Głośnik wytwarza dźwięk obiema stronami membrany. Widzimy tylko jedną stronę, ale w większości przypadków słyszymy obie, niestety.
Żeby mieć dobry odbiór wykonuje się adaptację akustyki pomieszczenia odsłuchowego. Taka adaptacja polega na użyciu minimum kilkunastu, najczęściej jednak kilkudziesięciu dużych ustrojów akustycznych, o ile do tematu podchodzi się poważnie. Większa część tych ustrojów to absorbery wykonane z materiału dźwiękochłonnego.
Przód membrany wytwarza dokładnie tyle samo dźwięku, co tył, a we wnętrzu obudowy kolumny głośnikowej zachodzą dokładnie te same zjawiska falowe, co w pomieszczeniu. W pomieszczeniu do ich „okiełznania” mamy kilkadziesiąt ustrojów akustycznych z materiału dźwiękochłonnego, którego objętość najlepiej wyrazić w metrach sześciennych, a w obudowie? Ile materiału dźwiękochłonnego znajdziemy wewnątrz naszych kolumn głośnikowych? W tych, które widać na zdjęciu poniżej, był oryginalnie kawałek cienkiej maty, mniejszy niż kartka formatu A4.
![]() |
| Rys. 1. Wyłożenie wnętrza matą nie jest dobrym sposobem, bo działa ona na poruszające się cząsteczki powietrza. Przy samych ściankach ruch jest najsłabszy czy wręcz go brak. |
Zdjęcie pokazuje przykładowy test, który można wykonać, aby się przekonać jaki wpływ na brzmienie może mieć i niestety ma wnętrze kolumny głośnikowej. Chociaż wykorzystanie telefonu komórkowego jako źródła dźwięku wydaje się śmieszne, wcale takie śmieszne nie jest. Jakość dźwięku użytego źródła nie ma bowiem żadnego znaczenia. Istotne są zmiany w brzmieniu.
Do wykonania testu nawet nie jest potrzebna kolumna. Odradzam rozkręcanie wartościowych i dobrze wykonanych kolumn. W ogóle odradzam rozkręcanie sprzętu. Ale posiadacze jakichś popsutych lub nawet sprawnych, ale mniej wartościowych kolumn,używanych w garażu czy warsztacie, mogą wykręcić z nich głośniki (o ile nie są przyklejone).
Do testu „zastępczego” można użyć naczynia o objętości odpowiadającej np. komorze głośnika średniotonowego. Żeby symulować całą obudowę potrzebna będzie objętość 10 litrów lub więcej.
![]() |
| Rys. 2. |
Lepsze by było naczynie wykonane z tworzywa sztucznego. Komory dla głośnika średniotonowego raczej nie są robione ze szkła.
Okazuje się, że wpływ takiej czy innej częściowo otwartej objętości ma ogromny wpływ na dźwięk. W sytuacji z rys. 1. brzmienie telefonu trzymanego w „wolnej przestrzeni” i wewnątrz obudowy zmienia się diametralnie. Niestety te zmiany są nie tylko duże, ale przede wszystkim mają bardzo paskudny charakter.
Wpływ zjawisk falowych zachodzących wewnątrz obudowy na dźwięk z telefonu jest bardzo duży nie tylko wtedy, gdy jest ona prawie lub całkiem pusta. Ten wpływ jest zauważalny również wtedy, gdy się ją całkowicie wypełni materiałem dźwiękochłonnym. Można dosłownie użyć tyle maty, że trzeba ją dopychać na siłę, żeby telefon można było dać na miejsce głośnika, ale wpływ odbić i tak będzie słyszalny.
Brzmienie telefonu trzymanego jak na rys. 1. zmienia się bardzo mocno. Te zmiany są większe niż w przypadku realnych głośników. Jeżeli się włoży telefon do obudowy i głośnik da na swoje miejsce, to i telefon będzie słyszalny słabiej, i podbarwienie dźwięku również. Membrana głośnika stanowi pewną izolację dla efektów zachodzących w obudowie. Mimo wszystko wciąż są słyszalne.
Są dostępne kolumny dobrze wytłumione, ale większość niestety nie jest. Zresztą nie mając świadomości problemu nie słyszy się go, a jeśli nawet słyszy, to nie potrafi wyjaśnić przyczyn. Poza tym trudniej jest usłyszeć problem powstający wewnątrz obudowy, jeśli ma się to samo w pomieszczeniu, w którym dźwięk zanika dwie sekundy, a mody dudnią bez żadnych ograniczeń.
