מי אנחנו מוצרים מציאות וידאו סטודנטים סקי צור קשר

 

תמצית האמת שמאחורי הסאבוופר
על הסאבוופר מוטל לשחזר את תחום התדרים שבין 20 ל-100 הרץ - "הבאס הנמוך". לשם כך הוא נדרש להעתיק נפחי אויר גדולים באמצעות רטיטות גדולות של ממברנת הדרייבר. באופן מפתיע, בתדרים נמוכים לא נדרשים לדרייבר הספקים גבוהים בכדי להפיק רטיטות גדולות, אך הן מטילות עליו עומס מכאני כבד.
אם יחרגו רטיטות הממברנה מהמהלך המרבי שמתיר לה היצרן בכל כיוון (Xmax), לא יעמדו העכביש והטבעת ההיקפית בעומס לאורך זמן, וייקרעו. לממברנה מהלך מרבי ליניארי שלאורכו נשמרים העיוותים נמוכים, ומהלך מרבי מכאני. הראשון קטן יותר כמובן, ויצרן המכבד עצמו יציינו כ- Xmax. התחום הליניארי של הדרייבר הוא פעמיים Xmax, ז"א מהלכה המלא של הממברנה מXmax- עד Xmax+. תמונה
בדוגמאות המובאות בפרק זה נעשה שימוש בדרייבר סאבוופר "12 מדגם שיבא סימן 3, בשל הכרתי הטובה אותו, אך האמור נכון באופן כללי לגבי כל דרייבר סאבוופר מודרני.
מאז שנת 1999 יוצרו ארבעה דורות של שיבא, בעלי הספק מרבי רשום של 650 וואט. משמעות נתון זה היא כדלקמן: כל עוד רטיטות הממברנה אינן חורגות מ- Xmax, ניתן להזין את הדרייבר בהספק בן 650 וואט מבלי להסב לו נזק. כפי שיובהר בהמשך, מצב זה מתקיים רק אם נעשה שימוש בארגז קטן מאוד, או לחילופין, אם מונחתים התדרים שמתחת ל-70 הרץ.
בשימוש רגיל יחרגו רטיטות הממברנה מ- Xmax אפילו אם יוזן הדרייבר ב-50 וואט בלבד, ואף בפחות מזה.
במילים אחרות, ההספק המרבי הרשום על סאבוופרים הוא ההספק המרבי התרמי (סליל שרוף) המהווה צוואר בקבוק בתדר גבוה, ולא ההספק המרבי המכאני (עכביש קרוע) המהווה צוואר בקבוק בתדר נמוך. המשתמש התמים אשר אינו ער לכך, דוחף לדרייבר 100 וואט בתדר נמוך וגורם לממברנה לחרוג מ- Xmax .
כששטחתי טענה זו בפני מהנדס החברה, הוא השיב כי ייתכנו מצבים שבהם יידרש לדרייבר הספק גבוה משנדמה לי, והכי חשוב - הצרכן מתרשם מדרייבר שבנתוניו כתוב: הספק מרבי - 650 וואט.
אבל הצרכן הפך מתוחכם עם חלוף הזמן, והבין כי יכולת עמידה של הדרייבר בהספקים גבוהים אינה חשובה כשמדובר בהפקתו של באס נמוך מאוד. היצרן לא איחר להגיב: לדור החמישי של שיבא הספק מרבי רשום של 300 וואט "בלבד". לדעתי גם הספק זה גבוה מהדרוש, אלא אם מחליט הצרכן להשתמש בארגז קטן מאוד, או לחילופין, לוותר על שחזור האוקטבה התחתונה שבין 20 ל-40 הרץ - "הבאס הנמוך מאוד".
או אז ייתכן כי יידרשו 300 וואט בכדי להביא את הממברנה ל-Xmax.
בשימוש קונבנציונאלי גורם הנתון המרשים של הספק גבוה להטעיית המשתמש, המתפתה להזין את הדרייבר בהספקו הרשום ומשלם על כך בעכביש קרוע, ובשברון הלב שבגילוי כי היצרן מגדיר זאת כ"שימוש בלתי סביר במוצר" ואי לכך אינו מממן את התיקון.
המשתמש הנבון צריך לכן להשמיע מבחר סוגי מוזיקה, ולבדוק באיזה "ווליום" מגיעה רטיטת הממברנה ל- Xmax שמציין היצרן. זהו ה"ווליום" המרבי בו מותר להשמיע. "ווליום" נוסף ידחוף את הממברנה לרטיטה מוגזמת, יעוות את הצליל ויגרום להרס חלקיו הנעים של הדרייבר. ראו הוזהרתם!
