Za co kochamy linie transmisyjne I: Różnice pomiędzy wersjami

Aktualna wersja na dzień 16:13, 20 maj 2021

Za co kochamy linie transmisyjne I

Wstęp.

Zamiar napisania tego tekstu powstał około października 2018 i wtedy powstał ten tytuł.

Na wypełnienie treścią trzeba było poczekać kilka lat. Tekst ten jest w pewnej części kronikarsko sentymentalny.

W dawnych czasach (mam tu na myśli lata 60-te) do słuchania muzyki służyły zwykle radioodbiorniki na ogół wyposażone w jeden szerokopasmowy głośnik, z którego dźwięk był łagodnie mówiąc pozbawiony niskich tonów. Oczywiście jest to jakieś „uśrednione” wrażenie bowiem nawet w erze odbiorników lampowych monofonicznych były takie gdzie basów było wystarczająco dużo. Wraz ze społecznym zapotrzebowaniem na mniejsze gabarytowo odbiorniki tendencja do słabych niskich tonów stawała się dominująca. Ta uwaga dotyczy także innych lampowych sprzętów grających takich jak gramofony czy magnetofony szpulowe.

Trochę podobnych rozważań przedstawiono już wcześniej przy okazji wspomnienia o Chopinie (Wspomnienie o Chopinie).

Tak czy inaczej w latach 70 o jakości „sprzętu” często decydowało brzmienie niskich tonów, co zresztą do dziś odgrywa niebagatelną rolę przy konstrukcji kolumn głośnikowych. Mnie udało się w gdzieś w środku lat 70 poodwiedzać trochę audiofilskich sklepów w Londynie. Relatywnie dobrze to pamiętam. W tamtych czasach sprzętem audio handlowały dwa duże sklepy „sieciowe” Lasky’s i Comet, których sprzedawcy bili się ze sobą w dziedzinie niekompetencji, z czego często dworowały branżowe czasopisma. Co do firm nazywanych umownie audiofilskimi, to funkcjonowały one na zasadzie wcześniejszego umówienia z potencjalnym klientem. Miało to dwa uzasadnienia.

Po pierwsze małe pomieszczenie „odsłuchowe” gdzie raczej trudno byłoby przyjmować większe grupkę gości.

Po drugie (co wiąże się z pierwszym ) trzeba było zdeklarować co będzie się chciało wybierać i do jakiego sprzętu będzie się chciało ten wybór odnosić. O co chodzi ? Sprzedawca zestawiał na nasze żądanie „sprzęt marzeń”, do których odnosiło się elementy zestawu, których zakup wchodzi w grę. Rzecz jasna ten pierwszy zestaw stanowiący odniesienie (czyli angielskie „reference”) był zwykle nieprzyzwoicie kosztowny. Ten źródłosłów zadomowił się wśród wielbicieli żargonu, którzy wprowadzili do naszego języka termin „referencyjny”. Jako wiecznie głodny basów przybysz zza żelaznej kurtyny poprosiłem o takie kolumny i wtedy posłuchałem po raz pierwszy linii transmisyjnych IMF TLS 80, będących klasyką gatunku. Pamiętam wrażenie do dziś. Nie bardzo wtedy wiedziałem na jakiej zasadzie to działa, ale podobało mi się bardzo. Oczywiście posłuchaliśmy jeszcze trochę innych „sprzętów”, ale pozostawimy to jako temat na inne okazje.

Wspomniane kolumny wyglądały mniej więcej tak:

źródło: www.usaudiomart.com

Poza dziwnym wyglądem i pokaźnymi rozmiarami moje zdumienie wzbudził głośnik niskotonowy KEF B139. W dalszej części być może jeszcze do niego wrócimy.

Chcemy tego czy nie to 80 TLS stały się symbolem linii transmisyjnej prawie w takim stopniu jak niegdyś elektrolux symbolem odkurzacza. Najłatwiej to sprawdzić zaglądając tutaj: [1]

Podstawy teoretyczne

Przedmiotowa obudowa „transmission line” nosi gwarową nazwę linia transmisyjna lub po prostu linia, choć ma oficjalną polską nazwę OBUDOWA LABIRYNTOWA (co wszakże nie do końca jest zgodne z zasadą działania) Obudowa taka bowiem, to nic innego jak rura, na której końcu umieszczono głośnik. Zgodnie z zasadami znanymi z budowy np. instrumentów dętych w takiej rurze powstanie fala stojąca o długości równej połowie długości emitowanej fali dźwiękowej. (stąd czasem pojawiająca się nazwa linia półfalowa) Oznacza to, że to, co zagra głośnik, w rurze odwróci się w fazie o 180 stopni i zostanie wyemitowane przez jej otwarty koniec.

