Polaryzacja podłączenia zestawów głośnikowych

Podłączając zestawy głośnikowe do wzmacniaczy zazwyczaj mamy do dyspozycji dwa rozdzielone terminale, plus i minus (pomijamy tu kwestię dublowania terminali w ramach podłączenie dwukablowego). Według przyjętej konwencji terminal dodatni (plus) oznaczony jest kolorem czerwonym, a terminal ujemny (minus) kolorem czarnym. Co prawda są w użytku konektory ze stykami umiejscowionymi wewnątrz obudowy wtyku lub gniazda (zwłaszcza Speakon), ale w domowym sprzęcie hi-fi spotyka się je rzadko. W przytłaczającej większości przypadków korzystamy z wtyków bananowych, gołych przewodów, widełek czy szpilek - a to daje nam swobodę wyboru sposobu podłączenia kabla głośnikowego. Możemy zachować normalną polaryzację lub też ją odwrócić.

Wstępne informacje

Jeśli połączenia wykonamy zgodnie z formalną konwencją, czyli plus na wyjściu wzmacniacza połączymy z plusem na wejściu kolumn to znaczy że mamy połączenie z normalną polaryzacją, co jest kolokwialanie określane jako połączenie w fazie. Jeśli plus wyjścia wzmacniacza połączymy z minusem wejścia kolumn (siłą rzeczy minus wyjścia wzmacniacza musi być wówczas połączony z plusem wejścia kolumn) to znaczy, że polaryzacja (czy też kolokwialnie faza) jest odwrócona.

Najważniejszą sprawą jest, by obydwa zestawy głośnikowe naszego systemu stereo były podłączone z taką samą polaryzacją, czyli w tej samej, zgodnej fazie. Podobnie należy też zachować zgodną fazę podłączenia zestawów głośnikowych w systemach wielokanałowych. Wyjątkiem od tej reguły może być subwoofer, ale to jest osobne zagadnienie, którego nie będziemy szerzej rozwijać w niniejszym artykule.

Kiedy polaryzacja podłączenia jest prawidłowa, to dodatni sygnał na wejściu kolumn (napięcie na terminalu dodatnim jest większe niż na terminalu ujemnym) powoduje wypchnięcie membrany do przodu, albo inaczej mówiąc na zewnątrz.

Jak sprawdzić czy zestawy głośnikowe pracują w zgodnej fazie

Jeśli jeden zestaw głośnikowy jest podłączony w fazie, a drugi ma fazę odwróconą, to takie dwa zestawy pracują w przeciwfazie. Zazwyczaj takie odwrócenie polaryzacji pomiędzy głośnikami jest wyraźnie słyszalne. Ale jeśli ktoś nie ma doświadczenia w tym zakresie, a do tego jeszcze wybierze muzykę utrudniającą wyłowienie rozfazowania, to może przeoczyć pomyłkę.

Aby ułatwić odsłuchowe stwierdzenie rozfazowania zestawów głośnikowych warto wybrać odpowiednią muzykę, lub wykorzystać sygnał testowy. Ideałem było by nagranie monofoniczne. Płyty CD nagrane monofonicznie są rzadko spotykane. Często można natomiast znaleźć monofoniczne sygnały czy fragmenty muzyki na płytach testowych. Jest to jeden z powodów, dla których warto taką płytę posiadać. Jeśli będziemy musieli skorzystać ze zwykłego stereofonicznego nagrania, wskazane jest by miało ono wyrazistą sekcję basową i jakieś wyeksponowane źródło w centrum sceny muzycznej - zwykle będzie to wokal. Jeśli zajmiemy prawidłową pozycję do odsłuchu, a wokal i instrumenty basowe są dziwnie rozmyte w przestrzeni i nie dadzą się zlokalizować w konkretnych miejscach to niemal na pewno mamy rozfazowane zestawy głośnikowe. Aby mieć całkowitą pewność najlepiej ustawić zestawy głośnikami do siebie, bardzo blisko jeden drugiego (nie więcej niż kilka centymetrów). Jeśli kolumny są podłączone prawidłowo to dźwięk będzie głośniejszy ze znacznie większą ilością basu. Jeśli kolumny są podłączone w przeciwfazie to dźwięk będzie cichszy, a bas będzie wyraźnie ściszony w stosunku do reszty pasma. Ten test daje bardzo wyraźną różnicę.

