שיקולי תכנון

כשמדובר בשחזור מדויק של צליל, רמקול הפנל הפתוח מהווה ברירה אטרקטיבית.
שתי סיבות ידועות לכך הן דפוס הקרנת הצליל הכיווני שלו – קדימה ואחורה בעיקר, והיותו חסר ארגז.
דפנות הארגז רוטטות וצובעות את הצליל המשוחזר, אם כי במידה פחותה כאשר הארגז בנוי כהלכה.
תפקידו של ארגז הרמקול הוא למנוע התאבכות הורסת בין גלי הקול אשר מוקרנים קדימה לבין אלה אשר מוקרנים אחורה.

כאשר דרייבר של רמקול פועל ללא ארגז, הוא מתנהג בתחום התדרים הבינוניים-נמוכים כדיפול (דו-קוטב) אקוסטי.
משמעות הדבר היא שככל שנמוך יותר תדר הצליל, הורסים יותר זה את זה גל הקול המוקרן קדימה וגל הקול המוקרן אחורה בשל הפרש המופע הגדל שביניהם.
מרחבית, ההתאבכות מתרחשת יותר בצידי הדרייבר ופחות על צירו, לכן התוצאה הסופית היא דפוס הקרנה בצורת 8 קדימה-אחורה אשר נחלש ככל שהתדר נמוך יותר.
תפקיד ארגז הרמקול הוא ללכוד את גל הקול אשר מוקרן אחורנית ובכך למנוע את ההתאבכות ההורסת.
הדרייבר מתנהג אז בתחום התדרים הבינוניים-נמוכים כמונופול (חד קוטב) אקוסטי, קרי, מקרין צליל בכל הכיוונים במידה שווה וכמו כן בעוצמה שווה בכל תדר שבתחום הנדון.

סילוק הארגז מצריך הגברה פרוגרסיבית של התדרים הנמוכים באות החשמלי המוזן לדרייבר, כדי לפצות על ההתאבכות ההורסת.
הגברה זו, אשר מכונה “השוואת דיפול”, מביאה להגדלה דרמטית של רטיטת הממברנה בתדרים נמוכים ולכן מגיעה הממברנה בקלות רבה לרטיטה המרבית האפשרית לה.
זהו “צוואר הבקבוק” של הרמקול הפתוח – כדי שיפיק עוצמת צליל סבירה בתדר נמוך יש להגדיל בהרבה את שטח הממברנה ו/או לאפשר לה רטיטה גדולה יותר.
יש לציין שגם ברמקול הארגזי, ללא השוואת דיפול, המצב תובעני – רטיטות הממברנה גדלות פי 4 עם כל חצייה של התדר ע”מ לשמר עוצמת צליל שווה בכל התדרים (היענות תדר אחידה).
השוואת הדיפול גורמת לרטיטות הממברנה לגדול פי 8 עם כל חצייה של התדר, לכן ישנו הפיתוי ההנדסי לוותר עליה ולהשתמש בארגז.
למרבה המזל, ההתאבכות ההורסת מתרחשת רק בתחום התדרים הבינוניים-נמוכים שמתחת ל”תדר המדרגה” (בד”כ בסביבות 600 הרץ), שם גלי הקול ארוכים מרוחב פנל הרמקול.
אי לכך, השוואת דיפול נדרשת רק בתחום תדרים זה והדבר מקל במעט את הדרישה מהממברנה בתדרים נמוכים.

מעל תדר המדרגה, פוחתת בהדרגה התאבכותם של גל הקול הקדמי והאחורי משום שהם הופכים קצרים מרוחב הפנל ומתקשים לעקפו.
דפוס הקרנה בצורת 8 מתקיים אז “מעצמו”, ללא צורך בהתאבכות הורסת שתקיימו.
בתדרים גבוהים עוד יותר, קצרים גלי הקול מהיקף הממברנה והדרייבר עצמו הופך כיווני – צורת ה-8 של דפוס ההקרנה ממשיכה להתקיים “מעצמה” אך נעשית צרה יותר.
לבסוף, בתדרי השמע הגבוהים ביותר, מקרין הדרייבר אלומת צליל צרה קדימה בלבד בשל מבנה הירכתיים שלו.

