Hur fungerar högtalare?

Hur fungerar högtalare? – Det är troligt att det finns en utrustning som alla andra studior också har. Du kanske tänker på en bärbar dator, en MIDI-controller eller kanske till och med en viss DAW.

Men svaret är enklare. De har funnits i alla tider. Långt innan vi kunde öppna ett ljudklipp direkt och spela in vad som helst på några sekunder. Faktum är att vi ofta tar dem för givet…

Det är den pålitliga högtalaren.

De är den mest vitala komponenten i varje studio – och motståndare till grannar överallt.

Oavsett om det är hörlurar eller monitorer behöver vi alla dem någon gång för att göra och njuta av musik. Men trots deras universella användbarhet är det inte allmänt känt hur högtalare fungerar.

Så för att kasta lite ljus över hur högtalare fungerar pratade vi med ORA Sound. De är ett Montrealbaserat team (precis som LANDR!) som ligger i framkant när det gäller ljudåtergivningsteknik (vem är bättre lämpad att lära oss alla om högtalare, eller hur?).

Deras innovativa sätt att se på ljudåtergivning och högtalarteknik omdefinierar allt du vet – eller kommer att lära dig – om högtalare… Men vi kommer till framtiden för högtalare om en minut.

Låt oss nu ta reda på hur högtalare och hörlurar fungerar en gång för alla. Så nästa gång din nyaste mästare når dina öron vet du hur den kom dit, både inuti och utanför.

Hur fungerar ljud i förhållande till högtalare?

Ljud rör sig i tryckvågor. När luftpartiklar komprimeras och rarifieras tillräckligt snabbt hör vi det som ljud.

Ju snabbare lufttrycket förändras, desto högre ”frekvens” på ljudet vi hör.

När en högtalare rör sig fram och tillbaka trycker den på luftpartiklarna, vilket förändrar lufttrycket och skapar ljudvågor.

Vilka är delarna i en högtalare?

En högtalare består av följande delar:

  • Konen och stoftkåpan (de delar som rör luften och producerar ljud).
  • Spindeln och surround (även kallad fjädring, det är de delar som håller konen på plats samtidigt som den kan röra sig).
  • Magneten och röstspolen (de delar som samverkar för att omvandla elektrisk energi till rörelse).
  • Korgen
  • Polet och toppskivan.
  • Och slutligen ramen som håller ihop allting.

Hur fungerar högtalare?

Högtalare fungerar genom att omvandla elektrisk energi till mekanisk energi (rörelse). Den mekaniska energin komprimerar luft och omvandlar rörelsen till ljudenergi eller ljudtrycksnivå (SPL).

När en elektrisk ström skickas genom en trådspole inducerar den ett magnetfält.

I högtalare skickas en ström genom röstspolen som producerar ett elektriskt fält som interagerar med magnetfältet i den permanentmagnet som är fäst vid högtalaren.

Likadana laddningar stöter bort varandra och olika laddningar drar till sig varandra. När en ljudsignal skickas genom röstspolen och den musikaliska vågformen rör sig upp och ner, dras röstspolen till och stöts bort av permanentmagneten.

Detta får konen som röstspolen är fäst vid att röra sig fram och tillbaka. Rörelsen fram och tillbaka skapar tryckvågor i luften som vi uppfattar som ljud.

Vad skiljer den bästa högtalaren från en okej högtalare?

Det ultimata testet på trovärdighet för en högtalare är hur lik vågformen i luften (tryckvågen) är den elektroniska signalen (ljudinspelningen) som skickades in i förstärkaren.

Om varje frekvens återges exakt till lyssnaren utan att någon information läggs till eller tas bort är det förmodligen en utmärkt högtalare.

Det finns flera faktorer som avgör hur exakt lyssningsupplevelsen blir, bland annat frekvensgången, mängden distorsion och högtalarens riktning (spridning).

Vad är frekvensrespons och varför är det så viktigt?

Frekvensrespons är hur hög ljudstyrka en högtalares utgångsfrekvens är vid olika frekvenser.

Ett typiskt test för frekvensrespons skickar ut ett svep av frekvenser från basen till mellanregistret och upp till diskantområdet för att se om ljudet från högtalaren är detsamma i alla dessa områden.

