Bir Bas Horn Yapımı

İyi tasarlanmış ve imal edilmiş bir horn ile elde edilen ses kalitesini meraklıları iyi bilir. Ancak alçak frekansları verebilmesi için horn’ların kaçınılmaz olarak çok büyük olmaları gerekmektedir. Buna çözüm olarak horn’ların çeşitli şekillerde katlanmasıyla daha az yer kaplayan ürünler geliştirilmiştir. Bunların en iyi bilinenlerinden biri 1940’lı yıllardan beri çok az değişiklikle hala üretilmekte olan Klipschorn’dur. Bu kolon odanın köşesine yerleştirilmek üzere tasarlanmıştır ve bu durumda odanın duvarları kolonu tamamlayan bir özellik kazanmaktadır. Bu şekilde, normal bir oturma odası için kabul edilebilir boyutlarda (80cm en, 100cm yükseklik, 60cm derinlik) bir bas horn ile müzikte sıkça rastlanan en düşük frekans olan 35Hz’e kadar inmek mümkün olmaktadır. Grafik 1’de müzikte rastlanan seslerin alt frekanslardaki dağılımı gösterilmektedir. Grafikte görüldüğü gibi müzikte çok alçak frekanslarda da sinyal bulunmakla birlikte örneğin 20 Hz’de 60 Hz’e göre ortalama seviye 25 db daha düşüktür. Bir tasarım yapılırken yalnız ortalama değerler değil, en kötü ihtimaller de göz önüne alınmalıdır. Ancak, 35Hz’lik bir alt kesim frekansının boyut, maliyet, psikoakustik etkiler gibi faktörler dikkate alındığında çok uygun olduğu kanaatindeyim.

Grafik 1. Rastgele seçilmiş 15 müzik CD’sinden alınan örneklerin alt frekanslardaki ortalamaları (1/3 oktav aralıklarla)

Tasarım

Klipschorn’un tasarımında Paul Klipsch, Harry F. Olson’un Acoustical Engineering adlı kitabında önerdiği uç uca farklı hornların kullanılması esasına dayalı bir yöntem kullanmış. Bunun sebep, avantaj ve dezavantajları adı geçen eserde mevcuttur. Yaptığım bilgisayar simülasyonları (kullanılan yazılım Hornresp 6.30’dur) bu horn’un katlanma yöntemi aynen kullanılarak, bazı ölçü değişiklikleri ile biraz daha iyi bir frekans yanıtsama eğrisi elde edilmesinin mümkün olduğunu göstermektedir. Bu değişiklikler sonucunda, teorik olarak yüksek frekanslarda ufak bir distorsiyon artışı beklense de pratikte bunun tamamen ihmal edilebilir düzeyde olduğu kanaatindeyim. Klipschorn’un orijinal kesiti ile bundan sonra Corner Horn olarak adlandırılacak kolonun kesiti Şema 1 ve Şema 2’de gösterilmektedir.

Şema 1. Kipschorn’un kesiti

Şema 2. Corner Horn’un kesiti

Bu kesitlere göre Klipsch K33E woofer ile ortaya çıkan frekans yanıtsama eğrileri Grafik 2 ve 3’te gösterilmektedir.

Grafik 2. Klipschorn’un frekans yanıtsama eğrisi simülasyon sonucu

Grafik 3. Corner Horn’un frekans yanıtsama eğrisi simülasyon sonucu

Ölçümler

Corner Horn’un en alçak frekanslardaki yanıtsamasını yansımalardan mümkün olduğunca etkilenmeden saptayabilmek için bir spor salonunda ölçümler yaptık. Spor salonu biraz gürültülü olduğu için distorsiyon component’ları gürültü seviyesinin altında kaldı ve sağlıklı bir şekilde ölçülmesi mümkün olmadı. Ama bu pek önemli bir konu değil. Bunun dışında, 55 Hz ve 75-80 Hz civarlarında salonun havalandırma borusundan kaynaklandığını tahmin ettiğim çukurlar (frequency response dips) var. Bu çukurlar Corner Horn’un başka ölçümlerinde bulunmadığı için kolonlardan kaynaklanıyor olamaz. Salonun zemini çok sert olmadığı için en alt frekanslarda biraz zayıflığa neden olmuş olabilir.

Kolonun tam karşısında (on-axis), yani 0 dereceden yapılan ölçümlerde 170-350 Hz arası ortalama 5 dB civarında yüksek gözüküyor.

Genelde on-axis frequency response’un en düzgün olması, açı değiştikçe ortaya bazı hataların çıkması beklenir. Ancak, bu kolonda 15 ve 30 derecelerdeki sonuçlar on-axis’ten daha dengeli.