ומה באשר לדפוס ההקרנה של הרמקול הארגזי בתדרים גבוהים מתדר המדרגה?
ובכן, ממש כפי שתואר לעיל, אבל קדימה בלבד – מעין “חצי 8 קדימה”.
מבחינת דפוס ההקרנה, עיקר ההבדל בין שני סוגי הרמקולים נעוץ בתדרים שמתחת לתדר המדרגה, בהם הרמקול הפתוח מקרין צליל בדפוס הצורה 8 קדימה-אחורה בעוד הרמקול הארגזי מקרין צליל בדפוס כדורי כאשר התדר נמוך מאוד (שתי האוקטאבות התחתונות), ובהדרגה פחות ופחות אחורנית ולצדדים כשהתדר גובה בואכה תדר המדרגה.

אם כך, הרמקול הפתוח מקרין צליל בדפוס הצורה 8 במרבית תדרי השמע, למעט באוקטאבה העליונה בה הוא מקרין צליל קדימה בלבד.
על ציר הרמקול הצליל הוא החזק ביותר, ועוצמתו שווה בכל התדרים.
כשסוטים מציר הרמקול הצליל נחלש, אך עוצמתו עדיין שווה (פחות או יותר) בכל התדרים, קרי, מתקבלת היענות תדר אחידה למדי בכל זווית, ולכן גם היענות הספק אחידה למדי – החדר “מואר” בכל תדרי השמע במידה דומה.

לעומתו, הרמקול הארגזי משנה בהדרגה את דפוס ההקרנה שלו מכדורי בתדרים נמוכים ל-”חצי 8 קדימה” בתדרים גבוהים יותר, ובשל כך מושגת היענות תדר אחידה רק על ציר הרמקול מלפנים.
כשסוטים מציר הרמקול, הצליל נחלש רק במעט בתדרים הנמוכים ולעומת זאת נחלש הרבה בתדרים הגבוהים – החדר “מואר” חזק בתדרים נמוכים וחלש בתדרים גבוהים, לכן היענות ההספק מאוד לא אחידה.

האם הענות הספק אחידה יותר מצדיקה את ההשקעה בשטח הקרנה גדול יותר בתדרים נמוכים?
אפשר להתווכח על כך, אך לרמקול הפתוח יתרון חשוב נוסף, מעבר להיעדרן של דפנות ארגז רוטטות, והוא התנגדותו האקוסטית הנמוכה בתדרים הבינוניים-נמוכים.
מקור קול בעל התנגדות אקוסטית נמוכה מעורר פחות את אופני החדר ולכן מהדהדים בחלל החדר גלי באס חלשים יחסית.
אם נוסיף לכך את הקרנת הבאס אשר נחלשת ככל שסוטים מציר הרמקול, נקבל מקור צליל אשר לו אינטראקציה מועטה עם החדר בתדרים נמוכים.
מנגד, לרמקול הארגזי התנגדות אקוסטית גבוהה, וכתוצאה מכך מהדהדים בחלל החדר גלי באס חזקים אשר קשה מאוד לרסנם באמצעים אקוסטיים.

נקודות להבהרה:
1. כדי להפיק עוצמת צליל מסוימת בתדר נמוך, הרמקול הפתוח נדרש להניע הרבה יותר אויר מאשר הרמקול הארגזי.
2. כדי להפיק את אותה עוצמת צליל בכל התדרים, נדרשת הרטיטה הגדולה ביותר בתדר הנמוך ביותר שאותו בוחרים לשחזר.
אי לכך, התדר הנמוך ביותר שבוחרים לשחזר קובע את עוצמת הצליל המרבית שבה ינגן הרמקול.
הוויתור על שחזור האוקטאבה התחתונה (20-40Hz) הוא הדרך הפשוטה ביותר להפיק עוצמת צליל מרבית גבוהה יותר, מכל רמקול.
3. עבור גודל רטיטה מסוים של הממברנה בתדר נמוך, הרמקול הארגזי מפיק צליל חזק יותר מזה שמפיק הרמקול הפתוח. מסיבה זו משתמשים בארגז.

