article

Hoparlörler ve Hoparlör Kabinleri - 1

tarafından, tarihinde yazıldı. Son güncelleme; 14 Mayıs 2007; 21.00

İyi bir ses sisteminin en önemli parçası hoparlördür. Çünkü kaynaklarınız, preamplifikatörünüz ve güç amplifikatörünüz ne kadar kaliteli olursa olsun sonuçta müziği size ulaştıracak olan hoparlörlerinizdir. 

İnsan kulağı teorik olarak 20Hz ile 20Khz arasında ve logaritmik bir duyma fonksiyonuna sahiptir. Bu frekans aralığı yetişkin ve herhangi bir sağlık problemi olmayan insanlar için geçerlidir. Ancak daha genç ve daha yaşlı bireyler doğal olarak daha kötü bir hassasiyete sahiptir. Duyma fonksiyonu logaritmiktir çünkü gerek kulak zarı ve gerekse orta kulaktaki kemiklerin mekanik özellikleri bunu gerektirir. Bu; şu demektir herhangi bir ses kaynağının lineer basınç gücü 10 birimken insan kulağı örneğin bunu 1 duyma birimi olarak algılıyorsa bu basınç 20 birime çıktığında insan kulağı bunu kabaca Log 20 = 1,301 birim olarak algılar. Tam olarak 2 birim algılayabilmesi için 10 katı basınç gereklidir. Nitekim Log 100 = 2 olacaktır.
Dolayısıyla, ses sisteminiz 10W çıkış gücüne sahipken (ki normal bir oturma odası için gayet yeterlidir) ses seviyesini rahatsız olabileceğiniz bir seviyeye getirmek isterseniz amplifikatörünüzü 100W seçmek zorundasınız. Yani bu durumda tam iki kat ses basıncı hissedersiniz.
Ancak bu, işin teorisidir. Keşke hesaplamalar bu kadar kolay olsaydı diyebileceğiniz teori kısmı yani.. Doğal olarak uygulama daha da çetindir. Çünkü özenle seçilmiş elemanlardan yapılan elektronik cihazlarınızın verdiği çok temiz sinyaller genellikle kağıt, kevlar, PVC gibi materyallerden yapılmış ve mekanik sınırları olan elektromanyetik makineler (ki biz onlara hoparlör diyoruz) tarafından özenle bozulur.

Bozulmanın birkaç şekli ve temeli vardır;
- Genlik distorsiyonu,
- Harmonik distorsiyon,
- Frekans cevabı,
- Kon, sargı ve diğer parçaların sürtünme sesleri

Bunlardan en temizi ve masumu genlik distorsiyonudur. Basitçe bir hoparlör eğer kendisine verilen elektriksel sinyalin üst ve alt maksimum noktalarını gerçekleştiremiyorsa genlik distorsiyonu oluşur. Şöyle ki; amplifikatörünüz kuvvetli bir biçimde cılız hoparlörünüze şöyle bir sinyal uyguladığında, hoparlörünüz yalnızca duygusal sebeplerden bu sinyali şöyle yorumlayacaktır;
Nedeni hoparlör konunun ideal oranda hareket edememesidir. Sinyalin tepeden tepeye değerinin kesilmiş alanlara oranıyla hesaplanır. Ve çok çok iyi hoparlör sistemlerinde dahi anma gücünde %10 dan aşağı düşmez. Yani bu anlamda amplifikatörünüzün anma gücünde %0,00001 distorsiyona sahip olması anlamsızdır ama genlik distorsiyonundan bahsettiğimizi unutmayalım.

 

İkinci ve en önemli distorsiyon çeşidi harmonik distorsiyondur. Bu distorsiyon türü hem hoparlör grubu ve hem de elektronik bölümü tarafından uyumlu bir şekilde gerçekleştirilir. Teorik olarak açıklamak gerekirse, bir AC sinyal üretiyorsanız, işin doğası gereği onun harmoniklerini de üretirsiniz. Yani 1Khz lik sinüsoydal sinyalin 2Khz, 4Khz, 8Khz, 16Khz ve bunların birkaç yüz Hz yanlarında istemediğiniz yan sinyalleri oluşur. Nedeni açıktır, transistörler jonksiyon noktalarında hızla akım geçişine izin verir ve bu işlemi kısıtlarken harmonik olarak bu sinyalin yan bantları oluşur. Aslında transistörlerin harmonik distorsiyonu nasıl oluşturduğu konumuz değil. Esas konumuz hoparlörlerin bu işi nasıl yaptığıyla ilgili.

