V dnešní výrobní reportáži se podíváme do Milevska, kde sídlí výzkumné oddělení firmy KV2 Audio. Tato firma se zabývá vývojem nového aktivního P. A. reprosystému pro koncertní prostory. Jejími představiteli jsou Jiří Krampera - to je to "K", a Marcelo Vercelli - "V". Oba mají mnoholeté zkušenosti na poli reprosoustav (mimo jiné u takových značek, jako jsou RCF, Mackie nebo Yorkville Sound).
"Kdysi dávno, to bylo v šedesátým šestým roce, jsem přes pětačtyřicetiwattový elektronkový zesilovač poslouchal Alžbětínskou serénádu. Hrálo to do takového reproduktoru z druhé světové války s hliníkovou membránou a obrovským zvukovodem. Samozřejmě, že to nemělo výšky ani basy, ale mělo to neskutečný lesk... přirozenost. Dodneška ten zvuk slyším, dodneška za tím zvukem jdu."
(Jiří Krampera) Povídání - o bednách, reproduktorech, tranzistorech, basech a výškách, fázích... - jsme s Jiřím Kramperou začali nad dobrou kávou v místnosti, kde se rodí jak první nápady a myšlenky, tak se u jiného stolu řeší účetnictví a u dalšího navrhují na počítači tištěné spoje. V přízemí domku zasazeného ve stráni je truhlářská dílna, kde se podle představy či nápadu konstruují první prototypy. Když takový vzorek vznikne, ověří se, jestli funguje akusticky, i když akustika je dnes limitovaná jak rozměry, tak vahou, a jde vždy o kompromis. V Tesle ve Voticích je zkušební komora (viz. obrázek makety), která dovoluje provést poměrně přesná měření. Hlavní vlastností takové komory je co nejméně odrazů, které by měření ovlivňovaly. Řekněme, že jede o simulaci venkovního prostoru, kde se nic nevrací. Akustické obvody nejsou úplně dokonalé, a zajímavé je, že to zase tolik nevadí, protože se to dá pak velmi dobře dohnat v elektronice (akustický obvod - prostor před i za reproduktorem, zvukovody..., mající vliv na frekvenční průběh, zatížení a tím i na účinnost).
Traduje se, aby bedna hrála, musí mít "litry". Jak je možné, že to není nutné?
Litry jsou samozřejmě výhodou, ale vzniklý rezonátor začne mít vysoké Q (rezonuje v úzkém pásmu okolo jedné frekvence), což je typické pro basreflexové ozvučnice. Oproti tomu malá bedna nemá již tak vysoké Q a pracuje na širším frekvenčním rozsahu, i když nemá tak velikou účinnost. Lze pustiti do reproduktoru větší výkon a je tu i menší rozkmit membrány. Nedostatečná velikost se dá do určité míry nahradit výkonem.
Povídáme-li si o basových systémech, tak rezonanční kmitočet se kompenzuje větším basreflexem a prostor za reproduktorem se dělá spíše menší. Tím se sníží Q, a reproduktor pracuje v širším pásmu a má i menší rozkmit membrány. Ideální je samozřejmě pořád velikánský zvukovod. Reprobedna by měla být dostatečně tuhá tak, aby rezonance stěn byla značně vyšší nežli používaný frekvenční rozsah, jinak to zanáší obrovské zkreslení.
Dá se vyrobit bedna, která by zvládla celé slyšitelné pásmo?
Ano, ale byla by strašně velká. A nebo malá s malým výkonem. Hlavním měřítkem je, aby se to dalo unést. Do třiceti kilogramů je to pro jednoho člověka, se šedesáti hnou dva...
Myslím si, že technologie nejsou až o tolik lepší než třeba před dvaceti lety, ale jsme drzejší. Dříve se do bedny dávaly repráky o výkonu 200 W a dnes mají stejně velké bedny výkon 1200 W. Je pravda, že technologie kmitacích cívek se zlepšila, takže ten výkon se hodně zvedl, ale to úplně nevede ke zvýšení, protože zase se to víc ohřeje a dochází tam ke kompresi. Což znamená, že jak tomu naroste výkon, tak zase klesne citlivost.
