Studio- ja HIFI-subwooferit

Subwoofer on perusteltu lisä etenkin silloin, kun pääkaiuttimien bassotoisto jää vajaaksi kuunneltavaan tai työstettävään materiaaliin nähden. Esimerkiksi nelikielisen bassokitaran matalin E-kieli soi noin 41 Hz:ssä ja viisikielisen basson B-kieli noin 31 Hz:ssä, ja elektronisen musiikin, hiphopin ja modernin popin sub-bassot ulottuvat usein 20-60 Hz:n alueelle. Kompaktit lähikenttämonitorit toistavat näistä pääosin vain ylempiä taajuuksia, ja alin oktaavi jää niillä vaimeaksi. Elokuvaäänessä matalimmille tehosteille on lisäksi tyypillisesti oma LFE-kanavansa, joka on tarkoitettu toistettavaksi subwooferilla.

Subwoofer laajentaa toistoa matalammalle ja keventää samalla pääkaiuttimien kuormaa, kun matalimmat taajuudet ohjataan subwooferille. Tällöin pääkaiuttimien elementtien liikevara riittää paremmin, ja ne toistavat puhtaammin myös kovemmilla kuuntelutasoilla. Studiotyössä ulottuvampi bassotoisto auttaa arvioimaan esimerkiksi bassorummun ja bassolinjan suhdetta sekä matalimpien taajuuksien määrää, jotka jäisivät pienemmillä kaiuttimilla muuten kuulematta.

Huonosti sovitettuna subwoofer voi kuitenkin korostaa huonemoodeja ja tehdä bassotoistosta epätasaisemman kuin ilman sitä. Siksi jakotaajuus, taso, vaihe ja sijoittelu kannattaa säätää huolella.

Aktiivikaiutinjärjestelmissä subwoofer kytketään tyypillisesti äänilähteen ja pääkaiuttimien väliin: signaali tuodaan esimerkiksi äänikortista, monitoriohjaimesta tai esivahvistimesta subwooferin tuloihin, ja subwooferin lähdöt johdetaan pääkaiuttimille. Studiomalleissa liitännät ovat yleensä balansoituja XLR- tai TRS-liitäntöjä, hifi-malleissa usein RCA-liitäntöjä, ja osassa malleista on myös digitaaliset AES/EBU- tai S/PDIF-liitännät. Jos laitteiden liitännät eroavat toisistaan, ne saa useimmiten yhdistettyä kätevästi sopivalla adapteri- tai muunnoskaapelilla, ja valikoimastamme löydät esimerkiksi XLR-RCA-kaapelit, XLR-TRS-kaapelit sekä muut adapterit ja adapterikaapelit. Balansoidun ja balansoimattoman liitännän välillä signaali kulkee balansoimattomana, mikä riittää tyypillisesti lyhyillä kaapelimatkoilla.

Bassonhallinnassa subwooferin jakosuodin ohjaa matalimmat taajuudet subwooferille ja suodattaa ne pois pääkaiuttimille menevästä signaalista. Osassa subwoofereista suodatuksen voi myös kytkeä pois, jolloin pääkaiuttimet toistavat koko taajuusalueensa ja subwoofer täydentää toistoa niiden alarajan alapuolella. Tällöin pääkaiuttimien kuorma ei kuitenkaan kevene. Jakotaajuus asetetaan tyypillisesti välille 60-100 Hz pääkaiuttimien bassotoiston mukaan: mitä matalammalle pääkaiuttimet ulottuvat, sitä matalammaksi jakotaajuus voidaan asettaa. Valmistajien sarjoihin sovitetuissa järjestelmissä jakotaajuuden oletusasetus on usein noin 80-85 Hz, ja kotiteatterijärjestelmissä jakotaajuus asetetaan tyypillisesti noin 80-100 Hz:iin kaiuttimien koon mukaan.

Tason säädöllä subwoofer asetetaan soimaan samassa suhteessa pääkaiuttimien kanssa, ja vaiheen säädöllä varmistetaan, että subwoofer ja pääkaiuttimet summautuvat jakoalueella eivätkä kumoa toisiaan. Vaihesäätö on yksinkertaisimmillaan 0/180° -kytkin, ja kehittyneemmissä malleissa vaihetta tai viivettä voi säätää portaattomasti. Säädöt kannattaa tehdä kuuntelupisteessä esimerkiksi testisignaalia kuunnellen, ja kalibroitavissa järjestelmissä ohjelmisto säätää tasot, viiveet ja huonekompensoinnin mittauksen perusteella.

