Hi-Fi alapok: Mi az a magassugárzó?

Miért fontosak a magassugárzók?

A legkorábbi elektromechanikus hangszórók – amelyeket azt követően fejlesztettek ki, hogy a hang rögzítése és visszaadása túllépett a lemezbarázda rezgéseinek hatalmas tölcséren keresztül történő felerősítésén – egyetlen, erősítővel meghajtott hangszóróegységet használtak. Ezek a teljes tartományú hangszórók megfelelően működtek, ám hamar nyilvánvalóvá vált, hogy a hű hangvisszaadás eltérő meghajtókat igényel, amelyek mindegyike a frekvenciatartomány más-más részére optimalizált: nagy meghajtókat a mélyhangok hosszú hullámhosszainak megszólaltatásához, nagyobb légmennyiség megmozgatásával, és kisebb meghajtókat a magas frekvenciák finom részleteihez, amelyek rendkívül gyors, nagyon kis mozgásokat igényelnek.

Noha az első elektromágneses hangszórót Chester W. Rice és Edward W. Kellogg, a General Electric munkatársai fejlesztették ki 1921-ben, a Bell Telephone Laboratories csapatának mindössze tíz évre volt szüksége az úgynevezett „osztott tartományú” hangsugárzó megtervezéséhez. Ez külön meghajtókat használt a magas és mély frekvenciákhoz, valamint egy keresztváltó hálózatot, amely felosztotta közöttük a zenei jelet.

Közel 100 éve a legtöbb Hi-Fi hangsugárzó magassugárzót használ a legmagasabb frekvenciák megszólaltatására, a tartomány fennmaradó részét pedig közép/mélysugárzó kezeli. De mi teszi különlegessé ezeket a kisméretű, speciális magasfrekvenciás meghajtókat? A kialakításuk és az a szerep, amelyet kedvenc zenéink hallgatási élményében betöltenek.

A magassugárzó alapjai

Definíció szerint a magas frekvenciák megkövetelik, hogy az azokat megszólaltató meghajtóegység sokkal gyorsabban mozogjon, mint a közép- vagy mélyfrekvenciák esetében. Egy magassugárzó jellemzően 2 kHz-től 20 kHz-ig vagy akár még magasabb tartományban működik, ezért másodpercenként legalább 2 000-szer kell mozognia – a valóban magas hangoknál pedig ennél is sokkal gyorsabban –, míg egy mélysugárzó lehet, hogy csupán másodpercenként 100-szor vagy még ritkábban mozdul el. Szerencsére ezeknek a magasabb hangoknak a hullámhossza jóval rövidebb a mélyhangokénál, így kis, precíz mozgásokra van szükség. A mélysugárzóknak nagy membránokra van szükségük a levegő megmozgatásához, amely megteremti az érezhető basszust, míg a magassugárzók lehetnek kicsik, könnyűek, precízek és mindenekelőtt rendkívül gyorsak.

Mit csinál egy magassugárzó?

Bár a hangsugárzó magassugárzójából valószínűleg nem hall sok hangot, még akkor sem, ha a fülét közel tartja hozzá (nem lesz jelentősnek tűnő hangereje), a magassugárzó szerepe létfontosságú: természetes frissességet, levegősséget és térérzetet ad a hangnak. Sztereó rendszerben megteremti a háromdimenziós hangzás és a hangtér nélkülözhetetlen érzetét.

Minél magasabb egy frekvencia, fülünk annál érzékenyebb annak irányára – talán őseinknek is tudniuk kellett, merről reccsen az ág, amikor valami a közelükbe lopakodott! Ahogyan a mélysugárzó is képes betölteni a szobát alacsony frekvenciákkal anélkül, hogy pontosan érzékelnénk, honnan ered a hangnak ez az összetevője, úgy a legfinomabb magas frekvenciák is – egészen hallásunk felső határáig – irányra utaló jeleket adnak, segítve az előadók elhelyezését a sztereó „képen”.

Hogyan működik egy magassugárzó?

A magassugárzó tervezésének két alapvető követelménye van: az egyik az általa visszaadott hang gyorsasága és pontossága, a másik pedig a hang szórásának szabályozása. Végül is, tekintettel a magas frekvenciák irányítottságára, fontos, hogy ezek a frekvenciák fókuszáltan szólaljanak meg, ugyanakkor a hang jellege ne változzon jelentősen, amikor eltérünk a meghajtó ideális hallgatási tengelyétől, akár vízszintes, akár függőleges síkban.

A magas frekvenciájú hanghullámok természetükből adódóan hajlamosak erősen irányított nyalábot képezni, ha nem szabályozzák őket szigorúan, vagyis a hang erőteljesen hallható közvetlenül a meghajtó előtt, de tengelyen kívüli hallgatáskor jelentősen csökken. Ez is az egyik oka annak, hogy a legnépszerűbb magassugárzó-kialakítások dóm membránt használnak, széles szórási jellemzőikkel. De nem ez az egyetlen ok: a dómok a könnyűség és merevség közötti egyensúly szempontjából is jelentős előnyökkel rendelkeznek, amelyek egyaránt létfontosságúak a pontos magas frekvenciákhoz.

