TEEMA Discovery 861 -kaiutinrakennussarja

Discovery 861 -kaiutinrakennussarja

Aika moni meistä teknisen työn osaajista on jossain vaiheessa miettinyt kaiuttimien rakentamista. Osaamista kyllä tällaiseen projektiin meiltä itse kultakin löytyy, mutta mistä sitten löytäisi rakennussarjan, joka kannattaa rakentaa, että omalle vaivalle ja rahalliselle satsaukselle saa mahdollisimman paljon katetta. Ja toivottuna lopputuloksena tietysti korvia hivelevän musiikin kuuntelunautinnon itse rakennetusta kaiuttimesta. Mistä löytyisi sellainen hyvä kaiutinmalli, joka hoitaisi pätevästi kaikenlaisen musiikkigenren?

Hyvän rakennussarjan kriteereinä onnistuneen suunnittelun (jakosuodin ja kotelon rakenne) lisäksi pitäisin sitä, että kaiutin on koottu laadukkaista komponenteista, jotta äänentoisto on huipputasoa. Jos huone on riittävän iso, niin lattiakaiutin on paras vaihtoehto. Lattiakaiuttimen etuna on se, että etulevyyn voidaan sijoittaa useampia kaiutinelementtejä, kaiuttimen tilavuus on myös riittävä, että kaiutin toistaa tarpeeksi matalalle. Kun kaiuttimen etulevyyn voidaan sijoittaan diskantin ja keskiääni/bassoelementin lisäksi toinen keskiääni/basso elementti, saadaan ilma liikkeelle ja ääneen tiettyä auktoriteettia. Noin metrin korkuinen kapea lattiakaiutin sopii myös sisustusmielessä paremmin huoneeseen verrattuna tilavuudeltaan vastaavan kokoiseen leveämpää ja matalampaan koteloon.

Discovery 861 -rakennussarja

Tämä Discovery 861 -rakennussarja on julkaistu elokuussa 2020 ja on jo nyt osoittautunut suosituksi kaiuttimeksi DIY-rakentajien keskuudessa. Kaiuttimen on suunnitellut tanskalainen Troels Gravesen on pitkän linjan kaiutin suunnittelija, joka on nimenomaan keskittynyt suunnittelemaan kaiuttimia tee-se-itse -rakentajille. Gravesenilla on monipuoliset nettisivut ja laaja mallisto kaikenkokoisia kaiuttimia. Tarjolla on pääasiassa Seasin, ScanSpeakin ja SBAcousticin-elementteihin suunniteltuja kaiuttimia. Laajasta valikoimasta löytyy jokaiselle sopiva malli, niin kooltaan kuin hinnaltaan. Gravesenin yhteistyökumppani Jantzen Audiolta voit ostaa kaiuttimen rakennussarjan ja rakenteluohjeet löytyvät Gravesenin sivuilta. Jantzen Audio valmistaa itse jakosuotimen osia mm. kelat, vastukset ja kondensaattorit. Komponentit ovat laadukkaita ja asiakas voi valita, tilaako rakennussarjan peruskomponenteilla vai sitten kalliimmilla osilla. Tärkeässä roolissa jakosuotimessa ovat kondensaattorit, joihin panostamalla saa sitten laadukkaampaa ääntä.

Discovery 861 on lattiakaiutin, joka hinnaltaan on kokoisekseen kaiuttimeksi edullinen. Hinnaksi tullee kaiken kaikkiaan noin 1200 euroa riippuen komponenttien valinnasta ja kotelonosien materiaaleista. Tässä korona-aikana kaiutinelementtien valmistajilla on ollut toimitusvaikeuksia ja tee-se-itse-rakentelijat ovat ajoittain joutuneet odottamaan komponenttitoimituksia. Maailmalla on nimittäin ollut kaiutinrakentelubuumi ja monessa autotallissa tai kotiverstaassa on koronaaikana aherrettu kaiutinkoteloita.

