A hangsugárzók technológiája

A hangsugárzók technológiája

Az audio láncban minden láncszem fontos, hiszen csak annyira lesz jó a hang, amilyen a leggyengébb láncszem. Nem mindegy, hogy mp3-as tömörített és veszteséges fájlt dolgozunk fel és lesz belőle hanghullám, vagy nagyfelbontású fájlt. Minél magasabb minőséget határozunk meg a lánc elején, annál kritikusabb, a további komponensek minősége.

 Mégis, ha lehet ilyet mondani, van két elem, egy hangláncban amely alapvetően meghatározza azt, hogyan szólal meg a zene otthonunkban. Az egyik a DAC azaz digitális- analóg átalakító, a másik az elektroakusztikai átalakító, azaz jelen témánk, a hangsugárzó, vagy ahogy sokan ismerik, a hangfal.

Mi az a hangszóró?

Röviden, hangszórónak nevezünk bármely olyan eszközt, amely az elektromos jeleket hallható hanggá alakítja. A hangszórókat általában jelátalakítóknak is nevezik.

A hangszórók fejlődése:

A hangszórók az egyik leggyakoribb hangkeltő eszközök , amelyet az otthoni szórakoztató rendszerektől a hordozható rádiókon át a számítógépes rendszereken át a kereskedelmi hangerősítésig mindenhez használnak. Kialakításuktól függetlenül a hangszórók célja, hogy a hallgató által hallható hangot hozzanak létre.

Az első hangszórót Németországban Johann Philipp Reis találta fel 1861-ben telefonban való használatra, de ez az első kialakítás csak akusztikus hangokat és alig észrevehető beszédet produkált. 1876-ban Alexander Graham Bell szabadalmat kapott Reis munkája alapján egy érthető hangot reprodukáló hangszóróra. Ez része volt a telefonra vonatkozó szabadalmának.

Werner Von Siemens egy továbbfejlesztett dizájnt készített a következő évben, amikor kidolgozta az elektromágneses tekercses hangszóró koncepcióját, és az alapkialakítás fejlesztése a mai napig tart. Abban az időben azonban nem volt elegendő a fizika és az anyagmérnöki ismeretek ahhoz, hogy Bell vagy bármely más feltaláló képes legyen sikeresen elektrodinamikus hangszórót gyártani. Sok feltaláló és mérnök fejlesztett ki elektrodinamikus hangszórókat, de erősítés nélkül csak meglehetősen gyenge és torz hangot tudtak létrehozni. Akkoriban nem volt mód a jel elektromos erősítésére, hogy nagyon hangos hangokat keltsen. Csöves erősítők fejlesztésére volt szükség, mielőtt a modern hangsugárzók életképessé válhattak volna.

1898-ban Oliver Lodge dinamikus (mozgó tekercses) hangszórót gyártott, de az első praktikus tervezést a dán feltalálók, Peter Jensen és Edwin Pridham készítették 1915-ben. A csapat soha nem kapott szabadalmat, ráadásul sikertelenül próbálták eladni terveiket telefontársaságoknak. Szerencsénkre megalapították a Magnavoxot, és a rádiók gyártására koncentráltak. Chester Rice és Edward W. Kellogg feltalálók 1924-ben szabadalmat adtak ki a közvetlen radiátoros hangszóróra, amely a mozgó tekercs kialakítása, amely a ma használt hangszórók legszélesebb körben elfogadott kialakításává vált.

Érdekes módon nagyjából ugyanebben az időben Walter Schottky Dr. Erwin Gerlach-al együtt feltalálta az első szalagsugárzós hangszórót. A modern szalagsugárzó kialakításoktól eltérően az első szalagsugárzós hangszóróknak elektromágneseket kellett használniuk a korabeli nagy állandó mágneses anyag nagyon rossz minősége miatt. Egy elektromágnes váltakozó áramot használt, hogy stabil mágneses teret hozzon létre, amelyben a szalagtekercs található. Ennek a korai tervezésnek az volt a sajnálatos mellékhatása, hogy az elektromágnes a hanggal együtt hatalmas mennyiségű zümmögést produkált.

Jensen volt az, aki elkészítette az első praktikus fix mágneses dinamikus hangsugárzót, de a költségek megakadályozták annak széles körű elterjedését egészen a második világháborúig. CW Rice (General Electric) és EW Kellogg (AT&T) együtt dolgozott a modern hangszóró és az első elektromosan erősített audiorendszer kifejlesztésén. 1921-ben létrehoztak egy működő prototípust. Rice és Kellogg megoldotta az utolsó problémákat, ami a hangzáshoz vezetett, amelyet végül High Fidelitynek neveztek. Terveik elfogadható frekvenciatartománnyal rendelkeztek, és elég hangosan játszottak ahhoz, hogy felülmúlják a korabeli mechanikus kürtöket. 1925-ben szabadalmazták őket, és előállították az első kereskedelmi terméket, a Radiola Loudspeaker #10 nevet RCA cégnéven.

