søndag den 11. marts 2007

Dynamiske højttalere-kasser, principper og lydkvalitet. Del 1

I denne uge vil vi begive os ud på det helt dybe og forræderiske hav, hvor de store nethajer stortrives og formerer sig som ål i Sargassohavet. Vi vil nemlig prøve at vurdere de forskellige principper for konstruktion af højttalere. Det er jo et emne, der får sindene voldsomt i kog, så vi vil jo naturligvis med vanlig pli styre uden om de værste provokationer. Nu kan man jo ikke behandle højttalere eller andre hifitekniske problemer uden at nævne Kurt von Komiks navn, så det er hermed gjort. Han vil iøvrigt ikke dukke op senere i dette emne.
Efter at de tidlige pionerer bl. a.  Rice-Kellogg og dansk-amerikaneren Jensen havde konstrueret de første dynamiske højttalerenheder omkring 1920, blev man jo ret hurtigt konfronteret med det problem, som gør monteringen af den dynamiske højttalerenhed nødvendig, nemlig udfasningen af strålingen fra højttalerenhedens for-og bagside. Dette var i den tidlige begyndelse ikke noget problem, fordi de dynamiske højttalere jo oprindeligt kun blev anvendt som hovedtelefoner, og her er hovedskallen jo en meget tidlig form for baffel. Her bruger vi baffel i betydningen af en plade, som den dynamiske højttalerenhed bliver monteret på. Som vi skal se, kan den antage mange former.
I de første årtier af den dynamiske højttalers eksistens var tingene simple. Man tog simpelthen praktisk talt uden undtagelse ( her springer vi over horn) og monterede enheden i en simpel kasse uden bagplade. Denne næsten-kasse muliggjorde en efter tiden respektabel bas, da den foldede monteringsplade, altså baflen, hæmmede udfasninger mellem for og bagsidestrålingen fra enheden. Den åbne bagside, som stadigvæk er normen i langt de fleste instrumenthøjttalere til musikbrug, gjorde, at man havde den samme resonansfrekvens i højttaleren som i fri luft, mest fordi den jo var i fri luft.
Nu forudsætter vi naturligvis bekendt, at enhedens resonansfrekvens stiger dramatisk, hvis man monterer enheden i en helt lukket kasse. Under denne resonansfrekvens kan enheden kun med visse problemer gengive nogetsomhelst brugbart-herom senere. Man vidste vel næppe, hvorfor en lukket kasse ikke duede, men man har da sikkert nok prøvet, og med datidens højfrekvensresonante enheder fået en gengivelse a la Anders And, så det vandt ikke frem. Det ville det nok have kunnet i dag med lidt reklameindsats, og det gør det jo faktisk i mange hjemmebio-setups.
Det gjorde basrefleksprincippet derimod, og det er faktisk ganske interessant,  hvordan designpraksis udviklede sig. Man var nemlig ude på ganske uvidenskabelig grund, så alt design var helt grundlæggende baseret på "prøv og fejl"-princippet. Efter at Decca i 1945 lancerede deres "Full Frequency Range Recording" skulle højttalerne pludseligt til at gengive under 100 hz, og mange radiofonier, datidens audiotekniske udviklingslokomotiver, kom op med forskellige patenterede designs. Her fik især Altec efter JBL´s tidlige kollaps og BBC-Lockwood en årtilang dominansperiode sammen med Briggs` Wharfedale.
Der var her ikke tale om en egentlig optimering af kabinetter til enhederne, som man jo rask væk mener, at man gør i dag. Dette skyldtes selvfølgelig især, at man brugte sine ører og erfaring på samme måde som man jo også kunne bygge amfiteatre og koncertsale uden brug af akustiske eksperter med sofistikeret måleudstyr. En væsentlig forudsætning for at bruge disse basreflekskabinetter,( vi må huske, at det lukkede kabinet ikke var opfundet endnu) var at anvende store højttalerboxe. Som den senere matematiske viden afslørede, var det heldigvis relativt ukritisk at "tune" et basreflekssystem, bare kassen var stor nok. Her kom højttalersystemet faktisk til at minde om et lukket kabinet.
Disse BBC-designede kabinetter var ikke specifikke for bestemte enheder eller fabrikater. Man skar simpelthen et hul, monterede sine favoritenheder og fik et velspillende system, som uvægerligt var på de radiofonispecificerede 9 kubikfod, og det er altså stort. For at undgå resonanser og stående bølger havde man designet disse store højttalere af mange små paneler af forskellig densitet skruet sammen. Man havde således egentligt en multiresonant højttaler, hvor bare ingen af resonanserne var fremtrædende, i virkeligheden en fremragende ide, som ingen mig bekendt bruger i dag, selv om KEF har eksperimenteret med ideen.