Kotiteatterissa subwoofer liitetään tyypillisesti AV-viritinvahvistimen subwooferlähtöön, jolloin vahvistin hoitaa bassonhallinnan ja ohjaa subwooferille sekä LFE-kanavan että muiden kanavien matalimmat taajuudet. LFE-kanava ulottuu tyypillisesti enintään 120 Hz:iin.

Valikoimamme studio- ja hifi-subwoofereiden elementtikoko vaihtelee noin 6,5 tuumasta 15 tuumaan, ja suurimmissa malleissa on joko tätäkin suurempi elementti tai useampi elementti samassa kotelossa. Koko vaikuttaa kuitenkin ulottuvuuteen vähemmän kuin voisi olettaa, ja ennen kaikkea se vaikuttaa siihen, kuinka paljon äänenpainetta subwoofer tuottaa matalimmilla taajuuksilla. Esimerkiksi Genelecin SAM-sarjassa 8 tuuman 7350A ulottuu valmistajan tiedoissa 22 Hz:iin ja 15 tuuman 7380A 16 Hz:iin (-6 dB), mutta valmistajan ilmoittama suurin äänenpaine kasvaa 104 dB:stä 119 dB:iin.

Tarvittava koko riippuu usein siitä, kuinka ulottuvaa bassotoistoa halutaan, minkälaista äänenpainevaraa subwooferilta tarvitaan, tilan koosta ja materiaalista. Pieneen tilaan ja lähikenttäkuunteluun riittää usein kompakti 6,5-8 tuuman subwoofer, keskikokoisiin tiloihin ja vaativampaan studiotyöhön valitaan tyypillisesti 10-12 tuuman malli, ja suuriin tarkkaamoihin, kovemmille kuuntelutasoille ja monikanavajärjestelmiin 15 tuuman tai useamman elementin subwoofer. Suurempi elementti toistaa monesti samalla äänenpaineella pienemmällä liikkeellä ja siten tyypillisesti pienemmällä säröllä, mutta pienessä akustoimattomassa huoneessa huonemoodien vaikutus subwooferien toistoon on hyvä ottaa huomioon.

Watteja tärkeämpiä vertailukohtia ovat subwooferin maksimiäänenpaine ja taajuusvaste, joita kannattaa verrata saman ilmoitustavan ja toleranssin kesken. Vahvistimen teho, joka ilmoitetaan usein watteina, ei yksinään kerro, kuinka paljon äänenpainetta subwoofer tuottaa tai kuinka alas se toistaa, sillä lopputulokseen vaikuttavat myös elementin herkkyys ja liikevara sekä koteloratkaisu. Lisäksi tehon kaksinkertaistaminen nostaa äänenpainetta vain noin 3 dB, ja valmistajat ilmoittavat tehon eri tavoin, esimerkiksi jatkuvana tehona tai hetkellisenä huipputehona.

Myös maksimiäänenpaineen ilmoitustavat vaihtelevat. Lukuun vaikuttaa esimerkiksi se, onko kyseessä hetkellinen vai jatkuva taso, miltä taajuusalueelta se on mitattu ja millä etäisyydellä. Siksi lukuja kannattaa verrata ensisijaisesti saman valmistajan mallien kesken tai silloin, kun mittaustapa on sama.

Subwoofereissa käytetään sekä umpikoteloa että refleksikoteloa. Refleksikotelossa refleksiportti vahvistaa toistoa viritystaajuuden ympäristössä, jolloin samankokoinen subwoofer ulottuu matalammalle ja tuottaa enemmän äänenpainetta matalimmilla taajuuksilla. Viritystaajuuden alapuolella toisto kuitenkin vaimenee jyrkemmin, ja portin ilmavirtaus voi kovilla tasoilla kuulua sivuäänenä, mitä valmistajat pyrkivät vähentämään portin muotoilulla.