Egy dóm széles ívben képes hangot sugározni, ezért szükség van a szórás bizonyos fokú szabályozására: ahogy látni fogjuk, a különböző hangsugárzó-kialakítások eltérő stratégiákat alkalmaznak a fókuszált magas hangok és a széles hallgatási területen is egyenletes magas frekvenciák elérésére. Ez segít stabil sztereó képet teremteni, és lehetővé teszi, hogy több hallgató is következetes hangszínegyensúlyt élvezzen.

A magassugárzó elhelyezése a hangsugárzó kialakításában

Figyelmet kell fordítani a magassugárzó elhelyezésére is a hangsugárzó előlapján, amely a hangsugárzóház elején tartja a meghajtóegységeket. Ez biztosítja az együttműködést a többi meghajtóval, valamint azt, hogy a magassugárzó magassága megfeleljen a hallgató fülének helyzetéhez. Ezért a magassugárzót általában a hangsugárzó felső részére szerelik, a közép- és mélytartományt megszólaltató meghajtók fölé.

Néhány nagyon nagy hangsugárzó esetében azonban a magassugárzó középre kerülhet az előlapban, fölötte és alatta közép/mélysugárzókkal: ez a feltalálójáról elnevezett D’Appolito-elrendezés arra szolgál, hogy minden meghajtó egyenletesebb szórást biztosítson, és a hanghatást közelebb hozza a hang „pontforrásának” elméleti elképzeléséhez, amely szerint a teljes frekvenciatartomány egyetlen helyről ered.

Fontos továbbá elkülöníteni a magassugárzó finom hangját a közép/mélysugárzók által keltett erőteljesebb rezgésektől. Ennek érdekében sok hangsugárzó a magasfrekvenciás egységet saját segédelőlapra helyezi, amely rugalmas rögzítéssel el van választva a hangsugárzó fő szerkezetétől, vagy akár a teljes kialakításon belül egy különálló alkotóházba kerül. Ez azt is biztosítja, hogy a membrán hátoldaláról kisugárzott hang ne „szivárogjon át”, ami zavarhatja az előre irányuló sugárzást és elmossa a magas hangok képét. Egyes hangsugárzó-tervezők a magassugárzót akár teljesen külön házba is helyezik.

A magassugárzó szórása szabályozható azzal is, ha a meghajtóegységet az előlap egy homorú „tölcsérébe” helyezik, vagy ha a membrán elé hullámvezetőt tesznek, amely jellemzően hálós rács formájú. Ez a rács az ultrafinom dómot is némileg védi a kíváncsi kis ujjaktól. Néhány régebbi hangsugárzó ezt végletekig fokozza, és a meghajtó elé egy lamellás zsalugáterre emlékeztető elemet helyez, de ez ma már ritka, kivéve a retró modelleket.

Miből áll egy magassugárzó?

A magassugárzó kulcsfontosságú alkotóelemei ugyanazok, mint bármely hangsugárzó-meghajtóé – egy membrán, amelyet mágneses mezőben elhelyezett hangtekercsből álló „motor” hajt –, itt azonban mindennek miniatűr méretűnek kell lennie a gyorsaságra és reakciókészségre vonatkozó követelmények teljesítéséhez. Ez a motorrendszerben hajszálfinom tekercselések használatát igényli, amelyek hajlamosak lehetnek az összeolvadásra, ha a hangsugárzó-rendszert az erősítő torzítási tartományába hajtják. A közép/mélysugárzók vastagabb tekercseléseit ritkán érinti ez a probléma, de a „kiégett” magassugárzók szinte biztos jelei annak, hogy a hangsugárzót nem megfelelően használták.

A dóm anyaga a hagyományosabb szövetszövettől – korábban selyem, ma inkább mesterséges anyag –, amelyet a csillapítás és merevség javítása érdekében vegyi anyagokkal kezelnek, egészen az ultrafinom alumíniumig vagy még különlegesebb anyagokig terjedhet, mindezt a lehető legnagyobb merevség eléréséért, többletsúly nélkül.

Egyes vállalatok az ötvözeteket részesítik előnyben, mások ritka fémeket, például berilliumot. Kerámiából, karbonból vagy néhány szélsőséges esetben akár párologtatási eljárással felvitt gyémántporból készült példák is léteznek. Ha a tudomány ismer egy könnyű anyagot, jó eséllyel kipróbálták már magassugárzó-membránok készítéséhez.