Ponieważ wiemy, że dźwięk w powietrzu rozchodzi się z prędkością ok. 344m/s to łatwo policzyć że dla częstości 100 Hz długość fali wyniesie 3,44 m a długość rury naszej (półfalowej) linii wyniesie 1,72 m.

No, ale dla prawdziwego audiofila „złotym runem” jest wartość 20 Hz czyli rura pięciokrotnie dłuższa. To już oznacza dość niebezpieczne osiąganie absurdu o długości rury prawie 10m...

Nie pomoże nawet przyjęcie trudnego kompromisu 30 Hz zamiast 20 Hz, bo to nadal bez mała 6 metrów rury.

Zbliżając się więc do rzeczywistości, robimy kolejne założenie, że nasza linia będzie ĆWIERĆFALOWA zamiast PÓŁFALOWEJ. W praktyce oznacza to, że kosztem utraty jakości dla ostatnio rozpatrywanej częstości nasza rura skurczy się o połowę, a to już niecałe 3m czyli wielkość dość realna.

Oznacza to że de facto linia będzie odpowiadała częstości 60 Hz natomiast przy niższych częstotliwościach będzie de facto „głęboką obudową otwartą” (Witort) I tu zbliżamy się do sedna: Założona dolna częstość powinna być równa lub nieco mniejsza od częstości rezonansowej wykorzystanego głośnika. Oczywiście postawienie w pomieszczeniu mieszkalnym bezkompromisowego audiofila rury o długości 2,9 m jest jak najbardziej prawdopodobne, zwłaszcza jeśli mieszka w budynku w którym developerzy jeszcze nie optymalizowali kosztów, ale.... rozsądniej byłoby tę rurę poskładać, tak jak poskładana jest rura fagotu (instrumentu o czynnej długości 2,4 m). Dzięki temu zabiegowi grający na nim muzyk może śmiało wsiąść do tramwaju z instrumentem ledwie 1,5 metrowym... Dzięki temu zabiegowi „połamana” rura zaczyna przypominać labirynt, którym podróżuje dźwięk.

Taka obudowa zyskuje nową nazwę i przy okazji staje się ustawna. A jak pisze klasyk „Dobrze wykonany labirynt o długości półfalowej może tworzyć obudowę o mniejszej objętości, niż obudowa z otworem o identycznej częstotliwości rezonansowej” (Witort). To prawda, ale.... przemilczeliśmy jeden szczegół. Upraszczając - jeśli otwarty koniec rury ma skutecznie promieniować, to powinien pewno mieć jakąś określoną powierzchnię i nie powinna ona być absurdalnie mała, podobnie jak w obudowie z otworem otwór nie powinien mieć średnicy szyjki od butelki. Temu zagadnieniu przyjrzymy się później (powiem kiedy :) ).

IMF 80 TLS to właśnie taka połamana rura, której wylot znajduje się na ścianie czołowej kolumny.

źródło: prospekty IMF 80 TLS (HiFiengine)

Jeszcze trochę teorii

Inni klasycy generalnie zgadzają się co do działania obudowy labiryntowej przy czym oddają po sprawiedliwości historyczne pierwszeństwo kolumnie Stromberg Carlson o poziomym układzie przegród labiryntu.

źródło: Badamajeff & Davis

Badamajew pisze o labiryncie długim na 7 stóp (w wersji ćwierć falowej) dla uzyskania częstości rezonansowej 40Hz Konsekwentnie też nie używa nazwy Transmission Line. (Przy okazji stopa to 12 cali lub 1/ 3 jarda czyli 7 stóp to 9144 mm)

Dodaje ponadto, że wstawienie do takiego labiryntu głośnika o wyższym rezonansie własnym np. 50Hz obniży jego rezonans w obudowie. Poprawi to emisję niskich tonów, ale kosztem liniowości charakterystyki.

Votum Separatum ?

Na tle powyższej teorii istnieje nieco inne podejście którego autorem jest guru od gramofonów i kolumn Matrin Colloms. Twierdzi on bowiem, że teoretycznie linia (labirynt) można wydłużyć do nieskończoności uzyskując doskonałe rozproszenie energii propagowanej przez tylną stronę membrany głośnika. A to oznacza nic innego tylko doskonałą realizację „nieskończonej ogrody” czyli obudowy zamkniętej. W praktyce przekrój kanału linii musi być stosowny dla przeniesienia energii i wystarczająco długi dla fali, którą chcemy wytłumić (zaabsorbować) Oznacza to że linia działająca dla częstotliwości 35 Hz powinna mieć co najmniej 8 m długości. W przekroju powinna mieć około 900 cm kwadratowych (co odpowiada z grubsza głośnikowi 36 cm średnicy) W rezultacie cała obudowa wypada z grubsza o objętości 720 litrów.