תאוריה בסיסית
לצורך שחזור מדויק של באסים נדרש הסאבוופר להעתיק נפחי אויר גדולים באופן ליניארי (ז"א בעיוותים נמוכים). היענות תדר אחידה מחייבת הגדלת נפחים אלה ככל שהבאס נמוך יותר, באמצעות הגדלת רטיטות הממברנה. האתגר הוא לכן שחזור מדויק ובעוצמה גבוהה של התדר 20 הרץ, שהוא הבאס הנמוך ביותר אותו אנו מסוגלים לשמוע. בהקשר זה, "צוואר הבקבוק" של הדרייבר הוא הרטיטה הליניארית המרבית לה מסוגלת הממברנה שלו, ולא ההספק המרבי בו הוא מסוגל לעמוד. ההספק המרבי (650 וואט במקרה של שיבא) יהווה "צוואר בקבוק" רק בנסיבות מיוחדות אשר יידונו בהמשך. אם תחרוג הממברנה מתחומה הליניארי (3.18 ס"מ שיא - שיא במקרה של שיבא) יעוות קשות הצליל המשוחזר, ומהרגע בו תגיע לרטיטה מכנית מרבית (5.2 ס"מ שיא - שיא במקרה של שיבא) יומר לחום כל וואט עודף המוזן לדרייבר. מטעמי נוחות, אקרא מעתה לרטיטה הליניארית המרבית "רטיטה מרבית", ולעוצמת הצליל המופקת ברטיטה זו "עוצמה מרבית".
התמונה מראה את הקשר שבין התדר לבין ההספק הנדרש לשיבא בכדי להגיע לרטיטה מרבית בו. הנתונים רלוונטיים לארגז אטום בעל נפח של 500 ליטר לפחות, ה"נראה" לדרייבר כבעל נפח אינסופי.
עוצמה מרבית בהיענות תדר אחידה מחייבת רטיטה מרבית רק בתדר הנמוך ביותר אותו בוחרים לשחזר. זאת מפני שבהיענות תדר אחידה גדלות רטיטות הממברנה פי ארבעה עם כל חציה של התדר. תמונה.
מצב זה שבו רטיטות הממברנה גדלות ככל שהבאס נמוך יותר הוא טבעי ומוכר לכולם. רטיטות גדולות יותר משמען עיוותים גבוהים יותר, ולכן אחראי הבאס הנמוך למרב העיוותים שמפיק הדרייבר. התמונה מראה את העיוות שנוצר בשחזורו של התדר 20 הרץ, כשהוא מוזן לדרייבר כטון יחיד (סינוס טהור) ובעוצמה גבוהה. אם יוזן הדרייבר בתדרים אחרים בו זמנית, כפי שקורה במציאות, יסבלו אף הם מעיוותים בשל הרטיטות הגדולות שמייצר התדר 20 הרץ.
מכפלת הרטיטה המרבית של הממברנה בשטחה היעיל מניבה את הנפח המועתק המרבי, הקובע ישירות את העוצמה המרבית שמסוגל דרייבר סאבוופר להפיק. הטבלה שלהלן משווה מספר דגמים באשר לקריטריון החשוב ביותר לדרייבר סאבוופר - נפח מועתק מרבי, או במילים אחרות, עוצמה מרבית ב-20 הרץ.
דרייבר שטח יעיל
(SD, סמ"ר)
רטיטה מרבית שיא-שיא
(2i•Xmax, ס"מ)
נפח מועתק מרבי
(VAmax, ליטר)
עוצמה מרבית בתדר 20 הרץ
(maxSPL @ 20Hz, דציבל)
Adire
Shiva
480 3.18 1.530 99.2
Audiomobile EVO 2212S 460 2.80 1.288 97.7
Peerless 831857 530 1.80 0.954 94.9
JBL
2206H/J
530 1.10 0.583 90.7
כפי שניתן לראות, לשיבא יתרון של 8.5 דציבל על פני המתחרה מתוצרת JBL, ופרושו הוא כי יידרשו 2.5 דרייברים של JBL בכדי להפיק עוצמת באס מרבית כמו זו שמפיק שיבא יחיד. יש לזכור עם זאת כי לכל דרייבר עיוותים נמוכים יותר כשרטיטותיו קטנות, גם אם Xmax שלו גבוה! הפעלתם של שני דרייברים במקביל תכפיל את השטח היעיל ותקטין אי לכך במחצית את הרטיטות הנדרשות מהם.
במנעד רטיטה מסוים, תביא הכפלת השטח היעיל להכפלת העוצמה הנמדדת (תוספת של 6 דציבל). בבאס הנמוך יתבטא הדבר כהכפלת העוצמה הסובייקטיבית (תוספת של 10 פון), לעומת הצלילים הגבוהים יותר בהם תהיה התוספת הסובייקטיבית פחותה. תמונה. נובע מכך כי הגדלת השטח היעיל של סאבוופר מהווה מהלך כדאי מבחינת ההשקעה (שקלים) לעומת התמורה (פונים).
מהו Q?
