Reproduktory jsou mnohem jednodušší – a přesto složitější – než si možná myslíte.
Reproduktorové systémy se skládají z několika typů reproduktorů včetně výškových. Co jsou to však výškové reproduktory? A co výškové reproduktory dělají?“
V tomto obsáhlém příspěvku vám odpovím na vaše otázky tak, aby je pochopil každý.
Pomůžu vám také dozvědět se mnohem více o druzích výškových reproduktorů. Dozvíte se, jak se používají, proč jsou důležité a mnoho dalšího.
Infografika – fakta o tweeterech
Co jsou to tweetery?
Výškové reproduktory jsou zvukové měniče v reproduktorové soustavě, které vytvářejí horní rozsah slyšitelného zvuku. Protože vyšší zvukové frekvence mají menší zvukové vlny, jejich velikost je menší než u ostatních reproduktorů, vedle kterých pracují.
Výškový reproduktor je typ elektromechanického reproduktoru, který produkuje zvuk a hudbu v horním (vyšším frekvenčním) hudebním rozsahu. Doplňují woofery a další reproduktory, které nemohou produkovat zvuky o vyšších frekvencích.
Výškové reproduktory mají obvykle malé rozměry, protože produkují zvuk o menší vlnové délce a mají malý kužel. Obecně se nejlépe používají, když jsou namířeny směrem k posluchači.
Většina z nich je omezena na určitý rozsah produkce zvuku, například 3 až maximálně 20 kilohertzů (kHz), i když to závisí na omezeních konkrétního reproduktoru. Typický rozsah lidského sluchu se pohybuje kolem 20 Hz až 20 kHz.
Kilohertz je termín používaný k popisu frekvence produkovaného zvuku nebo cyklů za sekundu průběhu zvukového signálu.
Základní díly výškového reproduktoru
Obrázek rozebraného výškového reproduktoru automobilu. Zobrazena je sestava magnetu (vlevo) a sestava kopule/mřížky/koncovky kabeláže (vpravo). Kmitací cívka je připevněna k zadní části kopulky. Na tomto obrázku je kopulka vyrobena ze stříbrného materiálu – pravděpodobně z mylaru nebo jiného typu plastu či jiného lehkého materiálu.
Typická konstrukce výškového reproduktoru (i když existují různé jiné typy) se skládá z malého magnetu s kruhovou mezerou uvnitř. Navinutá cívka z měděného drátu, nazývaná kmitací cívka, je připevněna k reproduktorové kopuli vyrobené z mnoha různých materiálů.
Tato sestava je vložena do mezery magnetu a zavěšena v ní. Kopulka je po stranách podepřena, stejně jako u jiných reproduktorů, pružným, ale tuhým materiálem.
Co dělají výškové reproduktory?
Máte rádi dobrou hudbu? Výškové reproduktory umožňují poslech dobré hudby v reproduktorových soustavách, které vidíte všude. Domácí stereofonní reproduktory, jako jsou tyto regálové reproduktory Dayton Audio B652, používají levný, ale účinný výškový reproduktor, který vyplňuje zvukový rozsah, který nemůže vytvořit woofer. Společně tak poskytují plný rozsah produkce zvuku.
Výškové reproduktory se používají k produkci zvuku vyššího rozsahu (vysokých tónů) a doplňují ostatní reproduktory, které k tomu nejsou vhodné.
„Vysoké tóny“ je slovo, které se používá k popisu částí hudby ve vyšším rozsahu, jako jsou činely, syntetické zvuky kláves, efekty bicích a „tssst tsst“ (vysoké tóny) z různých hudebních nástrojů.
Když je zesílený hudební signál přiváděn na výškový reproduktor přes kladné (+) a záporné (-) kabelové připojení, kmitací cívka vytváří magnetické pole v oblasti permanentní magnetické mezery magnetu.
Toto měnící se pole způsobuje, že se cívka a kopulka výškového reproduktoru pohybují dopředu a dozadu, přičemž vzduch se velmi rychle pohybuje podle signálu. Při tom vzniká zvuk.
