Obudowa zamknięta vs bass-reflex

Jeśli nie jesteśmy pewni jaką obudowę wybrać, ten artykuł powinien rozwiać wszystkie wątpliwości. Na początku należy sobie odpowiedzieć na pytanie, czego oczekujemy od ostatniego ogniwa w naszym systemie. To, jaką obudowę wybierzemy jest wyłącznie kwestią naszego gustu jako słuchacza. Obydwie obudowy mają swoje mocne i słabe strony. Wszystkie symulacje pokazane poniżej opierają się na tym samym głośniku, artykuł ma charakter porównania ze sobą dwóch obudów o podobnej objętości. Parametry głośnika to:
moc znamionowa: 50 W
impedancja: 8 ohm
efektywność: 84 dB/1W/1m
częstotliwość rezonansowa (Fs): 45 Hz
Qts: 0,36
Vas:12
średnica: 15 cm

Na jednej siatce zostały pokazane dwie charakterystyki: kolorem żółtym - obudowa zamknięta, kolorem zielonym - obudowa bass-reflex. Vb (objętość) obudowy zamkniętej to 8,2 litra, a Qtc wynosi 0,71. Bass-reflex ma objętość 8,2 litrów, Fb (częstotliwość rezonansowa obudowy) wynosi 49Hz:

Na dole wykresu mamy częstotliwość (Hz), pionowo efektywność naszego głośnika (dB), punkt 0dB to efektywność 84 dB (teoretyczna), poniżej spadki co 3 dB. Pierwsze co rzuca się w oczy, to bardzo duża stromość opadania charakterystyki obudowy bass-reflex. Dlaczego jest takie strome? Ciśnienie głośnika opada 12 db/okt, dodatkowo ciśnienie otworu również opada 12 dB/okt (jest to spowodowane zmniejszeniem przesunięcia fazowego promieniowania otworu, względem promieniowania tylnej strony membrany poniżej częstotliwości rezonansowej Fb, która u nas jest przy 49 Hz), co daje w sumie nachylenie aż 24 dB/okt.

Nachylenie charakterystyki dla obudowy zamkniętej to 12 dB/okt. Wykresy przecinają się przy 32 Hz, gdzie spadek wynosi 16dB względem średniej efektywności. Poniżej tej częstotliwości, obudowa zamknięta jest dużo lepsza niż bass-reflex. "Magiczne" 20 Hz dla bass-reflexu uzyskujemy przy spadku 31,5 dB, a dla obudowy zamkniętej przy spadku "tylko" 23 dB. Jednak te "tylko" 23 dB to aż 23 dB, jest to za duży spadek efektywności, powinniśmy się raczej skupić na tym, aby uzyskać jak najniższą dolną częstotliwość ze spadkiem 6 dB.

Oglądając charakterystykę bass-reflexu widzimy bardzo dobrą liniowość przetwarzania aż do 55 Hz, uzyskując -6 dB przy 43 Hz. -6 dB dla obudowy zamkniętej to "aż" 62 Hz. Jest to bardzo duża zaleta obudów bass-reflex, dzięki otworowi można zyskać kilka dB w zakresie basu i uzyskać niższą dolną częstotliwość graniczną, która jest umownie ustalona przy -6 dB (czasem podawana jako punkt -3 dB). Również dzięki otworowi można zmniejszyć zniekształcenia nieliniowe (przy częstotliwości Fb, głośnik pobudza obudowę do drgań, dzięki czemu zmniejsza się jego amplituda nawet przy wysokiem sygnale doprowadzonym do głośnika. Pracę głośnika przejmuje otwór, właśnie ta mała amplituda jest skutkiem zmniejszonych zniekształceń). Można by pomyśleć, że obudowa bass-reflex jest pod każdym względem lepsza od obudowy zamkniętej. Aby rozwiać te wątpliwości, wystarczy nacisnąć przycisk "Group delay". To tzw opóźnienia grupowe głośnika. Tutaj widzimy największą zaletę obudowy zamkniętej, która pod tym względem deklasuje bass-reflex:

Jak widać, "impuls" bass-reflexu to 13,5 ms, obudowy zamkniętej to maksymalnie 3,3 ms. Do tego obudowa zamknięta ma lepsze charakterystyki amplitudowe (jest bardziej liniowa). Aby zmniejszyć "impuls" obudowy bass-reflex należy zastosować głośnik o jak najmniejszej dobroci Qts. Można również poświęcić kilka Hz od dołu. Czasami konstruktor stroi zbyt nisko aby osiągnąć jak najniższą dolną częstotliwość graniczną, nawet kosztem charakterystyki impulsowej. Niestety, bass-reflex zawsze miał dłuższe odpowiedzi na impuls niż obudowa zamknięta. Jjak na razie nie da się z tym walczyć inaczej niżeli stosować głośniki o jak najniższym Qts, nie zapominając o niskiej częstotliwości rezonansowej.

