Bassokaiuttimen halkaisijan vaikutus/suhde alaäänitoistoon

Jos halutaan subbarin/bassokaiuttimen alarajataajuudeksi esim 35 Hz,niin vaatiiko se alaäänikaiuttimen halkaisijalta jonkin "pakollisen" mimimivähimmäismitan, esim 8"? Siis voiko esim 5" kaiuttimesta mitenkään saada tuollaisia taajuuksia kelvollisesti, kun puhutaan pienistä/pienehköistä äänipaineista?

Summarum: onko bassokaiuttimen halkaisijalla ja alarajataajuudella jokin fysikaalinen riippuvuus?

 

Jos enklanti taittuu, niin tuossa on varsin hyvä juttu aiheesta.

 

Esim hyvillä korvakuulokkeilla kuulee kyllä lähes ne matalimmatkin äänet..ja kun äänipaineiden tarve on olematon, niin riittää. Tuo todistanee sen puolesta että kartion halkaisijalla ei ole alarajataajuuksien toistoon merkitystä.

 

Alan pikkuhiljaa uskoa sinut trolliksi.

Se, että pienellä kuuloke-elementillä on mahdollista saada matalia ääniä suoraan korvakäytävään ei todellakaan tee kartiokoosta *merkityksetöntä*.

 

Lue tarkemmin: En ottanut muuhun kartion koon merkitykseen kantaa, kuin vaan *alarajataajuuksien toistoon*.

 

Kyllä niillä on. Matalilla taajuuksilla ilmalitrat on saatava liikenteeseen. Se johtuu ihmisen kuulon epäherkkyydestä alahertsi -taajuuksilla. Parhaat edellytykset saada litrat liikkeelle on iso bassokartio. Toisinsanoen bassokartion pinta-alan kasvattaminen on tehokkain tapa lisätä ilman liikutuskykyä.
Toinen tapa on pidentää pienemmän ilmapumpun (bassoelementin) pumppausliikettä l. iskunpituutta. Sen käytännön pidentämisessä on kuitenkin rajansa. Ja sitäpaitsi iskun pidennyksen voisi tehdä sille isommallekin pumpulle. Jolloin ilmapatsas saa kyytiä vielä paremmin.

35 Hz alarajataajuutena, jonkinlaisella käytökelpoisella ihmisen aistimalla SPL-tasolla, alkaa onnistua taidokkaimpien valmistajien bassokaiuttimissa SPL-avustettuna (refleksikotelossa) ehkäpä n. 6,5 - 8" elementeistä alkaen. Tällöin kyseessä on pienten pääkaiuttimien alapartneri-yhteistyökaiutin l. Genelec 5040A tai 7050B.


P.S. Alarajataajuudelle pitäisi ensin määritellä jokin SPL-taso ja muut olosuhteet missä se pitää saavuttaa. Esim. 1 metrin päästä puoliavaruudessa, jonkinkestoisella siniaallolla, särö pysyttävä alle 5%:ssa.
Jos tarkempia ehtoja alas toistamiselle ei määritellä/alarajataajuuden SPL-taso pudotetaan vain labravälineillä havaittavalle itikka-tasolle, kaikkien herätyskellon summereittenkin voi sanoa toistavan ihan "kellariin asti". Tämmöisten 4 dB SPL @ 20 Hz -SPL-tasojen havaitseminen tosin onnistuu vain NASA:n kaiuttomassa mittaushuoneessa kuun pimeällä puolella. Ihmisen/eläimen kuultavaksi asti kotiäänentoisto -sovelluksissa niistä ei riitä.

 

Tavallaan ymmärrän mitä tuossa kuulokevertauksessa haettiin takaa. Kysehän on ainoastaan paineistettavan (huone)tilan koosta. Korvan ja kuulokkeen kupin väliin jäävän puolen desilitran ilmatilan voi paineistaa selkeästi kuultavalla tasolla 20hz taajuuksiin saakka esimerkiksi 40mm laajakaistaelementillä, kuten kuulokkeilla. 1x1x2 metrisen (teoreettisen, tiiviiksi rakennetun) kuuntelutilan voisi paineistaa ehkäpä yhdellä 10" elementillä 20hz taajuuteen saakka, kun taas kahden tuhannen kuutiometrin tilavuuksinen oopperasali vaatii vastaavaan paineistukseen valtavan patteriston 18" elementtejä.

