Subwoofery

Nie można sobie wyobrazić pełnego brzmienia muzyki lub jako takiego dźwięku, bez solidnej podstawy basowej. Pełnopasmowe zestawy często nie są w stanie zapewnić dostatecznego poziomu ciśnienia akustycznego SPL (ang. Sound Pressure Level) w zakresie niskich tonów , więc wystąpi konieczność zastosowania subwooferów, czyli kolumn subniskotonowych.

Ten rodzaj zestawu głośnikowego ma wiele odmian. Przyjrzyjmy się zatem podziałowi subwooferów.

1. podział ze względu na rodzaj zasilania sygnałem

• subwoofery aktywne

Ta grupa charakteryzuje się wbudowanym wzmacniaczem mocy, dopasowanym mocowo do zastosowanego głośnika lub grupy głośników.

foto 1. Tylny panel subwoofera aktywnego.

Ważnym elementem jest system przyłączy subwoofera. Może to być pojedyncze wejście XLR lub TRS Jack, lub z gniazdem wyjściowym, służącym do przekazania sygnału liniowego do innego subwoofera. W zestawach dla mobilnych DJ-ów spotyka się również subwoofery, które pobierają sygnał z obu torów wyjściowych (L + R) konsolety. Gniazda wyjściowe zapewniają przesył sygnału do końcówek mocy kolumn satelitarnych. Sygnał wyjściowy może być komplementarny do sygnału dla subwoofera (pasmo po odcięciu dolnej części powyżej zadanej częstotliwości podziału) lub też niefiltrowany (pełne pasmo).

W wielu przypadkach układ wejściowy subwoofera aktywnego zawiera filtr dolnoprzepustowy. Tego typu subwoofer jest przeznaczony do pracy w systemach, gdzie nie korzystamy z zewnętrznej zwrotnicy elektronicznej (ang. crossover). Bywa, że wbudowany filtr ma regulowaną górną częstotliwość graniczną, najczęściej w zakresie 50 Hz – 150 Hz. Oczywiście bywają odstępstwa od tych wartości.

Często się zdarza, że filtr dolnoprzepustowy oprócz regulacji częstotliwości granicznej, ma również regulację nachylenia zbocza charakterystyki (ang. bass tilt) w zakresie od 6 do 24 dB na oktawę. Co to w praktyce oznacza? Otóż po przekroczeniu częstotliwości granicznej (np.100 Hz), poziom sygnału wysyłanego do końcówki mocy przy interwale oktawy czyli przy 200 Hz, spadnie odpowiednio od 6 do 24 dB.

W układzie wejściowym dość często instaluje się również filtry górnoprzepustowe o dużym nachyleniu charakterystyki. Taki filtr odcina składowe poniżej 21 Hz lub 10 Hz. Jest to blokada antysubsoniczna, która zabezpiecza przed przedostaniem się drgań strefy infradźwiękowej na wejście końcówki mocy. Drgania subsoniczne o wysokiej amplitudzie mogłyby uszkodzić głośnik. Mogłyby również poprzez interferencję zakłócić czytelność podstawy basowej. Informacja ta jest szczególnie ważna dla mobilnych DJ-ów, prezentujących muzykę z płyt winylowych. Bowiem mechaniczny styk igły z płytą gramofonową podczas obrotów jest w stanie wygenerować subsoniczne częstotliwości. Zazwyczaj w zapisach muzycznych nie spotyka się składowych poniżej 30 Hz, więc przetwarzanie sygnału poniżej tego progu po prostu mija się z celem.

Kolejnym ważnym elementem układu wejściowego jest inwerter fazy, regulowany lub stały. Może się bowiem zdarzyć, że subwoofer będzie pracował w warunkach akustycznych, w których dojdzie do niepożądanego stłumienia dolnej części pasma, wynikającego z ustawienia subwoofera względem ścian pomieszczenia. W takim przypadku regulacja fazy sygnału jest niezbędna. Zazwyczaj jest to przełącznik opisany jako „phase” lub „polarity”, mający pozycje „normal” i „inverted” lub „0” i „180”. Pozycja „inverted” lub „180”, zapewnia odwrócenie polaryzacji sygnału wejściowego, a co za tym idzie, poprawę czytelności podstawy basowej w warunkach, kiedy inna lokalizacja subwoofera nie jest możliwa.

