Houkuttelevan tuotteen haaveilu esitetekstien perusteella kuuluu ainakin miesten perustoimintoihin. Vaan mitä sen esitteen perusteella voi oikeasti tietää ja mikä vain johtaa harhaan?
Esitteen, paperisen tai nykyään todennäköisemmin netissä olevan, selaaminen ja tuotteesta haaveilu on jokaiselle tuttua. Esitetekstin, datan ja kuvien perusteella sitten piirrämme haluamamme tuotteen ympärille sädekehän, jolla perustelemme ostopäätöstä. Muutamme tunnepohjaisen haluan-määreen keinotekoisesti järkisyillä perustelluksi. Vaan mitä kaiuttimien hankkija voi oikeasti saada selville valmistajan ilmoittamista numeroarvoista ja etenkin, mitä ei voi?
Vähän vinoillen voi sanoa, että esitteestä kannattaa katsoa kaiuttimen mitat ja massa, ne kertovat mitat ja massan. Muu sitten johtaa enemmän tai vähemmän harhaan.
Iso kaiutin kuulostaa isolta, kuulostaahan?
On helppo ajatella, että isokokoinen kaiutin on suunniteltu isoon tilaan ja se soi muhkeasti. Muhkeus ei kuitenkaan johdu kaiuttimen koosta tai bassoelementtienkään koosta. Kaiutinsuunnittelija voi säätää oikealla bassoelementin valinnalla ja jakosuotimella pikkukaiuttimen soimaan tuhdin muhkeasti isossa tilassa ja 15-tuumaisella bassoelementillä olevan ponnettoman piipittävästi.
Tyypillisesti isokokoinen kaiutin on suunniteltu soimaan täyteläisesti isossa tilassa ja moni pienempi kaiutin taas kaipaa vähän pienen huoneen tuomaa korostusta bassoille soidakseen optimaalisesti. Tämä siksi, että kaiutinvalmistajat tietävät, millaisiin huoneisiin minkäkin kokoisia kaiuttimia useimmiten hankitaan ja suunnittelijat miettivät kaiuttimien sointiominaisuudet sen mukaan. Iso kaiutin ei kuitenkaan automaattisesti tarkoita alas ulottuvaa bassoa eikä täyteläistä yleissointia eikä varsinkaan iso bassoelementti tarkoita noita asioita, äänensävy luodaan kaiuttimessa jakosuotimella ja samankokoiset bassoelementit voivat toimia hyvin eri tavoilla.
Onko tarpeeksi tehoa?
Numeroarvoista teho, herkkyys, impedanssi ja bassotoiston alaraja ovat ainakin ne huomion keräävät. Kyllä, huomasit aivan oikein, kirjoitin tahallani väärin teho. Oikeasti passiivikaiuttimessa ei ole yhtään tehoa koska siinä ei ole vahvistinta tuottamassa tehoa. Se passiivikaiuttimen tehonkesto ei kuitenkaan valitettavasti ole juuri järkevämpi numero. Ensinnäkin siksi, että se ei vaikuta pennin vertaa siihen, miltä kaiutin kuulostaa normaaleilla kuunteluvoimakkuuksilla ja toiseksi se on kiitettävän harhaanjohtava myös kaiuttimen tehonkeston suhteen.
Ilmoitettu tehonkesto kuvaa sitä määrää sähkötehoa, jonka kaiutin kestää tietyllä taajuusalueella ilman, että kaiutinelementin moottori vauroituu ylikuumenemisesta. Tuo terminen eli lämpötilaan perustuva tehonkesto ei vain ole koko totuus. Bassoilla rajaavaksi tekijäksi muodostuu tyypillisesti ensin mekaaninen tehonkesto eli bassoelementin liikevara loppuu kesken paljon aikaisemmin kuin puhekela ylikuumenee.
