Úvod

Název subwoofer vychází ve volném překladu, jako dunidlo či Sub-dunidlo, jeho úkolem je přenést a vyzářit akustické signály na nízkých až velmi nízkých frekvencích, které již klasická reproduktorová soustava vyzářit nezvládá.

Běžná reproduktorová soustava přenáší pro pokles -3B pásmo od cca 50÷100Hz výše, kdežto akustický signál ve slyšitelném spektru je již od cca 16÷20Hz a ve vnímatelném spektru, tedy v Infrazvuku, sahá dokonce až k řádu jednotek Hz.

Úloha subwooferu

Úlohou subwooferu je tedy doplnit reproduktorovou soustavu, tak aby byl výsledný akustický vjem věrnější a realističtější, často může sloužit i k odlehčení výkonové zátěže reproduktorových soustav.

Slyšené a vnímané frekvence

Na téma slyšené a vnímané frekvence a jejich často nesprávné chápání jsem napsal několik článků, Zvuk a Hi-Fi, Nerozumim Česki, aneb Zvuk a Zvuk, Věřte nevěřte Wikipedii, ale také článek SACD, blíže vinylu? kde je jasně doloženo že pásma mimo slyšitelné pásmo v rozsahu 20Hz÷16kHz nelze v žádném případě opomenout, tyto pásma sluchem sic neslyšíme, ale v součinnosti s dalšími tóny vnímáme.

Jde právě o akustický vjem, který dává hudbě pocity zážitky a vše co se slovy jen těžko vyjadřuje, je to právě ten rozdíl mezi živým koncertem a kvalitně či nekvalitně reprodukovaným záznamem.

Frekvence a směrovost

Nedílnou nutnou znalostí pro správný návrh a rozmístění akustických měničů jsou frekvence a jejich směrovost.

Směrovost je přímoúměrná frekvenci, lze tedy napsat, že vysokotónové reproduktory vyzařují jen v úzkém vyzařovacím úhlu. Naopak hlubokotónové reproduktory mají  vyzařovací úhel výrazně širší.

Co se týče samotného šíření vysokých a nízkých frekvencí platí totéž. Vysoké frekvence se šíří spíše přímočaře a hůř se odráží, jejich intenzita se vzdáleností rychle klesá. Nízké frekvence se šíří spíše všesměrově, dobře se odráží, jejich intenzita se vzdáleností klesá výrazně pomaleji.

Pokles intenzity hladiny zvuku neberu jako přirozený pokles se čtvercem vzdálenosti, který je nezávislý na frekvenci, ale mám na mysli útlum způsobený průchodem prostředí.

Zde je patrné, že subwoofer nám postačí pouze jeden a příliš nezáleží na jeho poloze a směru.

Frekvence a výkony

Další nedílnou nutnou znalostí pro správný návrh a výkonové dimenzování akustických měničů jsou frekvence a jejich výkonové zastoupení v akustickém signále.

Zde si dovolím připomenout článek Nebuďte negramotní poosmé, aneb proč měření nemůže odrážet poslechový dojem, věnovaný právě často rozdílným podmínkám při měření a poslechu, obzvláště s ohledem na výkony.

Pro objektivní zjištění výkonového rozložení akustického signálu jsem použil materiálů Japonského týmu vedeného T. Ooahashihem, složeném z deseti japonských univerzit a výzkumných ústavů (Oohashi, Tsutomu, Emi Nishina, Manabu Honda, Yoshiharu Yonekura, Yoshitaka Fuwamoto, Norie Kawai, Tadao Maekawa, Satoshi Nakamura, Hidenao Fukuyama a Hiroshi Shibasaki), který pracoval na vývoji nových digitálních standardů "super audio compact disk" (SACD) a "digital versatile disk audio (DVD-audio), přičemž zkoumal vliv vyšších harmonických na lidské smysly, následně neurologové publikovali výsledky v Journal of Neurophysiology a na konferenci AES v roce 2000. Více je na toto téma napsáno v článku SACD, blíže vinylu?.

Jak je patrné je výkonové zastoupení akustického signálu v oblasti pod 100Hz naprosto dominantní. Výkonové dimenzování subwooferu by mělo být výrazně větší, jak součtu všech zbylých akustických měničů použitých v reproduktorových soustavách.

Požadavky na zesilovač pro subwoofer

Nyní se dostáváme k požadavkům na kvalitní zesilovač pro kvalitní subwoofer. Víme že zesilovač musí přenést co nejnižší frekvence, dle možností již od 2÷5Hz s výkonem dostatečně větším jak zbytek reproduktorových soustav.

Pokud jako hlavní zesilovač použijeme například zesilovač 2x100W, pak bychom měli použít zesilovač pro subwoofer o výkonu minimálně 300÷600W. Tento výkon je často opomíjen a zesilovač pro subwoofer bývá silně poddimenzován.

Požadavky na zdroj zesilovače pro subwoofer

Zcela samostatnou a naprosto opomíjenou oblastí jsou požadavky na zdroj zesilovače pro subwoofer. Často se můžeme setkat s nesmyslnou honbou, aby zesilovač dodával trvale výkon na hranici limitace při 1 či 10 a více kHz.

Stejně tak se můžeme setkat se zcela nesmyslným a scestným řešení limitace, kde se zesilovač při kvalitním poslechu nesmí nikdy nacházet. Právě pro již uvedené případy konstruktéři zcela nesmyslně řeší velikost napájecího transformátoru na úkor velikosti filtračních kapacit. Napájecí transformátor bývá často silně předimenzován a filtrační kapacity naopak poddimenzovány.

Pokud má zesilovač spolehlivě chodit již od 2Hz do zátěže 4Ω, pak impedance filtračních kapacit pro pokles -3dB musí být cca 1,7Ω, takový požadavek nám však splní velikost filtrační kapacity až 50mF!

Mělliby takový zesilovač pracovat do impedance nižší, jak jsme často svědky impedančního minima 4Ω reproduktoru až ke 2Ω, pak by se požadavky na velikost filtračních kapacit úměrně navýšily.

Závěr

Jak je z článku patrné je u návrhu opravdu kvalitního subwooferu a jeho zesilovače velmi často opomíjen potřebný výkon, ale také frekvenční rozsah a jeho dopad do návrhu samotného zdroje a velikosti nutných filtračních kapacit.

Požadavky na samotný zdroj zesilovače lze zobecnit na všechny kvalitní zesilovačem které mají za úkol přenášet spodní akustické pásmo.

HQQF řešení

Vysoce kvalitní subwoofer je možné řešit naprosto špičkovými zesilovači, které se dají koupit, jako  Sety referenčních Hi-Fi zesilovačů HQQF-55-506W s doplněním o HQQF-55-250 baterie filtračních kondenzátorů, čímž se získá naprosto bezkonkurenční řešení.

Diskuse