Vývoj záznamových zařízení XVII
Reproduktory II
Hi-fi a prostorový zvuk
Když se na počátku dvacátých let začaly objevovat první elektrické zvukové soustavy, u většiny významných vynálezů stál výzkumný ústav Bell Labs. Tak vznikl slavný Western Electric 555 i minule popsaný zesilovač 205-D. Mnoho experimentálních přístrojů se však v té době bohužel nedočkalo komerčních produktů. Jedním z nich byl i výzkum známé inženýrské dvojice Rice a Kellogg, kteří měli v laboratoři všechny tehdy dostupné technologie - unikátní dvěstěwattový elektronkový zesilovač, z reproduktorů Lodgeův kónický (dynamický), plasmový, reproduktor na stlačený vzduch a v neposlední řadě i elektrostatický „planární“ speaker.
Elektrostatický prototyp Rice a Kelloga měl bezkonkurenční frekvenční charakteristiku, lepší než všechny ostatní typy reproduktorů. Bohužel však problémy s konstrukcí (membrána byla z vepřového střívka, rozměry pokojových dveří a další) planárního speakeru způsobily, že se produkt nikdy nedočkal komerční podoby. Tedy až do začátku padesátých let, ale o tom později.
Mezitím se pozornost zaměřuje na dynamické reproduktory s kónickou membránou. Pokrok v jejich zvukové kvalitě a stále rostoucím frekvenčním pásmu vykulminoval do vzniku prvního skutečně dvoupásmového systému. V Bell Labs představili v roce 1931 systém složený z malé výškové horny s rozsahem 3000-13 000 Hz a dvanáctipalcové dynamické jednotky s odezvou do pěti decibelů v pásmu 50-10 000 Hz. V roce 1933 byl přidán ještě třetí, středový reproduktor, nám známý Western Electric No. 555. Basový reproduktor byl omezen na 40-300 Hz a byl k němu připojen dlouhý (třímetrový) zesilující zvukovod. Tento širokopásmový systém byl zaváděn zejména do moderních kinosálů. Konkurenční RCA nezahálela a v roce 1932 představila vlastní dvoupásmový reproduktor se třemi šestipalcovými membránami o rozsahu 125-8000 Hz (každá byla natočená trochu jiným směrem) a dlouhou „skládanou“ hornou (aby nezabírala tolik místa) pro frekvence 40-125 Hz.
Mezitím probíhají experimenty se stereofonním zvukem, o který se patrně nejvíce zasloužili elektroinženýr Alan Blumein a dirigent Leopold Stokowski. První stereofonní nahrávky proběhly na speciálně upraveném gramofonu se dvěma stopami, až později vznikly metody záznamu dvou stop do jedné gramofonové drážky. Výraz „stereofonní“ byl pro svůj prostorový vjem zvolen jako korespondující s termínem stereoskopické vidění.
Nejvýznamnější ukázka prostorového zvuku se uskutečnila ve Washingtonu na jaře 1933, kdy byl před očima Akademie věd živě přenášen koncert z Filadelfské hudební akademie. Orchestr byl snímán třemi mikrofony - zleva, uprostřed a zprava - tak, že umístění mikrofonů odpovídalo dispozici specielně zkonstruovaných reproduktorů ve Washingtonu. Dr. Edward Christopher Wente, konstruktér nových reproduktorů se širokým frekvenčním pásmem, byl za svůj přínos roku 1936 odměněn zlatou plaketou akademie věd.
Během velké hospodářské krize ve třicátých letech spotřebitelské audio téměř vymřelo a nové, elektricky zesilované reprosoustavy nebyly běžně lidmi přijaty, neboť většina stále používala staré akustické gramofony ve stylu Victroly. Během druhé světové války byla problematika spotřební elektroniky zcela odsunuta do pozadí, nicméně na konci 40. let zažily reproduktory mohutnou renesanci.
Poptávku po novém a lepším audio systému mohl uspokojit například nový rohový „corner horn speaker“ Paula Klipsche. Soustava patentovaná roku 1940 a vyráběná od roku 1946 dodnes(!) sestávala ze tří reproduktorů s crossover frekvencemi 450 Hz a 4500 Hz o maximálním akustickém výstupu 121 dB SPL v pásmu 33 Hz-17 kHz.
Další špičkové zvukové komponenty vyráběla firma Altec Lansing Corp. (vznikla v roce 1941, když Altec odkoupil Lansing za 50 000 dolarů), která během druhé světové války pracovala mj. na vývoji ultra citlivého vzdušného magnetického detektoru ponorek. Během tohoto výzkumu použila feromagnetickou slitinu AlNiCo (použitou v detektorech), která později způsobila revoluci v průmyslu reproduktorových soustav. V roce 1944 společnost představila revoluční model Altec 604 Duplex, dvoupásmový reproduktor s permanentními magnety Alnico V, nominálním výkonem 25 W, rozsahem 60Hz-16kHz a crossover frekvencí 2000 Hz. Koaxiální model 604 se brzy stal nejoblíbenějším (nejenom) vysílacím monitorem a ve výrobě zůstal 55 let až do roku 1998. Další produktová linie Altec Lansing pod názvem Voice of the Theatre získala firmě dominanci ve filmovém průmyslu až do téměř 80. let. Vysoká efektivita těchto reprosoustav zaručovala vysokou úroveň akustického tlaku i přes omezený výkon soudobých zesilovačů.