Ale dělá se to: například 1000 W zesilovač se nastaví tak, aby dodával jen 150 W stálého výkonu. Což cívku příliš neohřeje, ale špíčky, jež mohou být daleko větší, už na teplotu skoro žádný vliv nemají. Takže ten systém má obrovskou dynamiku. Jsou ale firmy, které to nastaví na maximum, a rázem ta bedna přestane hrát.
Reproduktor je vlastně energetický měnič s účinností řádově několik procent. Nedošlo tady ke zvýšení účinnosti převodu výkonu zesilovače na akustický tlak?
Ne, to se moc nezměnilo, zůstává to prakticky stejné. Zlepšila se vyrovnanost kmitočtového průběhu, snížilo se zkreslení na všech zařízeních audio řetězce. Ale hlavně se zlepšila mechanická pevnost kmitacích systémů. Při použití výkonu, dnes běžně užívaných, by reproduktor před dvaceti roky vydržel jednu ránu šlapákem. Dnes to reproduktory vydrží trvale. Občas se materiál unaví a je třeba vyměnit membránu, ale aby shořela cívka, to už se nestává.
S jakou přesností je třeba konstruovat ozvučnice a zvukovody?
Na bednách se pracuje s přesností na milimetry a zvukovody pak vyžadují přesnost o řád vyšší - a tím přesněji, čím jde o vyšší frekvence. Tisíciny milimetru se uplatní při návrhu tlakového reproduktoru.
Jaký materiál se na reprobedny používá?
Výhradně používáme baltickou břízu - z Ruska, z Finska...
Překližka?
Jo, jo, překližka. Mimořádně pevná a je zajímavé, že nikdo tady u nás tak pevnou překližku nevyrábí. Snese šroub mezi vrstvy a nerozštípne se.
Jaké podklady používáte pro výrobou prototypu?
Využíváme technické výkresy, které děláme na počítači. Problémem bývají složené úhly ve více rovinách a tímto se to dá vyřešit.
Čím je dán tvar zvukovodu?
Je spousta teoretických studií, jak by měl zvukovod vypadat, a jde spíše o snahu udělit tomu nějakou zákonitost. Ale zvukovod vlastně začíná již vložením reproduktoru do nekonečné ozvučnice (reproduktor je umístěn do nekonečně velké stěny, kdy se prostory před a za stěnou vůbec akusticky neovlivňují - pozn. red.). A nyní máte nekonečné množství křivek, jak ten prostor před reproduktorem nasměrovat, od hyperbolických až třeba po kónické.
Jaké musí mít reproduktor vlastnosti?
To je široký pojem. Hodně záleží na síle magnetu. Dnes neodymové magnety jsou několikrát lehčí, než feritové při stejné síle magnetického pole. Má to hlavně vliv na citlivost. Největším problémem je teplota, protože ta je dána vlastnostmi materiálu a výkon se už příliš zvyšovat nedá. Spíše se dá zvýšit sycení magnetickým polem ve vzduchové mezeře.
Necháváte si dělat repoduktory na míru?
Moji tři mladší kolegové z RCF založili firmu 18 Sound, a když tam přijedu, udělají mi, co si řeknu.
Jaký má vliv průměr membrány reproduktoru na jeho zvuk?
Čím větší membrána, tím to pro ni znamená větší zatížení. Problém osmnáctek je ten, že jejich systém je příliš těžký a nestíhá sledovat změny signálu. A tím se snižuje rozlišitelnost či čitelnost tónu. Hodně je to například znát u basové kytary, kde patnáctky vycházejí lépe než osmnáctky. Jednoduše, silnější motor (cívka) při lehčí membráně zajistí lepší kontrolu hmoty a pohyb membrány odpovídá signálu, který do reproduktoru přichází.
Jaké materiály se používají na výrobu membrány?
Papír, ale také uhlíkové a kevlarové tkaniny. Ale stejně pevnost záleží víc na pryskyřici. Protože však jsou tkaniny těžší, papír stále přetrvává. Materiály se také mohou kombinovat. Jenomže například kevlar se nespojí s buničinou papíru, a tak ani výrazně nezvyšuje pevnost...