Se haettu fysikaalinen riippuvuus ei ole ainoastaan halkaisijan ja alarajataajuuden välillä, vaan riippuu hyvinkin paljon huonetilavuuden ja kaiuttimen liikuttaman ilmamäärän suhteesta.

 

Eli:

- teoriassa täysin umpitiiviissä tilassa pienikin elementti riittää paineistamaan huoneen siten, että tarkoitettu alarajataajuus saavutetaan,

- käytännön sovellutuksissa kuuntelutilat eivät ole ilmatiiviitä eivätkä äärettömän pieniä, jolloin on käytännön mahdottomuus, että pienellä elementillä saataisiin alas asti ulottuvaa bassotoistoa.

Alkuperäisen postaajan väite siitä, että koska tulppakuulokkeella saadaan riittävä äänenpaine suoraan korvakäytävään pienellä elementillä, niin elementin koolla ei ole merkitystä alarajataajuudessa, on virheellinen. Vaikka elementin koko ei yksinään ole ratkaiseva seikka, se ei myöskään ole merkityksetön, jos liikutaan reaalimaailmassa eikä teoreettisissa sovelluksissa, joissa ilmatilavuus on kuutiosenttejä ja/tai tavoiteltu äänenpaine niin pieni, että sitä ei kuule.

Tervetuloa toki todistamaan, että alkuperäinen väite pitää paikkansa: haluaisin nähdä käytännössä toteutettavissa olevat speksit bassokaiuttimelle, jolla saavutetaan vaikkapa maltillinen 90db/1m hetkellinen äänenpaine pienessä 2m x 3m x 2,5m huoneessa alle 2" elementillä.

Sivuhuomautuksena: pahoittelen, jos sepik on vilpitön kysymyksineen, mutta kyseinen nimimerkki on rekisteröity plazalle 2007. Silti ensimmäiset postaukset ovat vasta 14.7.2013 ja myöhemmin. Aloitetuissa threadeissa sepik kyselee asioita, joiden luulisi olevan vanhemmalle plazalaiselle ennestään tuttuja ja aiheet ovat, joskaan eivät suorastaan trollavia, niin ainakin keskustelua herättäviä. Tarjottuja vastauksia ei kuitenkaan järjestelmälliseti huomioida ja usein sepik vastaa itse itselleen, kuten tässä (viestit 1. ja 3.). Vastaavasti subwoofer-ketjussa tarjotut vaihtoehdot sivuutettiin kommentoimatta jne. Jossain sepik esitti, että subwooferin voi sijoittaa "minne vaan, kuten komeroon tai sängyn alle." Hetkittäin alkaa vaikuttaa tarkoitukselliselta provoilulta.

 

OT.
AVSForumin DIYsubbariketjuista luin taannoin, että tuo ajatus huoneen paineistamisesta olisi virheellinen. Kyseisen foorumin konkarit esittelivät, että ajatus huoneen paineistamisesta on syntynyt sen seurauksena, kun joku on käyttänyt "pressurising the room" sanamuotoa kuvaillessaan tuntemuksiaan bassovoittoisella materiaalilla. Fysikaalisen maailman ilmiötä se ei kuulemma kuvaa osuvasti. Itse en asiaa ymmärrä sen vertaa, että osaisin ottaa asiaan sen enempää kantaa, mutta asiaan voi tutustua lähemmin esim juurikin AVS:llä.

 

Liikutettu ilmamäärä = SPL. Ääni on värähtelyä väliaineessa l. maan päällä tapahtuvassa kuuntelussa ilman liikettä. Huoneen paineistumisesta puhuminen tarkoittaa isojen SPL -tasojen lykkäämistä huoneeseen ceho -taajuuksilla l. alabassolla. Pikkukartioinen kaiutin ei tähän yksinään pysty.

