A technológia folyamatos fejlesztésével már nincs olyan messze az egykor elérhetetlennek tűnő legmagasabb hangminőség. A jó hangszórók a zene részleteit gazdagabban sugározzák, ezzel valósághűbbé tehetik a hangzást. A technológia folyamatos fejlődésével azonban újabb problémák jelennek meg. Milyen előnyei vannak a háromutas hangsugárzóknak? Mire kell jobban odafigyelni?
Ha egy zenemű hangjainak egymást követésére vagy egyetlen zenei hang hullámaira gondolunk, hamar rájövünk – ahogyan a szobrászaté a tér vagy a festészeté a fény – a zene legalapvetőbb sajátossága szinte anyaga az idő. Könnyű belátni, hogy egy jó zene-reprodukáló eszköznek magabiztosan kell bánnia az időbeliséggel. A zenei jel egy végtelenül összetett folyamat, amely állandó nyomásváltozásnak felel meg: valójában állandóan változik a sebessége. A zenei jel csak matematikai absztrakció során osztható frekvenciasávokra. Egy zenei hang (hangszer hang) szerves egység, felhangok szövedéke, amik nem választhatók el büntetlenül az alaphangokról, sőt egymástól, holott a többutas sugárzásnak ez egy feltétele.
Először is meg kell értenünk az emberi fül hangérzékelési képességét. Egyenlő hang viszonyok mellett az egyik fontos hallási jellemző az egyenlő hangerősségű kontúr, ami a hangnyomásszint és a frekvencia közötti összefüggésre utal. A hangnyomásszint és a frekvencia görbéjét egyenlő hangosságú kontúrnak nevezzük. Az egyenlő hangerősségű kontúr egy statisztikai görbe, amely figyelembe veszi a tömeg akusztikai jellemzőit. A grafikon egyes görbéin a különböző frekvenciáknak megfelelő hangnyomásszintek eltérőek, de az emberi fül ugyanazt érzi. Minden görbe egy számmal van jelölve, amely a hangerő mértékegysége. Az emberek a 2000 Hz és 5000 Hz közötti hangokra a legérzékenyebbek.
Egy magassugárzó önálló értékelése hasztalan, hiszen zenehallgatás során aligha fog magában megszólalni. Annál inkább – akár egyetlen fuvolahang megjelenítése során is – a hozzá képest erősen eltérő tranziens (időbeli) tulajdonságokkal rendelkező középsugárzóval együtt fog megszólalni. Viszont a keresztezési frekvencia környékén ún. átfedési sáv jön létre, ahol felhangoktól függetlenül mindkét sugárzó szól. Sajnos a legjobban tervezett keresztváltó esetén is ezek a hangok csak egy bizonyos frekvencián lesznek azonos fázisban (tehát koherensek), időben szétcsúsznak, a dinamikai érzet elkenődik, a részletek homályosabbak lesznek. Egyes hangváltó-konstrukciók ezt a hibát minimalizálják, ám ekkor a globális fázismenetben jelentkeznek problémák (feloldhatatlan matematikai szükségszerűség). Tehát hiába jó minőségűek az összetevők, ha időben szétziláljuk a zenei struktúrát.
További gondot jelent az eltérő pontokból való sugárzás, mert ez is növeli a fázisviszonyok problémáit. Ráadásul legalább egy keresztezési frekvencia esik a hallásunk számára leginformatívabb sávba, valahova 400 Hz és 6 kHz közé. A problémák miatt agyunk hallóközpontját tekintélyes kényszermunkának vetjük alá (csupa jó szándékból persze), mely kénytelen helyreállítani – a fázisban, lecsengési időkben szétzilált ingerből – a helyes információt, ami zenehallgatás során idő előtti fáradtság érzetet, tompultságot okoz. Mivel ezek az idő-torzítások erősen nemlineáris jellegűek, agyunk nem is képes minden fontos információt feldolgozni. Több-utas hangsugárzó rendszer esetében egy jellegzetes, „hideg elektronikus íz” kerül a hangzásba, melyet referencia hiányában sokszor fel sem ismerünk.