מערכות מכאניות רבות הן תנודיות, ז"א מתנודדות (רוטטות) כאשר כוח מפריע את מנוחתן.
בצורתה הבסיסית מורכבת מערכת כזו ממסה, מאלמנט קפיצי הגורם לה להתנודד, ומאלמנט משכך המדכא את ההתנודדות באמצעות המרת האנרגיה שבה לחום. השיכוך יכול להתבצע באמצעות חיכוך ו\או ריסון.
חיכוך מדכא את ההתנודדות ללא קשר למהירות המסה. ריסון מדכא את ההתנודדות בהתאם למהירות המסה.

כאשר המסה מופרעת בידי כוח רגעי, חבטה למשל, היא מתנודדת ב"תדר התהודה של המערכת". זהו תדר ההתנודדות הטבעית שלה, התלוי בקישחות הקפיץ ובגודל המסה: ככל שגבוהה יותר קישחות הקפיץ (להלן "הקפיציות") וקטנה יותר המסה, גבוה יותר תדר התהודה. במהלך ההתנודדות אובדת למערכת אנרגיה כתוצאה משיכוך, והתנודות דועכות בהדרגה. Q הינו מדד לשיוריות האנרגיה במערכת תנודית, או ליתר דיוק, היחס שבין האנרגיה האצורה במערכת בתחילתה של תנודה לאנרגיה האובדת לה במהלך התנודה. Q גבוה מתקבל כאשר השיכוך נמוך, המסה גבוהה והקפיציות גבוהה, ומשמעו שיוריות גבוהה של האנרגיה, ז"א דעיכה איטית של התנודות. Q נמוך מתקבל כאשר השיכוך גבוה, המסה נמוכה והקפיציות נמוכה, ומשמעו שיוריות נמוכה של האנרגיה, ז"א דעיכה מהירה של התנודות. כאשר Q נמוך מ-0.5, הדעיכה כה מהירה עד שלא מספיקה להתרחש התנודדות. במקרה זה המערכת אינה תנודית בפועל. כאשר Q=0.5 המערכת עדיין אינה תנודית בפועל, אך היא על סף היותה כזאת. המערכת נמצאת אז ב"שיכוך קריטי". תמונה.

כאשר המסה מופרעת בידי כוח סינוסואידלי מתמשך היא מאולצת להתנודד בתדירותו, אך נעתרת באופן סלקטיבי: אם הכוח פועם בתדר התהודה של המערכת, נעתרת המסה בקלות (אם Q אינו נמוך) ומפתחת תנודות גדולות. תאוצתה גבוהה. אם הכוח פועם בתדר מעט גבוה יותר, נעתרת המסה פחות. התנודדותה מסגלת לעצמה אומנם את תדר הפעימות של הכוח, אך התנודות קטנות יותר. אם ממשיך תדר הפעימות של הכוח לגבוה, גובה בהתאם גם תדר ההתנודדות של המסה והתנודות ממשיכות לקטון. החל מתדר מסוים, לא גבוה בהרבה מתדר התהודה, קטנות התנודות בקצב קבוע - פי ¼ עם כל הכפלה של התדר. במצב זה תאוצת המסה קבועה. בתדרים נמוכים מתדר התהודה מתקבלות תנודות בעלות גודל אחיד ללא תלות בתדר. במצב זה פוחתת תאוצת המסה פי ¼ עם כל חצייה של התדר. ללא קשר לתדר בו פועם הכוח, אם הוא יחדל לפתע מלפעול תשוב המסה להתנודד בתדר התהודה של המערכת כאילו הופרעה בידי כוח רגעי.
התמונה מתארת את גודל התנודות ואת תאוצתן (בהצגה לוגריתמית יחסית) כפונקציה של תדר הפעימות (המנורמל), עבור מספר ערכים של Q.

חלקיו הנעים של הדרייבר: הממברנה, הטבעת ההיקפית והעכביש, מהווים יחדיו מערכת תנודית המופרעת בידי כוח שמספק מגבר. הממברנה היא המסה, והעכביש והטבעת ההיקפית מעניקים יחדיו קפיציות וגם שיכוך - שניהם מתחממים שעה שהם נמתחים ומתכווצים עם רטיטת הממברנה.
נניח שהמגבר מספק כוח סינוסואידלי מתמשך שתדירותו גובהת בהדרגה (Frequency Sweep) - הדרך הקלאסית למדידת היענות תדר. מעל תדר התהודה של הדרייבר היכן שתאוצת הממברנה קבועה תהיה גם היענות התדר קבועה, כיוון שלחץ הצליל תלוי ישירות בתאוצת הממברנה. בסביבת תדר התהודה של הדרייבר, אם Q אינו נמוך, גבוהה יותר תאוצת הממברנה ומתקבלת "גיבנת" בהיענות התדר. מתחת לתדר התהודה היכן שתאוצת הממברנה פוחתת עם הנמכת התדר, תפחת גם היענות התדר בקצב של 12 דציבל לאוקטאבה.