Když se dostaneme od reproduktoru dál, k přívodům. Má jejich tvar či průřez vliv na zvuk?
Měl by hlavně průřezem odpovídat přiváděnému výkonu. Ale hlavně má velký vliv indukčnost kabelu. Zejména používají-li se pasivní výhybky. Potom může nevhodný kabel ovlivnit parametry výhybky. Ale ty případy, kdy lidé mají na dvou metrech kabel, který vypadá jako osmiproudá dalnice oproti pěšince v reproduktoru a v zesilovači...
Co stínění?
Nemyslím, že by mělo vliv, ale s výhodou lze použít symetrické vedení při větších vzdálenostech. Rozhodně uvnitř v bednách stačí kabely dimenzované na proud, jenž jimi poteče.
Stojíme v prvním patře domku a prohlížím si kabely, které vedou ven na malý balkónek. Na zvědavý dotaz se dozvídám, že jednoduše dají bedny na balkón a měření provádějí tam. V okolí není téměř nic, co by způsobovalo zpětné odrazy, a i od země je jich minimálně. Dnes se vše dělá na počítači osazeném kartou, jež má jak měřící vstup, tak je i zdrojem signálu. Dříve bylo zapotřebí pro taková měření několik speciálních přístrojů.
Jaký je rozdíl v technikách měření dnes a dříve, třeba před 15 lety?
Úplně skvělé je, že se tyto možnosti dostaly k široké veřejnosti. Tak za 300 euro se dá pořídit zařízení, jímž lze změřit úplně co chcete a jak chcete. Je to obrovská výhoda. Pak je ovšem další otázkou, co ta data znamenají (úsměv). Například zcela rovná frekvenční charakteristika ještě nemusí znamenat vůbec nic. Existuje spousta dalších parametrů, které jsou důležitější než naprosto vyrovnaný frekvenční průběh.
Nějaký příklad?
Postavím-li bednu s rovnou frekvenční charakteristikou, která nebude mít vpořádku fázovou charakteristiku, tak určitě bude mít jiný zvuk, než bedna, jež ji v pořádku má. Dalším parametrem je zkreslení, které vytvoří hluk v pozadí, a tím sníží dynamický rozsah. Bude maskovat všechny signály pod úrovní toho zkreslení.
Pokročme tedy dále? Zesilovače...
Jsou postaveny přesně na míru k bednám, jak jsme již naznačili dříve. Tady například jsou tranzistory, které v běžném zapojení dodávají 300 W. V námi navrženém a používaném zesilovači tyto tranzistory dodávají výkon 2000 W. A to za bezpečnějších a příznivějších podmínek.
??? (tázavý pohled - pozn. ed.)
Řeší se to snížením napětí na tranzistoru. Součástí je řízený spínaný zdroj, který sleduje napětí na koncových tranzistorech, čímž se drasticky sníží výkonové zatížení koncových tranzistorů.. Stoupá účinnost zesilovače až na 90 % a tento systém je schopen dodávat až dvojnásobný výstupní proud, oproti konvenčním zesilovačům.
Kdy toto řešení vzniklo?
Poprvé jsem takové zapojení realizoval okolo roku 1997. Ale myšlenka je od dost starší, není to nic nového, objevila se někdy okolo padesátých let. Tento princip se používá asi do 5 kHz. Výš už to není praktické vzhledem k nárokům na rychlost spínání. Ale na nízkých kmitočtech je tento systém velice účinný, spolehlivý a jednoduchý.
Vidím tady pořád velký transformátor, tam pokrok nijak nezasáhl?
Trafo musí být pořád. Dnes se používají většinou spínané zdroje a nebo toroidníc transformátory (magnetické jádro transformátoru má kruhový tvar, pozn. red.). Pro zesilovač 2000 W je třeba spínaný zdroj s výkonem 5000 W. Zatímco při použití toroidu jsou nároky na trvalý příkon pouze 1500 W. Jednou z výhod je, že toroid snese značně velké přetížení. Krátkodobě může dodávat až trojnásobný výkon.
