Mi az a magassugárzó?

Why tweeters matter

The earliest electromechanical speakers – developed after the recording and reproduction of sound moved on from vibrations in a record groove amplified via a huge horn – used single speaker units driven by an amplifier. These full-speakers worked well enough, but it was soon realised that the demands of audio fidelity required different drivers, each optimised for a different part of the frequency range: large drivers to deliver the long wavelengths of bass by moving more air, and smaller drivers for the fine detail of higher frequencies, which are all about very small movements delivered very quickly.

In fact, while the first electromagnetic speaker was developed by Chester W. Rice and Edward W. Kellogg of General Electric in 1921, it took only ten years for the team at Bell Telephone Laboratories to design what was called the "divided range" loudspeaker, with separate drivers for high and low frequencies and a crossover network to split the music signal between them.

For almost 100 years, most Hi-Fi speakers have used a tweeter to deliver the highest frequencies and a mid/bass driver for the rest of the range. But what’s special about these small, specialist high-frequency drivers, is how they’re designed and the role they play in the way we hear our favourite music. 

Miért fontosak a magassugárzók

A legkorábbi elektromechanikus hangszórók – amelyeket azután fejlesztettek ki, hogy a hangfelvétel és -reprodukció továbblépett a hanglemez barázdájában lévő, hatalmas tölcséren keresztül felerősített rezgésekről – egyetlen hangszóróegységet használtak, amelyet erősítő sugárzott. Ezek a teljes hangszórók elég jól működtek, de hamar rájöttek, hogy az audio hűség követelményeihez különböző hangsugárzókra van szükség, amelyek mindegyike a frekvenciatartomány egy-egy részére van optimalizálva: nagy hangsugárzók a hosszú hullámhosszúságú basszusokhoz, amelyek több levegőt mozgatnak, és kisebb hangsugárzók a magasabb frekvenciák finom részleteihez, amelyeknél nagyon kis mozgásokról van szó, amelyeket nagyon gyorsan kell végrehajtani.

Valójában, míg az első elektromágneses hangszórót Chester W. Rice és Edward W. Kellogg fejlesztette ki a General Electricnél 1921-ben, a Bell Telephone Laboratories csapata mindössze tíz év alatt megtervezte az úgynevezett „osztott tartományú” hangszórót, amely külön hangsugárzókkal rendelkezett a magas és alacsony frekvenciákhoz, valamint egy crossover hálózattal, amely elosztotta közöttük a zenei jelet.

A legtöbb hifihangszóró közel 100 éve a legmagasabb frekvenciák megszólaltatására egy magas- és egy közép/basszus hangszórót használ a tartomány többi részéhez. De ami különleges ezekben a kicsi, speciális magas frekvenciájú hangsugárzókban, az a tervezésük és az a szerep, amelyet kedvenc zenéink hallgatásában játszanak.

A magassugárzó alapjai

A magas frekvenciák definíció szerint sokkal gyorsabb mozgást igényelnek az őket szállító hangsugárzótól, mint a közép- vagy mélyhangok. A 2 kHz-től 20 kHz-ig vagy még magasabb frekvenciáig terjedő tipikus tartományban egy magassugárzónak legalább 2000-szer kell másodpercenként mozognia – vagy az igazán magas hangok esetében ennél sokkal gyorsabban –, míg egy basszussugárzónak csak 100-szor vagy annál is kevesebbszer kell mozognia másodpercenként. De szerencsére ezeknek a magasabb hangoknak a hullámhossza sokkal rövidebb, mint a basszusé, így apró, precíz mozgásokra van szükség. A basszushangszóróknak nagy kúpokra van szükségük, hogy megmozgassák a levegőt, létrehozva az érezhető basszust, míg a magassugárzók lehetnek kicsik, könnyűek, pontosak és mindenekelőtt képesek nagyon gyors mozgásra.

Mit csinál a magassugárzó?

Bár lehet, hogy nem hallja a magassugárzóból érkező hangot a hangszóróból, még akkor sem, ha a füle közel van hozzá (nem lesz olyan nagy a látszólagos kimenet), a magassugárzó szerepe létfontosságú: a hangnak természetes frissességet, levegő- és hangulati érzetet ad. Egy sztereó rendszerben megteremti a háromdimenziós és hangzásképző érzetet.

