Wybór położenia tunelu bass-reflex

Wybór najlepszego miejsca dla tunelu bass-reflex na obudowie kolumny nie jest zagadnieniem znajdującym się w centrum audiofilskich zainteresowań. Preferencje użytkowników i konstruktorów w tej materii są zróżnicowane, ale nie prowadzą do poważniejszych dyskusji. Nie należy jednak sprawy marginalizować. Warto bowiem zdawać sobie sprawę jakie są zalety i wady poszczególnych wyborów. Ta wiedza przyda się nie tylko projektantom kolumn, którzy chcą wybrać najlepsze rozwiązanie do realizacji przyjętych założeń, ale przyda się też klientom kupującym sprzęt. Położenie ujścia tunelu bass-reflex wpływa bowiem na brzmienie kolumn. Po pierwsze jest to wpływ bezpośredni, a po drugie jest to wpływ powstający poprzez interakcję kolumn z pomieszczeniem odsłuchowym.

Zanim przejdziemy do szczegółów, uprzedzimy dalsze wnioski i zaczniemy od kilku stwierdzeń natury ogólnej. Pracę tunelu BR trzeba zawsze oceniać uwzględniając szerszy kontekst. Po pierwsze kontekst ten tworzą pozostałe cechy konstrukcyjne kolumn. A po drugie istotna jest akustyka pomieszczenia odsłuchowego. Na tą drugą grupę czynników zwracamy Państwu szczególną uwagę, bo jest ona zazwyczaj traktowana w sposób zbyt pobieżny.

Sumowanie sygnałów z różnych źródeł akustycznych jest zależne od ich wzajemnego położenia i wynikających stąd przesunięć fazowych. Nie inaczej jest w przypadku sumowania promieniowania z tuneli BR oraz głośników. Jednak ten aspekt zwykle się pomija i my także go pominiemy. Wpływ przesunięć fazowych pomiędzy tunelami BR i głośnikami musi bowiem ustąpić miejsca innym, ważniejszym czynnikom, które będą przesądzać o naszych decyzjach. Zresztą niezależnie od wybranego wariantu, promieniowanie głośnika i tunelu BR praktycznie nigdy nie będzie zgodne w fazie w typowym miejscu pomiaru czy odsłuchu. Co prawda dalej napiszemy jak ważne jest przesunięcie geometryczne pomiędzy głośnikami a tunelami BR. O wadze tego zagadnienia decydują jednak zupełnie inne powody niż przesunięcie fazowe.

Promieniowanie pasożytnicze
Oprócz użytecznego promieniowania skupionego w rejonie częstotliwości nastrojenia układu rezonansowego, każdy tunel BR emituje też inne dźwięki. Te dodatkowe dźwięki są niepożądane i dążymy do ich minimalizacji. Istnieją różne rodzaje pasożytniczych dźwięków. Są szumy turbulencyjne na krawędziach tunelu, rezonanse własne tunelu jako odrębnego elementu akustycznego i dźwięki wydostające się przez tunel z wewnątrz obudowy. Wszystkie te dźwięki mieszczą się w paśmie powyżej pasma promieniowania użytecznego. Jeśli będziemy oceniać położenie tunelu pod kątem redukcji słyszalności pasożytniczych dźwięków to najlepsze będzie miejsce na tylnej ściance, a najgorsze będzie miejsce na przedniej ściance. Umieszczenie tunelu na ściance bocznej lub górnej będzie wariantem pośrednim, ale pod względem redukcji słyszalności dźwięków pasożytniczych bardziej zbliżonym do położenia tunelu na przedniej ściance.

