Kolumny w domowym systemie audio

W zestawach audio nie należy zapominać o kolumnach głośnikowych. To one są końcowym ogniwem całego łańcucha przetwarzania dźwięku i od nich w znacznej mierze zależy brzmienie całego zestawu. Nawet najdroższe wzmacniacze i odtwarzacze na nic się zdadzą, jeżeli w zestawie będziemy korzystać z kiepsko brzmiących kolumn głośnikowych.

Wśród kolumn głośnikowych możemy wyróżnić modele aktywne i pasywne. Konstrukcje aktywne są wyposażone we wzmacniacz (zamknięty zwykle wewnątrz obudowy takiej kolumny). Aby wykorzystać tego typu modele w systemie audio, wystarczy jedynie podłączyć je do urządzenia źródłowego. Kolumny pasywne nie mają wzmacniacza, a więc trzeba im go zapewnić i nabyć dopasowane do nich odpowiednie urządzenie wzmacniające – często jest to wzmacniacz zintegrowany lub amplituner (stereo lub wielokanałowy). W zależności od systemu audio wykorzystywana jest nieco inna konstrukcja kolumn głośnikowych.

Kolumny w zestawach stereo

W zależności od tego, czy system stereofoniczny jest jedno- czy wielosegmentowy, zwykle wykorzystuje się nieco inne konstrukcje kolumn głośnikowych. W wypadku modeli jednosegmentowych, zwłaszcza tych najtańszych, często nie mamy możliwości wyboru kolumn głośnikowych. Są one najczęściej integralną częścią zestawu. Ewentualnie dopiero po zakupie, o ile terminale głośnikowe jednostki centralnej są uniwersalne (zaciskowe bądź zakręcane) i wbudowany wzmacniacz ma odpowiednie parametry (np. pod względem mocy i impedancji), możemy pomyśleć o wymianie zawartych w zestawie kolumn na inne.

Dowolność w doborze kolumn głośnikowych do zestawu wieżowego jednosegmentowego mamy np. wówczas, gdy wybierzemy jednostkę centralną, która w zestawie nie ma głośników, lub zdecydujemy się na system wielosegmentowy, do którego kolumny głośnikowe będziemy dobierać oddzielnie.

Modele naścienne i do zabudowy

Oprócz klasycznych modeli podłogowych czy podstawkowych w domowym systemie audio możemy wykorzystać także konstrukcje naścienne i do zabudowy w ścianie lub suficie. Są one często wykorzystywane np. w zaawansowanych instalacjach multiroom.

Modele do zabudowy nie zajmują dodatkowej przestrzeni w mieszkaniu, często pozostają niemal niewidoczne. Konstrukcje te charakteryzują się płaską budową, o niewielkiej głębokości montażowej. Maskownice w modelach do zabudowy są zwykle odporniejsze na uszkodzenia niż te stosowane w klasycznych, np. podłogowych, konstrukcjach. Mogą być np. wykonane z metalu, a nawet pozwalać na pomalowanie ich na dowolny kolor, zgodny z aranżacją wnętrza. Konstrukcje montowane w ścianie, patrząc od frontu, przypominają układem wykorzystywanych głośników klasyczne konstrukcje wolnostojące (np. podstawkowe).

Jako głośniki sufitowe często wykorzystuje się modele koaksjalne, np. dwudrożne (składające się z głośnika nisko-średniotonowego i umieszczonego w jego centralnym punkcie tweetera). Dzięki temu całkowita powierzchnia głośnika jest stosunkowo niewielka, a przy tym przetwarza szeroki zakres częstotliwości pasma akustycznego.

Modele naścienne stanowią pewnego rodzaju kompromis między klasycznymi kolumnami głośnikowymi a modelami do zabudowy. Charakteryzują się one znacznie bardziej płaską konstrukcją niż klasyczne kolumny, ale do instalacji nie potrzebują wnęki w ścianie, inaczej niż modele do zabudowy. Instaluje się je więc tam, gdzie nie ma możliwości wbudowania głośników w suficie czy ścianie, a nadal ważna jest oszczędność miejsca.

Praktycznym i wygodnym rozwiązaniem w domowym systemie audio może być zastosowanie aktywnych kolumn głośnikowych.

