Home-theater-designers
Iedereen die al een tijdje met audio bezig is, heeft waarschijnlijk een voorkeur ontwikkeld voor een bepaalde stijl van luidsprekers en een bepaalde driverconfiguratie. Deze voorkeur kan gebaseerd zijn op persoonlijke ervaring, de mening van een vertrouwde recensent, technische kennis of misschien zelfs inspanningen om zelf luidsprekers te bouwen. Er zijn eigenlijk veel manieren om een goede luidspreker te bouwen, en er is zeker ruimte voor persoonlijke smaak. Toch ben ik vaak verbaasd over hoe weinig de meeste mensen (zelfs sommigen die diep bij audio betrokken zijn) echt de prestatie-implicaties van verschillende driverconfiguraties begrijpen.
Veel hiervan wordt uitgelegd in The Loudspeaker Design Cookbook Toen ik 20 jaar geleden The LDC voor het eerst las, vergrootte het waarschijnlijk mijn begrip van hoe luidsprekers werken met een orde van grootte. Wat ik hier zal presenteren, is veel minder technisch. Ik moedig alle audiofielen en recensenten aan om dieper te graven door een exemplaar van de LDC op te halen, dat nu in de zevende editie is en dat is geschreven door Vance Dickason, redacteur van het tijdschrift Voice Coil en een van 's werelds meest ervaren luidsprekerontwerpers.
Om te begrijpen waarom sommige driverconfiguraties in bepaalde situaties beter werken dan andere, is het belangrijk om een aantal algemene principes te begrijpen:
1) Als alle andere dingen gelijk zijn, hoe groter de diameter van een driver, hoe lager de frequenties die hij kan spelen, en hoe moeilijker het zal zijn om hoge frequenties te reproduceren. Nogmaals, dat is een algemeen principe, alleen waar als alle andere dingen gelijk zijn.
2) De spreiding van een driver (de gelijkmatigheid waarmee het geluid in alle richtingen verspreidt) is meestal een functie van zijn diameter - of, in het geval van ovaalvormige of rechthoekige drivers, hun horizontale en verticale afmetingen. Een goede vuistregel is dat de spreiding van een bestuurder kleiner wordt (of 'straal') bij de frequentie waarvan de golflengte overeenkomt met de afmeting van de bestuurder. Om dit te berekenen, deelt u 13.512 (de geluidssnelheid in inches op zeeniveau) door het effectieve stralingsoppervlak van de bestuurder. Een woofer van 6,5 inch met een effectief stralingsgebieddiameter van vijf inch (gemeten vanaf de top van de surround tot de tegenoverliggende piek) begint bijvoorbeeld te stralen bij ongeveer 2.702 Hz, of 13.512 gedeeld door vijf.
Verspreiding is belangrijk omdat het een luidspreker een groot, open, natuurlijk geluid geeft. Als de spreiding van een spreker slecht is, lijkt het meer alsof het geluid uit de luidsprekerkast komt in plaats van uit een echte zanger of een instrument. Een slechte spreiding in het middenbereik kan ook leiden tot 'komvormige handen' in stemmen, alsof zangers hun handen rond hun mond hadden.
Je hebt misschien al ontdekt wat het grootste dilemma in luidsprekerontwerp is: hoe kleiner de driver, hoe breder de spreiding (zie de onderstaande tabel met metingen, klik op de foto om deze in een groter venster te bekijken), maar hoe kleiner de driver, hoe minder het lage frequenties aankan. Een beetje meer contemplatie zou kunnen leiden tot het besef dat 'eenvoudiger is beter' zelden van toepassing is op sprekers. Hoe eenvoudiger de luidspreker, hoe waarschijnlijker het is dat er een combinatie is van een ongelijkmatige frequentierespons, een slechte spreiding, een gebrek aan bas- en / of hoge tonen en / of een hoge vervorming.
