Zestaw głośnikowy

Trzy i pół drożny zestaw głośnikowy Canton Carat 770

Zestaw głośnikowy – zespół głośników umieszczonych w specjalnej obudowie (skrzynce), która pełni funkcję pudła rezonansowego. Zestawy głośnikowe wyposażone są w zwrotnice głośnikowe, dokonujące rozdziału pasma akustycznego na pasma częstotliwości dla poszczególnych głośników.

Zestawy głośnikowe stosuje się w systemach stereo lub w wielokanałowych.

Zestawy głośnikowe dzieli się na

• pasywne – zestaw nie zawiera urządzeń wzmacniających,
• aktywne – w obudowie umieszczono wzmacniacz akustyczny.

Zestaw głośnikowy często bywa błędnie nazywany kolumną głośnikową, określenie to powszechnie funkcjonuje wśród producentów i w handlu, fakt ten potwierdzają zwroty kolumna dwudrożna, kolumna trójdrożna. W handlu funkcjonuje także nazewnictwo, w którym kolumna głośnikowa ma 2 znaczenia; pierwsze ogólne oznaczające wszystkie urządzenia w obudowach do odtwarzania dźwięku, oraz drugie węższe oznaczające pojedyncze urządzenie zamknięte w obudowie przeznaczone do odtwarzania dźwięku. W tej terminologii zestawem głośnikowym nazywa się kompletny zestaw jednakowych bądź różnych kolumn głośnikowych. Prawidłowo kolumna głośnikowa to rodzaj zestawu głośnikowego składającego się z kilku takich samych głośników ustawionych w linii w obudowie^[1].

[edytuj] Obudowa

Zestaw głośnikowy w obudowie z otworem bass-reflex

Zestawy głośnikowe umieszcza się w obudowach zamkniętych, bądź otwartych z otworem bass-reflex, bądź też w innych rodzajach obudów otwartych jak band pass lub labiryntowych. Zespoły głośnikowe w obudowach zamkniętych charakteryzują się lepszą odpowiedzią impulsową dla małych częstotliwości. Zestawy głośnikowe w obudowach otwartych mają zwykle gorsze charakterystyki impulsowe w zakresie niskich tonów, ale znacznie większą efektywność (która jest bardzo ważnym parametrem charakteryzującym zestaw, ważniejszym niż ich moc) od obudów zamkniętych^{[potrzebne źródło]}.

Istnieją trzy sposoby strojenia obudów bass reflex. Najczęściej spotykana w większości konstrukcji to QB3, gdzie osiąga się dobry kompromis między efektywnością a odpowiedzią impulsową. Strojenie typu SBB4 ma za zadanie zachowanie jak najlepszego impulsu kosztem efektywności 'pracy' otworu. Kolejny rodzaj strojenia polega na uzyskaniu jak największej efektywności, osiągania niższych częstotliwości, kosztem szybkości odpowiedzi, a co za tym idzie kontroli basu – takie rozwiązanie stosuje się zwłaszcza w tanich subwooferach.

Sama konstrukcja obudowy ma bardzo istotny wpływ na jakość brzmienia zestawu głośnikowego. Przy budowie dąży się do wyeliminowania drgań ścianek obudowy, które przez swoje wibracje wytwarzają dodatkowe dźwięki, degradujące (zakłócające) podstawowy sygnał. Wewnątrz stosuje się zwykle wytłumienie, wzmacniające pierścienie, skośne, nierównoległe ścianki itp. Często w obudowach zamkniętych wytłumienie jest dość silne, w obudowach bass refleks materiał tłumiący stosuje się oszczędniej.

Tańsze konstrukcje wykonane są z płyty wiórowej lub MDF, droższe z drewna, bywają też z innych materiałów np. aluminium czy tworzyw sztucznych.

[edytuj] Zwrotnica głośnikowa

 Osobny artykuł: zwrotnica głośnikowa.

Rozdział pasma między głośnikami nisko i średniotonowymi może np. przypadać w przedziale częstotliwości 300-800 Hz, a pomiędzy głośnikami średnio- i wysokotonowymi w przedziale 4000-8000 Hz. Stosuje się zwrotnice 1, 2 lub trzeciego i dalszego rzędu. Przyjmuje się, że przy filtrach pierwszego rzędu nachylenie zbocza charakterystyki wynosi 6 dB na oktawę, natomiast w przypadku rzędu drugiego 12dB/okt., a rzędu trzeciego – 18dB/okt. Sposób filtrowania sygnału oraz ustalenie częstotliwości podziału, ma zasadniczy wpływ na brzmienie zestawu głośnikowego i zależy od konkretnego zestawienia głośników w konkretnej obudowie.