Elméletileg, ha egy hangsugárzó mély- és magas-, valamint egy közép-hangszórót használ, a frekvenciasáv felosztása ésszerűbb és részletesebb, és a hangzás jobb lesz. A tervezési folyamatban azonban a háromutas frekvenciaváltó módszer több technikai nehézséggel jár, és kétségtelenül növeli a hangsugárzó gyártási költségét. Ezért, bár a háromutas hangszórók koncepcióját már évek óta javasolják, a professzionális hangsugárzó gyártók kevesen tudnak jól háromutas hangsugárzókat készíteni.
Megoldás-e a szélessávú hangsugárzó? A szélessávú hangszórók elméleti előnyeit felsorolni sokszor kevésnek bizonyul. Gyakran emlegetett probléma a színezettség és a sáv-határoltság. Azonban tudni kell, hogy e jelenségek nem elméleti korlátokból fakadnak. Néhányan az irányítottságot is kifogásolják. Véleményünk szerint ez egyenesen erénnyé kovácsolható, ha azt megfelelő alakú membránnal egyenletessé tesszük. Így a szobai reflexiók lecsökkennek, és egy pontos, zengő felrakódásoktól meglehetősen mentes hangzás hozható létre.
A színezés kiküszöbölése már kicsit nehezebb feladat. Fő okozója, hogy a magasabb hangok kijutnak a viszonylag nagy sugárzó felület peremére, majd onnan visszaverődnek (gyűrűs módusú parciális rezgés). A tapasztalatok szerint a jó szélessávú hangszóró sugárzó felületének a frekvencia növekedésével csökkennie kell. Ahogy növeljük a frekvenciát, úgy egyre kevesebb mozgási energia jut el a lengőcsévétől a membrán pereméig. Hogy ez kevésbé legyen jelentős, azt a gyakorlatban úgy lehet megvalósítani, hogy a magasabb hangok tekintetében a membránnak merev viselkedésűnek kell lennie. A magasabb hangok, a membrán szélén részben elnyelődnek a membrán anyagában. Ezzel a megfontolással számolva olyan membrán anyag és geometria alakítható ki, amely megakadályozza a hangok visszaverődését a peremről. Így egy speciális, megosztott paraméterű sugárzó felülethez jutunk, melyet történetesen egyetlen lengőcséve mozgat. A jó magas hangátvitelhez nagyon erős mágnes/lengőcséve összeállításra, valamint minimális mozgó tömegre van szükségünk. A kimagasló erőtényező/tömeg aránnyal a részletező képességet nagyságrenddel emelhetjük, megragadva a pontszerű sugárzás előnyeit.
A 2-utas keresztváltó egy felüláteresztő és egy aluláteresztő szűrőből áll. A 3-utas keresztváltó egy sáv-áteresztő szűrőt ad hozzá, amely a 2-utas keresztezésen alapul. A szomszédos átviteli-görbék találkozási pontjait keresztezési pontoknak nevezik. A keresztezési pont közelében van egy átfedő frekvenciasáv. Ebben a sávban mindkét hangszóró szól. Elméletileg minél nagyobb a szűrő csillapítási aránya, annál jobb. Azonban minél nagyobb a csillapítási arány, annál több alkatrész, bonyolult szerkezet szükséges, a beállítás nehézkes és nagyobb az illesztési veszteség. Általában a hangsugárzók hangja a keresztváltó 1,5 oktávos sávjában hallható. A keresztezési pont közelében, egy ésszerűen széles frekvenciasávban, két hangszóró együtt szólal meg. Ha a hangszórók reakciója egyenletes, és a keresztváltó csillapítási jellemzői is ideálisak, akkor ez a folyamat is zökkenőmentes. Ha azonban csúcsok és völgyek jelennek meg a hangszóró frekvencia átvitelében, vagy a keresztváltó komplementaritása nem ideális, az átmenet oszcillálni fog, ami súlyosan befolyásolja a hangzást. A több keresztezési pont több torzítást eredményez, és a költségek jelentősen megnőnek. Minél több keresztezési pont, annál nehezebb a hangszórók kiválasztása. A nyereségek és veszteségek nyilvánvalóak.