Modele elektrostatyczne

Do wyjątkowych konstrukcji kolumn głośnikowych możemy zaliczyć modele elektrostatyczne, które zamiast energii magnetycznej wykorzystują elektrostatyczną. Są one jednymi z droższych konstrukcji kolumn głośnikowych dostępnych na rynku. W modelu elektrostatycznym miedzy perforowanymi blachami umieszczona jest folia z tworzywa sztucznego, na którą oddziałują siły elektrostatyczne. Jest to więc pewnego rodzaju kondensator. Przyłożone napięcie wywołuje pomiędzy blachami pole elektryczne, które wprawia w ruch folę, a ta wytwarza słyszalne fale akustyczne. Modele elektrostatyczne bardzo dobrze radzą sobie z przetwarzaniem średnich i wysokich tonów, lecz znacznie gorzej z przetwarzaniem basów. Aby również niskie tony były odpowiedniej jakości, powierzchnia głośnika elektrostatycznego musi być odpowiednio duża.

Terminale głośnikowe

Każda pasywna kolumna głośnikowa ma specjalne terminale, które pozwalają na podłączenie jej do urządzenia wzmacniającego. W kolumnach głośnikowych najczęściej spotykane są terminale zaciskowe lub zakręcane. Te pierwsze występują najczęściej w tańszych modelach. Drugie pozwalają na wykorzystanie tzw. złączy bananowych, a także tych zakończonych widełkami, co gwarantuje dobre i stabilne połączenie między kolumną a wzmacniaczem.

Kolumna głośnikowa może mieć więcej niż jedną parę terminali głośnikowych. Wówczas oprócz połączenia typu single wire możliwe jest podłączenie kolumny np. w tzw. bi-ampingu lub bi-wiringu.

W niektórych kolumnach głośnikowych zamiast terminali zaciskowych i zakręcanych można spotkać wtyki symetryczne typu TRS lub XLR. Wykorzystanie symetrycznego połączenia TRS umożliwia przesyłanie sygnału na stosunkowo dużą odległość przy zachowaniu dużej odporności na zakłócenia. Złącze XLR, opracowane przez Jamesa H. Cannona, założyciela firmy Cannon Electric, ma kilka odmian. Ta najpopularniejsza składa się z trzech pinów odpowiednio ponumerowanych: 1 oznacza masę, 2 to sygnał (tzw. plus), natomiast 3 to ten sam sygnał odwrócony w fazie (tzw. minus). Złącze XLR wykorzystywane jest w rozwiązaniach profesjonalnych.

Bi-wiring i bi-amping

Jeżeli kolumna głośnikowa ma więcej niż jedną parę terminali głośnikowych, wówczas możliwe jest podłączenie jej do wzmacniacza w bi-ampingu lub bi-wiringu.

Bi-amping pozwala wykorzystać dodatkowy wzmacniacz do zasilania odrębnej sekcji głośników, tzn. jeden podłączamy kablem głośnikowym do gniazd powiązanych z głośnikami odpowiedzialnymi za tony wyższe, a drugi wzmacniacz do gniazd odpowiedzialnych za tony niższe. W ten sposób pasmo podzielone jest na dwa zakresy, obsługiwane przez osobne wzmacniacze. Najlepiej, aby miały one taką samą moc, w innym wypadku mogą występować różnice w głośności poszczególnych podpasm. W wypadku kolumn trójdrożnych jeden ze wzmacniaczy może zasilać głośnik niskotonowy, a drugi średnio- i wysokotonowy. Taki podział nie tylko zwiększa moc przeznaczoną do napędzenia głośnika, ale także separację między poszczególnymi pasmami częstotliwości.

Bi-wiring polega na tym, że z jednego wyjścia wzmacniacza prowadzimy dwa dwużyłowe kable głośnikowe. Jeden podłączamy do jednej pary gniazd na kolumnie (odpowiedzialnych najczęściej za głośniki wysokotonowe), drugi podłączamy do drugiej pary (przeznaczonej dla sekcji niskotonowej). W wypadku większej liczby wejść, a więc najczęściej w kolumnach trójdrożnych, wykorzystuje się dodatkowy kabel głośnikowy, podłączany analogicznie jak w opisywanym przypadku, a więc z tego samego wyjścia wzmacniacza do terminali głośnikowych odpowiedzialnych za kolejne pasmo częstotliwości. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość wykorzystania kabla o innych parametrach (np. przekroju) do zasilenia innych głośników w kolumnie.

