Co każdy powinien wiedzieć o Tweeterach
Co każdy powinien wiedzieć o głośnikach wysokotonowych Reviewed by Aperion Audio on 30 kwietnia 2018 ...
Dokładna reprodukcja wysokich częstotliwości jest krytyczna dla tworzenia dźwięku hi-fidelity. Dzisiejszy artykuł skupia się na części głośnika odpowiedzialnej za wysokie częstotliwości: głośniku wysokotonowym. Zawiera on krótką wycieczkę po historii głośników i wyszczególnia typy głośników wysokotonowych, które prawdopodobnie znajdziesz na dzisiejszym rynku głośników.
Narodziny nowoczesnego głośnika
Sto lat temu, nieelektryczne głośniki tubowe były używane do wzmacniania całego zakresu częstotliwości wytwarzanych przez różne źródła dźwięku. Chociaż głośniki tubowe były stosunkowo skuteczne, ich zdolność do emitowania dźwięku o szerokim zakresie, czystości i głośności była ograniczona. Dopiero w latach 20-tych XX wieku konsumenci mieli okazję zapoznać się z pierwszym komercyjnie dostępnym elektrycznie wzmacnianym systemem głośnikowym o nazwie Radiola Loudspeaker #104. Ten drogi system (sprzedawany za równowartość 3400 dolarów) został wyprodukowany przez firmę RCA, a jego "elektromagnetyczny" przetwornik został stworzony przy użyciu tych samych podstawowych parametrów konstrukcyjnych, które są wykorzystywane przez większość dzisiejszych producentów głośników. Podczas gdy materiały i rzemiosło zmieniły się na lepsze, kości elektromagnetycznej konstrukcji głośnika okazały się być skuteczne i wysoce niezawodne.
Pojawienie się głośnika wysokotonowego
Zróbmy na chwilę krok wstecz i zastanówmy się, w jaki sposób przeciętny system stereo tworzy dźwięk. Wszystko zaczyna się od źródła dźwięku sparowanego ze wzmacniaczem, który wysyła prąd zmienny do głośników. Typowy przetwornik w głośniku posiada cewkę otoczoną stałym magnesem. Gdy prąd jest dostarczany do cewki, wytwarza się pole elektromagnetyczne, a cewka porusza się w przód i w tył w stałym polu magnetycznym. Stożek przymocowany do cewki również porusza się w przód i w tył i w ten sposób fale dźwiękowe są emitowane do pomieszczenia.
Proste, prawda?
Chociaż jest to okrojone wyjaśnienie, to zasadniczo tak właśnie działa większość głośników. Idąc o krok dalej, większość nowoczesnych głośników hi-fi wykorzystuje więcej niż jeden przetwornik, aby wytworzyć dźwięk. Osiąga się to dzięki zastosowaniu zwrotnicy, która filtruje częstotliwości i dostarcza je do określonych przetworników w głośniku. Pierwszy taki głośnik został opracowany przez Bell Labs w 1931 roku. Wykorzystując dwa przetworniki, firmowy projekt "podzielonego zakresu" tworzył wysokie częstotliwości (powyżej 3000 Hz) za pomocą małego przetwornika z obciążeniem tubowym (obciążenie tubowe jest podobne do zaciskania dłoni wokół ust) i niskie częstotliwości za pomocą większego, 12-calowego przetwornika; w ten sposób narodziło się zadanie głośnika wysokotonowego. Oddelegowanie reprodukcji wysokich częstotliwości do mniejszego przetwornika ma swoje zalety, głównie dlatego, że głośniki wysokotonowe wymagają mniejszej mocy i poruszają mniejszą ilością powietrza, aby wytworzyć dźwięk. Utrzymanie ich w małych rozmiarach pozwala im pracować szybko i precyzyjnie.
Różne formy głośnika wysokotonowego można znaleźć w niemal każdym rodzaju głośników hi-fi, z wyjątkiem niewielkiego segmentu głośników wyposażonych w przetworniki pełnozakresowe. Przyjrzyjmy się różnym rodzajom głośników wysokotonowych stosowanych przez producentów w całym przemyśle głośnikowym.
Exotica: Plazma i elektrostat
Jeden z najrzadszych i najbardziej egzotycznych głośników wysokotonowych wykorzystuje do wytwarzania dźwięku zjonizowaną plazmę. Plazmowe głośniki wysokotonowe działają poprzez jonizację gazu lub spalanie gazu w wysokiej temperaturze w małej kuli. Powstała w ten sposób plazma jest prawie nieważka, może natychmiast wytworzyć oscylujące powietrze, gdy jest naładowana elektrycznością, ma zerowe zniekształcenia i podobno zapewnia niemal doskonały dźwięk. Główną wadą tej technologii jest produkt uboczny zwany ozonem, który jest szkodliwy dla środowiska (nie wspominając o audiofilach). Ten fakt, oprócz kosztów (które, jeśli uda się znaleźć głośnik plazmowy, będą wysokie), sprawia, że plazmowe głośniki wysokotonowe są rarytasem.
