Je asi zbytečné připomínat, že anglický "woofer" je něco jako "hloubkáč", reproduktor určený pro reprodukci hloubek, nebo chcete-li ještě méně slangově, pro reprodukci hlubokých zvuků. Obvykle tvoří část, nebo díl vícepásmové reproduktorové soustavy. V angličtině je "woof" hluboký zvuk, zvláště hluboké štěkání psa (ale taky útek tkaniny). Subwoofer je tedy ještě něco pod wooferem. Pojem subwoofer zdomácněl postupně i v češtině jako označení samostatného reproduktoru s ozvučnicí a většinou i vlastním zesilovačem, určeného pro reprodukci nejhlubších zvuků a pro podporu zpravidla menších reproduktorů a reproduktorových soustav, v pásmu nejnižších zvukových kmitočtů.

K rozšíření subwooferů přispěl především současný rozvoj vícekanálového zvukového doprovodu videa, jinými slovy dnes módní tzv.domácí kina. Zvukové systémy pro digitální video, jako Dolby Digital, DTS nebo MPEG Multichannel, používají kromě pěti hlavních reprodukčních kanálů ještě zvláštní kanál pro nízké a nejnižší zvukové kmitočty, označovaný jako L.F.E. (Low Frequency Effect, efektový pro nízké kmitočty). A ten se reprodukuje standardně samostatným subwooferem. Ale zvláštní výstup pro subwoofer měly již i mnohé dřívější A/V receivery a zařízení pro reprodukci zvukového doprovodu videa případně televizního zvuku v systému Dolby Surround, a Dolby Surround Pro Logic.

Velmi oblíbené jsou dnes také komplety menších, obvykle aktivních subwooferů s malými a dokonce velmi malými satelitními reproduktory. Používají se zvláště u multimediálních počítačů, ale i všude kde uživateli vyhovují malé rozměry subwooferu i satelitů. Nepříliš velký subwoofer lze umístit téměř kamkoliv a velmi malé satelity se velmi snadno umístí rovněž téměř kdekoliv do vhodných míst, např. v běžném nábytku. A pro mnohé je pak efekt reprodukce dostatečně bohaté v hloubkách s viditelnými pouze velmi malými reproduktorky docela příjemný a pro ty méně informované to může být i značně překvapivé.

Zbývá snad dodat, že i při reprodukci jen stereofonní může být podpora hlavních reproduktorů subwooferem účelná. Podpora subwooferem může být vhodná i když hlavní reproduktorové soustavy mají deklarovaný dostatečně nízký dolní mezní kmitočet. Mnozí milovníci věrné, kvalitní reprodukce proto také používali samostatné subwoofery již dávno před příchodem vícekanálové reprodukce typu domácí kino. Samozřejmě ne každý je zaměřen na kvalitní reprodukci hloubek. Ne každý nejnižší složky zvukového spektra vůbec v reprodukci dostatečně vnímá, nebo postrádá. Zvláště jestliže je dlouhodobě zvyklý na poslech jen z nepříliš kvalitních přehrávačů a laciných radiomagnetofonů.

Avšak i leckterý ctitel kvalitní reprodukce zvuku si často nevšimne, že ty nejnižší složky hlubokých tónů v reprodukci chybí nebo jsou slabé, kolísají v intenzitě tak, že občas jsou slyšet víc, občas se nějaká nota zcela ztratí. Že ve zvuku varhan nebo symfonického orchestru chybí nejhlubší zvukový základ, základní kmitočty, a slyšet jsou jen vyšší harmonické nejnižších tónů. Ne každému, vadí, že pak vlastně slyší více či méně zkreslený zvuk, při nejmenším zvuk jiný než by jinak slyšel při přímém poslechu. A kdo je zvyklý poslouchat jen současný tržní pop byť i věhlasných hudebních skupin, nemusí se o vlastnosti svého zařízení v oblasti nejnižších kmitočtů nijak zvlášť starat. Aby slyšel dostatečně hlasitě typické bouchání bubnů a rytmiky převážně postačí zařízení hrající jen do nějakých 80-90Hz. V takovém případě bude subwoofer téměř zbytečný, snad jen s výjimkou podpory velmi malých satelitů.

Ovšem majitel domácího kina s kvalitním, výkonným subwooferem si může s požitkem vychutnávat dunění explozí, otřásající podlahou a bránicí, dupání prehistorických příšer, rachot hroutících se domů a ohromující zvukový doprovod jiných podobných akcí a katastrof, tak oblíbených v současné videoprodukci, zvláště made in USA. Pro posluchače s ušlechtilejším zaměření budou s podporou kvalitního subwooferu asi nejzajímavější varhany, a samozřejmě symfonická hudba, skutečně věrný, plný zvuk velkého orchestru. A milovníci kvalitní, věrné reprodukce, si pak mohou vychutnat kromě plného zvuku symfonického orchestru nebo varhan třeba i takové "chuťovky" jako je proslulá nahrávka Slavnostní předehry 1812, P.I. Čajkovského, vydaná firmou Telarc s nefalšovanými výstřely z děla.

Můžeme tedy shrnout. Subwoofery mohou být různé, malé, větší, pasivní aktivní atd. Od těch malých, určených převážně pro podporu malých satelitů samozřejmě nebude možné očekávat příliš ohromující výkon. Ovšem pokud na to máte, můžete si dnes pořídit subwoofer, schopný odevzdat třeba ještě na kmitočtu 25Hz akustický výkon otřásající podlahou a vyvolávající až nepříjemné vibrace v krajině břišní. Samozřejmě, ne každý potřebuje k dokonalému štěstí vibrace podlahy a bránice. A také, ne každý vlastní poslechový prostor, v němž si může něco podobného dovolit, aniž by musel brát ohledy třeba na sousedy. Je tedy na každém, aby nejprve sám zvážil své možnosti a potřeby. Pak teprve má smysl uvažovat jaký subwoofer si vybrat, nebo zda vůbec nějaký potřebuji. Jestliže nepatříte do kategorie posluchačů pro které subwoofery smysl nemají, čtěte dál.

