterystyk częstotliwościowych i impulsowych powinna zostać ustalona konkretna objętość obudowy i częstotliwość rezonansowa.

Chociaż, jak już wykazaliśmy, częstotliwość rezonansowa zależy m.in. od objętości, nie możemy wszystkiego sprowadzić do warunku określonej częstotliwości rezonansowej, bowiem w realnym systemie bas-refleks pracuje nie tylko układ rezonansowy obudowy, ale również pobudzający go do pracy głośnik, który jest odrębnym układem rezonansowym; podlega on jednak wpływowi obudowy, zarówno jej częstotliwości rezonansowej (jeżeli to bas-refleks), jak i samej objętości, której podatność – tym razem związana z powierzchnią membrany – także wpływa na częstotliwość rezonansową głośnika i charakterystyki.

W ten sposób powstaje dość skomplikowany związek układów rezonansowych. Nie ma jedynego idealnego sposobu ich współdziałania, czyli dla danego już głośnika i jego parametrów, jedynej objętości obudowy i częstotliwości rezonansowej bas-refleksu. Jedne strojenia zapewniają niższe częstotliwości graniczne, inne – lepsze odpowiedzi impulsowe.

Jeszcze inną sprawą jest zabezpieczenie głośnika przed zbyt dużymi amplitudami, czemu lepiej służą małe objętości czy wspomniane już zmniejszenie kompresji, a temu pomaga duża powierzchnia otworu.

Każdy z tych wątków można by rozwijać i uszczegóławiać bardzo długo, np. "odpowiednia" powierzchnia otworu wydaje się pozostawać w relacji do powierzchni przetwornika, ale drążąc temat głębiej, zależy od jego wychylenia objętościowego (iloczynu powierzchni i amplitudy) a także od jego innych parametrów, od ustalonej częstotliwości rezonansowej obudowy...

Nie należy więc wysnuwać na oko pochopnych wniosków, otwór o średnicy np. 5 cm może wystarczyć określonej niskotonowej "18-tce" (jej membrana ma średnicę ok. 11 cm) w jednym strojeniu, a w innym nie, jeszcze innej 18-tce nie wystarczy w żadnym...

Co wtedy robić? Iść na jakiś kompromis, pod względem charakterystyki częstotliwościowej, impulsowej, kompresji, a może pomyśleć o membranie biernej?

Zatem zamiast o jednym idealnym strojeniu, lepiej mówić o obszarze dopuszczalnych rozwiązań – zakresie objętości obudowy, częstotliwości rezonansowej, różnych wymiarów tunelu – którego granice też nie są ostre.

Ten obszar wynika z parametrów zastosowanego głośnika, a wybór konkretnego rozwiązania zależy od naszych preferencji. Te z kolei zależą nie tylko od naszych "ideałów" i audiofilskich poglądów na temat wyższości odpowiedzi impulsowej nad dolną częstotliwością graniczną, ale również od warunków, w jakich kolumny będą ustawione i odsłuchiwane.

Inne strojenie będzie optymalne (nawet w ocenie tego samego użytkownika), gdy kolumny ustawimy pod ścianą, a inne w odległości np. 1 m od ściany, a także wtedy, gdy zmienimy miejsce odsłuchowe, nie ruszając kolumn... Ważny jest przecież końcowy rezultat, na który silnie wpływa akustyka pomieszczenia, a na wcześniejszym etapie – pewien parametr wzmacniacza, mianowicie współczynnik tłumienia.

To iloraz założonej impedancji obciążenia (kolumny) do impedancji wyjściowej, której wzrost generalnie pogarsza odpowiedź impulsową, ale znając jej wartość, należy ją uwzględnić w celu zastosowania jak najlepszego (możliwego w tej sytuacji) strojenia bas-refleksu.

Dlatego pojawienie się znacznej impedancji szeregowej (niskiego współczynnika tłumienia), którego konstruktor kolumny nie uwzględnił w strojeniu, pogarsza sytuację bardziej, niż gdyby ją uwzględnił... stąd i zmiana strojenia w takich sytuacjach może być uzasadniona i korzystna.

