Kolumny dwudrożne, trójdrożne i inne

Ilość dróg w zestawie głośnikowym to jeden z podstawowych parametrów konstrukcyjnych. W materiałach producentów, w prasie czy też w komentarzach użytkowników nieraz ujawniają się pewne preferencje dotyczące optymalnej liczby dróg w zestawach głośnikowych. W szczególności dotyczy to porównania zestawów dwudrożnych i trójdrożnych.

Ustalenie ilości dróg

Dwudrożny zestaw firmy KEF
z zespołem głośników Uni-Q.


Dwudrożny zestaw firmy Focal
z dwoma głośnikami
niskośredniotonowymi.

Ilość dróg najczęściej pokrywa się z ilością głośników, ale wcale nie musi tak być. Spotyka się głośniki pracujące synchronicznie w jednym torze i odtwarzające razem ten sam zakres pasma. Popularne są rozwiązania, gdzie dwa głośniki niskośredniotonowe, średniotonowe lub niskotonowe pracują równolegle w jednym torze. Rzadziej spotykane są też inne rozwiązania, choćby takie jak zestaw wielu głośników pracujących razem.

Bywa i tak, że wygląd kolumny może nas zmylić. Spotykane są dwudrożne zespoły głośnikowe, które z zewnątrz wyglądają jak pojedynczy głośnik. Mają one wysokotonową kopułkę umieszczoną centralnie w środku stożka membrany średniotonowej (lub niskośredniotonowej). Przykłady tego typu dwudrożnych systemów wyglądających jak jeden głośnik to chociażby Uni-Q firmy KEF, Dual Concentric firmy Tannoy, niektóre głośniki firm PHL czy Seas.

Marketingowa wielodrożność

W niektórych zestawach głośnikowych należy z pewną rezerwą traktować informacje o ilości dróg, chociaż jest ona formalnie poprawna. Spotykane są tanie kolumny trójdrożne, które w praktyce w ogóle nie wykorzystują zalet konstrukcji trójdrożnej. Zastosowane w nich głośniki należało by nazwać nie niskotonowym, średniotonowym i wysokotonowym, lecz niskośredniotonowym, wysokotonowym i superwysokotonowym. W tanich konstrukcjach tego rodzaju udział głośnika superwysokotonowego bywa znikomy, a obecność tego głośnika jest bardziej podyktowana względami reklamowymi niż technicznymi. Można takie kolumny spotkać na przykład w zestawach wieżowych. Odłączenie głośnika superwysokotonowego w tego typu zestawach niewiele zmienia postrzegane brzmienie zestawu.

Podstawowe zagadnienia techniczne związane z ilością dróg

Odtwarzanie całego pasma akustycznego przez pojedynczy głośnik jest pod wieloma względami bardzo wygodne i korzystne. Czemu więc zestawy głośnikowe są najczęściej dwudrożne lub trójdrożne? Niestety wytworzenie głośnika, który dobrze odtwarza tak szeroki zakres częstoliwości (od kilkudziesięciu Hz do 20kHz) jest niezmiernie kłopotliwe. Pomijając szereg subtelniejszych kwestii, mamy jeden zasadniczy dylemat. Przy odtwarzaniu niskich częstotliwości potrzeba przetłaczać dużo powietrza i z tego względu przydatne są duże wymiary membrany. Natomiast dla zachowania płaskiej charakterystyki przenoszenia dla wysokich częstoliwości korzystniejsza jest mała i lekka membrana. Te dwa podstawowe wymagania się kłócą, a oprócz tego jest więcej aspektów tego zagadnienia.

Istnieją jednak konstrukcje bazujące na pojedynczym głośniku, zarówno wykonane w technice elektrostatycznej jak i dynamicznej. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę, że we wszystkich tego typu przypadkach zdolność do całopasmowej pracy pojedynczego głośnika jest zawsze okupiona pewnymi poważnymi kompromisami i/lub komplikacjami konstrukcyjnymi.

Dlatego właśnie produkuje się specjalizowane głośniki przeznaczone do odtwarzania węższych zakresów pasma i następnie dodaje się do tych wyspecjalizowanych głośników filtry, które tak dzielą sygnał, aby promieniowanie całego zespołu sumowało się jak najwierniej odwzorowując wejściowy przebieg elektryczny. Ponieważ zagadnienia związane z pracą głośników całopasmowych mają swoją specyfikę nie będziemy ich tu dokładniej omawiać i dalej skupimy się tylko na najbardziej typowych zestawach dwu i więcej drożnych.