רמקול סגוררמקול פתוח 

עוצמת צליל מרבית גבוהה יותר עבור שטח הקרנה נתון בתדר נמוך.

נצילות גבוהה יותר עבור שטח הקרנה נתון בתדר נמוך.

היעדר ארגז מסלק את הבעיה של דפנות רוטטות אשר צובעות את הצליל המשוחזר.

דפוס הקרנת צליל אחיד למדיי לרוחב רובו של תחום תדרי השמע.

עכבה אקוסטית נמוכה והקרנה נחלשת של תדרים נמוכים בזויות גדלות מביאות לאינטראקציה פחותה עם החדר.

יתרונות

דפנות רוטטות צובעות את הצליל המשוחזר.

הקרנת צליל רב כיוונית רק בתדרים נמוכים פוגעת באחידותה של היענות ההספק.

עכבה אקוסטית גבוהה והקרנת צליל רב כיוונית מביאות לאינטראקציה רבה עם החדר בתדרים נמוכים.

עוצמת צליל מרבית נמוכה יותר (כתוצאה מהתאבכות הורסת), אלא אם השטח המקרין את התדרים הנמוכים גדול בהרבה (ריבוי דרייברים).

הפנל רחב יותר בדרך כלל מאשר הפנל הקדמי ברמקול ארגזי.

נצילות נמוכה יותר, אלא אם השטח המקרין את התדרים הנמוכים גדול בהרבה.

חסרונות
PDF-לחץ על התמונה ל
רמקול פתוח - דפוס הקרנת צליל בתדרים נמוכים

התנהגות בתדרים נמוכים – מבט עילי

שים לב כיצד הרמקול הפתוח מקרין את רוב אנרגיית הצליל קדימה ואחורה ורק את מיעוטה לצדדים, בעוד הרמקול הארגזי מקרין אותה בכל הכיוונים במידה שווה.

עבור רמקולים קטנים מאוד, התנהגויות אלה תקפות בכל תדרי השמע, ולא רק בתדרים נמוכים.

רמקול ארגזי - דפוס הקרנת צליל בתדרים נמוכים
דפוס הקרנת הצליל של רמקול פתוח בתדרים נמוכים-אדום, בינוניים-ירוק וגבוהים-סגול

התנהגות בתדרים נמוכים, בינוניים וגבוהים – מבט עילי

שלא על ציר הרמקול, עוצמת הצליל גבוהה יותר בתדרים הנמוכים בשני סוגי הרמקולים, אך במידה פחותה בזה הפתוח, לכן מתקבלת היענות הספק אחידה יותר.
המרחק שבין הרמקול לנקודה על עקום, מייצג את עוצמת הצליל בכיוון אותה נקודה.

עבור רמקולים קטנים מאוד, העקומים הסגולים והירוקים חופפים לאדומים (אשר מייצגים את עוצמת הגלים שברקע). היענות ההספק אז אחידה לגמרי.

דפוס הקרנת הצליל של רמקול ארגזי בתדרים נמוכים-אדום, בינוניים-ירוק וגבוהים-סגול

Full-Range דרייבר

דרייבר מסוג פול-ריינג’ (פול-ריינג’ר) הוא דרייבר אשר נועד לשחזר את כל תדרי השמע, או לפחות את רובם.
בעבר היו דרייברים אלה לא יותר מאשר “מיד-ריינג’רים” משופרים, אך כיום מצליחים רבים מהם לשחזר באופן משביע רצון גם את תדרי השמע הגבוהים.
הם גם מצליחים לשחזר תדרי שמע נמוכים בתחום הבאס, אך לא את האוקטאבה התחתונה.
בעייתם העיקרית של הפול-ריינג’רים, במיוחד של אלה הגדולים, היא כיווניות גבוהה במרבית התדרים.
כפי שצוין קודם, דרייבר נעשה כיווני כאשר אורכי הגל הופכים קצרים מהיקף הממברנה שלו.
בדרייבר שקוטרו 4″ למשל, קורה הדבר בסביבות התדר 1100Hz.