Minél magasabb egy frekvencia, annál érzékenyebb a fülünk az irányítottságára – talán ennek köze van ahhoz, hogy őseinknek egy gally csattanására kellett figyelniük, amikor valami közeledett hozzájuk! Tehát ahogyan egy basszus hangsugárzó képes megtölteni a szobát alacsony frekvenciákkal anélkül, hogy tudatában lennénk, honnan származik a hangnak ez az eleme, úgy a legfinomabb magas frekvenciák, egészen a hallásunk legfelső határáig, irányjelzéssel látnak el bennünket, segítve az előadók elhelyezését a sztereó „képben”.

How does a tweeter work?

There are two major requirements in the design of a tweeter: one is the speed and accuracy of the sound it reproduces, and the other is the control of the dispersion of that sound. After all, given the directionality of high frequencies, it’s important that those frequencies are delivered in a focused manner, but also that the nature of the sound doesn’t change significantly when you move off the ideal listening axis of the driver, either in the horizontal or vertical planes.

Due to the nature of high-frequency soundwaves, they will tend to “beam” unless controlled strictly, i.e. the sound will be heard strongly directly in front of the driver but drop off significantly when you listen off axis. That’s one of the reasons why the most popular designs of tweeter use dome diaphragms, with their wide dispersion characteristics. But that’s not the only reason, as domes also has significant advantages when it comes to the balance between lightness and rigidity, both of which are also vital for accurate high frequencies.

A dome can propagate sound over a wide arc, so some control then needs to be exerted to control that dispersion: as we’ll see, different speaker designs use various strategies to achieve focused treble and consistent high frequencies across a wide listening area. This helps create a stable stereo image and allows multiple listeners to enjoy a consistent tonal balance. 

Hogyan működik egy magassugárzó?

A magassugárzó kialakításánál két fő követelmény van: az egyik az általa reprodukált hang sebessége és pontossága, a másik pedig a hang szórásának szabályozása. Végül is, tekintettel a magas frekvenciák irányítottságára, fontos, hogy ezeket a frekvenciákat koncentráltan adja le, de az is, hogy a hang jellege ne változzon jelentősen, ha távolodik a hangszóró ideális hallgatási tengelyétől, sem a vízszintes, sem a függőleges síkban.

A magas frekvenciájú hanghullámok természetéből adódóan hajlamosak lesznek „sugárzásra”, ha nem szabályozzák őket szigorúan, azaz a hang közvetlenül a hangszóró előtt erősen hallható lesz, de jelentősen lecsökken, ha a tengelytől távolabb hallgatja. Ez az egyik oka annak, hogy a legelterjedtebb magassugárzó-konstrukciók dóm membránokat használnak, amelyek széles szóráskarakterisztikával rendelkeznek. De nem ez az egyetlen ok, mivel a dómok jelentős előnyökkel rendelkeznek a könnyűség és a merevség közötti egyensúly tekintetében is, amelyek szintén létfontosságúak a pontos magas frekvenciákhoz.

A dómok széles ívben terjeszthetik a hangot, így a szórás szabályozásához némi kontrollt kell alkalmazni: amint látni fogjuk, a különböző hangsugárzó-kialakítások különböző stratégiákat alkalmaznak a koncentrált magas hangok és a széles hallgatási területen egyenletes magas frekvenciák elérése érdekében. Ez segít a stabil sztereó kép kialakításában, és lehetővé teszi, hogy több hallgató is élvezhesse az egységes hangszínegyensúlyt.

A magassugárzó elhelyezése a hangszóró kialakításában

Figyelmet kell fordítani a magassugárzó elhelyezésére is a hangszóródoboz elején lévő hangsugárzó-egységeket tartó terelőlemezben. Ez biztosítja a többi hangsugárzóval való integrációt, és azt, hogy a magassugárzó magassága megfeleljen a hallgató füle pozíciójának. Emiatt a magassugárzót általában a hangszóró teteje felé, a középsávot és a mélyhangot szolgáltató hangszórók fölé szerelik.

Néhány nagyon nagy hangszóróban azonban a magassugárzót középen is elhelyezhetik a hangfalban, felette és alatta pedig közép- és mélyhangszórók vannak: ez a feltalálójáról elnevezett D'Appolito elrendezés célja, hogy egyenletesebb szórást biztosítson az összes hangszóróból, és a hanghatás közelebb kerüljön a „pontszerű hangforrás” elméleti elképzeléséhez, amelyben a teljes frekvenciatartomány egyetlen helyről látszik kiindulni.