במציאות, בעת השמעת אות מוסיקלי, מספק המגבר כוח חילופין שהינו ערב רב של כוחות סינוסואידליים, כ"א מהם בעל עוצמה ותדר משלו, המשתנים מרגע לרגע. לעיתים חדל הכוח לפעול לשברירי שנייה ואז, אם Q אינו נמוך, חופשית הממברנה לרטוט בתדר התהודה שלה ולהפיק צליל שלא התבקשה כלל להפיק. לעיתים הכוח הינו רגעי, בעת מתקף למשל, ואז "מורחת" אותו רטיטת התהודה של הממברנה ומסרסת את אופיו המתקפי. זאת ועוד, כאשר מתרחשים מתקפי באס בתדרים סמוכים לתדר התהודה, הם ממש "מתמזגים" עם רטיטת התהודה שהם מעוררים ומתקבל צליל המכונה "באס של תדר אחד". ישנם האוהבים צליל זה, אך הוא אינו מהווה שחזור אמין של המקור.
דרייבר בעל Q גבוה סובל אם כן מרטיטת יתר של הממברנה בתדר התהודה, והתוצאה היא מגוון של תופעות שליליות אשר תוארו לעיל במשטר הזמן, הרבה מעבר לסתם "גיבנת" בהיענות התדר כפי שניתן אולי לחשוב מניתוח התופעה במשטר התדר בלבד. יש לשאוף אם כן ל- Q נמוך, Q=0.5 (שיכוך קריטי) מהווה יעד סביר, והשאלה היא כיצד עושים זאת. אפשרות אחת היא הגבהת השיכוך באמצעות הגדלת הפסדי החיכוך בעכביש ובטבעת ההיקפית. אפשרות שנייה היא ייצוב "רך" של הממברנה באמצעות עכביש וטבעת היקפית "רכים", ז"א בעלי קפיציות נמוכה. אפשרות שלישית היא הפחתת המסה של הממברנה ושל הסליל המחובר אליה. השימוש בחומרים מתאימים ובתצורות מתאימות מאפשר לשלב בין שלוש האפשרויות, ובכך למזער את Q המכאני של הדרייבר.
ישנה גם אפשרות רביעית. הדרייבר, הודות להיותו התקן אלקטרו-מכאני, מאפשר הנמכתו של Q גם באמצעות שיכוך חשמלי: שעה שהמגבר מזין את הדרייבר והסליל רוטט בשדה המגנטי שבמרווח, מושרה בסליל זרם נגדי השואף לבולמו (חוק לנץ). עוצמת הזרם הנגדי עומדת ביחס ישר למהירות הממברנה, ולכן גם עוצמת הבלימה. זהו שיכוך מרסן אם כך, כזה שתלוי במהירות הממברנה, לעומת השיכוך המיכאני שמעניקים העכביש והטבעת ההיקפית הנובע ממכניזם "פשוט" של חיכוך, ולכן אינו תלוי-מהירות.
מהירות הממברנה מרבית בתדר התהודה, ולכן מתקבלת בתדר זה בלימה מרבית הודות לשיכוך החשמלי. אלה הן חדשות טובות, כיוון שבלימה מרבית מתקבלת בדיוק היכן שהיא נדרשת - בתדר התהודה.
בנוסף לעוצמת הזרם הנגדי, עומדת הבלימה החשמלית ביחס ישר גם לעוצמת השדה המגנטי שבמרווח, ולאורכו של הסליל. בכדי להשיג בלימה חשמלית משמעותית, על היצרן לפעול בשלוש חזיתות:
א) שימוש בסליל בעל התנגדות חשמלית נמוכה, כך שתתאפשר זרימתו של זרם נגדי גבוה.
ב) שימוש במגנט מאסיבי, כך שייווצר שדה מגנטי חזק במרווח.
ג) שימוש בסליל ארוך ובעל ליפופים רבים.
בתדר התהודה גבוה השיכוך החשמלי בהרבה מהשיכוך המכאני, ולכן מהווה את מנגנון השיכוך העיקרי הנחוץ להנמכתו של Q.
כאשר הדרייבר מותקן בארגז, הופכת המערכת מורכבת יותר בשל יחסי הגומלין שבין הארגז לדרייבר.
בארגז אטום מתנהג האוויר הכלוא כקפיץ וגורם לתדר התהודה ול- Q להיות גבוהים יותר. בארגז קטן יבוא הדבר לביטוי מרבי, ולכן כשנדרש שחזור אמין של באס נהוג להשתמש בארגז גדול או לחילופין, ב"תפירה" אלקטרונית של היענות התדר (אשר מפחיתה את הנצילות - אין ארוחות בחינם).