[edytuj] Podstawowe parametry

Zestaw kolumn estradowych firmy Renkus-Heinz: (2xC3 i 1xCE3-64)

• Pasmo przenoszenia zestawu [Hz] – określa zakres częstotliwości przenoszonych przez kolumnę głośnikową. Przy podawaniu częstotliwości granicznych pasma przenoszenia zwykle umieszcza się informację przy jakim spadku głośności w dB w stosunku do średniej, następuje pomiar. Najczęściej stosuje się oznaczenie pasma przenoszenia przy spadku o 3 dB. W typowych zestawach klasy hi-fi pasmo przenoszenia wynosi 50-20 000 Hz (±3 dB), pasmo idealne to 20–20 000 Hz tj. pasmo akustyczne^{[a][potrzebne źródło]}.
  Jak chodzi o górny skraj pasma przenoszenia, to nawet niedrogie zestawy z reguły osiągają granicę 20 kHz. Rozciągnięcie pasma powyżej tej granicy jest pożądane, bowiem badania wskazują, że obecność składowych, które nie są odbierane przez ucho jako izolowane sygnały, wpływa na percepcję dźwięków złożonych, niemniej wpływ reprodukcji częstotliwości ultradźwiękowych jest trudny do jednoznacznego definiowania. Istotniejsza jest dolna granica pasma przenoszenia. Różnica pomiędzy kolumną o paśmie rozciągającym się do 40 Hz a taką, której pasmo sięga 60  Hz jest znaczna i odczuwalna subiektywnie. Ze względu na brak powszechnego ujednolicenia metod pomiarowych nie należy jednak wykorzystywać do porównań specyfikacji zestawów głośnikowych mierzonych różnymi metodami^[2].

• Moc znamionowa (sinusoidalna, RMS) [W] – moc elektryczna, którą zestaw może być obciążony w sposób ciągły bez jego uszkodzenia (przegrzania). Brak normalizacji warunków pomiarów mocy znamionowej (m. in. różne czasy trwania testu, różne sygnały testowe, niewłaściwy dobór częstotliwości do rodzaju głośnika) prowadzi często do sytuacji, gdy deklarowana moc znamionowa nie jest osiągalna, bo dużo wcześniej głośnik zaczyna zniekształcać dźwięk (wychylenie membrany poza dopuszczalny zakres).
  Moc kolumny jest parametrem elektrycznym i zależy prawie wyłącznie od tego, ile ciepła są w stanie rozproszyć głośniki nie ulegając przy tym uszkodzeniu. Moc nominalna nie przekłada się bezpośrednio na to, jak głośno mogą zagrać dane kolumny. Możliwe jest np. że kolumny o mocy 50W będą w stanie wytworzyć większy poziom dźwięku niż kolumny 100W. Maksymalna głośność dźwięku jest zależna od sprawności z jaką przetwarzana jest energia elektryczna w energię akustyczną, a także m. in. od konstrukcji mechanicznej kolumny, od powierzchni głośników, zakresu wychyleń ich membran, przekrojów tuneli bass-reflexu czy też wielkości membrany biernej^[3].

• Moc muzyczna (maksymalna, itd) [W] – sztuczny parametr nie mający wiele wspólnego z rzeczywistością. Jest to maksymalna moc jaką zestaw może być obciążony przez krótki czas, bez nieodwracalnego zniszczenia. Taka definicja prowadzi do absurdalnego skracania czasu impulsu podawanego na głośnik (lub kolumnę), co w wyniku daje wielkie liczby (setki i tysiące watów, oznaczane "PMPO").