Dočtete se nejprve proč samostatný subwoofer. Jaké to má výhody, případně nevýhody. Pak stručně zrekapitulujeme různé možnosti konstrukce subwooferů a zkusíme poradit, jak vybírat. Jestliže máme vybráno, může být další otázka "kam s ním" a tady si tak trochu připomeneme i moje dřívější povídání na téma "zvuk a prostor" (Stereo&Video 5/2000, str.90). Pro dosažení optimálního výsledku je nezbytné subwoofer nejen vhodně umístit a správně připojit, ale také správně nastavit. U současných aktivních subwooferů je správné nastavení velmi důležité. Nabídneme k tomu několik postupů. A nakonec si můžeme vychutnat výsledek.

Proč subwoofer - důvody pro a proti
Samostatný subwoofer je do značné míry možné pokládat za logický, další vývojový stupeň vícepásmových reproduktorových soustav. Asi nebude nutné připomínat, proč se pro kvalitní reprodukci zvuku používají reproduktorové soustavy s reprodukcí dělenou do dvou nebo více kmitočtových pásem. Důvody pro kmitočtově dělenou reprodukci zvuku jsou dnes všeobecně známé. Jsou to jednak důvody konstrukční, ale hlavě důvody fyzikální. Jde tu především o značný kmitočtový rozsah slyšitelných zvuků a odpovídajících vlnových délek zvukových vln. Pro techničtěji orientované čtenáře je to poněkud podrobněji vysvětleno v krátkém doplňujícím článku "Od vícepásmových reproduktorových soustav k subwooferům". Jestliže vás technické podrobnosti příliš nezajímají, čtěte dál.

Vraťme se nejprve k základnímu tématu, proč samostatný a oddělený subwoofer. Nejstručněji, protože je to z více důvodů výhodné. Jeden z důvodů, převážně nepříliš často uváděný, a přesto významný, souvisí s tím co jsem se pokusil vysvětlit už v mém povídání na téma "zvuk a prostor" (Stero&Video 5/2000). V obvyklých, uzavřených poslechových prostorech je optimální umístění zdroje nejhlubších zvuků převážně jiné, než optimální umístění hlavních reproduktorů, ať už v systému domácího kina, nebo u reproduktorů pro reprodukci jen stereofonní. Druhý důvod spíše vysvětluje proč je možné prostorově oddělit subwoofer od hlavních reproduktorů a také proč stačí jen jeden subwoofer i při vícekanálové reprodukci. Připomeneme si to jen velmi stručně.

Hluboké zvuky a složky složitějších zvuků o kmitočtech nižších než přibližně 100-150Hz se téměř vůbec neuplatní při směrové lokalizaci zdroje zvuku a směrovém slyšení. Ke směrové lokalizaci a vjemu prostorového slyšení přispívají nejvíce signálové složky v pásmu kmitočtů přibližně až od 200-300 Hz do 5-8kHz. Jestliže tedy k prostorovému slyšení nijak nepřispívají signálové složky o kmitočtech pod asi 100-150Hz, je možné pro jejich reprodukci použít samostatný reproduktor, umístěný téměř libovolně. Při vícekanálové, nebo jen stereofonní reprodukci je pak možné použít jen jediný, společný subwoofer pro podporu všech kanálů, tak jak je to v současné praxi nejběžnější.

Ještě poznámka k důvodům občas uváděným proti subwooferům. V době, kdy jsem se začal profesně zabývat reprodukcí zvuku byly v oblasti vysoce kvalitní reprodukce na vrcholu tzv. koaxiální reproduktory. V nejjednodušší verzi to jsou konstrukce, kde uvnitř hlubokotónové jednotky je soustředně umístěný malý výškový reproduktor. Takto byl konstruován např. kdysi proslulý reproduktor LC1A, firmy RCA. U nás tyto reproduktory používal např. Supraphon jako tzv. zvukové monitory. Jiný, tehdy proslulý byl třípásmový "Triaxial" G 610, rovněž americké firmy Jensen. A byly další, např. britské firmy Tanoy a později třeba ještě také známé britské firmy KEF. Výhodou koaxiální konstrukce je, že hloubkový, výškový, případně i středový reproduktor mohou mít společný akustický střed, jinými slovy vyzařují jakoby ze stejného bodu. Nic ovšem není zadarmo, takže tato koncepce má i své nevýhody. Ale to by bylo na delší výklad.

Mezi vyznavači vysoce věrné reprodukce zvuku je stále ještě hodně těch kteří pokládají koaxiální konstrukce za jediné čisté řešení vícepásmové reproduktorové soustavy a jiná řešení odmítají. Jak to souvisí se subwoofery a proč to připomínám? Po mé přednášce týkající se subwooferů, na konferenci Audio Engineering Society, loni v Mnichově, právě argumentace z řad skalních zastánců koaxialních reproduktorů byla jediná k současné koncepci subwooferů odmítavá. Nicméně běžná praxe i dlouhodobé zkušenosti žádné z argumentů odpůrců subwooferů nijak nepotvrzují, právě tak jako argumenty proti jiným než koaxiálním, nebo chcete-li akusticky koincidentním řešením vícepásmové reprodukce zvuku.

Subwoofery podle typu a konstrukce
V současné bohaté nabídce se pravděpodobně nejčastěji setkáte s aktivními subwoofery se skříňovou ozvučnicí typu bass-reflex. Koncepce s vestavěným vlastním zesilovačem a pak zpravidla i další pomocnou elektronikou, především elektronickou výhybkou, má bezesporu mnohé výhody. Elektronika subwooferu může být navržena optimálně z hlediska výsledné funkce celé kombinace "reproduktor-ozvučnice-zesilovač-výhybka". Jinými slovy vlastnosti zesilovače a další elektroniky mohou být optimálně přizpůsobeny pro zvolený reproduktor (nebo reproduktory) a konstrukci, resp. ladění ozvučnice.