Kaiuttimen kaiutinelementit ovat ScanSpeakin Discovery-mallistosta, josta myös kaiuttimen nimi tulee. 1’’ diskantin lisäksi kaiuttimessa on 6’’ ja 8’’ elementit. Tästä tuleekin nimitys 861. Discovery 861 on 2,5-tie kaiutin, jossa on hyvin perinteinen ja hyväksi todettu kytkentä ali- ja ylipäästösuotimineen. Nimitystä 2,5-tie käytetään silloin, kun elementeillä on selkeästi vaimentumatonta päällekkäistä toistoaluetta. Tässä tapauksessa 6’’ keskiääni/basso-elementti ja 8’’ basso toistavat samaa äänialuetta. Isommalla yhteisellä noin 10 ’’ kartiopinta-alalla on sitten se etu, että ilma saadaan paremmin liikkeelle ja tästä seuraa, että alemmille keskiäänille saadaan painokkuutta ja bassopuolelle parempi potkun tuntu. Kyse on nimenomaan musiikin toistamisesta uskottavasti.

Jakosuodin valmistumassa. Jakosuotimen komponentit voi kiinnittää myös liimalla. Nippusiteet ja pidikkeet ovat perusteltuja silloin, kun on tarkoitus testailla eri komponentteja ja hakea parasta mahdollista yhdistelmää kuuntelutestillä. Eniten ääneen vaikuttaa kondensaattorit ja vastukset, etenkin jos komponentin läpi menee musiikkisignaali. Kelalla ei ole niin suurta merkitystä.

Kotelointi

Kaiutinkotelon rakenteesta sen verran, että diskantti ja 6’’ keskiääni-basso muodostavat yhdessä suljetun kotelon. 8’’ bassoelementille on oma tilansa, jossa on oma pitkänomainen refleksiaukko kaiutinkotelon pohjassa. Kotelon etulevy on porrastettu niin, että diskanttielementti on sijoitettu etulevyssä 2 cm sisään päin. Tällä saadaan diskanttielementin akustinen keskipiste samalle etäisyydelle kuin keskiääni- ja bassoelementitkin ovat. Tästä sitten seuraa diskanttielementin ja keskiääni- ja bassoelementtien parempi äänellinen integraatio.

Kotelo on saatu kasaan. Jalka valmistumassa.

Kotelon rakenne.

Kotelon rakenne on yksinkertainen ja selkeä. Kotelon materiaaliksi omassa projektissa valikoitui 21mm koivuvaneri ja etulevyksi MDF-levy. Koivuvaneri on siinä mielessä helppo kotelomateriaali, että siinä on jo valmis näyttävä pintaviilu valmiina. Jos nyt olisin tekemässä tätä projektia, niin olisin valinnut etulevyksi läpivärjätyn mustan MDF-levyn. Kotelon levyjen liitokset olen tehnyt perinteiseen tapaan Lamellolla. Kotelon rungon liimaaminen on kriittinen vaihe, kun puristimet pitää saada nopeasti paikoilleen ja runko tarkasti kasaan. Em. kotelon levyosien hinnaksi tullee noin 150 euroa.

Kaiuttimetkin pitää sisäänajaa

Valmiit kaiuttimet eivät aluksi soi toivotulla tavalla vaan kaiuttimia pitää soittaa sisään useita kymmeniä tunteja ennen kuin voidaan ryhtyä tosissaan arviomaan miltä kaiutin kuulostaa. Jos on mahdollista, niin jätä kaiuttimet soimaan itsekseen, niin pääset nopeammin kuuntelemaan tositarkoituksella. Diskantti kuulostaa aluksi karhealta ja bassotoistokaan ei oikein aluksi aukea. Kestää oman aikansa ennen kuin jakosuotimen komponentit ja kaiutinelementit ovat herkistyneet ja toimivat optimaalisesti.

Discovery 861 -kaiuttimessa on tasapainoinen ääni, miellyttävä diskantti. Keskiäänitoisto on sopivan napakka ja bassopuoli taasen luo leveän äänimaton, joka täyttää isommankin tilan. Kaiutin toistaa bassoäänet riittävän alas, joten erillistä subbaria ei välttämättä tarvita TV-setissä. Bassotoistossa on auktoriteettia, tosin pieneen huoneeseen sijoitettuna bassot saattavat korostua liikaa. Akustiset soittimet ja lauluääni kuulostavat luonnollisilta, symbaalin iskut kuulostavat erityisen hienoilta. Kaiuttimen ääni kuulostaa avoimelta ja rasittamattomalta, niin kuin tämän kokoisen ison kaiuttimen pitääkin kuulostaa. Yleissävy on lämpimän neutraali.