Dlatego zarówno konstruktorzy, jak i użytkownicy powinni być świadomi tych zmiennych. Pierwsi – aby szykować strojenia "bezpieczne", przygotowane pod kątem przewidywanego wpływu czynników zewnętrznych, często odbiegające od kilku zafiksowanych modeli teoretycznych, a nawet szykować konstrukcje pozwalające na łatwą zmianę strojenia przez użytkownika.

Drudzy – żeby bez obaw z takich możliwości korzystać, a nawet modyfikować konstrukcje, które nie zostały odpowiednio wyposażone przez samego producenta, ale pozostają podatne na samodzielne eksperymenty.

Najprostszym i radykalnym sposobem jest zamknięcie tunelu bas-refleks. Wyłączenie systemu rezonansowego obudowy zawsze spowoduje znaczny spadek ciśnienia w zakresie niskich częstotliwości, poza najniższymi częstotliwościami leżącymi już znacznie poniżej częstotliwości rezonansowej bas-refleksu, co jeszcze zobaczymy na konkretnym przykładzie.

Teoretycznie obudowa zamknięta zapewnia lepszą odpowiedź impulsową, nie należy jednak do tej myśli za bardzo się przywiązywać, bas-refleks również może być pod tym względem dobry. J

Jeżeli bazuje na wysokiej jakości przetworniku i jest dobrze zestrojony, to utrzymuje dobrą "kontrolę", a jego zamknięcie przyniesie zwykle zdecydowanie więcej strat niż korzyści – charakterystyka zacznie opadać znacznie wcześniej, basu będzie zwyczajnie za mało... Chyba że warunki są ekstremalne, np. umieszczamy kolumny nie tylko pod samą ścianą, ale w narożniku pomieszczenia.

Bywają takie bas-refleksy, że ustawienie pod ścianą wręcz im służy (nawet gdy mają otwór z tyłu). Są też sytuacje odwrotne – nie tylko wymagają odsunięcia od ściany (nawet gdy otwór znajduje się z przodu), ale nawet po odsunięciu generują bas (zbyt) silny. Może to wynikać z wielu przyczyn niezależnych i splatających się ze sobą.

• Po pierwsze, ze specyficznego strojenia bas-refleksu podbijającego "średni" bas, świadomie wybranego przez konstruktora, aby zapewnić jego odpowiednią siłę w dużych pomieszczeniach.

• Po drugie, z zestrojenia całej charakterystyki, w czym udział ma oczywiście zwrotnica – nawet "przepisowo" zestrojony bas-refleks, jeżeli towarzyszy mu przytłumiony zakres średnio-wysokotonowy, gra relatywnie za głośno.

• Po trzecie, nieoptymalne zestrojenie wymuszone przez zbyt małą objętość obudowy (to częste w konstrukcjach podstawkowych, które wbrew pozorom i nadziejom miłośników "monitorów" miewają z tego właśnie powodu podbity średni i wyższy bas) albo przez zbyt wysoką częstotliwość rezonansową (konstruktorzy wiedzą dlaczego).

• Po czwarte, słabe przetworniki, o słabych układach magnetycznych, o wysokiej dobroci układu rezonansowego, teoretycznie niekwalifikujące się do zastosowania w bas-refleksie, są w praktyce często stosowane w konstrukcjach popularnych, niskobudżetowych, a jeśli nie zostaną zestrojone bardzo nisko (co może nie być łatwe), też spowodują podbicie wyższego basu.

Zjawiska te mogą się skumulować (słaby głośnik w obudowie zbyt małej i wysoko dostrojonej...), dając bas wzbudzony i dudniący, psujący reputację wszystkim bas-refleksom, które grają bardzo różnie...

Faktycznie z bas-refleksów basu jest częściej za dużo niż za mało. Ale odeszliśmy od tematu, a w zasadzie wróciliśmy do wcześniejszych ogólniejszych obserwacji.

Są subtelniejsze sposoby regulacji niż zamknięcie obudowy. Najczęściej praktykowany, wciąż skuteczny i dość łatwy, polega na przestrojeniu do innej częstotliwości rezonansowej. Zakładając, że objętość obudowy jest ustalona, wciąż możemy to zrobić na ogólne dwa sposoby: zmianę długości tunelu lub zmianę jego powierzchni.