Huonetilavuus vaikuttaa huoneen mittojen kautta siihen missä vaiheessa room gain l. huonevahvistus -niminen SPL-avustin alkaa vaikuttaa ja tuottaa "ilmaisia" desibelejä. Se alkaa potkia huoneen alimman resonanssin alapuolella. Mitä pienempi huone, sitä aikaisemmin avustava SPL-käpälä ojentuu.
Toinen huonekoon kautta muuttuva tekijä on kuunteluetäisyys. Mitä pienempi kuuntelukammio, sitä lähempänä kuuntelija on kaiutinta; keventää kaiuttimen kapasiteettivaatimuksia 6 dB per k-etäisyyden puolittaminen. Pienen huoneen ääriesimerkkinä henkilöauton ohjaamo ja extreme-ääriesimerkkinä se kuulokkeen kupponen/korvakäytävään työnnetty tulppa: kuuntelija ja kaiutin ovat lähekkäin ja huone vahvistaa todella perkeleesti.

Tässä ei nyt kuitenkaan tainnut olla kysymys huoneen avustuksella alas pääsemisestä. Mikä siis onnistuu kepulikonsteilla kuten mainitulla koirankopin kokoisella "huoneella" tai suoraan absoluuttiselle maksimipienuustasolle pelkäksi korvakäytäväksi kutistamalla jo hyvin sulkevalla nappikuulokkeella.
Äänentuottajan omia tuotantokykyjä pähkäillessä vertailu pitää tehdä ilman ulkopuolista SPL-apua puoliavaruus -olosuhteissa, ja tässä kohtaa bassosäteilijän pinta-alalle ei ole kunnon korviketta. Kartion halkaisijan ja alarajataajuuden välillä siis on fysikaalinen riippuvuus. Isolla kartiolla on pienempää muuten samanlaista kartiota paremmat edellytykset toistaa alarajataajuus ihmisen huomaamalla SPL-tasolla.



Oopperasalin kokoisessa huonetilavuudessa room gainia ei ole käytännössä lainkaan. Ja kuuntelijat saattavat sijaita kymmenien metrien päässä kaiuttimesta. Kaiutin joutuu pärjäämään SPL-tuotannollisesti täysin omillaan, ja SPL:ää on myöskin tultava todella runsaasti jorpakkoon asti paenneitten kuuntelijoitten saavuttamiseksi.
Sinällänsähän 130 dB kylttyyrihallin torvisubwooferista on samanveroinen 130 desibeliä kuunteluelimeen niin kylttyyrihallissa kuin kotonakin, jos k-etäisyydet ja huonevahvistukset tasattaisiin. PA-ympäristössä hirviökapasiteetti hulahtaa alabasson kuultavaan (tuntuvaan) toistoon ilman huoneapuja, ja kuuntelijoitten saavuttamiseen sieltä jostain takarivistä/parvekkeelta 30 metrin päästä yms. evakkopaikasta.

 

Eli alarajataajuus määräytyy huoneen tilavuuden ja kartion pinta-alan suhteesta.
Jos kartio pysyy vakiona niin mitä suurempi huone niin sitä korkeammalla alarajataajuus ja
Jos huone pysyy vakiona niin mitä pienempi kartion halkaisija niin sitä korkeammalla alarajataajuus

Tuosta voisi vetää "osakaavan" (siis osan kaavasta mikä määrää alarajataajuuden 1 Hz=1/s)
Eli alarajataajuus = kuuntelutilan tilavuus x 1/kartion pinta-ala.

Mutta saataisko samalla pumppausvoimalla kartion pinta-alaa pienennettyä, jos voitaisiin iskunsyvyyttä (iskunpituutta) kasvattaa? Se ei kuitenkaan ole helppoa.

 

Lähde.

En tiedä, mitkä ovat käytännössä iskupituuden fyysiset rajat, mutta taitaa tulla taas fysiikan lait vastaan jossain vaiheessa. Ensinnäkään mikään elementtin tuskin voi liikkua esim. oman halkaisijansa mittaa? Toiseksi äärimmäisen pitkällä liikepoikkeamalla taitaisi tulla jo ongelmia nopeudenkin kanssa. Ts. sanotaan nyt vaikka että 5" elementin pitäisi pomppia 6" edestakaisin. Mitenkähän onnistuisi?