Zwrotnica głośnikowa stosowana w kolumnach głośnikowych odpowiada za podział sygnału docierającego do kolumn na kilka węższych pasm, z których każde jest następnie odtwarzane przez odpowiedni głośnik.

Subwoofer w domowym systemie audio

Głównym zadaniem subwoofera jest poprawa przetwarzania niskich częstotliwości przez system audio. Subwoofery odpowiedzialne są również za przetwarzanie efektów dźwiękowych, tak chętnie stosowanych przez realizatorów i reżyserów dźwięku filmowego. Tym samym przetwarzają specyficzne niskie dźwięki, często nawet nienaturalne, celowo wyolbrzymione, stosowane po to, aby zwiększyć ekspresję warstwy akustycznej w filmie. Od subwoofera, a przede wszystkim od wykorzystywanego w nim głośnika niskotonowego (lub głośników), wymaga to więc ekstremalnej wytrzymałości i wydajności.

Wytwarzane przez subwoofer niskie tony są praktycznie bezkierunkowe, co oznacza, że taki niskotonowy zestaw głośnikowy wytwarzane fale akustyczne promieniuje w sposób dookólny, a więc nie tylko do przodu, ale również do tyłu i na boki. Może to powodować interferencje generowanej fali bezpośredniej i fal odbitych, a w konsekwencji podbicia jednych i osłabienia innych częstotliwości z odtwarzanego zakresu. Na to, jak fale akustyczne będą rozchodziły się w pomieszczeniu, będzie miało wpływ m.in. usytuowanie subwoofera. Ustawienie tego elementu systemu nagłośnieniowego może więc poprawić lub pogorszyć przetwarzanie niskich tonów. Zaleca się, aby odległości subwoofera od każdej ze ścian różniły się od siebie. Często subwoofer umieszcza się w rogu pomieszczenia. Oczywiście, poszczególne odległości dobiera się w sposób eksperymentalny, w zależności od akustyki pomieszczenia, jego umeblowania i wykorzystywanego modelu subwoofera. Właściwe usytuowanie niskotonowego zestawu głośnikowego może korzystnie wpłynąć na przetwarzanie basów w domowym systemie audio, nawet w wypadku tańszych konstrukcji subwooferów.

Można wykorzystać niekiedy więcej niż jeden subwoofer. Wszystko zależy od możliwości technicznych i złączy, w jakie wyposażone jest urządzenie wzmacniające sygnał audio, z którym subwoofer bezpośrednio współpracuje, a więc np. przedwzmacniacz lub amplituner wielokanałowy. Modele subwooferów wykorzystywanych w domowych systemach audio, zarówno tych stereofonicznych, jak i wielokanałowych, mogą być bezprzewodowe. Wówczas do urządzenia wzmacniającego podłącza się jedynie specjalny odbiornik sygnału audio wysyłanego przez nadajnik znajdujący się wewnątrz obudowy subwoofera aktywnego.

Subwoofery aktywne i pasywne

Subwoofer może być aktywny (zintegrowany ze wzmacniaczem) lub pasywny (niemający wewnątrz obudowy własnego wzmacniacza). Modele pasywne do działania wykorzystują wzmacniacz zewnętrzny lub wbudowany, np. w jednostkę centralną zestawu audio. W modelach aktywnych stosowane są najczęściej wzmacniacze klasy D. Są one odpowiednio dobrane do możliwości i parametrów technicznych wykorzystywanych w nich konstrukcji głośników niskotonowych, a więc użytkownik nie musi się już martwić o dobór odpowiedniego wzmacniacza do zasilenia takiego głośnika.

Zastosowanie odpowiedniego subwoofera zapewni poprawne przetwarzanie niskich tonów w systemie audio. Modele aktywne mogą mieć dostępne różnorodne regulatory, np. głośności czy częstotliwości odcięcia. Pierwsze to zwykle pokrętła, drugie mogą mieć postać pokręteł (co pozwala na płynną regulację częstotliwości odcięcia) lub przełączników (z dostępnymi kilkoma wartościami tego parametru). Regulując częstotliwość odcięcia, możemy manipulować pasmem częstotliwości odtwarzanym przez subwoofer. Zakres regulacji tego parametru jest nieco inny w zależności od modelu aktywnego subwoofera. Subwoofer aktywny może mieć ponadto przełącznik fazy sygnału. Faza regulowana jest w zakresie od 0° do 180°. Dobór tego parametru pozwala zniwelować różnice fazowe w odtwarzaniu niskich częstotliwości przez subwoofer i pozostałe kolumny w zestawie. Na różnicę faz może mieć wpływ m.in. sposób ustawienia subwoofera w pomieszczeniu.