 

Çizimde 500Hz lik bir sinyalin 3. harmonik distorsiyon piki görülüyor ve aslında yalnızca %10 luk bozulmaya işaret ediyor. Ama ne kadar sivri ve yüksek olduğunu kendiniz görüyorsunuz. Demek biz bu cihaza 500Hz uyguladığımızda cihaz kendi kendine 2Khz de üretiyor. Garip! Peki bu iş hoparlörde nasıl oluyor? Şöyle; Bildiğiniz gibi (?) hoparlörler indüktif yüktür yani elektronik karşılıkları bobindir. Pekii bobinler ne yapar? Bobinler kendilerine akım uygulandığında bunu manyetik alana çevirirler, bir yandan da kendilerine uygulanan akımı depolarlar, aynı kondansatörler gibi ama başka mantıkla. Uyguladığınız akımı sonlandırdığınızda ise size geri verirler yeni ters akım pompalarlar, bu bir. İkincisi ve daha vahimi uyguladığınız akımla bulunduğu konumdan ileri ya da geri doğru hareket eden hoparlör konu geri dönmek zorundadır. Peki geri döndüğünde ne olur? Kendisine bağlı olan bobin manyetik alandan geçer ve tekrar geri akım oluşturur. Bu da iki. Sonuçta siz hoparlöre örneğin 2v luk (+) alternansta bir sinüs dalga verdiğinizde birkaç mili saniye içinde size yol, su, elektrik olarak bazı (-) sinyaller dönecektir. Peki bu sinyaller ne olacaktır? Sevgili hoparlör konumuzu bu kez (-) istikamette tekrar hareket ettirecektir ama daha az miktarda. Sonra bunun da bir geri dönüşü olacaktır, ancak her seferinde bir öncekinden daha az miktarda ve daha sık olarak. Teorik olarak sonsuza kadar bu döngüyü sürdürebilirsiniz. Doğaldır ki amplifikatörünüz hoparlörünüze tek bir (+) pals göndermez. Sinyaller süreklidir ve bu geri akımlarla üst üste çakışıp sönümlendirilirler. Ancak sönümlenimlerken aynı zamanda bu dalgaların üstüne binip onları bozarlar. İşte harmonik distorsiyon böyle bir şeydir.

