Podstawy Hi-Fi: Czym jest głośnik średniotonowy?

Jak dowiedzieliśmy się podczas omawiania głośników wysokotonowych, już we wczesnych czasach elektrycznego odtwarzania dźwięku odkryto, że pojedynczy przetwornik szerokopasmowy nie jest najlepszym rozwiązaniem w każdej sytuacji. Ponieważ różne części muzycznego zakresu częstotliwości mają odmienne wymagania, połączenie oddzielnych przetworników przeznaczonych do odtwarzania określonych zakresów częstotliwości zapewnia spójne i harmonijne brzmienie muzyki.

Najczęściej stosuje się połączenie głośnika wysokotonowego z większym przetwornikiem średnio-niskotonowym, tworząc znaną konstrukcję dwudrożną. Dodanie głośnika średniotonowego pomiędzy głośnikiem wysokotonowym a niskotonowym może jednak przynieść dodatkowe korzyści.

Czym więc jest głośnik średniotonowy i co właściwie robi? 

Co robi głośnik średniotonowy? 

Jak już wspomniano, w najprostszym ujęciu funkcją głośnika średniotonowego jest wypełnienie luki między wysokimi częstotliwościami odtwarzanymi przez głośnik wysokotonowy a niższymi oktawami reprodukowanymi przez głośnik niskotonowy. W ujęciu technicznym może to oznaczać zakres od górnej granicy 200 Hz dla głośnika niskotonowego do najniższych częstotliwości głośnika wysokotonowego, około 2 kHz. Głośniki średniotonowe zwykle obejmują pasmo od 200–300 Hz do 2 kHz, a nawet do 5 kHz, zależnie od zastosowanej konstrukcji oraz współpracujących z nimi przetworników wysokotonowych i niskotonowych. Pozwala to dostroić współpracujące przetworniki tak, aby głośnik wysokotonowy pracował w węższym „komfortowym zakresie”, a głośnik niskotonowy mógł odtwarzać wyłącznie bas, bez konieczności sięgania również do średnich tonów.

Dlaczego więc średnie tony są tak ważne? Mówiąc prosto, to właśnie w nich dzieje się większość muzyki. Częstotliwości średniotonowe to te części dźwięku, które znamy najlepiej, takie jak mowa i śpiew, a także niepodłączone do wzmacniacza gitary, fortepiany i podobne instrumenty.

Przykładowo częstotliwość podstawowa typowego męskiego głosu mówionego mieści się w zakresie 90–155 Hz, podczas gdy typowy głos kobiecy osiąga 165–255 Hz – oczywiście śpiew rozszerza ten zakres częstotliwości. Jesteśmy też bardzo wrażliwi na jakość głosów: wystarczy posłuchać radia informacyjnego, by łatwo rozpoznać, kiedy sposób odtwarzania głosów jest „nie taki”, oraz usłyszeć różnicę między prezenterem w studiu a reporterem relacjonującym wydarzenie w terenie. 

Choć fortepian schodzi do 28 Hz, większość partii granych prawą ręką mieści się w paśmie do około 4 kHz, natomiast gitara akustyczna obejmuje zakres od około 80 Hz do około 1,3 kHz. Skrzypce zdecydowanie należą do pasma średniotonowego, a ich górne częstotliwości sięgają 3, a nawet 4 kHz.

Granice pracy głośników wysokotonowych i niskotonowych można odpowiednio przesuwać w dół i w górę, jak ma to miejsce w popularnej dwudrożnej konstrukcji z głośnikiem wysokotonowym i średnio-niskotonowym. W takiej konfiguracji konieczne są jednak kompromisy. Wiele konstrukcji głośnikowych radzi sobie z tym doskonale, lecz zastosowanie głośnika średniotonowego pozwala jeszcze lepiej zoptymalizować pracę przetworników wysokotonowych i niskotonowych pod kątem ich zadań. 

Głośniki średniotonowe rzadziej stosuje się w mniejszych kolumnach podstawkowych i montowanych na stojakach, głównie z powodu ograniczonej przestrzeni na przedniej ściance, na której umieszczone są przetworniki. Wiele kompaktowych kolumn podłogowych również ma konstrukcję dwudrożną i może brzmieć znakomicie, jednak tam, gdzie pozwalają na to przestrzeń oraz budżet projektowy i inżynieryjny, zastosowanie głośnika średniotonowego zapewnia większą elastyczność i rozdzielczość, tworząc jeszcze bardziej muzykalne brzmienie. 

Głośniki średniotonowe a niskotonowe i wysokotonowe 

Głośniki wysokotonowe i niskotonowe są projektowane z myślą o swoich zadaniach – wysokotonowe do bardzo niewielkich, szybkich ruchów, a niskotonowe z większym wychyleniem, aby poruszać większą ilość powietrza i wytwarzać dłuższe fale niskich częstotliwości. Podobnie głośniki średniotonowe muszą być zoptymalizowane pod kątem swojego zadania. Potrzebują znacznej części szybkości głośnika wysokotonowego, ale muszą także odtwarzać dłuższe fale, zachowując precyzyjne rozpraszanie – nasze uszy są bardziej wrażliwe na kierunkowość częstotliwości, które odtwarzają, niż na niskie częstotliwości z głośników niskotonowych.