• Impedancja [Ω] – Najmniejsza wartość impedancji dla częstotliwości powyżej częstotliwości rezonansu mechanicznego. Większość impedancji stanowi rezystancja drutu cewki głośnika. Stąd straty na ciepło i niska sprawność głośników.^{[potrzebne źródło]} Parametr ten wpływa na techniczne dopasowanie zestawów głośnikowych i wzmacniacza^[4].
  Impedancja znamionowa przyjmuje zawsze konkretną wartość. Najczęściej jest to 8 Ω lub 4 Ω, rzadziej 6 Ω. Rzeczywista impedancja nie jest stała i zmienia się w zależności od częstotliwości, w większosci kolumn mocno odbiega w swoich maksimach i minimach od wartości nominalnej. O impedancji nominalnej decydują normy określające w jakim zakresie może się zmieniać impedancja rzeczywista^[4].
  Wzmacniacze są przystosowane zazwyczaj do impedancji obciążenia 4 lub 8 Ω. Dla uzyskania dopasowania energetycznego impedancja kolumn powinna pokrywać się z zalecaną dla wzmacniacza impedancją obciążenia. Można użytkować kolumny o impedancji innej niż impedancja zalecana dla danego wzmacniacza, ale pod warunkiem, że gotowi jesteśmy zaakceptować spadek dostępnej mocy. Bezpieczniejszym wariantem jest zastosowanie kolumn o impedancji znamionowej wyższej niż nominalna impedancja obciążenia wzmacniacza (tj. zastosowanie kolumn 8 lub 6 Ω zamiast 4 Ω). Mniej wskazany jest wariant odwrotny, czyli stosowanie kolumn o impedancji niższej niż zalecana do danego wzmacniacza^[4].

• Efektywność [dB/1W/1m lub dB/2,83V/1m lub dB] – parametr ten określa, jaki będzie poziom dźwięku w określonym punkcie (w normach przyjmuje się 1 metr od kolumny) przy doprowadzeniu określonego (ustandaryzowanego) sygnału. Im wyższa efektywność tym głośniej zagra kolumna przy takim samym sygnale. W uproszczeniu można przyjąć, że efektywność daje nam pojęcie o tym jak sprawnie kolumna przetwarza energię elektryczną na energię akustyczną^[5].
  W typowych warunkach (średnia wielkość pokoju odsłuchowego, wykorzystanie wzmacniacza o mocy 30  lub więcej) wartości efektywności rzędu 88-90 dB są zadowalające. Jeśli kolumny mają niską efektywność, zbliżoną do 80 dB, wymagają stosowania wzmacniaczy o znacznie większych mocach. Wzmacniacze o niskiej mocy (rzędu kilkunastu W i mniej) wymagają kolumn o wysokiej efektywności – na poziomie dziewięćdziesięciu kilku dB.
  W specyfikacji efektywności stosowane są trzy różne jednostki: dB/1W/1m, dB/2,83V/1m lub tylko dB. Zastosowanie konkretnej jednostki zależy od rodzaju sygnału dostarczonego przy pomiarze^[5].
  • Jeśli stosowana jest jednostka dB/1W/1m to oznacza, że w przypadku kolumn 8-omowych do zestawu podaje się napięcie 2,83V a do kolumn 4-omowych 2V, co w rezultacie powinno dać podobne wielkości dostarczanej mocy. Oznacza to również, że efektywność kolumn o impedencji 8Ω i 4Ω można porównywać bezpośrednio^[5].
  • Jednostka dB/2,83V/1m ma tę zaletę, że w sposób precyzyjny i jednolity określa jednolite warunki pomiaru. Trzeba jednak zachować uwagę przy pomiarze efektywności kolumn o różnych wartościach impedancji. Dla przykładu kolumna 8-omowa o efektywności 90 dB/2,83V/1m jest równoważna kolumnie 4-omowej o efektywności 93 dB/2,83V/1m, a to dlatego, że dwukrotne zmniejszenie impedancji przy tym samym napięciu dwa razy zwiększa pobór prądu i dwa razy rośnie też pobierana moc (a dwukrotna zmiana wielkości mocy jest równoważna 3dB)^[5].
  • Samo oznaczenie dB w ogóle nie powinno być stosowane ponieważ jest to określenie niejednoznaczne. Specyfikacja efektywności nie ma bowiem sensu bez określenia sygnału pomiarowego. Najlepiej założyć, że samo dB jest równoważne z określeniem dB/2,83V/1m^[5].

• Sprawność [%] – sprawność to stosunek mocy mechanicznej wytworzonej fali akustycznej do dostarczonej mocy elektrycznej (P_m/P_e). Zawiera się w przedziale od 0 do 1. Dla sprawności równej 1 nie ma strat energii. Sprawności wszystkich głośników mieszczą się w granicach od 0,5% do 2%. Większość mocy jest tracona w postaci ciepła.

• Pojemność obudowy [l] – objętość wnętrza obudowy, wynika z obliczeń i jest dobierana pod konkretne modele głośników oraz założony efekt (kształtowanie pasma przenoszenia, odpowiedź impulsowa).

  W Wikimedia Commons znajdują się multimedia związane z tematem:
Zestaw głośnikowy

Zobacz hasło kolumna w Wikisłowniku

Uwagi

Przypisy