Podstawy Hi-Fi: Niezbędny przewodnik po subwooferach

Czym jest subwoofer?

Subwoofer to wyspecjalizowany głośnik zaprojektowany do odtwarzania sygnałów audio o niskich częstotliwościach, zapewniający głębokie tony basowe, z którymi standardowe głośniki często sobie nie radzą. Koncentrując się wyłącznie na tych niższych częstotliwościach, subwoofery wzbogacają ogólne wrażenia dźwiękowe, dodając głębi i mocy, których w innym przypadku brakowałoby w miksie audio.

Aby dowolny głośnik mógł odtwarzać niskie częstotliwości głośno i głęboko, musi spełniać określone wymagania, a mianowicie:

• Obudowę wystarczająco dużą, by pomieścić komponenty i zapewnić przetwornikowi lub przetwornikom przestrzeń do „oddychania” (czytaj dalej, aby poznać informacje o tubach basowych i konstrukcjach z otwartą przegrodą)

• Przetwornik wystarczająco duży, aby przemieścić odpowiednią ilość powietrza i wytworzyć głębokie, mocne niskie częstotliwości

• Wzmacniacz o wystarczającej mocy do napędzenia stosunkowo dużego przetwornika – głęboki i obfity bas wymaga dużego prądu ze wzmacniacza.

Przyjrzyjmy się bliżej każdemu z tych elementów...

Duża obudowa głośnikowa

Częstotliwości basowe mają długie fale, a w hipotetycznym systemie składającym się z całkowicie swobodnie stojącego głośnika niskotonowego fale basowe z przodu i z tyłu membrany, będące w przeciwfazie, częściowo by się znosiły. Tuby basowe i otwarte przegrody rozwiązują ten problem w pewnym stopniu, ale ponieważ nie są powszechnie stosowane we współczesnych konstrukcjach głośnikowych, wykraczają poza zakres tego artykułu.

Obudowa stanowi znacznie bardziej kompaktowe i praktyczne rozwiązanie problemu odtwarzania głębokiego basu. Istnieją dwa podstawowe typy obudów: zamknięte i bass-reflex.

Obudowa zamknięta

Jak sugeruje nazwa, subwoofer zamknięty jest całkowicie szczelny. Gdy przetwornik porusza się w przód i w tył, ciśnienie wewnątrz obudowy wzrasta i spada, tworząc efekt tłumienia lub sprężyny, który zapewnia szybszą odpowiedź impulsową i bardziej zwarty bas, dobrze sprawdzający się w muzyce. Ciśnienie wewnątrz obudowy oznacza jednak, że do wytworzenia mocnych niskich częstotliwości potrzeba więcej mocy. Subwoofery zamknięte powinny idealnie być większe od obudów bass-reflex, ponieważ potrzebują większej objętości powietrza, aby uzyskać ten sam poziom dźwięku. Zazwyczaj są jednak mniejsze, co czyni je lepszym wyborem do mniejszych pomieszczeń, gdzie dostępna powierzchnia podłogi jest często ograniczona, a poziom basu generowany przez większy subwoofer bass-reflex mógłby być przytłaczający.

Obudowa bass-reflex

Obudowa bass-reflex zawiera jedną lub więcej precyzyjnie zaprojektowanych rur, czyli portów. Powyżej i poniżej częstotliwości rezonansowej portu – częstotliwości, przy której najsilniej wprawia on w drgania powietrze w swoim wnętrzu – port nie jest aktywny. Przy swojej częstotliwości rezonansowej przejmuje jednak od przetwornika wytwarzanie większości dźwięku. Subwoofery bass-reflex wymagają mniej mocy do napędzenia i przy porównywalnych rozmiarach zapewniają mocniejszy bas niż konstrukcje zamknięte – kosztem odpowiedzi impulsowej. Mocniejszy bas sprawia, że subwoofery bass-reflex najlepiej nadają się do zestawów kina domowego, choć ich większe rozmiary zwykle czynią je mniej odpowiednimi do małych pomieszczeń.

