Den verden, vi lever i, er indrettet til lyd. Medmindre du bor på toppen af et bjerg (heldigt for dig), er der stor sandsynlighed for, at du oplever, at der kommer lyd fra en masse forskellige højttalere, når du går rundt i din hverdag.

Mobiltelefoner. Fjernsyn. Elevatorer. Bluetooth-højttaleren i metroen, der sender lort ud, som du ikke vil høre.

Og måske vigtigst af alt for os musikere, så giver højttalere os mulighed for at høre vores arbejde i uberørte detaljer.

Men hvordan fungerer højttalere egentlig? Selv om du ikke er nysgerrig efter at vide, hvordan lydpølsen bliver lavet, er det en god idé at have en grundlæggende forståelse af højttalerteknologi, hvis du planlægger at tilbringe dit liv i et studie.

Grundlæggende om lyd

Før vi ser på højttalere, skal vi lige genopfriske, hvordan selve lyden fungerer.

Lyd er i bund og grund mekanisk energi i form af bølger, der bevæger sig gennem et medium - det være sig luft, væske eller fast stof.

Denne bevægelse forårsager lokale ændringer i trykket alt efter bølgeformens form, ligesom de krusninger, der opstår, når du taber en sten (eller din telefon) i vand.

På billedet nedenfor kan du se en sinusbølge på 1 kHz. Kan du se, hvordan der er en stigning efterfulgt af et fald i lydtrykniveauet i forhold til det omgivende tryk? Det er lyd i bevægelse.

Inde i vores ører reagerer tusindvis af små hårceller på disse trykændringer og omdanner dem til et elektrisk signal, som vores hjerner kan fortolke som Nickelback. Eller hvad som helst.

Et analogt lydsignal er lyd i form af elektrisk energi, repræsenteret som en spændingsbølgeform. Her er den samme lydbølge repræsenteret som et elektrisk signal:

Digital lyd er en afbildning af et lagret analogt signal i binært format.

Et lydsignal, uanset om det er analogt eller digitalt, skal omdannes til en lydbølge (mekanisk energi), for at vores ører kan forstå det.

Gå ind i højttaleren.

Hvordan højttalere fungerer: Det grundlæggende

Før vi går i dybden med højttalerkomponenterne, og hvordan de fungerer, skal vi lige have et hurtigt overblik over, hvad en højttaler gør for at genskabe lyden.

Et forstærket lydsignal sendes til en metalspole af tråd. Denne spole reagerer på den elektriske strøm, der flyder gennem den, og interagerer med en magnet inde i højttaleren og får en membran til at vibrere.

Membranen bevæger luft og skaber lydbølger, der er en nøjagtig kopi af det oprindelige lydsignal. Et voila! Du kan høre din mor tale til dig fra den anden ende af landet.

Det er selvfølgelig en voldsom forsimpling. Men nu, hvor vi kender Cliffs Notes-versionen af, hvordan højttalere gør deres arbejde, så lad os bryde tingene ned.

Hvad er der inde i en højttaler?

Lad os se på alle de højttalerdele, der skaber magien...

Højttalerdriveren

Højttalerdriveren er ansvarlig for at omdanne det elektriske signal til lydbølger. Det er den motor, der driver højttalerens lydgengivelse.

Indefra og ud er de komponenter, der udgør en højttaler:

• Stolpe
• Bagerste plade
• Magnet
• Øverste plade
• Stemmespole
• Kurv
• Edderkop
• Konus og surround
• Støvhætte

Stolpe, bagplade og topplade

Polstykket i en højttaler er som en dirigentstok, der holder orkesteret af lyd, der strømmer gennem højttaleren, synkroniseret. Det er den centrale akse, som hele det magnetiske system er baseret på.

Den bageste plade sidder bag stangen, og ikke overraskende sidder den øverste plade ovenover.

Magnet

Den permanente magnet er omgivet af polen og pladerne for at fokusere sit magnetfelt og er fastgjort til højttalerkurven.

Den kaldes en permanent magnet, fordi den altid er en magnet.

Stemmespolen bliver derimod først til en magnet (eller rettere sagt en elektromagnet), når den får tilført en elektrisk strøm.

Stemmespole

Stemmespolen er en tråd, der er viklet tæt omkring en lille cylinder, som nogle gange kaldes en spole. Den ligner lidt en yo-yo.

Når et elektrisk signal løber gennem spolen, bliver den til en elektromagnet, der interagerer med den permanente magnet.