Problemem pozostaje wytłumienie szkodliwych harmonicznych, dlatego wytłumienie linii musi być przemyślane i odpowiednio starannie wykonane. I tu klasycy się zgadzają do wytłumienia powinno się użyć wełny owczej czesankowej, która ma własności zdecydowanie lepsze od np. wełny szklanej. Zastosowanie takiego materiału może przy niskich częstościach obniżyć znacznie prędkość dźwięku.

W teorii linia powinna całkowicie wytłumić energię wypromieniowywaną tylną stroną głośnika. Jeśli tak to fakt czy jej drugi koniec pozostanie otwarty, czy zamknięty nie powinno mieć znaczenia. No tak, ale to TEORIA

źródło: High Performance Loudspeakers

W praktyce w pewnym zakresie częstości linia jest układem rezonansowym a opóźnienie dźwięku w linii powoduje (pożądane) odwrócenie fazy. W rezultacie dolna granica przenoszenia kolumny obniża się.

Oczywiście masa powietrza poruszającego się w linii sumuje się z masą głośnika.

W tradycyjnej obudowie masa powietrza jest niewielka zwykle do 20% masy głośnika.

W otwartej linii transmisyjnej, to już masa porównywalna z masą głośnika, co obniża rezonans √2 (1,41) razy.

Ponieważ na to zjawisko ma wpływ prędkość dźwięku a na nią wpływ ma tłumienie przeto obliczenia dla linii „pustej” i wytłumione mogą się znacznie różnić. W praktycznych rozwiązaniach o rozsądnych rozmiarach zasadniczą rolę gra kompromis między dolną granicą odtwarzania niskich częstotliwości a minimalizacją szkodliwych wyższych harmonicznych.

W przeciwieństwie do naszego rodzimego klasyka Colloms podsumowuje: „Ostatecznie, wyniki osiągnięte w linii transmisyjnej często nie są lepsze niż te, osiągane z obudowy bass reflex o takich samych wymiarach. W rzeczywistości koszt uzyskania podobnego skutku z obudowy bas reflex czy biernej membrany może nawet być korzystniejszy. Obecnie linie transmisyjne maja skuteczność poniżej średniej nieadekwatną do ich wielkości”

Bliżej praktyki, czyli PRO9TL

Jak widać z poprzednich rozważań budowa obudowy labiryntowej jest bardziej skomplikowana niż najpopularniejszych obudów zamkniętych lub z otworem. To oczywiście pociąga za sobą rosnące koszty.

Dobrym rozwiązaniem jest więc wykonanie takich obudów samodzielnie. Stosunkowo prostym rozwiązaniem jest przyjęcie układu przegród tworzących labirynt, który można określić jako typowy lub wręcz „klasyczny”.

Jako przykład weźmy schemat opublikowany przez dr A.R. Baileya w Wirless World w roku 1965.

Wymiary na rysunku są orientacyjne proszę jednak zwrócić uwagę że tego typu obudowy mają z grubsza taką sama objętość i dość podobne gabaryty, o różnicach decyduje zaś rodzaj i ułożenie użytego głośnika niskotonowego.

Realizacja omawianych obudów autorstwa Chrisa Rogersa została dość dokładnie opisana w broszurze wydanej przez Badger Sound.

Najważniejsze myśli w niej zawarte wyglądają z grubsza tak:

źródło: Wireless World 1965

Pełna nazwa projektu to PRO 9TL DOMESTIC MONITOR. Autor chce bowiem podkreślić różnicę między studio monitorami które mają za zadnie grać jak na warunki domowe GŁOŚNO. W konsekwencji przy niskim poziomie dźwięku mogą brzmieć „słabiej”. Monitory domowe graj ą w konkretnym otoczeniu gdzie warunki akustyczne mogą być krańcowo różne. Dlatego monitory domowe mają grać dobrze w otoczeniu domowym i powinny zapewnić poprawną pracę całego użytkowanego systemu audio.

Z różnych typów obudów z jakimi Rogers porównuje labirynt wskazuje (słusznie), że na pracę linii wpływ otocznia jest relatywnie najmniejszy.

Autor także odnosi się sceptycznie co do teorii o braku znaczenia czy wylot linii jest zamknięty czy otwarty wobec koncepcji „wygubienia” dźwięku w labiryncie.

Reasumując linia jest więc rurą rezonansową podobną do instrumentu dętego( o czym była już mowa wcześniej ) W układzie rezonansowym powstają anty- reznonansy. Szczególnie dokuczliwa dla jakości dźwięku będzie 5-ta harmoniczna, którą należałoby skutecznie tłumić.

Autor podaje też 4 czynniki mające wpływ na pracę linii.

Po pierwsze: długość linii obliczona teoretycznie jest mniejsza niż rzeczywista z powodu wirów występujących na wylocie linii I w interesującym nas zakresie częstotliwości korekta powinna wynieść średnio 6 cali.