Kolonun tasarımı sırasında polar response konusunda herhangi bir çalışma yapmamıştım. Zaten mevcut teknolojiyle bu pek mümkün gözükmüyor. Chorn’ların köşeye yerleştirildiklerinde 45 derece ile içe baktıkları göz önüne alındığında tam karşıdan dinlenmeleri uygun değil. Çünkü bu durumda dinleyiciyle kolonlar arasındaki açı aşırı geniş oluyor. Optimum dinleme noktasında Chorn’ların dinleyiciye yaptığı açı 15 ila 25 derece arasında oluyor. Bu nedenle bu açılardan yapılan ölçümler 0 derecedekinden daha önemli gözüküyor.

Dinleyiciye ulaşan toplam sesin yaklaşık yarısının oda duvarlarından yansıyan sesler olduğu düşünülürse “power response” yani kolonun tüm açılara yaydığı sesin toplamı da oldukça önemli. Power response’un önemli bir göstergesi olarak kabul edebileceğimiz 0, 15, 30 ve 45 dereceden yapılan kayıtların toplamına bakıldığında 38-450Hz arası oldukça dengeli çıkıyor. Önemli derecede geniş herhangi bir frekans aralığında baskınlık veya zayıflık yok.

Salondan kaynaklandığı bilinen 55 ve 75 Hz civarındaki çukurlar hariç tutulduğunda power response’un 1/6 oktav ortalama değerleri +-3 dB’lik bir aralıkta kalıyor.

Çoğu üretici firma frequency response değerlerini 1/3 oktav ortalama ile veriyor. Bu şekilde, yine salondan kaynaklanan çukurlar hariç tutulduğunda CHorn’un değerleri +-2 dB’lik bir aralıkta kalıyor.

Mid ve tiz hornların da 15-30 derece aralığındaki response’u düzgün olduğu veya uygun şekilde yerleştirildikleri takdirde kolonun toplam frequency response’u oldukça düzgün çıkacaktır.

Çeşitli açılardan (0, 15, 30, 45 derece) yapılan ölçümler kolonun iki yanından gelen sinyallerin 500 Hz’de birbirini olumsuz etkilemediğini gösterdi. Bas horn mevcut driver’la 450, belki 500 Hz’e kadar kullanılabilir gibi gözüküyor. Ancak 700 Hz ve üstünde bir çok rezonans görülüyor. Hornresp’e göre de 700 ve 1kHz civarında back air chamber’ın hacminden kaynaklanan rezonanslar var. İleride farklı bir mid driver kullanmak veya mevcut driver’ı rahatlatmak amacıyla bas kısım elektriksel olarak 500Hz’ten filtrelenmek istenirse filtrenin yeterince etkin olamayacağı 700Hz gibi frekanslardaki rezonansların giderilmesi için back air chamber iç yüzeyinin 5cm kalınlığında cam elyafı tarzı bir malzeme ile kaplanmasında fayda var.

Spor salonundaki ölçümler farklı açılardaki frequency response’un saptanması açısından çok faydalı oldu. Modların etkisi nedeniyle küçük bir mekanda bunu sağlıklı olarak saptamak pek mümkün gözükmüyor.

Klipsch Bulletin Board’da K33E için bir kaç ayrı spesifikasyon (Thiel-Small parameters) var. Chorn ölçüm sonuçları yeni K33E’nin BL (bobinin maruz kaldığı manyetik gücün göstergesi) ve Mms (hareketli kütle) parametrelerinin eskisinden farklı olarak sırasıyla 9.8 ve 106gr yerine 12 ve 80gr olduğunu gösteriyor. Empedans ölçümünde de rezonansın 38 Hz çıkması bu ihtimali getirmişti aklıma. Yeni K33E ile bas horn 450-500 Hz’e kadar kullanılabilir. Ancak 38 Hz’in altında biraz zayıf kalıyor. (Odada yapılmış ölçümlerde ise 3m mesafe, 0 derecede bas roll-off 32Hz’den başlıyor. Yalnız bu ölçümlerden sonra woofer bağlantılarında 3 ohms civarında seri direnç saptamıştık. Bu nedenle bu ölçümlerin tekrar yapılmasında fayda var.) CHorn’u eski tip K33E ile 400 Hz’e kadar kullanıp bas performansı artırmak mümkün gözüküyor. Ev ortamında yapılacak ölçümlerle durumu tekrar değerlendirmekte fayda var. Söküp takmak epey zahmetli ama benim woofer’larla da ölçüm ve dinleme yapılabilir. Ama dinleme testi için öncelikle sağdaki kolon için köşe ayarlanmalı. Yeni K33E’ler ise benim LaScala’da eskilerden daha iyi sonuç verebilir.