Przypomnijmy, że częstotliwość rezonansową obniży wydłużenie tunelu lub/i zmniejszenie powierzchni. Wymiana tunelu na dłuższy jest możliwa, jednak producenci nie wyposażają kolumn w takie akcesoria (ale... 30 lat temu robił to Bowers & Wilkins), wolą proponować piankowe zatyczki – pierścienie i walce odpowiednio zmniejszające przekrój tunelu lub całkowicie go wypełniające.

Wreszcie mamy pewną bardzo wygodną odmianę metody zmniejszania powierzchni otworu, polegającą na zamykaniu np. jednego z dwóch otworów wyprowadzonych z jednej komory. Takie rozwiązania występowały właśnie niedawno w dwóch konstrukcjach – Mission LX5 mkII i Monitor Audio Bronze 200 – ale nie jest to egzotyka.

Teraz musimy wyjaśnić, że kilka otworów, nawet o różnych wymiarach, będzie tworzyć z jedną komorą układ bas-refleks dostrojony do jednej podstawowej częstotliwości rezonansowej. Nie da się w ten sposób, jak próbują niektórzy konstruktorzy, ustalić kilku częstotliwości rezonansowych, które by się płynnie uzupełniały i współtworzyły lepiej wyrównaną charakterystykę bez silnie zaznaczonego jednego rezonansu.

Monitor Audio Bronze 200 i LX5 mkII - po dwa otwory bas-refleks do dyspozycji użytkownika...
Monitor Audio Bronze 200 i LX5 mkII - po dwa otwory bas-refleks do dyspozycji użytkownika...

To zresztą nawet niepotrzebne, bowiem dobrze zestrojony bas-refleks wcale nie musi obciążać brzmienia wzbudzeniem jednej częstotliwości i podbarwieniami.

Co więcej, kombinowanie z różnymi częstotliwościami rezonansowymi, możliwe przy zastosowaniu większej liczby komór (niezależnych dla więcej niż jednego głośnika niskotonowego), jest ryzykowane, gdyż grozi rozejściem się ich charakterystyk fazowych, a w rezultacie – bardziej pofalowaną, zamiast wyrównaną charakterystyką częstotliwościową i pogorszeniem odpowiedzi impulsowej.

Zastosowanie dowolnej liczby głośników niskotonowych i dowolnej liczby otworów, ale sprzężonych ze sobą jedną wspólną komorą, zapewnia spójne działanie jednego układu rezonansowego, którego częstotliwość rezonansowa zależy – wracając do podstaw – od podatności komory i masy powietrza we wszystkich tunelach.

W tej analizie nie uwzględniamy zjawisk drugorzędnych, a więc rezonansów pasożytniczych, zarówno samych tuneli, jak i fal stojących w obudowie (podstawowy rezonans bas-refleksu – rezonans Helmholtza – nie jest tego typu rezonansem).

Większa liczba odpowiednio rozmieszczonych, a do tego zróżnicowanych tuneli może więc dawać pewne korzyści (rozproszenie tych rezonansów), ale aby się w ten sposób bawić, trzeba dużej staranności, a nie przypadkowości, więc ostatecznie lepiej jest poprawnie umieścić jeden prawidłowo dostrojony tunel. Albo dwa lub nawet trzy jednakowe w celu umożliwienia wspomnianego już łatwego przestrajania układu do innej częstotliwości rezonansowej.

Załóżmy, że mamy dwa jednakowe tunele; zamknięcie jednego z nich zmniejszy powierzchnię dwukrotnie i nawiązując do teoretycznych podstaw przedstawionych na samym początku – obniży częstotliwość rezonansową o 1,41.

Zauważalnie zmieni to charakterystykę, a jak dokładnie – zaraz zobaczymy na konkretnym przykładzie. Jeżeli jednak zatyczka nie będzie szczelna, zmiany będą jeszcze inne, a zatyczki w obydwu tunelach nie zamkną obudowy całkowicie – i na to też mamy przykład.

Zarówno w Bronze 200, jak i w LX5 mkII, zgodnie z powyższymi założeniami, przygotowano dwa otwory bas-refleks, jednak w pierwszym przypadku na wyposażeniu są zatyczki z gęstej pianki, zamykające otwory, a w drugim – z przepuszczającej, hamującej przepływ powietrza, ale go nie zatrzymującej. To tzw. element stratny, wprowadzający do układu rezonansowego tłumienie, co w elektrycznym układzie rezonansowym ma analogię w postaci rezystancji, dodanej do indukcyjności i pojemności.