Vysokofrekvenční měniče v reprodukci hudby – proč jsou důležité
Hudba se skládá z mnohem více než jen z omezeného rozsahu zvuků. Je to velmi složitá kombinace různých tónů, frekvencí a dalších charakteristik. Ty jsou tvořeny různými nástroji, hlasem zpěváků a položkami přidanými při nahrávání hudby.
Vysokofrekvenční měniče jsou ve zvukovém systému rozhodující pro vytvoření celého rozsahu zvuků, které můžete slyšet.
Hudba je díky tomu mnohem příjemnější a zní mnohem přirozeněji.
Stereofonní snímání
Stereofonní snímání je termín, který se používá k popisu způsobu nahrávání a přehrávání hudby s cílem poskytnout prostorové signály. Například hudba nahraná hudebníky může mít některé nástroje v levém, středovém a pravém kanálu. Pro tento účel jsou důležité i výškové reproduktory, které reprodukují zvukové signály vyššího rozsahu, které mozku říkají, odkud zvuky přicházejí, a vytvářejí tak „obraz“.
Hudba má různé zvuky v téměř celém rozsahu, který naše uši slyší. Navíc se obvykle nahrává stereofonně tak, aby bylo možné reprodukovat původní studiový nástroj a umístění zvuku (vlevo, vpravo, uprostřed atd.)
Tím vzniká tzv. stereofonní obraz.
Důležité jsou různé zvukové tóny &signálů. Dávají mozku „signály“ o tom, co slyšíte, a také o tom, kde v poslechovém prostoru se nacházejí.
Výškové reproduktory automobilů
Obrázek ukazuje 3 nejtypičtější držáky výškových reproduktorů instalované z výroby. Vlevo: přístrojová deska. Uprostřed: montáž na sloupek. Vpravo: montáž v horní části dveří. Stejně jako domácí stereofonní reproduktory se používají spolu s dalšími reproduktory, například s woofery. V automobilech jsou často namontovány výše ve vozidle a směřují blíže k hlavám posluchačů. To proto, že výškové reproduktory jsou směrové.
Jelikož výškové reproduktory produkují vysokofrekvenční zvuky, používají se v automobilech jako součást reproduktorové soustavy, ale nikdy samostatně. Vždy se používají jako doplněk k jiným reproduktorům.
Tyto reproduktorové soustavy se obvykle skládají z wooferu (neboli „středotónového“ reproduktoru), jednoho nebo více pasivních crossoverů a samostatného tweeteru.
Woofery produkují nižší frekvence, které mají větší zvukové vlny a nejsou tak náročné na umístění. Výškové reproduktory jsou však „směrové“. To znamená, že zvuk jimi produkovaný je optimálně nejlépe slyšet, když jsou nasměrovány k vašim uším.
Výškové reproduktory instalované z výroby jsou často umístěny na místě, které není ideální. Je to proto, že jde o kompromis mezi prostorem ve vozidle, výrobními náklady a podobnými faktory.
Umístění výškových reproduktorů nepovažují výrobci automobilů za příliš důležité, s výjimkou luxusních vozidel a jiných prémiových zvukových systémů.
Vlastní autorádia často dosahují nejlepšího zvuku pomocí vlastní montáže, která překonává omezení prostoru a místa montáže. Navíc jsou k dispozici aftermarketové (netovární) výškové reproduktory v široké škále kvalitativních úrovní, o kterých se zmíním dále.
Jak se používají výškové reproduktory?
Obvyklé použití v systémech reproduktorů
Pro kvalitní zvuk se používá sada, jako je tento systém automobilových komponent CT Sounds Strato. Komponentní reproduktorové soustavy obvykle používají woofery a výškové reproduktory připojené k reproduktorovým crossoverům určeným k jejich sladění a oddělené produkci zvuku. I ty středně drahé, jako je tato sada, mohou produkovat vynikající zvuk.