Jestliže bude mít např. váš AV receiver, nebo jiný zdroj audiosignálu pouze linkový výstup pro subwoofer, jak je to dnes běžné, bude nejspíš volba aktivního subwooferu jednoznačná. Pak ale ještě můžete vybírat např. podle typu a konstrukce ozvučnice, podle velikosti, dizajnu a konečně také podle technických údajů a popisu výrobce. A samozřejmě také podle odborných testů, doporučení prodejců nebo odborných konzultantů, nebo jen zkušenějších známých. Ale trochu vlastních znalostí nikdy neškodí. Pak se jistě budete lépe orientovat v současné široké nabídce na trhu, lépe si porozumíte se zkušenějšími a odborníky, a také lépe odhadnete, třeba zda cílem rad prodejce není hlavně něco prodat.

Začněme nejdříve s konstrukcí subwooferu podle typu ozvučnice. Ta může výsledné vlastnosti ovlivnit dosti výrazně. Jak jsem si již řekli, nejčastější v běžné nabídce budou nejspíše subwoofery s ozvučnicí typu bass-reflex. Ta se snadno pozná podle bass-reflexového otvoru, nebo spíše hrdla ve skříni subwooferu. Méně časté bývá použití skříňové ozvučnice zcela uzavřené. Další možností jsou složitější ozvučnice s akustickými obvody. Poznají se podle toho, že nikde není vidět větší kruhový otvor nebo kryt reproduktoru. Reproduktor, nebo reproduktory jsou v tomto případě uvnitř skříně a viditelné jsou pouze výstupní hrdla, zpravidla větších průměrů než jaké jsou běžné u bass-reflexů.

Hrdla i otvory s reproduktory mohou být často umístěny na spodní stěně skříně, takže při běžném pohledu může být viditelná jen skříň s plnými stěnami. V takovém případě bude mít subwoofer podpěry, nožky, nebo hroty, které zajistí nezbytnou výšku dna, resp. spodní stěny skříně nad podlahou. K dostatečně dobré funkci takto konstruovaného subwoferu postačí obvykle výška kolem 7-10cm. Většina takto konstruovaných subwoferů je zpravidla již při návrhu počítána na vzdálenost podlahy danou výškou dodávaných podpěr, takže výšku spodní stěny subwooferu nad podlahou nemá smysl dále zvětšovat.

Zbývá snad ještě připomenout, že u subwooferů téměř vůbec není důležité kam jsou nasměrovány reproduktory nebo výstupní hrdla, protože hluboké zvuky se od subwooferu šíří vždy téměř rovnoměrně do všech směrů poslechového prostoru. Pak příliš nevadí ani poměrně blízké plochy podlahy a stěn, dokonce ani nasměrování "do stěny". K umístění subwooferů se však ještě vrátíme. Zde jen znovu připomeneme, že u subwooferu příliš nezáleží ani na směru ani na umístění reproduktorů a hrdel. A bude-li se vám líbit nebo vám jinak vyhovovat subwoofer s reproduktory a hrdly směrovanými do podlahy, neobávejte se, že jen proto bude horší ve srovnání s jinou konstrukcí, např. s reproduktorem na čelní stěně.

Dodejme ještě, že složitější konstrukce ozvučnice dává konstruktérovi více možností. Tak např. ozvučnice se složitějšími akustickými obvody umožňují dosáhnout požadovaných akustických vlastností s menšími rozměry skříně ozvučnice. Příkladem takových řešení jsou třeba hlubokotonové jednotky řady Acoustimass, pro soupravy reproduktorů s velmi malými satelity, známé americké firmy Bose, nebo většina malých subwooferů dodávaných v reproduktorových soupravách k multimediálním počítačům. Můžeme tedy shrnout. Typ ozvučnice může značně ovlivnit výsledné vlastnosti subwoferu, avšak nemusí být jen sám o sobě rozhodující. Jestliže chcete vědět o ozvučnicích subwooferů o něco víc, čtěte druhý doplňující článek "Subwoofery a jejich ozvučnice".

Zcela jistě značně záleží také na výběru nebo konstrukci použitého reproduktoru, nebo reproduktorů. To nejzákladnější jsem si již připomněli v úvodu a poněkud více podrobností najdete v prvém doplňujícím článku. Jestliže vás technické podrobnosti příliš nezajímají, postačí pouze připomenout, že konstrukční požadavky na hlubokotonový reproduktor mohou být poněkud jiné pro uzavřenou skříňovou ozvučnici a poněkud jiné pro ozvučnici typu bass-reflex. Obdobně to platí i pro požadavky na reproduktory pro složitější ozvučnice, např. s akustickými obvody. Ty mohou být mimo jiné na stejný výsledný akustický výkon menší, než reproduktory pro jednodušší ozvučnice.

Avšak je možné zkonstruovat výkonný subwoofer i s výrazně menší, nejjednodušší uzavřenou skříňovou ozvučnicí. Ovšem za cenu nižší účinnosti reproduktoru. Pak ale na stejný akustický výkon bude potřeba výrazně větší elektrický příkon a tedy mnohem výkonnější zesilovač. Takto je řešen např. subwoofer typ ASW2500 firmy B&W. Je zde použit speciální reproduktor o průměru 25cm s extrémní délkou kmitací cívky a extrémním rozkmitem membrány. Ale až uvidíte reklamu na tento subwoofer, všimněte si jaký výkon má jeho zesilovač. Musí totiž dohnat o dost nižší účinnost reproduktoru.

Takže, i zde platí, že nic není zadarmo. A ještě něco. Z tohoto příkladu je mimo jiné také zřejmé, že údaj o výkonu vestavěného zesilovače sám o sobě nic neříká o akustickém výkonu subwooferu. Chcete-li k tomu vědět o málo víc, čtěte první doplňující článek. A ještě poznámka. Podobný efekt, tj. možnost zmenšit objem ozvučnice za cenu ztráty účinnosti by mohla mít i jen zvýšená hmotnost kmitacího systému reproduktoru, nebo poněkud výhodnější použití dvou reproduktorů akusticky v serii (tj. za sebou). Ta druhá možnost se někdy využívá, ale stále platí, že nic není zadarmo.