Po drugie: Materiał tłumiący wpływa na prędkość dźwięku, ponieważ proces wyhamowania fali ciśnienia nie jest izotermiczny Dlatego w swoich rozważaniach Autor przyjmuje do obliczeń prędkość 305 m/s

Po trzecie: Wpływ tłumienia na oznaczaną zwykle Q dobroć układu drgającego czyli mocno upraszczając na skłonność układu do „wzmacniania” amplitudy w warunkach rezonansu. Nie wnikając za mocno w szczegóły porządną wartością było Q = 0,6 (zwykle wynosi to ok. 0,8).

Po czwarte kwestia przekroju linii. W idealnym przypadku powinna mieć ona przekrój równy czynnej powierzchni głośnika niskotonowego. Często jednak mówi się, że linia powinna się zwężać. Pomaga to z zwalczaniu anty-rezonansów, ale w nadmiarze pogarsza skuteczność odtwarzania niskich tonów.

Jeszcze bliżej praktyki

W oparciu o powyższe linia PRO 9TL prezentuje się z grubsza jak to przedstawiono na oryginalnym rysunku

źródło: Broszurka PRO9TL

Wedle założeń autora obudowa ma wymiary brutto 91,5 x 34,3x 44,5 cm Dla przypomnienia omawiane wcześniej kolumny to Bailey - 90 x 45 x40, IMF 80 TL - 98 x41 x46. Jak z tego widać kolumny o takim układzie przegród mają podobne wymiary a różnice wynikają głownie ze sposobu ułożenia głośników, głownie zaś z ułożenia KEF B139, który łączy te konstrukcje i jak wiadomo nie jest okrągły 

Wracając do PRO 9TL to znając już wymiary popatrzmy zmierzmy jak teoretycznie wygląda jego długość.

źródło: Broszurka PRO9TL

Po przeliczeniu długość całkowita linii to 2,3 metra (7, 563 stóp). Ponieważ wprowadziliśmy poprawkę co do prędkości dźwięku to dla tej długości uzyskujemy częstotliwość 33 Hz . Rozważając przekrój kanału doświadczenie wykazało, że wlot do linii powinien wynosić 50% więcej niż powierzchnia głośnika wylot zaś powinien być powierzchnią równy powierzchni głośnika.

Szkodliwe antyrezonanse występują w miejscach oznaczonych na rysunku przez X. Logiczne jest zatem aby te miejsca były szczególnie wytłumione, co powinno obniżyć poziom szkodliwej harmoniczne (wedle założenia ) o 3 dB. Oczywiście miejsce tłumienia to nie wszystko należałoby jeszcze sprecyzować co to za materiał.

W tym miejscu korzystamy w wiedzy wspomnianego już wcześniej dr, A.R Baileya z Uniwersytetu w Bradford.

Najlepiej użyć naturalnej wełny o długim włosiu i gęstości ¾ funta na stopę sześcienną czyli ok. 13g na litr.

źródło: Broszurka PRO9TL

Na rysunku pozostawiono ilości wełny w uncjach :)

Kolejnym zagadnieniem jest tłumienie ścianek. Generalnie istnieją tu dwie szkoły.

Pierwsza mówi o tym aby ścianki zrobić tak sztywne, aby nie rezonowały a druga, aby owe rezonanse tłumić.

Ze względu na przegrody w środku konstrukcja obudowy jest sztywna, zwłaszcza duże boczne ściany są solidnie podparte, ale tak czy inaczej większe powierzchnie należałoby wytłumić. Wyspecjalizowanym tworzywem do tego są „bitumicznie laminowane panele filcowe” W latach 70 tych w Zjednoczonym Królestwie występowały w handlu w odcinkach 8,8 x 10,5 cala. Takie panele nie tylko tłumią ścianki ale i zapobiegają „wyciekaniu” dźwięku przez ścianki, co jest zjawiskiem marginalnym ale jednak występującym. W kolumnie PRO 9TL autor szczególnie troszczy się o przegrody wewnętrzne, które są wykonane z cieńszego materiału – 12 mm.

Miejsce naklejenia filcowych paneli pokazuje kolejny rysunek

źródło: Broszurka PRO9TL

Zastosowane głośniki

Jak widać z dotychczasowych rozważań wszystkie prezentowane dotąd konstrukcje używają głośnika Kef B139.

Ponieważ nie czujemy się jakoś szczególnie związani z tym produktem w wersji “spolszczonej” używaliśmy całkiem innych głośników. Ponieważ konstrukcja ta była (i jest) dość popularna w gronie zaprzyjaźnionych fanów linii to wiemy (słuchaliśmy) wielu różnych wykonań. Jak się okazuje konstrukcja jest wysoce “elastyczna” i nawet dość spore odstępstwa od sugerowanego toku rozumowania czy toku obliczeń nie powodują jakiegoś szczególnego uszczerbku na dźwięku. Osobiście odpaliłem, co najmniej kilkanaście par takich kolumn (o budowie przypominającej opisane powyżej konstrukcje). Przykłady omówię później (powiem kiedy).