Nie polecamy oceny polaryzacji na podstawie obserwacji wychyleń membrany pobudzanej sygnałem muzycznym. Niełatwo uchwycić tak szybkie zjawiska gołym okiem.

Jednoczesna zmiana polaryzacji w obydwu kanałach

Można też odwrócić polaryzację w obu kanałach jednocześnie. Obydwa kanały będą pracować w zgodnej fazie, a więc pod tym względem będą działały prawidłowo. Natomiast przy takim podłączeniu zmieniona zostanie absolutna faza całego sygnału. Przy czym należy pamiętać aby zmiana polaryzacji była wykonana tylko z jednego końca kabla. Jeśli odwrócimy polaryzację przy zaciskach wzmacniacza, potem to samo zrobimy przy zaciskach kolumny, wrócimy do punktu wyjścia.

Kwestia słyszalności zmiany absolutnej fazy wzbudza trochę kontrowersji. Dawniej można było nawet spotkać osoby kwestionujące słyszalność tego zjawiska. Z badań opisanych w prasie naukowej wynika jasno, że w odpowiednio przeprowadzonych testach zmiana fazy absolutnej jest słyszalna. Ale występuje kilka okoliczności, które poważnie komplikują sprawę w codziennej praktyce.

Idea zachowania absolutnej fazy polega na tym, aby do słuchacza doszedł dźwięk o takiej samej polaryzacji jak dźwięk wyemitowany przez instrumenty i wokalistów, czyli dźwięk przechwycony przez mikrofon w miejscu nagrania. Jeśli nagranie jest akustyczne i zostało wykonane z wykorzystaniem prostych technik mikrofonowych to faktycznie można jednoznacznie określić jego prawidłową fazę. Jeśli jednak nagranie powstaje w wyniku miksowania wielu śladów, mieszania instrumentów akustycznych i elektrycznych, to określenie prawidłowej fazy będzie w praktyce niemożliwe, bo poszczególne składowe nie będą miały zsynchronizowanej fazy. W trakcie studyjnej obróbki dźwięku zmiany polaryzacji czy też drobniejsze przesunięcia fazowe są na porządku dziennym. Otrzymując do ręki przeciętne nagranie będziemy mogli co najwyżej zastanawiać się nad absolutną fazą wybranych wokali czy pojedynczych instrumentów.

Zmiany fazy spotykane w torze audio

Trzeba dobitnie podkreślić, że nawet jeśli mamy nagranie o jednoznacznie określonej fazie, to wcale nie mamy gwarancji, że zachowanie poprawnej pod względem formalnym polaryzacji połączeń da nam poprawną polaryzację fali akustycznej płynącej z zestawów głośnikowych. Po prostu sam sprzęt audio może odwracać fazę dla całego lub dla części sygnału. Być może będzie to pewnym zaskoczeniem, ale odwracanie polaryzacji całego sygnału, odwracanie polaryzacji części sygnału, czy też wprowadzanie innych przesunięć fazowych jest w sprzęcie audio całkiem częste.

Polaryzację odwracają niektóre urządzenie elektroniczne - na przykład wzmacniacze. Jest całkiem sporo urządzeń skonstruowanych w ten właśnie sposób. A co więcej, z reguły nie informuje się o tym fakcie nabywców. Może być i tak, że w danym wzmacniaczu polaryzacja na jednym wejściu jest zachowana, a na innym odwrócona. Czasami producent podaje w specyfikacji technicznej czy polaryzacja jest zachowana czy odwrócona (ang. inverted), ale to jednak mniejszość.