To, że Bronze 200 jest układem dwuipółdrożnym z parą nisko-średniotonowych 15-tek, a LX5 mkII – symetrycznym układem dwudrożnym z 18-tkami, nie ma tutaj znaczenia. Zatem nie będziemy rozszerzać opisu tych konstrukcji, przedstawionego zresztą dokładnie już w AUDIO 1/2022.

Przypomnijmy tylko to, że w obydwu przypadkach otwory znajdują się z tyłu, ale w Bronze 200 są od siebie znacznie odsunięte, co trochę sugeruje zastosowanie oddzielnych komór – jednak faktycznie jest jedna, tak samo jak w LX5 mkII, gdzie obydwa otwory znajdują się w górnej części obudowy.

...Ale na wyposażeniu są różne zatyczki; bliżej zatyczki Bronze 200, dalej LX5 mkII.
...Ale na wyposażeniu są różne zatyczki; bliżej zatyczki Bronze 200, dalej LX5 mkII.

Pomiary

Na rys. 1. przedstawiamy rodzinę charakterystyk w zakresie niskich częstotliwości Bronze 200. Czerwona powstaje przy obydwu tunelach otwartych, co oznacza dostrojenie układu rezonansowego obudowy do 44 Hz.

Rozbiór tej charakterystyki na "czynniki pierwsze" (oddzielne charakterystyki z głośników, z otworów i wypadkowa) pokazuje rys. 2. Widać tutaj wyraźne odciążenie (na charakterystykach głośników – krzywa zielona) przy 44 Hz, szczyt ciśnienia z otworów (krzywa niebieska) leży przy 40 Hz, poziom z otworów jest tylko o 2 dB niższy niż w szczycie charakterystyki głośników (przy 180 Hz), charakterystyka wypadkowa (czerwona) ma z kolei szczyt przy 100 Hz, gdzie efektywnie dodaje się ciśnienie z głośników i otworów działających w zgodnej fazie.

Charakterystyka wypadkowa przecina charakterystykę z otworu przy 44 Hz i opada poniżej z dużym nachyleniem, bowiem – przypomnijmy – poniżej częstotliwości rezonansowej głośnik i otwór pracują przy dużym przesunięciu fazowym, ich ciśnienia się "odejmują".

 Charakterystyka w zakresie niskich częstotliwości Bronze 200 dla różnych strojeń bas-refleksu (i obudowy zamkniętej).
Charakterystyka w zakresie niskich częstotliwości Bronze 200 dla różnych strojeń bas-refleksu (i obudowy zamkniętej).

Wracamy do rys. 1. – charakterystyka zielona powstaje przy jednym tunelu zamkniętym, zaczyna opadać wyraźnie wcześniej, ma niższy poziom od czerwonej w szerokim zakresie 31–180 Hz, przy 40 Hz nawet o 6 dB. Zmianę charakterystyk składowych pokazuje rys. 3.

Odciążenie na charakterystyce głośnika (zielona) jest mniej ostre niż wcześniej, ale wyraźnie przesunięte w okolice 30 Hz – zgodnie z szacunkami, częstotliwość rezonansowa obniżyła się o ok. 1,4; dodały się do tego też straty (dlatego odciążenie nie jest ostre), trochę ciśnienia "przecieka" przez otwór z zatyczką.

Ciśnienie z otworu (niebieska) nie jest wysokie, tym razem jego szczyt, chociaż przesunięty do ok. 30 Hz, leży znacznie niżej niż szczyt charakterystyki głośnika. W rezultacie charakterystyka wypadkowa leży niżej, jednak jej mniejsze nachylenie jest korzystne dla odpowiedzi impulsowej.

Rys. 2. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa Bronze 200 przy obydwu tunelach otwartych.
Rys. 2. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa Bronze 200 przy obydwu tunelach otwartych.

Włożenie zatyczek do obydwu otworów praktycznie zamyka obudowę (krzywa czarna na rys. 1); mimo stwierdzonych wcześniej strat, są one niewielkie, charakterystyka jest typowa dla systemu zamkniętego, ze spadkiem ok. 12 dB/okt. Opada jeszcze wcześniej niż charakterystyka dla strojenia 30 Hz, już poniżej 180 Hz.

