web analytics

Alpha Audio Academy – Serie 2 – Aflevering 2 – Soorten luidsprekers

Bij een luidspreker denken we vrijwel direct aan een kast met ronde schrijven erin die heen en weer bewegen… Een zogenaamde dynamische speaker. Maar dat is maar één type… Wij lopen in deze aflevering langs de diverse soorten en proberen de voor- en nadelen aan te stippen. Let op: dit wordt een langere aflevering, dus pak maar alvast een kop koffie!

Dynamische speaker

Laten we beginnen met de meest gebruikte technologie: de dynamische luidspreker. Nu klinkt dat wellicht wat gek: dynamisch. Want wat is er dan zo dynamisch aan deze technologie wat andere vormen niet bezitten? Nou… daar is een verklaring voor.

De naam dynamische luidspreker is afgeleid van de dynamische microfoon (ook wel moving coil microfoon) die simpel gezegd omgekeerd werkt: het membraan in de microfoon trilt en wekt zo via inductie spanning op (de spoel gaat door een magnetisch veld). Deze membranen worden ook wel dynamische membranen genoemd (ze bewegen immers). En mede daardoor noemen we speakers – en microfoons – op basis van deze technolgie dynamische luidsprekers en microfoons.

Nu kan één unit nooit goed het complete frequentiespectrum weergeven. Er zijn breedbandige units, maar deze doen ofwel concessie in het laaggebied, ofwel in het hogere gebied. Mede om die reden bezitten de meeste luidsprekers twee of meer units.

Deze units moeten echter samenwerken. En dat gebeurt in de meeste gevallen door een filter te gebruiken. Dit filter scheidt het inkomende signaal in twee of meer delen. Zo krijgt bijvoorbeeld de tweeter hogere frequenties en de mid/woofer de rest van het spectrum. Waar de scheiding wordt gemaakt verschilt per speaker, aangezien dit van talloze zaken afhankelijk is: bandbreedte van de unit, resonantiefrequenties, et cetera.

Het voordeel van een dynamische luidspreker is niet zo direct uit te leggen. Het is namelijk ook een smaakkwestie. Zoals wel vaker het geval is in onze hobby.

Een voordeel zou kunnen zijn dat je de druk écht voelt. Zeker bij lagere tonen is er echt impact. Dat is bij een elektrostaat en magnetostaat niet zo. Daar hoort u het laag wel, maar u voelt het niet. Mede daardoor worden daar vaak subwoofers bijgeplaatst.

Een ander voordeel is het afstraalgedrag. Een dynamische luidspreker – zeker met een coaxiale unit waarbij de tweeter in het midden van de middentoner is geplaatst – is een puntbron. Dat wil zeggen dat de ‘kern’ vanuit één punt komt. Dat komt voor ons als natuurlijk over.

Een nadeel van een dynamische luidspreker is dat het gros een filter gebruikt om meerdere units samen te laten werken. Een filter introduceert problemen in termen van fase en kleuring. Zeker als het niet goed is uitgevoerd. Met name fase is een probleem, aangezien de meeste filters een condensator gebruiken. En hoewel dat te compenseren is, blijft het lastig merken we.

Om een soepele overgang te garanderen met minimale kleuring, zien we redelijk wat 1e order filters. Deze hebben minder componenten nodig, wat weer minder kleuring veroorzaakt. Echter moet een unit wel over een breder bereik zijn werk zonder problemen kunnen doen. Lees: buiten het resonantiegebied blijven. Immers: de verzwakking is maar 6dB per octaaf.

Bekijk deze aflevering

Luister naar deze aflevering

Elektrostatische speakers

Een totaal andere aanpak dan de dynamische speaker, is de elektrostatische luidspreker. Een zéér bekend merk in deze markt, is Quad met de ESL-lijn en natuurlijk Martin Logan.

Nu wordt Quad vaak gezien als de moeder (of vader) van de Elektrostatische luidspreker, maar dat is niet helemaal correct. Arthur Janszen – een Amerikaan – heeft de eerste elektrostaat gemaakt. Niet zozeer om een mooie luidspreker te maken, maar als HF-bron om torpedo’s te vinden. Pas na de oorlog heeft hij een hybride gemaakt voor muziekweergave (JansZen electrostatic speakers (70’s)). Dit bedrijf was niet heel succesvol, maar wat wel leuk is om te weten is dat Wilson Audio JansZen tweeters heeft gebruikt in zijn WAMM en Modulator Monitor uit die tijd.