כאשר הדרייבר מותקן בארגז שאינו אטום, מושג בד"כ Q נמוך אף מזה של הדרייבר החופשי.
נצילות
נצילותו של דרייבר מראה איזה חלק מההספק החשמלי שהוא צורך מומר להספק אקוסטי. אותו חלק שאינו מומר להספק אקוסטי מבוזבז כחום בסליל הדרייבר.
בין הספק אקוסטי לבין עוצמת צליל קיים קשר ישיר, ולכן ניתן לבטא באמצעות הנצילות (efficiency) את הרגישות (sensitivity) ביחידות dB SPL/1W/1m , המציינת את עוצמת הצליל המתקבלת במרחק מטר אחד מחזית הדרייבר כשהוא מותקן בארגז גדול ומוזן בהספק חשמלי בן וואט אחד.
אם הנצילות היא 100% מומר כל ההספק החשמלי להספק אקוסטי, ובמקרה זה תהיה הרגישות
112.2dB SPL/1W/1m. מצב זה רחוק מלהיות מציאותי, למרבה הצער, כיוון שדרייברי סאבוופר מאופיינים בנצילויות נמוכות של פחות מ- 0.5%, המניבות רגישויות בסדרי גודל של 87dB SPL/1W /1m. הסיבה לכך היא תדר התהודה הנמוך שלהם (הנובע מעכביש וטבעת היקפית "רכים") אשר משפיע על הנצילות יותר מכל גורם אחר. שיכוך חשמלי גבוה וארגז גדול משפרים אומנם את הנצילות, אך כנגד משקלו של תדר תהודה נמוך ידם על התחתונה.
לבסוף יש לזכור כי צוואר הבקבוק של דרייברי סאבוופר הינו Xmax, ולא הספק מרבי או נצילות. יוצאים מהכלל הם דרייברי סאבוופר לדיסקוטקים, אשר להם תדר תהודה גבוה יחסית (עכביש וטבעת היקפית קשיחים). בכך מושגת נצילות גבוהה בהרבה, במחיר הוויתור על שחזורו של הבאס הנמוך מאוד. Xmax נדרש כעת בתדר גבוה יותר, 40 הרץ נאמר, ומתקבלת עוצמת צליל גבוהה בהרבה מבלי להזדקק להספקים גבוהים בהרבה, הודות לנצילות שגבהה [בניגוד למה שנדמה אולי, האוקטאבה התחתונה (20-40 הרץ) אינה משוחזרת בדיסקוטקים, והוויתור עליה מוצדק משיקולי עלות תועלת]. בשימוש רגיל מקבלת הנצילות חשיבות רק אם הדרייבר ניזון ממגבר בעל הספק נמוך מאוד, המתקשה להביאו ל- Xmax אפילו בתדר נמוך כ-20 הרץ.
רוחב פס
רוחב הפס מתייחס לתחום התדרים, החל בתדר תחתון וכלה בתדר עליון, שמסוגל הסאבוופר לשחזר בעוצמה סבירה ובהיענות תדר אחידה.
בכדי להיות ראוי לתואר סאבוופר, על התדר התחתון להיות 25 הרץ לכל היותר. תדר תחתון נמוך מחייב תדר תהודה נמוך (אלא אם נעשה שימוש באיקוולייזר מיוחד), וכן Xmax גדול ו\או שטח הקרנה גדול לצורך הפקתה של עוצמה סבירה.
התדר העליון נקבע ע"פ התדר הגבוה ביותר בו רוטטת עדיין הממברנה כבוכנה קשיחה. במקרה של שיבא תדר זה הוא 700 הרץ, ולכן יש להבטיח כי בתדר זה ובגבוהים ממנו תהיה עוצמת האות החשמלי המוזן לדרייבר נמוכה. לשם כך יש להצליב בתדר 700 הרץ לכל היותר אם שיפוע המסנן הוא אינסופי (Brickwall), או בתדר 350 הרץ לכל היותר אם שיפוע המסנן הוא 24- דציבל לאוקטאבה, או בתדר 175 הרץ לכל היותר אם השיפוע הוא 12- דצ' לאוק', או בתדר 87.5 הרץ לכל היותר אם השיפוע הוא 6- דצ' לאוק'. רוחב הפס בפועל נקבע אם כן ע"פ שיפוע המסנן.
הסליל הכפול
לשיבא שני סלילים, אשר העכבה החשמלית של כ"א מהם היא 8 אוהם.
אם יחוברו במקביל, תתקבל עכבה בת 4 אוהם. אם יחוברו בטור, תתקבל עכבה בת 16 אוהם.
הכפלת עכבת המבוא של דרייבר מקטינה במחצית את ההספק שהוא צורך, כלומר, מגבר המסוגל לספק 800 וואט לעכבה בת 1 אוהם, יספק 400 וואט לעכבה בת 2 אוהם, 200 וואט לעכבה בת 4 אוהם, 100 וואט לעכבה בת 8 אוהם, או 50 וואט לעכבה בת 16 אוהם. תמונה.
