Det helt enkle. Når du taler, leder du luft forbi stemmebåndene, som sættes i svingninger. Derved dannes der lydbølger, som forstærkes af svælget og mundhulen. Lydbølgerne føres gennem luften som ”ringe i vandet”. Vi hører din stemme. Lydbølgerne er i virkeligheden hurtigtgående variationer af det atmosfæriske tryk. Har du fløjet vil du på et eller andet tidspunkt have oplevet ”propper i ørerne”. Årsagen er at luftrykket er steget eller faldet. Det sker blot så langsom at du ikke hører nogen lyd men dine trommehinder reagerer på variationerne i lufttrykket. Optræder variationerne hurtigt nok – hurtige end 16 Hz – opfanger trommehinden disse variationer og vores hjerne omsætter dem til oplevelsen af lyd. Svingningerne skal, som du så i lektion 1, have en vis styrke og være hurtigere end 16 Hz og langsommere end 20.000 Hz for at øret opfanger og hjernen registrerer dem. Luft over stemmebåndet, anslag eller strøg på et strengeinstrument, luft gennem mundstykket på et blæseinstrument, trommestikkens slag mod trommeskindet eller bækkenet har alt sammen til formål, at sætte luftens molekyler i bevægelse. Vibrationerne danner lydbølger. Akustisk energi. Den akustiske energi, som når frem til øret, er en blanding af direkte og reflekteret lyd. Lydtrykket aftager med kvadratet på afstanden. Flere lyde samtidig – forskellige frekvenser – danner klange, som vi forbinder med ordet musik. Klangen indeholder bidrag fra akustikken som giver dig oplevelsen af at være til stede. Rummets akustik. Når du lytter til live musik overføres lydbølgerne direkte til vores trommehinde. Alle sanseindtrykkene er tilstede. Det bliver straks en del vanskeligere når koncerten skal optages og senere gengives. Den akustiske energi skal omsættes til et elektrisk signal, så det kan transmitteres eller gemmes til senere brug. Mest mulig af den oprindelige klang, musikalitet og atmosfære ønskes bevaret. I stuen skal vi have luftens molekyler sat i bevægelse præcis som ved koncerten. Vi skal først og fremmest have lavet en perfekt kopi af den akustiske energi fra koncerten. Alle toner skal optages. Efterklangen ligeledes. Den er en vigtig del af akustikken på optagestedet. Vigtig for genskabelsen af oplevelsen. Den akustiske energi omdannes til strøm ved mødet med mikrofonens membran. Derfor skal mikrofoner opfange og gengive alle hørbare toner med færrest mulige ændringer. Ingen om mulig. © Tekst Kaj Reinholdt Mogensen, www.kajmogensen.dk Når luftens molekyler skubber til hinanden mister de energi i berøringen med hinanden. Lydstyrken aftager med afstanden. Fordobler du afstanden til lydkilden aftager lydstyrken til en fjerdedel. Rammer lydbølgerne forhindringer sættes disse i svingninger alt efter lydbølgernes energi og forhindringernes masse. De mest almindelige mikrofoner findes i to hovedgrupper. Den dynamiske som i princippet er en omvendt højttaler. En magnet og en membran med svingspole af kobber eller sølv. Kondensatormikrofonen med en tynd let og flad membran og indbygget forstærker leverer høj følsomhed og lineær frekvensgang. God diskantgengivelse. Den dynamiske mikrofon – opkaldt efter dens virkemåde – er særlig egnet til optagelse af musik med kraftig bas. Den er robust i sin udførelse. Solister foretrækker til sceneoptræden den dynamiske mikrofontype på grund af mikrofonens solide konstruktion. Kondensatormikrofonen er med membranens ultra lave vægt i stand til at opfange hele toneområdet. Den er overlegen når det gælder diskantområdet. God til orkesteroptagelse og stemmer i studieoptagelser. Forskellen mellem lette og tunge membraner har stor betydning for mikrofonernes evne til at opfange den akustiske energi. Med det rigtige valg af mikrofoner og omhyggelig optagelse og miksning har vi musikkens toner og optagerummets akustik i hus. En tilnærmet kopi af den akustiske energi fra koncerten. Nu skal vi have den gengivet. I stuen derhjemme handler det om at få reproduceret den akustiske energi fra optagelsen. Det skal være en tro kopi af koncerten så trommehinden reagerer på præcis samme måde som placeret foran orkesteret under optagelsen. Den tilnærmet perfekte optagelse ligger i CD-afspilleren. Nu gælder det. Trommehinden er lille og med en hovedtelefon placeret tæt på øret skulle man tro det var nok. Har du prøvet tætsluttende små hovedtelefoner (In Ear Phone) véd du hvor forandret basgengivelse bliver i forhold til ikke tætsluttende. Den meget tætte kobling mellem hovedtelefonens membran og trommehinden er teoretisk set den ideelle løsning, men farlig når høj lydstyrke, utilsigtede lyde og støjsignaler får direkte adgang til trommehinden. Gengivelsen med de bedste hovedtelefoner af typen er flot. Ulempen er at lyde fra kraniet forstyrrer lydbilledet og gør at man let kommer til at spille højere end trommehinden og ørets øvrige vitale dele tåler. Store hovedtelefoner lavet med omhu, åbne kapsler, kraftige magneter, store og lette membraner eller elektrostatiske hovedtelefoner med ultralette membraner og et ubegrænset budget er det nærmeste man kommer på en perfekt gengivelse af vores koncertoptagelse. Åbne hovedtelefoner reducerer lyde fra kraniet og reducerer © Tekst Kaj Reinholdt Mogensen, www.kajmogensen.dk Lad os starte med den enkle løsning. En hovedtelefon. Den findes i to hovedvarianter. De små til at placere i