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 מפחית במעט את הדרישה העודפת 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 עכבתו האקוסטית הנמוכה בתדרים הבינוניים-נמוכים.
מקור קול בעל עכבה 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.