Az utóbbi időben legolvasottabb cikkeink a Cera Kinetic rezgéseket szabályzó eszközökről írt bemutatónk és tesztünk volt. Mivel a vibráció általános jelenség – nemcsak a motorral működő, de a többi készülékre is hat, a sztereó hangzást előállító rendszer minden alkatelemét befolyásolja – a hangzásra gyakorolt hatása igen nagy. Írásunk célja, hogy leegyszerűsítve mutassuk a rezgés-szabályozás alkalmazását, megosztva az ismereteket az izolációról, a csillapításról, a szerkezeti merevségről, a tömegről és a különböző megoldásokról. Tisztázunk néhány fogalmat és ismertetjük, hogyan javítható az audio-készülékek hangzása!
A hang nemcsak a rezgő közeg időbeli mozgásával írható le, ha megadjuk, hogy különböző frekvencia-helyeken milyen intenzitású részhangokból tevődik össze, rész-hangjainak spektrumaként is ábrázolható. A különálló rész-hangokból álló spektrum esetén egy meghatározott hangmagasságú teljes hangot hallunk. A periodikus rezgések spektruma, a részhangok frekvenciái, mindig egy alapfrekvencia többszörösei. A részhangok sorozatát nevezzük felhangsornak, az alapfrekvenciát pedig alaphangnak. Ez az alapfrekvencia határozza meg az általunk érzékelt hang magasságát. A dallamot és a ritmust előállító hangszerek zenei hangjai, a beszédhangok zöngéi mind ilyen típusú spektrumon alapulnak. A zajszerű hangok nem egy frekvencián rezonálnak, a hangmagasságuk ugrásszerűen változik, nem meghatározható, még a hullámformájuk sem periodikus, semmi szinuszos nincsen bennük. A hangszínüket, a leírt tényezőkön kívül, az őket alkotó frekvenciák sokasága alkotja. Ezekben semmi periodikusság, egymásra épülés nincsen, mint a tiszta zenei hangokban, hol a felhangok mind az alaphang valamilyen egész számú többszörösei.
A hang = rezgés, amely kölcsönhatásba lép a környezettel, az eszközeinkkel. Minden audio-eszköz érzékeny a rezgésekre. A padlón és a bútorokon keresztül az összes készülékünk felveszi a környezet rezgéseit. Egy alkatrész vagy részegység lehet rendkívül nehéz vagy nagyon könnyű, egyformán reagál a vibrációra! Sőt! A rezgéscsillapítás területén van néhány lépcső, mert a rezgésektől elszigetelten nem minden berendezés szól jobban. Az tény, hogy minden felület más-más frekvencián rezonál, pl.: egy fából készült polc másképp hat a hangzásra, mint az üvegpolc. A rezgés befolyásolja a hangot – ez könnyen észlelhető lemezjátszók, CD-lejátszók esetében – de, mi a helyzet a félvezetős vagy elektroncsöves erősítők esetén? A hangszórók által lesugárzott hanghullámok energiája mechanikus rezgést kelt, ami tovább terjed a padló, a polcok és az audio-berendezések házában. A félvezető áramkörök és a nyomtatott áramköri lapok érzékenyek a mikrofóniás vibrációra. A vibráció befolyásolja az alacsony szintű jelerősséget, amely a jelátviteli láncon keresztül újra eljut a hangsugárzókhoz. Tehát az elszigetelés fontos. A rezgés jelen van, és ha egybeesik egy rezonancia-frekvenciával, akkor emiatt a rezgés felerősödik. A rezonancia csillapítása a rezgés csökkentése. A vékony hangsugárzó kabinetek és a könnyű bútorok, még a nagyon jó hangdobozok is, továbbítják a rezonanciát. A felületekre, a vibráció ellensúlyozására csillapító anyagokat alkalmazhatunk, hogy ezek elnyeljék a vibrációt.
Elszigetelés kontra csillapítás: rezonancia és szerkezeti merevség. Az izoláció megakadályozza a rezgés átvitelét egyik tárgyról a másikra. Az elszigetelés hiánya, hogy ha az izolált alkatrész rezgést kelt, az továbbadva akár fel is erősödik. (Gondoljunk a falra szerelt klímaberendezésre!) Szigeteljük el a hangsugárzókat és az audio-bútorokat, hogy elkerüljük a padló vibrációjának összekapcsolódását a készülékünkkel! A csillapítás elnyeli a vibrációt; ez csak a rezonancia kialakulásának esetén/helyén hatásos. Rezonancia akkor lép fel, ha a rezgés-frekvencia megegyezik a természetes frekvenciával. A vékony falú hangsugárzó kabinet alacsonyabb frekvenciákon több rezonanciát mutat, mint egy vastag, belső merevítéssel ellátott hangszekrény. A hangszóró rezgései gerjesztik a szekrény rezonanciáját, ezáltal a hangszóró membránja rezgésbe jön és saját hangot hoz létre – ezt elszíneződésnek vagy torzulásnak nevezzük. A jól megépített hangsugárzó-kabinetek is rezonálnak, de sokkal magasabb frekvenciákon, ami kisebb rezgés-amplitúdót eredményez, ez kevésbé befolyásolja a hangot. Ezért kell megfontolni a belső merevítést. Csillapító anyag is szükséges a kabinet falaira, hogy elnyelje a magasabb frekvenciájú rezgéseket. A nagyszerű hangzású hangszórók nem csengenek/bongnak, mert a „nagy szekrények” rezgés szempontjából nagyon tehetetlenek.
