Hi-Fi Fundamentals: Wat is een middentoner?

Zoals we leerden toen we hoge-frequentietweeters onderzochten, ontdekten mensen zelfs in de beginjaren van elektrische geluidsweergave dat één enkele full-range driver niet voor elke situatie de beste oplossing was. Omdat verschillende delen van het muzikale frequentiebereik verschillende vereisten hebben, zorgt de combinatie van afzonderlijke drivers die specifiek zijn bedoeld voor de weergave van bepaalde frequentiebereiken voor een geïntegreerde en samenhangende muzikale prestatie.

De meest voorkomende uitvoering combineert een hoge-frequentietweeter met een grotere mid/bass-driver, wat de vertrouwde tweewegluidspreker oplevert. Het toevoegen van een middentoner tussen de tweeter en de woofer kan echter extra voordelen bieden.

Dus, wat is een middentoner en wat doet deze eigenlijk? 

Wat doet een middentoner? 

Zoals al vermeld, is de functie van een middentoner heel eenvoudig gezegd het opvullen van de kloof tussen de hoge frequenties die de tweeter weergeeft en de lagere octaven die de basdriver produceert. In technische termen kan dit betekenen dat ze een frequentiebereik bestrijken vanaf de bovengrens van 200 Hz van een basdriver tot de laagste frequenties van een tweeter, rond 2 kHz. Middentoners bestrijken doorgaans een bereik van 200–300 Hz tot 2 kHz, of zelfs tot 5 kHz, afhankelijk van de uitvoering en de hoge- en basdrivers waarmee ze samenwerken. Hierdoor kunnen die andere drivers zo worden afgestemd dat de tweeter in een smaller ‘comfortgebied’ werkt, terwijl de woofer zich volledig kan richten op basfrequenties, in plaats van ook het middengebied te moeten weergeven.

Waarom is het middengebied dan zo belangrijk? Heel eenvoudig: hier gebeurt het grootste deel van de muziek. De middenfrequenties zijn de delen van het geluid die we het best kennen, zoals spreek- en zangstemmen, maar ook onversterkte gitaren, piano's en dergelijke.

De grondfrequentie van een typische mannelijke spreekstem ligt bijvoorbeeld tussen 90–155 Hz, terwijl die van een typische vrouwenstem 165–255 Hz bedraagt – een zangstem bestrijkt uiteraard een groter frequentiebereik. We zijn ook erg gevoelig voor de kwaliteit van stemmen: luister naar een radioprogramma met gesproken woord en het is gemakkelijk te horen wanneer er iets ‘niet klopt’ aan de manier waarop stemmen worden weergegeven, en om het verschil te horen tussen een studiopresentator en een verslaggever die vanuit een externe uitzending inbelt. 

Hoewel een piano tot 28 Hz reikt, speelt het grootste deel van de ‘actie van de rechterhand’ zich af in een bereik tot ongeveer 4 kHz, terwijl een akoestische gitaar loopt van circa 80 Hz tot ongeveer 1,3 kHz. Een viool bevindt zich duidelijk in het middengebied, met hogere frequenties die tot 3 of zelfs 4 kHz reiken.

De grenzen van tweeters en basdrivers kunnen respectievelijk naar beneden en naar boven worden opgerekt, zoals bij het gebruikelijke tweewegontwerp met ‘tweeter plus mid/bass-driver’. In deze configuratie zijn echter compromissen nodig. Veel luidsprekerontwerpen pakken dit bijzonder goed aan, maar met een middentoner kunnen de tweeter en woofer verder worden geoptimaliseerd voor hun taak. 

Het gebruik van middentoners in kleinere boekenplank- en statiefluidsprekers komt minder vaak voor, vooral door het gebrek aan ruimte op het frontpaneel waarop de drivers zijn gemonteerd. Veel compacte vloerstaande luidsprekers hebben eveneens een tweewegontwerp en kunnen uitstekend klinken, maar waar ruimte en budget voor ontwerp en techniek dit toelaten, biedt een middentoner meer flexibiliteit en resolutie, voor een nog muzikaler geluid. 

Middentoners versus woofers en tweeters 

Tweeters en woofers zijn ontworpen voor hun specifieke taak – tweeters voor zeer kleine, snelle bewegingen en woofers met een langere uitslag om meer lucht te verplaatsen en de langere golflengten van lage frequenties te creëren. Op dezelfde manier moeten middentoners voor hun taak worden geoptimaliseerd. Ze hebben veel van de snelheid van een tweeter nodig, maar moeten ook langere golflengten weergeven, met behoud van een nauwkeurige spreiding – onze oren zijn gevoeliger voor de richtingsgevoeligheid van de frequenties die ze weergeven dan voor de lage frequenties van woofers.