En anden praksis, der naturligvis heller ikke bruges i dag, er en akustisk "rist" med tyndt dæmpemateriale monteret en trediedel oppe i kabinettet til at eliminere stående bølger i det ekstremt letdæmpede kabinet. Allerede dengang vidste man, at for meget dæmpemateriale "dræbte lyden", som Briggs beskrev det. Nyere matematiske modeller omkring dæmpematerialers betydning publiceret af AES bekræfter iøvrigt dette.
Wharfedale fortsatte som en af de få med at lave den åbne baffel, der jo som bekendt er blevet genopfundet af Jamo for ganske nyligt, selv om deres topmodeller efterhånden alle blev basrefleks i foldede bafter til montering i et tredimensionelt hjørne. Efter denne ydmyge skribents mening er de bedste højttalere fra mange forskellige producenter i denne epoke aldrig nogensinde senere blevet overgået, heller ikke af de selvsamme firmaer, men de var bare store, alt for forbandet store.
I slutningen af 1950-erne skete der et stort gennembrud, da Edgar Villchur og AR lancerede den første lukkede højttaler, meget betegnende benævnt "infinite baffle". Her så vi vel for første gang det store skisma mellem den målte kvalitet og den opfattede lydkvalitet, og begrebet "high fidelity" blev aldrig det samme igen. Man havde nemlig her det første eksempel på specifik "tilpasning" af en dynamisk højttaler til et kabinet. AR havde nemlig som de første udviklet en højttalerenhed med en for datiden ekstremt lav resonansfrekvens, der selv ikke monteret i en ret lille helt lukket kasse blev altfor højresonant. Den kunne således spille en fornuftsstridig dyb bas i sin lille kasse, men der var et problem. Den tunge membran i den lille kasse havde tilsidesat alle hensyn for at opnå dyb bas. Membranen var simpelthen blevet for tung til de kommercielt let tilgængelige magnetsystemer, og højttalerens impulsgengivelse var en ren vits. Til gengæld var trykophobningen i kassen enorm og gav forrygende kasseresonanser i det ellers ganske solide kabinet. Vi oplevede vel her det første skridt mod afgrunden, selv om det endnu var lille. Forøvrigt var de statiske målinger på denne højttaler gode, men det var lyden altså ikke.
Allerede fra starten af 1960-erne blev disse lukkede kabinetter i ministørrelse den så langt mest sælgende højttalertype, og basreflekssystemet blev på det nærmeste udryddet udenfor firmaer som JBL og Tannoy m. fl. med salg til lydstudier. Selv BBC, der havde været den største europæiske fortaler for store basreflekshøjttalere, gik over til at designe diminutive lukkede æsker, og grundlagde her begrebet "den engelske lyd". Det er også meget betegnende for denne tid, at al matematisk beregning gik på lukkede kabinetter.
Vi så med A. R. Bailey og hans arbejde med transmissionlinehøjttalere et velment forsøg på at forene frekvensomfang og en rimelig transientgengivelse, uden at det dog lykkedes helt for denne pioner, der først senere helt blev vurderet efter fortjeneste af bl. a. PMC.
Den bevidstløse almindelige brug af små lukkede kabinetter blev først ændret i 1970-erne, da de første teoretiske arbejder omkring basrefleksafstemning blev publiceret af bl. a. Thiele og Small. Det, der senere blev en flodbølge, startede forsigtigt på disse kanter, hvor en lidt forkølet Castle-højttaler vistnok var den første til at anvende denne revolutionerende nye videnskabelige form for basreflekstuning. Nu blev det pludseligt muligt at lave alle mulige former for tuning af kabinettet, hvor producenterne kunne vælge blot at benytte refleksporten til kritisk dæmpning af enhedens resonans uden at porten egentlig bidrog med andet end lidt støj. Denne egentligt udmærkede anvendelse druknede naturligvis snart i produkter, der valgte at tune kabinetterne med basrefleks til at give et akustisk bidrag under enhedens resonansfrekvens. Mere bas måtte vel være bedre end mindre bas, og her blev basreflekshøjttalerens sommetider nævnte dårlige ry givetvis grundlagt. Ret beset var det vel ikke så meget selve basreflekssystemet, der var noget galt med, men det var der unægteligt alt for ofte i den praktiske anvendelse.