אם ברשותנו מגבר כנ"ל ואנו מחברים אליו את שיבא כשסליליו במקביל, יועמס המגבר בעכבה בת 4 אוהם ויספק 200 וואט לכל היותר. לכאורה איננו ממצים את פוטנציאל העוצמה של המערכת, כיוון שהמגבר מספק רק 25 אחוזים מההספק המרבי לו הוא מסוגל, ושיבא צורך רק 30 אחוזים מההספק המרבי בו הוא מסוגל לעמוד. אבל רק לכאורה, כיוון שהספקים גבוהים מ-200 וואט ספק אם יידרשו אפילו כאשר הדרייבר מותקן בארגז אטום קטן מאוד.
ארגז הרמקול
אם נפעיל דרייבר סאבוופר באוויר החופשי, יתאבך באופן הורס גל הקול שהוא מקרין אחורה עם גל הקול שהוא מקרין קדימה, ועוצמת הבאס תפחת מאוד. מסיבה זו נהוג להתקין את הדרייבר בארגז, אשר תפקידו לחצוץ בין הגל האחורי לגל הקדמי ובכך למנוע את התאבכותם ההורסת.
הארגז האטום "בולע" את הגל האחורי וממיר את האנרגיה שבו לחום. הוא מניב את הבאס המדויק ביותר מבין הארגזים הסגורים, בתנאי ש-Q נמוך מספיק. בתמונה ניתן לראות כיצד משפיע ערכו של Q על היענות התדר ועל היענות המתקף במקרה של הארגז האטום.
ארגזים אחרים מנצלים את אנרגית הגל האחורי להגברת הבאס המופק מהגל הקדמי. על אלה נמנים ארגז הרפלקס ווריאנטים שלו, וקו התמסורת.
לארגז הרפלקס פתח ההופכו למתנד הלמהולץ. תדר התהודה של מתנד כזה מכונה "תדר הלמהולץ" ונקבע ע"פ נפח המתנד (נפח הארגז) ומימדי הפתח שבו. כאשר ממברנת הדרייבר רוטטת בתדר הלמהולץ או בקרבתו, היא חווה עומס אקוסטי ורטיטתה מדוכאת. דיכוי הרטיטה אינו מפחית מעוצמת הבאס, כיוון שהאנרגיה ה"חסרה" מוקרנת דרך פתח הרפלקס (Vent). על ארגז הרפלקס להיבנות כך שתדר הלמהולץ שלו יהיה קרוב לתדר התהודה של הדרייבר. באופן זה תדוכא רטיטת הממברנה בתדר שבו היא נוטה להיות מוגזמת. כפי שהוסבר קודם, בתדר נמוך מהווה הרטיטה המרבית (Xmax) את "צוואר הבקבוק" של הדרייבר, ומכאן שפעולת הרפלקס מביאה להרחבת "צוואר הבקבוק" באופן משמעותי:
ניתן להזין את הדרייבר בהספק גבוה יותר בטרם יגיע ל- Xmax, ולהפיק עוצמה מרבית גבוהה יותר - עד כדי 5 דציבל גבוהה יותר מזו המתקבלת מארגז אטום. כמו כן ניתן להשיג תדר תחתון נמוך יותר (ז"א רוחב פס גדול יותר) ונצילות גבוהה יותר, אם מעוניינים בכך. את ארגז הרפלקס ניתן לכוונן כך שיפיק היענות תדר מסוימת. מספר כוונונים (Alignments) פופולריים מוצגים בתמונה.
חסרונותיו של ארגז הרפלקס הם:
1. פעולת הרפלקס מושתתת על תהודה, וככזו היא תומכת באותות מתמשכים אך לא במתקפים. אלה ניזוקים דווקא מהתהודה ו"נמרחים" בזמן.
2. ארגז הרפלקס גדול בד"כ מארגז אטום בו נעשה שימוש באותו הדרייבר.
3. בפתח הרפלקס עלולים להיווצר רעשים ותהודות בלתי רצויות כתוצאה מהמהירות הגבוהה בה זורם האוויר דרכו. ריבוי פתחים ו\או הרחבתם מפחית את הסיכוי להופעתן של בעיות כאלה.
4. ארגז הרפלקס הוא מסנן (אקוסטי) מעביר גבוהים מסדר 4 (להוציא QB3 ו-SC4), ולא מסדר 2 כמו הארגז האטום. לכך שתי השלכות חשובות:
א. תגובתו למתקפי באס טובה פחות.
ב. חדר ההאזנה מתנהג כמסנן (אקוסטי) מעביר נמוכים מסדר 2, וככזה משתלב טוב יותר עם הארגז האטום.