Quad heeft echter wel de eerste full-range elektrostatische luidspreker gemaakt: de Quad ESL (later opnieuw gedoopt tot de ESL57 vanwege het jaar van introductie) En deze heeft ook verreweg de meeste impact gehad in de industrie. Het brein achter deze full range elektrostaat is Peter Walker, oprichter van Quad.

Naar geruchten zijn er heel wat ESL’s in rook opgegaan omdat het geen sinecure is om een geleidend folie, gespannen tussen twee panelen (stators of grids genoemd) waar hoge spanningen doorheen gaan, heel te houden. Uiteindelijk is het hem echter gelukt, zoals we allemaal weten.

Het mooie aan een full range elektrostaat, is dat er één folie is voor de gehele bandbreedte. Hoe groter het oppervlak en hoe groter de uitslag het folie kan maken, hoe dieper de weergave kan zijn.

Echter hier komen we op het eerste probleem: full range modellen zijn vaak vrij groot. En ze zijn doorgaans ontzettend lastig om aan te sturen. Mede om die reden worden ze eigenlijk niet meer gemaakt.

Wat u dus heel vaak zult zien, zijn hybridemodellen: een elektrostaat voor het midden en hoog en een dynamische unit voor het laag. Waar het crossover zijn werk begint te doen, verschilt per model. Vaak zal een fabrikant proberen zo ver mogelijk weg te blijven van het stemgebied; daar zijn onze oren heel gevoelig waardoor het niet verstandig is om daar een filter zijn werk te laten doen.

Wat veelal érg fraai is bij een elektrostaat – en wat bijna niet te evenaren is door een dynamische speaker – is de openheid, lucht en puurheid van het midden en hoog. Er is gewoonweg geen crossover in het midden en hoog en dat zorgt voor een zeer prettige weergave zonder faseproblemen en kleuring bij overgang van middentoner naar tweeter: het is écht één geheel. Een magnetostaat heeft dat ook. Het is echt heel erg verslavend om daar naar te luisteren.

Wat een probleem kan vormen, is de aansluiting van laag op midden en hoog. Het is gewoon een ander type unit. En om dat dus coherent te krijgen is érg lastig. Met moderne technologie – denk aan elektronische filters en room correctie – gaat het al stukken beter.

Een ander probleem is dat een elektrostatische luidspreker zowel naar voren als achteren projecteert: het is een dipool luidspreker zoals dat in jargon heet. Dat heeft gevolgen voor de plaatsing. Vooral als we kijken naar looptijdverschillen die weer voor versmering kunnen zorgen (u krijgt vrij direct de reflectie van de achterwand mee in de weergave).

Nu heeft elk ontwerp wel iets – een dynamische speaker heeft meer last van room-modes – maar onze ervaring is dat een diep en strak stereobeeld wat lastiger te realiseren is met een dipool. Zijwanden – dus eerste reflecties – en het plafond hebben echter minder impact op de weergave.

Magnetostatische speakers

Net als een elektrostatische luidspreker, gebruikt een magnetostatische luidspreker een dun folie met een groter oppervlak om luchtdrukverschillen te realiseren. Echter is het principe anders.

Waar een elektrostatische luidspreker een dun, geleidend folie tussen twee panelen gebruikt (stators), werkt een magnetostatische luidspreker met een dun folie met geleidende banen die voor een permanente magneet zijn geplaatst. Op die geleidende banen – veelal koperdraden voor het laag en dun aluminiumfolie voor het midden en hoog – komt het muzieksignaal te staan. En op die manier wordt het gehele (mylar)folie aangetrokken of afgestoten door de permanente magneten achter het folie. Natuurkunde op zijn best zullen we maar zeggen.