Co do głośników średniotonowych, to jest z tym pewien problem sprowadzający się do dwu zagadnień:

Po pierwsze głośnik niskotonowy w linii jest przez zwrotnicę odcinany stosunkowo nisko. W konstrukcjach na Kef B139 związane jest to z nietypową konstrukcją tegoż głośnika. Jak wiadomo za membranę robi tam klocek ze styropianu, co skutecznie niweluje zjawisko dzielenia się membrany sprzyjające propagacji tonów średnich.

Dlatego częstotliwość podziału w PRO 9TL wynosi 460 Hz. Aby głośnik średniotonowy mógł podjąć pracę tak nisko musi mieć odpowiednią powierzchnię i zdolność do propagowania niskiego środka a to wiąże się z jego rozmiarami. Oczywiście jeśli głośnik dobrze gra w regionie niskiego środka niekoniecznie musi tak czynić w zakresie wysokiego środka. Dlatego głośnik użyty w PRO 9TL też jest podzielony stosunkowo nisko bo 3,4 KHz.

To z kolei narzuca wymagania na wysokotonowy... Może się więc okazać, że ni stąd ni z owąd kolumna zrobi się czterodrożna... Skomplikuje to co prawda zwrotnicę, ale uwolni nas od wielu ograniczeń zwłaszcza w dziedzinie odtwarzania tonów średnich.

Po drugie umieszczenie głośników trzeba jednak dobrze przemyśleć. Głośniki średniotonowe muszą być osłonięte od tyły, a to może dość ograniczyć przekrój końcowego fragmentu kanału. Oczywiście można w kolumnie nadbudować nad zasadniczą częścią labiryntu komorę na głośnik (głośniki średniotonowe, ale to zwiększy wydatnie gabaryty i tak już dużej konstrukcji.

Jak wynika z dotychczas opisanych wariantów wymiary kolumny zależą oczywiście od zastosowanego głośnika niskotonowego. W końcu to jego gabaryty przede wszystkim powierzchnia jest parametrem narzucającym przekrój labiryntu. Pozostałe głośniki też mają wpływ jeśli trzeba je będzie osłonić od tyłu zgodnie z regułami sztuki. Korzystając z gotowego rozwiązania DIY powinniśmy zastosować 1:1 takie same głośniki, co czasem jest problematyczne ponieważ opisywane konstrukcje są już mocno wiekowe, a czasami tylko kosztowne, bowiem głośniki o udanych konstrukcjach są zwyczajnie "w cenie", czego najlepszym przykładem jest Kef B110. (kto w praktyce używał lub budował kolumny na tym głośniku dobrze wie dlaczego)

Przykładem takiej trochę bardziej skomplikowanej linii jest nieco inna konstrukcja Chrisa Rogersa opisana w Hi Fi answers w roku 1975.

żródło: Hi Fi Answers

Jak widać kolumna zrobiła się czterodrożna, a niskośredniotonowy Kef B110 ma zapewnioną sporą przestrzeń życiową. Nie całkiem mnie to przekonuje, bowiem przy podziale 375 Hz najlepsze cechy B110 po prostu nie są wykorzystywane, więc trochę szkoda tego głośnika do tej roli.

Konsekwencją postawienia w ten sposób niskotonowego jest to że kolumna zrobiła się wąska i głęboka z grubsza ma gabaryty 92x50x31 cm.

W praktyce DIY najrozsądniej jest pozostawić w ściance czołowej tylko głośnik niskotonowy i niespiesznie, a przy tym solidnie poeksperymentować z doborem pozostałych głośników grających eksperymentalnie poza obudową.

Dla tych, którzy z podjęciem decyzji maja kłopot, pozostaje w końcu możliwość zamontowania np. kilku tweeterów z przełącznikiem. One bowiem akurat zwykle mieszczą się w tunelu linii łatwo, a miejsca na ściance czołowej raczej nie zabraknie...

Linia transmisyjna a sprawa polska.

Liczne zalety opisywanych obudów spowodowały chęć budowania ich także w Polsce.

Oczywiście o stosowaniu takich samych głośników jakie rekomendują opisy brytyjskich konstrukcji linii raczej nie wchodziło w grę. Co prawda koszt budowy linii AD 1975 Cris Rogers określa na Ł 83 za parę ale trzeba przypomnieć, że trzeba by na tę kwotę pracować w PRL prawie 10 miesięcy. Co do reszty materiałów nie było już tak źle.

• Kwestia desek

Zalecany materiał czyli "medium density chipboard" dawało się upolować w sklepie z deskami. Pewien problem stanowiło cięcie.