Discovery 861 -kaiuttimen rakentaneena voin suositella sitä käsityökollegoille. Lopputulos on kaiken vaivan väärti eli kaiuttimet soivat hienosti ja noin 1200 euron satsaus rakennussarjaan tässä tapauksessa kannattaa. Jos kaiutinrakentelukärpänen oikein pahasti iskee, niin seuraavaksi voit sitten tehdä Discovery Center -keskikaiuttimen settiisi.

Musiikinkuunteluhuoneen akustiikka

Eräs näkemys kuunteluhuoneen akustoinnista. Kaiuttimien välissä alimpana musta resonaattorilaatikko. Kuuntelijan tuolin taakse on myös sijoitettu diffuusoreja.

Paremman musiikinkuunteluelämyksen vuoksi kannattaa nähdä vaivaa ja lähteä parantelemaan huoneen akustisia ominaisuuksia erilaisilla teknisillä ratkaisuilla. Perinteisin tapa lähteä parantamaan huoneen akustiikkaa on vaimentaa huoneen pintoja erilaisilla ääntä imevillä materiaaleilla asentamalla niitä kriittisiin kohtiin huoneen seinälle. Huoneen akustiikka paranee jo pelkästään sillä, että huoneessa on verhot, matto ja sohva. Kovat pinnat ovat huoneessa ongelmallisia, koska ääni kimpoaa niistä aiheuttaen ei toivottuja heijastuksia. Ensimmäinen vaimennettava ilmiö huoneessa on tärykaiku, joka syntyy kovien vastakkaisten samansuuntaisten pintojen välille. Tyhjä huone on kaikuisa ja kädet yhteen taputtamalla voi kuulla miten tärykaiku tuntuu korvissa ikävältä. Tärykaikua voidaan hoidella kahdella tavalla: vaimentamalla tai diffuusion avulla. Vaimennuspinta imee äänen ja diffuusio hajottaa äänen. Kun vastakkaisista seinistä vain toinen vaimennetaan, niin saadaan tärykaiku jo näiden seinien osalta hallintaan. Lattian ja katon välisen tärykaiun saa pois matolla.

Bassotoiston hallintaan saaminen on huoneesta riippuen sitten usein haastavampaa. Häiritsevät seisovat aallot syntyvät nimenomaan bassotaajuuksille ja ne voivat olla vaaka tai pystysuuntaisia. Puurakenteisessa koolatussa seinässä seisovat aallot eivät aiheuta yhtä paljon pahoja ongelmia kuin kivitalossa. Koolattu seinän runko levypinnalla päästää matalat äänet lävitseen ja seinälevyt imevät myös matalien äänten energiaa.

Kun vaimennukseen käytetään erillisiä vaimennuslevyjä, voi lopputuloksena olla huoneen liiallinen vaimentuminen niin, että diskantti ja yläkeskiäänet vaimentuvat liikaa. Musiikki kuulostaa tällöin elottomalta ja värittömältä. Lisäksi matalat äänet korostuvat liikaa. Hyvään akustiseen lopputulokseen pääsemiseksi vaimennuksen lisäksi kannattaa kuunteluhuoneessa käyttää ääntä hajottavia diffuusoreja. Lisäksi bassoalueen ongelmiin voi hakea ratkaisua ns. Helmholz-resonaattorin avulla. Keskityn tässä kirjoituksessa esittelemään yhden diffuusorimallin ja Helmholzresonaattorin, joilla on mahdollista vaikuttaa oleellisesti huonetilan akustisiin ominaisuuksiin.

Diffuusori ääntä hajottamassa

Diffuusoreilla toteutetun kuunteluhuoneen etuina on, että suorat kaiut vähenevät, musiikin yksityiskohdat tulevat paremmin esille ja ääni selkeytyy. Lopputuloksena on miellyttävä ja luonnollinen ääni. Diffuusoreja kannattaa sijoittaa kaiuttimien sivulle äänen ensiheijastuskohtaan seinän viereen ja kaiuttimien väliin etuseinälle. Erityisesti sivuseinistä tulevat ensimmäiset heijastukset kuulija kokee häiritsevinä, koska kaiuttimista tulevan suoran äänen ja ensimmäisen heijastuksen aikaviive-ero on hyvin pieni. Kuunteluhuoneen takaseinälle kuuntelijan taakse on myös suositeltavaa sijoittaa diffuusoreja, jolloin eliminoidaan takaseinästä heijastuvat ääniaallot.