Na konci 40. let projevilo americké námořnictvo zájem o vývoj přesného zařízení pro testování mikrofonových soustav. Pro tuto aplikaci potřebovali velmi přesný reproduktor, nicméně soudobé dynamické reproduktory měly příliš nelineární amplitudovou i fázovou odezvu. Vývojový inženýr Arthur Janszen proto zkonstruoval elektrostatický reproduktor s obdivuhodně plochými charakteristikami. Nadšen vlastnostmi systému, který Rice a Kellogg ve 20. letech nedotáhli do zdárného konce, pracoval Janszen dál na zlepšování vlastností reproduktoru a okolo roku 1952 měl vysokofrekvenční elektrostatický „tweeter“ připravený pro komerční výrobu (1953 na něj získal patent). Vzhledem k jeho vlastnostem (výborná použitelnost, ale jen pro vysoké frekvence) získal tweeter velkou oblibu ve spojení s klasickým basovým wooferem.
Jakkoliv byly tyto produkty dobré, brzy je překonal (opět elektrostatický) reproduktor Petera Walkera, který v roce 1955 publikoval tři významné články na toto téma. Ve zkratce v nich tvrdí, že princip elektrostatického zvukového měniče dovoluje použít velké a lehké membrány s velkým frekvenčním rozsahem, velmi plochou charakteristikou a zkreslením na úrovni řídicí elektroniky. Své tvrzení podpořil uvedením na trh modelu Quad ESL 57. Přes svůj extrémně čistý a přesný zvuk mělo ESL problémy s relativně tichým přednesem, útlumem v basovém pásmu a velmi směrovou vyzařovací charakteristikou. Jeho zatížitelnost (příkon) byla limitována na zhruba 70 W.
Janszen a KHL Loudspeaker Co. kontrovali modelem KHL-9 s velkou plochou membrány, který dosahoval (zejména díky rozměrům) větších hlasitostí a hlubších basů. Brzy se však začaly objevovat hybridní systémy s menším elektrostatickým a basovým (obvykle dynamickým) reproduktorem. Dnešní hybridní elektrostatické reprosystémy se pohybují na špici zvukové kvality s odpovídající cenovkou v řádech tisíců dolarů...
Poslední výkřik technického rozvoje reproduktorů se jmenuje Distributed Mode Loudspeaker (DML). Tuto technologii zdroje zvuku s rozprostřeným modem vyvíjí od roku 1996 společnost NXT Sound (dříve New Transducers Ltd.). DML je založeno na patentu Dr. Kena Herona z britské agentury DERA (Defence Evaluation and Research Agency) z roku 1991. V podstatě se jedná o velkou pružnou membránu (o ploše okolo 1 m2), která náhodně kmitá na základě jednobodového či vícebodového zdroje vibrací (což může být například obdoba dynamické reproduktorové cívky). Díky do určité míry chaotickému pohybu membrány je zvuk šířen z velké plochy pod neustále se měnícím úhlem, čímž je do značné míry eliminován jev zvukových odrazů a nežádoucích reverbů („slap-back“) v místnosti, a taktéž nejhorší jev živých koncertů - zpětná vazba - je se slušným mikrofonem téměř nedosažitelný.
První ploché panely DML začal prodávat Benwin v roce 1998 (v současnosti nabízí inovované produkty na bázi technologie Neomantic micro-driver, což je vylepšená DML). Asi nejzajímavější produkt této kategorie nabízí v současnosti Tectronic Audio, jejichž univerzální panely pro indoorové i outdoorové akce implementují DML a AMT (Air Motion Transformer - technika řízení toku vzduchu pomocí složené pružné fólie v magnetickém poli; velmi přibližně ji lze přirovnat k tahací harmonice). Na YouTube lze najít prezentace z dubna letošního roku, kde řečník v koncertním sále drží mikrofon doslova centimetry od membrány plochého reproduktoru a zpětná vazba nevznikne. Dalším z výrobců DML deklarujících imunitu vůči zpětné vazbě a jedinečné zvukové vlastnosti je například DSA (Dedicated Sound and Audio, Inc.) z Beverly Hills.
Závěrem jen letmo zmiňme další současné trendy ve zvukotechnice, se kterými se setkáváme takřka denně. Velký vývoj na poli sluchátek v posledních letech nabídl nepřeberné množství lepších i horších modelů, prostorových „5.1“ sluchátek či technologii aktivního potlačení okolního šumu přimícháním inverzního „antihluku“ do přehrávané hudby. Domácí i profesionální reproduktory se běžně vyskytují v sestavách 5.1, 7.1, a dokonce i 10.2 a 22.2, které navozují stále realističtější prostorový vjem, hojně využívaný zejména ve filmovém průmyslu. A v neposlední řadě vývoj v oblasti domácí hi-fi techniky za posledních šedesát let by obsáhl nejméně jednu středně silnou knížku...
