O reproduktorech a ozvučnicích 1. díl
proč stavět?, výkon a příkon, parametry reproduktorů

Proč stavět reprosoustavy a nekoupit hotové?www.elweb.cz
www.elweb.cz
Na to je odpověď poměrně jednoduchá. To co postavíte za 2000 Kč/pár bude hrát (ve většině případů) lépe než převážná většina komerčních mini věží ktrýchkoli značek. V dnešní době módní domácí kina s několika malými plastovými bedýnkamy a jednou o něco větší bedýnkou (kterou výrobci nesprávně přezdívají subwoofer) se s takovýmito výrobky ani nebudou dát srovnávat - takováto domácí kina, i když laika většinou na první poslech ohromí mohutným duněním, na tom bývají s kvalitou zvuku velmi bídně. Pokud máte vyšší nároky a zajímá vás srovnání s komerčními high-end reprosoustavami (typu Xavian, Castle a pod.) tak podobné se dají vyrobit za cenu třetinovou až desetinovou. Je hodně prodejců high-end komponentů, kteří se zakládají na uvažování něktrých "hifistů": "Čím dražší, tím lepší" a jsou tudíž schopni tyto komponenty prodávat za nesmyslné ceny. Možná někdo namítne, že se k těmto nákladům musí připočítat ještě mnoho hodin práce. Ale myslím, že tuto práci většina z nás považuje spíše za zábavu a v takovém případě naopak ušetříme třeba na lístkách do kina... V neposlední řadě bych měl ještě uvést to, že se při návrhu a stavbě vždy něčemu novému přiučíte.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Jaké reprosoustavy chcete navrhnout a postavit?www.elweb.cz
www.elweb.cz
To je asi základní otázka. Jiné reprosoustavy jsou vhodné pro ozvužení pokoje (HiFi) a pro profesionální použití - tedy pro ozvučení různých venkovních párty, diskoték a pod. (PA = Profesional Audio). Na HiFi reprosoustavy jsou kladeny vyšší nároky na kvalitu. Chce se po nich, aby co nejpřesněji reprodukovaly hudební signál a ozvučily celou místnost, extrémní výkon zde většinou není důležitý. Od PA reprosoustav se požaduje především velký výkon a užší směrovost (aby ozvučovaly jen určitý prostor např. před pódiem). Přesnost reprodukce už není tak dúležitá jako u HiFi. V následujícím článku se budu věnovat pouze popisu reprosoustav z první skupiny - tedy těch pro "domácí použití".www.elweb.cz
www.elweb.cz
Kolik reprosoustav?www.elweb.cz
www.elweb.cz
Nejčastější sestava reprosoustav se nazývá stereo. Jedna reprosoustava je umístěna v pravo a druhá vlevo. Obě dvě pak hrají celé frekvenční pásmo (hloubky, středy i výšky). Dále je možné počet reprosoustav zvyšovat a tím sestavit tzv. domácí kino. V nejjednodušším případě se k levé a pravé reprosoustavě přidá ještě jedna bedýnka - subwoofer hrající nejnižší kmitočty, které by levá ani pravá reprosoustava (v tomto případě tzv. satelity) nedokázali kvalitně reprodukovat. Satelity pak mohou být rozměrově podstatně menčí, protože u nich nejsou takové nároky na reprodukci nízkých kmitočtů, které za ně hraje subwoofer. Subwoofer však může sloužit i ke zdůraznění a zlepšení basové složky. Pro toto řešení však musí být přizpůsobený zesilovač - musí mít zvláštní výstup pro subwoofer. Buď linkový (potom musí další zesilovač vestavěný přímo v subwooferu - potom se jedná o aktivní subwoofer) nebo výkonový pro pasivní subwoofer. Přidáním dalších dvou reprosoustav (levé zadní a pravé zadní) vznikne domácí kino 4+1. Zde je to ale se zesilovačem ještě složitější. Signál pro zadní repro musí být "speciálně upravený" (pro určité frekvence musí hrát v protifázi, aby se tlakové vlny z přední a zadní reprosoustavy navzájem neodečetly). Domácí kino 5+1 má pak navíc ještě jednu reprosoustavu uprostřed ve předu (většinou v uspořádání D'Appolito, ale o tom později). Dnes se prodávají už i domácí kina 7+1 a co nevidět bude bedýnek ještě více. To je dobré na filmy nebo na hry, ale na hudbu ne. Bylo by to dobré, pokud by všech x reprosoustav bylo stejně kvalitních jako jednotlivé soustavy ze sterea. Pak by ale byla pořizovací cena logicky x/2 krát vyšší.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Jaký potřebujete výkon (respektive příkon reprosoustav)?www.elweb.cz