Meghajtó kialakítások:

A meghajtók több típusba sorolhatók a membrán konfigurációjától függően. A meghajtók az egyes típusok erősségével fejlődtek, amelyek a legjobban megfelelnek az adott felhasználói céloknak, ahelyett, hogy a meghajtók bármelyik típusa minden célra alkalmas lett volna. 

Kúp típusú meghajtók

A kúpos alakú membránokkal ez a leggyakrabban használt meghajtótípus. Mivel a membránokat kúpos „papírnak” nevezik, a papírpép a membránanyagok fő forrása. Mára azonban sokféle anyag áll rendelkezésre. A papírpéptől eltérő, jellemzően használt anyagok a PP (polipropilén) és a szénszál. Ennek a szerkezetnek az alkalmazása elég kiterjedt ahhoz, hogy lefedje a teljes hangsávot, amely képes reprodukálni a teljes hangspektrumot, mélysugárzókra a mélyhang-visszaadás céljára, középtartományú meghajtókra, amelyek a közepes frekvenciatartományok reprodukálására szolgálnak, és a magas hangsugárzókra.

Dome típusú meghajtók

A membránok kupola alakúak is lehetnek. A hang közvetlenül a kupolákból sugárzik. Ennek a vezetőtípusnak az az előnye, hogy nagyon jó iránytartással rendelkezik. Alkalmazása elterjedt közép- és nagyfrekvenciás reprodukcióra. A sokféle dóm magassugárzónál elérhető alacsonyabb lefedettség a kürt típusú magassugárzókhoz képest ésszerű és hasznos elemeivé teszi őket a kétutas rendszerek kialakításához. A dóm magassugárzók 2 kategóriába sorolhatók a kupola anyagától függően, puha kupola típusokba, ahol lágy anyagokat, például selymet, pamutot vagy poliészter fóliát használnak, és kemény kupola típusokba, ahol kemény anyagokat, például alumíniumot vagy titánt használnak.

Kürt típusú meghajtók

Ezt a meghajtótípust a membránok elé rögzített kürt jellemzi. A tipikus alkalmazás a közepes és magas frekvencia tartományok reprodukálása. Az akusztikusan terhelt kürtök magas szintű hatékonyságot és jó átmenetiséget biztosítanak az ilyen típusú meghajtóknak.

Hagyományos dobozos hangszóró kialakítások:

Hangportos hangszórók:

A hangport (reflexcső) kialakítások tartalmazzák a portos és a bővítőhelyekkel ellátott hangszórókat is. Mindegyiknek vannak változatai, beleértve a BIC Venturi-terveit, a B&W „Flowport”-ét és másokat. Elméletileg a vállalatok azon dolgoznak, hogy minimalizálják a levegő áramlását a nyíláson vagy a szellőzőn keresztül. A rosszul megtervezett verziókban problémák vannak a porton belüli „kifúvás” miatt, amelyet az ellenőrizetlen levegő be- és kiáramlása okoz. A hangportos hangszóróknak számos előnye van, beleértve a nagyobb hatékonyságot és a basszuskiterjesztést. A hátrányok közé tartozik a mélysugárzó mozgásának vezérlésének nehézsége és a szekrény rezonancia problémái.

Akusztikus felfüggesztésű hangszórók:

Egészen az 1950-es évek elejéig, ha valaki nagy hangot akart produkálni, nagy hangszórókra volt szüksége. De 1954-ben Edgar Villchur kifejlesztette az akusztikus felfüggesztésű hangszórót. Villchur Henry Kloss-szal együtt megalapította az Acoustic Research-t Cambridge-ben, Massachusettsben. Az eredeti Model 1-ben egyetlen 12 hüvelykes mélysugárzót használtak, légmentesen zárva. Az akusztikus felfüggesztés zárt hangszórószekrényt használ. Ez lehetővé teszi, hogy a doboz ellennyomása szabályozza az elsődleges hangsugárzó-meghajtó kúpmozgását, ami jobb mélyhangválaszt eredményez egy sokkal kisebb hangsugárzóházból, de a hatékonyság rovására. Az akusztikus felfüggesztésű hangszóróknak nagyobb erősítő teljesítményre van szükségük, mint a portos társaiknak. Az Acoustic Research tervezési innovációja számos hangszóró céget szült, amelyek közül sok még ma is létezik.