Dzielne załogi sklepów w momencie kiedy pokazał się towar przeżywały gehennę. Były oczywiście wyposażone w profesjonalne piły tarczowe (takie z odlanym z żeliwa stołem i sztywną przykładnicą), ale panował generalny zwyczaj aby z owej przykładnicy nie korzystać. W sklepie kłębiły się więc grupki ludzi z ołówkiem miarką i linią w ręku aby namalować na arkuszu kreski wedle, których guru piły tarczowej mógłby to pociąć. Oczywiście, aby to narysować trzeba taką płytę położyć płasko na podłodze co zdecydowanie ograniczało ilość klientów, bo po prostu wymagało powierzchni. Narysowane kreski i perwersyjna sztuka pilarza powodowała że złożenie z tego potem prostego prostopadłościanu nie było fizycznie możliwe... Oczywiście cięcie tego krzywo było trudniejsze niż cięcie prosto, ale fachowcy dawali radę. W końcu udało się znaleźć sklep gdzie sympatyczny pilarz starannie i niedrogo robił to czego jego inni koledzy nigdy nie opanowali. Sęk w tym, że zaopatrzenie rozrzucało arkusze płyt dość losowo dlatego zdarzało się, że płyty pojawiały się w miejscach pracy pilarzy dwuleworęcznych.

Najśmieszniejsza historia jaką przeżyliśmy była taka:

Uzyskaliśmy informacje że w najbardziej znany sklepie z deskami na tyłach Nowego Światu jest "wiórówka". 19 mm czyli 3/4 cala (obecnie w dobie komputerów stu-bitowych 3/4 cala to 18mm).

Błyskawiczna akcja jedziemy. Towar faktycznie jest, ale pilarza nie daje się przekonać do użycia przykładnicy czyli "culagi" Koleś wyraźnie się bawi tą sytuacją...

Szybka decyzja bierzemy 4 pełne arkusze... Przed sklepem kierowcy taksówek bagażowych zacierają ręce i wymieniają z pilarzem porozumiewawcze gesty. Wychodzimy ze sklepu na dachu poczciwego Dużego Fiata kładziemy kocyk na nim 4 arkusze wióra.

Otwieramy okna i przepasujemy je pojedynczym sznureczkiem zawiązanym na kokardkę.

Ruszamy. Całą drogę trzymaliśmy "ładunek" przez otwarte okna i jadąc spokojnie dojechaliśmy na Żoliborz, do "naszego" sklepu. Nie było co prawda towaru, ale był nudzący się, a życzliwy pilarz. Trochę było strachu przy zjeździe Tamką nad Wisłę, ale był to strach na zapas. Te płyty mogły ważyć około 350 kg, więc zachowywały się w miarę stabilnie.

Oczywiście w takie oszczędności jak zastosowanie płyty cieńszej niż 19mm nikt się wówczas nie bawił. Dlatego w linii spolszczonej wszystko jest z "wióra" 19mm.

• Kwestia listew

Jak widać z opisów wszystkie łączenia są w kolumnach wzmacniane listwami. Do tego wystarczyła już prawie każda stolarnia dysponująca z reguły typowymi deskami calowymi, co pozwalało na uzyskanie listew o przekroju ok 22 mm.

• Kwestia tłumienia

Treść cytowanych źródeł nie mówi dobrze o tłumieniu kolumn gąbką...

"Long fibre wool" brzmi zagadkowo, ale w owych czasach istniało coś takiego jak gręplarnie, gdzie można było za grosze kupić wełnę gręplowaną chyba bawełnianą. Spełniała ona swoje zadanie, a jej naturalność potwierdzaly pojawiające się czasem mole :)

Alternatywą była wełna mineralna (zwykle żółta) używana profesjonalnie w panelach głuszących.

Filc do tłumienia oczywiście można było kupić w sklepach "zaoparztenia technicznego" ale w tej roli pozytywnie zweryfikowaliśmy wykładziny dywanowe, dostępne w wielkim asortymencie i różnej jakości.

• Kwestia głośników

W rodzimych wykonaniach dość szybko wyewoluowała wersja z głośnikiem 12 calowym, który akurat Tonsil zaczął już produkować, wówczas w wersji GDN 30/60. Zdobycie ich nie było łatwe, ale przy odrobinie sprytu i dużej dozie cierpliwości jednak było możliwe.

Trzeba było jedynie trochę pozmieniać wymiary.

W znanym mi gronie budowniczych najwięcej kolumn powstało takich:

Widok "rozstrzelony" z zaznaczeniem rozmieszczenia listew:

Tabela z wymiarami elementów:

Rozkład cięć na arkuszu "wiórówki":

Tłumienie zgodnie z filozofią podaną przez Chrisa Rogersa przy okazji PRO9 TL.

Autorem wszystkich rysunków adaptacji TL do głosnika 12 calowego jest Tomek Cieślak.

• Małe uzupełnienie kwestii głośnika...