Pasożytnicze promieniowanie tunelu BR nie zawsze jest tak samo kłopotliwe. Po pierwsze pasożytnicze promieniowanie tunelu BR ma małe znaczenie przy niższych poziomach głośności. Poza tym są inne sposoby redukcji tego promieniowania aniżeli umieszczenie tunelu na tylnej ściance. Szumy turbulencyjne można redukować stosując zaokrąglone krawędzie tunelu. Można tłumić ścianki tunelu warstwą dobrze pochłaniającą dźwięk. Co jeszcze ważniejsze, dla danej obudowy i danej częstotliwości strojenia, szum turbulencyjny jest tym mniejszy im większy jest przekrój tunelu. Generalnie wzrost przekroju tunelu powoduje ograniczenie jego wad. Niestety wraz ze zwiększaniem przekroju tunelu trzeba też zwiększać jego długość i z tego powodu nie ma możliwości stosowania dużych tuneli w małych obudowach. Wbrew niektórym opiniom zastosowanie dwóch tuneli zamiast jednego nie rozwiązuje tego problemu. W niedużych kolumnach o nisko rozciągniętym basie praktycznie nie ma możliwości skutecznej redukcji pasożytniczych efektów promieniowania tunelu BR. Tak więc aby zmniejszyć problemy z pasożytniczym promieniowaniem tunelu BR trzeba wybrać jedną z dwóch opcji. Albo wybrać głośniki, które będą prawidłowo działać w dużych obudowach, albo takie, które mają mniej rozciągnięty bas. Ograniczenie rozciągnięcia basu jest pod tym względem korzystne, bo im wyższa jest częstotliwość strojenia obudowy, tym krótszy może być tunel i tym łatwiej można zwiększyć jego średnicę. A więc nie powinniśmy specjalnie obawiać się obecności tunelu BR na przedniej ściance jeśli ma on duże pole przekroju. Przy czym wielkość pola przekroju oceniamy w pierwszej kolejności w porównaniu z powierzchnią głośnika basowego, a w drugiej kolejności w kategoriach bezwzględnych.

Oprócz tego można jeszcze optymalizować położenie tunelu BR na wybranej ściance kolumny, aby jego wewnętrzny wlot był w miejscu gdzie poziom dźwięku wewnątrz obudowy jest najmniejszy. Jednak w praktyce dość trudno jest o to zadbać, bo zbyt wiele jest innych ograniczeń, a i miejsca do dyspozycji jest zwykle niedużo.

Interakcja z pomieszczeniem
Przy porównaniu dwóch klasycznych konstrukcji z tunelem BR na przedniej i na tylnej ściance kolumn, rutynowo podkreśla się, że w tych dwóch wariantach zmienia się odległości pomiędzy ujściem tunelu BR oraz tylną ścianą pokoju. Umieszczanie tunelu BR na tylnej ściance jest odradzane dla kolumn, które mają być ustawiane blisko ściany. To zalecenie jest poniekąd prawidłowe, ale to nie wyczerpuje tematu. Trzeba na sprawę patrzeć szerzej. Istota zagadnienie polega na tym, że odległości pomiędzy głośnikami i tunelami BR są wystarczająco duże, aby osobno analizować ich położenie w pomieszczeniu. I takie analizy należy prowadzić, bo powszechnie spotykane odległości rzędu 30 czy 40 centymetrów mogą powodować istotne różnice.

Wyjaśnijmy to na przykładzie. Przyjmijmy całkiem realistyczne założenia, że pokój ma długość 4,8m, a kolumny z tunelem BR na tylnej ściance mają głębokość 40cm. Ustawiamy kolumny (czyli dokładniej mówiąc centrum głośnika basowego) w 1/3 długości pokoju, co jest powszechnie zalecane w literaturze. Oznacza to odległość 1,6m od tylnej ściany. Przy takim ustawieniu kolumn tunel BR będzie miał ujście 1,2m od tylnej ściany. O ile ustawienie głośnika w 1/3 długości jest bardzo korzystne, to ujście tunelu BR znajdzie się w 1/4 długości pokoju, czyli w miejscu wyjątkowo niekorzystnym. Przypuszczam, że niejeden audiofil głowił się czemu tak źle sprawdziło się ustawienie kolumn polecane w literaturze. Opisany przykład daje jedno z możliwych wyjaśnień. Uogólniając sprawę trzeba stwierdzić, że umieszczenie tunelu BR na tylnej ściance może spowodować znacznie większe trudności w optymalizacji położenia kolumn niż się tego większość osób spodziewa.