Hvis du husker dine naturvidenskabelige lektioner, vil du huske, at ens kræfter frastøder hinanden, og modsatte tiltrækker hinanden. Dette samspil af magnetiske kræfter skaber den bevægelse, der skubber spolen rundt og i sidste ende skaber lydbølger.

Edderkop og surround

Edderkoppen er et korrugeret stykke materiale, der understøtter svingspolen. Den holder spolen på plads, samtidig med at den kan bevæge sig frit frem og tilbage.

Det lyder som en selvmodsigelse, men det er det ikke. Edderkoppens vigtigste rolle er at gøre det muligt for svingspolen at bevæge sig i kun én retning, nemlig op og ned. Uden edderkoppen ville svingspolen bevæge sig rundt på må og få i højttalerhuset.

Indfatningen har samme funktion som edderkoppen, bortset fra at den holder keglen på plads i toppen af kurven.

Keglen

Højttalermembranen, også kendt som membranen, er en af de få dele, man kan se på en højttaler.

Membranen bevæger sig frem og tilbage som reaktion på de magnetiske impulser fra svingspolen. Keglens bevægelse skaber trykbølger i luften omkring den, hvilket skaber de lyde, du hører.

Støvhætte

Denne lille fyr forhindrer støv og smudspartikler i at trænge ind i højttalerenheden og ødelægge det hele.

Kurv

Er bare et fint udtryk for det hus, der holder alle højttalerdele sammen. Det ligner faktisk lidt en kurv.

Det er altså alt det, der udgør en egentlig højttaler. Men når vi i daglig tale taler om talere, mener vi hele molevitten.

Så hvad skal der ellers til for at få højttalere til at fungere?

Elektriske komponenter

For at få svingspolen til at pumpe med din jam skal du sende den et elektrisk signal. Det gøres med højttalerterminaler og en flettet ledning.

Terminalerne er metalflige eller forbindelsesporte, der forbinder et lydkabel med højttaleren.

Tilsluttet disse terminaler er den flettede ledning, som er fastgjort til svingspolen og giver den det brændstof, den har brug for.

Boliger

En højttaler har brug for en indkapsling, ofte kaldet et kabinet, for at fungere ordentligt af flere grunde.

For det første giver det et lukket miljø, der beskytter de forskellige dele, som driveren består af, mod ting som støv, snavs og hundehår.

For det andet mindsker det faseannullering. Når en højttalermembran bevæger sig, skaber den lydbølger i begge retninger. Uden huset ville disse bølger ophæve hinanden.

Endelig har kabinettet indflydelse på, hvordan lyden fordeles. Lyden kan rettes i en bestemt retning, og lave frekvenser kan indstilles korrekt.

Kabinettet er lavet af et tykt materiale, der ikke er særlig fleksibelt. Træ eller MDF med medium densitet er almindeligt, men plast bruges også.

Forstærkning

Alt dette er godt og vel, men en højttaler i sig selv giver ikke noget brugbart.

Højttalere findes i mange forskellige former og størrelser, men de har alle det samme krav: et lydsignal, der er stærkere end det linjeniveausignal, der sendes ud af afspilningsenheder som f.eks. et tv eller et lydinterface.

En effektforstærker bruges til at forstærke signalet fra linjeniveau til højttalerniveau. Afhængigt af dine højttalere kan dette være en ekstern enhed eller indbygget i selve højttalerhuset.

Aktive højttalere

Aktive højttalere har en indbygget forstærker Yamaha HS5 er populære aktive højttalere til studiemonitorering.

Passive højttalere

Passive højttalere kræver en ekstern effektforstærker for at generere lydbølger fra lydsignalet.

JBL PRX412 er et solidt eksempel på en passiv højttaler, som kræver en ekstern effektforstærker for at give den nok støj.

Hvordan producerer højttalere forskellige frekvenser?

Indtil videre har vi set på, hvordan højttalere omdanner elektrisk energi (et signal) til trykbølger i luften og dermed til lyd.

Men ikke alle frekvenser er lige gode, og en enkelt højttaler, der forsøger at dække alle baser (undskyld ordspillet), vil være en rigtig dårlig højttaler.

Det er derfor, du ser store stakke af højttalere til koncerter. Nogle dækker basfrekvenserne (subwoofere og woofere), andre mellemtoneområdet, og de små diskanter tager sig af alle de høje frekvensområder.

