6.4. Hangsugárzók



   A hangsugárzó a hangátviteli lánc utolsó láncszeme. Ha a hangsugárzó fejhallgató, akkor ez gyakorlatilag a hangátviteli lánc végét is jelenti. Ha a hangsugárzó valamilyen dobozba épített hangszóró, akkor a hangátviteli lánc egy láncszemmel, a lehallgató helyiség akusztikájával bővül. Valójában tehát sohasem csupán a hangszórót, hanem mindig a hangsugárzót és szobát együtt hallgatjuk.
   A gyakran idézett DIN 45500 szabvány minőségi sztereo hangvisszaadó berendezéshez legalább 2*6W kimeneti teljesítményű erősítőt ír elő. Ma már azonban nemcsak a hanglemezek dinamikája nőtt meg néhány decibellel, hanem a környezeti alapzaj is. Így tehát ugyanolyan hatásfokú hangszórókat feltételezve is jogos a nagyobb erősítőteljesítmény iránti igény. De mekkora legyen ez végül is?
   Általában a lehallgató helyiség négyzetmétereire kétszer 1W elektromos teljesítményt számítunk. Ezek szerint egy 4m*5m alapterületű szoba 2*20W-os erősítőt kíván. Ebből két darab kb. 1%-hatásfokú hangszóró Pa=2*0,2W akusztikus teljesítményt állít elő. Ha e szoba térfogata V=60m3, és utánzengési ideje mondjuk T=1s, akkor az elérhető hangintenzitás:

Ez 10-12W/m2=0dB szinthez képest 106dB hangerőszintet jelent!
   Hangszóróinknak is legalább 20W teljesítményt tartósan el kell viselniük, nehogy túlvezérelve tönkretegyük azokat. A hangszóró csatlakozóvezetéke legalább 2*0,75mm2 keresztmetszetű legyen, különben az erősítő kis belső ellenállása nem csillapítja kellően a hangszórómembrán lengéseit.
   A hangsugárzók helyét ugyanolyan gondossággal kell megválasztani, mint a lemezjátszóét. Sztereofon hangvisszaadáshoz a két hangsugárzót lehetőleg egymástól 3-4 méterre állítsuk fel. A sztereo hatás legjobban a két hangsúgárzótól három-négy méter távolságban lesz észlelhető. Használjuk ki azt a lehetőséget, hogy a helyiségben szabadon felállított hangsugárzóhoz képest ugyanannak a hangsugárzónak a fal mellett kb. 6dB-lel, a sarok közelébe helyezve 9dB-lel erősebb a mélyhangsugárzása. Másik szabály, hogy ne helyezzük magasra a hangsugárzókat, ugyanis a padló hangvisszaverő tulajdonsága miatt kellemetlen kioltás keletkezhet egyes mély hangoknál a visszavert és a közvetlenül érkező hangok között. Például 1,5m magasságban levő hangszórót 4 méterről hallgatva a padlóról visszavert hang 5 méter utat tesz meg. Az egyméteres útkülönbség miatt a 170Hz-es hanghullámok kölcsönösen kioltják egymást.
   Szólni kell a magas hangok térben egyenletes sugárzásának nehézségeiről is. Ezt csak több hangszóró vagy különleges domború mebránú hangszóró beépítésével lehet megoldani. A magas hangok fal felé sugárzása a falak frekvenciafüggő hangelnyelése és frekvenciamenetet rontó reflexiói miatt kevésbé ajánlható. Kedvező, ha a közép- és magashangsugárzók a hallgató fülmagasságában vannak.
   A hangsugárzók felépítése különböző lehet. A teljes hangfrekvenciás sávot vagy egyetlen jó minőségű, széles sávú hangszóró sugározza ki, vagy a hangfrekvenciás sáv elektromos frekvenciaváltóval (ún. crossover kapcsolással) két-három (néha még több) részre van bontva, s az egyes részeket külön hangszórók vagy hangszórócsoportok sugározzák ki. Ez utóbbi esetben kisebbek lesznek a membránmozgásból adódó modulációs torzítások, viszont nem könnyű feladat az egyenletes frekvenciamenetet biztosítani. Ez azért gond, mert a különböző mély- és magashangú hangszórók más-más hatásfokkal működnek. Ha a szoba akusztikáját is figyelembe vesszük, mindenképp szükség van arra, hogy a többutas hangsugárzókban minden sáv hangereje külön szabályozható legyen. Léteznek olyan előerősítők is, amelyek a hangfrekvenciás tartományt 16...24 sávra bontva erősítik (pl. Soundcraftsmen). Ezekkel kétségtelenül optimális frekvenciamenetű hangvisszaadást lehet beállítani.
   A frekvenciamenet azonban nem az egyetlen szempont a jó hangvisszaadás során. A sok sávra bontott sugárzás újabb gondokat hoz magával. Legfőbb nehézség, hogy nagy szelektivitású frekvenciaváltóhoz (12dB/oktáv) már több induktív és kapacitív energiatároló elem kell, és ezek miatt a hangsugárzó fázismenete nem lesz egyenletes, tranziens átvitele pedig leromlik. Ideális megoldású a 6dB/oktáv meredekségű hangváltó (l. 6.6. ábrát). Szintúgy az egyenletes fázismenet érdekében különösen fontos, hogy a különböző sávokhoz tartozó hangszórók membránjainak gerjesztési helyei egy síkba essenek (6.7. ábra).