Ja ennen kuin bassokartion mekaaninen liikevara loppuu, bassotoisto on jo säröllä eli puhdasta ääntä ei saada koko liikevaran matkaa. Ainakin kaiutinrakentajat tietävät termin lineaarinen liikepoikkeama eli lineaarinen xmax, se kuvaa kartion liikevaraa yhteen suuntaan keskiasennosta niin, että toiminta on nimensä mukaisesti edes jossain määrin lineaarista. Lineaarisuudellekin eri valmistajat antavat erilaisia määritelmiä ja kaksi nimellisesti samalla lineaarisella liikepoikkeamalla olevaa bassoelementtiä voivat tuottaa hyvin erilaisen määrän säröä ja kompressiota samalla kartion liikeradalla moottorin rakenteesta riippuen. Yksinkertaiset perusmoottorit (magneettipiiri, puhekela runkoineen ja kartion ripustukset) tuottavat enemmän säröä, sekä harmonista että keskeismodulaatiosäröä (matalat taajuudet vaikuttavat siihen, miten puhtaasti korkeammat taajuudet toistuvat), kuin kehittyneemmät moottorit.
Ja ennen kuin bassokartion mekaaninen liikevara loppuu, bassotoisto on jo säröllä eli puhdasta ääntä ei saada koko liikevaran matkaa.
Bassoalueen lisäksi diskantti eli korkeimmat taajuudet ovat myös tehonkestoltaan jotain muuta kuin esitteeseen tai kaiuttimen tyyppikilpeen kirjoitettua. Musiikissa ei ole paljoa energiaa korkeilla taajuuksilla ja siksi normaalisti kuunneltavalla materiaalilla korkeimmille taajuuksille ei kulu yhtä paljoa tehoa kuin bassoille ja keskitaajuuksille. Jos tehonkestoltaan satawattiseksi ilmoitettuun kaiuttimeen syötettäisiin sata wattia 20 kilohertsillä eli ihmisen kuuloalueen ylärajalla, ei välttämättä ehtisi kuulua edes rapsahdusta ennen kuin diskanttielementti olisi palanut rikki. Vain kevyt palaneen haju saattaisi paljastaisi tapahtuneen.
Tavallisessa arkikuuntelussa harvoin käytetään edes yhtä wattia tehoa. Tämä johtuu siitä, että normaalikaiuttimen herkkyys, saatava äänenvoimakkuus yhdellä watilla, on luokkaa 85 – 90 desibeliä yhden metrin päähän eli sillä yhdellä watilla saadaan varsin paljon ääntä. Toisaalta sitten jokainen tehon tuplaus tuo vain kolme desibeliä lisää äänenpainetta suhteessa siihen yhdellä watilla saatavaan äänenvoimakkuuteen: 2 W = +3 dB, 4 W = +6 dB, 8 W = +9 dB jne. Ihminen kokee, että äänenvoimakkuus kaksinkertaistuu kun äänenpaine kasvaa noin 10 dB ja 10 dB lisäys tarkoittaa kymmenkertaista tehoa.
Normaalissa olohuoneakustiikassa me kuulemme vain 10 – 20 % suoraa ääntä kaiuttimista ja jopa 80 – 90 % huoneen pinnoista tulevia heijastuksia. Jos halutaan kuunnella lujaa ja huone on reippaasti akustoinnilla vaimennettu eli heijastusten määrä vähenee oleellisesti, tehontarve kasvaa rajusti. Jos ihmiset ovat juhlatuulella, heitä on paljon (ihminen on ihan hyvä akustointipalikka) ja ilmassa on yleistä hälinää, ei sata wattia välttämättä enää riitäkään.
Impedanssi eli kaiuttimen vahvistimelle tuoma kuorma
Impedanssi tarkoittaa vaihtovirtavastusta eli sitä, miten paljon kaiuttimen sähköinen rakenne vastustaa musiikkisignaalia. Tasavirralla on vain resistanssi, mutta vaihtovirralla – jota musiikkisignaali aina on – on lisäksi kapasitanssi ja induktanssi. Esimerkiksi Youtuben englanninkielinen video Impedance Explained on hyvä asian ymmärtämiseen: https://www.youtube.com/watch?v=3QtpaICzSNc
Resistanssia voi havainnollistaa vaikka sillä, että koitamme puhaltaa putkeen. Hyvin pienihalkaisijaisen putken vastus on suuri ja meidän on vaikea poskien ja keuhkojen luomalla paineella, jännitteellä, saada aikaiseksi virtausta eli liikkuva ilmavirta jää pieneksi. Vastaavasti hyvin suurihalkaisijaiseen putkeen puhaltamalla, keuhkot eivät riitä tuottamaan riittävän suurta ilmavirtausta vaan putkessa kulkisi samalla paineella suurempikin ilmavirta, jos sitä vain keuhkoistamme irtoaisi.