Laten we eens kijken naar de voor- en nadelen van enkele van de meest populaire configuraties van luidsprekerdrivers. Een opmerking: er zijn talloze factoren die de prestaties van de luidsprekers beïnvloeden, waaronder het ontwerp en de materialen van de driver, het ontwerp en de materialen van de behuizing, de basbelasting van de behuizing, crossover-hellingen, enz. Deze vallen echter buiten het bestek van dit artikel, dat specifiek betrekking heeft op driverconfiguraties. Raadpleeg het Loudspeaker Design Cookbook of een ander diepgaand naslagwerk voor een grondiger begrip van de interne werking van luidsprekers.
Eenrichtingsverkeer (enkele driver, volledig bereik)
Sommige audiofielen en recensenten worden aangetrokken tot ontwerpen met één driver, omdat ze geloven dat het elimineren van het crossover-circuit om het audiosignaal in bassen en hoge tonen te verdelen een grotere sonische zuiverheid oplevert. Het probleem is dat dit kosten met zich meebrengt, die vaak extreem zijn. Grotere drivers met volledig bereik hebben een ongelijkmatige hoogfrequente respons en een extreem slechte spreiding in de hoge tonen. Kleinere drivers met volledig bereik, zoals de 3,5-incher die wordt gebruikt in de Role Audio Sampan FTL-luidspreker die onlangs is getest hier , kan een redelijk soepele treble-respons hebben en een gelijkmatige spreiding tot ergens tussen 5 en 7,5 kHz, dus ze kunnen goed klinken - maar omdat de resonantiefrequenties van die drivers meestal 100 Hz of hoger zijn, zullen ze weinig of geen basrespons bieden . Vergeleken met een fatsoenlijke tweeter van één inch, zal hun hoge tonen niet zo vloeiend zijn en zal hun spreiding niet zo breed zijn.
Dat gezegd hebbende, bij goedkope producten zijn stuurprogramma's met een volledig bereik soms de beste keuze. Ik herinner me met plezier de geweldig klinkende, goedkope Cambridge SoundWorks-systemen, ontworpen door de legendarische Henry Kloss, met 2,5 of 3 inch full-range luidsprekers in kubusvormige behuizingen, aangevuld met een goedkope maar effectieve bandpass-basmodule. Ik heb fabrikanten van laaggeprijsde soundbars vaak geadviseerd om voor die prijzen enkele drivers met volledig bereik te gebruiken in plaats van aparte woofers en tweeters, het is bijna onmogelijk om een fatsoenlijk klinkende tweeter te vinden en een geschikt crossover-circuit op te nemen.
Luidsprekers met kleine drivers met volledig bereik, zoals de Sampan FTL of de Kvart & Bolge Sound Sommeliers (hier afgebeeld) hebben hun charmes en leveren vaak een doodvlakke respons en een prachtig consistente spreiding van de lage middentonen naar de lage hoge tonen, wat zich vertaalt in een vloeiende en natuurlijke stemweergave. Ze klinken echter niet zo luchtig of ruimtelijk als een luidspreker met een typische tweeter van één inch, en ze spelen niet echt hard of leveren niet veel bassen. Maar ze kunnen worden uitgebreid met een subwoofer.
Ik zie niet in hoe luidsprekers die grotere enkele drivers gebruiken, kunnen worden beschouwd als hifi-producten. Sommige audiofielen vinden ze leuk, maar voor zover ik kan zien, is hun aantrekkingskracht meer filosofisch dan muzikaal. De frequentierespons en dispersie-anomalieën die deze luidsprekers introduceren, zijn gemakkelijk te horen en te meten, dus naar mijn mening is er geen geloofwaardige manier om hun geluid natuurlijk of neutraal te noemen. Sommige van deze luidsprekers voegen een supertweeter toe voor een uitgebreidere treble-respons, maar hun algehele frequentierespons zal nog steeds ruw zijn en hun spreiding smal in de lage hoge en hoge middentonen.
mijn computer is aangesloten maar laadt niet op
Er zijn ook full-range elektrostatische en magnetoplanaire paneelluidsprekers, zoals gemaakt door respectievelijk MartinLogan en Magnepan. Dit is een heel andere zaak omdat ze geluid naar achteren en naar voren uitstralen, wat de verstrooiingsproblemen helpt tegengaan die worden veroorzaakt door de grote stralingsoppervlakken van de panelen. Veel van deze luidsprekers gebruiken gebogen panelen om hun spreiding te vergroten. Ze kunnen geen diepe bassen leveren bij hoge volumes of het soort gefocuste beeldvorming dat een goede dynamische (dwz cones'n'domes) luidspreker kan produceren, maar toch beschouwen veel audiofielen en recensenten deze luidsprekers als een van de beste die op elk moment verkrijgbaar zijn. prijs.