Na výsledek má bezesporu výrazný vliv také použitá elektronika. Jsou na ní kladeny v podstatě stejné základní požadavky, jako na elektroniku pro celopásmové aktivní reproduktorové soupravy, ale značnou výhodou je možnost omezení pracovního kmitočtového pásma výkonového zesilovače. Předností subwooferů s vlastní vestavěnou elektronikou je také elektronicky řešená výhybka, dnes téměř vždy s plynule nastavitelným mezním kmitočtem, nejčastěji v rozmezí nejméně od 60 do 140Hz. Většina aktivních subwooferů má sice svorky pro přímé připojení na výkonový zesilovač, ale z důvodů již naznačených se zpravidla optimální funkce dosáhne nejsnadněji s vestavěnou elektronikou a připojením subwooferu přes linkový vstup.

Většina aktivních subwooferů má v poslední době linkové vstupy pro dva stereokanály. V případě připojení takto vybaveného subwooferu na linkový výstup pro subwoofer na AV receiveru nebo jiném signálovém zdroji s vícekanálovou reprodukcí je pak obvykle jedno který z obou linkových vstupů se použije, protože za oběma vstupy následuje zpravidla jen napěťově součtový obvod, v němž se signály z obou vstupů sčítají a dále se zpracovává jejich součet. Některé konstrukce zvláště menších subwooferů, dodávané v soupravě se satelity mohou být vybaveny elektronikou s výkonovými výstupy i pro připojení satelitů.

Dražší subwoofery bývají dnes dokonce vybaveny dálkovým ovládáním. To umožňuje obvykle jen ovládání dělícího kmitočtu a hlasitosti, výjimečně i přepnutí fáze. Dále zde bývá ještě elektronika pro automatické zapínání plné funkce subwooferu po příchodu signálu na linkové vstupy. Tato automatika může být také vypinatelná, nebo s možností přepnutí do stavů "trvale vše vypnuto", "trvale vše zapnuto", "automatické zapínání". Automatika zapínání a vypínání může být někdy zdrojem nechtěných efektů, např. když vypne po nějakém čase, kdy právě v LFE kanálu nic není a zapne pak naopak pozdě, takže místo náhlé dunivé exploze uslyšíte jen opožděné dunivé doznění.

Na závěr ještě alespoň zmínka o některých méně běžných konstrukcích, především o aktivních subwooferech s elektromechanickou zpětnou vazbou. V těchto subwooferech je pohyb membrány snímán zpravidla velmi lehkým akceleračním snímačem a přes tento snímač je zavedena záporná zpětná vazba. Ve smyčce zpětné vazby je pak současně výkonový zesilovač i reproduktor. Zpětná vazba v tomto případě linearizuje nejen zesilovač, ale i reproduktor.

Takto řešené hlubokotonové jednotky použila kdysi jako jedna z prvých firma Philips u svých aktívních reproduktorových soustav. Subwoofery na podobném principu nabízí již delší dobu např. americká firma Velodyne. Řešení je to bezesporu elegantní, avšak jako v jiných případech, nic není absolutně dokonalé, takže ani od této koncepce nelze čekat zázraky. Totéž platí i o mnoha dalších méně běžných a také méně často užívaných konstrukcích.

Jak a podle čeho vybírat
Jestliže jste četli pozorně, víte už o subwoferech dost. Ale podle čeho vybírat, když o žádné ze známých nebo popsaných konstrukcí nelze říci, že je jednoznačně a za všech okolností nejlepší ? Jak už jsem naznačil, nejdříve je potřeba si ujasnit co skutečně chci, nebo potřebuji a co si mohu dovolit, a to nejen finančně. A pak bude značně záležet na tom, zda budu vybírat subwoofer k doplnění svého stávajícího vybavení, třeba pro reprodukci jen stereofonní, nebo zda se bude jednat o zcela nové vybavení, např. typu domácího kina. V tom druhém případě může být účelné vybírat, nebo si nechat odborně navrhnout celou sestavu přístrojů včetně soupravy reproduktorů, obsahující samozřejmě i vhodný subwoofer. Tomu kdo má dostatek financí odborný návrh a výběr jednoznačně doporučuji. Ušetří tím především svůj čas, ale ač se to může zdát nelogické, často i své peníze.

Kdo chce ale vybírat sám, rozhodně si více užije. Ovšem často nejen radosti z výsledku, ale i větších či menších starostí. Takže pro vybírání alespoň několik rad. Doporučuji začít poslechovým prostorem. Do malého poslechového prostoru bude nejspíše stačit subwoofer s menším akustickým výkonem a rozměrově spíše menší. Pak bude také hodně záviset na našich požadavcích na kmitočtový rozsah, přesněji na dolní mezní kmitočet. Asi to mnohé překvapí, ale vůbec zde nemusí platit jednoduché pravidlo - čím nižší tím lepší (rozuměj výrobcem udávaná spodní kmitočtová mez, dolní mezní kmitočet).

Asi někoho překvapí, že pro většinu všeho komerčního popu, byť i produkovaného světově proslulými skupinami, postačí dolní kmitočet kolem 60-80Hz. Nejnižší zvuk na kontrabasu (čtyř strunném) může mít sice základní kmitočet asi 43Hz, ale převážně se hraje až o oktávu výš. Velký symfonický orchestr může v některých skladbách potřebovat rozsah jen do 40Hz, ale někde až do 27Hz. Níž hrají jen pedálové rejstříky největších varhan. Super detonace nebo dupání prehistorických příšer samozřejmě ukáže rozdíl, máte-li subwoofer s dolním mezním kmitočtem třeba jen 50Hz nebo 25Hz. U těch nejnižších kmitočtů hraje ale podstatnou roli také celkový odevzdávaný akustický výkon subwooferu.