Bu distorsiyon konusunu fazla mı abarttık ne?
Neyse gelelim üçüncü bozucu etkiye yani frekans cevabına. Teorik olarak herhangi bir hoparlöre insan ve hatta köpek kulağının duyabileceği bütün frekansları icra (eski deyimle taganni) ettirebilirsiniz. İşin pratiği de buna çok yakındır. Ancak her hoparlörün her frekans aralığındaki tepkisi aynı olamaz. Bas ve alt bas tonlar yani 20Hz – 500Hz bölgesi daha ekskürsiftir yani daha uzun mekanik hareket gerektirir çünkü dalga atımları daha uzundur. Ancak tiz tonlar çok daha kısa boyludur ve kısa hareketlerle icra edilirler. Bu durumda uzun hareket etme kabiliyetine sahip bir hoparlör kısa hareketleri kabaca absorbe edecektir. Evet teori doğrudur ve bas hoparlör mutlaka en tiz tonları da icra edecektir ancak ciddi anlamda absorbe ederek.
Diğer yandan insan kulağının basınç farklılıklarını fark etme kabiliyeti +/- 3dB dir. Yani normal bir insan kulağı 90dB ile 91dB arasındaki nüansı farketmezken 93dB i net bir şekilde ayırt edebilir. Tabii maestrolar, keman virtüözleri ve bunun gibi diğer müzik guruları 1dB lik genlik farkını dahi hissedebilirler ve aslında HIFI cihazlar ve hoparlörler de zaten onlar için üretilmezler. Konumuza dönecek olursak, herhangi bir hoparlör bütün tonları icra edebilirken yani ses basıncına dönüştürebilirken neden biz bass, midrange ve tweeter kullanıyoruz? Bir önceki paragrafta bir bas hoparlörünün aslında tiz tonları da çıkartabildiğinden bahsettik ama absorbe ederek yani sönümlendirerek. Peki aslında ne kadar sönümlendirir? Kabaca, ortalama bir bas hoparlör kendi çalışma frekansı dışındaki örneğin 10Khz lik bir sinyali en azından 30dB zayıflatır. Oysa biz 3dB lik bir farkı bile açıkça hissedebiliyoruz. Demek ki bu iş için ayrı bir hoparlöre ihtiyacımız var. Bu mantıkla ses frekans bandını genellikle 3 alt gruba ayırıp bas, midrange ve tweeter olarak üç ayrı hoparlörden dinliyoruz. Son zamanlarda bir de alt bas kavramı gündeme geldi ki bu da çok alt frekansları 20Hz – 100Hz arasını işaret ediyor. Yani aslında bununla birlikte dört hoparlöre ihtiyacımız olduğu gerçeği ortaya çıkıyor. Ancak yeterli mi derseniz pratikte cevabı “hayır” dır. Çünkü gerçekte 20Hz – 20Khz olan ses frekans tekniği sınırları “his” kavramı eklendiğinde 10Hz – 50Khz gibi inanılmaz bir genişliğe ulaşır. Evet 10Hz insan duyma sınırlarının altındadır ancak insan bu titreşimi hissedebilir ve bilinen hiçbir hoparlör sistemi 10Hz lik bir sesi -3dB kayıpla icra edemez. Frekans cevabı açısından birincil bozma faktörümüz budur. İkincisi ise ortalama tweeterlerin yetersizliği sonucu genellikle 35-40KHz civarındaki ciddi düşüştür. Eğer bir LP dinleyicisiyseniz bunu çok rahatlıkla anlarsınız ama belki tarif edemezsiniz. Ciddi bir dinleyici asla 20Khz in üzerini duyamaz (aslında genellikle 15Khz üst limittir) ancak hisseder. Ve eğer tweeteriniz veya crossoveriniz yani filtreniz yetersizse bunu şiddetle hissedersiniz. Bu da ikincil bozma faktörümüz. Başka ve daha da önemli bir başka faktör ise ayrı bant hoparlörlerinin yani bas, mid ve tweeterin cevap eğrilerinin üst üste çakışması ve filtrelerin de nihayetinde belirli bir slopa sahip olmaları sonucu bazı kesişme noktası frekanslarının diğerlerine nazaran daha güçlü duyulmasıdır ki rezil bir histir. Örneğin genelde kullanılan 500-1000Hz bas kesimi ve 3000-4000Hz tweeter kesimi pek çok kalitesiz hoparlör grubunda daha şiddetli hissedilir. Bunun çözümü daha keskin örneğin 18dB/oktav hatta 24dB/oktav bant filtreler kullanmalıdır ancak genelde 6dB, daha seyrek olarak da 12dB/oktav filtreler kullanılır. Çünkü filtre demek maliyet demektir.
Bu üç faktör, frekans cevap eğrisinin nasıl dinleme rahatsızlığına yol açabileceğini açıkladı sanırım.

Dördüncü ve en son bozucu etkimiz, mekanik gürültülerdir. Aslında bunları çoğumuz biliriz ve çok fazla açıklamak gereksiz olacaktır. Ancak şunu belirtmek gerekir ki, çok ileri teknoloji ile üretilmiş çok pahalı hoparlörlerde dahi mekanik gürültüler vardır ve bunların önüne geçmek mümkün değildir. Tamamen sessiz çalışan mekanik bir sistem tasarlamak teorik olarak mümkün değildir. Ancak kalite/fiyat indeksine göre mümkün olan en yüksek ürünü almak bizi mekanik gürültülerden izole edebilecektir.

Evet dostlar şimdilik bu kadar. Yazımızın ikinci bölümünde daha pratik bilgiler vereceğiz ve bir hoparlör kabininin nasıl tasarlandığını anlatacağız. Şimdilik hoşçakalın.

Dr.Hardware

Galeri

1.jpg 2.gif 3.gif 4.jpg hop.jpg
Görsellerin üzerine tıklayarak büyük görüntüleyebilirsiniz.

Forumda Yazılmış Olan Yorumlar

En yeni yorum en üsttedir. Mesajlara eklenen dosya ve resimler gösterilmemektedir; tam görünüm için Forum'u kullanın.

Anonymous yazdı:

17.04.2007 tarihinde Dr.Hardware yazdı: / 12.06.2008, 23.48
Dostum bu konuyu forumumuza üye olarak orada dile getirebilirsin. Şu an için dijital amplifikatörlerle ilgili bir çalışmamız yok.
Ama sen bir başlangıç yapabilirsin.