Tweeweg (woofer / tweeter)
Luidsprekers die een enkele woofer en een enkele tweeter combineren, komen het meest voor, en sommige audiofielen en recensenten beschouwen ze als de beste, waarbij ze vaak de stelregel 'eenvoudiger is beter' noemen. Nogmaals, dat idee is niet van toepassing. Ja, tweewegluidsprekers zijn doorgaans eenvoudiger dan driewegmodellen, maar die eenvoud vereist een compromis dat meestal voorkomt bij frequenties tussen twee en vier kHz, waar het oor het gevoeligst is.
Het probleem met tweewegluidsprekers doet zich voor in het crossover-punt, de frequentie waarmee het geluid van de woofer naar de tweeter wordt overgebracht. Zoals we hierboven hebben besproken, hoe groter de woofer, hoe meer de spreiding ervan begint te verkleinen bij hogere frequenties. Dus als je van het middengebied naar de hoge tonen gaat, wordt de spreiding smaller naarmate het het crossover-punt nadert, en gaat dan weer wijd open naarmate het geluid overgaat naar de tweeter, die typisch één of 0,75 inch in diameter is en dus het geluid breed verspreidt in het hoogste octaaf van treble (tussen 10 en 20 kHz).
Een oplossing is om een kleinere woofer te gebruiken, in dat geval moet je de basweergave opofferen. Of je kunt het crossover-punt lager verplaatsen, zodat de woofer niet actief is bij hoge frequenties. Maar dan begin je overmatige druk te leggen op de tweeter, die waarschijnlijk niet genoeg stralingsgebied of uitwijking (beweging van voren naar achteren) heeft om die lagere frequenties te reproduceren.
Het is duidelijk dat veel luidsprekerontwerpers dit compromis met succes hebben gesloten, omdat er ontelbare tweewegluidsprekers zijn die geweldig klinken. Op een paar uitzonderingen na geef ik de voorkeur aan tweewegluidsprekers met tweeters van één inch en woofers die niet groter zijn dan 5,25 inch, met crossover-punten lager dan ongeveer 2,2 kHz. Uiteraard kan elke tweewegluidspreker worden uitgebreid met een subwoofer.
Hier zijn echter twee uitzonderingen. Ten eerste hebben sommige hoogfrequente stuurprogramma's voldoende respons tot in het middenbereik om veilig over te kunnen schakelen naar een woofer met een lagere frequentie, meestal tussen 800 Hz en 1,5 kHz. Deze omvatten hoorntweeters die compressiedrivers gebruiken (geen dome-tweeters met een hoornvormige golfgeleider), sommige linttweeters en elektrostatische en magnetoplanaire panelen. Daarom werkt tweewegontwerp goed in bijvoorbeeld hoornluidsprekers van JBL en Klipsch, evenals tweeweg elektrostatische luidsprekers van MartinLogan.