www.elweb.cz
Tady bych rád upozornil na jeden velký omyl, na který narazíte skoro všude. To co se uvádí u reprosoustav není jejich výkon, ale příkon. Reproduktory přeměňují elektrickou energii na energii kinetickou (pohyb membrány) respektive na akustický tlak (komprese a dekomprse vzduchu). Dělají to však s velmi malou účinností. Ta se pohybuje kolem jednoho procenta. U profi soustav dosahuje několika málo procent. S účinností úzce souvisí citlivost reproduktoru. Udává vlastně totéž - poměr mezi výkonem a příkonem. To co uvádí většina seriózních výrobců (teď zapomeňte na čínské bedýnky k pc) je "standardizovaný dlouhodobý příkon" a/nebo "maximální krátkodobý příkon". Tyto hodnoty poznáte podle značení "W rms" a "W rms max". Příkony charakterizují to, co reproduktor (reprosoustava) vydrží, nikoliv to, "jak hlasitě" bude hrát. Velmi důležitým parametrem je u reproduktorů již zmíněná citlivost. Čím je reproduktor citlivější, tím menší výkon zesilovače potřebujeme. V hudebním signálu jsou velmi výrazné výkonové špičky až 100x přesahující průměrnou úroveň signálu. Pro ozvučení středně velkého pokoje by bohatě stačly 3W (výkonu zesilovače). Tedy alespoň pro průměrné hodnoty hudebního signálu. Kvůli tzv. velké dynamice signálu (dynamika udává v podstatě poměr mezi průměrnou a maximální hodnotou signálu) musí být zesilovač i rerposoustavy dimenzovány na podstatně vyšší výkony. Není to ani tak kvůli hlasité reprodukci, ale kvůli kvalitní reprodukci, respektive reprodukci s velkou dynamikou. Na zkreslení vzniklé limitací signálu ("uříznutí" špiček) je lidské ucho obzvlášť citlivé Optimálně by se měl výkon zesilovače pohybovat někde mezi dlouhodobým příkonem a krátkodobým maximálním příkonem reprosoustav. Pokud jste z tohoto odstavce trochu zmatení a rádi byste si přečetli konkrétní čísla, tak jen shrnu, to co již bylo napsáno:www.elweb.cz
1) Reprosoustava s příkonem 30W a citlivostí 92 dB/1W,1m může hrát "hlasitěji" než reprosoustava s příkonem 120W a citlivostí 84 dB/1W,1m. A navíc Vám bude stačit méně výkonný zesilovač. Každé -3dB citlivosti znamenají potřebu zdvojnásobení výkonu zesilovače pro dosažení stejné hlasitostiwww.elweb.cz
2) Mezi zesilovačem 50W a 70W (se stejnou reprosoustavou) neuslišíte skoro žádný rozdíl, protože lidské ucho má logaritmický charakterwww.elweb.cz
3) Pro kvalitní ozvučení pokoje 20m² postačuje zesilovač s výkonem 70W s reprosoustavami 50/100W, 90dB/1W,1m (můj subjektivní názor)www.elweb.cz
www.elweb.cz
Parametry reproduktorůwww.elweb.cz
www.elweb.cz