Ook een magnetostatische luidspreker is een dipool, wat wil zeggen dat het zowel energie naar voren stuurt, als naar achteren. En ook hier betekent dit dat u rekening moet houden met plaatsing. Het laat zich gewoonweg anders plaatsen dan een conventionele, dynamische luidspreker. Echter ook daar spelen bepaalde regels een rol; vooral op gebied van room-modes, waarover in een andere aflevering weer meer.

De kracht van een magnetostatische luidspreker is dat het – in tegenstelling tot menig elektrostatische luidspreker – full range prima werkt. Moderne Magenpans klinken strak en detailrijk. En kunnen verrassend goed laag weergeven. Ook is het midden en hoog zeer schoon en detailrijk.

Toch zal niet iedereen voor een fullrange magnetostaat vallen: het mist een zekere slam of impact in het laag wat een dynamische luidspreker wél kan bieden. Daarbij is het afstraalgedrag van een paneelluidspreker – daar vallen magnetostaten en elektrostaten onder – zodanig dat de luisteraar echt in het midden moet zitten. Iets om rekening mee te houden.

Een van de bekendste fabrikanten van magnetostatische luidsprekers, is Magnepan. Apogee is ook goed gekend in onze industrie, maar die maakt ze al een tijdje niet meer. Op gebied van tweeters – beter gezegd: AMT’s – daar straks meer over – zijn meer fabrikanten te vinden.

Omni’s, dipool, open…

We hebben de meeste typen luidsprekers wel gehad: van dynamisch via elektrostatisch naar magenetostatisch. Nu zijn er nog zogenaamde ‘resonators’ die u op een opervlak kunt vastmaken om vervolgens het oppervlak te gebruiken als weergever – denk aan etalageruiten, kastdeurtjes of een panel van een TV – maar dat zijn zeer gering toegepaste technieken. En ze zijn niet echt ‘hifi’ zullen we maar zeggen (al zullen er vast goede implementaties zijn).

Hoe zit het nu met de diverse smaakjes van speakers? Dipool, omni’s… open back… Dat soort werk? In feite zegt de naam het al. Een omnidirectionele luidspreker is een luidspreker die alle kanten op straalt. Het wordt ook wel een rondomstraler genoemd.

Nu klinkt dat ideaal. Immers: energie wordt mooi verdeeld en overal is een sweet spot, toch? Ja, het heeft zeker voordelen. Overal in de ruimte is energie. En dat klinkt prachtig. Maar het heeft ook nadelen: alle room modes worden continu aangesproken, wat als consequentie heeft dat de akoestiek op en top in orde moet zijn.

Bij een dipool is dat al iets minder. Tenminste: bij een paneelluidspreker. Bij een dynamische dipool is dat niet altijd het geval. Nu zijn die er niet heel veel – wij kennen bijvoorbeeld Dutch & Dutch en de KII Three – en de modellen die we dus kennen, gebruiken een DSP om de achterste units te sturen. Daardoor onstaat een cardioide karakteristiek, wat wil zeggen dat de speaker alleen nog naar voren speelt en de achterwand puurt gebruikt als boundery.

Dan open modellen. Nu zijn elektrostaten en magnetostaten natuurlijk open. Dat is inherent aan het ontwerp. Maar bij dynamische speakers zien we het echt niet veel. We kennen nog de Jamo R909. Een bruut ontwerp. Maar u had ook een brute versterker nodig om er iets uit te halen.

Bijzondere tweeters

AMT’s, ribbons, JET’s of tweeters gemaakt van een bijzonder materiaal als beryllium of diamant. Lichter, sneller, sterker, minder resonaties en ultralage vervorming. Dat is het doel van iedere fabrikant als het gaat om speaker units.

We kunnen hier natuurlijk niet alle materialen met de voor- en nadelen behandelen. Daar zijn hele boeken over geschreven, omdat het oprecht complexe materie is. Grote merken doen jarenlang onderzoek naar combinaties van materialen die wél resonanties dempen, maar toch stijf genoeg zijn om niet te versluieren. En dan moet het ook nog licht en duurzaam zijn. En bij voorkeur goed te fabriceren. U snapt de complexiteit.

Maar om éven wat interessante zaken aan te stippen. Wij zien vooral bij tweeters veel diversiteit. En dat is op zich niet gek: de tweeter speelt in een gevoelig gebied, heeft een enorme impact op de weergave én moet een breed spectrum afdekken. Veel meer dan de woofer en middentoners. En dan is het niet gek dat fabrikanten veel tijd en geld in deze unit stoppen.