Mocne przetworniki głośnikowe

Subwoofer potrzebuje więcej energii (prądu elektrycznego), aby odtwarzać niskie częstotliwości przy tej samej głośności co częstotliwości średnie i wysokie. Oznacza to również, że przetwornik musi być zdolny przekształcić ten prąd w ruch, a nie w ciepło. Aby było to możliwe, głośnik niskotonowy musi mieć mocny układ magnetyczny zdolny wprawiać membranę w długie wychylenia niezbędne do głośnego odtwarzania bez wchodzenia w zniekształcenia mechaniczne.

Znaczenie ma także rozmiar i masa membrany przetwornika, ponieważ musi być ona wystarczająco duża, aby przemieścić odpowiednią ilość powietrza i odtwarzać częstotliwości basowe oraz subbasowe z dostateczną energią. Duża membrana musi również być względnie sztywna, w przeciwnym razie będzie niekontrolowanie się wyginać przy dużych wychyleniach, prowadząc do zniekształceń. Dobra membrana głośnika basowego powinna być jednocześnie sztywna i lekka – zbyt duża masa spowoduje ospałą reakcję, która sama w sobie będzie formą zniekształceń.

Mocny wzmacniacz

Jak już zauważyliśmy, przemieszczanie dużej ilości powietrza przy niskich częstotliwościach wymaga dużej mocy. Dokładna jej ilość zależy od skuteczności głośnika oraz od tego, jak głośny i głęboki bas chcesz uzyskać. W przypadku subwooferów zależy to dokładnie od wielkości i konstrukcji danego modelu.

Oto krótkie zestawienie wymagań dotyczących wzmacniacza w zależności od konstrukcji i rozmiaru subwoofera:

Zamknięte

• Małe (8–10")

  • Niższa skuteczność

  • Wymagają więcej mocy, aby osiągnąć taką samą głośność jak większe modele

• Duże (12–15" i większe)

  • Umiarkowana skuteczność

  • Nadal wymagają dużo mocy, ale skuteczniej przemieszczają powietrze

Bass-reflex

• Małe

  • Umiarkowana skuteczność

  • Potrzebują mniej mocy niż konstrukcje zamknięte, ale porty bass-reflex muszą być starannie zestrojone

• Duże

  • Wysoka skuteczność

  • Mogą osiągać wysokie poziomy głośności przy mniejszej mocy

Paradoksalnie małe głośniki podstawkowe często są mniej skuteczne niż kolumny z większymi obudowami, ponieważ trudniej jest przemieścić powietrze w ograniczonej przestrzeni małej obudowy głośnika podstawkowego.

Do czego służy subwoofer?

Jednym z powodów użycia subwoofera jest zapewnienie większej ilości basu, niż mogą samodzielnie dostarczyć główne głośniki. W zestawie kina domowego wzmacniacz surround często oferuje funkcję zarządzania basem, którą można skonfigurować tak, aby najniższe częstotliwości kierować do subwoofera, odciążając przednie (i pozostałe) głośniki od odtwarzania głębokiego basu. Dzięki temu nawet duże kolumny wolnostojące mogą pracować swobodniej i z mniejszymi zniekształceniami.

W miksach surround, takich jak 5.1, subwoofer pełni podwójną rolę: po pierwsze, przejmuje odpowiedzialność za odtwarzanie głębokich częstotliwości basowych, które w innym przypadku musiałyby generować głośniki główne. Po drugie, obsługuje dźwięk przygotowany specjalnie dla subwoofera za pośrednictwem kanału LFE (Low-Frequency Effects) – są to epickie pomruki grzmotów i wstrząsające pomieszczeniem dźwięki eksplozji, które sprawiają, że oglądanie filmów staje się jeszcze bardziej namacalne i wiarygodne.

Jeśli system surround nie obejmuje subwoofera, główne głośniki muszą obsłużyć zarówno LFE, jak i „zwykłą” zawartość basową. Poniższa grafika pokazuje względny poziom wyjściowy, gdy subwoofer zaczyna opadać przy około 50 Hz, a głośnik niskotonowy zwiększa poziom, aby utrzymać stałą charakterystykę częstotliwościową aż do przekazania pasma przy 80 Hz. Zacieniony obszar przedstawia zakres częstotliwości przenoszony przez kanał LFE.

Subwoofery do dźwięku surround

Ponieważ subwoofer jest powszechnym elementem systemu dźwięku surround, praktycznie każdy amplituner i procesor surround będzie prawdopodobnie wyposażony w wyjścia subwoofera oraz funkcje zarządzania basem. Oznacza to także, że powinno być możliwe regulowanie określonych poziomów subwoofera za pomocą pilota wzmacniacza, siedząc w miejscu odsłuchowym.