Nejprve se pokusím vyvést z omylu nadšence, kteří vybírají reproduktory nebo reprosoustavy podle "basů a dunění". Pokud chcete kvalitní zvuk, nekoukejte na velikost membrány basáku, první číslo frekvenčního rozsahu nebo průběh frekvenční charakteristiky pod 200 Hz. Nebuďte unešeni z toho, jak vybruje nábytek a chvěje se podlaha. Nekruťte s knoflíkem hlasitosti a regulace basů úplně doprava a nesledujte přitom, jak úžasně lítá membrána basového reproduktoru. To nemá s kvalitním zvukem nic společného. Lidské ucho je nejcitlivější na středech, takže je potřeba zabývat se především pásmem od cca 500 do 3000 Hz. Ale pokud chcete mít za každou cenu výborné basy, tak platí zhruba opačné poučky: První číslo frekvenčního rozsahu je skoro jistě nic neříkající někdy až nesmyslné - často s reklamním charakterem. Frekvenční průběh pod 200Hz je téměř neměřitelný. Pro správné měření by musel být reproduktor s mikrofonem připevněn na velmi vysokém stožáru a někde na louce a to dělá jen málokterý výrobce. Při nastavení maximální hlasitosti a přidání hloubek na +12dB dojde téměř jistě k limitaci (přebuzení zesilovače) a k velmi velkému zkreslení. To samé platí i o výchylce membrány. Čím je větší, tím je větší zkreslení.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Pokud výrobce/prodejce udává jen několik parametrů jako je například frekvenční rozsah a "nějaký" údaj o maximálním příkonu a rozměr reproduktoru, tak z toho vůbec nic nepoznáte. Pokud se vám další parametry nepodaří získat, je lepší se takovýmto reproduktorům vyhnout. Pokud máte dost peňez na rozhazování a možnost měření, tak můžete jeden koupit a proměřit. Každý výrobce může získávat parametry jiným způsobem. Podle podmínek měření se pak parametry značně liší a nelze jen podle čísel srovnávat reproduktory různých výrobců. Třeba frekvenční rozsah se stanovuje z grafu tzv. amplitudové charakteristiky (viz níže) a udává mezní frekvence u kterých klesla citlivost o několik dB. Amplitudová charakteristika může být naměřena různým způsobem a onen pokles může být -3dB, -6dB, -10dB a nebo i úplně jiný.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Většinou je to tak - čím "lepší" výrobce, tím více udává parametrů a tím méně mají parametry reklamní charakter => mohou být pro laika zdánlivě horší.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Maximální dlouhodobý příkon [P] = W (long term maximum power)www.elweb.cz
většinou nesprávně označovaný jako "výkon" a uváděný ve Wattech (W rms).www.elweb.cz
www.elweb.cz
Maximální krátkodobý příkon [P] = W (short term maximum power)www.elweb.cz
uváděný ve Wattech (W rms max). Tyto dvě hodnoty bývají často napsány nějak takto: 50/100 W.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Výkon [P] = W (operating power)www.elweb.cz
Málokdy uváděný parametr. Jedná se o skutečný maximální akustický výkon reproduktoru.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Charakteristická citlivost (characteristic sensitivity)www.elweb.cz
Čím vyšší tím lepší. Ale to platí především u basových a středobasových reproduktorů. Většina výškových reproduktorů má citlivost víc než 90 dB/1W,1m a pak se musí stejně utlumovat, aby měly oba dva respektive všechny reproduktory v reprosoustavě citlivost podobnou. Problém by však nastal, kdyby měl basový reproduktor vyšší citlivost než výškový, protože basový reproduktor se utlumovat prakticky nedá. (dále viz "Jaký potřebujete výkon?")www.elweb.cz
www.elweb.cz
Frekvenční rozsah (frequency range)www.elweb.cz
Frekvence, které je schopen reproduktor reprodukovat. Bez zveřejnění podmínek měření je to údaj pouze orientační v mnoha případech spíše nic neříkající a s reklamním charakterem. Neseriózní výrobce schválně naměří reproduktor takovým způsobem, aby byla čísla co nejlíbivější.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Rezonanční frekvence [f_r] = Hz (free air resonance)www.elweb.cz