Umpikotelossa toisto vaimenee loivemmin, ja sen vaste- ja vaihekäyttäytyminen on tyypillisesti hallitumpaa, mikä tekee umpikotelosta suositun etenkin tarkkaan studiokäyttöön. Pienissä huoneissa huoneen vahvistava vaikutus matalimpiin taajuuksiin voi lisäksi kompensoida umpikotelon loivaa vaimenemista. Toisaalta samaan ulottuvuuteen ja äänenpaineeseen tarvitaan umpikotelossa usein suurempi elementti tai enemmän vahvistintehoa. Esimerkiksi Neumannin KH 750 DSP on umpikotelorakenteinen, kun taas Genelecin SAM-subwooferit ovat refleksikotelorakenteisia.

Kumpikin ratkaisu toimii hyvin toteutettuna, ja huoneen akustiikan vaikutus bassotoiston tasaisuuteen on usein suurempi kuin koteloratkaisun. Valinnassa kannattaa siksi painottaa kokonaisuutta, kuten ulottuvuutta, äänenpainetta, säätömahdollisuuksia ja sopivuutta pääkaiuttimiin.

Matalilla taajuuksilla aallonpituudet ovat useita metrejä, joten huoneen mitat ja seinät vaikuttavat bassotoistoon voimakkaasti. Huonemoodit aiheuttavat kuuntelupisteeseen korostumia ja kuoppia, ja subwooferin paikka vaikuttaa siihen, mitä moodeja se herättää. Siksi pienikin siirto voi muuttaa bassotoistoa kuuntelupisteessä selvästi.

Lähtökohtana subwoofer sijoitetaan usein lattialle lähelle etuseinää, hieman sivuun sen keskikohdasta. Suosituksissa neuvotaan esimerkiksi pitämään subwooferin elementti enintään noin 0,6 metrin päässä lähimmästä seinästä ja jättämään refleksiportin eteen vähintään noin 50 mm vapaata tilaa. Nurkkasijoitus korostaa bassoa voimakkaimmin, mutta herättää tyypillisesti myös eniten huonemoodeja. Koska matalien taajuuksien suuntaa on vaikea paikantaa kuulemalla, yksi subwoofer voidaan sijoittaa myös muualle kuin pääkaiuttimien väliin, kunhan jakotaajuus pysyy riittävän matalana. Korkealla jakotaajuudella, säröllä ja kotelon sivuäänillä subwooferin sijainti voi kuitenkin paljastua.

Sopivan paikan voi etsiä niin sanotulla subwoofer crawl -menetelmällä: subwoofer asetetaan tilapäisesti kuuntelupisteeseen, ja mahdollisia subwooferpaikkoja kuunnellaan lattiatasossa testisignaalin tai bassopitoisen musiikin avulla. Kohta, jossa basso kuulostaa tasaisimmalta, on tyypillisesti hyvä paikka subwooferille, koska äänen kulku subwooferista kuuntelupisteeseen toimii samoin kumpaankin suuntaan. Tarkemman tuloksen saa mittamikrofonilla ja mittausohjelmistolla, ja kalibroitavissa järjestelmissä mittaus on osa käyttöönottoa.

Kotikuuntelussa sisustus rajoittaa usein sijoittelua, jolloin DSP-säädöt, huonekorjaus ja useampi subwoofer voivat auttaa tasoittamaan bassotoistoa. Huonekorjaus pystyy tyypillisesti vaimentamaan korostumia, mutta syviä kuoppia se ei juuri pysty täyttämään, koska ne johtuvat usein heijastusten kumoutumisesta. Kuopan nostaminen korjauksella vaatisi moninkertaisesti vahvistintehoa ja elementin liikettä, eikä se poistaisi itse kumoutumista. Digitaalinen korjaus ja fyysinen akustointi tekevät siksi hieman eri työtä, ja bassoansoista ja muusta akustoinnista on hyötyä korjauksen rinnalla etenkin studiotiloissa.

