– avagy a törtcsatornás hangdoboz
Itt elemi és egyben bonyolult kérdésekbe megyünk bele, sok a fogalom, hiszen ez a téma egy audió-kötetnek akár a fele is lehetne. (Innen csak erős idegzetűeknek!) A megoldás fejlesztésének kiindulópontja az volt, hogy a mérnökök ideális akusztikai feltételeket teremtsenek a membrán hátsó oldaláról érkező hullámok energiáival kapcsolatban. Ez a fajta komplikált, munkaigényes kivitelezésű hangdoboz állítólag nem rezonáns rendszer, a membrán hátsó oldaláról izolálja az energiát, amit nem lehet „egyszerűen” szabadon kisugározni, mert ellenfázisban van a membrán elülső oldalával. Valaki azt fogja mondani, hogy nyitott terelőlemezeknél a membrán hátoldala szabadon sugárzik…
Igen ám, de a fáziskorrekciót (legalábbis részlegesen és frekvencia függően) egy széles terelőlemez biztosítja, amely megkülönbözteti a membránok mindkét oldala és a hallgató közötti távolságot. A membránok mindkét oldaláról érkező sugárzás között fennmaradó nagy fáziseltolódás következtében (különösen a legalacsonyabb frekvenciatartományban) a nyitott terelőlemez hátránya az alacsony hatásfok. Basszusreflex megoldás esetén a membrán hátsó oldala stimulálja a ház rezonancia rendszerét, melynek energiája kifelé sugárzik, de ez a rendszer (az ún. Helmholtz-rezonátor) a teljes tartományban, a fázist is eltolja,. A ház rezonanciafrekvenciája, a hangszóró membránjának elülső oldaláról és a nyílásról érkező sugárzás fázisa többé-kevésbé konzisztens.
A zárt burkolat a lehető legegyszerűbb módon bezárja és csillapítja a membrán hátsó oldaláról érkező energiát az impulzusválasz veszélyeztetése nélkül. A basszusreflex ház működéséből adódóan egy rezonancia rendszer. Azonban még egy ilyen elméletileg egyszerű feladat is körültekintést igényel, mert a kabinetbe besugárzott rezgés-hullámok megütik annak falait, rezgésbe hozzák azokat, visszaverődnek és állóhullámokat keltenek, visszatérnek a membránhoz és torzulást okoznak. A burkolat megerősítésével és formázásával, a jól ismert basszus-reflex házakban alkalmazott módszerekkel, ezekkel a jelenségekkel küzdenek. A hangdobozban lévő hullámok eloszlatása, optimális csillapítása a káros rezgéseket – de facto – hővé alakítva természetesen az akusztikus energia „kioltását” szolgálja. De, a csillapítást nem lehet túlzásba vinni, mivel az is kiderül, hogy a csillapításban felhalmozódott hő befolyásolja a rendszer működését; a burkolat paramétereinek változtatásával non-linearitást és tömörítést okoz.
Egyébként minden hangdoboz növeli az adott hangszóró rezonancia frekvenciáját és Q-értékét, amit mind a hangszóró, mind a ház tervezésénél figyelembe lehet venni, de végső soron az lenne a legjobb, ha a hangszóró – a hangszóróra gyakorolt visszacsatolás és a ház falainak rezgése nélkül – szabadon „adná” az energiát a membrán hátoldalán egy olyan rendszerre, amely teljesen és problémamentesen csillapítja azt. Elméletileg egy ilyen rendszert vagy egy végtelenül nagy ház, vagy egy végtelenül hosszú alagút hozna létre, de végül is… gyakorlati megoldásról van szó. Úgy tűnik, egy megfelelően hosszú (de már kész), formázott (a vége felé kissé szűkülő) és csillapított alagút legalább kielégítően megfelel ezeknek a követelményeknek, jobban működik, mint egy klasszikus zárt ház.
A legalacsonyabb frekvenciák hullámhossza olyan mértékű, hogy szinte még egy több méter hosszú „távvezeték” sem csillapítja, persze ha nem „pakoljuk tele” csillapító anyaggal, ami más szempontból is rontja a teljesítményt. Felmerült tehát a kérdés: zárjuk le az alagút végét, vagy hagyjuk nyitva és engedjük el az oda érő energiát? Szinte minden klasszikus és speciális változat nyitott labirintussal rendelkezik. Van azonban egy nagyon fontos kivétel – az eredeti B&W Nautilus burkolata, mely egy csigaház alakú zárt labirintus. Ez azonban sok tekintetben sajátos konstrukció. Nagyon alacsony Q-érték a mély hangszórónál, finoman, de korán esnek a feldolgozási jellemzők. Nyers formában egyáltalán „fogyasztásra nem alkalmas”; „főzni” kell, azaz korrigálni, emelni és a feltételezett frekvenciára kiegyenlíteni, amit a Nautilus aktív keresztváltója végez.