Anvendelsen af den indespærrede luftmængde til at fungere som et parallelt resonant system til selve højttalerenheden er jo en stor fristelse for enhver konstruktør, hvis han altså ønsker at sælge højttalere i acceptabel størrelse. Det forekom vel også mange som den magiske recept, fordi det jo nu var blevet en videnskabelig disciplin. Det videnskabelige islæt blev vel næppe mindre af, at Dr. Richard Small prompte fik job hos Laurie Fincham i dennes computerparadis hos KEF. Højttalerkonstruktionen var nu blevet en voksen videnskab, mente vel mange.
Det må have været en underlig oplevelse for garvede højttalerdesignere som Ronald Hastings Rackham hos Tannoy at opleve denne nye videnskabelige tilgang. I mange henseender var resultaterne med de små basreflekshøjttalere vel ret beset komiske. Mange porttåbninger kunne med deres eksplosive output blæse et stearinlys ud på mange meters afstand og det bredspektrede støjspektrum fra disse basrefleksporte var betydeligt. Denne tingenes tilstand var underlig, fordi enhver simpel imoulsgengivelse for disse basreflekssystemer, der var tunet til maximal båndbredde, uvægerligt producerede en aldeles udtværet impuls, der vel var noget af den mest ultimative forvrængning, man hidtil havde set. Basreflekssystemet var blevet videnskabeligt, men det var unægteligt ikke blevet bedre. Med det heldigvis kortlivede "coupled-cavity"-tuningssystem med ikke mindre end 2 resonerende luftmasser nåede man toppunktet af idioti. Det var faktisk så latterligt i sin basgengivelse, at det blev forladt totalt efter få år af både KEF, Linn og JBL, der ellers havde lagt massive forskningsressourcer i det.
Den kompakte basreflekshøjttaler viste sig således ganske problematisk at realisere, hvis man altså havde tænkt sig at bruge bidraget fra porten til noget. Faktisk har jeg aldrig selv hørt en helt tilfredsstillende løsning, og det er vel på denne baggrund, at de fleste udtaler sig om basreflekssytemernes dårligdom. Det er nu ikke nødvendigvis retfærdigt, for det gælder ikke for lidt større højttalere. Disse kan som omtalt ovenfor sagtens realiseres med bibeholdelse af den overlegne impulsgengivelse fra lukkede kabinetter forenet med principielt et noget større frekvensområde og et mere gunstigt resonansmønster i kabinettet.
Det er først rigtigt problematisk for basreflekssystemer, når portbidraget gøres til en væsentlig bidragyder til lydtrykket i bassen, som den oprindelige Thiele-Small model foreskrev. Dette gælder som nævnt især i små højttalere, mens problematikken er en noget anden i store højttalere. Her kan man med fordel anvende refleksafstemning uden at behøve at forsøge kunstigt at udvide frekvensomrøådet nedefter, og her kan man ofte opnå en bedre lydgengivelse med basrefleks end med et rent lukket kabinet. Forskellene er dog som ovenfor nævnt ikke tilnærmelsesvis så store som med de små boxe.
Det er således god grund til, at basrefleks har fået et skidt ry, selv om det ikke er helt retfærdigt. Efter denne skribents mening bør alle små højttalere være lukkede konstruktioner pga uundgåelig og generende støj fra porten. Mellemstore højttalere kan med lige gode og ikke nødvendigvis særligt divergerende resultater realiseres både som lukkede og som basrefleks, mens meget store højttalere har betydelige fordele som reflekssystemer.
Nu må folk selvfølgelig mene, hvad de vil om forskellige kabinettyper. Det er dog ikke ganske fair at afvise nogen af typerne. Fremragende impulsgengivelse kan opnås i begge kabinettyper, selv om mange, der ikke har hørt andet end små "tunede" basreflekssystemer kan have svært ved at forestille sig det. Det lidt større frekvensområde i store reflekssystemer giver en snæver sejr.
Basrefleks kan med en snæver margin give det bedste reultat, hvis altså kassen er stor nok. Til gengæld dur det ikke i små boxe. Desværre er det så der, princippet bruges allermest.
Fortsættes.

Etiketter:

0 kommentarer:

Send en kommentar

Abonner på Kommentarer til indlægget [Atom]

<< Start