Sok munka szükséges annak biztosításához, hogy a dóm megőrizze alakját meghajtás közben: igen, a forma önmagában is merev, de egyes kialakítások „kettős dómot” is alkalmaznak, amely a membrán pereme körüli, a „motorhoz” csatlakozó többletanyagból álló gyűrű. Ez további merevítést ad anélkül, hogy jelentős tömeget növelne.

Alternatív magassugárzók

Miközben ennyi munka irányul a dóm magassugárzókban használt anyagok tökéletesítésére, más kialakításokat is vizsgáltak a könnyűség elérésére, a magasfrekvenciás meghajtók teljesítményének megőrzése mellett.

Egyes hangsugárzók szalagos magassugárzót használnak, amely egy ultrakönnyű, lapos – általában alumíniumból készült – membránból áll, és amelyet a motorhoz csatlakozó szomszédos membrán hajt. Ennek a kialakításnak az előnye az egyenletes hangeloszlás, valamint a jobb hűtés, ami olykor ideális választássá teszi nagy teljesítményű hangsugárzó-rendszerekhez. A szalagos magassugárzók megvalósítása ugyanakkor drágább, mint a dóm kialakításoké, és a szórásuk nem feltétlenül olyan széles.

Ennek egy változata az Air Motion Transformer magassugárzó, amelyben egy harmonikaszerűen redőzött, szalagszerű membránt hajtanak meg, hogy fújtatóként működjön, a levegő összenyomásával hozva létre hangot. Előnye a nagyobb teljesítménytűrés és hangnyomás, valamint a kiterjesztett magasfrekvenciás tartomány.

Egy másik magassugárzó-technológia a sík magnetosztatikus meghajtó. Pontosságáról, gyorsaságáról és a magasfrekvenciás hang széles szórásáról ismert. Ez a típusú hangszóró-átalakító vékony, lapos membránt használ, amelybe vezető sávokat ágyaznak (ezeket jellemzően csíkok vagy sávok formájában rendezik el). A membrán erős mágneses mezőben van felfüggesztve, és amikor audiojel halad át a vezető anyagon, az kölcsönhatásba lép a mágneses mezővel, a membrán rezgésén keresztül hangot keltve.

Hibrid magassugárzók

Néhány hangsugárzógyártó alkalmazza a hibrid magassugárzó-kialakítás koncepcióját, amely hagyományos dóm magassugárzót és szalagos/sík magassugárzót egyaránt tartalmaz. Együttműködésük során a magassugárzók egyesítik mindkét kialakítás legjobb tulajdonságait, hogy sima, széles és kiegyensúlyozott hangzást adjanak vissza. A hibrid magassugárzó-technológiáról itt tudhat meg többet.

Különleges magassugárzók

A hangsugárzó-tervezés története tele van a magasfrekvenciás átvitel javítását célzó kísérletekkel. Már a 17. században megfigyelték a nagyfeszültségű kisülések által létrehozott „elektromos szél” hatását, míg a 19. században Nikola Tesla feltaláló az elektromos ív által keltett hangot tanulmányozta. A hangolt üvegcsövekben égő kis „éneklő lángok” zenei tulajdonságait is vizsgálták, amelynek eredménye a különleges Pyrophone lett.

Az 1950-es években egy elektroakusztikai munka megjegyezte, hogy „a beszélő izzólámpa, az éneklő ív és a beszélő láng – ezek a kétségbeesés eszközei voltak”, míg Edward Kellogg, akit korábban a többmeghajtós rendszerek úttörőjeként említettünk, még egyértelműbben fogalmazott: 1925-ben már arra a következtetésre jutott, hogy „Kipróbáltam a beszélő íveket és a termofonokat, valamint egy koronakisüléses eszközt is – amelyek mindegyike elkerüli a mechanikus mozgó alkatrészeket –, de egyik sem tűnt ígéretesnek.”

Nem meglepő tehát, hogy a gyakorlati szempontok alapján a dóm magassugárzók bizonyultak győztesnek, kiegészítve a szalagszerű kialakításokkal.

Magassugárzók különböző környezetekben

Eddig a Hi-Fi és házimozi alkalmazásokhoz tervezett hagyományos hangsugárzókban használt magassugárzókkal foglalkoztunk, ám ezek különféle alkalmazásokban eltérő módokon is használhatók.

A modern autós rendszerek messze túlléptek a korai, egyetlen meghajtót használó hangszórókon, amelyeknél olykor egy meghajtás nélküli „segédmembránt” szereltek a közép/mélysugárzó elé, hogy némi magas hangot is megszólaltassanak. Egyes, járműajtóba szerelésre tervezett hangszórók koaxiális kialakításúak, a fő meghajtóval együtt elhelyezett magassugárzóval. A jobb gyári és utólagosan beépített rendszerekben azonban külön magassugárzókat szerelnek magasabbra – jellemzően a szélvédőoszlopokba vagy a műszerfalba –, hogy pontosabb térbeli támpontokat nyújtsanak, miközben a közép/mélysugárzók az ajtóban maradnak, ahol hangjuk kevésbé lokalizálható.