Toiseksi alarajataajuus määritetään tavallisesti suhteessa koko vasteeseen. Kyllähän muutamakin pikkupurtelo toistaa vaikka 20hz taajuuksia. Paha vaan, että ne kuuluvat 25db vaimeammin, kuin "alarajataajuus" 40hz. Tämä tarkoittaa sitä, että "maltillisilla paineilla" kuuntelu ei auta yhtään mitään, kun se 20hz kuuluu aina sen 25db hiljempaa. Maltillinen voimakkuus 40-120hz alueella tarkoittaa, että 20hz ei kuulu ollenkaan.

Markkinoitahan olisi olemassa subwoofereille, jotka toistaisivat 'alas asti', mutta joiden ei välttämättä tarvitsisi olla äänenpainehirmuja. Etenkin, jos tuollaisen saisi vielä runnottua kohtuullisen kokoiseen koteloon. Silti niitä ei markkinoilla juuri näy, ainakaan mihinkään järkevään rahaan. Johtuisiko siitä, että ei käytännössä ole mahdollista?

 

Onhan näitä ratkaisuja, että pieni subbari ulottuu suht alas, ja se on toteutettu juurikin suurella iskun pituudella. Pienessä kotelossa tämä sitten vain edellyttää rutkasti vahvistintehoa. Ääriesimerkkinä Sunfiren subbarit.
http://www.sunfire.com/productdetail.asp?id=10
Vaan juu, tässähän haluttiin alle 8-tuumaista elementtiä ja alarajataajuus 35 Hz olisi riittävä. Sitä en tiedä, että onko tuohon käyttöön tarkoitettuja vakavasti otettavia elementtejä kovin paljon. Jo aiemmin mainitussa Genelecin 5040A-lisäbassossa tosin on 6,5 tuuman elementti.

 

Sepik haluaa tässä oikeuttaa 160e lisäbassohankintasa sillä, että järeämpää ei tarvita, jos kuuntelee tarpeeksi hiljaa.

 

Olen ostamassa tuota Jamon 210-subbaria. Sen alaäänitoisto riittää täysin minulle (38 Hz); kuuntelen vaan musiikkia ja aivan pienessä huoneessa. Vrt. bassokitaran alakieli vapaana 41 Hz.
En siis aio maksaa euroakaan kapasiteetista/ominaisuuksista, mitä en tarvitse. Ja hellasäröä saa tuollakin jo ihan tarpeeksi aikaan.

Ilmoitetaanko tuo taajuuskaistan alapään luku aina sillä -6 dB vaimennuksella? Siten kuulen kyllä hiljaisellakin kuntelulla bassot riittävän alas.

 

Ei. Jotkin roskavalmistajat ilmoittavat jopa -10dB vaimentumalla ja jotkin -6dB. Tällä saadaan ilmeiseksi 'ulotettua alapään toistoa pykälää alemmas', kun otetaan 'mittaus' alemmalta vaimentumalta. Jos mittaus otettaisiin pienemmällä vaimentumalla, niin mainosesitteeseen saataisiin samasta kaiuttimesta paljon vaatimattomamman näköinen lukema, esimerkiksi 55Hz -3dB.

Kunnolliset valmistajat käyttävät tarkempaa mittausta. Tuollaisen 6dB notkahduksen "salliminen" vasteessa kertoo huonosta suunnittelusta ja ongelmien peitteilystä. Esimerkiksi Genelec käyttää huomattavasti tarkempia ±3dB sekä ±2.5dB rajoja kaiuttimiensa toistorajojen määrittelyissä.

 

Jamo ilmoittaa lukemat -3dB vaimennuksella. Sinänsä mun mielestä harrastuksen kannalta ihan hyvä hommata tuollainen härveli. Jos myöhemmin ostaa paremman, niin osaa ehkä paremmin arvostaa ominaisuuksia, kun on halvan hintaluokan vertailukohta. Ilmoitettu taajuusvaste on kyllä aika erikoinen, kun löytyy jalustakaiuttimiakin, jotka menevät noin alas.