Pro techničtěji zaměřené čtenáře ještě poznámka k potřebnému akustickému výkonu subwooferu. Tak např.- aby zvuk o kmitočtu 32Hz byl slyšet stejně hlasitě jako jiný zvuk o kmitočtu 500Hz musí mít hladinu akustického tlaku asi o 60dB vyšší. To je výkonově téměř neuvěřitelný poměr 1:1000000. A bude-li mít hladinu akustického tlaku nižší něž asi 60dB nebude vůbec slyšet. U subwooferu bude proto důležitá výkonová dolní mez. Dolní mezní kmitočet subwooferu udaný jen pro slabé signály (nejčastěji) sám o sobě mnoho neříká, jestliže výrobce neudá např. maximální hladinu zvuku, dosažitelnou v určité vzdálenosti (např. 1m), případně ještě nelineární zkreslení při udané maximální hladině. Proto může být často lépe hodnocen subwoofer sice s vyšším udaným dolním mezním kmitočtem, ale vyšším akustickým výkonem.

Jestliže vám technické detaily nejsou příliš sympatické, měli byste si alespoň připomenout, že pro akustický výkon, tedy pro to co budete slyšet je údaj o výkonu zesilovače aktivního subwooferu do značné míry jen relativní. Subwoofer s výkonnějším zesilovačem nemusí být ještě výkonnější zvukově. A jak už jsem naznačil ani o udávaném dolním mezním kmitočtu nemusí vždy a za všech okolností platit " čím nižší tím lepší". Ovšem mezi různými výrobky mohou být značné rozdíly, a to konstrukčně, výkonem, ale i určením, nebo záměrem konstruktéra. Důležité může proto být také zda je vybraný výrobek konstrukčně určen pro náš účel. Takže pak bude asi vhodné vybírat podle dostupných firemních informací a také např. podle recenzí a testů.

Recenze různých autorů bývají často sice jazykově obdivuhodné výtvory, ale téměř vždy jsou v mnohém zatížené specifickými názory a způsoby vyjadřování autora. Cílem firemní propagační literatury je především prodat výrobek. V obou případech je ale možné s trochou znalostí najít něco jako pravdivé jádro. Důležité informace mohou obsahovat také doporučení pro užití, připojení a nastavení. Před konečným výběrem se jistě vyplatí poradit se zkušenějším. A před koupí je pak vhodné si nechat vybraný výrobek odborně předvést. To jsou ovšem rady platné všeobecně. Ale jestliže jste četli pozorně, měli byste vědět dost proto, abyste se dokázali dostatečně orientovat nejen v recenzích a propagační literatuře, ale také třeba odhadnout odbornost prodejce.

Kam s ním
Předpokládejme, že jste si již svůj subwoofer vybrali. Pak bude potřeba rozhodnout jak ho nejlépe umístit. Nejjednodušší odpověď na otázku kam by mohla být - téměř kamkoliv, ale přece jen si dovolím přidat několik stručných rad a doporučení. V našich domácích poslechových prostorech, tedy v našich podmínkách nejčastěji v pravoúhlých místnostech s objemem do asi 50-70m3 doporučuji přednostně umístění subwooferu do rohu místnosti. Je téměř jedno do kterého, ale asi dáte přednost jednomu z rohů ve směru hlavních reproduktorů. Subwoofer by měl být co nejvíc v rohu, ale není příliš kritické, bude-li podle potřeby až o několik desítek centimetrů vysunut některým směrem, např. při začlenění do nábytkové sestavy. Nijak kritické není ani jeho nasměrování. Směrován ke zdi asi nezvolíte, ale pokud snad ano, měla by být ponechána ke zdi dostatečná mezera (nejméně 10cm).

Ve větších a velkých poslechových prostorech nemusí být umístění v rohu subjektivně optimální a pak asi nejvhodnější bude umístění poblíž středu čelní stěny. Důvody pro poněkud jiný pohled na umístění subwooferu v malých a větších poslechových prostorech byly již naznačeny v mém dříve citovaném článku "Zvuk a prostor" (SaV 5/2000). Je důležité si uvědomit, že v malém poslechovém prostoru postačí sice menší akustický výkon subwooferu, ale bude také mnohem více záležet nejen na vlastnostech a poloze subwooferu, ale také na místě poslechu a na volbě vybavení a rozmístění nábytku. Více podrobností lze nalézt kromě citovaného článku "Zvuk a prostor" např. také na webových stránkách web.iol.cz/etos/lrooms.htm.

Často se lze také setkat s otázkou zda má smysl použít dva, případně více subwooferů. Z předchozího výkladu by mělo být zřejmé, proč je nejběžnější jen jeden subwoofer, avšak možností je samozřejmě víc. Např. uspořádání s dvojicí subwooferů po stranách poslechového prostoru, podle doporučení (a s procesorem) firmy Lexicon. Ve velkých poslechových prostorech může často vzniknout otázka zda jeden výkonný subwoofer nebo více menších a pak kam s nimi. V takových případech bych z mnoha důvodů doporučoval individuální posouzení, protože za různých podmínek může být i optimum různé. Individuální posouzení a doporučení může být ale velmi užitečné i v menších poslechových prostorech, protože i tam často ušetří čas i peníze.

Nastavení a zkoušky
Jestliže máte náš subwoofer nejen správně vybraný, ale i umístěný a také propojený s celou funkční sestavou přístrojů a reproduktorů, zbývá už jen jeho správné nastavení. Často bude nutné nastavení nejen ovládacích prvků na vlastním subwooferu, ale také na zdroji signálu pro subwoofer, např. na AV receiveru. Před nastavováním subwooferu důrazně doporučuji podrobně se seznámit s návodem na použití a nastavení příslušného zdroje signálu pro subwoofer, tedy např. AV receiveru a případně ještě překontrolovat správnost propojení. Dále je samozřejmě vhodné se důkladně seznámit i s funkcemi nastavovacích prvků na subwooferu. Nejčastěji bude na subwooferu nastavitelný dělící nebo horní mezní kmitočet a pak hlasitost (zesílení). Často zde bude ještě dvoupolohový přepínač fáze, výjimečně ještě např. přepínač funkčního režimu (např. hudba/video apod.).

