Bassokoteloiden teoria

Kun elementti on valittu, tulee sille suunnitella oikea kotelo. Elementistä tulee olla tarvittavat parametrit saatavilla ja perustellut kotelosuositukset. Voit mallintaa ja vertailla helposti valmistajan kotelosuosituksia laskenta-ohjelmallamme.

Kotelosuosituksista voisi sanoa sen verran, että valmistajat usein mielellään suosittelevat elementeilleen hieman liian pieniä koteloita. Tämä johtuu vallitsevasta "suuntauksesta" pieniin koteloihin. Usein suuremmalla kotelolla saavutetaan kuitenkin parempi lopputulos. Jos siis käytettävissä oleva tila ei ole aivan kortilla, niin mieluummin hieman suurempi kuin liian pieni kotelo.

Kotelon valinta

Soveltuvuutta koteloon voidaan arvioida ns. EBP-arvolla (Efficiency Bandwidth Product), joka saadaan jakamalla elementin ominaisresonanssi sen sähköisellä Q-arvolla (Fs/Qes). Elementti, jonka EBP-arvo on 50 tai alle, sopii yleensä paremmin suljettuun koteloon ja EBP-arvo 100 tai suurempi toimii paremmin refleksikotelossa.

Myös elementin parametreistä voi jossain määrin päätellä millaiseen koteloon se kannattaa asentaa.

Suljettuun koteloon soveltuvien elementtien Qts-arvo on yleensä suurempi kuin 0.3. Myös elementin ominaisresonanssin on suhteellisen matala (alle 30 Hertsiä, riippuen elementin koosta). Refleksikoteloon suositellaan elementtejä, joiden Q-arvo on alle 0.3.

Ominaisresonanssin ei tarvitse olla aivan niin matalalla.

Tosin pieni Qts-arvo voi toimia hyvinkin pienessä suljetussa kotelossa vaikka sen vasteen muoto onkin hyvin loiva ja alarajataajuus suhteellisen korkealla. Ei kuitenkaan mielellään yli 70 Hz.

 

Suljetussa kotelossa elementin kartiolta tarvitaan suurempi liikepoikkeama (Xmax=puhekelan suurin lineaarinen liikepoikkeama) saman äänenpaineen tuottamiseksi kuin refleksikotelossa. Siksi pienempi Xmax viittaa refleksikoteloon ja suurempi suljettuun.

On kuitenkin syytä muistaa, että nämä periaatteet antavat vain suuntaa kotelotyypin valintaan.

Sijoita elementin EBP-arvo ja parametrit oheiseen taulukkoon ao. kohtiin. Mitä enemmän ja useampi arvo sijoittuu ko. kotelon suuntaan, sitä todennäköisempää on sen soveltuvuus tähän kotelotyyppiin. Arvioinnin painotus/merkitys on suurin EBP-arvossa ja pienin liikepoikkeamassa (Xmax).

Ohjeeliset arvot Fs ja Xmax ovat riippuvaisia elementin koosta, joten niitä tulee verrata tyypillisiin arvoihin ko. kokoluokassa.

Bandpass-koteloihin soveltuvat elementit valitaan samojen periaatteiden mukaan. Suljetussa bandpass-kotelossa toimivat suljettuun koteloon soveltuvat elementit ja vastaavasti refleksi bandpass-koteloihin refleksikoteloon soveltuvat.

Bassotoiston ominaisuuksia

Subwooferin toistama taajuuskaista ei ole kovin laaja. Jakotaajuus on pääsääntöisesti alle 80 hertsiä, yleensä 50 hertsin tuntumassa. Subbarin käytännön alarajataajuuden ollessa 30-20 hertsissä, on toistoalue laajimmillaankin vain pari oktaavia. Käytännössä oktaavin verran (oktaavi= taajuuden kaksinkertaistuminen tai puoliintuminen). Subwooferit ja kotelot kuitenkin soivat hyvinkin eri tavalla ja eroja voidaan luonnehtia monella osa-alueella.

Erittäin matala basso (30 Hz)

Suljetut ja suljetut bandpass-kotelot kontrolloivat tehokkaasti kartion liikettä erittäin matalilla taajuuksilla (<30 Hz). Tästä syystä niiden mekaaninen tehonkesto on parempi ja särö pienempi ko. taajuuksilla kuin refleksikoteloiden. Refleksikoteloissa kartion liikerata kasvaa huomattavasti ja kotelo ei enää kontrolloi liikettä viritystaajuuden alapuolisilla taajuuksilla. Tämä ei tietenkään tapahdu jyrkästi välittömästi viritystaajuuden alapuolella, vaan jossain vaiheessa kotelon kartion liikettä kontrolloivaa vaikutusta ei ole ja ongelmia on pian luvassa. Tämän vuoksi refleksikoteloiden kanssa on suositeltavaa käyttää tehokasta subsonic-suodatusta (subsonic-suodatin on jyrkkä ylipäästösuodatin taajuusalueella 20-30 hertsiä).

