torstai 21. maaliskuuta 2019

Kohti täydellistä pienoiskaiutinta

Pitkään virinnyt ajatus kompakteista kaiuttimista sai viimein hiukan tuulta alleen. Onhan musiikki ja äänentoisto harrastuksena noin muuten ollut jo kolmisenkymmentä vuotta ja monenlaista tullutkin rakenneltua. Kaiutin on tyypillisesti se äänentoiston heikoin lenkki - sillä on suurin vaikutus soundiin jos nyt lähdetään siitä että itse äänilähde on edes kohtuullinen hifi-standardit täyttävä.  Kaiuttimia toki saa markettien hyllyiltä valmiina, mutta siinä joutuu tyytymään siihen mitä saa. Tekemällä itse, saa sellaisen kuin tulee tai jos kärsivällisyys ja taidot riittää - sellaisen kuin  haluaa!

Viimeisin silaus projektiin tuli hifitalon elementtivalikoimaa selatessa, seltä sattui löytymään kohtuuhintaisia kaiutinelementtejä. Näin alkuun päädyin kuitenkin hyvinkin edullisiin vaihtoehtoihin, koska tässä vaiheessa oli ajatus lähinnä tehdä ok soundiset pikkukaiuttimet. Basso/keskiääniseksi valikoitui refleksikotelossa hyvin toimivat Tangband W4-992s ja diskanttipuolelle Vifa BC25SC55-04. Tangbandin speksejä katsoessani toki huomasin heti että jonkinasteisia ongelmia on ehkä odotettavissa, tämä kun ei ole tarkoitettu midiksi vaan lähinnä bassontoistoa varten. Yli 1kHz mentäessä vaste näytti tekevän temppujaan. Sensijaan alapään toisto vaikutti oikein lupaavalta, FS:n ollessa 50Hz paikkeilla ja nelituumaiseksi ihan kohtuu Xmax (+/-3.5mm). Tilasin elementtejä siis varmuuden vuoksi 4kpl, josko noista keksisi jotain muutakin! 

Kotelon kooksi simulointien perusteella tuli kuusi litraa, viritystaajuudeksi noin 50Hz. Kriteerinä oli  neutraali ja kohtalaisen alas ulottuva toisto: kaiutin ei saa kuulostaa yläbassovoittoiselta purkilta.  Jakotaajuudeksi laskelmoin enshätään 2kHz, kompromisseja siis heti alkuunsa:  Basson vaste näytti vuoristoradalta yli 1kHz toisaalta tuumainen Dome-diskantti ei ole järkevä alle 2...4kHz. No jostain oli lähdettävä liikkeelle joten 12dB/okt suodinta kasaamaan. Diskantille luonnollisesti vastus-attenuaattori tasojen alentamiseksi bassoelementin herkkyyden tienoille.  

Kaiuttimien protojen valmistus sujuikin yhdessä päivässä sille mallilleen jotta saatoin ottaa ekat "savut" ulos, vaan mikä oli tulos?  No ei ainakaan kauhea pettymys ensivaikutelmana. Basso kuulosti juuri semmoiselta kuin halusin ja muutenkin ihan ok.  Nälkä kasvoi syödessä. Enää ei riittänyt ihan ok, pystyisikö näillä eväin parempaankin?


Jonkinaikaa kun kaiuttimia kuuntelin, havaitsin selvästi ne virheet joita vähän pelkäsin tai jotka oli jo oikeastaan tiedossakin. Yläkeskialueella oli jotain häiritsevää, tietyt nuotit toistui jotenkin hiukan korostuneesti - ääni ei siis ollut läpinäkyvä, virheetön, eli sellainen jota olin hakemassa. Hyvä kaiutin ei näet kuulosta kaiuttimelta ellei sitten erityisesti haeta kaiuttimelta jotain spesiaalia soundia. Sekään ei ole huono asia jos jokin ominaisuus on toivottu.
Mikä tämän bassoelementin ongelman sitten aiheutti? Voisiko elementin puhekela muodostaa rinnalle kytketyn kondensaattorin kanssa sopivasti resonanssihuipun juuri tuolle alueelle?  6dB/okt suodin ei tullut kyseeseen, vaste laski liian loivasti matalahkon puhekelan induktanssin vuoksi ja niinpä nuo ylätaajuuksien virheet tulisi liikaa esille.  Ehkäpä sopiva zobel-piiri neutraloisi moisen käytöksen?