Anonymous yazdı:

16.04.2007 tarihinde neonixie yazdı: / 12.06.2008, 23.48
dr hardware, otomobiler için üretilmişkaliteli 24 bitlik cihazlar mevcut hatta bu cihazlar birçok evlerimizde kullandığımız decklerden çok ucuza satılıyorlar fakat bu cihazlar için mosfet amplifikatörlerden başka çok seçenek bulunmamakta varsada bildiğim kadarıyla ülkemizde yok benim sorum eğer varsa lambalı preampli ve ampli devreleri uygulamak istiyorum aslında asıl sorun otomobillerde kullanılar 12voltluk sistem lambalılar için çok uygundeğil bunu kare dalgaya çevirip yükseltebilmek mümkün ama bu da ses kalitesini etkileyen başka bir sorun olacak diye hiç girişmiyorum böyle çalışmalarımız gelecekmi? teşekkürler

Anonymous yazdı:

13.04.2007 tarihinde Hazar yazdı: / 12.06.2008, 23.48
Beklenen ikinci bölüm de yayında :)

Anonymous yazdı:

12.04.2007 tarihinde gökhan yazdı: / 12.06.2008, 23.48
dr hardware nasılsınız? nisan başı demiştiniz kabin tasarımları ile ilgili yazınızı ama hala yazınız yok. sabırsızlıkla bekliyoruz.lütfen ne zaman siteye konuyu ekliyeceğinizi yazarsanız çok sevinirim.

Anonymous yazdı:

10.04.2007 tarihinde tuğrul yazdı: / 12.06.2008, 23.48
güzel bir çalışma olmuş devamını sabırsızlıkla bekliyorum Ayrıca hoparlör çaplarına göre kabin çlçülendirmesi konusunda da aydınlatıcı olursanız sevinirim çalışmalarınızda başarılar...

Anonymous yazdı:

02.04.2007 tarihinde gökhan yazdı: / 12.06.2008, 23.48
merhaba dr hardware daha öncedende size e mail atmıştım sabırsızlıkla bekliyorum hoparlör kabin tasarımlarını nisan başı demiştiniz. yazınızı dört gözle bekliyorum ona göre insallah bizde kabin tasarımı yapabileceğiz.

Anonymous yazdı:

29.03.2007 tarihinde Dr.Hardware yazdı: / 12.06.2008, 23.48
Benim deneyimlerim marka bazında değildir. Ve aslında piyasada isim yapmış pek çok hoparlörün çok kötü tınıya sahip olduklarını deneyimlerim sonucu öğrenmiş oldum. Ancak Tannoy dinlemedim o bakımdan yorum yapamayacağım.
Diyeceğim şudur ki; asla evinize yakın bir ortamda dinlemedikçe hoparlör almayın ASLA.

Anonymous yazdı:

28.03.2007 tarihinde guven akyol yazdı: / 12.06.2008, 23.48
Tesekkurederim yorumunuz icin. Tannoy S8-S10 ornegin 2,5 yollu hoperlorler. Ustteki driver dual concentric tabir edilen tiz-mid ve bass veren bir hop. Ayrica altta bir adet daha ayni capta bass hop. var sadece bass veriyor. Tannoy S8-S10 ses kalitesi icin yorumunuz nedir acaba? Jazz, klasik, deneysel ve vokal dinlemek icin uygun mudur?

Anonymous yazdı:

28.03.2007 tarihinde Dr.Hardware yazdı: / 12.06.2008, 23.48
Teorik olarak, 2,5 yollu ile 3 yollu arasında bir fark olmamalı. Ama teorik olarak..
İşin uygulamasına gelecek olursak, 2.5 yollu kutularda iki adet yakın özellikte (ya da aynı) bas hoparlör bulunur ve bunlardan biri daha çok mid ağırlıklı diğeri de bass ve mid ağırlıklı çalışır ama her ikisi de öncül crossover tarafından belirlenen alt frekansları icra etmek durumundadır. Daha çok mid üreten hoparlör için bu öncül crossover in ardından kaskad olarak bir 6db/oktav mid filtresi bulunur. Bunun doğal bir sonucu olarak pür bass veya pür mid alınması imkansızdır çünkü geniş çaplı (16 veya 20) basslar mid frekansları epey traşlar. Sonuçta hoparlörü ölçtüğünüzde düzgün bir eğri elde edebilrsiniz ama aynı speklerdeki gerçek üç yollu bir hop.la farkı ancak dinlediğinizde ve net bir biçimde anlarsınız.
Tabii bütün bunlar teorik bilgidir. En iyi anlama yolu dinlemektir bunu unutmayın.

Anonymous yazdı:

27.03.2007 tarihinde guven akyol yazdı: / 12.06.2008, 23.48
2,5 yollu hoperlorun 3 yolluya nazaran avantaj-dezavantaji hakkinda bilgi alabilirmiyim?
Yorumların devamı yükleniyor...