Vahvistimen tilanne on sama. Jos kaiuttimen impedanssi on todella suuri, päätevahvistinosan luoma jännite ei pysty tuottamaan riittävän suurta ”sähköpainetta”, jotta saataisiin sähköä virtaamaan kunnolla. Ja vastaavasti jos kaiuttimen impedanssi laskee huomattavan pieneksi, vahvistin ei välttämättä pysty tarjoamaan niin suurta määrää virtaa, mitä tarvittaisiin. Lisäksi impedanssin reaktiiviset komponentit kapasitanssi ja induktanssi aiheuttavat vaihe-eroa jännitteen ja virran välille.
Kotikaiuttimen ilmoitettu nimellisimpedanssi on usein 4 tai 8 ohmia. Tyypillisen 8-ohmisen kaiuttimen impedanssin itseisarvo (se, mikä ilmoitetaan vain ohmeina kuten resistanssinkin suuruus) voi hyvin liikkua esimerkiksi 6 ja 60 ohmin välillä taajuudesta riippuen. Että se siitä ”kahdeksanohmisuudesta”. Tämän päälle vahvistimen elämää sotkevat ne kuorman kapasitiivisuus ja induktiivisuus. Ei, tämä ei ole aivan yksinkertaista ja pointti onkin lähinnä se, että kun näette seuraavan kerran kaiuttimen olevan ”neliohminen” tai ”kahdeksanohminen”, tiedätte sen kertovan yhtä paljon kaiuttimesta kuin ”sisältää seesaminsiemeniä” hampurilaisen mausta. Normaaleille asiallisesti tehdyille vahvistimille niin nimellisesti 8- kuin 4-ohmisetkin kaiuttimet sopivat ihan hyvin.
Onko herkempi parempi?
Herkkyys kertoo sen, miten lujaa kaiutin soi suhteessa siihen syötettyyn jännitteeseen tai tehoon. dB / W kertoo äänenpaineen suhteessa tehoon ja db / 2,83 V kertoo äänenpaineen tuolla 2,83 voltin jännitteellä. Tuo nimenomainen jännite vastaa yhtä wattia 8 ohm kuormaan ja siksi sitä käytetään vertailulukuna.
Ihminen tulkitsee helposti kovempaa soivan kaiuttimen hiljempaa soivaa paremman kuuloiseksi. Ellei kuunteluvoimakkuuksia tasata, voi oma valinta helposti osua sellaiseen kaiuttimeen, joka ei oikeasti soi kauniimmin, vain lujempaa. Tämä ei tarkoita, että herkemmät kaiuttimet olisivat yleensä äänensävyltään ikävämpiä, vain sitä, että kiinnitä huomiota kahden vertailtavan kaiuttimen herkkyyteen ja pyri tasaamaan äänenvoimakkuus koekuuntelussa.
Tavanomaista suuremmalle herkkyydelle on kyllä selviä käyttökohteita. Yksi on se, jos vahvistin on hyvin pienitehoinen. Osassa putkivahvistimia on vain watti-pari tehoa per kanava ja niiden kanssa sillä teholla on saatava riittävästi ääntä omiin käyttötarkoituksiin.
Toinen tilanne on se, jos tarvitaan normaalia enemmän puhdasta ääntä, esimerkiksi akustisesti olohuonetta selvästi vaimeammassa kotiteatterissa. Otetaan esimerkeiksi iso kaiutin isoilla kaiutinelementeillä, herkkyys 95 dB ja pieni kaiutin pienillä kaiutinelementeillä, herkkyys 82 dB. Tuo 13 dB ero tarkoittaa, että pieneen kaiuttimeen pitää syöttää 20-kertainen teho eli tässä tapauksessa 20 wattia, jotta se soisi 95 dB voimakkuudella. Jos bassoelementti pikkukaiuttimessa on 3-4-tuumainen, 20 wattia saattaa sujuvasti yliohjata sen bassoilla tai ainakin äänessä on jo paljon säröä.