Disse højttalere er alle bygget forskelligt for at kunne håndtere de forskellige frekvenser, de tager sig af.

Men det er ikke alle, der har lyst til at have en kæmpe stak højttalere i deres studie (eller stue), for slet ikke at tale om rodet med effektforstærkere og delefiltre.

Kom ind i højttaleren med flere drivere.

Multi-driver højttalere

Højttalere med flere drivere bruger 2, 3 eller endda 4 drivere af forskellig størrelse til at håndtere forskellige frekvenser. Den mest almindelige af disse er højttaleren med to drivere, også kaldet en 2-vejs højttaler.

Inde i et 2-vejs højttalerkabinet er der et delefilter, som sender alle de høje frekvenser til diskanten og mellemtonen og de lave frekvenser til bashøjttaleren ved hjælp af et højpas- og et lavpasfilter.

At bruge et delefilter på denne måde betyder, at højttaleren producerer et fuldt frekvensområde, samtidig med at den bevarer en lydkvalitet, som en enkelt driver alene ikke ville kunne opnå.

Hvis du laver musik i dit hjemmestudie, er der gode chancer for, at du bruger en 2-vejs højttaler til monitorering, som Yamaha HS5 nævnt ovenfor eller KRK Rokit 5 G4, som ses på billedet nedenfor.

Dual driver-højttalere er fine til indspilning og mixning i dit eget studie. Men når det kommer til mastering (uanset om du bruger en onlinetjeneste som eMastered eller overlader det til en rigtig person), vil du gerne have lidt flere detaljer, så 3- eller 4-vejs højttalere er bedre for dig.

Det samme gælder for kommercielle indspilningsstudier. De bruger måske et par strømforsynede monitorhøjttalere til optagelse og monitorering, men når det kommer til mixdown, tænder de for de store drenge.

Hvad er højttalerimpedans?

Højttalerimpedans er i bund og grund en måde at måle den samlede modstand i den elektriske strøm i højttaleren.

Målt i ohm kommer impedansen fra både modstanden fra stemmespolens ledning og induktansen, der skyldes, at ledningen er viklet sammen til en spole. Induktans adskiller sig fra modstand, fordi den ændrer sig med frekvensen - det kaldes induktiv reaktans.

På grund af denne variabel er impedans forskellig fra 'normal' modstand og beregnes ved hjælp af en kompliceret formel, som musikere aldrig burde behøve at forstå.

I stedet skal du vide, at det er vigtigt at matche impedansen på dine højttalere og din forstærker. Forkert matchet impedans kan resultere i reduceret lydkvalitet, overophedning og i ekstreme tilfælde skade på udstyret.

Husk, børn, at I altid skal parre jeres højttalere med kompatible forstærkere.

Højttalereffekt versus højttalerfølsomhed

Større er lig med bedre, ikke?

Ikke altid. Når de sammenligner højttalere, tilskriver de fleste en højere effekt (i watt) en højere lydstyrke. Men vil du i praksis være i stand til at udnytte den effekt fuldt ud?

En bedre måde at sammenligne højttalere på er ved at se på højttalerens følsomhed. Den måles i decibel og kvantificerer, hvor effektivt en højttaler omdanner elektrisk strøm til lyd.

En højere følsomhed betyder, at en højttaler kan producere mere lyd med en given mængde strøm. Med andre ord er den mere effektiv til at omdanne elektricitet til lydbølger.

Måling af højttalerens følsomhed gør det muligt at sammenligne højttalernes effektivitet og output.

Det er dog stadig vigtigt at tage højde for højttalerens evne til at håndtere strøm, hvis du bruger en ekstern forstærker. Målingen repræsenterer, hvor meget strøm højttaleren kan klare uden at blive beskadiget, så det er vigtigt at sikre sig, at forstærkeren har en udgangseffekt, der svarer til højttalerens.

Om du vælger højttalere med høj eller lav følsomhed, afhænger af kravene til din opsætning. Hvis strømeffektivitet er vigtig (f.eks. i bærbare højttalere eller bilstereoanlæg), er høj følsomhed bedst, mens du i en professionel lydopsætning måske vil have højttalere med en højere effektkapacitet.

Frekvensrespons

Når vi taler om en højttalers frekvensrespons, taler vi om dens evne til at gengive lyd på tværs af en række frekvenser.

Ingen højttaler er perfekt, så en frekvensresponsgraf hjælper os med at se, hvor der kan være toppe eller dale i frekvenser, hvor den fremhæver eller underpræsterer.

