Hifi-skolan del 2

Låt mig börja med att erkänna det: jag är en högtalarkille. Förstärkare är häftiga, streamers är coola. Men det finns inget annat i anläggningen som är i närheten av lika intressant som högtalare! Välkommen till andra delen av Hifi-skolan.

Den svagaste länken?

Högtalaren beskrivs ofta som den svagaste länken i hifi-kedjan. Den är åtminstone länken där det är längst avstånd mellan idealisk teori och fysisk verklighet. Uppgiften att omvandla elektriska signaler till fysiska svängningar i luften är nämligen mycket svårare att göra med samma precision som att behandla en rent elektrisk signal – eller för den delen en digital sådan.

Det är enkelt att konstruera en förstärkare som klarar ett frekvensområde från noll hertz (likström) upp till flera hundra kilohertz, till och med om den har en förvrängning på långt under en procent och en frekvensrespons som är lika plan som ett vardagsrumsgolv. Vilket inte nödvändigtvis betyder att den låter perfekt. Men det är en annan historia.

Som jämförelse har även stora och dyra högtalare svårt att täcka bara det hörbara registret från 20 till 20 000 Hz på ett någorlunda linjärt sätt. Och förvrängningen får – framför allt i basregistret – mätas i hela procent.

Att bygga högtalare är med andra ord inte så enkelt. Men vi sysslar ju inte med det här för att det är enkelt – utan för att det är roligt!

Högtalarna delas in efter storlek och placering. De flesta är antingen kompakta stativhögtalare eller större golvhögtalare. Förutom dessa två huvudgrupper finns även vägghögtalare.

I den här delen av hifi-skolan tittar vi framför allt närmare på passiva högtalare, alltså högtalare som inte har inbyggda förstärkare. Aktiva högtalare ska vi återkomma till i en senare del, men de grundläggande principerna är desamma.

Stativhögtalare

Stativhögtalare (eller ”kompakthögtalare”) är de minsta – och därmed de mest inredningsvänliga – högtalarna. De kallas också ibland för bokhyllehögtalare, men ta det inte som en uppmaning. Om det inte finns några bättre alternativ bör högtalarna placeras så att de har fri luft runt sig. Det ger det bästa perspektivet och den mest linjära frekvensgången. Se även avsnittet om placering i slutet av artikeln.

Det finns ingen standard för hur stora stativhögtalare får vara. De definieras helt enkelt av att de inte kan ställas rätt på golvet, utan måste lyftas upp för att låta som de ska. En tumregel är att stativhögtalare sällan har större innervolym än 40 liter, medan de minsta kan vara lilleputtar med en volym på bara fyra, fem liter. Det finns högtalare som är ännu mindre, men då blir det svårt att hitta stativ som passar.

Den typiska kompakthögtalaren är en tvåvägskonstruktion, där ett högtalarelement (diskanten) täcker det högsta tonregistret och ett annat och större element återger resten av frekvensspektrumet. Detta element kallas traditionellt för baselement, men termen bas/mellanregisterelement används ofta i tvåvägshögtalare eftersom elementet även täcker mellanregistret.

Den kompakta tvåvägshögtalaren är en bra kompromiss, särskilt i små rum. Det lilla baselementet, som oftast är på fem eller sex tum i diameter, kan röra sig tillräckligt snabbt för att nå upp till diskantens frekvensregister. Men det kan inte flytta tillräckligt med luft för att fylla ett stort vardagsrum. Speciellt inte i basregistret.

Golvhögtalare

Golvhögtalaren är stativhögtalarens bastanta storebror, som står med fötterna stadigt planterade i golvet. Eftersom högtalaren samtidigt måste vara tillräckligt hög för att diskanten ska hamna i öronhöjd blir volymen av naturliga skäl något större.

Det finns en utbredd missuppfattning om att stora högtalare är fula och otympliga. Till skillnad från TV-skärmar som inte tycks kunna bli stora nog …

I verkligheten tar ett par smala golvhögtalare inte mer plats än en par kompakthögtalare på stativ. Och utrymmet som stativet annars skulle ta upp utnyttjas till något vettigt – nämligen bas.

Golvhögtalarens större kabinettvolym gör att man kan använda ett eller flera större baselement och ge dem förnuftiga arbetsförhållanden. Det innebär att typiska golvhögtalare kan spela både djupare och kraftfullare än kompakthögtalare. Vilket gör de är bättre lämpade för större rum.