Det ideala frekvensomdömet för en högtalare är mycket platt. Det innebär att högtalaren skulle ha samma nivå vid låga frekvenser som i mellan- och högfrekvenserna.

Målet med ett platt frekvensomfång är att se till att de som lyssnar på din musik upplever den på det sätt som du tänkt dig. Om ditt spår är väl masteriserat och låter bra på högtalare med platt respons kan du vara säker på att det kommer att låta som bäst på alla uppspelningssystem.

Platta högtalare vs. allt annat

Många högtalare är inte platta. Vissa har inte tillräckligt med diskant eller tillräckligt med bas, eller så har de toppar eller dalar i sitt frekvensomfång där vissa frekvensområden är överbetonade eller dolda eller maskerade.

Om detta händer kan vissa instrument vara högre eller mjukare än vad du ville att de skulle vara och mixen som du arbetat så hårt med kommer inte att representeras korrekt.

För höga frekvenser måste högtalarna röra sig mycket snabbt. För låga frekvenser måste högtalarna trycka mycket luft. Detta är anledningen till att tweeters (högfrekvensdrivare) vanligtvis är små kupoler och woofers (lågfrekvensdrivare) vanligtvis är stora koner.

Vi hör 10 oktaver (20 Hz-20 kHz), vilket är ett mycket brett område (som jämförelse kan nämnas att vi bara kan se mindre än en oktav av ljuset).

Det är mycket begärt av en högtalare att återge ett så brett område på ett korrekt sätt och det krävs ofta två (woofer + diskant), tre (woofer + mellanregister + diskant) eller fyra (sub + woofer + mellanregister + diskant) drivrutiner för att återge detta breda område på ett bra sätt.

Hur kan högtalare förbättras? Var brister de flesta högtalare?

Många högtalare som vi använder har begränsade frekvensresponser. Till exempel: Försök att höra baskänslan i högtalarna på din bärbara dator! Ingen duns, eller hur?

De flesta högtalare har också lägre utgångseffekt. Har du någonsin försökt använda din telefon för att spela musik på en fest? Det är säkert inte en särskilt hoppande fest.

Många högtalare producerar också förvrängningar, vilket innebär att de lägger till frekvenser till musiken som inte fanns i originalinspelningen.

Även om det finns tillfällen då distorsion kan låta bra (tänk på rör och Eddie Van Halen) så låter högtalarförvrängning ofta dåligt om den inte har satts dit frivilligt.

…Och när du har lagt ner tid på att spela in och mixa en låt vill du inte att folk ska höra saker i din musik som inte fanns där från början.

Större högtalare är i genomsnitt mycket bättre när det gäller frekvensgång och distorsion, men en stor förbättring vore att kunna producera bättre och mer exakt ljud från mindre högtalare.

Framtidens högtalare: Vad är grafen och varför förbättrar det högtalarnas prestanda?

Grafen är ett häftigt nytt material som upptäcktes 2004. Det förbättrar högtalarprestanda avsevärt.

Grafen är det starkaste och lättaste materialet som finns. Eftersom det är lätt kan det röra sig mycket snabbt, vilket gör det utmärkt för höga frekvenser.

Här på ORA har vi utvecklat vårt eget Graphene Oxide-material som kallas GrapheneQ och som är byggt speciellt för ljudtillämpningar.

Dess styrka innebär att det inte deformeras eller förvrängs när det rör sig fram och tillbaka, vilket ger ett högre ljudkvalitet från högtalare som kan vara mindre och effektivare.

Traditionella högtalare är faktiskt en av de minst effektiva teknikerna som vi fortfarande använder idag. Mindre än 1 % av den ström som går in i en högtalare omvandlas till ljud.

Det mesta av energin omvandlas till värme. Traditionella högtalare är faktiskt mindre effektiva än glödlampor, som i stort sett är förbjudna vid det här laget!

Eftersom grafen är så lätt (det är bara en atom tjockt!) krävs det mycket mindre energi för att flytta fram och tillbaka.

Så om du tog vilken trådlös hörlur eller högtalare som helst på marknaden idag och ersatte membranet med vårt GrapheneQ-material skulle du omedelbart se en ökning av batteritiden med 70 %.

Nya material och deras tillämpningar är framtiden för högtalartekniken. De kommer att lösa de problem med effektivitet och ljud som högtalare har haft i årtionden.