بلندگوهای ووفر چگونه صداهای فرکانس پایین را تولید می‌کنند؟

فیزیک اصلی: چگونه بلندگوهای ووفر فرکانسهای پایین را تولید می‌کنند

حرکت دیافراگم، جابجایی هوا و نیازمندیهای طول موج (۲۰ تا ۱۰۰ هرتز)

برای تولید خوب بودن باس، بلندگوها باید مقادیر زیادی از هوا را در فواصل نسبتاً طولانی در دیافراگم‌های خود جابجا کنند. در فرکانس ۲۰ هرتز، طول موج صوت به حدود ۱۷ متر یا ۵۶ فوت می‌رسد، که بدین معناست که مخروط‌های بلندگو باید بسیار بیشتر از بلندگوهایی که فرکانس‌های بالاتر را پردازش می‌کنند، به جلو و عقب حرکت کنند. حرکت واقعی این مخروط‌ها باعث ایجاد تغییرات فشار لازم برای آن صداهای عمیق و پایین می‌شود که ما می‌شنویم. به عنوان مثال، فرکانس ۳۰ هرتز در سطح حجم ۹۰ دسی‌بل را در نظر بگیرید؛ این مورد نیاز به حدود سه تا چهار برابر حرکت مخروط نسبت به فرکانس‌های میانی دارد. هنگامی که با فرکانس‌های زیر ۵۰ هرتز سروکار داریم که در آن‌ها طول موج بیش از ۶٫۸ متر (حدود ۲۲ فوت) می‌شود، سازندگان نیاز به طراحی‌های خاصی مانند سیم‌پیچ‌های صدای با حرکت گسترده و سیستم‌های تعلیق قوی‌تر دارند تا بتوانند عملکرد خطی را حفظ کنند. اگر کنترل کافی روی میزان حرکت مخروط وجود نداشته باشد، باس فشرده شده و شروع به ایجاد هارمونیک‌های ناخواسته می‌کند که در نهایت باعث کاهش کیفیت کلی صدا می‌شود.

چرا دیافراگم‌های بزرگ‌تر و سیستم‌های تعلیق سفت‌تر برای عملکرد بلندگوی ووفر ضروری هستند

دیافراگم‌های بزرگ‌تر بلندگو، که معمولاً قطری بین ۸ تا ۱۵ اینچ دارند، می‌توانند هوای بیشتری را با حرکت کمتر به جلو و عقب منتقل کنند که این موضوع برای دستیابی به پاسخ باس خوب بسیار مهم است. وقتی سازندگان اندازه این دیافراگم‌ها را دو برابر می‌کنند، در واقع چهار برابر سطح مؤثر بر هوای اطراف وارد عمل می‌شود، بنابراین دیافراگم نیاز ندارد برای تولید همان سطح صدا به اندازه قبلی حرکت کند. سفت‌تر کردن قطعات تعلیق در لبه دیافراگم (که به آنها اجزای احاطه‌کننده و عنکبوتی می‌گوییم) به رفع چندین مشکل بزرگ کمک می‌کند. اول از همه، این کار کنترل حرکت دیافراگم را در حین کار بهبود می‌دهد. دوم، از جابه‌جایی سیم‌پیچ صوتی درون میدان مغناطیسی جلوگیری می‌کند. و در نهایت، این سفتی از آسیب دیدن جلوگیری می‌کند زمانی که دیافراگم بیش از حد ایمن به جلو و عقب حرکت می‌کند، به‌ویژه هنگام کارکرد در فرکانس‌های پایین‌تر از نقطه تشدید طبیعی درایور.

مواد سخت مانند پلی‌پروپیلن یا آلومینیوم در دوره‌های حرکت با دامنه بالا از خمش جلوگیری کرده و حرکت پیستونی را حفظ می‌کنند. این هماهنگی امکان تولید باس دقیق و بدون تشوه تا ۲۰ هرتز را بدون خرابی مکانیکی فراهم می‌آورد.

عناصر طراحی کلیدی که خروجی دقیق بلندگوی ووفر را ممکن می‌سازند

ساختارهای موتوری با نیروی بالا و سیم‌پیچ‌های صدا با حرکت طولانی

دستیابی به باس خوب در فرکانس‌های پایین واقعاً به داشتن سیستم‌های موتوری قوی بستگی دارد. امروزه، اکثر بلندگوها از آهنرباهای نئودیمیوم قدرتمند استفاده می‌کنند که میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی ایجاد می‌کنند. همراه کردن این آهنرباها با سیم‌پیچ‌های صدا که می‌توانند حرکت خطی بین ۱۵ تا ۳۰ میلی‌متری داشته باشند، باعث می‌شود هوای بیشتری بدون اعوجاج صوتی به حرکت درآید. این امر باعث می‌شود که دیافراگم بلندگو حتی در حالت کشیده شدن به حداقل، حرکت مناسبی داشته باشد و بنابراین وقتی موسیقی بلند می‌شود، اثر نامطبوع ضربه خوردن به بدنه (bottoming out) رخ ندهد. یک مطالعه اخیر نشان داده است که این نوع سیستم‌ها حدود ۴۰٪ اعوجاج هارمونیک را در مقایسه با ووفرهای معمولی کاهش می‌دهند. مدیریت حرارت نیز مهم است. سازندگان اغلب از سیم‌پیچ‌های صدای آلومینیومی روکش‌مسی استفاده می‌کنند و سوراخ‌های تهویه را در قطعات قطبی قرار می‌دهند تا گرما به درستی دفع شود. این امر به حفظ کیفیت صدا حتی پس از ساعتها پخش مداوم کمک می‌کند و از داغ شدن بیش از حد داخل جعبه بلندگو جلوگیری می‌کند.