Głośniki do zabudowy doskonale sprawdzą się zwłaszcza tam, gdzie nie ma miejsca na instalację rozbudowanego systemu z klasycznymi podłogowymi kolumnami głośnikowymi.

Rozstawienie kolumn głośnikowych

Poprawne rozstawienie kolumn głośnikowych w pomieszczeniu ma ogromne znaczenie dla ostatecznego brzmienia dźwięku docierającego z nich do uszu użytkownika. Rozstawienie pary kolumn zestawu stereofonicznego jest i tak znacznie prostsze niż rozmieszczenie całego zestawu kina domowego 5.1, a tym bardziej 7.1- czy nawet 11.1-kanałowego. Przyjęło się, że kolumny zestawu stereo – lewa i prawa – powinny być zwrócone bezpośrednio w kierunku słuchacza i tworzyć względem niego trójkąt równoboczny, a więc wszystkie odległości – pomiędzy kolumnami, słuchaczem a kolumną lewą, słuchaczem i kolumną prawą – powinny być identyczne. W domowych warunkach zasada ta może być jednak często trudna do zrealizowania, chociażby ze względu na umeblowanie mieszkania. Przyjmuje się więc, że dopuszczalna odległość słuchacza od kolumn głośnikowych może być nieco większa niż szerokość bazy stereofonicznej, czyli odległość między kolumnami głośnikowymi (zalecane odległości przedstawiono w tabeli). Dopuszcza się więc, aby słuchacz znajdował się nieco za punktem przecięcia osi promieniowania głośników, a kąt jaki tworzy słuchacz (znajdujący się w miejscu odsłuchu) z kolumnami wynosić będzie wówczas nie 60° (jak w wypadku trójkąta równobocznego), a ok. 40–50°.

Ważna jest ponadto odległość kolumn od ściany, zwłaszcza jeśli otwór bass-reflex w kolumnie głośnikowej znajduje się z tyłu obudowy. Zbyt bliskie sąsiedztwo ściany może spowodować, że niskie tony będą nadto wyraziste, a zbyt dalekie odsunięcie kolumn od ścian pomieszczenia sprawi, że niskie tony będą nieco stłumione. Odległość od ściany powinna wynosić ok. 0,5 m. Problem znika, jeśli otwór bass-reflex znajduje się z przodu kolumny, np. u dołu, pod przetwornikami.

Przy rozstawieniu kolumn należy pamiętać, że nieco inaczej należy postępować z kolumnami podłogowymi, a inaczej z podstawkowymi. Kolumny podłogowe dobrze jest umieścić nie bezpośrednio na podłodze, a np. na specjalnych kolcach, które odizolują konstrukcję kolumny od drgań podłoża. Modele podstawkowe dobrze jest natomiast ustawić na specjalnych stojakach. Dzięki temu będą one znajdowały się na odpowiedniej wysokości względem słuchacza siedzącego np. na fotelu czy sofie. Częstym błędem popełnianym przez użytkowników jest np. ustawianie kolumn na meblościance. Zaburza to nie tylko brzmienie dźwięku, ale i obraz stereofoniczny odtwarzanego sygnału.

System audio może być wspomagany subwooferem, który poprawi przetwarzanie basów. Z rozstawieniem tego typu głośników nie ma jednak zwykle większych problemów. Subwoofer, z uwagi na to, jakie pasmo częstotliwości przetwarza, może znajdować się praktycznie w dowolnym miejscu w pomieszczeniu. Oczywiście, jeśli w systemie audio wykorzystujemy model przewodowy, wówczas użytkownik przy rozstawieniu tego głośnika będzie ograniczony długością kabla, który łączy się najczęściej z wyjściem Pre out w amplitunerze. Tego problemu pozbawieni są natomiast posiadacze subwooferów bezprzewodowych.