Niektóre kolumny wykorzystujące wiele przetworników stosują ten sam rozmiar i typ przetwornika dla zakresu średnio-niskotonowego i niskotonowego, zmieniając filtrowanie częstotliwości, aby dostosować je do różnych zadań. Zasadniczo jednak zakres średniotonowy obsługują przetworniki o mniejszej średnicy niż głośnik lub głośniki niskotonowe, zamontowane na przedniej ściance kolumny poniżej zespołu wysokotonowego i powyżej sekcji basowej. Ma to również tę zaletę, że głośnik średniotonowy znajduje się bliżej wysokości uszu słuchacza – i znów chodzi o kierunkowość. 

Typy i rozmiary głośników średniotonowych 

Niektóre kolumny wykorzystują jako głośnik średniotonowy po prostu mniejszą wersję przetworników stożkowych stosowanych do basu, w rozmiarach od zaledwie 3” (7,5 cm) aż do około 6,5” (16,5 cm). Większy przetwornik porusza więcej powietrza, a tym samym potencjalnie może grać głośniej niż mniejsze modele. Zapewnia też lepsze rozciągnięcie w zakresie niskich częstotliwości, co pozwala dostroić umieszczone poniżej niego głośniki niskotonowe bardziej pod kątem czystego basu. Kompromisem przy większym przetworniku może być jednak ograniczone rozciągnięcie górnego zakresu częstotliwości, wymagające od głośnika wysokotonowego pracy niżej, aby przekazać pasmo przetwornikowi średniotonowemu.

Jak wspomniano wcześniej, w kolumnach wieloprzetwornikowych materiał membrany głośnika średniotonowego zwykle jest taki sam lub podobny do materiału stosowanego w głośnikach niskotonowych, co zapewnia lepszą integrację. Stożkowe głośniki średniotonowe najczęściej wykorzystują membrany z papieru lub włókna drzewnego, zazwyczaj tłumione w jakiś sposób w celu stabilizacji ich drgań – poprzez impregnację materiału polimerem lub żywicą albo nałożenie podobnej powłoki na powierzchnię membrany. Do produkcji tych membran średniotonowych można jednak stosować także wiele innych materiałów.

Alternatywą spotykaną w niektórych kolumnach, szczególnie cenioną w niektórych monitorach do zastosowań profesjonalnych, jest kopułkowy głośnik średniotonowy, działający jak „duży głośnik wysokotonowy”, aby odtwarzać niższe częstotliwości średniego pasma. Również tutaj można stosować różne materiały, lecz wśród producentów wykorzystujących kopułkowe głośniki średniotonowe popularna jest konstrukcja z miękką kopułką, z membraną z tkaniny usztywnioną powłoką impregnującą lub powierzchniową, aby zachowała półkulisty kształt. Kopułkowe głośniki średniotonowe mają zwykle średnicę od 2” (5 cm) do 3” (7,5 cm), lecz w niektórych zastosowaniach profesjonalnych i high-endowych może ona wynosić 4” (10 cm), a nawet więcej.

W przeciwieństwie do przetworników stożkowych, których układ magnetyczny z cewką napędza membranę od jej środka, kopułkowe przetworniki średniotonowe wykorzystują większy układ napędowy, który napędza kopułkę od jej krawędzi, tak samo jak w głośnikach wysokotonowych z kopułką.

Aby zoptymalizować działanie głośnika średniotonowego, zwykle montuje się go we własnej, wydzielonej komorze wewnątrz obudowy kolumny, izolując od silniejszych drgań głośnika lub głośników niskotonowych. Zapewnia to również izolację dla pracującego nad nim głośnika wysokotonowego, dzięki czemu wszystkie przetworniki mogą wykonywać swoje zadania bez zakłóceń.

Jak wspomniano wcześniej, głośnik średniotonowy zwykle znajduje się poniżej zespołu wysokotonowego i powyżej głośnika lub głośników niskotonowych kolumny. Często umieszcza się go blisko głośnika wysokotonowego dla lepszej integracji akustycznej.

Zalety i wady dedykowanych głośników średniotonowych – czy potrzebujesz dodatkowego przetwornika? 

Jak się przekonaliśmy, zastosowanie dedykowanego głośnika średniotonowego może zwiększyć klarowność systemu głośnikowego, zwłaszcza takiego, który wykorzystuje wiele przetworników. Głośniki średniotonowe są również popularne w zastosowaniach takich jak monitoring studyjny, gdzie szczególną uwagę poświęca się jakości odtwarzania głosów i instrumentów.

Jednak w wielu domowych warunkach, szczególnie w mniejszych pomieszczeniach odsłuchowych, dwudrożne kolumny z głośnikiem wysokotonowym i połączonym przetwornikiem średnio-niskotonowym mogą być w pełni wystarczające. Będą też atrakcyjne ze względu na mniejszy rozmiar i niższą cenę. A gdy kolumny mają współpracować z wzmacniaczem o umiarkowanej mocy, rozdzielczość prostszej konstrukcji dwudrożnej może w zupełności wystarczyć. 

Podsumowanie 

W dobrze zaprojektowanej kolumnie wieloprzetwornikowej zalety dedykowanego głośnika średniotonowego łatwo usłyszeć: nie tylko sprawia on, że głosy i instrumenty są wyraźniejsze oraz bardziej realistyczne, ale także pozwala innym przetwornikom w kolumnie pracować z pełnią możliwości. Niezależnie od tego, czy oceniasz monitory studyjne, czy domowe kolumny wysokiej wierności, obecność prawdziwego głośnika średniotonowego często, choć nie zawsze, stanowi różnicę między dobrym brzmieniem a dźwiękiem, który naprawdę wciąga.