Hangdoboz megtervezése

Régi diyaudio.hu fórum legnépszerűbb témáihoz tartozott a hangdobozok építése, illetve a hangdobozok megfelelő megtervezése. Számos olyan hozzászólást olvashattunk, melyekben mindenki leírta a saját véleményét, észrevételét valamilyen hangdoboz építéshez kapcsolódó témakörnél. Volt olyan, amikor ezekkel az észrevételekkel a többség egyetértett, és olyan is volt, amikor nem teljesen. Például: Ki milyen dobozanyagot használ, vagy javasol? Zárt vagy reflexes hangdoboz a jó? Vagy mi a legjobb dobozcsillapító anyag? Nehéz az igazságot megtalálni. Viszont nekem is van egy álláspontom, erről fogok itt beszámolni.

Kezdjük a hangdobozok hangolásával. Mikor van erre szükség? Először is akkor, ha dinamikus hangszórót használunk. Dinamikus hangszóró a legelterjedtebb hangszórótípus, mélyhangszórót gondolom mindenki ismeri, mivel az is ilyen, de sok esetben a középhangszóró, illetve a szélessávú hangszórók legtöbbje is dinamikus hangszóró. Magashangszórónál régebben használtak ilyen fajtát, manapság már annyira nem jellemző. Mi a másik dolog, ami fontos a dinamikus hangszóróknál? Egy megfelelő hangolású és kialakítású hangdoboz. Ha ez nem lenne, nem működne jól a hangszóró, önmagában akusztikus rövidzár lépne fel a hangszóró eleje és a hátoldala között, ami kioltaná az általa sugárzott hangok többségét főleg a mély és közép hangfrekvencián belül. Éppen ezért fontos dolog, hogy a dinamikus hangszórónak mindig legyen megfelelő hangdoboza.

A “tipikus” dinamikus hangszóró.

Milyen hangolású lehet egy hangdoboz? Lehet zárt, vagy valamilyen szellőzős, például reflexes, vagy részlegesen reflexes/zárt hangdoboz. Létezik olyan is, ami egy széles lap tulajdonképpen, tehát a hangszóró nem egy dobozban van, hanem egy széles előlapra van felszerelve, főleg a középhangszóróknál használják, dipólnak nevezik. Én ezzel itt különböző szobaakusztikai okoknál fogva nem foglalkozok, és ennyivel le is zártam ezt a témát. Így a pók sem fog belemászni, vagy a légy lepetézni a tekercsek közé, megfelelően kialakított reflex dobozú hangszórónál sem. Viszont bármilyen fajta is legyen egy hangdoboz, mindegyiknek van egy nagyon fontos funkciója, amit ugye előbb is említettem, az akusztikus rövidzár megszüntetése.

További doboztípusokkal nem foglalkozom.
2.5 utas hangsugárzó hangszóróihoz teljesen megfelelő a reflexes hangdoboz.

Nézzük először a zárt hangdobozt. Mit csinál ez? A hangszóró hátoldalát minden oldalról lezárja, elkülöníti, tehát majdnem úgy viselkedik, mint egy nagy hangfal, aminek a hangszóró egyik oldala az egyik szobában van, másik oldala a másik szobában, és a két szoba teljesen el van különítve egymástól, így nem jön létre az akusztikus rövidzár, mindkét szoba megkapja a hangszóró teljesítményének a felét. A zárt hangdoboz viszont csak majdnem hangfal. Miért? Először is ott van a hangdoboz mérete. Ami nyilván sokkal kisebb lesz, mint maga a szoba, különben be sem férne a hangsugárzó. És miután a membrán mozog, így a hangdobozban lévő levegő is mozogni, rugózni kezd, ami ugye hatással lesz a hangszóróra, és ezzel együtt ugye a kapott hangra. És milyen hatással? Főleg negatív hatással a mély és közép hangfrekvencián belül. Először is fontos tisztázni egy nagyon fontos dolgot a zárt hangdobozokkal kapcsolatosan: A magasabb jóságú hangszórók (Qts = >0.4) csak zárt dobozokban használhatóak jól. A zárt hangdoboz további előnye, hogy a benne lévő levegő nem enged túlzott membránkitérést, ha a doboz hangolása Qtc = 0.7 vagy annál nagyobb. Egy esetleges elektronikus mély hangkiemelésnél célszerű ezért zárt hangdobozt használni. És mivel a doboz nem szellőzik, jobbik esetben legalábbis, nem tud beleköltözni a pók, a molylepke, vagy a házi macska által megfogott, utána elengedett egér vagy patkány a hangdoboz mélyére kirágni a hangszórót vagy éppen a hangváltó tekercsét.
Viszont a zárt doboznak ezzel együtt jelentős hátrányai is vannak. Először a hangszóró teljesítményének legalább a felét megfogja és azt a hangdobozon belül tartja, tehát elégeti. Ezzel együtt növeli a torzítást akár a mély, akár a közép hangfrekvencián belül. És miután nem szellőzik a doboz, így a hangszóró alsó határfrekvenciája akár 1 oktávval magasabb lehet, mint a szellőző doboz, azaz például reflexes doboz esetében.