Suljetuille koteloille on tyypillistä loiva (-12dB/oktaavi) vasteen vaimeneminen alarajataajuuden käännepisteen (F3) alapuolella. Refleksikoteloilla jyrkkyys on noin –18-24dB/oktaavi. Kun tiedetään, että auton pieni sisätilavuus aiheuttaa bassotaajuuksilla noin 12 Desibelin korostuksen oktaavia kohden, ulottuu suljetun kotelon toisto alemmaksi vaikka elementti/kotelo-yhdistelmän alarajataajuus ei olisi kovin matalalla. Refleksikoteloiden toisto vaimenee jyrkemmin mitä akustiikka korostaa. Siksi refleksikoteloiden alarajataajuuden on oltava hieman matalammalla kuin suljettujen. Toisaalta toistovasteeseen muodostuu yleensä korostuma ennen toiston vaimentumista.

Suljettu bandpass-kotelo laajalle toistokaistalle laskettuna mahdollistaa erittäin matalle ulottuvan toiston, mutta ylemmällä bassoalueella on ongelmia yhtyä saumattomasti midbasso-alueeseen.

On tietysti hieman kyseenalaista tehdä kovin pitkälle meneviä johtopäätelmiä, koska vain hyvin harva äänite sisältää merkittävästi alle 30 Hertsin taajuuksia.

Varsinainen bassoalue (30-80 Hz)

Tämä alue sisältää suurimman osan subwooferin toistosta ja musiikin matalat taajuudet ovat tällä alueella. Bassotoiston laatu "syntyykin" juuri tällä taajuusalueella.

Normaalilla kuunteluvoimakkuudella kaikki kotelotyypit toimivat (oikein suunniteltuina) melko samalla tavalla. Lukuun ottamatta kuitenkaan kotelolle tyypillisiä toiston perusominaisuuksia (lue: toistovasteen muutoksia). Refleksikoteloiden särö (refleksikoteloksi luetaan myös refleksi bandpass) pienempi kuin suljettujen, mutta ero on lähinnä marginaalinen. Suurilla äänenvoimakkuuksilla tilanne kuitenkin muuttuu merkittävästi. Refleksi bandpass-kotelot tuottavat vähiten särökomponentteja, koska kartion kontrolli on erittäin tehokasta lähes koko toistoalueella. Myös tavallinen refleksi ja suljettu bandpass-kotelot kykenevät tuottamaan paljon ääntä pienellä säröllä. Suljettu kotelo tuottaa eniten säröä suurilla voimakkuuksilla kyseessä olevalla taajuusalueella.

Tästä ei voida kuitenkaan tehdä yksiselitteistä johtopäätöstä, että refleksikotelon särö on pienempi kuin suljetun. Asiaan vaikuttaa toistettava taajuus ja voimakkuus.

Iskuäänet

Iskuäänien eli transienttitoisto kuvaa subwooferin kykyä toistaa nopeita signaali vaihteluita. Tätä kuvataan usein bassotoiston "tiukkuutena" ja "napakkuutena" tai kääntäen "löysänä" bassotoistona. Puhutaan myös nopeasta tai hitaasta bassotoistosta. Nämä määritelmät voivat olla hieman harhaanjohtavia puhuttaessa transienttitoistosta, koska toiston kuulovaikutelmaan vaikuttaa myös vasteen muutokset ja erityisesti yhteensovitus ja yleistaso midbasso-alueeseen.

Transienttitoistossa on kyse enemmän ajan kuin taajuuden funktiosta. Kartion tulee lähteä nopeasti liikkeelle ja pysähtyä välittömästi kun signaali lakkaa. Äänet kuten rummun isku ja bassokitaran "peukutus" tai nopeat matalataajuiset syntikka efektit ovat hyvä testi subwooferin transienttitoistolle. Soundin tulee olla selkeä, dynaaminen ja tiukka. Tämä ei kuitenkaan tarkoita napakaksi kuvattua (tai luultua) liian pienen suljetun kotelon "pokspoks-bassoa".

Huono transienttitoisto sumentaa iskuäänien erottelua ja dynamiikkaa, bassot voivat kumista tai kokonaissoundi on vain matalaa "mörinää".

Oikeanlainen elementti oikein suunnitellussa suljetussa kotelossa antaa yleensä parhaan parhaan transienttitoiston. Tämä on nähtävissä osittain myös suljetun kotelon ryhmäviiveessä ja vaihekäyttäytymisessä. Suurilla voimakkuuksilla kasvava särö voi kuitenkin jättää varjoonsa tämä edun. Suljetun kotelon transienttitoistoon vaikuttaa elementti/koteloyhdistelmän Qtc-arvo eli kokonaisresonanssin hyvyysarvo. Suurilla Qtc-arvoilla (yli 1.0) transienttitoisto huonontuu merkittävästi.