U AV receiveru bude podstatné zjistit, zda je vybaven ovládačem dělícího kmitočtu, tj. obvodů pro rozdělení signálu na subwoofer a hlavní reproduktory. V jednodušším případě zde může být přepínač např. s označením "small" (malé) a "large" (velké), kterým se přepíná dělící kmitočet výhybky podle velikosti hlavních nebo satelitních reproduktorových soustav. Z dokumentace bývá zpravidla možné zjistit, jaký dělící kmitočet odpovídá nastavením "small" a "large". Může to být např. 80Hz pro polohu "large" a 140Hz pro polohu "small". Jestliže pak použijete např. malé hlavní reproduktory a na AV receiveru nastavení "small" s dělícím kmitočtem 140Hz, bude logicky vhodné nastavit na subwooferu dělící, nebo horní mezní kmitočet nejméně také na 140Hz nebo o něco výš (snad jedině s výjimkou, kdy by těsně pod tímto kmitočtem vznikala výrazná vlnová rezonance v poslechovém prostoru).

Pak by mělo následovat nastavení hladiny reprodukce subwooferu, resp. vyrovnání hlasitosti reprodukce subwooferu a hlavních reproduktorů. Tato zdánlivě jednoduchá operace zdaleka nemusí být tak snadná. Samozřejmě, přibližné nastavení sluchem je možné bez jakékoliv zbytečné vědy, jen podle vlastního vkusu při poslechu vhodného zvukového materiálu, např. zvukového doprovodu videa z DVD přehrávače. Pak se ale často stává, že v některých pasážích byste si na subwooferu spíše přidali a u jiného snímku můžete mít pocity opačné. Máte-li subwoofer s dálkovým ovládáním třeba vám to nebude vadit. Jestliže ale budete chtít nastavení přesnější, doporučuji použít vhodné umělé testovací signály.

Nemáte-li po ruce vhodnou testovací desku (CD nebo DVD) a máte přístup k Internetu, můžete si zkusit stáhnout vzorky signálů pro testování subwooferů firmy ETOS akustika s.r.o. Najdete zde také podrobný návod na jejich použití. Ke kontrole nastavení správné hladiny reprodukce (hlasitosti) subwooferu je zde signál v němž se vibrující hluboký zvuk (opakovaně rychle přelaďovaný o 0.5 oktávy) se středním kmitočtem 64Hz střídá s obdobným zvukem se středním kmitočtem 164Hz. Protože dělící kmitočet mezi subwooferem a hlavními reproduktory bývá nejčastěji v rozmezí 80-120Hz, měl by být hluboký zvuk vyzařován převážně subwooferem, vyšší zvuk hlavními reproduktory. Oba zvuky musí znít při správném nastavení stejně hlasitě. Na stejné adrese najdete i další vzorky testovacích signálů, např. také pro testování optimálního nastavení přepínače fáze. (V brzké době budou tyto testovací signály i na CDéčku.)

Přesné nastavení vyžaduje samozřejmě použít měřící techniky, ale to je zpravidla nezbytné jen v profesionální oblasti. Ovšem ani mezi zvukovými profesionály se na akustické straně bohužel moc často neměří a občasných defektů v akustice nebo nastavení si pak všimnou až za nějaký čas. Na hloubkách se jedná se zpravidla o vliv vlnových jevů, méně přesně vlnových rezonancí v poslechovém prostoru. Pro danou polohu zdroje zvuku a posluchače je možné tyto vlnové rezonance kompenzovat na elektrické straně. Firma Infinity proto nabízí dokonce dva své subwoofery s jednoduchým parametrickým ekvalizerem, kterým je možné vyrovnat jedno vlnové maximum v oblasti funkce subwooferu.

Při nastavování subwooferů v domácích aplikacích téměř jistě vystačíte jen s vlastníma ušima a vhodnými testovacími signály. A ještě jedna rada. Nebojte se i trochu experimentovat. Nejen s nastavením ovladačů, ale např. s polohou subwooferu a hlavních reproduktorů, místem poslechu, s nábytkem a vybavením poslechového prostoru. I k tomu mohou být vhodné speciální syntetické testovací signály. Na závěr ještě jednou k vybavení poslechového prostoru a nábytku. Můžete tak zvláště na hloubkách hodně vylepšit, ale i zhoršit. Jistě si dovedete představit, jak bude znít reprodukce v prázdné a naopak vhodně zařízené místnosti. A pozor také na uvolněné a rezonující díly nábytku. Váš subwoofer je může snadno přivést do výrazných vibrací, doprovázených velmi záludnými a nepříjemnými pazvuky. Z takových efektů ale nemůžete vinit váš subwoofer.

Od vícepásmových reproduktorových soustav k subwooferům

Subwoofer lze pokládat za logický, další vývojový stupeň vícepásmových reproduktorových soustav. Proč vícepásmové reproduktorové soustavy a nyní i samostatné subwoofery? Důvodem je velký kmitočtový rozsah slyšitelných zvuků a odpovídajících délek zvukových vln. Tak např. zvuková vlna o kmitočtu 20Hz má ve vzduchu vlnovou délku přibližně 17m. Pro 20kHz je odpovídající vlnová délka tisíckrát kratší, tedy jen 17mm. K vybuzení zvukových vln o délce několik metrů je potřeba dostatečná plocha i dostatečný rozkmit membrány reproduktoru. Čím silnější a hlubší zvuk, tím větší musí být buď plocha nebo rozkmit (výchylky) kmitající membrány. Rozhodující je součin plochy a rozkmitu membrány.