Podbarwianie dźwięku przez obudowę powodują odbicia. Konkretnie chodzi o rezonansy i tłumienie pewnych częstotliwości, gdy odległość źródła dźwięku od ścianki będzie odpowiadać ćwierci długości fali. Czyli jeśli w naszym teście telefon znajdzie się w odległości 10 cm od ścianek obudowy (tył, dół i boki), to częstotliwość mająca ćwierć długości fali 10 cm (około 860 Hz) zostanie silnie stłumiona przez trzy negatywne interferencje. Dodatkowo tłumione będzie 4300 Hz, (teoretycznie też 7750 itd.). Zazwyczaj jednak telefon będzie się znajdował w różnych odległościach od tych trzech ścianek, a w ogóle to od pięciu.
Telefon jest w jakimś sensie punktowym źródłem dźwięku, natomiast głośnik już nie, gdyż ma dość spore rozmiary, więc zjawisko nie wystąpi aż tak wyraźnie. Można zresztą celowo wybrać takie wymiary, które spowodują szczególnie wyraźne wystąpienie efektu. Będzie to obudowa sześcienna z głośnikiem dokładnie pośrodku.
Wyliczenie częstotliwości, która spowoduje tłumienie na ćwierć fali w przypadku głośnika nie jest tak proste, jak dla punktowego źródła dźwięku.
![]() |
| Rys. 3. |
Chcąc obliczyć częstotliwość negatywnej interferencji z tylną ścianką można przyjąć jedną z trzech odległości zaznaczonych strzałkami. Można też liczyć dla wszystkich. Właściwie to powinno się też liczyć odległości od narożników. Głośnik ma dość spore wymiary w odniesieniu do obudowy. Dlatego zjawisko wystąpi w słabszym nasileniu. Mimo wszystko nierówna charakterystyka częstotliwościowa wielu kolumn w zakresie występowania tego zjawiska jest właśnie jego skutkiem. Oraz rezonansów.
Rezonansy powstają dla częstotliwości mających połowę długości fali odpowiadającą wewnętrznym rozmiarom obudowy i wielokrotności tej częstotliwości.
W pewnych warunkach ani jedno, ani drugie zjawisko nie wystąpi wcale.
![]() |
| Rys. 4. |
Na rys. 4. są pokazane głośniki wysokotonowe. Nawiasem mówiąc zostały wyciągnięte z kolumny widocznej na pierwszym zdjęciu i w ogóle są bardzo niskiej jakości. Niemniej jednak w tych głośnikach i we wszystkich wykonanych na takiej zasadzie, gra tylko przednia strona membrany. Dzieje się to dlatego, że z tyłu membrany nie powstają żadne zjawiska falowe.
Głośniki ze zdjęcia mają lity magnes. Pewna objętość powietrza jest zamknięta pomiędzy kopułką i magnesem, ale skutek tego jest taki, że powstaje jedynie „poduszka powietrzna”. Przestrzeń pomiędzy membraną i magnesem jest za mała w odniesieniu do długości fal, które odtwarza taki głośnik i nie może powstać negatywna interferencja na ¼ długości fali, nie wspominając już o rezonansie na ½ długości fali.
Długość fali dźwiękowej dla 20 kHz Hz to około 1,7 cm natomiast wysokość czaszy kopułki tego głośnika to 7, może 8 mm. Co prawda ¼ z 1,7 cm to około cztery milimetry, ale w końcu to czasza i ma 8 mm wysokości w tylko jednym miejscu. Poza tym kto słyszy aż tyle? I jaki instrument wydaje tak wysokie dźwięki? W każdym razie o jakichkolwiek zjawiskach falowych z tyłu membrany głośnika kopułkowego nie ma sensu mówić.
Inaczej będzie, gdy magnes jest z otworem. Jeżeli teraz doda się komorę, która jest niezbędna, aby odizolować membranę od wpływu głośnika nisko/średniotonowego i dno tej komory znajdzie się w odległości kilku centymetrów od kopułki, to te niekorzystne zjawiska falowe będą występować. Żeby je stłumić producenci stosują różne metody. Najczęściej jest to materiał dźwiękochłonny, ale tych metod jest kilka.