Tweeters komen – met uitzondering van de grote magnetostaten en elektrostaten waar geen aparte tweeter wordt toegepast – in de vorm van een harde dome, zachte dome en ‘ribbon-achtige’ vormen. Helaas is de plasmatweeter van de markt. Hoe gaaf is het om een vlammetje op de speaker te zien!

Dome-tweeters hebben meestal een diamater van zo’n 1-inch. Soms iets groter, soms iets kleiner. Veelgebruikte materialen zijn stofachtige materialen (zijde bijvoorbeeld) voor de softdome, aluminium, titanium en beryllium en diamant voor high-end speakers. Soms worden ook ceramische materialen toegepast.

Behalve domes zien we ook magnetostatische oplossingen. En bijna zonder uitzondering is het een variatie op de Ribbon. Daarmee bedoelen we dat de AMT, Ribbon en JET in basis gelijk zijn. Het is gebaseerd op magnetostatische technologie. Het zijn variaties op dat thema. De AMT is een soort accordeon, net als de JET en ribbon. Uiteraard zal elke fabrikant zijn eigen unieke sausje, materiaal en achterliggende aansturing toepassen. En ja: dat zorgt voor prestatieverschillen. Net als bij dynamische units dat het geval is.

Afronding

We zijn aan het einde gekomen van deze lange aflevering rondom typen speakers. We hopen dat u het interessant vond. In de volgende aflevering: van breedband tot 4-weg…

Vindt u dit soort content interessant en wilt u dit steunen? Dat kan via Patreon. Dank u wel!

 

 

18 reacties

  1. Weer ‘n duidelijk geschreven rubriek, alleen jammer je kunt het niet makkelijk vinden, wanneer er gezocht wordt, is ‘Alpha Audio Academy’ onvoldoende.
    Het zou handig zijn, (kwam niet op het idee om serie-2 erbij te vermelden) indien er ‘n filter kwam met ‘dato oudste/nieuwste’ , dat is jammer iemand die voor het eerst op deze site komt, heeft geen weet van deze leerzame uitleg.
    De site is zeer professioneel, maar er zit ‘n foutje in de zoekmachine, er worden columns vaak 3x herhaald, en dan klik erop dan volgt ‘niet gevonden’, ben geen muggezifter, is als opbouwende kritiek bedoeld.

        1. Hoe moet ik dat zien Ferdy? Een website draait in 99,99% van de gevallen op een Linux Virtual Machine en een dynamische website waar je op kan posten en kan reageren werkt vaak op basis van een database – MySQL in ons geval – en PHP scripts. Daar komt geen Windows bij kijken. En al zouden we via SSH inloggen op de terminal… Wat willen we aanpassen? Zoekmachines zijn ongekend complex. Die code is vaak onbegrijpelijk voor normale mensen zoals wij… :-).

    1. Met veel belangstelling het lezenswaardige stuk gelezen. Ook de uitleg over het verschil in elektrostatische luidsprekers t.o.v. Dynamische luidsprekers was duidelijk. Jammer vond ik dat het gerenommeerde merk van Medevoort ontbrak. Een puur Nederlands merk die recent zijn nieuwste elektrostaten heeft uitgebracht met lovende recensies.
      Dick

  2. Dag Jaap
    Interessante uiteenzetting die in redelijk algemene termen het complete luidsprekersveld beschrijft.
    Ik heb ze met veel aandacht gelezen waarbij er voor mij graag nog een verduidelijking of meer uitleg komt in verband de soorten filters 1st 2de.. orde en hoe ze werken. Ook de 6 dB per octaaf verzwakking is mij niet duidelijk.
    Is het mogelijk om dit onderwerp wat verder uit te diepen?
    Bedankt.

          1. Hoi Jaap, fijn zo’n uitleg! Mooi dit soort reeksen. Ik vroeg mij af of “Hoorn” luidsprekers ook onder de door jullie beschreven types vallen? Bijvoorbeeld de speakers van avantgarde Aucoustics.
            Grt
            Frank

Geef een antwoord