Jag tror som sagt att det är andra brister än just de delar och koncept man använder för att konstruera högtalare som behöver förbättras om man vill se signifikanta förbättringar ytterligare.
Det är sättet vi kodar musik på (i två kanaler) som är den stora bristen (även om den är mindre stor än många tror) samt att rum typiskt är alldeles för dåliga.
- - -
Men ändå kan man ju leka med tanken om vilka fysikaliska egenskaper som man skulle ÖNSKA att en högtalare hade... Tänkte skriva vilka naturlagar man skulle önska sig, men där får man lugna sig lite. Dessa kan vi inte göra något åt.
Jag talar alltså inte om vilka slutegenskaper man vill ge högtalaren, utan vilka grundegenskaper man vill att den skall ha för att man fritt skall kunna styra slutegenskaperna.
Tyvärr kommer jag inte att kunna lägga fram en
teknisk lösning som gör just det, jag ser inte någon möjlighet att åstadkomma det som man skulle önska sig, men man kan som sagt börja med önskedrömmande.
Och då är detta saker som man skulle kunna tänkas önska sig:
1. Det som puttar på luften skulle vara möjligt att forma helt fritt, således att det skulle ge konstruktören fullständiga friheter (jag håll på att skriva rättigheter...) att styra högtalarens utstrålningsegenskaper,
2. Det som puttar på luften skall ha än obegränsad slaglängd,
3. Det som puttar på luftens baksida skulle vara perfekt isolerad från framsidan, således att interferens mellan fram och baksida skulle kunna undvikas,
4. Det som puttar på luften skulle inte lida av gungbrädeeffekten där man kan vänja kraft (stort magnetsystem) eller obromsad rörelse (litet magnetsystem, på en konventionell högtalare alltså).
5. Det som puttar på luften skall ha en oändligt mjuk fjädring från det som isolerar fram och baksida från varandra.
6. Och som en delföljd av bland annat 4 och 5 (det finns många påverkande parametrar) av detta så skulle överföringen av energi från den elektriska som man skickar in i högtalaren till den akustiska som det som puttar på luften ger ljudvägen, vara fullständig eller nära fullständig. Alltså uppåt 100% verkningsgrad.
Och sen lite WAF:
7. Högtalaren skulle inte synas, kännas, lukta eller kunna förnimmas på något annat sätt.
- - -
Och vad kan man då tänkas göra för att nå dit?
(Observera att jag inte ännu har skrivit någonting om själva dimensioneringen, som dock är en väldigt viktig faktor)
Well, dessa är i varje fall några funderingar.
1. Teoretiska skulle man kunna friforma ett membran således att det kunde få formen av säg en kalebass' ena halva, eller en halvsfär eller två halvsfärer eller någon annan form som kan finner skäl att tro är bra. För låga frekvenser vill man kanske ha ett 100 kvadratmeter stort membran men för högre ett som bara en kvadratcentimeter (alltså 1 000 000 gånger mindre). Samt med ett svagt övertryck på dess baksida se till att formen håller sig. Hur det skall drivas är en knepigare fråga. Man vill ju båda kunna driva hela ytan, men också göra det olika hårt på olika ställen, frekvensberoende, för att kunna skulptera fram idealiska spridningsegenskaper. Det är inte alls sant att det är så enkelt, men för resonemangets skull kan vi låtsas att idealiska spridningsegenskaper är njurstrålning med fokalpunkten vid golvet, således att man slipper golvreflexen. I verkligheten är andra strålningsmönster bättre, men det får inte bli för komplicerat.
2. Detta önskemål är nästan omöjligt att satisfiera. Med flervägssystem finns dock möjligheter att bara låta det som spelar låga frekvenser få oändlig slaglängd. Ett membran utan upphängning men med glidande eller rullande tätning och ett motorsystem som byggde på rotation istället för en linjärmotor, skulle i varje fall ge en mindre "definitiv" slaglängdsgräns. En roterande motor (vars rotation görs om till linjärrörelse) återanvänder ju samma magnetfält oavsett antal varv som den snurrat. Inte som med en linjärmotor där talspolen eller spalten liksom "tar slut".
3. Tre är inte svårt att uppnå, en tät låda är allt som behövs, och har elementet som puttar på luften en oändlig slaglängd och oändlig verkningsgrad så behövs inte heller basreflex. Och man kan kanske till och med tro att lådvolymens fjäder inte spelar någon roll, men det gör den, eftersom den sätter en teoretisk gräns för möjlig verkningsgrad. Det är ju en fjäder som blir parallell med luften som lastar på framsidan, och därmed en shunt.
4. Detta är en svår nöt att knäcka. ALLA drivsystem som jag kan komma på ger en specifik mekanisk drivimpedans (den kan vara modulerbar med yttre styrning, men i varje ögonblick har den ändå ett definierat värde) som gör förhållandet mellan kraft och rörelse är givet och svårt att rubba. Så om man konstruerar elementdrivningen för stor kraft (per ström) så kommer det att bli liten rörelse (på grund av att luften inte lastar med rätt impedans och rörelsen då istället stryps av EMK). Vad man kan göra är att strunta i att EMK stryper rörelsen och bara mata på mera elektrisk spänning. Men det kräver en mycket speciell förstärkare som behöver kunna mycket leverera ström men lite spänning vid vissa frekvenser samtidigt som den vid andra behöver leverera mycket spänning men lite ström... Det måste nog bli en rätt så extrem switchförstärkarkonstruktion, kanske där switchningen sker i två steg. En som styr matningen till förstärkaren och den andra är förstärkaren själv.
5. Oändligt, eller i varje fall mycket, mjuk fjädring från en innesluten luftvolym är faktiskt möjligt att åstadkomma, även om det är svårt och blir ett känsligt system som gärna vill vara instabilt. Det enklaste sättet (inte alls enkelt dock) är att förse den inneslutna volymen med en gas, som ligger på gränsen till att kondensera. Ökar man bara trycket lite så kondenserar gasen, i den grad som behövs för att återställa originaltrycket. Experiment har visat att det under laboratorieförhållanden går att åstadkomma detta, i varje fall ett lite tag... Men någon riktigt bra lösning på problemet finns inte, och det är kanske den mesta kritiska saken att lösa om högtalaren skall kunna göras, för den extrema verkningsgraden fordrar membran som är väldigt lätta och som drivs med förhållandevis små krafter, vilket kräver en extremt kompliant innesluten gas.
6. Ja, dit kommer vi alltså inte, se problemen ovan.
7. Are you kiddin'??
- - -
Kort sagt: Även om vi är några hundra gånger därifrån verkningsgradsmässigt så finns det ju goda möjligheter att ösa på med mera elektrisk effekt. Det är trots allt småeffekter sett akustiskt som behövs för att spela öronbedövande högt. Typ 100 mW. Så den låga verkningsgraden som dagens högtalare har, är inte jätteproblem. Och möjligheterna att styra högtalares spridningsegenskaper är faktiskt ganska bra, speciellt i flervägssystem som tillåts vara icke-koaxiella (för det behövs lite spridningstrickerier för att högtalaren inte skall låta som en högtalare, och detta går att uppnå genom att laborera med interferenserna mellan olika högtalarelement).
Dagens högtalareteknik, ger allt som allt verktyg för att man skall kunna åstadkomma väldigt, väldigt bra högtalare.
Att de flesta inte gör det må vara ett problem, liksom att rum ofta är alldeles för dåliga. Men värst är nog ändå att så många fonogram är så bedrövligt illaljudande.
Vh, iö
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).