Jeśli umieścimy tunel na bocznej lub górnej ściance to analiza będzie przebiegała analogicznie. Zmienią się tylko parametry geometryczne. Tak jak bliskość tylnej ściany jest szczególnie istotna dla tunelu na tylnej ścince, tak dla tunelu z boku znaczenie ma bliskość ściany bocznej, zwłaszcza w węższych pokojach. Kwestię odległości wylotu tunelu od głośnika będziemy oceniać według tych samych zasad jak dla tunelu na tylnej ściance, biorąc oczywiście pod uwagę inne - z reguły mniejsze - odległości. Jeśli wylot BR ma być umieszczony na bocznej ściance to mamy do wyboru trzy warianty, na lewych ściankach, na prawych ściankach lub symetrycznie. Polecamy wariant z rozmieszczeniem symetrycznym, zgodnie z zasadą lustrzanego odbicia. Umożliwi to dwa sposoby ustawienia kolumn, z tunelami skierowanymi na zewnątrz lub do wewnątrz. Uzyskamy w ten sposób dodatkowe pole manewru przy optymalizacji brzmienia.

Szczególnym przypadkiem jest umieszczenie wylotu tunelu BR na spodzie kolumny, przy podłodze. Taka konstrukcja daje maksymalne pobudzenie pionowych modów pomieszczenia i generalnie wrażenie większej ilości basu. Trudno jednak o jakąkolwiek generalną opinię w tej materii. Jeśli kolumna z tunelem BR przy podłodze daje w danym pomieszczeniu prawidłową równowagę tonalną, to dobrze. Trzeba tylko mieć na względzie, że zestawy o takiej konstrukcji ograniczają pole manewru w zakresie kształtowania brzmienia poprzez ustawienie. Szczególnego znaczenia nabiera wówczas sprawdzenie dopasowania kolumn do pomieszczenia.

Podsumowanie
Biorąc pod uwagą dostępną na rynku ofertę kolumn i słabą/średnią jakość naszych pomieszczeń odsłuchowych, w większości przypadków będziemy skazani na słyszalne, niekorzystne efekty uboczne związane z pracą tunelu BR, niezależnie od tego, na której ściance ten tunel jest umieszczony. Wybór lepszego kompromisu będzie zależał głównie od takich czynników jak poziomy głośności stosowane przez danego użytkownika oraz od pomieszczenia odsłuchowego.

Kiedy mamy do dyspozycji spory, ustawny pokój z dobrej jakości pułapkami basowymi wyrówującymi charakterystyki na niskich tonach, wariantem preferowanym będzie umieszczenie tunelu BR na tylnej ściance. Z kolei w pomieszczeniach o średniej lub gorszej ustawności, bez pułapek basowych warto by jednak umieścić tunel BR na przedniej ściance, lub pozbyć się go zupełnie i zastosować obudowę zamkniętą.

Nasuwają się też refleksje ogólniejsze. Mamy tu kolejny argument przemawiający przeciw spopularyzowanej w latach 1990-tych koncepcji niedużej, niezbyt sprawnej kolumny z relatywnie dobrze rozciągniętym basem. Takie kolumny z natury mają większe problemy z pracą tuneli BR. Jest to też kolejny argument przemawijający za stosowaniem pułapek basowych do wyrównania charakterystyk pomieszczenia na niskich tonach. Mamy tu też pewien paradoks, który jest mało znany. Koncepcja stosowania miniaturowych kolumn do małych pomieszczeń zgadza się co prawda z tym co podpowiada intuicja, ale często kłóci się z wnioskami z analizy technicznej. Zamiast stosować zmianiaturyzowaną kolumnę o słabo zoptymalizowanym tunelu BR często lepiej by było zastosować większą kolumnę o dobrze zoptymalizowanym tunelu BR na przedniej ściance lub też kolumnę zamkniętą. Przy czym zasadnicze znacznie ma to, aby owa większa kolumna miała podobne pasmo przenoszenia do alternatywnej kolumny mniejszej. To są bowiem najlepsze drogi do skutecznej redukcji problemów z promieniowaniem tuneli BR.