Joskus epäherkkyydestäkin voi olla etua. Kaikki vahvistimet kohisevat vähän. Jos kaiuttimet ovat hyvin herkät, häiriöetäisyydeltään (signaalikohinasuhde, S/N ratio eli signal to noise ratio) huonomman vahvistimen pohjakohina voi nousta esille. Esimerkiksi PA-kaiutinelementteihin perustuvat hifikaiuttimet voivat olla herkkyydeltään 95 – 100 dB, ne soivat samalla teholla 10 – 15 dB lujempaa kuin peruslaatuinen herkkyydeltään 85 – 90 desibelinen hifikaiutin. Siksi ne myös nostavat vahvistimen pohjakohinan 10 – 15 dB voimakkaampana esille kuin se peruslaatuinen hifikaiutin.
Suuri herkkyys, alas ulottuva bassotoisto, pieni kotelo – voit valita noista kaksi, mutta et kolmea.
Lisäksi suuri herkkyys vaatii suuren kotelotilavuuden, jos halutaan bassotoiston ylettyvän alas. Suuri herkkyys, alas ulottuva bassotoisto, pieni kotelo – voit valita noista kaksi, mutta et kolmea.
Basson alarajataajuus
Mitä alemmas kaiutin toistaa, sen parempi. Onhan? No on – ainakin yleensä, jos kaikki muu pysyy samana. Sen sijaan yhden valmistajan jonkun mallin 35 hertsin alarajataajuuden vertaaminen eri valmistajan jonkin mallin 40 hertsin alarajataajuuteen on lähinnä oikotie onnettomuuteen. Vaikka tarjousmarketin mikrohampurilaisessa olisi painavampi jauhelihapihvi kuin gourmet-ravintolan purilaisessa, se ei saa mikrohampurilaista maistumaan paremmalta. Laatu ja määrä eivät ole sama asia eikä niiden välillä ole korrelaatiota.
Jos ero on todella suuri, esimerkiksi yhdessä kaiuttimessa alarajataajuus on 20 hertsiä ja toisessa 50 hertsiä, sen toki kuulee, että ensinmainittu toistaa alemmas. Olettaen, että molemmat ovat vaimentuneet yhtä paljon tuolla taajuudella. Yksi valmistaja kun ilmoittaa basson alarajan siihen, missä toisto on vaimentunut 3 desibeliä, toinen 6 desibelin vaimennuksella ja kolmas 10 desibelin vaimennuksella.
Esimerkiksi JBL Project Everest DD66000 ja DD67000 -kaiuttimissa basson alarajataajuus on valmistajan mukaan vapaassa kentässä 45 hertsiä ja huoneen tuoman tuen kanssa 29 hertsiä. 45 hertsiä! Kaiuttimessa, jossa on kaksi 15-tuumaista superjäreää bassoelementtiä, melkein neliömetri etulevyä ja hintalappua parin uuden perheauton verran! Olen kuullut molempia Everest-malleja ja kummallakin kerralla kun antoi vähän hanaa, hihitin ja virnistelin kontrolloimattomasti, itkin ilosta ja olin täysin kyvytön istumaan paikoillani. Olen myös kuullut kaiuttimia, joiden bassotoisto ylettyy selvästi alemmas eivätkä ne herätä minkäänlaisia tunteita.
Jos materiaalissa, musiikissa tai elokuvissa, on hyvin matalia taajuuksia, tietysti ne olisi hienoa kuulla. Ja jos kaiutin ei toista bassoja juuri ollenkaan, sen ääni jää selvästi ponnettomaksi (lisäksi on malleja, jotka on nimenomaan suunniteltu käytettäväksi aina subwooferin kanssa). Bassotoiston alaraja ei siis ole merkityksetön, mutta bassotoiston laadusta se ei kerro. Joissain tilanteissa myös kaiutin, jonka bassotoisto ei veny riittävän alas herättämään sitä huoneen pahinta bassokuminaa, voi soida ko. tilassa oleellisesti paremmin kuin sen verran alemmas toistava, että heräävä bassoresonanssi peittää paljon kaikesta muusta alleen.