De andere uitzondering is dat grote woofers met een lage bewegende massa en een hoge gevoeligheid natuurlijk klinkende middentonen kunnen produceren en bij relatief hoge frequenties kunnen worden overgestoken. Vaak heeft de woofer een geplooide rand (het deel dat de kegel met de mand verbindt) in plaats van de meer gebruikelijke halve rolrand. Met een van deze kunt u in twee richtingen een geluid met een volledig bereik krijgen. Voorbeelden zijn de JBL M2 professionele monitoren (hier afgebeeld) en de DeVore Fidelity Orang-oetansprekers
Drieweg (woofer / midrange / tweeter)
De meeste luidsprekerontwerpers die ik ken, beschouwen een driewegontwerp als de beste algemene keuze. Een driewegontwerp geeft u het voordeel van de kleine luidsprekers met volledig bereik die hierboven zijn beschreven: doodvlakke frequentierespons en consistente spreiding over het grootste deel van het vocale bereik. Dat komt omdat de crossover-punten meestal rond de 300 tot 600 Hz liggen tussen de woofer en het middenbereik en 2,8 tot 4 kHz tussen het middenbereik en de tweeter. U krijgt de brede spreiding van een tweeter van één of 0,75 inch zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over tweetervervorming of uitval. Het staat de ontwerper ook vrij om een grotere woofer (of twee of drie) te gebruiken om een diepere basweergave te krijgen. Een goed ontworpen driewegluidspreker kan een hoge belastbaarheid leveren, een extreem natuurlijk geluid zonder grote afwijkingen in de toonbalans en gemeten prestaties die bijna perfect zijn.
Dat wil echter niet zeggen dat driewegluidsprekers in alle opzichten perfect zijn. Luidsprekers die een midrange-driver gebruiken die even groot of net iets kleiner is dan de woofer, komen vaak voor dat ze luider spelen dan luidsprekers met kleinere midrange-drivers, maar ze leveren meestal niet die consistent brede middentonenverspreiding. Ik heb ook een aantal driewegluidsprekers gehoord waarbij de midrange-driver werd overgestoken naar een grote woofer met een te hoge frequentie, waardoor stemmen onnatuurlijk opgeblazen klinken omdat ze uit een grote woofer komen.
Het is ook moeilijk om tegen lage kosten een driewegluidspreker te maken. De ontwerper moet de midrange-driver, een aparte interne behuizing voor de midrange-driver, een grotere behuizing in het algemeen en meestal twee of drie extra inductoren, twee of drie extra condensatoren en een extra weerstand toevoegen. Vermenigvuldig de kosten van deze extra onderdelen met vijf of zes keer om de stijging van de verkoopprijs te krijgen, en voeg dan iets meer toe voor duurdere verzending, en je begint te begrijpen waarom er maar weinig driewegluidsprekers zijn die minder dan $ 400 per paar kosten.
Een veel voorkomende variant op de driewegluidspreker is de tweeënhalfspeaker. Dit maakt meestal gebruik van één tweeter en twee of drie bijpassende woofers. De woofer die zich het dichtst bij de tweeter bevindt, wordt zoals normaal naar de tweeter gekruist. De woofers eronder zijn laagdoorlaatgefilterd, typisch op 300 tot 800 Hz, dus ze versterken de basweergave van de bovenste woofer, maar blijven meestal buiten het middenbereik. Als je alle woofers parallel zou laten lopen en ze allemaal naar de tweeter zou kruisen, zouden ze met elkaar interfereren in het middenbereik en op bepaalde frequenties verticaal smalle geluidsbundels produceren ('lobben' genoemd). Hoewel twee-en-een-halfwegontwerpen u meer bas geven dan vergelijkbare tweewegmodellen, bieden ze nog steeds dezelfde uitdagingen als tweewegluidsprekers als het gaat om het selecteren van het juiste crossover-punt tussen de woofer en tweeter.
Vier en meer
Zodra u in duurdere modellen stapt, worden vier- en vijfwegluidsprekers gebruikelijk. Voor het grootste deel zijn dit in feite driewegmodellen met een grote woofer toegevoegd voor een diepere bas. Ze hebben alle voordelen van driewegmodellen met nog meer bas, maar tegen hogere kosten. Een vierwegontwerp is vooral gunstig voor luidsprekers met eerste orde cross-overs vanwege de belasting die ze op hun chauffeurs uitoefenen.
Ik heb hier zojuist de oppervlakte van dit onderwerp bekrast, en ik moedig je aan er meer over te leren door de LDC of een ander goed naslagwerk over sprekers te lezen.
wat is een octa core-processor?
Aanvullende bronnen
First-Order Crossovers: wondermiddel of probleem? op HomeTheaterReview.com.
De voor- en nadelen van meerdere subwoofers op HomeTheaterReview.com.
Een subwoofer kiezen voor surroundgeluid of stereo op HomeTheaterReview.com.