Warto jeszcze prześledzić, jak zmienia się charakterystyka impedancji (rys. 4), bo i ona daje podpowiedzi dotyczące działania układu. Dwa wysokie wierzchołki (krzywa czerwona) należą do strojenia do 44 Hz; minimum między tymi wierzchołkami służy czasami do "namierzania" częstotliwości rezonansowej obudowy, gdy nie możemy jej precyzyjnie określić za pomocą charakterystyki głośnika (odciążenie), tutaj lokuje się ono przy 48 Hz, a więc nieco wyżej.

Na krzywej zielonej (strojenie do 30 Hz) wierzchołki te i minimum przesuwają się w stronę niższych częstotliwości, a dolny wierzchołek jest wyraźnie niższy. Na krzywej seledynowej dolny wierzchołek, a więc i minimum między wierzchołkami całkowicie znika, a jedyny lokuje się przy 72 Hz – to rezonans głośników w obudowie zamkniętej.

Rys. 3. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa Bronze 200 przy jednym tunelu zamkniętym.
Rys. 3. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa Bronze 200 przy jednym tunelu zamkniętym.

Przy tej częstotliwości spadek na charakterystyce przenoszenia wynosi ok. 4 dB, a więc dobroć Qtc wynosi ok. 0,6. To pośrednio dobrze świadczy o dopasowaniu objętości do parametrów głośników w systemie bas-refleks. Wszystkie pomiary świadczą o tym, że podstawowym trybem działania jest tutaj bas-refleks, i to dostrojony do 44 Hz. Dostrojenie do 30 Hz to opcja rezerwowa, chociaż godna wypróbowania, natomiast całkowite zamknięcie jest już trybem awaryjnym.

Na rys. 5. pokazujemy rodzinę charakterystyk w zakresie niskich częstotliwości LX5 mkII; krzywa czerwona powstaje przy obydwu tunelach otwartych. Oddzielne charakterystyki z głośników, z otworów i wypadkową obrazuje rys. 6.

Przy częstotliwości rezonansowej – w tym przypadku to 38 Hz – pojawia się wyraźne odciążenie na charakterystykach głośników (krzywa zielona), szczyt ciśnienia z otworów (krzywa niebieska) leży przy 30 Hz, ale jego poziom jest o 5 dB niższy niż w szczycie charakterystyki głośnika (przy 100 Hz), charakterystyka wypadkowa (czerwona) ma najwyższy poziom przy 70–100 Hz, poniżej opada początkowo dość łagodnie, a poniżej 30 Hz już z nachyleniem ok. 24 dB/ okt., typowym dla bas-refleksu poniżej częstotliwości rezonansowej.

Rys. 4. Charakterystyka modułu impedancji Bronze 200 dla przy różnych strojeń bas-refleksu (i obudowy zamkniętej).
Rys. 4. Charakterystyka modułu impedancji Bronze 200 dla przy różnych strojeń bas-refleksu (i obudowy zamkniętej).

Wykorzystajmy okazję, aby zwrócić uwagę na wyraźne w tym przypadku rezonanse pasożytnicze: wysoki szpic przy 170 Hz to fala stojąca wewnątrz obudowy (rezonans półfalowy), która odbije się także na charakterystyce wypadkowej, natomiast "wyskok" przy 1,1 kHz to podobny rezonans w samym tunelu.

Wracamy do rys. 5. – kolejne dwie charakterystyki: zielona (zatyczka w jednym otworze) i czarna (zatyczki w obydwu) leżą bardzo blisko siebie, a także bliżej charakterystyki wyjściowej (czerwonej) niż w przypadku Bronze 200.

Można by podejrzewać, że wynika to z faktu, iż już "wyjściowe" strojenie jest tutaj niższe, dające charakterystykę bliższą charakterystyce z obudowy zamkniętej niż w Bronze 200. Jest też jednak drugi powód.

Rys 5. Charakterystyka w zakresie niskich częstotliwości LX5 mkII dla różnych strojeń bas-refleksu.
Rys 5. Charakterystyka w zakresie niskich częstotliwości LX5 mkII dla różnych strojeń bas-refleksu.

Spójrzmy na rys. 7., a więc na charakterystyki składowe po zamknięciu jednego otworu. Odciążenie głośników przesunęło się tylko minimalnie w kierunku niższych częstotliwości, za to jest wyraźnie płytsze – zatyczka nie przestroiła układu do niższej częstotliwości rezonansowej, ale go przytłumiła.