• subwoofery pasywne

Subwoofer pasywny nie posiada wzmacniacza mocy. Nie zawiera również pasywnej zwrotnicy, gdyż cały podział pasma dokonuje się za pośrednictwem zewnętrznej zwrotnicy elektronicznej lub uniwersalnego procesora DSP (ang. Digital Signal Processor). Aczkolwiek zdarzają się wyjątki i spotyka się konstrukcje z wbudowaną zwrotnicą pasywną, z możliwością odłączenia.

Przyłącza subwooferów pasywnych to najczęściej gniazda Speakon NL4 lub NL8. Są bowiem przypadki, że każdy z głośników subwoofera ma możliwość sterowania osobnym sygnałem. Taki system usuwa niekorzystne, wzajemne tłumienie elektryczne głośników, wynikające z równoległego połączenia.

2. podział ze względu na rodzaj obudowy

• klasyczna obudowa z otwartymi głośnikami

foto 2.  klasyczna obudowa bass reflex

Jest to typowa obudowa bass reflex z jednym lub większą ilością otworów. Ze wszystkich konstrukcji właśnie ta ma najszersze pasmo przenoszenia, ale najniższą sprawność energetyczną.

• obudowa tubowa (tzw. „odwrotka”)

foto 3. obudowa tubowa tzw. „odwrotka”

Jest to rodzaj obudowy, gdzie do wytwarzania dźwięku wykorzystana jest zazwyczaj tylna strona membrany. Całość jest umieszczona w odpowiednio dopasowanej akustycznie tubie, nadającej układowi wysoką sprawność energetyczną.

• obudowa pasmowo – przepustowa (ang. band-pass)

foto 4. obudowa pasmowo – przepustowa (band-pass)

Jest to wyjątkowa konstrukcja, stanowiąca akustyczny filtr dolnoprzepustowy. Głośnik lub zespół głośników jest usytuowany w dwóch (lub więcej) komorach, o różnej objętości. Jedna z komór jest obudową zamkniętą (choć nie zawsze), druga – bass reflex. Ciśnienie akustyczne wydostaje się przez otwory w komorze bass reflex, a nie bezpośrednio z membrany głośnika. Taka konstrukcja osiąga niższy bas, niż inne subwoofery.

3. podział ze względu na ilość głośników

• konstrukcje jednogłośnikowe

Są to typowe konstrukcje, zarówno pasywne jak i aktywne, na ogół do mobilnych zastosowań. Zestawy te charakteryzują się niewielką mocą, zazwyczaj nieprzekraczającą 600 W.

• konstrukcje dwugłośnikowe

To już inna kategoria zestawu, dająca większe ciśnienie akustyczne. Moc takich subwooferów przekracza 1 kW, a zdarza się że osiąga 4 kW. Zastosowanie: kluby, dyskoteki, plenery.

• konstrukcje wielogłośnikowe

Jest to obecnie dość rzadko spotykana konstrukcja. Zestawy czterogłośnikowe ( liczba głośników ma znaczenie dla impedancji wypadkowej) dostarczają ogromnych mocy. Legendarny zestaw MTL-4 firmy Electro Voice, zbudowany na czterech osiemnastocalowych głośnikach ( 46 cm.), osadzonych w obudowie band-pass, miał moc rzędu 4800 W. Przed wprowadzeniem systemów Line Array, zestaw MTL-4 był subwooferem bardzo chętnie stosowanym w dużych, koncertowych systemach nagłośnieniowych.

foto 5. wysokosprawny subwoofer MTL-4 w układzie band-pass, producent Electro Voice

Subwoofer to dość osobliwy zestaw głośnikowy, którego stosowanie wymaga pewnej wiedzy. Nieznajomość praw rządzących akustyką może doprowadzić do nieprawidłowego użytkowania subwoofera w warunkach koncertu, czy też DJ-owania, a w konsekwencji do błędnie zrealizowanego nagłośnienia. Fala dźwiękowa o składowych poniżej 200 Hz jest falą kulistą. Należy o tym szczególnie pamiętać przy stosowaniu subwooferów, gdyż promieniowanie dźwięku jest dookólne. Jedynym wyjątkiem są konstrukcje firmy Meyer Sound, która wprowadziła na rynek subwoofery o promieniowaniu kardioidalnym (Cardioid Polar Pattern Subwoofer) do systemów Line Array. Znajomość pasma pracy subwoofera i kierunkowości promieniowania dźwięku, jest szczególnie ważna podczas nagłaśniania występów estradowych z użyciem mikrofonów. Prawidłowe skorygowanie charakterystyki przenoszenia oraz odpowiednia korekcja mikrofonów, uchroni nas przed niemiłymi niespodziankami w postaci sprzężeń akustycznych z zestawem subniskotonowym.