 

Mulla on vaan armoton tilanpuute ja siksi ei voi hankkia/sijoittaa riittävän isoja/laadukkaita jalustakaiuttimia näihin tiloihin. Sen vuoksi pitää kaiuttimet sijoittaa "pieninä kappaleina" eri paikkoihin: eli pöydällä Jamo P404 ja tuo sub sitten tuohon lähelle kirjahyllyyn, jos siinä kuulostaa tyydyttävältä. Näissä mennään aina kompromissien kautta.

Mutta kun saan sen Jamon tuohon niin kerron, miten muuttui ja antaako sitä mitä haen.

Nuo vaimenemiset pitäisi kyllä aina ilmoittaa jollakin standarditavalla, eikä miten sattuu. Siksi en koskaan luotakaan mitä tehdas ilmoittaa, vaan ostan laitteen vasta kun olen nähnyt siitä pari testiä. Tosin testitkin voivat olla korruptoituja...mutta jos pari testiä antaa saman suuntaisia tuloksia niin..

 

Tuo ei muuten (enää) pidä paikkaansa. Olin samassa virheellisessä käsityksessä vielä viime viikolla, kunnes luin oikaisun.

 

Tuo siis on yhä tänäkin päivänä täysin totta, kun on kyseessä 4-kielinen basso vakiovireessä. Jollaisella noin n kpl basisteja edelleenkin soittaa. Sen tarkemmin en osaa määriä arvioida.
Jotkut kuitenkin esim. virittävät soittimensa vakiovireeseen nähden hieman alemmaksi ja/tai pudottavat (Drop) pelkästään paksuimman kielen kokosävelaskeleen alemmaksi.

Osa ei koskaan käytä vakiovirettä (basso)kitaroissaan, osa taas käyttää vain ja ainoastaan sitä. Ja moni on sitten jotain tuolta väliltä.
Joka tapauksessa, esim. Drop-D vireessä 4-kielisen bassokitaran matalin nuotti olisikin 37 Hz. Vakiovireisissä 5- ja 6-kielisissä bassoissa 31 Hz, kun vain yksi kieli jatkaa basson ulottuvuutta alaspäin B0:aan saakka. Em. dropilla matalin nuotti olisi tällöin 28 Hz.



Ja tuo nuotti, eli A0 (28 Hz) on sama, kuin 88-koskettimisen pianon/keyboardin vasemmanpuoleisin kosketin. Toki monia muitakin vireitä bassoissa on, löytyy (basso)kitarasyntikkaa, n-kielisiä harvinaisempia instrumentteja jne. Flyygeleissäkin on joskus harvoin pari lisäkosketinta bassopäässä.
Jonkunlaisia yleistyksiä voi kuitenkin antaa tyypillisistä perustaajuuksista ja niiden yläpuolisista harmonisista. Esim. Hifimaailman kuva eri instrumenttien taaajuusalueista.

Tuossa bassokitara on käsitetty vakiovireessä olevaksi 4-kieliseksi. Vastaavasti vakiovireinen 6-kielinen kitara tosiaankin ulottuu E1:een (82 Hz), mutta erilaisia vireitä on vaikka kuinka paljon.



Suhteellisen harvinaisilla 8-kielisillä kitaroilla päästään usein yhtä alas kuin perinteisesti 4-kielisellä bassolla. Kitarasyntikalla ja erilaisilla efekteillä tarvittaessa ihan 6-kieliselläkin kitaralla päästään yhtä alas, tai alemmaksikin (octaver, whammy, pitch changer...).
Toki 6-kielinen kitara on yhä edelleen ylivoimaisesti yleisin. Ja vakiovire varmastikin sen yleisin vire, varsinkin kun kaikki genret huomioidaan.

Em. nuottien merkinnät ja taajuudet ovat muuten tästä taulukosta. Eli "kansainvälinen tieteellinen tapa". Jossa ei käytetä ylä- ja alaindeksejä, pieniä aakkosia tai H-kirjainta.