Výškové reproduktory se v reproduktorových soustavách používají z omezeného počtu důvodů (nikdy se nepoužívají samostatně):
- V 2pásmovém nebo 3pásmovém reproduktorovém systému k produkci zvuku, který ostatní reproduktory nemohou
- K přidání více vysokofrekvenčního zvuku (výšek) pro větší efekt
Většina dnes používaných reproduktorových systémů se nazývá „2pásmové“, protože používají kombinaci 2 reproduktorů, kterým je dodáván omezený rozsah zvuku k produkci. Je to proto, že téměř žádné dnes prodávané reproduktory s jedním kónusem nedokážou produkovat celý rozsah zvuku, který můžete slyšet.
Hlavním důvodem je to, že velké reproduktory nedokážou dobře produkovat vyšší (výškové) frekvence a malé reproduktory nedokážou produkovat větší (basové) frekvence.
Reproduktory jsou obecně specializované a nejlépe se hodí pro určitý rozsah zvuku.
Výškové reproduktory (často nazývané „středobasové“ reproduktory, „středobasové reproduktory“ a někdy mylně „středobasové“) obvykle nedostatečně produkují zvuk ve vyšším rozsahu.
Pro dodání tohoto chybějícího rozsahu zvuku jsou proto rozhodující výškové reproduktory.
Proč potřebují výškové reproduktory crossovery?
Crossovery automobilových reproduktorů (vlevo) a crossovery domácích stereofonních reproduktorů (vpravo) jsou zodpovědné za směrování basů do wooferu a výšek do tweeteru. Chrání výškový reproduktor a blokují zkreslení a potenciálně škodlivý výkon basů, který by jej mohl přebít.
Jak jsem se již zmínil, výškové reproduktory potřebují crossovery jako ty na obrázku výše z několika důvodů:
- Vysokofrekvenční reproduktory nemohou přehrávat nízkofrekvenční zvuky – silně je zkreslují
- Mohou se poškodit, pokud je pohání dostatečně velký nízkofrekvenční signál nebo signály
- Snižuje přiváděný výkon a pomáhá je chránit
Poznání křížení reproduktorů
Dvoupásmové (pasivní) křížení reproduktorů je velmi běžné. Výškový reproduktor přijímá zvuky, které nechal projít nad bodem křížení. Pod bodem křížení. Zobrazený 2pásmový crossover je vytvořen kombinací hornopropustné a dolnopropustné části. Na tomto schématu je induktor (drátová cívka) znázorněn jako „L“ a kondenzátor jako „C“.
V mnoha případech se výškové reproduktory dodávají s jednoduchým kondenzátorem zapojeným do série s jednou ze svorek vedení. Obvykle je to podle konvence kladná (+) svorka.
Kondenzátory fungují jako audio crossover jednoho řádu (jednostupňový). To znamená, že mají sklon crossoveru, který pracuje s rychlostí -6 decibelů na oktávu (dB). Oktáva je termín používaný pro zvuk a představuje zdvojnásobení nebo zkrácení frekvence na polovinu.
Například:
Křížové měniče vyššího řádu odfiltrují ještě více basů, které by se dostaly k výškovým reproduktorům, a jsou ještě účinnější. -12 dB/oktávu (2. řád) je jedním z nejběžnějších a je účinný, aniž by byl příliš nákladný.
Jak vidíte na obrázku výše, crossover 2. řádu (-12 dB) vyžaduje další součástku zvanou induktor. Jedná se o cívky z drátu, které reagují na hudbu a při určitých frekvencích snižují výstup do reproduktoru.
Zobrazeno: Typický dvoupásmový domácí stereofonní reproduktor s výškovým reproduktorem. V tomto levném provedení je jako vysokofrekvenční křížová propust pro odfiltrování basů použit jeden kondenzátor v sérii. Tím se zabrání zkreslení a také jeho případnému poškození.
Co znamená jmenovitá impedance výškového reproduktoru?
Impedance, udávaná v ohmech, je termín používaný k popisu celkového elektrického odporu reproduktoru vůči proudu.
Kmitací cívka výškového reproduktoru je tvořena dlouhým množstvím drátu navinutého do cívky. Tento drát má elektrický odpor.