Refleksikotelolla voidaan saavuttaa myös hyvä transienttitoisto, mutta ei koskaan samanlaista kuin optimaalisella suljetulla kotelolla. Refleksikotelon transienttitoistoon vaikuttaa merkittävästi mitä laskentamallia suunnitelussa on käytetty; samoin kuin käytettävän elementin ominaisuudet ko. kotelotyypissä. Yleistäen voidaan todeta, että hyvään transienttitoistoon tarvitaan pääsääntöisesti suurempi kotelo.

Suljetulla bandpass-kotelolla voi olla myös hyvä transienttitoisto, jos toistokaistan leveys on suunniteltu suhteellisen kapeaksi. Ei kuitenkaan samaa luokkaa kuin suljetulla kotelolla. Kaistanleveyden kasvaessa (toistaa myös alemmaksi) transienttitoisto kärsii.

Refleksi bandpass-koteloiden suurin ongelma on juuri transienttitoisto.

Vaikka aihe ei tähän varsinaisesti sisällykään, on syytä todeta, että melko tuntematon asennustapa, vaimennettu free-air (aperodic membrane), on transienttitoistoltaan aivan omaa luokkaansa.

Herkkyys

Herkkyys kuvaa kaiuttimen kykyä muuttaa sähköenergiaa (vahvistimen tuottamaa tehoa) akustiseksi energiaksi (ääneksi, ilmanpaineen vaihteluksi). Herkkyys kertoo kuinka suuri äänenpaine saavutetaan tietyllä teholla. Ilmoitetaan yleensä 1 Watin tai 2.83 Voltin teholla 1 metrin etäisyydellä.

Arvoja vertailtaessa tulee siis tietää miten herkkyys on mitattu. Mainittu 2.83 Volttia vastaa 1 Watin tehoa 8 Ohmin kuormaan, mutta autokaiuttimille tyypillisellä 4 Ohmin kuormalla jännite vastaa 4 Wattia. Eri tavalla mitattuun arvoon on siis lisättävä tai vähennettävä 6 Desibeliä, riippuen vertailtavasta mittaustavasta. Myös mittausetäisyys vaikuttaa arvoon. Suurella herkkyydellä saadaan myös suurin äänenpaine. Edellyttäen tietenkin, että tehonkestoa on riittävästi.

Yleisesti ottaen herkkyydeltään suurimmat kotelotyypit ovat kapean kaistanleveyden bandpass-kotelot. Näistä refleksiversio vielä aavistuksen herkempi. Myös refleksikotelon herkkyys on kohtuullisen suuri. Suljetut kotelot ovat herkkyydeltään pienimpiä.

Yhteensovitus

Kokonaisvaikutelma toistosta syntyy siitä, miten subbasso yhtyy muuhun äänialueeseen, lähinnä midbassoon. Subbasso-taajuuksien instrumenttien äänensävy, eli miltä mikäkin kuulostaa, syntyy perustaajuuden yläpuolella olevista harmonisista kerrannaisista. Jos subbasson ja midbasson toisto eroaa toisistaan, ei kokonaisuus ole tasapainossa. Usein ihmetellään ongelmia subbasson toistossa vaikka ongelma piileekin midbassossa tai päinvastoin. Itse asiassa yhteensovitus, niin jakotaajuuksien kuin tasonkin osalta, on erittäin tärkeää ja vaikuttaa merkittävästi lopputulokseen.

Suljettu kotelo on helpoin sovittaa järjestelmään, seuraavana refleksikotelo. Bandpass-koteloiden kanssa saattaa olla ongelmia, erityisesti kapealla kaistanleveydellä, jos midbasso-elementit ovat liian pienet tai niiden toistossa on muita puutteita.

Suo siellä, vetelä täällä

Mikään kotelo ei ole kaikilta ominaisuuksiltaan selvästi parempi kuin toinen. Jokaisella on omat erityispiirteensä, hyvät ja huonot puolet. Ominaispiirteiden tuntemus auttaa valitsemaan oikean elementin ja sille oikean kotelon: Mitä ominaisuuksia toistossa halutaan painottaa, millainen on muu järjestelmä, minkälainen auto, paljonko tilaa on käytettävissä, paljonko on vahvistintehoa, millainen kokonaisbudjetti?

On kuitenkin muistettava, että kokonaislaatu on kiinni elementistä. Kotelon vaikutus on myös erittäin merkittävä, mutta on vain tiedettävä mitä haluaa. Kaikkea ei voi saada samassa paketissa. Jos haluaa suurehkon herkkyyden ja äänenpaineen rajallisella vahvistinteholla, on refleksikotelo hyvä vaihtoehto. Jos haluaa "maksimaalista potkua", on syytä harkita bandpass-koteloa. Akustisesta musiikista nautiskelevalle saattaa suljettu olla oikea vaihtoehto.

Kaikki tässä kerrottu edellyttää tietysti, että kotelo on suunniteltu ja toteutettu erityisellä huolellisuudella ja elementti soveltuu ko. koteloon ja järjestelmään.