Hlubokotónové reproduktory mívají proto větší rozměry membrány a kmitací i pohonný systém je konstruován tak, aby umožňoval větší lineární výchylku, tedy větší rozkmit při kmitání membrány. Ale čím větší rozkmit, tím obtížnější je dosažení lineární funkce reproduktoru, tj. lineární, přesně přímo úměrné závislosti výchylky membrány na budícím proudu. Není-li podmínka linearity splněna, vzniká nelineární zkreslení vyzařovaného zvuku. Podmínka linearity může být splněna vždy jen v určitých mezích rozkmitu, nebo výchylky membrány.

Je sice možné zkonstruovat reproduktor s mimořádně velkým rozkmitem membrány, ale nic není zadarmo. Takový reproduktor je pak z více důvodů méně účinný, nebo mnohem dražší. Na stejnou účinnost je pak potřeba mnohem větší nebo mnohem dražší permanentní magnet. Anebo je pak reproduktor podstatně méně účinný a potřebuje proto na stejný akustický efekt mnohem větší elektrický příkon. Většinou se proto volí vhodný konstrukční i funkční kompromis. Zpravidla to bývá spíše větší průměr membrány (nejčastěji 20-40cm) a rozumný mezní rozkmit (10-20mm).

Pro ty techničtěji orientované čtenáře dodejme ještě, že rozhodující z hlediska akustického výkonu je tzv. objemové zrychlení částic vzduchu, vyvolané membránou. Potřebný rozkmit membrány běžného reproduktoru proto klesá s druhou mocninou kmitočtu. Největší rozkmit proto také potřebuje přímo vyzařující, membránový reproduktor na svém dolním mezním kmitočtu. Čím vyšší kmitočet vyzařovaného zvuku, tím menší je potřebný rozkmit membrány. Takže jestliže na určitý akustický výkon je např. na kmitočtu 40Hz nezbytný rozkmit třeba 16mm (+8mm), pak pro 80Hz to bude jen 4mm (+2mm) a na 400Hz už jen 0.16mm (+0.08mm). Ale zkuste si spočítat, kolik by pak na stejný výkon musel být za stejných podmínek rozkmit stejné membrány na kmitočtu 20Hz, (mělo by vám vyjít 6.4cm, tj. +3.2cm). Tenhle jednoduchý příklad by měl také naznačit, proč se používá samostatný, speciálně konstruovaný subwoofer jen na poměrně úzké pásmo, nejnižších kmitočtů.

Zatím jsme si alespoň stručně připomněli, proč musí být hlubokotónové reproduktory spíše velké a s možností větší výchylky membrány. Hodně ještě zvláště na hloubkách záleží na ozvučnici. Tak např. výhodné mohou být ozvučnice s akustickými obvody (podrobněji v druhém vloženém článku) ale jak si povíme dále, nic není zadarmo. Teď už jen velmi stručně, proč se naopak pro vysoké kmitočty nehodí reproduktory s velkou membránou. Nejdůležitější důvody jsou dva. Ten první souvisí se směrovostí. Membrána, jejíž rozměry jsou srovnatelné nebo větší než vlnová délka zvukové vlny, vyzařuje zvuk příliš směrově. Čím větší membrána, nebo menší vlnová délka, tím směrovější vyzařování, tedy vyzařování zvuku stále více jen do stále užšího prostorového úhlu.

Žádná větší membrána také na vysokých kmitočtech nekmitá jako dokonale tuhé těleso. Dokonce ani taková, která se na první pohled, nebo spíše na dotek, může zdát dokonale tuhá (např. z titanu, nebo grafitových případně keramických kompozitů). I na takové membráně se na vyšších kmitočtech vytváří drobné dílčí kmity které mají své vlastní rezonance, takže kmitání větší membrány je pak zvláště na vyšších kmitočtech značně složité. Důsledkem jsou více či méně výrazné nepravidelnosti v kmitočtové charakteristice reproduktoru i jeho směrovosti a nelineárním zkreslení a navíc od určitého kmitočtu pak zpravidla rychle klesá vyzařovaný akustický výkon.

Takže pro výškový reproduktor je výhodná velmi malá membrána, zatímco pro nejnižší kmitočty by se spíše dalo říci "čím větší, tím lepší". Ale nic se zpravidla nedá příliš přehánět, takže při konkrétní konstrukci se spíše hledá celkové optimum pro dané podmínky. Ve hře jsou pak i další faktory, na hloubkách především ozvučnice a jak si povíme dále i poslechový prostor a v něm vhodné umístění zdroje nejhlubších zvuků. Optimální umístění zdroje nejhlubších zvuků umožňuje právě samostatný, vhodně konstruovaný subwoofer.

Subwoofery a jejich ozvučnice

Nejednodušší a u hloubkových reproduktorů stále užívaná je uzavřená skříňová ozvučnice. Membrána reproduktoru svojí vnější stranou vyzařuje akustický signál do prostoru, svojí druhou stranou působí pouze na uzavřený objem vzduchu uvnitř těsné skříně. Bez ozvučnice by jinak docházelo k akustickému zkratu, tj. vyrovnávání akustického tlaku mezi oběma stranami membrány. Uzavřený objem vzduchu uvnitř ozvučnice ale působí na vnitřní stranu membrány jako pneumatická pružina. Zvyšuje tak výslednou tuhost kmitacího systému reproduktoru a tím také jeho vlastní rezonanční kmitočet, se kterým úzce souvisí i dolní mezní kmitočet reproduktoru.

Pro subwoofer s uzavřenou ozvučnicí je zřejmě výhodné použít reproduktor s co nejpoddajnějším kmitacím systémem, ale výsledek stále ještě závisí na objemu ozvučnice. Čím větší plocha membrány, tím větší bude potřebný objem ozvučnice na daný dolní mezní kmitočet. Pod dolním mezním kmitočtem může sice reproduktoru do jisté míry pomoci poslechový prostor, ale velký akustický výkon na velmi nízkých kmitočtech není z fyzikálních důvodů dobře možné získat rozměrově malým zdrojem zvuku. Dodejme ještě, že pod dolním mezním kmitočtem kmitočtová charakteristika reproduktoru v uzavřené ozvučnici klesá směrem k nižším kmitočtům se směrnicí - 12dB na oktávu.