Poziom niżej w łańcuchu egzotycznych głośników wysokotonowych znajduje się konstrukcja elektrostatyczna. Elektrostaty wykorzystują ultracienką, przewodzącą membranę z folii, rozpiętą pomiędzy dwoma perforowanymi arkuszami stali pokrytymi izolatorem. Arkusze te (lub stojany) są dosłownie umieszczone po obu stronach membrany. Podczas pracy, membrana jest ładowana stałym napięciem dodatnim, podczas gdy stojany są ładowane przeciwnymi napięciami przez transformator. W ten sposób powstaje środowisko, które wprawia membranę w drgania i w ten sposób tworzy fale dźwiękowe.
Elektrostaty są interesującymi zwierzętami po prostu dlatego, że ich fizyczna obecność może być dość duża (model Neolith firmy MartinLogan posiada przetwornik elektrostatowy, który mierzy 48 cali wysokości i 22 cale szerokości). Pomimo dużych rozmiarów, membrana jest niezwykle lekka, co przekłada się na błyskawiczny czas reakcji, znikome zniekształcenia i hipnotyzująco przejrzysty dźwięk. Są one również zdolne do przenoszenia częstotliwości zanurzonych do 400Hz, co eliminuje wszelkiego rodzaju zwrotnice w zakresie średnich częstotliwości. Z drugiej strony, elektrostaty wymagają ekstremalnie wysokiego napięcia do pracy, mogą być delikatne i emitują relatywnie mały punkt odsłuchu w zakresie wysokich częstotliwości; elektrostaty są najbardziej znane z doskonałej jakości średnich tonów.
Inne konstrukcje niekopułkowe
Podczas gdy plazmy i elektrostaty są z pewnością unikalne, istnieją inne pół-rzadkie konstrukcje głośników wysokotonowych, które wykorzystują ultra-cienkie membrany wykonane z różnych folii. Podobnie jak elektrostaty i plazmy, te głośniki wysokotonowe nie mają cewki drgającej wewnątrz stałego magnesu.
Wstążka
Głośniki wysokotonowe wstęgowe mają zazwyczaj płaską, ultracienką, foliową membranę, która jest złożona w sposób plisowany i umieszczona pomiędzy dwoma biegunami magnetycznymi. Membrana ta wibruje równomiernie w miarę dostarczania energii i porusza się bardzo szybko dzięki swojej niewiarygodnie niskiej wadze. Entuzjaści chwalą je za obsługę ultra wysokich częstotliwości i precyzyjne możliwości reprodukcji dźwięku (głównie dzięki ich równomiernemu i liniowemu ruchowi). Koszty produkcji i niewielkie zapotrzebowanie na moc czynią je droższą opcją, a technologia wstęgowa jest mniej efektywna w reprodukcji średnich częstotliwości.
Magnetyczny planarny
Planarne magnetyczne głośniki wysokotonowe są bardziej dostępną formą wstęgowego głośnika wysokotonowego, ponieważ mają mniej restrykcyjne wymagania dotyczące mocy i lepszą wydajność w zakresie średnich częstotliwości. Zazwyczaj wykorzystują one odciśnięty polimer lub folię PET jako membranę umieszczoną pomiędzy polami magnetycznymi, co obniża koszty produkcji i poprawia trwałość. Ich ogólne osiągi są uważane za prawie tak dobre jak możliwości transparentne konstrukcji wstęgowych i elektrostatycznych.
Transformator ruchu powietrza
Głośniki wysokotonowe z transformatorem ruchu powietrza (AMT) wykorzystują cienką, pofałdowaną membranę foliową, która jest wyłożona aluminiowymi ścieżkami i umieszczona pomiędzy przeciwstawnymi polami magnetycznymi. W przeciwieństwie do wstęgowych i planarnych magnetycznych głośników wysokotonowych, głośniki AMT są składane w sposób przypominający akordeon. Kiedy sygnał elektryczny jest podawany do głośnika wysokotonowego, ścieżki obwodu membrany zmieniają polaryzację, powodując wciskanie i wyciskanie membrany, proces, który tworzy fale dźwiękowe. Głośniki wysokotonowe AMT są często oceniane jako posiadające przejrzysty i niepodbarwiony dźwięk, ale znajdują się po drogiej stronie równania produkcyjnego.