Během povídání se stále hlouběji noříme do útrob zesilovače, jenž Jiří Krampera zručně rozdělává. Je vidět, že velmi dobře ví, jak to celé vymyslel a zkonstruoval. Na obnaženém šasi je možné vidět basový zesilovač, pak 600W zesilovač na vyšší basy a dva 250W zesilovače na středy a výšky. Ty jsou s výstupními transformátory. (Na lampových zesilovačích nejlépe hrají právě výstupní transformátory). Tyto typy zesilovačů mají při limitaci nižší intermodulační zkreslení. Dochází tam totiž k odečtení intermodulačního zkreslení, které se právě negativně podílí na "tranzistorovém zvuku". Dozvídám se, že středy a výšky jsou velmi měkce limitovány, protože drivery (výškové reproduktory) nemají rády přetížení. A tak se dá dosáhnout vyšší hlasitosti při menším výkonu... Součástí jsou i zpožďovací linky, které vyrovnávají cestu zvuku v rozdílně dlouhých zvukovodech (třeba i 70- 80 cm) a tím korigují fázovou charakteristiku.
Navrhuješ bedny, zabýváš truhlařinou, konstruuješ reproduktory, navrhuješ elektroniku, vyznáš se v akustických i elektrických měřeních... Je ještě nějaký obor, o němž jsme nemluvili?
Jen zajímavost - supravodivost. Pomocí supravodivosti lze zmagnetovat částice vzduchu, a pak stačí do magnetického pole zavěsit cívku - a hraje to. Myslím, že takový supremagnet již existuje, ale to se zkrátka nedá pustit ještě ven. (smích)
Přesunujeme se k několika počítačům, a vyrušujeme návrháře: "Dej tam nějakou bednu, ať je vidět, jak to vypadá." Na monitoru se během chvilky objeví trojrozměrný obrázek reprobedny, která vznikla nejprve jako nápad v hlavě. Tohle je dalším krokem k jejímu zhmotnění. Lze jí na monitoru otáčet, zvětšovat ji... Počítač pak zajistí rozkreslení do přesných výrobních výkresů. Celé to je propojené, takže když se cokoliv změní v trojrozměrném modelu, překreslí se to ve výkresech a naopak. Dnes se to sestavuje z databáze předkreslených součástek, jež se ale musely na začátku, hezky jedna po druhé, vytvořit. A ani na to není potřeba příliš náročný stroj. Na procesoru okolo dvou giga to už chodí výborně. Software je rozhodně dražší.
Stejně tak se postupuje i při návrhu tištěných spojů. Samozřejmě je zde spousta věcí automatizována, ale vždy ten stroj vede návrhář a tištěný spoj za něj mašina nevymyslí. Vše stejně začíná na papíře nakreslením zapojení, jež se přenese do počítače. Nicméně jsou to obrovští pomocníci. Při návrhu existuje spousta pravidel, co se smí a co ne. Je potřeba jinak vést cestu se spínacím signálem, jinudy cestu s audio signálem...
A na závěr ještě: Jaké byly začátky?
První zesilovač jsem postavil v deseti. Asi už jsem se zkrátka tak narodil. Je to taková deformace, i když mě vždy zajímal více zvuk než elektronika.
Jsi vlastně vůbec muzikant?
V mládí jsem hrál na harmoniku, jinak muzikant nejsem. Do určité míry je to nevýhoda. Dívat se na ty věci pohledem muzikanta, mnohdy by leccos bylo jinak.
Lze si pamatovat zvuk beden?
Myslím si, že to není tak jednoznačné. Co by ještě mohlo fungovat, je první dojem. Ale základní je, když si chci něco koupit, tak si to postavím vedle něčeho jiného, abych měl srovnání.
Chci-li vědět, jestli je něco lepší nebo horší, musím si to postavit vedle sebe. To prostě jinak nejde.
Sériová výroba je umístěna do Tesly Votice, kam jsme se posléze přesunuli. O tom, jak taková výroba vypadá, vás jistě nejlépe informují fotografie. Většina produkce zatím míří za naše hranice, dokonce i k protinožcům až do Austrálie.