A TV-khez használható soundbar hangsugárzókban több magassugárzó is alkalmazható, hogy azt az illúziót keltsék, mintha a hang a hallgató minden irányából érkezne: a felfelé sugárzó magassugárzók magasságérzetet teremthetnek, míg az oldalra döntött hangszórók a falakról visszaverődő hangot használják ki, hogy körülölelő hatást hozzanak létre. E térérzetet tovább fokozhatja a meghajtók fázisát, amplitúdóját és időbeli összehangolását módosító digitális jelfeldolgozás.

Miért nélkülözhetetlenek a magassugárzók a kiváló hangzáshoz?

A tisztaság és a részletgazdagság fokozása

A pontos magas frekvenciák létfontosságúak az énekhangok és hangszerek valósághű visszaadásához: nemcsak az alaphangjukból kiinduló felhangok játszanak szerepet a hang karakterének megteremtésében, hanem magán a zenén túl a felvétel terének és atmoszférájának érzete is. Pontos rögzítése és visszaadása jelentheti a különbséget a „lapos” hangzás és az igazán életre kelő zenei élmény között.

Valósághű hangleképezés és térbeli pontosság

A hangsugárzók elhelyezése jelentős hatással van rendszere hangleképezésére és térbeli pontosságára. Végül is, a sztereó lényege a stabil, háromdimenziós hangképek illúziója – nem két csatornát jelent, hanem azt, hogy a hangsugárzók eltűnnek, és valósághű hangkép marad Ön előtt.

Kövesse a hangsugárzókhoz mellékelt beállítási útmutató tanácsait, de ne féljen kísérletezni az elhelyezéssel a legjobb hangzás elérése érdekében. Sok hangsugárzó-kialakításnál már a hangsugárzók enyhe, hallgatási pozíció felé fordítása – ami a magassugárzók irányának kismértékű módosítását is jelenti – is mindent megváltoztathat.

A megfelelő hangsugárzó-konfiguráció kiválasztása

2-utas vagy 3-utas hangsugárzók – melyik a legjobb Önnek?

Kisebb helyiségekben és kisebb hangsugárzókkal egy jól megtervezett kétutas hangsugárzó bőven megfelelhet az igényeinek. A magassugárzó és a mélysugárzó(k) között külön középsugárzót alkalmazó háromutas kialakítások azonban nyitottabb, magával ragadóbb hangzást kínálhatnak, egyszerűen azért, mert a magassugárzónak és a mélysugárzó(k)nak kevesebb munkát kell végezniük azon az „átfedési” területen, ahol az énekhangok és hangszerek karakterének jelentős része megszólal. Különösen énekhangok és klasszikus zene esetében lehet előnyös a jól integrált középsugárzó.

Hamarosan megjelenő cikkünkben a többutas hangsugárzó-kialakításokkal foglalkozunk majd.

Hallgassa meg vásárlás előtt – miért számít a magassugárzó kialakítása?

Ne ragadjon le túlságosan annál, milyen magassugárzót használnak a hangsugárzói: legyen szó lágy dómú szövet magassugárzóról, fémdómról vagy más anyagról, a legfontosabb, hogy Önnek jól szóljon. Ahogy korábban említettük, rendszerünk magas hangjainak minőségére érzékenyebbek vagyunk, még akkor is, ha a magassugárzó látszólag nem végez annyi munkát. Ezért az általános hangegyensúly részeként olyan magas hangminőségű hangsugárzókat válasszon, amelyek tetszenek Önnek, és mindenekelőtt bízzon a fülében…

Fedezze fel a kategóriaelső magassugárzó-kialakítással rendelkező DALI hangsugárzókat

A DALI hangsugárzók elismert álló hangsugárzók, polcsugárzók, egyedi beépítésű hangsugárzók és további modellek széles választékát kínálják. Minden DALI hangsugárzó széles szórásra készült: a hagyományos hangsugárzóknál nagyobb területen oszlatja el a magas frekvenciákat, hogy a hang kiegyensúlyozott és tiszta maradjon akkor is, ha nem közvetlenül a hangsugárzók előtt ül. Ezáltal az ideális hallgatási pont kiterjed, így többen élvezhetik a lehető legjobb hangminőséget.

A széles szórású hangzás a helyiségbe való integrációt is segíti. Amellett, hogy szabadabban helyezheti el hangsugárzóit akár kevésbé ideálisnak tűnő pozíciókban is, mérsékelheti a falakról érkező visszaverődések hatását, amelyek nem kívánt torzítást és elszíneződést okozhatnak.

A DALI hangsugárzók felfedezéséhez látogasson el a dali-loudspeakers.com oldalra.