W tym przypadku zalecamy wybór rozwiązania oferującego najlepszą możliwą odpowiedź i reprodukcję niskich częstotliwości, ponieważ większość filmów na tym skorzysta. Duże produkcje kinowe są projektowane tak, aby brzmiały znakomicie w kinach z dużymi systemami nagłośnieniowymi, wykorzystując dodatkowy realizm, jaki przekonujący dźwięk niskich częstotliwości wnosi do niektórych scen. Innymi słowy, bas jest ważny w kinie.

Jeśli masz duże pomieszczenie odsłuchowe, wybierz duży subwoofer z mocnym wzmacniaczem albo, jeśli wygląda lub brzmi to lepiej, dwa średniej wielkości subwoofery z mocnymi wzmacniaczami. Większość bardziej rozbudowanych amplitunerów surround pozwala podłączyć wiele subwooferów i z pewnością warto to rozważyć, jeśli masz na to miejsce.

“】【type":"doc","content":[{"type":"heading","attrs":{"level":2},"content":[{"text":"Subwoofery do muzyki stereo","type":"text"}]},{"type":"paragraph","content":[{"text":"Dla wielu miłośników stereo żadna kolumna nie jest zbyt duża, by nie skorzystać z niewielkiego wsparcia subwoofera. To po prostu świetny sposób na uzyskanie głębszego i mocniejszego basu. Zanim jednak zaczniesz szukać subwoofera, pamiętaj, że basu może być za dużo. Być może Twoje pomieszczenie jest stosunkowo małe i duża ilość głębokiego basu może brzmieć przytłaczająco. A może okaże się, że dodatkowy bas po prostu Ci nie odpowiada albo że Twój ulubiony gatunek muzyczny go nie potrzebuje.","type":"text","marks":[{"type":"textStyle","attrs":{"color":""}}]}]},{"type":"paragraph","content":[{"text":"Jako ogólną zasadę wybierz subwoofer o niższej odpowiedzi częstotliwościowej niż główne głośniki. Jeśli masz parę głośników podstawkowych z dolną granicą 50 Hz, wybierz subwoofer schodzący do 30–35 Hz. Z kolei jeśli masz duże kolumny wolnostojące, które schodzą do 35 Hz, lepiej sprawdzi się subwoofer działający poniżej 30 Hz. Kluczem jest dodanie czegoś, czego jeszcze nie masz – rozszerzenie odpowiedzi basowej Twojego zestawu.","type":"text","marks":[{"type":"textStyle","attrs":{"color":""}}]}]},{"type":"paragraph","content":[{"text":"Jeśli wzmacniacz stereo jest wyposażony w wyjście subwoofera lub przedwzmacniacza, właśnie tam podłączasz aktywny subwoofer (poniżej znajdziesz porównanie subwooferów aktywnych i pasywnych). Dobry aktywny subwoofer pozwoli też regulować wzmocnienie, fazę i częstotliwość podziału, aby dopasować dźwięk do pomieszczenia i systemu. Oto definicje tych trzech pojęć:","type":"text","marks":[{"type":"textStyle","attrs":{"color":""}}]}]},{"type":"bullet_list","content":[{"type":"list_item","content":[{"type":"paragraph","content":[{"text":"Wzmocnienie","type":"text","marks":[{"type":"bold"},{"type":"textStyle","attrs":{"color":""}}]},{"text":" reguluje głośność subwoofera względem głównych głośników.","type":"text","marks":[{"type":"textStyle","attrs":{"color":""}}]}]}]},{"type":"list_item","content":[{"type":"paragraph","content":[{"text":"Fazę","type":"text","marks":[{"type":"bold"},{"type":"textStyle","attrs":{"color":""}}]},{"text":" można rozumieć jako bardzo krótkie opóźnienie sygnału, przydatne do właściwego zsynchronizowania dźwięków – również względem głównych głośników.","type":"text","marks":[{"type":"textStyle","attrs":{"color":""}}]}]}]},{"type":"list_item","content":[{"type":"paragraph","content":[{"text":"Częstotliwość podziału","type":"text","marks":[{"type":"bold"},{"type":"textStyle","attrs":{"color":"black"}}]},{"text":" to częstotliwość, przy której subwoofer zaczyna się stopniowo włączać, a główne głośniki zaczynają się stopniowo wyciszać, jak pokazuje wcześniejszy wykres.","type":"text","marks":[{"type":"textStyle","attrs":{"color":"black"}}]}]}]}]}]}

Który subwoofer będzie dla mnie najlepszy?