Co do složitosti v pořadí druhá je ozvučnice typu bass-reflex. Pozná se podle otvoru, nebo hrdla v ozvučnici, nejčastěji válcového nebo obdélníkového tvaru. Konce hrdla bývají nyní často aerodynamicky rozšířeny. Ozvučnice typu bass-reflex je ve své podstatě akustický rezonátor, avšak s kmitacím systémem reproduktoru pracuje jako poměrně složitý mechanicko-pneumatický, nebo chcete-li, mechanicko-akustický systém. Pro optimální funkci musí být tato ozvučnice dosti přesně navržena, přičemž v návrhu značně závisí na vlastnostech reproduktoru.

Výhodou této ozvučnice je, mimo jiné, že kmitací systém reproduktoru nemusí být extrémně poddajný, ale hlavně, že v úzké oblasti dolního mezního kmitočtu hrdlo ozvučnice účinně podporuje vyzařování membrány do prostoru. Pod dolním mezním kmitočtem se ale situace rychle změní a hrdlo naopak vytváří akustický zkrat. Pod dolním mezním kmitočtem reproduktoru v ozvučnici typu bass-reflex pak kmitočtová charakteristika směrem k nižším kmitočtům klesá ještě rychleji, a to se směrnicí - 18dB na oktávu.

Subwoofer s ozvučnicí typu bass-reflex může být za určitých předpokladů o něco menší než s uzavřenou ozvučnicí, avšak opět není nic zadarmo. Bass-reflex vyžaduje přesné naladění a dlouhodobou stabilitu vlastností reproduktoru, na který je ozvučnice navržena a naladěna. Je také citlivý na buzení pod dolním mezním kmitočtem. Může tak vznikat vysoké intermodulační zkreslení. U aktivních konstrukcí subwooferů s touto ozvučnicí se proto zpravidla volí dolní mezní kmitočet zesilovače velmi blízký dolnímu meznímu kmitočtu bass-reflexu. Zbývá ještě dodat, že princip této ozvučnice je starý snad již 80 let a přes naznačené částečné nevýhody patří ke stále oblíbeným.

Bass-reflex je také možné pokládat za nejjednodušší variantu ozvučnice s akustickými obvody. Složitější konstrukce ozvučnic s akustickými obvody se zpravidla poznají podle toho, že na skříni ozvučnice jsou patrné jen výstupní hrdla, zpravidla větších průměrů. Reproduktor je v tomto případě umístěn uvnitř a žádná strana membrány nevyzařuje do prostoru přímo. Akustické obvody jsou vytvořeny soustavou dutin a hrdel. V nejjednodušším případě jsou to dvě dutiny a jedno hrdlo, častěji dvě dutiny a dvě hrdla. Tento typ ozvučnic používá pro hloubkové jednotky některých svých reproduktorových soustav např. firma KEF. Ještě složitější konstrukce ozvučnice s akustickými obvody používá známá americká firma Bose u svých subwooferů řady Acoustimass.

Tyto ozvučnice mohou být na stejný výkon a dolní mezní kmitočet ještě menší než bass-reflexy. Jejich funkce je převážně blízká akustické pásmové propusti. Navrhují se jen pro určité pásmo kmitočtů, omezené nikoliv jen zdola, ale také shora. Čím užší pásmo kmitočtů se zvolí, tím vyšší je dosažitelný výkonový zisk ve srovnání s ozvučnicemi jednoduššími. Tak třeba při šířce pásma dvě oktávy (např. 30-120Hz) lze dosáhnout zisk asi 4-5dB. To sice na prvý pohled není mnoho, ale výkonově je to už přibližně 2.5 až 3.16 krát. Ve výkonu zesilovače už je to rozdíl nikoliv zanedbatelný. Kromě toho na stejný akustický výkon stačí méně výkonné a menší reproduktory. Na stejný akustický výkon může pak být ozvučnice s akustickými obvody i znatelně menší. Pro výslednou funkci subwooferu může být omezení pracovního kmitočtového rozsahu shora na prospěch, i když elektronicky se to jinak dá zajistit relativně snadno.

Odpůrci složitějších ozvučnic s akustickými obvody zpravidla argumentují rezonančním charakterem použitých akustických obvodů a tím zhoršenou nebo zpomalenou reprodukcí náhlých změn reprodukovaného zvuku. Je při tom zajímavé, že málokomu vadí dost podobné vlastnosti bass-reflexu. U složitějších ozvučnic může být tranzientní odezva (odezva na rychlé změny signálu) skutečně o něco horší, ale přesto si dovolím tvrdit, že pokud jsou zde nějaké slyšitelné rozdíly, v možném tranzientním zkreslení to určitě není. Alespoň pokud je ozvučnice s akustickými obvody správně navržena a naladěna. Mohu to tvrdit s dostatečnou jistotou, protože se po léta zabývám nejen tranzientním zkreslením reproduktorů, ale také tranzientními jevy v poslechových prostorech, a to zvláště na nízkých kmitočtech. A ty v poslechovém prostoru jsou převážně mnohem výraznější.

Dodejme, že byly navrženy a jsou ojediněle užívány ještě nejrůznější další varianty řešení ozvučnic a hlubokotónových reproduktorových jednotek. Na jejich popis zde ale už bohužel není místo. Obecně však platí, že i přes rozdílné vlastnosti a možnosti různých řešení, žádná dosud známá konstrukce není jednoznačně a za všech okolností absolutně nejlepší. A protože fyzika se nikdy nedá ošidit, zázraky se ani v konstrukci subwoferů nedějí.