Słyszysz wokół, że jeśli chcesz „szybkiego”, punktualnego basu, musisz wybrać obudowę zamkniętą. Że bass-reflex to sposób na głośniejsze, ale „rozlazłe” i spóźnione niskie tony. Czytasz na forach o „powolnych” membranach i „furkoczących” portach.
Ale to mit. „Szybkość” basu w sensie mechanicznym nie istnieje, a to, co bierzesz za przewagę jednej konstrukcji nad drugą, to wynik bilansu energetycznego i matematyki ukrytej w domenie czasu.
Zapomnij o obudowach, pomyśl o filtrach
Głośniki w obudowie to nie jakieś tam pudło, to układ rezonansowy, czyli filtr górnoprzepustowy. Obudowa zamknięta to filtr 2. rzędu. Charakterystyka opada tu łagodnie (o 12 dB na oktawę), a faza sygnału obraca się o 180 stopni. Dzięki temu układ naturalnie szybciej „wygasza” energię.
Bass-reflex to filtr 4. rzędu. Spadek jest tu gwałtowniejszy (24 dB na oktawę), a faza obraca się o pełne 360 stopni. Z perspektywy matematycznej mamy tu do czynienia z większą liczbą elementów magazynujących energię, co wpływa na tzw. funkcję przejścia układu).
Obudowa z membraną bierną ma spadek jeszcze większy i w tym przypadku opóźnienie grupowe ma największe wartości.
Wiesz, dlaczego to ważne? Bo w głośnikach charakterystyka częstotliwościowa (to, jak głośno grają dane tony) i fazowa (to, kiedy docierają do Twojego ucha) są ze sobą nierozerwalnie połączone (poprzez transformatę Hilberta). Nie możesz mieć bardziej stromego spadku basu bez silniejszego „wykręcenia” fazy.
Opóźnienie grupowe
To tutaj ukrywa się Twój „wolny” bas. Opóźnienie grupowe to miara tego, jak bardzo „obwiednia” (czyli kształt) sygnału o danej częstotliwości spóźnia się względem reszty pasma. Inaczej: to poślizg czasowy konkretnych częstotliwości względem reszty pasma.
A po ludzku: bas nie spóźnia się dlatego, że membrana jest ciężka, tylko dlatego, że faza sygnału gwałtownie zmienia się w okolicach strojenia. W bass-reflexie port musi „nabrać masy”, zacząć rezonować i dopiero wtedy oddaje energię. To zabiera czas.
Ale czy Ty to słyszysz? Progi słyszalności opóźnienia grupowego w niskich tonach są duże. Przy 50 Hz musiałoby ono wynosić ponad 20 ms, żebyś w ogóle zaczął coś podejrzewać. Tymczasem poprawnie zaprojektowany bass-reflex, a nawet obudowa z membraną bierną zazwyczaj mieści się w tych granicach. Obudowa zamknięta oferuje tu wyniki znacznie niższe (ok. 3–5 ms).
Głośniki mulą? Ale czy na pewno?
Zanim oskarżysz konstrukcję głośnika o „mulenie”, spójrz na swój salon. Rezonanse Twojego pokoju, czyli mody własne, mają czasy wygaszania energii liczone w setkach milisekund.
To one sprawiają, że dźwięk „stoi” w pokoju i nie chce zniknąć. Przy 200–500 ms rezonansu pokoju, różnica 5 czy 7 ms między obudową zamkniętą a otwartą to tylko ułamek problemu. Większość osób, które narzekają na „wolny bas”, w rzeczywistości słyszy mody własne swojego niewyciszonego salonu.
Duże znaczenie ma dobroć obudowy. Im większą ma wartość, tym opóźnienie grupowe większe. Jeśli przekracza 1 cykl trwania danej częstotliwości, zaczynamy słyszeć dłuższe wybrzmiewanie basu.
Kolejnym, często pomijanym czynnikiem jest przebieg zaniku energii zestawu głośnikowego. A na to składają się własności membrany, jej tłumienie wewnętrzne, sposób filtrowania zwrotnicy i równowaga między pasmami częstotliwości.
Uczciwy bilans zysków i strat
Nauka nie faworyzuje żadnego rozwiązania – ona pokazuje kompromisy, z którymi Ty musisz się zmierzyć. Obudowa zamknięta: daje Ci lepszą odpowiedź w domenie czasu i łagodniejszy spadek pasma, co zazwyczaj łatwiej „dogaduje się” z naturalnym podbiciem basu przez pokój. Jednak, abyś mógł zagrać głośno, zmuszasz membranę do ogromnych ruchów, co mocno zwiększa zniekształcenia (zniekształcenia nieliniowe i kompresja mocy spowodowana nagrzewaniem cewki).
Bass-reflex: pozwala Twoim głośnikom pracować przy znacznie mniejszym wychyleniu membrany w okolicach strojenia portu. Dzięki temu otrzymujesz mniejsze zniekształcenia i większą dynamikę. Ceną, jaką płacisz, jest jednak bardziej stromy spadek fazy i ryzyko turbulencji powietrza w porcie, jeśli został źle wyliczony. W obudowie z membraną pasywną występują dwa rezonanse: głośnika i pasywnej membrany. To zwiększa opóźnienie grupowe. Sam głośnik ten jest odciążany przez działanie membrany. Nie powstają jednak szumy turbulencji powietrza, które są obecne w bass-reflexie.
Podsumowanie
„Szybkie” głośniki to tylko poetycki opis. To, co słyszysz jako brak punktualności, to najczęściej błędy w projekcie, duże różnice w poszczególnych pasmach częstotliwości, zbyt wysoka dobroć głośnika albo – co najbardziej prawdopodobne – akustyka Twojego salonu.
Bass-reflex zagra precyzyjnie, o ile inżynier wiedział, jak okiełznać fizykę filtrów czwartego rzędu. Z kolei obudowa zamknięta nie uratuje Cię przed „mułowatym” basem, jeśli postawisz ją w rogu pokoju pełnego rezonansów.
Membrana bierna zaprojektowana, by nie podbijać sztucznie basu, pozwala osiągać większe ciśnienie niż zamknięta, ale bez problemów z przepływem powietrza jak w bass-reflexie.