Potrzebujesz więc subwoofera, ale którego? Odpowiedź oczywiście brzmi: to zależy. Aby pomóc Ci podjąć decyzję, rozważmy trzy scenariusze:

„Słucham muzyki i chcę lepszego basu”

Subwoofer zamknięty, dzięki bardziej zwartemu i kontrolowanemu basowi, będzie świetnym uzupełnieniem Twoich obecnych kolumn stereo. Subwoofery zamknięte są zwykle bardziej kompaktowe niż konstrukcje bass-reflex, co czyni je także dobrym wyborem do mniejszych pomieszczeń. Pamiętaj jednak, że trudniej je napędzić, więc jeśli masz większy pokój, subwoofer bass-reflex może być lepszym wyborem. A jeśli nie jesteś doświadczonym audiofilem o doskonale wytrenowanym słuchu, subwoofer bass-reflex prawdopodobnie i tak zapewni poprawę, której szukasz.

„Chcę epickich wieczorów filmowych!”

Jeśli chcesz, by pomieszczenie drżało od wybuchów, detonacji i eksplozji, mocny subwoofer bass-reflex jest zwykle właściwym wyborem, przynajmniej w dużych pomieszczeniach. Oto dlaczego: w dźwięku filmowym istnieje „poziom referencyjny”, rozumiany jako najwyższy zamierzony poziom odtwarzania. Jest to poziom kalibracji wynoszący 75 dB w miejscu odsłuchowym, a celem jest możliwość osiągnięcia maksymalnych poziomów szczytowych 105 dB dla każdego kanału głośnikowego bez zniekształceń.

Pamiętasz jednak kanał LFE, o którym wspominaliśmy wcześniej? Poziom referencyjny dla LFE jest o 10 dB wyższy – to aż 115 dB! Jeśli więc poważnie podchodzisz do kina domowego, Twój subwoofer powinien idealnie być do tego zdolny. Wyobraź sobie teraz próbę zmuszenia mniejszego subwoofera do odtworzenia pomruku trzęsienia ziemi przy 115 dB w większym pomieszczeniu: z pewnością pojawią się zniekształcenia, a brzmienie będzie fatalne.

Nic więc dziwnego, że entuzjaści kina domowego cenią mocne subwoofery bass-reflex i często używają w swoich zestawach więcej niż jednego. Więcej głośników i wzmacniaczy oznacza nie tylko głośny, ale także czysty dźwięk.

Oczywiście nie każdy chce odtwarzać dźwięk surround w domu na poziomach referencyjnych. Jeśli jednak Twoim celem jest bardziej wciągające doświadczenie filmowe, zastanów się dwa razy przed zakupem subwoofera o niewystarczających parametrach, którego wyboru prawdopodobnie będziesz później żałować.

„Słucham muzyki i oglądam filmy”

W tym scenariuszu warto nadać priorytet wrażeniom z oglądania filmów. Nie ma sensu mieć świetnych doświadczeń podczas słuchania muzyki, by rozczarować się, gdy uruchomisz kino domowe i ponownie obejrzysz epicki, pełen eksplozji finał ulubionego filmu.

Gdzie ustawić subwoofer?

Ustawienie subwoofera musi być odpowiednie dla Twojego pomieszczenia odsłuchowego. Ogólnie umieszczenie dowolnego głośnika w pobliżu powierzchni pomieszczenia wzmocni odpowiedź basową (większość subwooferów jest już zaprojektowana z przetwornikami blisko podłogi, a nawet skierowanymi bezpośrednio w jej stronę). Ustawienie go blisko jednej ściany dodaje wzmacniający bas efekt drugiej powierzchni pomieszczenia, a umieszczenie subwoofera w narożniku dodaje trzecią. Uwaga: rezultatem może być mile widziane wzmocnienie basu albo duży, dudniący chaos.