Useampi subwoofer voi tasoittaa bassotoistoa kuuntelualueella, koska eri paikkoihin sijoitetut subwooferit herättävät huonemoodeja eri tavoin ja niiden vaikutukset osin kumoavat toisiaan. Harmanin tutkimuksissa kaksi subwooferia vastakkaisten seinien keskikohdissa tasoitti bassotoistoa kuuntelupaikkojen välillä selvästi yhteen subwooferiin verrattuna, ja neljällä seinien keskikohtiin sijoitetulla subwooferilla tulos oli vielä tasaisempi. Hyöty korostuu etenkin silloin, kun kuuntelijoita on useampia, kuten kotiteatterissa tai tarkkaamossa.

Useampi subwoofer tuo lisäksi enemmän äänenpainevaraa, jolloin kukin subwoofer toimii pienemmällä kuormalla ja särö pienenee. Stereosubwooferit pääkaiuttimien yhteydessä ovat melko yleinen ratkaisu, mutta matalimmat bassotaajuudet ovat useimmissa musiikkiäänitteissä lähes monoa, joten kahden subwooferin hyöty tulee tyypillisesti enemmän tasaisemmasta toistosta kuin stereokuvasta. Näkemykset stereobassojen merkityksestä kuitenkin vaihtelevat.

Useamman subwooferin järjestelmässä tasot ja viiveet kannattaa sovittaa mittaamalla, ja osa valmistajien kalibrointijärjestelmistä tukee useamman subwooferin sovittamista.

Ei välttämättä. Subwooferin voi sovittaa eri valmistajan pääkaiuttimiin, kun siinä on säädettävä jakotaajuus, taso ja vaihe, ja kun säädöt tehdään huolella kuuntelupisteessä.

Keskeistä on, että subwooferin tekniset ominaisuudet, kuten taajuusvaste, äänenpaine ja liitännät, vastaavat tarpeita ja että subwoofer on fyysiseltä kooltaan tilaan sopiva. Matalilla taajuuksilla huone ja sijoittelu muokkaavat kuultavaa bassotoistoa voimakkaasti, joten hyvin toteutettujen subwoofereiden väliset erot jäävät kuuntelupisteessä usein pienemmiksi kuin huoneen vaikutus. Erot tulevat tyypillisesti esiin siinä, kuinka matalalle ja millä äänenpaineella subwoofer toistaa sekä kuinka paljon säröä, kompressiota ja portin sivuääniä syntyy kovilla kuuntelutasoilla.

Saman valmistajan ja sarjan subwoofer voi kuitenkin helpottaa yhteensovittamista. Kaiutinvalmistajat ovat monesti suunnitelleet jakotaajuuden ja suodattimet sarjan pääkaiuttimien bassotoiston mukaan, ja kalibrointijärjestelmä, kuten Genelecin GLM tai Neumannin MA 1, voi mitata ja säätää subwooferin ja pääkaiuttimet yhtenä kokonaisuutena. Lisäksi liitännät, viiveet ja ohjaus, kuten yhteinen äänenvoimakkuuden säätö, ovat usein valmiiksi yhteensopivia.

Sopii mainiosti. Studiosubwooferilta odotetaan tasaista ja hallittua matalan pään toistoa, jotta miksauspäätökset voi tehdä luotettavasti, ja samat ominaisuudet toimivat myös musiikin kuuntelussa ja elokuvissa. Hifi- ja kotiteatterisubwoofereissa voidaan painottaa lisäksi esimerkiksi dynaamisuutta ja kodin sisustukseen sopivaa ulkonäköä, mutta moni malli palvelee molempia käyttötarkoituksia.

Ero näkyy usein liitännöissä. Studiosubwoofereissa on tyypillisesti balansoidut XLR-tulot ja -lähdöt, ja ne sopivat suoraan aktiivikaiuttimien rinnalle. Hifi- ja kotiteatterimalleissa on usein RCA-liitännöillä toteutetut linjatason ja LFE-tulot sekä kaiutintasoinen tulo, jonka avulla subwooferin voi liittää passiivikaiuttimia ajavan vahvistimen kaiutinlähtöihin. Studiosubwooferin voi useimmiten liittää AV-viritinvahvistimen subwooferlähtöön sopivalla RCA-XLR-kaapelilla, ja vahvistimen huonekalibrointi sovittaa tällöin sen tason ja viiveen muihin kaiuttimiin. Valikoimastamme löydät tähän tarkoitukseen esimerkiksi RCA-XLR-kaapelit sekä muut adapterit ja adapterikaapelit.