Förr i tiden var golvhögtalare oftast av 3-vägstyp, med ett mellanregisterelement som tog hand om tonomfånget mellan baselementet och diskanten.

I dag är många golvhögtalare 2,5-vägskonstruktioner. Det finns naturligtvis inga halva element, den udda siffran betyder att högtalaren i grund och botten är 2-vägs, men att de två baselementen har olika delningsfrekvenser. Det ena arbetar ända upp tills diskanten tar över, medan den andra bara hjälper i det djupaste registret. För att göra förvirringen fullständig har DALI till och med golvhögtalare som arbetar enligt principen 2,5 + 0,5! Den sista 0,5 betyder att en superdiskant assisterar den vanliga diskanten vid de allra högsta frekvenserna.

Vägghögtalare

Till sist finns det en liten grupp högtalare som är tänkta att hängas upp på väggen med ett fäste. Rent designmässigt är det lysande, eftersom högtalarna inte tar någon plats på golvet alls. Men det kräver att högtalarna är konstruerade specifikt för den placeringen, eftersom närheten till väggen förstärker basen.

Det är svårt att få ett lika bra stereoperspektiv från vägghögtalare som från fritt placerade högtalare. Men i små rum kan de vara en bra lösning. Och bak- och sidohögtalarna i ett surroundsystem kan med fördel väggmonteras. Inte ens den mest fanatiske entusiasten vill ha sju högtalarstativ stående på vardagsrumsgolvet.

Frekvensomfång och frekvensrespons

En av de viktigaste parametrarna för en högtalare är frekvensomfånget – alltså hur långt ner i basen och hur högt upp i diskanten högtalaren kan gå. Ett stort frekvensomfång är viktigt för alla delar av anläggningen, men högtalaren är den komponent som har svårast att uppfylla kraven.

Frekvensomfånget anges som den lägsta respektive den högsta frekvensen som högtalaren återger. Till exempel 40–20 000 Hz. Siffrorna är dock meningslösa om man inte också anger med vilken tolerans det mäts, till exempel (+/–3 dB). Även den minsta stativhögtalaren kan ju trots allt täcka ett frekvensregister ner till 20 Hz om man nöjer sig med att nivån på den lägsta frekvensen har sjunkit till en tusendel (–30 dB).

Att bygga högtalare är med andra ord inte så enkelt. Men vi sysslar ju inte med det här för att det är enkelt – utan för att det är roligt!

Ju mindre tolerans frekvensomfånget anges med, desto mer linjär är återgivningen.

Många – även vissa tillverkare – blandar ihop frekvensomfång och frekvensrespons. Frekvensomfång definierar gränserna för det register som högtalaren kan återge, medan frekvensresponsen beskriver nivåförloppet för det täckta tonregistret när en linjär mätsignal tillförs. Frekvensresponsen är därför en kurva i ett koordinatsystem.

Effekt, känslighet och belastning

Efter frekvensomfånget är belastningskapaciteten den parameter de flesta tittar på: ”Hur många watt har den?” Även om det är bra att veta att högtalaren inte kommer att brinna upp så är belastningskapaciteten en i stort sett meningslös siffra.

För det första gäller siffran endast för vissa frekvenser och signaltyper. Det är därför fullt möjligt att förstöra en 200-watts högtalare med en 50-watts förstärkare. Läs mer om klippning i Hifi-skolans del om förstärkare.

För det andra är belastningskapaciteten bara halva sanningen om hur högt en högtalare kan spela. Känsligheten är den andra halvan, den handlar om hur mycket av den tillförda effekten som omvandlas till ljud. Känsligheten anges i dB och beskriver ljudtrycket en meter från högtalaren när den matas med 2,83 volt, vilket motsvar 1 watt vid 8 ohm.

Små stativhögtalare har ofta en känslighet på 84–87 dB, medan det inte är ovanligt att välväxta golvhögtalare har en känslighet på 93–96 dB. Eftersom 10 dB motsvarar en tiodubbling av effekten betyder det att en högtalare med en känslighet på 96 dB kan spela lika högt med en 10-watts förstärkare som en högtalare med 86 dB i känslighet kan göra med en 100-watts förstärkare. Det sätter perspektiv på belastningskapaciteten.

Impedans – och impedansvariationer

Högtalarens impedans är ett uttryck för den last som den utövar på förstärkaren. Impedansen mäts i ohm. Skillnaden mellan impedans och resistans är att vanlig resistans (motstånd) har samma värde hela tiden, medan impedansen i en högtalare varierar beroende på frekvensen.

