Jak navrhují reprosoustavy zkušení konstruktéři

Dobře hrající reprosoustava vzniká postupem, ne náhodou. Zkušení konstruktéři se liší vkusem i oblíbenými řešeními, jejich postup je však nápadně podobný. Podívejme se na něj krok za krokem a na to, čím jsou známí někteří autoři, jejichž konstrukce najdeš v knihovně projektů v Loudsmithu.

1. Zadání před reproduktory

Začátečník začne oblíbeným reproduktorem. Zkušený konstruktér začne otázkami: jak velká může bedna být, kde bude stát, jak nahlas a jak hluboko má hrát. Mezi velikostí skříně, hloubkou basů a citlivostí platí kompromis známý jako Hoffmanův zákon: ze tří vlastností můžeš mít vždy nejvýše dvě. Zadání proto rozhodne víc než značka reproduktoru.

V Loudsmithu: průvodce se šesti otázkami a zadání v prvním kroku, ze kterého aplikace odvodí cíle i výběr reproduktorů.

2. Výběr reproduktorů podle dat, ne podle ceny

Basový reproduktor se vybírá podle Thiele-Smallových parametrů: rezonance Fs, celkového činitele jakosti Qts, ekvivalentního objemu Vas a výchylky Xmax. Ty určí, do jaké skříně se hodí a kolik basů dá. U výškového reproduktoru rozhoduje, jak nízko ho lze dělit, a u basového, kde začíná směrovat a kde se láme membrána. Dobré páry mají překryv, ve kterém oba reproduktory hrají čistě a s podobnou směrovostí.

V Loudsmithu: katalog s 1 604 reproduktory s kompletními parametry, pořadí basových reproduktorů podle simulace skříně a výškové reproduktory seřazené podle toho, jak sedí ke zvolenému basovému.

3. Simulace skříně

Než se uřízne první deska, následuje simulace: uzavřená, nebo bassreflexová skříň, jaký objem a jaké ladění bassreflexu. Kromě kmitočtové charakteristiky se sleduje i výchylka membrány, rychlost vzduchu v bassreflexu a skupinové zpoždění. Bedna, která na grafu hraje hluboko, ale při běžné hlasitosti narazí na Xmax nebo píská bassreflexem, je špatný návrh.

V Loudsmithu: sedm typů ozvučnic najednou, s porovnáním a doporučením.

4. Měření, měření, měření

Tady se amatéři a zkušení konstruktéři rozcházejí nejvíc. Data výrobce jsou měřena na nekonečné ozvučnici. Skutečný reproduktor ve skutečné skříni má zvlnění z difrakce hran, rezonance skříně a odchylky od kusu ke kusu. Proto se reproduktory měří v hotové skříni mikrofonem (kmitočtová charakteristika, soubor FRD) a měřicím přípravkem impedance (soubor ZMA). Teprve na těchto datech se navrhuje výhybka.

V Loudsmithu: soubory FRD a ZMA pro každý reproduktor nahradí model a výhybka se na ně přepočítá. Bez měření aplikace odhadne difrakci z rozměrů ozvučnice.

5. Výhybka na skutečnou zátěž

Cílem není „filtr 2. řádu na 2 kHz“, ale akustický výsledek: aby výstup reproduktoru i s jeho vlastním průběhem sledoval cílovou křivku, například Linkwitz-Riley 4. řádu. Elektrický filtr je jen prostředek. Proto se hodnoty součástek optimalizují na měření a u pasivní výhybky se počítá i se ztrátami cívek.

V Loudsmithu: automatický návrh na akustický cíl, ruční režim, volný editor zapojení a aktivní dělení s DSP.

6. Poslech a iterace

Poslední desetiny decibelu v úrovni výškového reproduktoru nebo tvar přechodu se ladí poslechem v místnosti, kde bude bedna hrát. Zkušení konstruktéři dělají několik verzí výhybky a porovnávají je. Z toho plyne, že ani nejlepší model nenahradí měření a poslech.

Čím jsou známí někteří autoři

John Krutke – Zaph Audio

Na webu Zaph Audio publikoval desítky konstrukcí a srovnávacích měření reproduktorů. Jeho návrhy, například ZD5 nebo ZA-SR71, stojí na důkladném měření a pasivních výhybkách navržených na naměřená data. U každé konstrukce zveřejnil grafy, ze kterých je vidět, jak se výsledek zkontroloval. Pro mnoho domácích konstruktérů je to dodnes vzor, jak má vypadat zdokumentovaný projekt.

Siegfried Linkwitz – Linkwitz Lab

Linkwitz je spoluautorem filtru Linkwitz-Riley, který dnes používá většina výhybek. Ve vlastních konstrukcích, například ORION nebo PLUTO, prosazoval aktivní dělení s ekvalizací a otevřené ozvučnice (dipóly), které méně budí místnost. Hodně psal o tom, jak místnost mění vnímání zvuku, a doporučoval rovnostranný stereo trojúhelník a dostatečný odstup od stěn. Na jeho poznatcích stojí i model místnosti v Loudsmithu.

Martin J. King – quarter-wave.com

King se věnoval matematickým modelům čtvrtvlnných konstrukcí: transmisních linek, TQWT a ML-TL. Jeho výpočty ukázaly, že tyto „tajemné“ ozvučnice lze přesně simulovat, pokud se počítá s rozložením tlumicího materiálu a polohou reproduktoru na lince.

Needle – Acoustic Design Magazin

Needle je úzká štíhlá sloupová bedna se širokopásmovým reproduktorem v ozvučnici TQWT. Ukazuje, že jednoduchá konstrukce bez výhybky může hrát překvapivě dobře, pokud jsou reproduktor a linka dobře sladěné. Loudsmith ji používá jako referenci pro porovnání i pro poslech.

Co si z toho vzít

• Nejdřív zadání, potom reproduktory.
• Simuluj skříň včetně výchylky a rychlosti vzduchu v bassreflexu, nejen charakteristiku.
• Výhybku navrhuj na akustický cíl a ideálně na měření z hotové skříně.
• Počítej s místností, kde bude bedna hrát.
• Začni ověřenou konstrukcí a uč se z ní. V knihovně projektů je otevřeš jedním kliknutím.