Impedance je důležitá, protože crossovery jsou navrženy pro jmenovité hodnoty vašich výškových reproduktorů. Kromě toho by měly být výškové reproduktory sladěny s woofery a dalšími reproduktory s podobným jmenovitým výkonem.
Pokud impedanci reproduktorů nesladíte, jeden bude hrát při vyšší hlasitosti než druhý, protože je pohání větší výkon. Je to proto, že výkon vyvinutý reproduktorem se přímo vztahuje k jeho jmenovité impedanci v ohmech.
Tradičně jsou domácí stereofonní reproduktory dimenzovány na 8 ohmů, zatímco reproduktory do auta mají obvykle 4 ohmy. To se může lišit.
Zajímavé je, že například 8 ohmové reproduktory nejsou přesně 8 ohmové. Je to přibližná hodnota. V praxi obvykle spadají o něco níže.
Možnosti výškových reproduktorů
Průměrný výškový reproduktor nezvládne velké množství výkonu jako větší reproduktory. Woofery a jiné větší reproduktory mohou odvádět větší množství tepla a mají větší průřez zapojení kmitací cívky.
Až na některé výjimky jsou reálné výkony jako 15 W (wattů) RMS a vyšší. U dnes prodávaných modelů střední cenové kategorie jsou poměrně běžné hodnoty 25W-50W.
Vysokofrekvenční reproduktory musí odpovídat jmenovité impedanci očekávané od zesilovače. Zesilovače se mohou přehřívat, pokud jsou používány s reproduktory, které jsou pro jejich konstrukci příliš slabé. (Například: použití výškových reproduktorů s impedancí 4 ohmy se stereofonním zesilovačem s impedancí minimálně 8 ohmů je nepřijatelné).
Účinnost výškových reproduktorů (jmenovitá hodnota SPL)
Stejně jako ostatní typy reproduktorů mají i výškové reproduktory jmenovitou účinnost. Ten udává, jakou hlasitost v decibelech (dB) produkuje výškový reproduktor při určitém množství výkonu. Obvykle se uvádí jako parametr „SPL“.
V případě reproduktorů je žádoucí vyšší účinnost. U průměrných výškových reproduktorů lze očekávat, že se bude pohybovat mezi 89 dB a 91 dB při výkonu 1 W.
Poznámka: dB @ 1W/1m je standardní způsob měření účinnosti reproduktorů pomocí testovacího zařízení s mikrofonem umístěným ve vzdálenosti 1 metr. Existují však pro to 2 typy testů a mohou být matoucí.
Při porovnávání výškových reproduktorů je důležité mít jistotu, že měření jsou založena na podobných typech měření. Kdykoli je to možné, porovnávejte 2 výškové reproduktory s měřením založeným na stejném standardu účinnosti (1W/1M nebo 2,83V/1M).
Důvodem je, že 8ohmové výškové reproduktory potřebují k vytvoření 1W výkonu přiložit vyšší napětí na rozdíl od 4ohmového modelu. Podobně i přiřazení výškových reproduktorů k wooferům vyžaduje při nákupu podobnou péči.
Obvyklé typy a materiály výškových reproduktorů
Materiály
Příklad některých dnes nejběžnějších typů výškových reproduktorů. Měkké kopulovité výškové reproduktory (vlevo) se často vyrábějí z textilních nebo hedvábných materiálů, jako tyto na obrázku. Kovové kopulovité výškové reproduktory (vpravo) jsou obvykle vyrobeny z hliníku, titanu nebo nějaké hybridní konstrukce. Někteří posluchači dávají přednost jednomu před druhým, i když dobře navržený výškový reproduktor jednoho typu může být schopen překonat druhý. Je důležité zkontrolovat všechny specifikace a frekvenční odezvu, pokud je poskytována.
Používá se zkrátka příliš mnoho materiálů, než abychom je zde mohli vyjmenovat, ale budu se zabývat některými nejběžnějšími. Nezapomeňte, že některé dnes prodávané jsou vyrobeny z různých méně obvyklých materiálů.