Tweetery kopułkowe
Zdecydowana większość nowoczesnych głośników wysokotonowych ma taką samą podstawową konstrukcję wewnętrzną jak większe przetworniki niskich częstotliwości, ale ich wygląd przypomina kopułkę. Są one znane jako kopułkowe głośniki wysokotonowe i są zdolne do tworzenia niezwykle wyjątkowego dźwięku.
Kopułkowe głośniki wysokotonowe reprezentują sprawdzoną kategorię przetworników wysokiej częstotliwości i są powszechnie stosowane ze względu na niskie koszty produkcji, szerokie możliwości dyspersji i duże punkty odsłuchu. Podobnie jak w przypadku tradycyjnych przetworników, większość kopułkowych głośników wysokotonowych opiera się na cewce umieszczonej wewnątrz pola magnetycznego w celu wytworzenia dźwięku o wysokiej częstotliwości (zazwyczaj w zakresie od 2 500 Hz do 20 000 Hz). Oczywiście, każdy producent ma swój własny pomysł na konstrukcję kopułki wysokotonowej, ale wszyscy starają się utrzymać stabilny liniowy ruch membrany, osiągnąć szybki i gwałtowny ruch membrany w połączeniu z doskonałym tłumieniem (zdolność do zatrzymania ruchu, gdy dźwięk się kończy) i znaleźć równowagę pomiędzy lekkością i sztywnością, aby uniknąć zniekształceń.
Membrana kopułki wysokotonowej może być wykonana z dowolnej liczby materiałów, włączając w to tkaninę, jedwab, aluminium (i inne metale egzotyczne) oraz syntetyki. Każdy materiał ma swój własny smak brzmieniowy. Metalowe głośniki wysokotonowe są zazwyczaj identyfikowane jako posiadające ostry lub jasny dźwięk. Niektóre uszy mogą uznać aluminiowe głośniki wysokotonowe za ostre, podczas gdy tytan jest znany z tego, że jest nieco łagodniejszy. Głośniki wysokotonowe wykonane z jedwabiu i tkanin są zazwyczaj bardziej spokojne niż odmiany metalowe i posiadają łagodną charakterystykę dźwiękową. Syntetyki są prawdopodobnie najmniej pożądane z całej trójki, ze względu na słabe tłumienie i dokładność brzmienia. Są to oczywiście uogólnienia i różnią się w zależności od producenta, więc musicie pozwolić swoim uszom zdecydować, który rodzaj kopułki wysokotonowej preferujecie.
Nowa jedwabna kopułka wysokotonowa V.2 firmy Aperion Audio
Aperion Audio zaprezentował ostatnio nową 1-calową jedwabną kopułkę wysokotonową V.2 Axially Stabilized Radiator. Jak już wcześniej wspomniano, liniowy ruch przetwornika jest kluczowym celem brzmieniowym; jeśli membrana zbyt mocno się kołysze, może to powodować zniekształcenia. Nowy głośnik wysokotonowy Aperion V.2 rozwiązuje ten problem poprzez zastosowanie zawieszenia membrany na dwóch różnych płaszczyznach: przy cewce drgającej i na szczycie stożka. Ten system zawieszenia minimalizuje kołysanie stożka i pozwala głośnikowi wysokotonowemu dotrzeć do niższych częstotliwości (zbliżających się do 2,000 Hz). Te dwa parametry skutkują lepszą dyspersją dźwięku i większym punktem centralnym, pozwalając jednocześnie głośnikom średniotonowym skupić się na bardziej naturalnym spektrum częstotliwości.
Aperion dodał również ferrofluid wewnątrz głośnika wysokotonowego (powszechny w przetwornikach high-end), aby pomóc w rozpraszaniu nagromadzonego ciepła i umożliwić głośnikowi obsługę większej mocy, a także nowo zaprojektowany falowód, który umożliwia propagację sygnału z minimalną utratą energii. Firma podjęła również kroki w celu zmaksymalizowania przepływu prądu do głośnika wysokotonowego poprzez zastosowanie 16-żyłowego wewnętrznego okablowania do samego głośnika.
Ponieważ materiał, z którego wykonano kopułkę Aperiona to jedwab, słuchacze mogą spodziewać się spokojnej, łagodnej góry pasma, która unika poziomów szorstkości, jakie mogą emitować głośniki wysokotonowe z metalową kopułką. Głośnik wysokotonowy V.2 można znaleźć w nowych zestawach głośnikowych Versus II Grand Bookshelf, głośnikach centralnych i wieżowych.