Diffuusori hajottaa ja synnyttää aikaviiveen. Kuvan diffuusorin koko 600x250x1200.

Kuvassa oleva diffuusori on rakenteeltaan sellainen, joka äänen hajottamisen lisäksi aiheuttaa ääneen aikaviiveen, jolla on suotuisia akustisia vaikutuksia. Aikaviive tässä diffuusorimallissa syntyy, kun ääni hajotessaan heijastuu eturitilän kautta eteenpäin sisään diffuusorin käytäviin ja palaa sieltä kuuntelijan korvaan myöhemmin. Tämän aikaviiveen ihmiskorva kokee miellyttävänä kuunnellessaan musiikkia. Kuuntelijalle tulee vaikutelma, että kuuntelet musiikkia isomassa tilassa kuin oletkaan ja soundstage laajenee paljon menettämättä fokusta.

Diffuusorin haastavimmat osat valmiina.

Basso resonoi, resonaattori auttaa

Bassotoisto kuunteluhuoneessa aiheuttaa eniten päänvaivaa, oli sitten kyseessä kivi- tai puutalo. Yhtenä vaihtoehtona taklata bassopuolen ongelmat on ns. Helmholz-resonaattorin sijoittaminen kuuntelutilan etuseinään kaiuttimien taakse. Resonaattoreita voi olla myös useampia. Paras paikka tällaiselle resonaattorille on sijoittaa se huoneen etuseinän nurkkiin kaiuttimien taakse. Helmholz-resonaattori voi olla malliltaan säädettävällä aukolla oleva laatikko. Helmholz-resonaattorin toimintaperiaate on yksikertainen: ilma värähtelee aukon lähellä tietyllä taajuudella laatikon sisällä olevan ilman joustavuuden vuoksi. Värähtelytaajuus riippuu laatikon tilavuudesta ja aukon koosta. Säädettävä laatikon etuseinässä oleva aukko viritetään huonetilan mukaan niin, että saadaan tasainen ja selkeämmältä kuulostava bassotoisto, jossa bassolinjat on paremmin erotettavissa. Tämän laatikon aukon säätämisen voi tehdä myös ilman mittalaitteita, vaikka korvakuulolla säätäminen aika haastavaa onkin. Halutessa laatikon sisään voi laittaa myös vanua. Itse olen omaan kuunteluhuoneeseeni tehnyt 400x430x1200 kokoisen laatikon MDF-levystä. Säädettävän aukon maksimikoko 140x1170. Laatikon aukon kokoa voidaan säätää erillisellä säätölevyllä kierretangon ja muttereiden avulla. Oman kuuntelukokemukseni mukaan diffuusoreilla ja resonaattorilaatikolla on suuri merkitys kuunteluhuoneen akustiikkaan. Erityisesti silloin kun toistetaan musiikkia, jossa akustisilla instrumenteilla ja lauluäänellä on iso rooli. Paremman akustisen ympäristön luominen on matkana ollut minulle mielenkiintoinen musiikkitaustastani johtuen ja kaiken sen rakentelun ja vaivan väärti. Resonaattorilaatikon aukon säädön toteutus.

Se, miltä musiikki kuulostaa on lopulta merkityksellistä ja hyvää kuunteluelämystä myös taltioidun musiikin toistossa kannattaa tavoitella.

ANTTI HIETALA, TEKSTI JA KUVAT

Kirjoittaja on teknisen työn opettaja. Opiskellut Raumalla 2000-luvun alussa. Sen jälkeen toiminut yläkoulun teknisen työn opettajana Kaukajärven koululla Tampereella, jossa työskentelee edelleen. Ennen opettajan uraa toiminut ammattimuusikkona mm. Tampereen filharmoniassa pasuunansoittajana vuosina 1987–1998.