Také je důležité vždy pečlivě kontrolovat, protože někdy nejsou specifikace jasné a jsou zavádějící.
Mezi nejběžnější materiály používané pro výškové reproduktory patří:
- hedvábí, textilie nebo jiné tkaniny
- Mylar nebo jiné plasty (obvykle u levných výškových reproduktorů)
- Kovem potažené plasty & Kopulky PEI
- Kovy: hliník, titan a slitiny
- Keramika a keramikou potažené kopulky
- Kapton (v páskových výškových reproduktorech)
Jedním z nejběžnějších materiálů používaných v měkkých kopulkách výškových reproduktorů je hedvábí a textil. Titan a další druhy kovů, jako je hliník, jsou také poměrně běžné pro výškové reproduktory střední a vyšší cenové kategorie.
Jedním z nejběžnějších dnes prodávaných druhů jsou hedvábné kopulové reproduktory. Často představují dobrý kompromis mezi cenou, výkonem a kvalitou zvuku. Skvělým příkladem je tento pár výškových reproduktorů do auta Polk Audio DB1001.
Tyto typy mají tendenci fungovat dobře a díky své mimořádné tuhosti jsou často spojovány s určitou „barvou“ zvuku. U jiných se používají i další speciální materiály, jako je keramika nebo dokonce diamant.
Je však velmi důležité si uvědomit, že samotný typ materiálu použitého na kopulku výškového reproduktoru neurčuje jeho kvalitu. Vždy je třeba zkontrolovat specifikace, například graf frekvenční odezvy, pokud je k dispozici.
Pokud není k dispozici, je nejlepší zvážit vyhledání dalších informací a koupit model, který tyto informace poskytuje.
Jinak riskujete nákup příliš „jasného“ nebo „drsného“ výškového reproduktoru v tom smyslu, že může mít určité zvukové rozsahy, které příliš nebo nedostatečně zdůrazňuje.
„Supervýškové reproduktory“ a horny
Výškové reproduktory (vlevo) jsou často poháněny piezoelektrickým měničem namísto magnetické sestavy. Piezoelektrické výškové reproduktory jsou velmi hlasité a účinné, ale z hlediska kvality hudby nejsou příliš dobré. „Super tweeter“ je obvykle poháněn magnetem a produkuje větší hlasitost a má vyšší výkon než průměrné výrobky. Oba se často používají na venkovních hudebních akcích a shromážděních.
Rozhlasové a kompresní reproduktory
Rozhlasové reproduktory jsou zvláštní třídou reproduktorů. Modely základní úrovně, jako jsou piezoelektrické výškové reproduktory, jsou levné a nedokážou skvěle produkovat dobré hudební tóny, ale jsou levné a velmi účinné. Jejich hlasitost je často mnohem vyšší než u standardních výškových reproduktorů (například 96 dB oproti 91 dB produkovaných při výkonu 1 W).
Další rohové výškové reproduktory používané v mimořádně kvalitních domácích stereo systémech mají velmi dobrou frekvenční charakteristiku i zvuk. Nejčastěji se jedná o reproduktory typu „kompresní roh“.
Kompresní rohy používají malý otvor v tělese rohu, který se rozšiřuje od kopulky výškového reproduktoru směrem ven. Používají speciálně navržený magnet a kopulku výškového reproduktoru k efektivnějšímu směrování zvuku.
Standardní rohové výškové reproduktory používají lehký plastový materiál těla.
Super výškové reproduktory
Super výškové reproduktory jsou konstruovány pro vyšší výkon a vyšší hlasitost, jsou jako silnější verze standardních výškových reproduktorů. Jejich výkon je obvykle také vyšší.
Takové výškové reproduktory můžete použít v situacích, kdy je hlavním požadavkem vysoký výkon a vysoká hlasitost. Pro kritický poslech a požitek v interiéru obvykle nejsou příliš praktické.
Páskové výškové reproduktory
Páskové výškové reproduktory se trochu liší od tradičních výrobků s kopulovitou konstrukcí. Využívají unikátní konstrukci s velmi tenkou „páskovou“ membránou, která se lineárně pohybuje tam a zpět a vytváří tak zvuk.