A 3-utas hangsugárzó három különböző hangszóróból áll: mély-, közép- és magas hangszórók. Előny a szélesebb frekvencia átvitel, a kivételesen alacsony frekvenciájú mély hang kiterjesztés. Ha a tervezés ésszerű, akkor a tisztaság jobb, a mennyiségérzék és a dinamika is élénkebb, a torzítás kisebb. A háromutas hangszórók torzítása alacsonyabb. A megfelelően megtervezett háromutas hangsugárzó általában kis átmérőjű tiszta középső hangszórót és nagy átmérőjű mélysugárzót használ. Minden hangszórónak megvannak a feladatai, és azon a frekvencia területen dolgozik, amelyen szükséges. A legkisebb torzítással több részlet sugározható. A megfelelő mennyiségű információ pedig éppen a szükséges hangzásminőség. A háromutas hangsugárzók jobb információ leképezéssel rendelkeznek, ezáltal többféle zenéhez alkalmazkodnak. Bár néhány nagyobb méretű állványos (bookshelf) hangsugárzóról azt állítják, hogy képes visszaadni Mahler szimfóniáit, de valójában, ha nagyzenekart akarunk megszólaltatni, akkor háromutas hangsugárzó szükséges. Nemcsak alacsony torzítást tud biztosítani nagy hangnyomás mellett, hanem valósághűbb leképezést ad dobokról, orgonasípokról stb. Háromutas hangsugárzót azonban a fázis-problémák miatt nem könnyű tervezni. Ha a fázis kialakítás nem megfelelő, akkor a háromutas hangsugárzó gyakran azt az érzést kelti, hogy a hang nem áttetsző és ezzel a tisztaság sem elég jó. Elméletileg a kétutas frekvenciaosztó egyszerűbb felépítésű, kisebb méretű, mint a háromutas. De, a hátránya az elégtelen hangzási részletesség. A háromutas magas-középfrekvenciás és alacsony frekvenciájú átmenete jobban megfelel, de a frekvenciaosztó tervezési és gyártási követelményei szigorúbbak. Minél magasabb a frekvenciaosztó minősége és műszaki követelményei, annál magasabbak lesznek a költségek.
Miért kell a tölcsér? Erős hangszóró esetén a megszokott doboz konstrukciók „légrugó” elvét, az extrém csillapítottság miatt, nem alkalmazhatjuk sikerrel. A tölcsérek a legjobb hatásfokú illesztők, kis membrán kitéréssel csatolják a hangszóró által közvetített energiát, így kisebbek a tehetetlenségből adódó problémák, nem utolsósorban kis torzítást és kiváló dinamikát is eredményeznek. A tölcséres sugárzás felvetésére sokan reagálnak így: …”ha olyan jó, akkor miért nem terjedt el?”… Ennek fő oka, hogy az elfogadott méretezési képletek egyszerűen nem jók (nagyon leegyszerűsített speciális esetre lettek írva), és mivel a méretek többnyire nagyok, a valóságban nehéz elérni a cső- és doboz rezonanciák száműzetését. Ráadásul a megvalósítás is költséges. Hosszas kutatás és fejlesztés után, rentábilis technológiával és kifinomult kivitellel azonban lehet színezetlen hangzást elérni. Dacolva a bevált tervezési klisékkel ma már így közelítjük meg egy zenemű időstruktúrájába, illetve magába a zenébe való elmélyedés kérdését. Az eredmény egy rendkívül koherens, szellős és finoman strukturált hangzás egyértelmű térábrázolással. Ehhez az alsó regiszterekben működő tölcsér meglepő dinamikai potenciálja társul, magabiztosabb térábrázolás és sávszélesség elérése lehetséges.
A bejáratás jelentősége. Minden hangszórónál fontos a bejáratás. A pille és a perem „betörik”, engedékenysége egyenletessé válik. Ez a papír membránok esetében, főleg a szélessávúaknál különösen fontos folyamat. Mivel a papír rostszerkezete is rendeződik, jól mérhető változások lépnek fel az átvitelben. Ennek oka a parciális rezgések csökkenése és módusainak változása: nő a belső csillapítás. Ezáltal a bejáratott membrán nem azonosan sugároz a teljes felületén, hanem a perem felé haladva jótékonyan nyelődnek el a magasabb frekvenciák. Ezzel egy olyan elosztott paraméterű sugárzás realizálódik, mely kiválóan közelíti a pontszerű forrás követelményét.