Dawno, dawno temu miała miejsce taka oto sytuacja.

Robiliśmy jakieś eksperymenty spędzając mile czas na porównywaniu głośników. Z barku lepszych pomysłów wyjęliśmy z kolumny zbudowanej na prawie najlepszym głośniku świata czyli Tonsil GDN 30/60 wkładając w jego miejsce prawie najpopularniejszy głośnik estradowy czyli GDS 30/15 (lub może 30/30). To się nie powinno udać w końcu rezonanse własne tych głośników zasadniczo się różnią...

Okazało się jednak, że uzdrowicielskie działanie linii tak „uśrednia” funkcjonowanie głośnika, że zabrzmiało to w sposób całkiem akceptowalny. Płynie stąd wniosek, że do doboru głośnika niskotonowego do linii nie jest zagadnieniem w praktyce tak trudnym jak wynikałoby to z teorii. Oczywiście zapamiętaliśmy to doświadczenie niespecjalne się nim chwaląc. Dla dodatkowego utrudnienia wyjaśnienia zjawiska dodam tylko że także impedancje podmienianych głośników też były różne, a więc zwrotnica też łagodnie mówiąc nie funkcjonowała tak jak trzeba... Dziwne, ale jednak się zdarzyło :)

Inni klasycy i ich rozwiązania

• Dr A.R.Bailey

Wymieniany już wcześniej dr Bailey jest jednym z klasyków linii transmisyjnej, ale znany jest także z opublikowania W 1972 roku projektu linii o dość odmiennej budowie. Założeniem było pozbycie się kolejnych harmonicznych powstających w obudowie typu "rura". Bailey postuluje rezygnację z kanału o równoległych ściankach ułożonych prostopadle do siebie na rzecz kanału o przekroju trójkątnym i czworokątnym. Na poglądowym rysunku widać, że zamiast prążków odpowiadających kolejnym harmonicznym mamy do czynienia z ciągłym rozkładem reprezentującym wszystkie częstotliwości ale o bardzo malej amplitudzie...

źródło: Wireless World

Rysunek jest poglądowy i należy go odczytywać wyłącznie jakościowo.

Sama konstrukcja wygląda na stosunkowo prostą, urzeka zwłaszcza małą ilością elementów. Ścianki nie muszą być też koniecznie fazowane, bowiem można to nadrobić odpowiednim uszczelnieniem i precyzją dopasowania.

źródło: Wireless World

Mówiąc o gabarytach 90x46x38 cm możemy wyciągnąć prosty wniosek że tak naprawdę to ćwierćfalowej konstrukcji labiryntowej towarzyszą dość podobne wymiary i w sumie bez znaczenia jest czy tunele są prostopadłościenne czy nie.

W wersji opublikowanej w Wireless World Bailey proponuje dwa alternatywne zestawy głośników. Jeden oczywiście z Kefem B139...

Podaje też gdzie kupić wełnę o długich włóknach na wytłumienie kolumny deklarując cenę 53 pensy za funt :)

O ile pamiętam zbudowaliśmy w gronie znajomych dwie pary tych kolumn. Okazało sie że mimo druzgocącej przewagi teoretycznej wolimy jednak brzmienie tych zbudowanych wedle wytycznych Rogersa.

• P.Atkinson czyli ze skrajności w skrajność.

Projekt linii P.Atkinsona pojawił się w HiFi News & Record Review w roku 1976. pod bezpretensjonalnym tytułem "State of Art Loudspeakers" Kolumna jest czterodrożna i oparta o omawianą już wcześniej kombinację Kef B139 i Kef B110 W swojej zasadzie działania jest to konstrukcja doskonale już nam znana z omówionych wcześniej tyle że labirynt o "klasycznym" kształcie "owinięto" jeszcze jedną warstwą tunelu. Obudowa będzie zatem bardziej skomplikowana. Co do gabarytów, to autor zakłada wysokość poniżej 90cm, co musi zaowocować węższymi kanałami labiryntu. Obudowa jest przy tym rozsądnie wymyślona tak, aby sprawiać wrażenie mniejszej niż jest w rzeczywistości dzięki wylotowi linii znajdującemu się w "cokole".

źródło: HiFi News & Record Review

Takiej linii nie zbudowaliśmy nigdy, więc nie będzie żadnego komentarza co do brzmienia.

Jedną z wad obudowy labiryntowej w dotychczas opisanych wariantach są jej wymiary gabarytowe.

I w tym miejscu pora opisać drugą konstrukcję P.Atkinsona dwudrożną linię zbudowaną na głośniku Kef B110.

W moim przekonaniu jest to dość udana konstrukcja i na dodatek bardzo "elastyczna" jeśli chodzi o zastosowany głośnik, a budowa sprzyja wymianie przedniej ścianki, więc niewielkim kosztem można interesująco poeksperymentować.