De flesta högtalare är specificerade för en impedans på 4, 6 eller 8 ohm. Det finns inget samband mellan impedans och kvalitet, så en 4-ohms högtalare kan vara lika bra eller dålig som en med en impedans på 8 ohm. Låg impedans gör dock att förstärkaren belastas hårdare. Å andra sidan kommer de flesta förstärkare att leverera mer effekt när impedansen är lägre. Det kan du också läsa om i avsnittet om förstärkare.

Alla vanliga förstärkare kan fungera fint med högtalare med impedans ner till 4 ohm. Men medan du vanligtvis kan komma undan med att koppla två 8-ohms högtalare till varje kanal samtidigt, eftersom detta ger en total last på 4 ohm, får du bara koppla ett par 4-ohms högtalare till en förstärkare.

Som nämnts varierar impedansen med frekvensen. Därför bör du bara betrakta siffrorna för impedans som en riktlinje. Även om det står 8 ohm på etiketten på baksidan av högtalaren så kan den verkliga impedansen vid vissa frekvenser vara 4 eller till och med 2 ohm, medan den vid andra kan stiga till 20 eller 30 ohm. Det syns inte i specifikationerna, bara i en frekvens- och impedanskurva. Och bara de modigaste tillverkarna vågar skicka med en sådan. Men det finns en anledning till att man ska vara försiktig med att koppla in flera högtalare samtidigt.

Var ska högtalarna stå?

Du får naturligtvis ställa dina högtalare var du vill och där det finns plats – de är dina och du har betalat för nöjet. Men om du vill få ut det mesta av din investering så finns det ett par regler som det lönar sig att följa.

Om du vill få en någorlunda trovärdig upplevelse av att orkestern eller bandet står i rummet framför dig så måste högtalarna placeras så att diskantelementen är i öronhöjd. Om högtalarna placeras långt under öronhöjd breder inte ljudbilden ut sig ordentligt i rummet utan verkar instängd och snäv.

Om högtalarna placeras för lågt dämpas även ljudet lätt av möbler.

Och nej, du kan INTE placera högtalarna diskret bakom soffan! Om du inte kan se högtalarna kan du inte höra dem heller!

Om du placerar högtalarna uppe vid taket får ljudet en bra chans att sprida sig i rummet, men det känns bara onaturligt att ha Taylor Swift svävande viktlöst ovanför huvudet.

Hur du än gör så placera båda högtalarna på samma sätt. Alltså på samma höjd och åt samma håll. Få högtalare låter bättre om de läggs ner på sidan. Men om du absolut måste göra något sådant så lägg åtminstone båda två ner. Ojämnt placerade högtalare ger aldrig ett bra stereoperspektiv. Och placera högtalarna symmetriskt med diskanthögtalarna i båda kanalerna närmast mitten.

Ut med dem! Ut!

Och så kommer regeln som orsakar de mest laddade diskussionerna vid middagsbordet: Om du vill ha det bästa stereoperspektivet måste högtalarna flyttas en bra bit bort från hörnen och ut från bakväggen.

För det första förstärks basen när en högtalare placeras nära en angränsande yta. Det är faktiskt ganska logiskt, eftersom varje yta (golv, sidovägg och bakvägg) halverar utrymmet som högtalaren spelar i, jämfört med om den skulle sväva mitt i ett oändligt rum. Och varje halvering gör att basen får mer kraft – närmare bestämt 3 dB, vilket är en fördubbling – eftersom ljudvågorna inte kan försvinna undan åt det hållet.

Bas är bra, och vissa kan inte få nog av det, men om högtalaren är konstruerad för att ha en linjär frekvensgång så gör hjälpen från omgivningen att ljudet blir onaturligt.

För det andra innebär placering nära andra ytor i de flesta fall att stereoperspektivet och känslan av djup i ljudbilden blir sämre än om högtalarna hade flyttats ut en bit på golvet. Det beror på att ljudet studsar mot väggarna. Reflektioner är oundvikliga, men om avståndet mellan högtalarelementet och väggen är kort kommer reflektionen så snabbt efter det ursprungliga ljudet att hjärnan inte kan skilja de två åt. Resultatet är ett luddigt och otydligt perspektiv.

Vi återkommer till placeringen av högtalare i avsnittet om lyssningsrummet.