המקרן הפסיבי הוא וריאנט של הרפלקס: פתח הרפלקס חסום במקרן פסיבי שהינו למעשה דרייבר נטול מגנט וסליל. המקרן הפסיבי מאפשר שימוש בארגז קטן יותר, וכמו כן מבטל את חיסרון מספר 3 לעיל של ארגז הרפלקס.
קו התמסורת מנצל תופעה פיזיקלית אחרת לשם השגת אותו האפקט. הקו מתפקד כמתנד "רבע למבדא" המדכא את רטיטת הממרנה בתדר שבו אורך הגל הוא פי ארבעה מאורך הקו. האנרגיה ה"חסרה" מוקרנת דרך הפתח שבקצה הקו. נניח שאנו רוצים לדכא את רטיטת התהודה של שיבא, המתרחשת בתדר 21 הרץ. במהירות קול בת 343 מ/ש, אורך הגל המתאים לתדר זה הוא 16.4 מטרים, ולכן על אורך הקו להיות 4.1 מטרים. ע"י מילויו של הקו בחומר אקוסטי כגון דקרון או צמר, ניתן להאט את מהירות הקול בתוכו בכ-50%.
בהתאם מתקצרים אורכי הגל בכ-50%, ועימם אורך הקו הדרוש. בנסיבות אלה יספיק קו באורך 2 מטרים. את הקו ניתן "לקפל" בתוך ארגז ובכך לעשותו פרקטי יותר, תוך פגיעה קלה בביצועיו.
חסידיו של קו התמסורת טוענים שהבאס שהוא מפיק הדוק ומדויק יותר מזה שמפיק ארגז הרפלקס.
השופר אינו מנצל את הגל האחורי. במקום זאת הוא "מגדיל" בהדרגה את שטחה היעיל של ממברנת הדרייבר עד שהיקפה משתווה לגל הארוך ביותר (ז"א התדר הנמוך ביותר) שרוצים לשחזר. אם נרצה לשחזר גל באורך 17.15 מטרים (המתאים לתדר 20 הרץ) יהא עלינו לבנות שופר בעל לוע ברוחב 6 מ' כמעט. לא פרקטי במיוחד, יש להודות, אך מי שמוכן "ללכת על זה" יזכה בבאס בעל עוצמות שלא יאמנו ובעיוותים נמוכים יחסית. דרייבר אחד בשופר כנ"ל יספק את כל צרכי הבאס של דיסקוטק גדול!
הדיפול מנצל את הגל האחורי למטרה הפוכה - החלשה מבוקרת של הגל הקדמי לצורך הפקתו של הבאס המדויק ביותר שניתן להפיק. את הסאבוופר הדיפולי ניתן לממש באמצעות ארגז פתוח אשר בנייתו קלה ואינה חייבת להיות מדוייקת. חסרונו היחיד הוא נפחי האוויר הגדולים במיוחד שהוא נדרש להעתיק בתדרים נמוכים בכדי לפצות על החלשתו של הגל הקדמי, שמשמעם שטח הקרנה גדול מאוד או רטיטה מרבית (Xmax) גדולה מאוד.
הסאבוופר בחלל סגור
תדרים נמוכים (באסים) משמעם גלים ארוכים. בתדרים נמוכים מספיק, עולים אורכי הגל על כפליים המרחק שבין הסאבוופר לקירות הסמוכים לו, והצליל זוכה ל"הגבר תיחום". זאת מכיוון שהקירות הסמוכים (כולל הרצפה) והסאבוופר הופכים ליחידה אקוסטית אחת, המקרינה צליל לתוך חלל מתוחם.
בתדרים נמוכים עוד יותר, עולים אורכי הגל על כפליים אורכו של חדר ההאזנה, והחדר אינו "רואה" עוד את הצליל כגל מתפשט אלא כאוויר נדחס. אם החדר אטום, הוא יתפקד בתדרים אלה כ"כלי לחץ" בו עוצמת הצליל אינה תלויה עוד בנפח האוויר המועתק ובתדר, אלא בנפח האוויר המועתק ובנפח החדר. משמעות הדבר היא שבתדרים הנמוכים ביותר - "תדרי כלי הלחץ", אין רטיטות הממברנה צריכות לגדול עוד עם ירידת התדר, אלא להישאר קבועות בגודלן. הדרייבר, אשר אינו "יודע" כי הוא פועל בכלי לחץ, ממשיך להגדיל את רטיטותיו פי ארבעה עם כל חצייה של התדר והצליל זוכה ל"הגבר כלי לחץ". התדרים הנמוכים מספיק זוכים אם כן להגבר תיחום, והתדרים הנמוכים עוד יותר זוכים גם להגבר כלי לחץ אם החדר אטום.