Szintén fontos, hogy a magassugárzó érzékeny kimenetét el kell különíteni a közép- és mélysugárzók által fejlesztett erőteljesebb rezgésektől: ennek elérése érdekében sok hangszóró a magas frekvenciájú egységet saját al-bordában helyezi el, amelyet a hangszóró fő szerkezetétől elszigetelnek a megfelelő rögzítéssel, vagy akár egy teljesen különálló szub-hangfalban helyeznek el az egész kialakításon belül. Ez azt is biztosítja, hogy a membrán hátuljáról sugárzó hang nem „szivárog”, ami akadályozná az előre irányuló sugárzást, és elmosná a magas hangok képét. Néhány hangszóró-tervező még azt is választja, hogy a magassugárzót egy teljesen különálló házba helyezi.

A magassugárzó szórása úgy is szabályozható, hogy a hangsugárzó egységet a hangfalban egy lemezes „tölcsérben” helyezik el, vagy egy úgynevezett hullámvezetőt helyeznek a membrán elé, jellemzően egy hálós rács formájában. Ez a fajta rács némi védelmet nyújt magának az ultravékony kupolának is a kis kíváncsi ujjakkal szemben. Néhány régebbi hangsugárzó ezt a végletekig fokozza, és a hangszóró elé egy redőnynek látszó lamellás redőnyt helyez, de ez manapság már ritka, kivéve a retró modelleket.

What makes a tweeter?

The key components of a tweeter are the same as those of any speaker driver – a diaphragm, driven by a “motor” comprising a voice-coil in a magnetic field – but here it all needs to be on a miniature scale to meet those requirements of speed and responsiveness. This requires the use of hair-fine windings in the motor system, which can be vulnerable to fusing together if the speaker system is overdriven into amplifier distortion: it’s unusual for the heavier windings in mid/bass drivers to be affected in this way, but “blown” tweeters are a pretty sure sign that the speaker has been abused.

The material used for the dome can vary from the more traditional fabric weave – once silk but now more likely to be a man-made material – which is then doped with chemicals to improve its damping and stiffness, to ultra-thin aluminium or even more exotic materials, all in the quest for ultimate rigidity without the weight.

Mi jellemzi a magassugárzót?

A magassugárzó fő alkotóelemei ugyanazok, mint bármelyik hangszóró hangsugárzójáé – egy membrán, amelyet egy mágneses mezőben lévő hangtekercsből álló „motor” hajt –, de itt mindennek miniatűr méretűnek kell lennie, hogy megfeleljen a sebességre és a reakciókészségre vonatkozó követelményeknek. Ez megköveteli a hajszálvékony tekercsek használatát a motorrendszerben, amelyek könnyen összeolvadhatnak, ha a hangszórórendszert túlterhelik, és az erősítő torzít: a közép/mélysugárzók nehezebb tekercsei ritkán érintettek ilyen módon, de a „kiégett” magassugárzók elég biztos jele annak, hogy a hangszórót túlterhelték.

A dómhoz használt anyag anyagának felhasználása a hagyományosabb szövetszövésű anyagoktól – régen selyem, ma inkább műanyag – kezdve, amelyeket kémiai anyagokkal dúsítanak a csillapítás és merevség javítása érdekében, egészen az ultravékony alumíniumig vagy még egzotikusabb anyagokig terjedhet, mindezt a végső merevség és a súlycsökkentés érdekében.

Egyes cégek az ötvözeteket részesítik előnyben, mások a ritka fémeket, mint például a berilliumot. Találhatók kerámiából, szénből, vagy extrém esetekben akár gyémántporból készült példák is, amelyeket párolgási technikával visznek fel. Ha a tudomány ismer egy könnyű anyagot, akkor nagy valószínűséggel már kipróbálták magassugárzó membránok gyártásához.

Sok munka szükséges ahhoz, hogy a dóm sugárzás közben megőrizze formáját: igen, az alakja eleve merev, de egyes kiviteleknél egy „kettős dóm” is beépítésre kerül, amely egy extra anyagból készült gyűrű formájában a membrán peremén helyezkedik el, ahol az a „motorral” találkozik, és amely további merevséget biztosít anélkül, hogy jelentősen megnövelné a súlyt.

Alternatív magassugárzók

Míg a dómos magassugárzókban használt anyagok fejlesztésére rengeteg munka fordítódik, más konstrukciókat is vizsgáltak a könnyedség elérése érdekében, miközben megőrizték e magas frekvenciájú hangsugárzók teljesítményét.

Egyes hangszórók szalagos magassugárzót használnak, amely egy ultrakönnyű, általában alumíniumból készült lapos membránt tartalmaz, amelyet a motorhoz csatlakoztatott szomszédos membrán hajt meg. Ennek a kialakításnak az előnye az egyenletes hangeloszlás és a jobb hűtés, ami néha a legjobb választásnak bizonyul a nagy teljesítményű hangszórórendszerek esetében. A szalagos magassugárzók azonban drágábbak, mint a dómos kialakításúak, és nem biztos, hogy olyan széles szórásterjedelműek.