KLH Acoustic Suspension Technology
A KLH által 1954-ben bevezetett zárt dobozos akusztikai felfüggesztés elvét már régóta a legpontosabban megszólaló hangdoboz kialakításnak tartják. A kabineten belüli levegő légrugóként szolgál, amely kellő visszatérítő erőt biztosít a mélysugárzók számára. 

Mivel a kabinet belsejébe zárt levegő ellenállása lineárisabb, mint a szabadon mozgó hangszóró membránjának mechanikai felfüggesztése, az ilyen elven működő dobozba épített mélysugárzó membránja jóval nagyobb kitérést is elérhet a torzítás emelkedése nélkül, mint a hagyományos "basszreflex" kialakítású rendszerek.  Az akusztikai felfüggesztéses rendszereket a világ minden táján elismerik nagyobb pontosságuk, feszesebb basszushangjaik és kivételes részletességük / textúrájuk miatt.

A KLH hangsugárzók történetéről bővebben itt olvashat: KLH Loudspeakers

Sík paneles típusok: 

Az elnevezés a sík hangsugárzókra vonatkozik, amelyeket lapos paneles hangsugárzóknak vagy dipólusradiátoroknak is neveznek. Ide tartoznak a szalagos és elektrosztatikus hangszórók.

Szalagos síkhangszórók:

A korai szalagos hangszórók elektromágneseket használtak a tekercsek feszültség alá helyezésére. Az energia ezután ezeken a tekercseken keresztül a rendszerben lévő meghajtóhoz egy második kapcsolatpárba került. Ez tápegységként és erősítőként működött a hangszóróhoz. Valószínűleg a legfigyelemreméltóbb modern dizájn a Magnepan fejlesztése. Szuperkönnyű (alacsony tömegű) alumíniumfólia fóliát használnak, amelyet szilárdan ragasztanak a keretre szorosan kifeszített mylar membránra, és egy sor mágnesrúd közvetlen közelében. A teljesítményerősítője jelet ad az alumínium fóliára, ami a membrán elmozdulását és hangot kelt. Az egyik leghíresebb korai szalagdizájn a Dr. Oskar Heil által az 1970-es években feltalált Air Motion Transformer volt. Ez a kialakítás egy lapos vezetékes hangtekercset használt, amelyet mylar anyag közé helyeztek, és harmonika alakra hajtogatták, amely a mágnesszerelvény pólusrésze közé csúszott. Ez egy dipólusrezonátor volt, amely egyenlő jelkimenetet produkált a hangszóró elejéről és hátuljáról is. Az eredeti AMT-1 verziói még ma is elérhetők a kaliforniai South El Monte ESS Labs-tól. Ezenkívül mások a Heil dizájnra építettek, köztük Martin Logan és Golden Ear AMT-ihlette egypólusú dizájn.

Az egyik leghíresebb korai szalagdizájn a Dr. Oskar Heil által az 1970-es években feltalált Air Motion Transformer volt. Ez a kialakítás egy lapos vezetékes hangtekercset használt, amelyet mylar anyag közé helyeztek, és harmonika alakra hajtogatták, amely a mágnesszerelvény pólusrésze közé csúszott. Ez egy dipólusrezonátor volt, amely egyenlő jelkimenetet produkált a hangszóró elejéről és hátuljáról is. Az eredeti AMT-1 verziói még ma is elérhetők a kaliforniai South El Monte ESS Labs-tól. Ezenkívül mások a Heil dizájnra építettek, köztük Martin Logan és Golden Ear AMT-ihlette egypólusú dizájn.

Elektrosztatikus hangszórók:

Már 1947-ben az elektrosztatika fejlesztésének élén Arthur Janszen alkalmazott fizikus állt. Abban az időben az amerikai hadseregnek dolgozott, hogy új hangrendszert fejlesszen ki a mikrofonok tesztelésére. Janszen úgy érezte, hogy az elektrosztatikus elv alkalmazásával jobban teljesíthet a hagyományos kúpos hangsugárzó-kialakításoknál. Korai tervei megerősítették hitét, de eltartott egy ideig, amíg meg tudja oldani az útjában álló számos műszaki problémát, például a hangszórók ívét.

Végül Janszen szigetelést adott az állórészeihez, hogy megoldja ezt a problémát, és 1952-re kifejlesztett egy működő elektrosztatikus magassugárzót. Nem sokkal ezután megalakította a JansZen Laboratory, Inc.-t, és bemutatta az 1-30 típusú elektrosztatikus magassugárzó-tömböt. Ez a tömb tökéletes kiegészítőnek bizonyult az 1955-ben bemutatott Acoustic Research AR1-hez, amelyhez a Janszen tömbből elérhető kiterjesztett magas frekvenciákra volt szükség. Bár sok más feltaláló is próbálkozott elektrosztatikus lapos paneles hangszóró kifejlesztésével, a vízválasztó 1955-ben volt, amikor Peter Walker végre elkészített egy megbízható és akusztikailag átlátszó, teljes tartományú elektrosztatikus hangszórót.