   Térjünk vissza a hangsugárzó frekvenciamenetéhez. Ezt mérőmikrofonnal lehet ellenőrizni, a hangszórókra azonban ne adjunk szinuszrezgést, mert így a teremben kialakuló állóhullámok a mérést meghamisítják. Nagyon egyszerűen elvégezhető a teljes elektroakusztikai lánc objektív mérése a Brüel & Kjaer QR 2011 mérőlemezével, melyen 20 Hz és 20 kHz között tercsáv szélességű rózsaszínzaj van. E rózsaszínzaj amplitúdója a frekvencia növelésével egyenletesen csökken, ezért a tercsávok energiatartalma azonos. A szubjektív ítéletekkel összevetve azt tapasztalták, hogy legkedvezőbb a magas hangok felé enyhén eső jellegű hangenergiaeloszlás. Mintegy 200Hz-től kezdődik az esés és dekádonként kb. 3dB nagyságú, azaz 2kHz-en -3dB, 20kHz-en -6dB.
   Az eddig ismertetett követelményeken kívül még számos olyan hangzási tulajdonsága van a hangsugárzóknak, melyek méréstechnikai úton nem határozhatók meg. Ilyenek a hangkitöltés, a hangáttekinthetőség, a jelenléti érzet, a hangbeütési válasz és talán a legfontosabb a hangszínezet. Kétségtelen, hogy a legjobb hangsugárzó az, amelyik nem színezi a hangot, vagyis nem halljuk, hogy hangsugárzó szól-e vagy élő zene.
   A hangsugárzókkal ma már igen sok szakirodalom foglalkozik, azonban még nincs olyan hangsugárzó rendszer, amely minden előbbi szempontból tökéletes, továbbá egyszerűen és olcsón gyártható, s megbízhatóan hosszú élettartamú.
   Legelterjedtebbek a zárt dobozok, ezek legfőbb előnye, hogy kis méretben építhetők meg és hangolás nélkül gyárthatók, hatásfokuk viszont nagyon rossz, 1% körüli. Túlzás azonban e néhány köbdeciméteres szögletes dobozoktól elvárni, hogy azonos szépségben adják vissza az orgona, a zongora, a hegedű vagy a trombita hangját, amely hangszereknél évszázados fejlődés során alakult ki az anyag és a forma egysége és a jellegzetes hangszín.
   A zárt dobozok körében évről évre találkozunk újdonságokkal, mint pl. a szimmetrikus hajtású hangsugárzóval (Scandyna), amely a páros harmonikusok keletkezését szünteti meg, vagy a mozgásvisszacsatolású hangszóróval (Philips MFB), amely mély hangoknál a membrán mozgását visszacsatolással linearizálja. Különleges hangváltóval egyenes fázismenetű hangsugárzók is készíthetők (B&0).
   Továbbra is lesznek hívei a jó hatásfokú bass-reflex dobozoknak, amelyek mérete az elektronikus oldal csekély módosításával nagymértékben csökkenthető (hatodfokú Butterworth szűrővel). Igen jó eredmény érhető el akusztikus csővel csillapított hangszóróval is, amely tiszta ohmos terhelést jelent a hangszóró hátoldalán.
   Az elektroakusztikai hangsugárzás alapgondja az, hogy a hangsugárzót nagy akusztikai ellenállásúra kell készíteni, azaz nagy felület kis elmozdulása jobban illeszkedik a levegő tulajdonságaihoz, mint egy nagy löketű, de kicsiny membrán. E gondot jelenleg legjobban az ellenütemű kondenzátorhangszóróval lehet meszüntetni. Ez viszont nagy felületre készítve (Quad) igen drága és meglehetősen érzékeny.
   Az alapgond megoldható akusztikai transzformátorral is. Ekkor egy szokásos, és hátul zárt dinamikus hangszóró elé exponenciális összefüggés szerint táguló tölcsért helyeznek (Klipsch-horn). Az átalakító hatásfoka rendkívül jó, eléri a 30%-ot. Ez azt jelenti, hogy egy-két Watt elektromos teljesítménnyel a fül fájdalomküszöbét megközelítő hangerősséget lehet előállítani. Visszafelé folytatva a sort, ebből következik, hogy az átlagos hangerőhöz módfelett kis erősítőteljesítmény és kis membránkitérés tartozik. Ezért azután a torzítási értékek is nagyon kedvezőek. Egyetlen hátránya, hogy pl. 30Hz-es mély hangok sugárzásához majdnem 5m hosszúságú tölcsér kell, melynek legnagyobb átmérője 3,5m-nél nagyobb.
   Van azonban más lehetőség is jó minőségű hang hallgatására. Korszerű fejhallgatókkal sok tekintetben jobb hangvisszaadás érhető el, mint az azonos árú hangsugárzókkal. A fejhallgató viselése ma még helyhez kötöttséget jelent, de közeleg az idő, amikor ultrahanggal vagy infravörös fénnyel működő készülékekkel Hi-Fi minőségben lehet vezeték nélküli sztereo átvitelt létesíteni erősítőnk és fejhallgatónk között.
   Könnyű, korszerű, félig nyitott (pl. Sennheiser 414, 424) vagy teljesen nyitott rendszerű (pl. Jecklin-Float) fejhallgatókkal többórás használat után sem lép fel fáradtságérzet. A fejhallgatós hangvisszaadás közismert hibája, hogy a két oldal között megszólaló hangforrás mintegy a két fül között szólal meg. Modern elektronikai áramkörökkel (Revox A720) e hiba kiküszöbölhető, s így a hangforrás a hangszórós lehallgatáshoz hasonlóan a hallgató előtt levőnek tűnik.