Térjünk is egyből rá a reflexes dobozra. A bass reflex a szellőző dobozok egyik fajtája. Mi kell hozzá? Először is olyan hangszóró, melynek Qts értéke nem nagyobb, mint 0.4, tehát érdemes Qts 0.3 vagy az alatti értékű hangszórót választanod, különben nem lesz jó a reflexes hangdobozod. Szerencsére az általam ismertetett dinamikus hangszórók tudják tartani ezt az értéket, tehát reflexes dobozba szerelhetők. Utána kell egy megfelelő nagyságú hangdoboz, megfelelő nagyságú belső nettó térfogattal. Ezt mindig a hangszóró paraméterei határozzák meg, milyen is kell. És kell egy szellőző, tehát reflexcső, amit megfelelő méretre kell állítani, ennek az értékét a hangszóró paramétere és a hangszóró doboza együttesen fogja meghatározni. Hogy miért kell jó szellőző doboz? Középhangszórónál egyből jobbak lesznek a középhangok, mélynél a mélyhangok, amennyiben megvan hozzá a megfelelő hangszóró, mint például a mélynél a ScanSpeak valamelyik 30 centis vagy 32 centis átmérőjű hangszórója. Mélyhangszórónál visszaad valamennyi mélyhangot a hangszóró másik oldaláról is, ezzel együtt mélyebbre megy, több lesz a szubbasszus. Tehát összességében sokkal jobb választás a reflexes hangdoboz. Reflexcső helyet négyzet vagy akár háromszög alakú is lehetne a szellőzőnyílás, de azokba jobban beleütközhet a kiáramló levegő, turbulenciát okoz, ezzel olyan hangokat keltve, ami nem illik oda. Éppen ezért maradunk a reflexcsőnél, aminek minden sarka le van direkt kerekítve, hogy ne okozzon turbulenciát.

ScanSpeak 32W 4878T00 hangszóró optimális hangolása véleményem szerint.
Csak 20 literrel több a doboz nettó térfogata az optimális zárt dobozhoz képest.

Mi lehet a reflexdoboz hangolásnak a hátránya a zárt dobozhoz képest? Először is hangolási frekvencia alatt nem fogja meg a membránt, nem csillapítja ami leginkább a mélyhangszórónál lényeg, legalább is olyan hangszórónál, amit a mélytartományban használunk. Mellette a hangolási frekvencia alatt 24dB/oktávval csökken az átvitel, de ez nem gond, amennyiben jó a mélyhangszóród. Rosszabb tranziens viselkedéssel rendelkezik Qtc = >0.7 hangolású zárt dobozhoz képest, ami főleg a kiterjesztett mély hangtartománynál gond, viszont ehhez kellene a legnagyobb térfogatú hangdoboz is, tehát a hangdobozod hangolásnál a kiterjesztett mélytartomány helyet az optimális hangolást válaszd. Az optimális hangolás átvitele, görbéje néz ki a legszabályosabban az F3-nál, hasonlóan, mint egy átlagos erősítő átvitele, vagy Orion HS280 hangdobozaira felkarcolt átviteli görbe, ami ugye köszönőviszonyban sincs a valósággal. Ha ezen túl vagyunk, ügyeljünk a molylepkékre, a pókokra hogy ne másszanak bele a dobozba, és a macskát se engedjük be a lakásunkba úgy, hogy egeret vagy éppen patkányt fogott, ami kirághatja a hangszórót. Ezenfelül precízebb dobozhangolásra lesz szükség, mert a reflexcső méretezését könnyű elszúrni. Elektronikus mélytartomány kiemelést itt ne használj, el kell döntened, hogy megfelelő-e a reflexdobozod akusztikus mélye, vagy inkább zárt hangdobozt használsz elektronikus mélyhang kiemeléssel, mint amilyen a Linkwitz Transform is. Én használtam, és nem győzött meg, hangszórót viszont szépen leterhelte.