Kotelon piirteet
Kaiuttimen kuvasta voi itse asiassa nähdä paljon enemmän sen akustisesta terveydestä kuin teknisten tietojen numeroita plaraamalla. Se, miten suuri kokoero ilman suuntainta olevalla diskanttielementillä ja keskialuetta toistavalla elementillä on, merkitsee paljon. Kuten teho-kohdan lopussa sanoin, me kuuntelemme tyypillisesti paljon huoneesta heijastunutta ääntä ja vain vähän suoraan kaiuttimesta tullutta. Säteilevän pinnan koko ja toistettava taajuus eli aallonpituus vaikuttavat suuntaavuuteen ja sitä kautta äänensävyyn muualle kuin suoraan eteenpäin. Jos diskantin ja keskiäänen kokoero on suuri, esimerkiksi 1-tuumainen diskantti ja 6,5-tuumainen keskiäänielementti, äänensävy sivusuuntiin muuttuu väkisin neutraalista poikkeavaksi.
Turvallinen suhde kokoerossa on 1:3 ja 1:4 menee vielä melko pienillä sivuoireilla. Tämä tarkoittaa, että esimerkiksi 8″ basso, 3″ keskiääni ja 1″ diskantti kolmetiekaiuttimessa toimii suuntaavuuden puolesta siististi yhteen ja äänensävy voi olla tasapainoinen niin eteen kuin sivusuuntiinkin. Vaihtoehtona on suuntain diskantille, sillä saadaan sovitettua vaikka 1″ diskantti ja 15″ bassokeskiääninen suuntakuvioiltaan toisiinsa.
Jos kotelo on kenkälaatikkomallia ilman suuria viisteitä tai pyöristyksiä särmissä, niistä tulee diffraktiota, mikä sotkee sekä stereokuvaa että äänen yleistä puhtautta korkeilla taajuuksilla. Suuntain vähentää myös diffraktioita (ja vähentää diskantin säröä sekä mahdollistaa matalamman jakotaajuuden, mikä auttaa pitämään äänensävyn siistinä myös pystysuuntaisilla kuuntelukulman muutoksilla), mutta pieni diskantti ilman suuntainta itseään paljon suuremmassa etulevyssä ilman kunnollisia särmien pyöristyksiä tai viisteitä kärsii diffraktioista paljon.
Kotelorakenne tai kotelon puute vaikuttaa myös äänenlaatuun, mutta käsittelemme sitä sarjan seuraavassa osassa. Lyhyesti: Ilman koteloa oleva kaiutin herättää vähemmän huoneresonansseja ja tulos on usein tarkempi bassojen ja alakeskialueen toisto. Yleisimmät koteloidut vaihtoehdot ovat suljettu ja refleksikotelo, näistä suljettu on tarkempi ja napakampi, refleksi pehmeämpisointinen.
Voidaanko esitteen numeroarvojen perustella siis päätellä juuri mitään kaiuttimen äänenlaadusta? No ei oikeastaan. Kaksi analogiaa kuvaa asiaa ehkä selkeimmin:
1 Miltä maistuu hampurilainen, jossa on 135-grammainen pihvi?
2 Millainen on ajaa auto, jossa on 205/55R16-renkaat ja 136-hevosvoimainen moottori?
Yksittäiset luvut eivät useinkaan kerro subjektiivisesta laadun kokemuksesta mitään. Jos katsotte esitteen numeroista vain mitat ja painon, ette ainakaan tule harhaanjohdetuiksi.
Kaiutintekniikan perusteet -sarjan muut osat:
Kaiutintekniikan perusteet osa 2, kotelotyypit ja kotelottomuus
Kuvat: Samu Saurama
Kommentointi suljettu.