Wynika to z innego materiału zatyczki, która swobodniej (niż zatyczka Bronze 200) przepuszcza strumień powietrza, wprowadzając jednak straty. Na rys. 8. mamy charakterystyki składowe z zatyczkami w obydwu otworach, odciążenie głośników zaznacza się na ich charakterystyce już tylko delikatnym "wgięciem", ale wciąż widać, że nie przesuwa się niżej.

Poziom ciśnienia z otworów jest niższy, jednak promieniują one ewidentnie (wraz z rezonansami pasożytniczymi w podobnych jak wcześniej proporcjach, więc taka zatyczka nie jest sposobem, aby przepuścić najniższe częstotliwości, a zatrzymać wyższe).

Rys. 6. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa LX5 mkII przy obydwu tunelach niewytłumionych.
Rys. 6. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa LX5 mkII przy obydwu tunelach niewytłumionych.

O ile w wariancie podstawowym nachylenie poniżej 30 Hz osiąga 24 dB/okt., o tyle w pozostałych dwóch, poniżej 40 Hz wynosi ok. 15 dB/okt. – tylko nieco więcej niż z obudowy zamkniętej, co obiecuje dobrą odpowiedź impulsową.

Obniżenie poziomu względem opcji czystego bas-refleksu jest zauważalne, ale znacznie mniejsze niż przy przestrajaniu Bronze 200 (3–4 dB w zakresie 30–40 Hz), tak więc LX5 mkII pozwalają na regulację bardziej subtelną i bez względu na przesłanki teoretyczne dotyczące ustawienia (pod ścianą, daleko od ściany) warto je wypróbować.

Inny sposób działania zatyczek widać też na charakterystyce impedancji LX5 mkII (rys. 9) – częstotliwości wierzchołków (i minimum między nimi) nie zmieniają się, natomiast spłaszcza się dolny wierzchołek, ale nawet przy obydwu zatyczkach wciąż go widać, co sygnalizuje, że obudowa nie jest szczelnie zamknięta.

 Rys. 7. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa LX5 mkII przy jednym tunelu wytłumionym.
Rys. 7. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa LX5 mkII przy jednym tunelu wytłumionym.

Na wyraźnie różne charakterystyki uzyskane w pomiarach Bronze 200 i LX5 mkII miały wpływ zarówno różne parametry wyjściowe tych układów (głośników i strojenia bas-refleksu przy obydwu tunelach otwartych), jak też różne rodzaje zatyczek.

Aby mieć lepsze pojęcie o udziałach tych czynników, przeprowadziliśmy kolejną sesję pomiarów – użyliśmy zatyczek od LX5 mkII do przestrajania Bronze 200, co na tym przykładzie pozwoli "wyizolować" różnice między zatyczkami.

Rodzinę trzech charakterystyk wypadkowych pokazujemy na rys. 10. Charakterystykę czerwoną (wyjściową, z obydwoma tunelami otwartymi) znamy już z rys. 1., zielona i czarna powstały przy pracy z odpowiednio jednym i dwoma tunelami z założonymi zatyczkami Mission.

Rys. 8. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa LX5 mkII przy obydwu tunelach wytłumionych.
Rys. 8. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa LX5 mkII przy obydwu tunelach wytłumionych.

A więc przede wszystkim zatyczki – jeżeli chodzi o różnice między charakterystykami, one mają największe znaczenie. Widać, jak różnice te stopniały w Bronze 200 po zastosowaniu zatyczek Mission (do różnic podobnych jak w LX5 mkII), uzasadnione jest przekonanie, że zwiększyłyby się w LX5 mkII po zastosowaniu tam zatyczek Monitor Audio (do różnic widzianych wcześniej w Bronze 200). Prezentację szczegółowych charakterystyk tego dodatkowego "eksperymentu" ograniczamy do opcji z założoną jedną zatyczką.

Rys. 11. należy porównać z rys. 3. – to w obydwu przypadkach Bronze 200 z jedną zatyczką (drugi tunel wolny), ale na rys. 3. z zatyczką Monitor Audio (gęsta), a na rys. 11. z zatyczką Mission ("luźna"). Chociaż obydwa rodzaje zatyczek powodują spadek ciśnienia z bas-refleksu (w stosunku do swobodnej pracy dwóch tuneli – rys. 2), to zatyczka Mission pozwala wyemitować wyższe ciśnienie niż zatyczka Monitor Audio.