Zjednodušeně řečeno frekvence na které by se volně položený reproduktor (bez ozvučnice) rozkmital, pokud bychom do jeho membrány udeřili. To je však pouze teoretická úvaha protože kvůli poddajnosti (viz níže) závěsu se reproduktor viditelně nerozkmitá (kmitání je závěsem velmi tlumené). Na tomto kmitočtu má reproduktor největší výchylku membrány a zároveň největší impedanci. Pod touto frekvencí reproduktor téměř není schopen správně reprodukovat signál. Výškový reproduktor nesmí nikdy hrát na tomto kmitočtu s velkým výkonem, protože by došlo k jeho poškození. Basovému to tolik nevadí. Rezonanční kmitočet se vestavěním reproduktoru do ozvučnice zvyšuje.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Amplitudová (frekvenční) charakteristikawww.elweb.cz
Je graf závislosti citlivosti reproduktoru na frekvenci. Charakteristika reproduktoru/reprosoustavy by měla být co možná nejvyrovnanější a to především v oblasti středů (cca 500 až 3000 Hz). Pokud bude reproduktor ve více pásmové ozvučnici, tak nás zajímá jen úsek grafu o něco málo větší než frekvenční pásmo, které bude reprodukovat. Například když Basový reproduktor hraje v třípásmové ozvučnici jen frekvence do 500 Hz, tak nás vůbec nemusí trápit silné zvlnění na jeho amplitudové charakteristice na 2kHz. Někdy je naměřena v několika bodech. (Mikrofon je umístěn několik stupňů od osy). Podle toho pak lze přibližně zjistit, jak reproduktor směruje, respektive na jaké frekvenci začíná silně směrovat.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Nominální impedance [Z] = Ohm (nominal impedance)www.elweb.cz
"Odpor"(správněji impedance) mezi svorkami reproduktoru je závislý na frekvenci. Nominání impedance je minimální hodnota impedance za rezonančním kmitočtem nebo v předem definovaném rozmezí frekvencí. Reproduktory pro HiFi použití se vyrábějí většinou v provedení 8 nebo 4 Ohm. Protože výkon je nepřímo úměrný impedanci (P = U²/Z), tak reproduktor 4 Ohm bude se stejným zesilovačem hrát (reprodukovat signál) s dvojnásobným výkonem než 8 Ohmový. Jenom připomenu, že dvojnásobný výkon neznamená dvojnásobnou hlasitost, protože lidské ucho (stejně jako všechny smylsy) nemá ani zdaleka lineární charakter, ale spíše logaritmický. Dvojnásobný výkon znamená +3dB. V HiFi technice se však používají spíše 8Ohmové reproduktory, pro které je sice pro stejnou hlasitost potřeba výkonější zesilovač, ale méňě se projeví nežádoucí impedance kabelů a výstupní odpor zesilovače. K zesilovači také nemůžete připojit libovolně malou impedanci. Většina zesilovačů je konstruována na min. 4 Ohmy. Zátěž (reprosoustavy) s větší impedancí k němu připojit můžete, ale s menší nikoliv.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Impedanční charakteristikawww.elweb.cz
Je graf závislosti impedance reproduktoru na frekvenci. Na rezonančním kmitočtu (rezonančích kmitočtech - pokud se jedná o více pásmové soustavy) je vždy vysoký hrb. (Vyjímkou jsou reprosoustavy s kompenzovanou impedancí). Impedanční charakteristika by měla být stejně jako amplitudová co možná nejvyrovnanější. Nebo alespoň co možná "nejhladší" - hrb na rezonančním kmitočtu má každý reproduktor a kvalita s velikostí hbu příliš nesouvisí.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Směrová charakteristikawww.elweb.cz
Žádný reproduktor nereprodukuje signál stejně "dopředu a došikma" respektive na ose a na určitém úhlu od osy. Tato charakteristika popisuje právě to, jak reproduktor směruje, tedy jak hraje na různých úhlech od osy. Směrová charakteristika je pochopitelně různá pro různé kmitočty. Obecně reproduktor směruje více na vysokých kmitočtech a tím více, čím má větší membránu.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Ekvivalentní objem [V_as] = m³ (v praxi litry)www.elweb.cz