הפתרון המתבקש הוא הצלבת תדר (קרוס-אובר) בסביבות 2kHz והטלת שחזורם של התדרים הגבוהים על דרייבר טוויטר, אשר הודות לממדיו הקטנים מסוגל לשמר פיזור רחב של צליל עד לכ- 6kHz.
ישנם המתנגדים להצלבת תדר בשל פגיעתה בקוהרנטיות הצליל.
לדעתם, השיפור אשר מושג באחידות הצליל ההיקפי (ז”א בהיענות ההספק) אינו מצדיק את הפגיעה בקוהרנטיות של הצליל הישיר.
אחרים, ואלה הם הרוב הגדול, טוענים שפגיעתה של הצלבת התדר בקוהרנטיות הצליל הישיר בלתי מורגשת כמעט אם היא מבוצעת כהלכה, ולכן כדאי לבצעה.

ישנה גם אפשרות שלישית, והיא הזנתו בתדרים גבוהים של דרייבר טוויטר אשר פונה אחורנית, תוך שדרייבר פול-ריינג’ אשר מכוון אל המאזין משחזר את כל ספקטרום השמע.
כך מוחזרים התדרים הגבוהים מהקיר האחורי ומאחידים את היענות ההספק מבלי לפגוע בקוהרנטיות הצליל הישיר אשר בוקע מהפול-ריינג’ר.

גם שחזור התדרים הנמוכים מהווה אתגר, אלא אם נדרש צליל בעוצמה נמוכה בלבד.
כפי שהוסבר קודם, בתדרים נמוכים נדרש הרמקול להניע נפחים גדולים של אוויר, במיוחד אם הוא פתוח.
דרייבר פול-ריינג’ אינו מסוגל לעשות זאת בשל מנעד הרטיטה הקטן של הממברנה שלו, אלא אם שטחו עצום.
כדי שרמקול יוכל לשחזר את שלוש האוקטאבות התחתונות (20-160Hz) בעוצמה גבוהה, לא כל שכן אם הוא פתוח, יש לנתבן לדרייבר סאב-וופר גדול (ובעל מנעד רטיטה גדול) אשר מסוגל להניע נפחים גדולים של אוויר.
כך לא תידרש ממברנת הפול-ריינג’ר לרטיטות גדולות ויקל עליו לשחזר את יתרת ספקטרום השמע (160-20kHz) בעיוותים נמוכים.

ניתוב האוקטאבות התחתונות לדרייבר סאב-וופר מאפשר להתקין את הפול-ריינג’ר בארגז סגור ובכך לייצר רמקול היברידי שבו רק הסאב-וופר פתוח.
יאבד אומנם דפוס ההקרנה בצורת 8 בתדרים שאינם בתחום הבאס, אך מנגד תידרש ממברנת הפול-ריינג’ר לרטיטות קטנות יותר שמשמען עיוותים נמוכים יותר.
לאלה הטוענים שרמקול פתוח מצטיין בעיקר בתחום הבאס, זהו רעיון שראוי לבדוק.

פול-ריינג'ר מוצלב לסאב-וופר פתוח (דיפול) בתדר 120 הרץ, ומגובה בטוויטר אשר פונה אחורנית

פול-ריינג'ר מוצלב למגדל סאב-וופר פתוח (דיפול) בתדר 300 הרץ. מושג כך שחזור אמין של צליל בעוצמה של קונצרט רוק