W tym odcinku poświęconym podstawom projektowania i konstrukcji kolumn skupiamy się na wooferze. Wyjaśniamy, czym jest woofer, jaką rolę odgrywa w odtwarzaniu świetnej muzyki i czym różni się od swojego większego brata – subwoofera.
Czym jest woofer
Od czasu opracowania pierwszych kolumn wielodrożnych częstotliwości są dzielone między przetwornik wysokotonowy (tweeter) oraz zakres średnich i niskich częstotliwości (woofer) w prostych konstrukcjach dwudrożnych.
W bardziej złożonych konstrukcjach można dodać przetwornik średniotonowy, pozostawiając wooferowi odtwarzanie częstotliwości basowych w zakresie około 40–500 Hz. Jednak nawet w takiej konfiguracji woofer musi obejmować dość szeroki zakres częstotliwości, aby „sięgnąć wyżej” i zintegrować się z przetwornikiem średniotonowym.
Oczywiście w kolumnach dwudrożnych woofer musi sięgać jeszcze wyżej, aby „spotkać się” z tweeterem, jednocześnie schodząc do dolnej granicy pasma kolumny. W tym miejscu do gry wkracza subwoofer...
Umiejscowienie woofera
W typowej konstrukcji kolumny woofer znajduje się w dolnej części przedniej ścianki. Takie umiejscowienie nie jest przypadkowe – to świadomy wybór, który wspiera zarówno osiągi akustyczne, jak i konstrukcję obudowy.
Rozprzestrzenianie basu: Fale dźwiękowe o niskich częstotliwościach są z natury mniej kierunkowe niż fale wysokich częstotliwości. Dlatego woofer jest zwykle umieszczany niżej w obudowie kolumny, a tweeter na jej szczycie, możliwie najbliżej wysokości uszu, aby zapewnić najlepszą precyzję, detal i spójność przestrzenną.
Synergia z obudową: Dolna część obudowy często zapewnia najwięcej przestrzeni i stabilności potrzebnych do umieszczenia większego woofera. Konstruktorzy mogą wykorzystać dodatkową objętość wewnętrzną, aby woofer skuteczniej współpracował ze strojeniem obudowy, zapewniając zoptymalizowany przepływ powietrza, kontrolę rezonansów i zarządzanie ciśnieniem.
Czym jest subwoofer
Subwoofer nie przejmuje żadnej funkcji woofera w Twoich kolumnach, lecz specjalizuje się w najniższym basie, od około 100–120 Hz w dół. Dodanie subwoofera do systemu odciąża główne kolumny w odtwarzaniu naprawdę głębokiego basu – takiego, który można nie tylko usłyszeć, ale też poczuć. Często pozwala również słuchać przy niższym poziomie głośności bez utraty wrażenia masy i pełni brzmienia.
Subwoofery mają kilka przewag nad wooferem lub wooferami wbudowanymi w główne kolumny:
Większość subwooferów oferuje wejście liniowe, umożliwiające podłączenie do dowolnego wzmacniacza lub przedwzmacniacza z dedykowanym wyjściem subwoofera – niezależnie od tego, czy jest to sygnał stereo, czy sumowany sygnał mono – albo przez parę gniazd pre-out. Niektóre subwoofery oferują opcję wejścia „wysokopoziomowego” (lub głośnikowego), dzięki któremu można je podłączyć równolegle z głównymi kolumnami w systemie.
Dedykowane przetworniki basowe subwooferów są zwykle większe niż te stosowane nawet w największych kolumnach stereo. Dzięki temu idealnie nadają się do przemieszczania dużych ilości powietrza potrzebnych do wytwarzania długich fal bardzo niskich częstotliwości.
Większość współczesnych subwooferów ma konstrukcję aktywną, co oznacza, że dysponują własnym wzmacniaczem o dużej mocy oraz filtrem dolnoprzepustowym na wejściu. Zapewnia to, że przez wzmacniacz do przetwornika lub przetworników trafiają wyłącznie częstotliwości basowe, do których odtwarzania zostały zaprojektowane. Filtr można regulować, aby dopasować spadek górnej części pasma subwoofera do dolnej granicy charakterystyki częstotliwościowej głównych kolumn.
Czym jest sumowane mono?