Niestety oryginalny rysunek pochodzący z HiFi News & Redord Review z roku 1978 jest dość słabej jakości z pewnością wystarczy jednak jako poglądowy.

źródło: HiFi News & Record Review

Jak widać z załączonego obrazka obudowa jest mała (45 x 22,5 x 26 i pewno dzisiejsi audiofile zakwalifikowaliby ja do grupy kolumn "podstawkowych" niezależnie od tego jak zabawny jest ten podział sam w sobie.

Tych kolumn powstało w gronie znajomych między 5 a 10 par i rzeczywiście obudowa zachowała wszystkie cechy charakterystyczne labiryntu, przy naprawdę niewielkich wymiarach.

Pozostaje jeszcze jedno pytanie skąd w czasach realnego socjalizmu mieliśmy głośniki Kef B110 Otóż nie mieliśmy, ale to nie przeszkadzało :)

Tak się bowiem złożyło, że wówczas na rynku brytyjskim z powodzeniem sprzedawane były kolumny Videoton Mimimax. Kolumienki te robiły na Wyspach Brytyjskich za tani zamiennik legendarnych LS3/5A. Może kiedyś podejmiemy temat kolumn marki Videoton...

Oparte były o głośnik HA13/13K. W Polsce kolumienki te były sprzedawane w komplecie z radiem Chopin wspominanym już na Technique.pl. Wobec powyższego występowały (bo musiały występować) jako cześć zamienna.

I to na nich w latach 80 tych powstawały "polskie Atkinsony".

Podsumowanie

W tym opracowaniu podano trochę teorii znanej z książek i artykułów a dotyczących budowy obudów głośnikowych typu "Transmission Line".

Teoria podana jest w dużym uproszczeniu i dużym skrócie. Mam nadzieję, ze wystarczy do samodzielnego zaprojektowania wymiarów budowanej kolumny.

Podano także trochę informacji praktycznych wynikłych z fizycznego zbudowania wielu egzemplarzy i wariantów kolumn pracujących w oparciu o tę zasadę działania. Kolumny takie miały swoje chwile świetności około 40-50 lat temu. Wracamy do tematu z takiej oto przyczyny:

• W czasie jaki upłynął marketing opanował świat i zaczął nim rządzić.

Powstała wówczas zasada "będzie tylko trochę gorzej ale za to dużo taniej" spowodowała dwa skutki.

• 1. Pod strzechy trafił sprzęt o dobrych (na papierze świetnych) parametrach, który jest tani i na ogół nienaprawialny.
• 2. Sprzęt wykonywany uczciwie i zgodnie z tradycyjnymi regułami sztuki i prawami fizyki oddalił się cenowo od przeciętnego użytkownika jeszcze dalej, niż było to w latach jakie wspominamy.

Co mam na myśli oceni każdy, kto obejrzy co ma w środku przeciętna kolumna "budżetowa" zrobiona oczywiście na CNC, a co ma przeciętna kolumna z dawnych lat. Nie o rzeczy jest także popatrzeć na zawartość tworzyw sztucznych :) Dlatego sądzę, że powoli wracają czasy, w których, aby dysponować zacnymi kolumnami w rozsądnej cenie, trzeba je albo zbudować samemu, albo rozsądnie reanimować jakiegoś "klasyka" zwanego obecnie "vintagem".

Dlatego w tekście staramy się podawać informacje odpowiadające na pytanie: dlaczego ? skupiając się raczej na regułach niż gotowym przepisie przypominającym te z książek kucharskich.

Ponieważ jak wspomniałem linii transmisyjnych stoi u zaprzyjaźnionych osób dość dużo, to w kolejnym odcinku spróbujemy się skoncentrować na ich prezentacji.

Tekst przygotował: dr inż. Maciej Tułodziecki

Źródła:

Alexander Witort, Głosniki i zespoły głosnikowe, WKiŁ, 1976

Chris J. Rogers, Build this Monitor Speakers art, Hi Fi Answers, 1975

Chris J. Rogers, PRO9TL Domestic Monitor, instrukcja budowy wydana przez Badger Sound, 1978(?)

A.R.Bailey, A non Resonant Loudspeaker Enclosure Design, Wireless World, 1965

A.R.Bailey, The Transmission-line Loudspeaker Enclosure, Wireless World, 1972

P. Atkinson, State of Art Loudspeaker, Hi Fi News & Record Review, 1976

P. Atkinson, A "MINI LINE" Transmission-line designed by P.Atkinson, Hi Fi News & Record Review, 1978

Martin Colloms, High Performance Loudspeakers - (Fourth Edition), 1991

Alexis Badamajeff & Don Davis, How to Build Speakers Enclosure, 1966 (wydanie 23-cie 1990)

Część druga.

Powrót do "Strony głównej"

Powrót do "Drobnych porad"

Powrót do "Wydania 2021"