A rezgés és a súly/tömeg összefüggnek. A nehezebb jobb. A nehezebb hangsugárzó-állvány, lábazat vagy kabinet jobban elnyeli a káros rezgéseket. Egy kis fizika: F=ma, vagy gyorsulás=erő/tömeg. A gyorsulás a rezgés mértéke. A vibráció az alkalmazott erőkre adott válasz; több SPL, több erő, több vibráció. Adjunk több tömeget, hogy elnyelje ezeket az erőket, és csökkentsük a rezgés átvitelt! A nehéz hangszóró kabinet és a hangsugárzó-állvány elnyeli a hangsugárzó vibrációját, így kevesebb jut a padlóra, ez visszafelé is igaz, mert ugyanúgy elnyeli a padló-rezgéseket és stabilitást biztosít. A szigetelés megakadályozza a vibráció átjutását az audio-berendezésekbe. A lemeztányér stabilizálásához a lemezjátszó alapja legyen nehéz, és egy lemezsúly stabilizálja a hanglemezt. Mindezek a dolgok összehangoltan működnek, és hatással vannak a hangzásra.
A grafikonok, amelyek a rendszer gerjesztésre adott válaszát mutatják, a gerjesztett rezgés legfontosabb jellemzőit tartalmazzák. Gyengén csillapított rendszernél, ahol a gerjesztés frekvenciája a saját frekvenciához közel esik, igen nagy rezgés-amplitúdó léphet fel. Ezt a jelenséget rezonanciának nevezzük (emiatt a rendszer sajátfrekvenciáját gyakran rezonancia-frekvenciának is hívják). Az audio-készülékek mechanikai rendszereiben fellépő rezonancia a hangzásra igen káros is lehet. Ezért rezgés-analízissel meghatározhatjuk, hol léphet fel rezonancia, és mit kell tenni annak érdekében, hogy elkerüljük. Az amplitúdó diagram jól mutatja, hogy a rendszer csillapítását növelve észlelhetően csökkenthető a rezgés erőssége. A rezgés erősség csökkenthető, ha a „saját frekvenciát” eléggé messze visszük a gerjesztés frekvenciájától, megváltoztatva a rendszer merevségét vagy tömegét. Ezt a műveletet nevezzük elhangolásnak.
Egy audio-bútornak elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy elbírja a készülékek súlyát, különösen ha sok van belőlük. A statikus merevség megakadályozza a „hintázást”, az anyagok vetemedését vagy meghajlását de, a szerkezeti merevség befolyásolja a rezonancia-frekvenciákat is. A merevség növeli a rezonancia-frekvenciát, ami az audio-rendszerekben alacsonyabb amplitúdójú rezgést eredményez. A tüskék nem jelentenek elszigeteltséget, pontosabban nem úgy, ahogy azt gondoljuk. Az izolátorok, a Parafa, a Sorbothane, a hab és a lágy rugók, hogy csak néhányat említsünk, jellemzően lágyak és nagyon rugalmasak. Ezek az anyagok nem bírják a hangsugárzók és az audio-készülékek esetenkénti nagy súlyát, ezért tüskéket vagy különböző anyagokból felépített lábszerkezeteket használhatunk, amelyek az érintkezési felületek csökkentésével minimalizálják az egyik készülékről a másikra való rezgés átvitelt.
A tüskék előnyösek, ha stratégiailag a készülékek vagy a hangsugárzók alján helyezik el őket, a mikrofónia hatásának befolyásolására szolgálnak. A kúpok olyanok, mint a tüskék, de egy kicsit nagyobb érintkezési felületük van. A kúpokhoz kiváló anyag a szénszál, nagyon nagy tömegállósággal rendelkezik, amely a csillapítás révén elnyeli a vibrációt. A sportban autóversenyeken, hokiütők, sílécek és teniszütők gyártásánál valamint egyes audio-berendezésekben használják. Egyes gyártók a szénszálat használják hangkarok, hangsugárzó szekrények és szigetelő platformok tervezésében. (a hangkarok nagyon könnyűek, de rendkívül merevek is) A golyóscsapágyak hasonló funkciót töltenek be – a rendelkezésre álló rezgéscsillapító megoldások változatosságának nincs vége.
A csatolás azt jelenti, hogy az egyik felület pontosan megegyezik a másikkal, amikor érintkezik. A rezgés átvitel az elszigeteltség ellentéte. A rezgést átvivő érintkezési felület csökkentésével az átvitel csökken. Pl.: a méhviasz. Az apró lyukak, a porózus felületek közötti tökéletlenségek kitöltésével javítható a csatolás. Két felület közötti csatolás csökkentheti a csúszást vagy a differenciális mozgást is. A hangsugárzókat állványokra kell rakni, amelyeket el kell szigetelni a padlótól. A lemezjátszók szigetelő platformokra tehetők, amelyeket ezután el kell szigetelni az audio-állványtól. Minden hang tekintetében személyes preferencia az elkülönítés, a párosítás, a tömeg hozzáadása és bármi más.
Kezdje azzal, hogy az egyes audio-részegységek alá helyezzen szigetelő lábakat! A hangsugárzó-állvány belsejébe vagy a rétegek közé beöntött homok, sörét, rizs vagy cicaalom csillapítja a rezgéseket. Tartsa fenn ezt a változtatást legalább három napig, és figyelje a hangzásbeli eltéréseket! (közben lehet jegyzetelni a változásokat és azok mértékét) Ezután távolítsa el egy-egy készülék alól (vagy egyszerre az összeset), és szintén figyelje a hangzást három napig! Ez a kritikus zenehallgatás titka.