Sumowane mono to proces polegający na pobraniu lewego i prawego kanału sygnału stereo, matematycznym zsumowaniu ich w pojedynczy sygnał mono, a następnie przesłaniu tego identycznego sygnału do wszystkich wyjść. W przeciwieństwie do mono „tylko lewego” lub „tylko prawego” kanału, nic nie zostaje odrzucone – oba kanały są łączone w jeden.
Główne różnice między wooferami a subwooferami
Zakres częstotliwości i odtwarzany dźwięk
Jak już wspomnieliśmy, funkcje wooferów i subwooferów są dość różne: oba odtwarzają bas, a w przypadku niektórych największych kolumn konwencjonalne, pasywne woofery mogą schodzić do częstotliwości tak niskich, jak te obsługiwane przez niektóre dedykowane subwoofery.
Jednak subwoofery, jak sugeruje ich nazwa, zostały zaprojektowane, by przejąć zadanie tam, gdzie większości wooferów zaczyna brakować energii w najniższej części słyszalnego zakresu częstotliwości – czasem określanej jako „ostatnia oktawa”. Nie są jednak przeznaczone wyłącznie dla miłośników muzyki organowej czy efektów armatnich w uwerturze 1812: to rozszerzone pasmo basu może znacząco zwiększyć przyjemność słuchania różnorodnej muzyki, nie tylko materiału obfitującego w bas.
Projekt i konstrukcja
Podczas gdy woofery stosowane w głównych kolumnach stereo projektuje się z myślą o integracji z pozostałymi przetwornikami, zadanie subwoofera jest nieco prostsze. Chodzi przede wszystkim o szybkie i precyzyjne przemieszczanie dużych ilości powietrza, niezbędne do odtwarzania naprawdę niskich częstotliwości.
Dlatego nawet jeśli duża kolumna podłogowa może mieć kilka wooferów o średnicy około 8 cali, subwoofery idą o krok dalej, stosując przetworniki 12-, 16-, 32-calowe, a nawet większe, szczególnie w modelach przeznaczonych do obsługi kanału efektów niskiej częstotliwości (LFE) w dużych systemach kina domowego. Na rynku można znaleźć nawet 100-calowy subwoofer, jeśli tylko masz na niego miejsce!
Wymagania wobec membrany przetwornika w takich zastosowaniach są takie same jak w pozostałych elementach systemu głośnikowego: sztywność i szybkość przy możliwie niskich zniekształceniach. Jednak dzięki mocnemu wzmacniaczowi wbudowanemu w aktywny subwoofer oraz elektronicznie kontrolowanemu, ograniczonemu zakresowi częstotliwości, absolutna lekkość nie jest tak istotna jak w pasywnych przetwornikach głośnikowych. Z tego powodu w subwooferach można stosować membrany z papieru lub masy papierowej, a także bardziej zaawansowane materiały, takie jak aluminium czy nawet ultrusztywne, lekkie sploty Kevlaru.
Aby przemieścić odpowiednią ilość powietrza, w subwooferach często stosuje się zawieszenia o dużym skoku. Nierzadko niektóre konstrukcje mają wiele przetworników lub pasywne radiatory basowe zaprojektowane tak, by wzmacniać efekt działania przetwornika. W końcu te bardzo niskie częstotliwości są znacznie mniej kierunkowe niż średnie tony i wysokie częstotliwości, dlatego zadaniem subwoofera jest przede wszystkim pobudzenie powietrza w pomieszczeniu odsłuchowym, podczas gdy główne kolumny zapewniają wszystkie subtelne detale przestrzenne.
Czy potrzebujesz subwoofera? I czy dwa są lepsze niż jeden?
W mniejszych pomieszczeniach odsłuchowych możesz uznać, że para kompaktowych kolumn zapewnia cały potrzebny bas. Z kolei w większych przestrzeniach duże kolumny wieloprzetwornikowe, być może z kilkoma dedykowanymi przetwornikami basowymi napędzanymi mocnym wzmacniaczem, będą w pełni zdolne zapewnić potężne, wiarygodne brzmienie. Oczywiście zaoszczędzisz też na zakupie dedykowanego subwoofera.
Jednak w wielu przypadkach może się okazać, że aby uzyskać satysfakcjonujące poczucie skali i masy, trzeba słuchać systemu przy dość wysokim poziomie głośności – niezależnie od tego, czy słuchasz rocka, czy pełnej orkiestry symfonicznej. Projektanci kolumn dążą do zapewnienia spójnej barwy w szerokim zakresie poziomów głośności, lecz jak powiedział kiedyś pewien inżynier Gwiezdnej Floty: „Nie zmienisz praw fizyki”. Scotty nie mówił o kolumnach, ale sens pozostaje ten sam: aby uzyskać przekonujący bas, trzeba poruszyć dużo powietrza. Dlatego w Hi-Fi głośniej niemal zawsze oznacza większe rozmiary.
