Małe co nieco o basie

Każdy dobry samochodowy system audio koniecznie musi być wyposażony w głośnik odtwarzający basy - subwoofer. Skonstruowanie dobrze brzmiącego w samochodzie subwoofera jest niestety bardzo trudne. Aby Państwu przybliżyć problematykę związaną z odtwarzaniem basów koniecznym jest omówienie najczęściej spotykanych konstrukcji i ich brzmienia. Nieodzownym elementem zestawu odtwarzającego basy jest wzmacniacz o odpowiedniej mocy. Jak zapewne się Szanowny Czytelniku domyślasz będę prowadził agitację na rzecz zakupu komponentów dobrych firm. Powtórzę, aby oszczędnie, dobrze i celowo wydać własne pieniądze należy kupować tylko dobre - (czytaj) produkowane przez renomowane firmy produkty. No ale dość agitacji przechodzimy do meritum.

Wzmacniacz - jakie powinien spełniać wymagania - powinien posiadać odpowiednią do zastosowanego głośnika moc (oczywiście RMS), by nie komplikować naszych rozważań, poprawnie będzie gdy moc wzmacniacza będzie równa mocy głośnika (RMS). Powinien być wyposażony w filtr dolnoprzepustowy z regulowaną częstotliwością odcięcia LPF ( low pass filter), po to by optymalnie ustawić częstotliwości jaki powinien odtwarzać subwoofer. Dobrze by było gdyby miał płynną regulację fazy 0°-180° funkcja ta przydaje się bardzo, gdy chcemy by pomimo, umieszczenia głośnika w bagażniku, bas był słyszany z przodu (ciekawe prawda?). Może też oczywiście posiadać cały szereg innych bajerów umożliwiających np. zwiększenie wzmocnienia pewnych częstotliwości - bass-boost itp. Szereg firm produkuje specjalne wzmacniacze przeznaczone do zasilania subwoofera o dużych mocach - monobloki o mocach rzędu 1000W - 2000 i więcej watów. Z tańszych i też skutecznych rozwiązań możemy zastosować wzmacniacz dwukanałowy, połączyć go w układzie mostkowym - jest to specjalny układ pracy wzmacniacza pozwalający uzyskać ok. dwukrotnie większą moc od mocy jednego kanału. Inną opcją jest zastosowanie wzmacniacza czterokanałowego, o tak skonfigurowanym układzie połączeń by dwa kanały zasilały system głośników przednich, dwa pozostałe kanały w układzie mostka zasilały głośnik niskotonowy. Głośnik taki by mógł skutecznie odtwarzać niskie częstotliwości powinien być odpowiedniej średnicy i zamontowany w odpowiedniej obudowie . W systemach samochodowych najczęściej stosuje się głośniki o średnicach 25 cm - 10 cali lub 30 cm - 12 cali. Znacznie rzadziej stosowane są 15 lub 18 calowe - chyba, że właściciel auta jest zwolennikiem akustycznego masażu pleców albo chce by go najpierw usłyszano a potem dostrzeżono, no ale o gustach się nie dyskutuje. Moc RMS takich głośników to od ok. 100W aż do 1000 W i więcej. Aby przybliżyć Państwu problematykę związaną z odtwarzaniem basów koniecznym jest omówienie najczęściej spotykanych konstrukcji i trochę opowiedzieć o ich brzmieniu.

1. Obudowa typu zamkniętego

Głośnik zamontowany jest w bardzo szczelnej skrzyni. Zaletą tej konstrukcji jest jej prostota, oraz szybki i charakteryzujący się dużą dynamiką bas. W przypadku kolumn w obudowie zamkniętej wymagane jest dobranie do konkretnego rodzaju głośnika odpowiednio dużej obudowy, która pozwoli na uzyskanie głębokiego basu. Charakteryzuje się niską skutecznością, obecnie nie jest to problemem ponieważ dysponujemy głośnikami i wzmacniaczami o dużych mocach. Obudowy przy zastosowaniu odpowiednich głośników zajmują mało miejsca w bagażniku. Miłośnicy słuchania muzyki w samochodzie preferują te właśnie obudowy ze względu na brzmienie. Inną zaletą jest fakt, że początkujący konstruktorzy stosujący głośniki "no name" prawie zawsze uzyskują poprawne brzmienie.