Najprościej jednak wykonywać tweetery tak jak ten ze zdjęcia i problem ze zjawiskami falowymi powodowanymi przez tył membrany czy też „ciemną stronę głośnika” ma się z głowy.
W takim razie okazuje się, że można obejść problem poprzez wykonanie tak małej „komory” głośnika, że powstanie zjawisk falowych nie będzie możliwe. A co z niższymi częstotliwościami?
Są dostępne obecnie i były produkowane też wcześniej głośniki średniotonowe, duże kopułki, z własną, bardzo małą komorą. Jeśli będzie ona wystarczająco płytka, to nie wystąpi nawet interferencja na ¼ fali, a jeśli już, to przy wysokiej częstotliwości, gdzie i tak lepiej się sprawdzi głośnik wysokotonowy. Przykładowo żeby nie powstały negatywne oddziaływania przy 4 kHz, głębokość komory nie powinna być większa od około 2 cm.
Większość głośników średniotonowych jest wykonywana ze zwyczajną membraną i koszem. Tu komora będzie konieczna, jak również jakaś metoda na wyeliminowanie tłumień i rezonansów.
Weźmy teraz za przykład kolumnę z pierwszego zdjęcia. Ma ona wewnątrz mniej więcej 30 cm wysokości. W takim razie najniższy rezonans będzie mieć częstotliwość około 600 Hz. Aby stłumić ten rezonans należałoby użyć wełny skalnej o grubości minimum 10 cm. Współczynnik pochłaniania takiej grubości (10 cm) materiału wynosi około 0,9 w zależności o typu wełny. Oczywiście taki materiał na wygłuszenie kolumny nadaje się raczej słabo, niemniej jednak chodzi o uzmysłowienie sobie skali potrzeb.
W odniesieniu do głośników średniotonowych, to ilość materiału będzie mniejsza, bo i częstotliwości rezonansowe są wyższe. Wszystko zależy od zakresu przenoszonych częstotliwości i wymiarów komory. W każdym razie gdyby trzeba było tłumić rezonans przy 1 kHz, to 5 cm płyty z wełny skalnej (a raczej jej ekwiwalent) mogłoby być trochę za mało, bo dla 5 cm grubości współczynnik pochłaniania wynosi 0,8.
Co do głośników niskotonowych trzeba zauważyć, że mniejsza komora głośnika będzie lepsza niż większa. Gdyby ograniczyć pasmo odtwarzane przez głośnik do 300 Hz, a długość wewnętrzna nie przekroczy 57 cm, to żaden rezonans, przynajmniej w głównym zakresie pracy głośnika, nie powstanie. Pojawią się rezonansy o wyższych częstotliwościach, ale już powyżej częstotliwości podziału zwrotnicy, co ma dwie zalety. Głośnik gra ciszej, a wyższą częstotliwość rezonansu jest stłumić łatwiej.
Jednak jeżeli ktoś postanowi zrobić kolumnę z duża komorą na głośnik niskotonowy, powiedzmy o wysokości metr lub nawet więcej, to będzie mieć problem z rezonansami o znacznie niższych częstotliwościach. Przy kolumnie metrowej wysokości wystąpi rezonans poniżej 200 Hz. Żeby stłumić taką częstotliwość trzeba by użyć warstwy tłumiącej z wełny czy jakiegoś jej ekwiwalentu grubości 30 cm (o mniejszej gęstości). A jak się nie stłumi, co zresztą jest regułą? Oczywiście "testerzy" zachwycą się sałnd kłality basów...
Lepszym rozwiązaniem dla kolumn mających nagłośnić większe pomieszczenia wydaje się być wykonanie wysokiej kolumny z dwoma głośnikami, ale każdy w osobnej i niewielkiej komorze.
Wewnątrz obudowy występują odbicia bardzo szybkie, bo odległości są małe. Jednak chodzi o to, że mylące wydaje się to, że ich stłumienie w krótkim czasie można uzyskać stosunkowo małą ilością materiału dźwiękochłonnego. Chodzi o to, tak naprawdę, żeby do żadnego odbicia nie doszło, aby fala za głośnikiem trafiała jakby w próżnię. Jeżeli dźwięk tylnej strony głośnika nie zostanie stłumiony w wystarczającym stopniu, to kolumna będzie podbarwiać brzmienie w taki sposób, jak to można usłyszeć wykonując testy z obudową i telefonem czy z jakimś innym naczyniem i źródłem dźwięku. O basach - dwa akapity w górę.