Paradoksalnie dodanie subwoofera do systemu Hi-Fi pozwala słuchać przy niższym poziomie bez utraty tej basowej masy: dodanie dedykowanego systemu basowego, kontrolowanego przez wbudowaną elektronikę, nie polega wyłącznie na zwiększeniu masy brzmienia i głośności, lecz na dopracowaniu odtwarzania niskich częstotliwości w Twoim systemie.
Co więcej, w niektórych pomieszczeniach dwa kompaktowe subwoofery mogą zapewnić lepszy, łatwiejszy do kontrolowania najniższy zakres niż jeden znacznie większy model – a dodatkowo łatwiej je ukryć, zachowując czysty wygląd wnętrza. W końcu najniższy bas nie jest kierunkowy.
Czy wiesz, że...
Pierwszy komercyjny subwoofer pojawił się w latach 60. XX wieku w kinach, aby odtwarzać efekty trzęsień ziemi w filmach takich jak Earthquake.
Porównanie wooferów i subwooferów
Oto krótkie podsumowanie omówionych zagadnień...
Typowa charakterystyka częstotliwościowa
Woofer: ~40–500 Hz (górna częstotliwość może sięgać wyżej w przypadku przetworników średnio-niskotonowych w konstrukcji dwudrożnej)
Subwoofer: 20–100 Hz
Typowy rozmiar
Woofer: od 4 cali / 10 cm do 8 cali / 20 cm
Subwoofer: Do 20 cali / 50 cm
Konstrukcja
Woofer: Część wieloprzetwornikowej konfiguracji w głównej kolumnie
Subwoofer: Samodzielna konstrukcja, zazwyczaj aktywna
Podsumowanie: wybór odpowiedniego głośnika basowego do Twojego systemu
Możliwe, że woofer lub woofery w głównych kolumnach Twojego systemu w pełni odpowiadają Twoim potrzebom, odtwarzając niskie częstotliwości dobrze zintegrowane z resztą pasma. Istnieje jednak wiele sytuacji, w których subwoofer wniesie cenny wkład w ogólną jakość działania Twojego systemu. Oto kilka z nich:
Kompaktowe kolumny lub systemy półkowe często zaczynają tracić skuteczność poniżej 60–80 Hz. Subwoofer uzupełnia brakujący najniższy zakres, przywracając wierność pełnego pasma.
Systemy kina domowego wykorzystują subwoofery do obsługi kanałów LFE (Low Frequency Effects), które są niezbędne dla kinowego efektu.
Duże pomieszczenia mogą pochłaniać energię basu, a subwoofer dodaje brakujące najniższe częstotliwości.
Gatunki muzyczne z głębokim basem, takie jak EDM, hip-hop i muzyka orkiestrowa, zyskują dzięki rozszerzonemu odtwarzaniu niskich częstotliwości.
W mniejszych pomieszczeniach, w których ustawienie większych kolumn może być trudne, połączenie kompaktowych kolumn podstawkowych lub półkowych z „ukrytym” subwooferem może być również bardziej akceptowalne wizualnie.
Niezależnie od tego, czy zależy Ci na muzycznych niuansach, czy kinowym uderzeniu, zrozumienie, jak woofery i subwoofery wzajemnie się uzupełniają, pomoże zapewnić systemowi odtwarzanie najniższego zakresu, jakiego wymaga Twoja konfiguracja.
Woofery i subwoofery od DALI
DALI oferuje wielokrotnie nagradzaną kolekcję kolumn podłogowych, subwooferów i innych konstrukcji głośnikowych wyposażonych w woofery i subwoofery o niskich stratach oraz wysokiej wydajności. Niezależnie od tego, czy szukasz bogactwa muzycznych detali w systemie stereo, czy basu wstrząsającego pomieszczeniem w kinie domowym, DALI ma dla Ciebie idealne rozwiązanie.
Odwiedź najbliższego dealera DALI i przygotuj się, by osobiście usłyszeć wyjątkowe, autentyczne brzmienie kolumn DALI.