W zestawie głośnikowym poszczególne głośniki wcale nie muszą być podłączone z taką samą polaryzacją. Polaryzacja podłączenia poszczególnych głośników jest powiązana z rodzajem filtrów zwrotnicy. Na przykład w zestawie dwudrożnym głośnik wysokotonowy może mieć odwrotną polaryzację niż niskośredniotonowy. Także w zestawach wielodrożnych polaryzacje podłączenia poszczególnych głośników nie muszą być takie same. Poza tym, w zestawach głośnikowych pewne przesunięcia fazowe pomiędzy różnymi składowymi sygnału są rzeczą zupełnie normalną, nawet gdy wszystkie głośniki są podłączone z taką samą polaryzacją.

Do sprawdzenia polaryzacji głośników dynamicznych można w pewnym zakresie wykorzystać zwykłą baterię. Dla bezpieczeństwa należy zastosować baterię o niedużym napięciu, czyli 1,5V. Takie napięcie nie uszkodzi żadnych głośników dynamicznych, nawet jeśli będzie przyłożone bezpośrednio to zacisków wysokotonówki, a w zupełności wystarczy by zobaczyć sposób wychylenia membrany. Bateria nie jest jednak rozwiązaniem uniwersalnym. Może ona posłużyć do sprawdzenia tylko tych głośników, które nie są podłączone do zacisków przez szeregowo włączony kondensator. W normalnych zestawach głośnikowych po podłączeniu do zacisków baterii wychyli się tylko głośnik niskotonowy. Jeśli przy podłączeniu plusa baterii do plusa głośnika membrana wychyli się do przodu (czyli na zewnątrz), to polaryzacja jest prawidłowa.

Wnioski praktyczne

Minimalny wymóg to zapewnienie, by polaryzacja lewej i prawej kolumny była zgodna. Spełnienie tego warunku jest bardzo proste i będzie wystarczające dla większości użytkowników sprzętu hi-fi.

Osoby, które mają audiofilskie ambicje powinny pójść o krok dalej i zadbać, aby zestaw audio traktowany jako całość zachowywał prawidłową polaryzację, czyli inaczej mówiąc prawidłową fazę absolutną. W ten sposób uzyskamy gwarancję, że polaryzacja będzie prawidłowo odtworzona przynajmniej w tych przypadkach, gdy została prawidłowo nagrana. Można pozbierać odpowiednie informacje od producentów użytkowanego sprzętu by ustalić, które urządzenia zachowują, a które zmieniają polaryzację. Zależnie od tego czy na wyjściu wzmacniacza sygnał ma prawidłową czy odwróconą polaryzację, można odpowiednio podłączyć kable głośnikowe, tak by prawidłowa faza absolutna została zachowana na wejściu kolumn. Można też podjąć próbę ustalenia polaryzacji na słuch, ale to już zajęcie dla bardziej zaawansowanych.

Osoby, które mają ambicje by zawsze dbać o prawidłową fazę absolutną staną przed trudniejszym problemem do rozwiązania. W tym przypadku trzeba bowiem zapewnić sobie możliwość indywidualnej zmiany polaryzacji dla każdego nagrania. Oczywiście można zamieniać końcówki kabli głośnikowych, ale chyba nikt nie zdecyduje się na częste wykonywanie tego typu operacji. Najlepszym wyjściem jest zakup sprzętu z przełącznikiem polaryzacji (odwracanie fazy). Taki przełącznik bywa spotykany zwłaszcza w niektórych cyfrowych źródłach. I to jest jedyne komfortowe, łatwo dostępne rozwiązanie. Mając taki sprzęt można zawsze ustawić prawidłową polaryzację przełącznikiem, niezależnie od płyty i sprzętu towarzyszącego, bez jakiejkolwiek zmiany okablowania.