Sommige luidsprekers met meerdere drivers gebruiken hetzelfde formaat en type driver voor mid/bass en bas, waarbij de frequentiefiltering wordt aangepast aan hun verschillende taken. Over het algemeen worden de middentonen echter weergegeven door drivers met een kleinere diameter dan de basdriver(s), die op het frontpaneel van de luidspreker onder de tweeterconstructie en boven de bassectie zijn gemonteerd. Dit heeft bovendien het voordeel dat de middentoner dichter op oorhoogte van de luisteraar is geplaatst – opnieuw draait alles om richtingsgevoeligheid. 

Typen en formaten middentoners 

Sommige luidsprekers gebruiken eenvoudigweg een kleinere versie van de conusdrivers die voor bas worden gebruikt als middentoner, met formaten van slechts 3” (7,5 cm) tot ongeveer 6,5” (16,5 cm). Een grotere driver verplaatst meer lucht en kan daardoor mogelijk luider spelen dan kleinere formaten. Ook biedt deze een betere uitbreiding naar lagere frequenties, waardoor de basdrivers eronder nog specifieker op pure bas kunnen worden afgestemd. Daar staat tegenover dat een grotere driver mogelijk minder ver doorloopt in de hogere frequenties, waardoor de tweeter lager moet doorlopen om het over te nemen van de middentoner.

Zoals hierboven vermeld, is het bij luidsprekers met meerdere drivers gebruikelijk dat het conusmateriaal van de middentoner hetzelfde is als, of vergelijkbaar is met, dat van de basdrivers, voor een betere integratie. Conusvormige middentoners gebruiken doorgaans conussen van papier/houtvezel, die meestal op een bepaalde manier zijn gedempt om hun trillingen te stabiliseren, bijvoorbeeld door het materiaal te impregneren met een polymeer of hars of door een vergelijkbare coating op het oppervlak van het membraan aan te brengen. Voor deze middenconussen kunnen echter ook uiteenlopende andere materialen worden gebruikt.

Een alternatief dat in sommige luidsprekers wordt toegepast en vooral geliefd is voor bepaalde studiomonitors, is een koepelvormige middentoner die als een ‘grote tweeter’ werkt om de lagere frequenties van het middengebied weer te geven. Ook hier kunnen diverse materialen worden gebruikt, maar bij fabrikanten die koepelmiddentoners toepassen is het soft-dome-ontwerp populair, met een stoffen membraan dat door impregnering of een oppervlaktecoating wordt verstevigd om zijn halfronde vorm te behouden. Koepelmiddentoners hebben doorgaans een diameter van 2” (5 cm) tot 3” (7,5 cm), maar in sommige professionele en high-endtoepassingen kan dit oplopen tot 4” (10 cm) of zelfs meer.

In tegenstelling tot conusdrivers, waarvan de magneet-en-spoelmotor het membraan vanuit het midden aandrijft, gebruiken koepelmiddentoners een grotere motoreenheid die de koepel vanaf de omtrek aandrijft, op dezelfde manier als koepeltweeters worden aangedreven.

Om de prestaties van een middentoner te optimaliseren, wordt deze gewoonlijk in een eigen subbehuizing binnen de luidsprekerkast gemonteerd, zodat hij wordt geïsoleerd van de zwaardere trillingen van de basdriver(s). Dit zorgt ook voor isolatie van de tweeter die erboven werkt, zodat alle drivers hun taak zonder interferentie kunnen uitvoeren.

Zoals hierboven vermeld, bevindt een middentoner zich gewoonlijk onder de tweeterconstructie en boven de basdriver(s) van de luidspreker. Vaak wordt de middentoner dicht bij de tweeter geplaatst voor een betere akoestische integratie.

Voor- en nadelen van specifieke middentoners – Heb je de extra driver nodig? 

Zoals we hebben gezien, kan het gebruik van een specifieke middentoner voor meer helderheid zorgen in een luidsprekersysteem, vooral in een systeem met meerdere drivers. Middentoners zijn ook populair in toepassingen zoals studiomonitoring, waar bijzonder veel aandacht wordt besteed aan de kwaliteit van de weergave van stemmen en instrumenten.

In veel thuissituaties, vooral in kleinere luisterruimtes, kunnen tweewegluidsprekers met een hoge-frequentietweeter en een gecombineerde mid/bass-driver echter ruimschoots volstaan. Ze zijn ook aantrekkelijk door hun kleinere formaat en lagere kosten. En wanneer de luidsprekers worden gebruikt met bescheiden versterking, kan de resolutie van een eenvoudiger tweewegontwerp voldoende zijn. 

Conclusie 

Als onderdeel van een goed ontworpen luidspreker met meerdere drivers zijn de voordelen van een specifieke middentoner gemakkelijk te horen: niet alleen maakt deze stemmen en instrumenten helderder en realistischer, hij stelt ook de andere drivers in de luidspreker in staat om optimaal te presteren. Of je nu studiomonitors of high-fidelityluidsprekers voor thuis beoordeelt, de aanwezigheid van een echte middentoner maakt vaak, maar niet altijd, het verschil tussen goed geluid en werkelijk meeslepende audio.