Ennek a témának egy variációja az Air Motion Transformer magassugárzó, amelyben egy redős szalagos típusú membrán működik úgy, mint egy fújtató, összenyomva a levegőt, hogy hangot hozzon létre. Ennek előnye a nagyobb teljesítmény és kimeneti teljesítmény, valamint a kiterjesztett magasabb frekvenciás sávszélesség.

Egy másik magassugárzó-technológia a sík magnetosztatikus hangsugárzó. A precizitásáról, sebességéről és a magas frekvenciájú hang széles szórásáról ismert hangsugárzó-típus vékony, lapos membránt használ, amelybe vezető nyomokat ágyaznak (általában sávok vagy csíkok formájában). Ez a membrán erős mágneses mezőben van felfüggesztve, és amikor az audiojel áthalad a vezető anyagon, kölcsönhatásba lép a mágneses mezővel, és a membrán rezgésével hangot hoz létre.

Hibrid magassugárzók

Néhány hangszórógyártó felkarolta a hibrid magassugárzó-koncepciót, amely egy hagyományos dómos magassugárzót és egy szalagos/sík magassugárzót is tartalmaz. Együttműködve a magassugárzók egyesítik a két kialakítás legjobb tulajdonságait, hogy sima, széles és jól lekerekített hangzást reprodukáljanak. A hibrid magassugárzó-technológiáról többet megtudhat itt.

Tweeter exotica

A hangszórók tervezésének története tele van mindenféle kísérletekkel, amelyek célja a magas frekvenciás válasz javítása volt. Már a 17. században felfigyeltek a nagyfeszültségű kisülésekből származó „elektromos szél” hatására, míg a 19. században Nikolai Tesla feltaláló tanulmányozta az elektromos ív által keltett hangot. A hangolt üvegcsövekben keletkező kis „éneklő lángok” „zenei” tulajdonságait is tanulmányozták, ami a pirofon nevű újszerű hangszert eredményezte.

Az 1950-es években egy elektroakusztikával foglalkozó műben megjegyezték, hogy „a beszélő izzó villanykörte, az éneklő ív és a beszélő láng – mind kétségbeesett intézkedések voltak”, míg Edward Kellogg, akit korábban a többszörös hangsugárzó úttörőjeként említettünk, még egyértelműbb volt: 1925-ben már arra a következtetésre jutott, hogy „kipróbáltam a beszélő íveket és a termofonokat, valamint a koronakisüléses készüléket is – amelyek mindegyike elkerüli a mechanikus mozgó alkatrészeket –, de egyik sem tűnt ígéretesnek.”

Nem meglepő, hogy a dómos magassugárzók gyakorlatilag győztek, kiegészítve a szalagos típusú konstrukciókkal.

Magassugárzók különböző környezetekben

Eddig a hifi és a házimozi alkalmazásokhoz tervezett hagyományos hangszórókban használt magassugárzókkal foglalkoztunk, de ezek különböző alkalmazásokban más-más módon is használhatók.

A modern autós rendszerek továbbléptek a korai egyhangsugárzós hangszórókról, amelyek néha a közép/basszus hangszóró elé szerelt, nem sugárzott „süvítő dómot" alkalmaztak, hogy némi magas hangzást biztosítsanak. Néhány, a járművek ajtajaiban való használatra tervezett hangszóró koaxiális kialakítású, a fő hangszóróval együtt elhelyezett magassugárzóval. A jobb gyári és utángyártott hangszórókban azonban a pontosabb helymeghatározás érdekében magasabbra – általában a szélvédőoszlopokba vagy a műszerfalba – szerelik a különálló magassugárzókat, és a közép-/basszus hangszórókat az ajtóban hagyják, ahol a kimenetük kevésbé lokalizálható.

A tévékészülékekkel együtt használt soundbar hangsugárzókban több magassugárzó is használható, hogy azt az illúziót keltsék, mintha a hang a hallgató körül jönne: a felfelé irányuló magassugárzók a magasság hatását kelthetik, míg az oldalra irányított hangszórók a fal visszaverődését kihasználva körbeölelő hatást keltenek. A digitális jelfeldolgozás segítségével módosítható a hangszórók fázisa, amplitúdója és időbeli összehangolása, ami tovább fokozza a térhatás érzetét.