Toto je při návrhu reprosoustavy poměrně důležitý parametr. O tom ale až později. Ekvivalentní objem informuje přibližně o tom, jak velkou ozvučnici bude reproduktor potřebovat. V žádném případě to ale není doporučený objem reprosoustavy. Výsledný optimální objem ještě závisí na řadě parametrů. Mimo jiné třeba na činiteli jakosti.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Činitele jakosti [Q] = 1 (bezrozměrná veličina)www.elweb.cz
Jsou tři: elektrický {Qes}, mechanický {Qms} a celkový {Qts}. Ty první dva Vás zatím nemusejí příliš zajímat. Důležitý pro výběr reproduktoru je celkový zahrnující oba dva. Čím je celkový činitel jakosti menší, tím má reproduktor lepší tlumení (přesněji reprodukuje signál a nezakmitává) a zároveň mu stačí relativně menší objem ozvučnice. Činitel jakosti rovněž určuje to, jak se reproduktor chová na nejnižších frekvencích, které je schopen reprodukovat. Pro nízké hodnoty činitele jakosti směrem k nižším frekvencím pozvolna klasá křivka amplitudové charakteristiky (respektive citlivost). Pro činitel jakosti 0,7 je tato křivka nejvyrovnanější a pro větší hodnoty má v okolí rezonančního kmitočtu hrb (převýšení). Činitel jakosti se vestavěním reproduktoru do ozvučnice zvyšuje: www.elweb.cz
www.elweb.cz
Q_ts' = Q_ts * { druhá odmocnina z [ ( V_as / V ) + 1 ] } www.elweb.cz
www.elweb.cz
Většinou se reproduktorové soustavy navrhují tak, aby byla amplitudová charakteristika co nejplošší, takže aby měl výsledný činitel jakosti hodnotu 0,7 (platí pouze v případě uzavřené ozvučnice). Pro reproduktory s činitelem jakosti od 0,3 do 0,5 je vhodná ozvučnice s bassreflexovým nátrubkem. Čím je činitel jakosti menší, tím má reproduktor lepší tlumení a "lépe poslouchá zesilovač". Reproduktory s hodnotou výrazně nad 0,7 příliš nedoporučuji.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Velikost membrány a maximální výchylkawww.elweb.cz
www.elweb.cz
www.elweb.cz
Ostatní parametry jako například rozměry reproduktoru, hmotnost magnetu, magnetická intenzita, hmotnost, stejnosměrný odpor cívky, indukčnost cívky, hmotnost kmitacího systému, poddajnost, efektivní plocha membrány atd... se používají při výpočtech a návrhu vyhybky a reprosoustavy, ale pro výběr reproduktoru nejsou příliš podstatné.www.elweb.cz
www.elweb.cz
www.elweb.cz
Jakou značku reproduktorů?www.elweb.cz
www.elweb.cz
V tomhle Vám opravdu radit nebudu. Já jsem měl reprosoustavy s "populárními" českými reproduktory TVM. Jedna reprosoustava vyšla na 1000 Kč. Nyní mám reprosoustavy s norskými SEAS a Tesly teď už nechci ani slyšet. Všechno je to ale o penězích - jedna SEAS bedýnka mě vyšla na cca 5000 Kč. Rozdíl je to velký, jak v kvalitě tak i v ceně.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Uvedu jen seznam výrobců, o kterých si osobně myslím, že jejich reproduktory odpovídají ceně a velká většina z nich bude hrát lépe než (jak jsem již zmínil v úvodu) komerční minivěže.www.elweb.cz
www.elweb.cz
Audax, Davis Acoustics, Dayton Loudspeakers, Dynavox, Eminence, Focal, Goldwood, Hi-Vi, JBL, Morel, Peerless, Scan-Speak, Seas, Tonsil, TVM, Ultimate, Vifa www.elweb.cz
www.elweb.cz
Výrobců je hodně a je téměř jisté, že jsem na některé zapomněl...www.elweb.cz
www.elweb.cz

www.elweb.cz
www.elweb.cz