A végükön nyitott csövekben és alagutakban a membrán hátoldala által kisugárzott energia nagy része kifelé távozik. A működés alapja részben a csillapítás – ami azonban hatástalannak bizonyul – részben pedig – és ennek van még értelme – a fázis eltolása. Ezeknek köszönhetően, legalábbis bizonyos esetekben, a hullám a membrán elülső sugárzási oldalának fázisával megközelítőleg megegyező fázisban ki tud lépni. Vannak azonban olyan frekvenciatartományok, amelyekben a hullámok szinte ellentétes fázisban jönnek létre, így az eredő jellemzők gyengülése következik be. A jelenségek figyelembevétele még bonyolultabbá teszi a tervezést. Össze kellett vetni az alagút hosszát, a csillapítás típusát és helyét, valamint a hangszóró működési tartományát. Kiderült az is, hogy az alagút végét elérő energia nemcsak oda sugározható, hanem visszaverődik és vissza is hat. Az alagút hosszában pedig félhullám és negyedhullám rezonanciák is elrendezésre várnak. Ráadásul a hangszórókra jellemző arányos hangdobozokba rendezett „távvezetékeket”, még ha nagyok és vastagok is, „fel kell tekerni”, össze kell hajtani – ezért hasonlítanak labirintusokra – de, a labirintus minden szakasza saját rezonanciákat generálhat. Minél beljebb megyünk az erdőbe, annál több a fa!
Egy probléma megoldása a hangdoboz további bonyolításával további problémákat okoz de, ez nem jelenti azt, hogy nem érhetünk el jobb eredményeket. Egyszerűsített elemzésben – csak a labirintushossz és a hullámhossz összefüggését figyelembe véve – a hosszabb labirintus hosszabb hullám utat jelent, így a kedvező fázist az alacsonyabb frekvenciák felé tolja el, ezáltal erősíti a jellemzőket. A leghatékonyabb 50 Hz-es lesugárzáshoz például egy 3,4 m hosszú labirintusra van szükség, mert ezen a távolságon kialakul az 50 Hz-es hullám fele, és végül az alagút kimenete a membrán elülső oldalával fázisban sugárzik. De, kétszer akkora frekvencián (ebben az esetben – 100 Hz) a teljes hullám a labirintusban helyezkedik el, így a kimenet a membrán elülső oldalával pontosan ellentétes fázisban sugárzik. Egy ilyen egyszerű alagút tervezője igyekszik úgy megválasztani a hosszt és a csillapítást, hogy kihasználja az erősítő és csökkentse a gyengítő hatásokat – de, nehéz olyan kombinációt találni, amely jelentősen jobban csillapítja a kétszer magasabb frekvenciákat. Ami még ennél is rosszabb, az „antirezonanciát”, azaz az eredő karakterisztika (100 Hz körüli) összeomlását okozó hullámok elleni küzdelem, ami több csillapítás alkalmazásával gyakran pirruszi győzelemmel végződik, mert a gyengülés csökken, bár nem szűnik meg. A legalacsonyabb frekvencia tartományban a karakterisztikák is jelentősen veszítenek az ebben a komplex rendszerben fellépő egyéb, és ebben a tartományban előnyös rezonancia hatások elnyomása miatt. Ha ezeket fejlettebb tervekben vesszük figyelembe, a labirintus hosszát korrelálni kell magával a hangszóró rezonancia frekvenciájával (fs), hogy ebben a tartományban megkönnyebbülés érhető el.
A „tört alagút” hangszóróra gyakorolt hatásának hiányára vonatkozó kezdeti feltételezésekkel ellentétben, ez egy akusztikai rendszer, amely a hangszóróra vissza-hatással van, méghozzá nagyobb mértékben, mint egy zárt ház, és hasonlóan a basszus-reflex rendszerhez. A magasabb frekvenciájú hullámok hatását a tervezők különféle „trükkökkel” próbálják csökkenteni, amelyek erős csillapítás nélkül, azaz alacsony frekvenciájú hatékony sugárzással megzavarják a karakterisztikát.
Az egyik lehetőség egy további, „vak” alagút létrehozása (amelynek hossza szorosan összefügg a főalagút hosszával), amelyben egy meghatározott frekvenciájú hullám visszaverődik, és olyan fázisban halad a kimenet felé, hogy kompenzálja. a hangszóróból egyenesen a kimenet felé haladó hullám kedvezőtlen fázis-eltolódásáért.
Egy másik népszerű módszer a hangszóró mögött egy „csatoló” kamra kialakítása, amely akusztikus szűrőként működik, beengedi a legalacsonyabb frekvenciákat a labirintusba, és megtartja a magasabbakat. Ilyen módon azonban egy rezonancia rendszer jön létre erősen markáns basszusreflex jellemzőkkel. A ház nagyon hosszú alagúttal és nagyon nagy keresztmetszetű basszus-reflex szekrényként értelmezhető. A basszusreflexként működő házakhoz, és egy ideális, klasszikus átviteli vonalhoz, elméletileg az alacsony QTS-el rendelkező hangszórók megfelelőek. Vannak azonban köztes „szerkezetű” burkolatok is: az első részben a labirintus egyértelműen nagyobb keresztmetszetű, mint a többi, így lehet, hogy kamrának tekinthető, de nem feltétlenül. Ha a labirintus csillapodik, elveszti basszusreflex tulajdonságait.
Több hangszórót is használhatunk, amik különböző távolságra helyezhetők el, egynél több kivezetés is készíthető, az „alagút” a kimenet felé szélesíthető vagy szűkíthető. Nincsenek egyértelmű szabályok, nincsenek egyszerű receptek, nincs garancia a sikerre, még mindig van felfedezésre váró terület és ezért a transmission-line továbbra is téma a rajongók között. Azok a cégek, amelyek ennek ellenére transmission-line hangsugárzókkal foglalkoznak, nemcsak több tapasztalattal rendelkeznek ezen a területen, hanem speciális okokból, például rangjuk megőrzése érdekében tervezik és gyártják az új modelleket.