Why tweeters are essential for great sound

Enhancing clarity and detail

Accurate high frequencies are vital for the realistic reproduction of voices and instruments: not only do they have harmonics extending up from their fundamental sound, which all play their part in creating the character of the sound, but above the music itself there’s that sense of the space and ambience of the recording. When captured and reproduced accurately, this can make the difference between a “flat” sound and one that really springs to life. 

Miért elengedhetetlenek a magassugárzók a nagyszerű hangzáshoz

A tisztaság és a részletesség fokozása

A hangok és hangszerek valósághű reprodukciójához elengedhetetlenek a pontos magas frekvenciák: nemcsak az alaphangból felfelé terjedő felharmonikusok, amelyek mind szerepet játszanak a hang karakterének kialakításában, hanem maga a zene felett ott van a felvétel terének és környezetének érzete is. Ha pontosan rögzítik és reprodukálják, ez jelentheti a különbséget a „lapos” és a valóban életre keltő hangzás között.

Valósághű hangleképezés és térbeli pontosság

A hangszórók beállításának módja nagy hatással van a rendszer hangjának leképezésére és térbeli pontosságára. Végül is a sztereó a szilárd, háromdimenziós hangkép illúziójáról szól – ez nem két csatornát jelent, hanem azt, hogy a hangszórók eltűnnek, és valósághű képet hagynak maguk előtt.

Fogadja meg a hangszórókhoz mellékelt beállítási utasítások tanácsait, de ne féljen kísérletezni az elhelyezéssel a legjobb hangzás elérése érdekében. Sok hangszóró-kialakításnál már a hangszóróknak a hallgatási pozíció felé történő enyhe dőlése – és ez a magassugárzók beállításának enyhe módosítását jelenti – is sokat számíthat.

A megfelelő hangsugárzó-beállítás kiválasztása

2-utas vs. 3-utas hangsugárzók – mi a legjobb Önnek?

Kisebb helyiségekben és kisebb hangsugárzókkal egy jól megtervezett kétutas hangsugárzó több mint megfelelő lehet az Ön igényeihez. A háromutas kialakítás, amely a magas- és mélysugárzó(k) közé egy külön középsugárzót foglal magában, azonban nyitottabb és magával ragadóbb hangzást kínálhat, egyszerűen azért, mert a magas- és mélysugárzó(k) kevesebb munkát végeznek az „átfedési” területen, ahol a karakteres hangok és hangszerek nagy része reprodukálódik. Különösen énekhangok és klasszikus zene esetén lehet előnyös egy jól integrált középsugárzó.

Keresse a többutas hangsugárzók kialakításáról szóló, hamarosan megjelenő cikkünket.

Hallgassa meg, mielőtt megveszi – miért számít a magassugárzó kialakítása

Ne ragaszkodjon túlságosan ahhoz, hogy milyen magassugárzót használ a hangszóró: legyen szó lágy dómos szövet magassugárzóról, fém dómról vagy más anyagról, a legfontosabb dolog az, hogy jól szóljon az Ön számára. Ahogy a cikkben korábban említettük, érzékenyebbek vagyunk a magas hangok minőségére a rendszerünkben, még akkor is, ha a magassugárzó látszólag nem tesz annyit. Válasszon tehát olyan hangsugárzókat, amelyeknek a magas hangok minősége az általános hangzásbeli egyensúly részeként tetszik, és mindenekelőtt bízzon a fülében...

Fedezze fel a DALI hangsugárzókat, amelyek osztályelső magassugárzó-kialakítással rendelkeznek

A DALI hangsugárzók széles körű, elismert padlón álló hangszórók, könyvespolcra helyezhető hangszórók, egyedi telepítésű hangszórók és még sok más. Minden DALI hangszórót széles szórással terveztünk, amely a magas frekvenciákat a hagyományos hangszóróknál nagyobb területen teríti szét, hogy a hangzás kiegyensúlyozott és tiszta maradjon, még akkor is, ha Ön nem közvetlenül a hangszórók előtt áll. Ezáltal az ideális hallgatási pont kitágul, így több hallgató élvezheti a lehető legjobb hangminőséget.

A széles szórású hangzás a helyiségbe való integrálást is segíti. Miközben felszabadítja Önt arra, hogy hangszóróit nem tökéletesnek tűnő helyeken is elhelyezze, csökkentheti a falakról érkező reflexiók hatását, amelyek nem kívánt torzításokat és elszíneződéseket okozhatnak.

A DALI hangszórók felfedezéséhez látogasson el a dali-loudspeakers.comweboldalra.