Żeby się przekonać czy kolumna podbarwia w zauważalny sposób, czy nie, najlepiej porównać jej dźwięk ze słuchawkami. Jednak najpierw koniecznie trzeba zrobić jakiś test, a najlepiej kilka, żeby wiedzieć czego się szuka. Nie będzie to ślepy test, a tym bardziej nie podwójnie ślepy, ale jednak jakiś test.
Może się okazać, że kolumny używane w domu jednak podbarwiają dźwięk. A w czasie odsłuchu w sklepie okaże się, że niektóre z wystawionych kolumn też podbarwiają. Ciekawe, że największa szansa na podbarwianie brzmienia jest dla dużych kolumn trójdrożnych.
Szukanie podbarwień na słuch jest obarczone znanymi wszystkim problemami związanymi z nastawieniem, szukaniem pewnych rzeczy, oczekiwaniami itd. Lepszą metodą jest analiza pomiarów. Rezonanse będą widoczne, a bardzo mocno zafalowana charakterystyka w rejonach, w których może dochodzić do interferencji sugeruje, że coś może się za ich przyczyną dziać. Te pomiary trzeba jednak mieć. Wydłużenie czasu zanikania np. dla częstotliwości rezonansu na długość obudowy nie pozostawia wątpliwości.
Autor posiadał swego czasu kolumny z komorą na głośnik średniotonowy o wielkości trochę większej niż menzurka ze zdjęcia, a do jej wytłumienia producent użył kawałka maty o wielkości połowy tego, co jest w menzurce. Kolumny miały brzmienie „wyróżniające się i charakterystyczne”. Przyzwyczaić się do tego nie szło, dopiero dodanie trochę większej ilości wytłumienia poprawiło sytuację.
Czy producenci kolumn nie wiedzą tego o czym tu zostało powiedziane? Oczywiście, że wiedzą. Tak samo jak realizatorzy dźwięku wiedzą, że sztucznie tworzą problem. W przypadku kolumn nie jest to problem nie do rozwiązania, jak w wypadku realizacji dźwięku. Ale dlaczego kolumny są zazwyczaj wytłumiane źle?
Grają trochę głośniej, każda trochę inaczej, w sposób odróżniający od innych. Zresztą żeby wyróżnić się z tłumu i uzyskać specyficzny dźwięk celowo robi się złe zwrotnice, wiotkie obudowy itd. Brzmienie popsute jest inne, bo popsuć coś dwa razy tak samo jest trudne, wręcz niewykonalne. Obiektywnie jest to wadą, ale dla sprzedawcy w sklepie to zaleta, bo każdy może sobie wybrać kolumny popsute w taki sposób, który mu będzie się podobał.
Jest jeszcze jeden powód produkowania złych kolumn. Takie zrobione dobrze grałyby bardzo podobnie. Różnice polegałyby głównie na tym jak głośno i jak nisko schodzi bas. Z marketingowego punktu widzenia sytuacja bardzo trudna.
Najgorsze brzmienie mają oczywiście duże kolumny trójdrożne. Duża komora niskotonowa skutkuje niskimi rezonansami, które stłumić jest już bardzo trudno. Ponadto źle wytłumiona komora średniotonowa daje szerszy zakres podbarwianych częstotliwości od „góry”, co dokłada się do szerszego zakresu z podbarwieniami u dołu pasma. To wszystko w odniesieniu do kolumn półkowych, które będą mieć węższy zakres z podbarwieniami. W konkretnych liczbach kolumna półkowa będzie podbarwiać od 600 Hz do 3000 Hz, natomiast trójdrożna od 200 Hz do nawet 10 kHz.
I już na koniec taka anegdota. Jakieś dwie dekady temu w pewnych kręgach wręcz kultowe były naprawdę małe kolumny podstawkowe. Ludzie woleli często właśnie je, a nie duże podłogowe. Stawiam dolary przeciw kasztanom, że dlatego, bo podbarwiały minimalnie. Zresztą są na to pomiary, które to potwierdzają.