Der er et par grunde til, at frekvensgangen for en bestemt højttaler eller højttalere er vigtig.

For det første hjælper det, når man designer et system med flere højttalere, og hvor man skal sætte delefiltrene.

For det andet hjælper det, når du skal vælge de bedste højttalere til den særlige lydopgave, du har i tankerne.

Mens mange forbrugerhøjttalere har et lille "smil" i deres frekvensgang for at forsøde lyden, vil man som musikproducer gerne have et par højttalere med en flad frekvensgang.

På den måde vil ingen instrumenter eller samples blive maskeret af et dyk i de producerede frekvenser eller lyde højere, end de egentlig er, på grund af en top i grafen.

I bund og grund vil en flad frekvensgang i højttalerne sikre, at alt, hvad du hører, er så tæt på den ægte vare som muligt.

Hvad med hovedtelefoner?

Hovedtelefoner bruger samme højttalerdriverteknologi som højttalere. De er faktisk bittesmå højttalere, der sidder over (eller i) dine ører.

Hvordan fungerer stereohøjttalere?

En enkelt højttaler overfører (normalt) lyd i mono. For at få et stereolydfelt skal du bruge to monohøjttalere, der afgiver henholdsvis venstre og højre lydsignal, og som er placeret hensigtsmæssigt.

Men har du nogensinde kigget på en soundbar og undret dig over, hvordan stereofeltet skabes?

Enkeltstående højttalerenheder, der er designet til at producere et stereobillede, har flere drivere placeret i hele enheden.

Stereosignalet opdeles i venstre og højre kanal og sendes i varierende mængder til hver driver for at få et fuldt stereobillede.

Højttalere som disse kommer ofte med en ekstra højttaler - en subwoofer - til at håndtere lave frekvenser og Batmans stemme.

Hvem opfandt højttaleren?

Som med mange andre opfindelser omkring århundredeskiftet er det svært at sige præcis, hvem der opfandt højttaleren. Den opstod med tiden, efterhånden som forskere og opfindere begyndte at forstå mere om lydbølger og elektrisk strøm.

Alexander Graham Bell (ham med telefonopfindelsen) bidrog væsentligt til lydrelaterede teknologier, bl.a. ved at udvikle en tidlig version af højttaleren sidst i det 19. århundrede.

Lige i slutningen af det århundrede kom Oliver Lodge med den første højttaler med bevægelig spole. I 1915 fik den danske ingeniør Peter L. Jensen og Edward Pridham patent på deres opfindelse af et elektrodynamisk højttalerdesign med en trådspole, der var fastgjort til en membran placeret i et magnetfelt.

På den anden side af dammen designede Edward W. Kellogg og Chester W. Rice i 1925 en dynamisk højttaler med membran, som RCA til sidst fik licens til. Dette design indeholdt mange aspekter, som anses for at være grundlaget for moderne højttalerteknologi.

Det kræver en landsby og alt det der. Det er nok at sige, at mange keglehoveder har brugt utallige timer på at sikre, at du i dag kan nyde Nickelback-koncerter i fuld kvalitet.

Fremtiden for højttalere

Teknologien bliver hele tiden mindre og billigere. Det ved vi alle sammen. Men når det gælder højttalere, har det grundlæggende bag teknologien ikke ændret sig meget, siden de blev opfundet.

Faktisk er højttalere en af de mest ineffektive teknologier, vi bruger i dag. Over 99 % af den energi, der går ind i højttaleren, genererer noget andet end lyd. Det meste bliver til varme.

Det er lidt overraskende, at EPA ikke har forbudt brugen af højttalere på grund af deres dårlige energimæssige ydeevne.

Men takket være et nyt materiale, der blev opdaget i 2004, kan fremtidens højttalere blive anderledes.

Grafen er et ekstremt let materiale, hvilket betyder, at det kræver meget mindre energi at bevæge sig frem og tilbage for at skabe en trykbølge. Fremragende nyheder, hvis du er en diskanthøjttaler.

Hvis forskere kan finde ud af, hvordan man med succes kan implementere storskalaproduktion af grafen og integrere det i kommercielle applikationer, kan fremtidens højttalere blive lettere og meget mere energieffektive.

Indtil da må vi nøjes med mini-varmeapparater, der skaber ændringer i lufttrykket på grund af elektriske signaler, også kaldet højttaleren.

Gå nu ud og lyt til musikken!