آکوستیک جعبه: محفظه‌های دربسته، دارای دریچه و دارای رادیاتور غیرفعال

نوع جعبه‌ای که استفاده می‌کنیم، در نحوه پردازش باس و عملکرد کلی یک ووفر تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. جعبه‌های دربسته صدای باسی تمیز و دقیق را با کاهش طبیعی در فرکانس‌های پایین‌تر فراهم می‌کنند، اما برای کارکرد مناسب به توان بسیار بیشتری از آمپلی‌فایر نیاز دارند. جعبه‌های دارای سوراخ (پورت) به دلیل قنات‌های خاص داخلی که با دقت برای صداهای مشخص تنظیم شده‌اند، محدوده فرکانسی پایین‌تری را پوشش می‌دهند. با این حال، اگر این قنات‌ها به درستی تنظیم نشوند، ممکن است به جای باس نرم، صدای آزاردهنده «چافینگ» را بشنویم. گزینه دیگری که ارزش بررسی دارد، رادیاتورهای غیرفعال است. این سیستم‌ها مشکل نویز قنات را کاملاً حذف می‌کنند و در عین حال همچنان می‌توانند از طریق دیافراگم‌های خاصی که نیازی به انرژی الکتریکی ندارند، به نت باس عمیق دست یابند.

مواد پیشرفته مانند MDF لایه محدود شده خفیف تر از رزونانس کابینت 60٪ در حالی که تقویت داخلی لرزش های رنگ آمیزی صدا را سرکوب می کند (Acoustical Society of America ، 2024). محفظه های به درستی طراحی شده هماهنگی فاز را تضمین می کنند و امواج ایستاده را به حداقل می رسانند که امکان ادغام بدون درنگ با رانندگان ماهواره ای را فراهم می کند.

ادراک انسان و رفتار واقعی صدای بلندگر

حس لمس در مقابل تشخیص شنوایی: چرا فرکانس های پایین بیشتر از شنوایی احساس می شوند

نحوه ی تجربه ی انسان برای فرکانس های باس بین ۲۰ تا ۸۰ هرتز کاملاً با درک ما از صداهای میان و بالا متفاوت است. وقتی فرکانس ها به زیر ۵۰ هرتز می رسند، امواج صوتی واقعی شروع به لرزش می کنند نه تنها گوش های ما بلکه پوست، اندام های داخلی و استخوان های ما نیز، ایجاد یک احساس فیزیکی که می توان اندازه گیری کرد. به همین دلیل است که وقتی فیلم هایی را با انفجار های بزرگ تماشا می کنید یا به ضربان های الکترونیکی عمیق گوش می دهید، مردم اغلب قبل از اینکه صدای آن را بشنوند، صدای غرغره را در سینه شان احساس می کنند. مطالعات نشان می دهد که یک چیز جالب نیز وجود دارد: در مقایسه با فرکانس های متوسط معمولی، برای تشخیص یک صدا 30 هرتزی، حدود 15 تا 20 دسیبل انرژی بیشتری لازم است. به همین دلیل، بسیاری از چیزهایی که وایفرها را قدرتمند می کنند در واقع در شنوایی آگاهانه ما ثبت نمی شوند. در عوض، این فرکانس های پایین از نظر عاطفی و فیزیکی از طریق ارتعاشاتی که در بدن ما ایجاد می کنند با ما ارتباط برقرار می کنند، به جای اینکه فقط طبل گوش ما را تحریک کنند، مانند صداهای عادی.

افسانه جهت گیری: چگونه تسلط طول موج محل سازی بلندگو های ووفر را کاهش می دهد

وقتی درباره امواج صوتی زیر 100 هرتز صحبت می کنیم، آنها بیش از 11 فوت طول دارند، که در واقع طولانی تر از بسیاری از اتاق ها هستند. این امواج بزرگ فقط دور هر چیزی که در مسیرشان قرار دارد می روند و به طور مساوی در فضا پخش می شوند، و میدان های فشاری را در همه جا ایجاد می کنند. مغز ما از این که صداها از کجا آمده اند با استفاده از تفاوت های زمان بندی بلند بین گوش های ما، می داند، اما چیزهای فرکانس پایین، این سرنخ ها را به ما نمی دهد. به همین دلیل است که مردم به طور کلی نمی توانند دقیقاً بگویند که یک سوبووفر کجا نشسته است، حتی وقتی چندین نفر در یک اتاق با هم هستند. دلیل اینکه به نظر می رسد باس از همه جا به یکباره به جای اینکه به سمت خاصی اشاره کند، به این طول موج های طولانی مربوط است. آنها فقط دور و بر می گردند و در فضا قرار می گیرند به جای اینکه به طور مستقیم به جلو شلیک کنند مانند فرکانس های بالاتر.