חדר קטן, בשל אורכו הקטן, יתחיל לתפקד ככלי לחץ כבר בתדר גבוה יחסית, ובשל נפחו הקטן יביא להגבר רב בבאס הנמוך. לעומתו, בשל אורכו הרב, יתחיל חדר גדול לתפקד ככלי לחץ רק בתדר נמוך יחסית, ובשל נפחו הגדול יביא להגבר שלילי בבאס הנמוך, ז"א לעוצמה פחותה אף מזו המושגת בחלל פתוח. תמונה.
לדוגמה, מכונית אטומה בעלת מימדים פנימיים של 1×1.2×1.5 מטרים (נפח של 3 מ"ק) מתחילה לתפקד ככלי לחץ כבר בתדר 70 הרץ. בכל תדר נמוך מתדר זה תושג בחלל המכונית רל"צ (SPL) מרבית של 124 דציבל משיבא אחד בודד המותקן בארגז אטום. זוהי עוצמה גבוהה מאוד, השקולה לעוצמה המרבית המתקבלת בחלל פתוח בתדר 20 הרץ מ- 16 דרייברי שיבא המותקנים בארגז אטום.
לעומת זאת, חדר אטום בעל מימדים פנימיים של 3×5×7 מטרים (נפח של 105 מ"ק) מתחיל לתפקד ככלי לחץ רק בתדר 25 הרץ. בכל תדר נמוך מתדר זה תושג בחלל החדר רל"צ מרבית של 94 דציבל משיבא אחד בודד המותקן בארגז אטום, פחותה אפילו מ- 99.2 הדציבל המושגים בחלל פתוח!
מודל כלי הלחץ מתייחס לחללים אטומים וקשיחים. בחללי האזנה שאינם כאלה הופך המודל למורכב יותר. מכונית בעלת דלתות וחלונות סגורים מתפקדת בד"כ ככלי לחץ אידיאלי, ולכן מושגות בה עוצמות באס גבוהות מאוד. לצורך היענות תדר אחידה במכונית סגורה יש לקזז את הגבר כלי הלחץ, ז"א לדאוג לכך שבתחום התדרים בו היא מתפקדת ככלי לחץ לא יגדלו רטיטות הממברנה עם ירידת התדר. הדבר ניתן למימוש בעזרת איקוולייזר מתאים, בו מונחתים בהדרגה התדרים שמתחת ל-70 הרץ (גרפים ירוקים בתמונה).
לחילופין אפשר להשתמש בדרייבר בעל תדר תהודה גבוה, ולנצל את העובדה שבתדרים נמוכים מתדר התהודה אין רטיטות הממברנה גדלות עם ירידת התדר.
הקיזוז יוצר מצב יוצא דופן בו ההספק המרבי המותר לשיבא עשוי להוות "צוואר בקבוק". זאת מפני שכעת נדרשת רטיטה מרבית כבר בתדר 70 הרץ, והפקתה בתדר גבוה שכזה צורכת הספק של 650 וואט.
ללא קיזוז הגבר כלי הלחץ, ילך הבאס ויתעצם ככל שהוא נמוך יותר ויביא לאותו צליל רווי באס נמוך שנהגים כה רבים אוהבים (גרפים אדומים בתמונה).
ההגבר הכולל המתקבל מהגבר התיחום ומהגבר כלי הלחץ מכונה "הגבר החדר". ניתן לסכם ולומר שבחדר האזנה ביתי דומיננטי הגבר התיחום, ובמכונית סגורה דומיננטי הגבר כלי הלחץ.
סיכום
הנתון החשוב ביותר של דרייבר סאבוופר בעל קוטר נתון, הוא Xmax. רטיטות קטנות יותר משמען עיוותים נמוכים יותר ולכן כדאי שקוטר הדרייבר (שטח ההקרנה) יהיה גדול ככל האפשר. יכולת עמידה בהספק גבוה אינה חשובה, אלא אם נעשה שימוש בארגז קטן מאוד או שהסאבוופר פועל במכונית אטומה. על תדר התהודה של הסאבוופר להיות לא גבוה מהתדר הנמוך ביותר שאותו רוצים לשחזר, אלא אם נעשה שימוש באיקוולייזר ייעודי. כאשר לשני דרייברים נתונים זהים פרט לעכבה, יושג Q נמוך יותר כאשר העכבה נמוכה יותר. יושג גם הספק מרבי גבוה יותר, אך בכך אין צורך בד"כ.
הבאס המדויק ביותר מושג מסאבוופר דיפולי (ארגז פתוח), אך נדרש לו שטח הקרנה גדול במיוחד שמשמעו ריבוי דרייברים. במקום השני ניצב הארגז האטום. להשגת קישחות מרבית כדאי שיהיה צר ככל שמאפשר קוטרו של הדרייבר, וארוך בהתאם לנפח הנדרש להשגתו של Q נמוך מספיק. על הדפנות להיות עבות ככל שניתן. דוגמה.