Vysokofrekvenční reproduktory tohoto typu patří k nejlepším a nejmuzikálnějším, které jsou dnes k dispozici, ale velmi záleží na &kvalitě konstrukce. Ceny se pohybují v rozmezí přibližně od 25 do 600 dolarů.
Jedním z důvodů, proč jsou tak jedinečné, je to, že na rozdíl od výškových reproduktorů založených na kmitací cívce a magnetu je jejich impedance mnohem plošší v celém zvukovém rozsahu.
To znamená, že dochází k menší interakci s vaším crossoverem kvůli výkyvům, ke kterým dochází při změně frekvence zvukového signálu.
Kruhové (koncentrické) výškové reproduktory
Dvoukruhové (někdy nazývané „koncentrické“ kruhové) výškové reproduktory jsou jedinečným typem výškového reproduktoru s pohyblivou plochou tvořenou několika kruhy a středovou zátkou. Tyto typy jsou zvukově přesnější a hudebně detailnější výškové reproduktory.
Výškové reproduktory tohoto typu jsou však méně časté.
Nevýhodou je, že na rozdíl od ostatních typů produkují mnohem méně zvuku pod úhlem (tzv. mimoosá odezva). To znamená, že se nejlépe hodí pro reproduktorové soustavy, kde jsou namířeny přímo na posluchače.
Základy frekvenční charakteristiky tweeterů
Tweeter má jedinečné vlastnosti stejně jako každý jiný reproduktor. Na tomto obrázku můžete vidět úroveň produkovaného zvuku na různých zvukových frekvencích (tzv. „odezva“). Tyto grafy ukazují zvukovou odezvu pod různými úhly.
Podle černých čar vidíme, že výškový reproduktor A má poklesy a špičky, které způsobí, že zvuk bude v některých pásmech nedostatečný a v jiných příliš silný (nebo „ostrý“). Výškový reproduktor B má mnohem plošší a ideálnější odezvu, protože je téměř trvale stejná v celém rozsahu produkovaného zvuku.
Výškové reproduktory, stejně jako jakýkoli jiný typ reproduktoru, mají svá omezení. Pro daný rozsah mají frekvence, při kterých je jejich odezva (úroveň hlasitosti pro daný použitý výkon) vyšší nebo nižší než průměrná produkovaná hlasitost v decibelech (dB).
To znamená, že je důležité vědět, že různé výškové reproduktory se při produkci zvuku chovají různě. Například některé výškové reproduktory budou mít „špičky“ (vyšší hlasitost při určitých zvukových frekvencích) než jiné.
Tyto špičky a údolí (oblasti, kde produkce zvuku klesá níže) nelze překonat bez ekvalizéru nebo jiné kompenzace. Je důležité si uvědomit, že mezi různými značkami a modely existují omezení.
Neexistuje nic takového jako „dokonalý“ výškový reproduktor – všechny mají dobré i špatné vlastnosti. Pokud však budete nakupovat pečlivě, je možné najít dobrý výškový reproduktor s dobrým výkonem.
Shrnutí – Co jsou výškové reproduktory a k čemu slouží?
Výškové reproduktory jsou malé specializované reproduktory, které produkují zvuk v horním rozsahu lidského sluchu. Vyrábějí se v různých provedeních a z různých materiálů, ale nejčastěji používají kopulku z lehkého materiálu a magnet, který pohání kužel (kopulku) a produkuje zvuk.
Jelikož jsou menší než jiné reproduktory, například woofery, potřebují crossovery, které filtrují a blokují zvuky, které je mohou potenciálně poškodit a způsobí nežádoucí zkreslení.
Pokud se chcete dozvědět více o tom, jak zapojit reproduktory, podívejte se na můj skvělý příspěvek se schématy zapojení reproduktorů a informacemi.
Pokud máte zájem dozvědět se více o tom, jak zapojit reproduktory, podívejte se na můj skvělý příspěvek se schématy zapojení reproduktorů a informacemi.