Vaste rauhoittuikin hiukan bassoelementin osalta aiemmin korostuneen 1-3kHz alueella mutta edelleen näkyi selkeä huippu reilun 3kHz kohdalla. Elementtien vaste kannattaakin mitata yksi kerrallaan, yhdistetty vaste näet ei useinkaan paljasta "piilossa" olevia ongelmia, toisin kuin oma korva kuten tässäkin kävi nyt ilmi.  Hypistelin elementtiä käsissäni ja aloin epäillä pölykuppia mahdollseksi syylliseksi. Kuppi on kovaa muovia ja vieläpä kulmikas, sitä kun kynnellä kopautteli se kuulosti ikäänkuin resonoivan juuri jossain muutamassa kilohertsissä.  Jemmassa sattui sopivasti olemaan pari vanhaa JBL:n midiä, joissa olisi sopivat pienehköt pahviset ja pyöreät pölykupit. Ei aikaakaan kun pölykupit vaihdettu ja oitis uusia mittauksia. Resonanssipiikki oli viimein poissa! (allaolevassa kuvassa piikki näkyvissä).




Yksi ongelma poissa, uusia tilalle. Näin siinä jälleen kävi, edelleen jotain liian omalaatuista ja häiritevää oli ylä-äänissä. Mitä seuraavaksi?  No yksi merkillepantava seikka tuli ilmi kokonaisvastetta mttaillessani. 1-5kHz alueessa oli hiukan sanomista vaikka heitot pysyikin 5dB sisällä, se on kuitenkin liikaa. Oikeastaan vaikutti siltä että jakotaajuudet menee turhan paljon päällekkäin. Elementtien keskinäistä vaiheistusta säätämällä ei toivottavaa tulosta syntynyt, päinvastoin - ne osui riittävän hyvin kohdalleen jo entisestään. Oli aika selvittää millä alueella jompikumpi elementti menettää kyvyn toistaa nätisti, joten biamp-kytkennällä DSP:n perään jolloin pystyin säätämään jakotaajuuksia erikseen ja näppärästi läppäriltä käsin. Ilmeni ettei kyseinen diskanttielementti toimi siististi 2kHz asti, sen jakotaajuus oli nostettava 3kHz paremmalle puolelle. 2kHz:llä Vifan soundi on aivan liian karkea. Jo yksinään tämä pieni muutos paransi äänenlaatua huomattavan paljon! Bassoelementin jakotaajuudeksi valikoitui 1.5kHz. Rakoa jää paljon, mutta kokonaisvaste pysyi kuin pysyikin ihan asiallisena ja mikä tärkeintä, kaiutin kuulostaa nyt todella paljon läpinäkyvämmältä kuten oli toiveena.

Tämän kokeen tuloksena jakosuotimet meni luonnollisesti uusiksi. Kuuntelun tulos oli yhä positiivinen mutta vasteet näytti toki aivan toiselta kuin aktiivisuodolla mitattuna, luonnollisesti koska passiivisuodin nyt vaan on hankala: se aiheuttaa vaihevirheitä ym ei välttämättä suotavia asioita. Vaiheistusta voisi hienosäätää mm. jyrkkyyttä muuttamalla. Passiivisuotimen suunnittelu ei siis todellakaan ole helppo rasti jos oikeasti hyvän haluaa, eikä asiaa helpota elementit jotka ovat jossainmäärin ongelmallisia jakotaajuuksiensa sisäpuolella. Kaiutin on kuitenkin hyvä. Se on taatusti jo nyt parempi kuin useimmat peruspurkit joita marketeista löytyy vaikka itse sen sanonkin, se oli oikeastaan sitä jo heti alkuunsa mutta nälkähän kasvaa syödessä: nyt halusinkin referenssitason pikkukauttimen! Vaan taisi käydä niin että näiden kyseisten elementtien suorituskyky tuli nyt vastaan, toisaalta kun ottaa huomioon elementtien hyvinkin edullisen hinnan - ei sovi oikeastaan valittaa, päinvastoin.