AUDIO / 05
Ozvučnice, výztuhy a tlumení
Bedna je součást akustického systému. Vysvětlíme si uzavřenou a bassreflexovou konstrukci, skutečný vnitřní objem a rozdíl mezi tuhostí, tlumením vibrací a pohlcováním zvuku.
Proč reproduktor potřebuje bednu
Membrána vyzařuje dopředu a dozadu s opačným znaménkem změny tlaku. Pokud se oba výstupy u nízkých frekvencí snadno setkají, mohou se částečně rušit. Ozvučnice odděluje přední a zadní stranu a současně ovlivňuje mechanické zatížení měniče. Není pouze obalem: její objem, otvory a stěny vstupují do chování soustavy.
Existují také otevřené konstrukce nebo složitější akustická vedení. Každé řešení má své podmínky a kompromisy. Pro základní orientaci si porovnáme uzavřenou a bassreflexovou bednu. Stejný měnič v různých skříních nebude mít stejnou basovou charakteristiku. Náhodná bedna, do které se reproduktor mechanicky vejde, proto není automaticky vhodnou ozvučnicí.
Uzavřená ozvučnice: vzduch jako pružina
V uzavřené skříni zadní strana membrány stlačuje a rozpíná zachycený vzduch. Ten vytváří další pružnou sílu. Menší vnitřní objem znamená větší tuhost této vzduchové pružiny. Spolu s parametry měniče se tím mění rezonance a tvar nízkofrekvenčního přenosu. Skříň má být dostatečně těsná, protože neplánované úniky mění její chování.
Zvětšení objemu může pomoci nízkofrekvenčnímu rozsahu, ale přínos není nekonečný. Výsledek omezuje měnič a požadovaný průběh. Příliš výrazný vrchol v basové oblasti může působit hutně, ale zároveň zabarvovat různé nahrávky podobným způsobem. Uzavřená bedna také nevylučuje nadměrnou výchylku: pro vysoký akustický výstup na velmi nízké frekvenci stále potřebujeme vhodný měnič.
Bassreflex: naladěný vzduchový rezonátor
Bassreflex spojuje objem vzduchu v bedně s hmotou vzduchu v nátrubku. Je to rezonátor, nikoliv jen díra, kterou „uteknou další basy“. V okolí ladicí frekvence významně vyzařuje port a může snížit potřebnou výchylku membrány při daném výstupu. Pod touto oblastí však soustava ztrácí tuto podporu a měnič může mít velkou výchylku i při malém užitečném akustickém výstupu.
Ladění závisí na objemu, průřezu a účinné délce portu včetně koncových vlivů. Delší port při stejném průřezu a objemu obvykle snižuje ladicí frekvenci. Větší průřez může omezit rychlost proudění, ale pro stejné ladění bývá potřebná větší délka. Při návrhu řešíme prostor, odstup ústí, turbulence i možné vlastní rezonance nátrubku.
Objem počítáme uvnitř
Pro akustiku je podstatný čistý vnitřní objem. Vnější rozměry zmenší tloušťka stěn, objem reproduktoru, výztuh, dalších komor a dalších dílů. Pokud chceme zachovat stejné vnější rozměry a zesílíme stěny, výsledný objem klesne. Volba materiálu a tloušťky tak může změnit ladění, nejen hmotnost a pevnost výrobku.
Například vnitřní kvádr 30 × 30 × 40 cm má hrubě 36 litrů. Po odečtení zabraného prostoru zbude méně. U bassreflexu se navíc zohlední konstrukce portu a u vícepásmové soustavy může mít středový měnič vlastní komoru. Pokud by byl otevřený středový měnič vystaven tlaku velkého basáku, mohl by se jeho pohyb ovlivňovat i mimo vlastní elektrické buzení.
Stěny, výztuhy a mechanické tlumení
Stěny se mohou rozkmitat a samy vyzařovat zvuk. Jejich chování závisí na materiálu, tloušťce, rozměrech volné plochy i podepření. Výztuha zmenšuje nepodepřený úsek a propojuje části konstrukce; správné umístění může být účinnější než prosté přidávání tloušťky všude. Výztuhy však zabírají objem a nesmí nevhodně blokovat proudění k portu.
Mechanické tlumení omezuje rezonance panelů přeměnou části vibrační energie na teplo. Není totožné s měkkou výplní proti vnitřním odrazům. Těžká vrstva bez vhodného spojení nemusí mít očekávaný účinek. Proto oddělujeme požadavek na tuhost, mechanické tlumení a pohlcování zvuku uvnitř bedny. Každý řeší trochu jiný problém.
Výplň, odrazy a čelní stěna
Vhodný porézní materiál uvnitř omezuje některé odrazy a rezonance dutiny. Jeho druh, množství a umístění mohou ovlivnit ztráty i výsledné ladění. U bassreflexu neucpáváme cestu mezi měničem a portem a nevkládáme volná vlákna do míst, kde by je proud vzduchu unášel. Výplň zároveň nenahrazuje chybně vypočtený objem nebo nevhodné parametry měniče.
Čelní stěna ovlivňuje přechod vyzařování kolem bedny a odrazy na hranách. Zapuštění příruby měniče, vzdálenosti mezi měniči i tvar hran mohou být akusticky významné. Mřížka přidává ochranu, ale podle tvaru a vzdálenosti také může měnit přenos. Návrh proto hodnotíme jako sestavu měnič, ozvučnice, výhybka a prostředí, nikoliv jako čtyři nezávislé položky.