Kolumny dwudrożne

Zestawy dwudrożne są bardzo szeroko rozpowszechnione - poczynając od bardzo tanich modeli klasy podstawowej, aż do bardzo drogich modeli firm specjalistycznych.

W sensie praktycznym zestawy dwudrożne można podzielić na dwie grupy. Konstrukcje konwencjonalne bazują na kopułkowym głośniku wysokotonowym o rozmiarze rzędu 19-30mm i na głośniku (lub głośnikach) niskośredniotonowym o rozmiarze rzędu 13-21cm. Są też konstrukcje bardziej nietypowe, zwłaszcza takie, w których głośnik wysokotonowy nie jest zwykłą kopułką, obsługuje szersze pasmo i może być połączony z większymi głośnikami basowymi.

Bez wątpienia konstrukcja dwudrożna pozwala uzyskać wysoki poziom jakości dźwięku. Typowe kolumny dwudrożne zawsze narzucają jednak pewne ograniczenia. Dotyczą one zwłaszcza krańców pasma odtwarzanego przez głośniki niskośredniotonowe. Regułą jest, że wyraźnym ograniczeniom podlega rozciągnięcie pasma i dynamika w zakresie niskiego basu. A z drugiej strony w okolicach przełomu wysokich tonów dźwięk z głośników niskośredniotnowych zaczyna być coraz bardziej zniekształcony.

Kolumny dwudrożne z pewnością są preferowanym wariantem konstrukcyjnych w niższych przedziałach cenowych. Konstrukcja dwudrożna też jest naturalnym wyborem wszędzie tam gdzie potrzebna jest miniaturyzacja zestawów głośnikowych. Jeśli ze względów technicznych lub ze względu na gust użytkownika potrzebne są zestawy o ograniczonym paśmie przenoszenia to znowu mamy wskazanie do zastosowania konstrukcji dwudrożnej.

Kolumny trójdrożne

Przejście od dwóch do trzech dróg pozornie jest prostym zabiegiem. W rzeczywistości różnice są znaczne. Konstrukcja trójdrożna w naturalny sposób umożliwia zastosowanie głośników basowych zdolnych do reprodukcji niskich częstotliwości z wysoką głośnością. Znacznie łatwiejszy staje się też taki dobór głośników, by każdy z nich pracował tylko w paśmie dopasowanym do swoich możliwości. Jeśli pominiemy rozwiązania nietypowe i skupimy się na zestawach wykorzystujących zwykłe głośniki dynamiczne, to można powiedzieć, ze dopiero konstrukcja trójdrożna pozwala na osiągnięcie bardzo wysokiej jakości, a więc szerokopasmowego odtwarzania z niskimi zniekształceniami i wysokim poziomem głośności, co w praktyce jest nieosiągalne dla konwencjonlanych zestawów dwudrożnych i to nawet bardzo drogich.

Niestety przejście od konstrukcji dwudrożnej do trójdrożnej ma też wady. Sam zakup większej ilości głośników jest bodaj najmniejszym problemem. Oczywiście przy konstrukcji trójdrożnej o wysokich ambicjach koszt głośników będzie wyższy niż w zestawie dwudrożnym. Ale w średnich przedziałach cenowych trzy nieco tańsze głośniki do zestwu trójdrożnego z reguły dają konstruktorowi większe możliwości niż dwa droższe głośniki do zestawu dwudrożnego. Tak więc sam koszt głośników nie jest wcale wadą konstrukcji trójdrożnych i wcale nie musi z definicji prowadzić do wzrostu kosztów materiałowych.

Zestawy trójdrożne niemal zawsze potrzebują większej i kosztowniejszej obudowy. Zwykle niezbędna jest specjalnie wykonana komora dla głośnika średniotonowego. Dość rzadko stosuje się głośniki średniotonowe z własną, zintegrowaną komorą. A więc na początek mamy wyższy koszt stolarki. Typowo zestawy trójdrożne są w ogóle większe. Jest to jednak ściśle powiązane z szerszym pasmem przenoszenia na niskich tonach, także w swojej istocie nie jest to związane z trójdrożnością samą w sobie, lecz z bardziej rozciągniętem pasmem większych głośników basowych.

Typowy jest też wyższy koszt zwrotnicy. Zamiast dwóch filtrów potrzebnych w zestawie dwudrożnym, w zestawie trójdrożnym potrzebujemy czterech filtrów. Co więcej, elementy do filtrów pracujących na niższej częstoliwości są z natury droższe - potrzebne są tam bowiem zarówno cewki o dużej indukcyjności jak i kondensatory o dużej pojemności. A więc zwrotnice do zestawów trójdrożnych są niemal zawsze droższe, czasami dużo droższe.