øret og de store som sidder med en bøjle over hovedet. Begge er upåvirket af lytterummets akustik. faren ved for kraftig påvirkning af ørets vitale dele. Der er gjort flere forsøg med surround i hovedtefoner og nogle få er vellykkede, men er man mere end én til at lytte er højttalere det eneste alternativ. Dynamiske højttalere og hovedtelefoner er konstrueret efter samme princip (se tegningen til venstre). En magnet og en svingspole med påmonteret membran. Når vi fjerner hovedtelefonen fra ørerne bemærker vi omgående at basgengivelsen forsvinder. Bastonerne bliver så svage, at vi ikke opfatter dem. Fra ”LYD lektion 1” så vi at de laveste frekvenser skal gengives med mindst 60-70 dB lydstyrke for at vi hører dem. Da lydstyrken aftager med kvadratet på afstanden mister vi hurtigt en vigtig del af toneområdet. Når lyd gengives korrekt og med fuld frekvensområde skal vi anvende højttalere med membraner store nok til at luften i lokalet laver det samme tryk som hovedtelefonen i nærkontakt med trommehinden. Vores øre skal tilføres de samme lydbølger – den samme akustiske energi – som ved koncerten. Velfungerende højttalere er et kompliceret led i musikgengivelsen. Betingelserne for en vellykket konstruktion er underlagt flere naturlove end man kunne ønske. Højttaleren danner skiftevis tryk og vakuum på begge sider af membranen. Tryk og vakuum udligner hinanden, når luften kan sive rundt om kanten. Derved mister højttaleren sin evne til at gengive især de lave frekvenser på samme måde som hovedtelefonen du fjerner fra ørerne. Basområdet kræver at der flyttes mange gange mere luft end området hvor stemmelejet ligger. Derfor er det nødvendigt, at lukke af for bagsiden af højttalermembranen ved at montere den i en lukket kasse. Højttalermembranen er nu ved hjælp af luftmassen i kabinettet i stand til at danne skiftevis tryk og vakuum som gør det muligt at høre lyden af de dybe bastoner i musikken. Bagsiden af membranen i den åbne hovedtefon har hele Jordklodens atmosfære af bevæge sig i mens højttalerne begrænses af luftmængden i kassen vi har valgt til den. Jo mindre luft højttalermembranen har i højttalerkabinettet jo mere skal luften presses sammen. Membranen får derved sværere ved at svinge tilstrækkelig langsomt til at gengive lave frekvenser. Der er kun to måder at løse problemet på. Enten laver man kabinettet større eller også øger man vægten på membranen. Lader amn være får man en højttaler, som ikke gengiver de vigtige lave frekvenser. Øger man vægten på membranen skal højttaleren tilføres MEGET STØRRE effekt. Membranen blive samtidig tung © Tekst Kaj Reinholdt Mogensen, www.kajmogensen.dk I det følgende koncentrere vi os om dynamiske højttalere der er konstrueret som tegningen til venstre. og langsom og kan ikke gengive de lyse toner uden hjælp fra flere enheder. Mellemtone– og diskantenheder. Disse kræver igen et større kabinet. Vælger vi fra starten valgt et fornuftigt stort kabinet har vi vundet effektivitet, frekvensområde, og lydkvalitet. For at højttaleren dækker det nødvendige frekvensområde med tilstrækkelig akustisk energi jævnt fordelt over det hørbare område er det oftest nødvendigt at bruge flere forskellige højttalerenheder med egenskaber med hver deres del af frekvens. Idealet for den færdige højttaler er i praksis at den gengiver ned til under 25 Hz og op til over 20.000 Hz. Ofte bliver det nødvendig at supplere med en mellemstor membran med væsentlig lavere vægt. En enhed bedre egnet til at fylde mellemtoneområdet ud netop der hvor vores ører er allermest følsomme og krævende. Egenresonansfrekvensen ( den røde pil ) er den lavest anvendelige frekvens. Lydstyrken under denne frekvens aftager hurtigt. Omhyggelig konstruktion af kabinetterne og brug af delefiltre er nødvendig. Man afgrænser toneområdet man sender til hver enkelt højttaler og styrer derved den færdige højttalers samlede gengivelse. De ukontrollerede toppe og udsving på frekvenskurven ved den blå pil skal afskæres med et delefilter. I dette tilfælde vil det være bedst at lægge afskæringsfrekvensen ved 500 Hz. Derved udnytter vi det bedste denne bashøjttaler formår. Forsøg med at anvende én højttalerenhed til hele toneområdet resulterer i det øverste blå billede. Der mangler både bas og diskant og resonansen i basområde ses tydeligt. Det nederste blå billede er frekvensanalysen af en noget større og bedre højttaler med 2 enheder og et simpelt delefilter. Den nederste kurve i sort/hvid er resultatet af en 4 vejs højttaler konstrueret med KEF enheder og et meget avanceret delefilter hvor der er taget højde for næsten alt. Et stort kabinet med tilstrækkelig luft og en diskanthøjttaler med en super let membran trukket af en ekstrem stærk magnet. Alle toner i det hørbare toneområde gengives uden styrkemæssige ændringer tæt på idealet. © Tekst Kaj Reinholdt Mogensen, www.kajmogensen.dk Vægten på membranerne er vigtig. Membranerne i højttalerne er ophængt så de fysisk efterligner penduler. Membranerne er langs kanten og omkring svingspolen ophængt i eftergivelige stof eller gummiophæng. Vægten af membranerne, ophængenes stivhed og mængden af luft i kabinettet er afgørende for den enkelte højttalerens egenresonansfrekvens som for bashøjttalerens vedkommende er afgørende for hvor lave frekvenser den færdige højttaler kan gengive.