Milyen legyen a hangdoboz anyaga? Én a vízálló ragasztású rétegelt lemezt tudom javasolni. Nyír vagy bükk rétegelt lemezt leginkább. Változó minőségűek egyébként, tehát önmagában a rétegelt lemez alkalmazása még nem garancia arra, hogy a hangdobozod a legjobban fog szólni. Másfajta faanyagú hangdobozt, legyen az tömör-fa, MDF-lap vagy éppen pozdorja/faforgácslap nem tudom ajánlani. Pozdorját csakis próbadobozhoz, vagy tényleg nagyon egyszerű, olcsóbb hangdobozhoz ajánlom. Lehetett olyanokról is olvasni, hogy vékonyabb MDF-lapot vagy HDF-lapot ragasztottak össze rétegelt lemezzel. Én nem bonyolítom túl, vastagabb rétegelt lemezt tudom javasolni, amennyire a pénztárcád megengedi. 18 mm-től ne legyen vékonyabb. Felületkezelést viszont ajánlom, szerintem ha minél vastagabb a rétegelt lemez, annál kevésbé határozza meg a felületkezelés a doboz hangját, de nem vizsgáltam meg ezt a kérdést, nem tudok róla beszámolni. A felületkezelést mindenképpen ajánlom a hangdobozhoz.

Milyen legyen a hangdoboz merevítése? Mennyi merevítő legyen benne? Lehetőleg annyi legyen, amennyit beletudsz rakni úgy, hogy a doboznak a szükséges nettó térfogata azért meglegyen.

Milyen legyen a hangdoboz belső kialakítása? Ha nem ügyelsz erre, dobozban lévő állóhullámok jelentősen felerősödhetnek, melyek rendkívül mértékben fogják meghatározni, azaz elrontani a hangsugárzód hangját. Kerülni kell minden párhuzamos oldalt a hangdoboz egy kamráján belül. Ezt igen nehéz elérni, viszont kidolgoztam egy tervet, ami majdnem jó lett, de csak majdnem, mert hagytam benne két párhuzamos oldalt egy kamrán belül, amit nem kellett volna. További hangdoboz terveimben már ez sem fog szerepelni.

Saját tervezésű hangdobozom első verziója, ami megépítésre került. Következő verzió részben hasonló lesz, viszont a kamraelválasztó lapok nem lesznek egymással párhuzamosan rendezve, megszüntetve ezzel az összes jelentős állóhullám keletkezését a hangdobozon belül.

Azért is mutattam be ezt a hangdoboz rajzot, mert felülnézetből igencsak jól sikerült a lapok elrendezése úgy, hogy közben a doboz súlypontja is teljesen rendben maradt. Az új hangdobozaimban a megmaradt párhuzamos lapokat fogom megszüntetni úgy, hogy például az egyik kamraelválasztó lapot jelentősen megdöntöm, vagy a magashangszórónál szimmetrikus trapézt alakítok ki, körülbelül hasonló elrendezéssel elölnézetből, ahogy most a doboz kinéz felülnézetből. Ezzel a lépéssel megszüntetem a dobozban fellépő állóhullámok többségét, amik egyébként negatív hatással lennének a kapott hangra. Végigkopogtattam az eddig megépült hangdobozt, és a két párhuzamos oldalon kívül bizony nem keletkezett benne állóhullám.

A dobozban lévő állóhullámokat különböző csillapítóanyagokkal szokták legtöbbször megszüntetni. Ilyen például a kombinált struktúrájú kártolt gyapjú, amit alkalmazok jelenleg. Nem mindegy, hogy milyen pozícióban van, és az se, hogy mennyit használsz belőle. Fontos, hogy két oldal hangdoboza egyforma mennyiségű kombinált struktúrájú kártolt gyapjút tartalmazzon, egyforma elrendezéssel! Ahogy minden, a dobozban alkalmazott csillapítóanyag is meghatározza a hangsugárzó hangját. A későbbi hangdobozaimnál nem szeretnék a mély-közép hangszóróhoz csillapítóanyagot alkalmazni, de lehet, hogy továbbra is szükség lesz rá.

(cikk még nincs befejezve!)