2. Obudowa bass-reflex

Specyficzną cechą tego typu obudowy jest to, że obok membrany głośnika znajduje się otwór w który wmontowana jest rura prowadząca do wnętrza obudowy. Stanowi ona drogę ujścia dla pompowanego przez membranę głośnika powietrza. Obudowy tego typu charakteryzują się szerszym zakresem odtwarzanych częstotliwości od obudowy typu zamkniętego, mają także większą skuteczność ponieważ w obudowie bass-reflex wykorzystujemy energię promieniowaną przez tylną stronę membrany. Powinniśmy zastosować głośnik o odpowiednich parametrach by system zagrał poprawnie. Wadą tego typu obudów jest wolniejszy i mniej dynamiczny bas - fachowcy określają to jako dużo gorszą odpowiedź impulsową niż w obudowie zamkniętej. Obudowy te są najczęściej większe od obudów zamkniętych - zajmują więcej miejsca w bagażniku. Kolejną ich wadą jest skomplikowana konstrukcja. Bez przygotowania teoretycznego obliczenie i poprawne zestrojenie tej obudowy jest praktycznie niemożliwe. Przy samodzielnej budowie najlepiej zastosować rozwiązane zalecane przez producenta głośnika (dobre firmy do zakupionego głośnika załączają projekt obudowy).

3. Obudowa pasmowo-przepustowa 4-go rzędu (band-pass)

Cechą charakterystyczną na pierwszy rzut oka jest niewidoczna membrana głośnika, subwoofer gra przez "rurę" portu bass-reflex. Obudowa składa się z dwóch komór, w jednej jest zamknięty głośnik. Druga komora posiada otwór bas refleksu. Obudowa taka łączy część zalet obudowy zamkniętej i otwartej. Charakteryzuje się dobrą skutecznością. Wadą tych obudów jest ich wielkość i bardzo skomplikowana konstrukcja. Zaprojektowanie tej obudowy jest bardzo trudne, obliczenia wykonane w oparciu o komputerowy program symulacyjny nie zawsze sprawdzają się w rzeczywistości często konieczne są pomiary akustyczne i przeprowadzenie korekty obliczeń. Przy samodzielnej budowie najlepiej zastosować rozwiązane zalecane przez producenta głośnika.

4. Obudowa pasmowo-przepustowa 6-go rzędu (band-pass)

Tego typu obudowa składa się z dwóch komór z otworami bass-reflex, każda z tych komór dostrojona jest do innej częstotliwości (posiada inną pojemność i różnej długości porty bass-reflex). Zaletą tego typu obudowy jest bardzo duża skuteczność. Wady to duża wielkość, obudowa ta jest większa od obudowy band-pass 4-go rzędu, dużo gorsza odpowiedź impulsowa i bardzo skomplikowana konstrukcja. Obudowa ta jest najtrudniejszą do zaprojektowania i wyliczenia, nawet producenci głośników stosunkowo rzadko załączają jej projekt.

5. Konstrukcja izobaryczna

Jeżeli dwa głośniki poruszają się w ściśle zamkniętej przestrzeni powietrznej, w przeciwfazie to taką konstrukcję nazywa się izobaryczną. Takie połączenie głośników stosowane jest najczęściej w obudowach pasmowo - przepustowych. Zaletą tego układu jest to, że działa jak jeden wysokosprawny głośnik, ma dużo mniejsze zniekształcenia oraz pozwala na zmniejszenie obudowy do 50%. Układ posiada mniejszą skuteczność, ale przy zastosowaniu wzmacniacza o dużej mocy wyjściowej nie jest to problemem.

6. Przegroda nieograniczona

Najprościej mówiąc jest to głośnik basowy zmontowany w tylnej półce. Charakteryzuje się bardzo małą sprawnością , ponieważ niemożliwe jest uzyskanie akustycznej izolacji przedniej i tylnej strony membrany, tak by fale dźwiękowe nie znosiły się wzajemnie. Niemożliwe jest uzyskanie odtwarzania najniższych częstotliwości. Obudowa coraz rzadziej stosowana.

W następnych odcinkach naszych rozważań o audio w samochodzie omówimy podstawowe parametry głośników basowych, sposób doboru głośników do naszych preferencji muzycznych i rodzaju obudowy w jakiej chcielibyśmy głośnik zainstalować.