Czy to dobrze, czy to źle, zależy od tego, jakich zmian potrzebujemy – dużych, czy małych... Nawet dwie zatyczki Mission nie zmniejszą poziomu przy ok. 100 Hz, a dwie Monitor Audio obniżą tutaj poziom o 4 dB.

Rys. 9. Charakterystyka modułu impedancji Bronze 200 dla różnych strojeń bas-refleksu (i obudowy zamkniętej).
Rys. 9. Charakterystyka modułu impedancji Bronze 200 dla różnych strojeń bas-refleksu (i obudowy zamkniętej).

Na zakończenie ogólne wnioski, adresowane zarówno do konstruktorów, jak i użytkowników. Zatyczki bas-refleksów są metodą bardzo prostą i skuteczną, pozwalają na wprowadzanie zmian delikatnych jak i poważnych.

Można praktycznie bez ponoszenia kosztów i odwracalnie eksperymentować z różnymi piankami i innymi materiałami. Kiedy z obudowy wyprowadzony jest tylko jeden tunel, można go "przymykać" częściowo, za pomocą walca uformowanego z pianki, filcu, gumy.

Aby się bawić bezstresowo, trzeba uwolnić się od przekonania, że firmowe strojenie jest bezwzględnie najlepsze; w różnych sytuacjach akustycznych nawet obiektywnie odpowiedniejsze może okazać się inne. W praktyce nie grozi nam "rozstrojenie" systemu, którego skutkiem byłaby gorsza odpowiedź impulsowa, podbicie i dudnienia.

Rys 10. Charakterystyka w zakresie niskich częstotliwości Bronze 200 dla różnych strojeń bas-refleksu za pomocą zatyczki z LX5 mkII.
Rys 10. Charakterystyka w zakresie niskich częstotliwości Bronze 200 dla różnych strojeń bas-refleksu za pomocą zatyczki z LX5 mkII.

Przymykając otwór, możemy działać tylko w jedną stronę – obniżać poziom basu, bo jak już zaobserwowaliśmy, powodujemy to nie tylko wytłumianiem systemu rezonansowego (zatyczkami "stratnymi"), ale też obniżaniem częstotliwości rezonansowej układu (zmniejszaniem powierzchni tunelu).

Aby działać w drugą stronę, musielibyśmy otwór powiększać albo skracać tunel. Nie możemy też (w łatwy sposób) zmieniać pojemności obudowy, co mogłoby prowadzić do teoretycznie niepożądanych rezultatów (zarówno pod względem charakterystyki częstotliwościowej, jak i odpowiedzi impulsowej), natomiast przy właściwie ustalonej (przez konstruktora) objętości, obniżanie częstotliwości rezonansowej jest najbezpieczniejszym kierunkiem zmian, prowadzącym tylko do mniejszego lub większego "uspokojenia" basu.

Rys. 11. Charakterystyki składowe (głośniki / otwory) i wypadkowa przy jednym tunelu wytłumionym Bronze 200 za pomocą zatyczki LX5 mkII.
Audio
E-WYDANIE AUDIO
W PREZENCIE!
Zapisz się na subskrypcję naszego newslettera, a otrzymasz gratis e-wydanie
NEWSLETTER ZAPISZ SIĘ
Close icon
Live Sound & Installation kwiecień - maj 2020

Live Sound & Installation

Magazyn techniki estradowej

Gitarzysta kwiecień 2022

Gitarzysta

Magazyn fanów gitary

Perkusista styczeń 2022

Perkusista

Magazyn fanów perkusji

Estrada i Studio czerwiec 2021

Estrada i Studio

Magazyn muzyków i realizatorów dźwięku

Estrada i Studio Plus listopad 2016 - styczeń 2017

Estrada i Studio Plus

Magazyn muzyków i realizatorów dźwięku

Audio maj 2022

Audio

Miesięcznik audiofilski - polski przedstawiciel European Imaging and Sound Association

Domowe Studio - Przewodnik 2016

Domowe Studio - Przewodnik

Najlepsza droga do nagrywania muzyki w domu