Hangsugárzók más-más célra:

Hagyományos Hi-Fi hangsugárzók

Hagyományos álló vagy nagyméretű állványos hangsugárzók sok ember szemében a klasszikus hifi hangsugárzót testesíti meg. Legtöbbször passzív kialakítású, 2-3 vagy több utas elrendezésű hangsugártók külső erősítőt igényelnek a megszólaláshoz. A klasszikus felépítés része a forráskészülék, erősítő (ami lehet integrált vagy elő-végerősítő), kábelezés és a végén a passzív hangsugárzó. 

Bővebb információ: KLH MODEL THREE

A KLH MODEL THREE hangsugárzó AV-Online magazin tesztje itt olvasható: Link

Állványos vagy polc sugárzók:

Nagy szoba nagy hangszóró, kis szoba kis hangszóró - tartja a mondás. Az állványra vagy könyvespolcra helyezhető kisméretű hangsugárzók leginkább a kisméretű szobákban kapnak teret. Kis helyigény, széles színpadkép, részletező képesség de gyakorta gyengélkedő mélytartomány jellemzi ezeket a dobozokat. Amíg a nagy dobozoknak megfelelő hangerőre van szükségük hogy "kinyíljanak", addig a polcsugárzók már alacsony hangerőn is képesek a várt megszólalást prezentálni. Mára elterjedt gyakorlat, hogy a gyengébb mélytartományt egy aktív mélysugárzóval megtámogatva elérhető a nagy dobozokra jellemző dinamika. Ez a megoldás a 90-es évek elején vált népszerűvé, amikor a dán Jamo cég bemutatta az akkor még Sub-Sat rendszernek elnevezett megoldását, SW300 típusnéven. Itt két kis méretű hangsugárzót egy külön dobozban elhelyezett nagyméretű - akkor még passzív - mélysugárzó támogatott meg. Az így létrehozott rendszer membránfelülete néha felülmúlta a nagyméretű dobozok membránfelületét is.

Bővebb információ: Musician Knight 1

A Musician Audio Knight 1 hangsugárzó AV-Online magazin tesztje itt olvasható: Link

Aktív hangsugárzók:

Az aktív hangsugárzók méretüket tekintve lehetnek álló vagy polcsugárzó, de ami mindannyiukban közös az az, hogy beépített erősítőt tartalmaznak, így nincs szükség külön erősítésre a megszólaltatásukhoz. jellemzően csak egy doboz tartalmaz erősítőt, így a második hangsugárzót kábellel hagyományos módon összekötve szólaltatja meg. Ettől eltérően léteznek mindkét dobozba szerelt erősítővel ellátott hangsugárzók is. legtöbbször analóg bemenetekkel rendelkeznek, de a mai kor követelményeit figyelembe véve már léteznek Bluetoot vagy Wi-Fi vezetékmentes kommunikációt használó, és/vagy digitális bemenetek is megtalálhatóak a hangugárzón a beépített DAC-nak (digital-analóg konverter) köszönhetően.

Bővebb információ: Audioengine A2+BT

Future-Fi minden egyben hangsugárzók

A Future-Fi hangsugárzók sajátossága az, hogy minden szolgáltatás a hangsugárzó egy-egy funkciója. Ilyen hangsugárzókra jellemző az aktív erősítéses kialakítás, Bluetooth és Wi-Fi kapcsolat, beépített DAC és streaming funkció, amit telefonos applikációval tudunk vezérelni. Ezek az eszközök nem igényelnek egyéb kiegészítőt, önállóan képesek átvenni egy több komponensből álló Hi-Fi rendszer szerepét. Az internetes tartalmak lejátszása mellett csatlakoztathatunk hozzá külső eszközt (televízió, játékkonzol, lemezjátszó) az analóg és digitális bemeneteknek köszönhetően.

Bővebb információ: Vifa Stockholm 2.0

A Vifa Stockholm 2.0 hangsugárzó AV-Online magazin tesztje itt olvasható: Link

Hordozható Bluetooth hangsugárzók

Ebbe a kategóriába tartozik minden olyan akkumulátoros, Bluetooth kapcsolattal rendelkező kisméretű hangsugárzó, amely mérete és kialakítása révén alkalmas külső használatra is. legtöbb esetben víz-és porálló kivitelben készülnek és a Bluetooth kapcsolat mellett tartalmazhatnak analóg bemenetet, rádiót vagy akár memóriakártyás lejátszó funkciót is. Ezek a hangsugárzók szinte mindegyike alkalmas a telefonhívások kezelésére, kihangosítására is.

Bővebb információ: 1MORE S1001BT