Stosując głośniki o Qts>0,5 można uzyskać niską dolną częstotliwość przenoszenia, jednak charakterystyki impulsowe mogą mieć duże oscylacje, co może powodować słabą kontrolę basu.
Poniżej charakterystyka mocowa. W przypadku obudowy bass reflex przy 70Hz mamy duże siodło w którym głośnik jest w stanie przyjąć 20W (aby je zlikwidować należało by inaczej zestroić obudowę), od 45 do 55Hz mamy pełne 50W, poniżej 45Hz wytrzymałość mocowa szybko spada, przy 30Hz głośnik wytrzymuje tylko 5W. Należało by szukać innego rozwiązania, można np. zmniejszyć obudowę, to często pomaga. W przypadku obudowy zamkniętej poniżej 110Hz wytrzymałość spada liniowo, od 30 do 60Hz głośnik jest w stanie przyjąć 10W, przy 80Hz 20W.

Jeśli nie potrzebujesz zbyt niskiego basu, a cenisz charakterystyki impulsowe, obudowa zamknięta będzie dla Ciebie najlepszym rozwiązaniem. Również w przypadku gdy posiadamy duży głośnik niskotonowy, warto się zastanowić nad tym, czy nie lepszym rozwiązaniem będzie wstawienie go do obudowy zamkniętej. Duży głośnik teoretycznie pozwala uzyskiwać duże natężenie dźwięku, więc niska efektywność obudowy zamkniętej nie będzie problemem. Bas obudowy zamkniętej nie schodzi tak nisko jak w b-r, jednak przy dużym głośniku i tak zejdzie wystarczająco nisko (musimy posiadać głośnik o niskim Fs, a obudowa powinna mieć Qtc<0,7. ). Dla tych, którzy chcą dużo basu b-r będzie najlepszym rozwiązaniem.

Ostatni krzyk mody, stosowany w subwooferach aktywnych, to mała obudowa zamknięta i głośnik, który jest w stanie przepompować w jednym cyklu dużo powietrza. Albo dzięki dużej powierzchni drgającej, albo dużej amplitudy. Albo jedno i drugie. Taki subwoofer, wg teoretycznych obliczeń nie schodzi dość nisko. W praktyce, dzięki wzmacniaczowi o dużej mocy i korekcji elektronicznej, możemy osiągnąć nawet 16Hz. Sam stosuję to rozwiązanie i szczerze polecam. Znajomym często trudno uwierzyć, że tak niski bas wydobywa się z tak małej skrzynki...

Podsumowując obudowę bass reflex:
+ duża efektywność
+ niższe zniekształcenia przy Fb
+ niska dolna częstotliwość rezonansowa
- opóźnienia grupowe
- czasami kłopoty z zainstalowaniem otworu o odpowiedniej średnicy, co w konsekwencji może powodować turbulencje powietrza przy głośniejszym słuchaniu

Podsumowując obudowę zamkniętą:
+ doskonały impuls
+ charakterystyka amplitudowa
+ bardzo czysty, nie podbarwiony bas
- wysoka dolna częstotliwość graniczna
- niska efektywność

Nie można wyłonić zwycięzcę tego pojedynku, są to dwa różne typy obudów, sa różne gusta o których się nie dyskutuje. Każda obudowa posiada swoje atuty. W przypadku obudowy zamkniętej jest to wspaniale kontrolowany bas, bez podbarwień, szumów... za to obudowa bass-reflex pozwala na osiąganie niższego basu, oraz większego natężenie dźwięku w tym zakresie. Mimo, że obudowa zamknięta wymyślona została kilkadziesiąt lat temu nadal posiada wielu zwolenników.