Wszystkie dodatkowe koszty materiałowe są ważne, ale warto je ponieść kiedy tylko można uzyskać wyższy poziom jakościowy. Natomiast aspektem, który łatwo mogą zlekceważyć osoby bez osobistego doświadczenia z dziedziny konstrukcji i/lub produkcji jest wzrost komplikacji projektu. Każdy aspekt konstrukcyjny taki jak schemat pojedynczego filtru, kształt komory głośnika, wymiary ścianek, czy strojenie w zakresie niskich częstotliwości należy zawsze uwzględniać w kontekście całej konstrukcji. Żaden aspekt konstrukcyjny nie jest elementem izolowanym. Samo tylko zwiększenie ilości filtrów z dwóch do czterech i ilości komór z jednej do dwóch daje zasadnicze zwiększenie ilości wzajemnych zależności pomiędzy poszczególnymi elementami konstrukcyjnymi. Średnio rzecz biorąc projektowanie zestawów trójdrożnych jest więc bardziej czasochłonne, wymaga większej wiedzy i większego doświadczenia.

Konstrukcja trójdrożna stawia też większe wymagania względem możliwości sprzętu pomiarowego, co może nie jest istotne w praktyce profesjonalnej, ale może być kłopotliwe w praktyce amatorskiej.

Dwudrożne kontra trójdrożne

Po kilkudziesięciu latach rozwoju elektroakustyki kolumny dwudrożne dorobiły się bardzo silnej pozycji na rynku. Szeroką akceptację zyskał pogląd o tym, że konstrukcja dwudrożna pozwala w bardzo dużym stopniu zaspokoić potrzeby bardzo wielu klientów. Pierwszym argumentem uzasadniającym szeroki zakres zastosowań zestawów dwudrożnych ma być postęp techniczny. Spotyka się opinie, według których dzięki rozwojowi technicznemu współczesne głośniki o mniejszych membranach są w stanie zpewnić takie same możliwości w zakresie niskich tonów jak starsze głośniki o większych rozmiarach. Drugim powszechnie spotykanym argumentem na rzecz stosowania konstrukcji dwudrożnej jest dopasowanie zestawów do mniejszych pomieszczeń odsłuchowych, a konkretnie obawa przed zastosowaniem kolumn "zbyt dużych" do pomieszczenia.

Wbrew opiniom wielu osób uważamy, że status kolumn dwudrożnych na rynku stał się mocniejszy niż jest to technicznie usprawiedliwione. Oferta zestawów dwudrożnych kosztujących ponad 10 tysięcy złotych jest całkiem bogata. Często trudno znaleźć techniczne uzasadnienie dla tak wysokich cen za konwencjonalne zestawy z dwoma głośnikami - ceny te wydają sie w dużej mierze wynikać z luksusowego wykończenia i prestiżu marki producenta. Czasami tego typu drogie zestawy dwudrożne faktycznie wykorzystują kosztowne głośniki, zaawansowane rozwiązania konstrukcyjne i wysokiej klasy podzespoły co daje racjonalne powiązanie ceny z techniczną wartością wyrobu. Niestety, nawet te zestawy dwudrożne, które zostały zbudowane z kosztownych podzespołów nie są w stanie przekroczyć fundamentalnych ograniczeń dotyczących dynamiki czy rozciągnięcia pasma. A co więcej są też i inne prawidłowości - proste lecz często zapominane. Nawet kosztowne 17- czy 18-centymetrowe głośniki niskośredniotonowe nie odtwarzają średnich tonów lepiej niż tańsze, specjalizowane głośniki średniotonowe. To samo dotyczy basu. Nawet bardzo drogie głośniki niskośredniotonowe nie są w stanie rywalizować z tańszymi, większymi głośnikami basowymi w odtwarzaniu częstotliwości najniższych.

Więcej niż trzy drogi

Więcej nie zawsze znaczy lepiej - ta zasada dotyczy też zestawów głośnikowych. Wszelkie komplikacje związane z przejściem od zestawu dwudrożnego do trójdrożnego stają się jeszcze bardziej kłopotliwe kiedy dalej zwiększamy liczbę dróg. Bardzo ostrożnie należy podchodzić do tanich kolumn z kilkoma głośnikami - najprawdopodobniej nie są one żadną okazją, lecz konstrukcją poskładaną z niskiej jakości komponentów i zaprojektowaną bez szczególnej staranności. Kolumny cztero- i więcej drożne mają rację bytu głównie na bardzo wysokich poziomach cenowych. Tanie zestawy o takiej konstrukcji powinny wzbudzać podejrzenia.