חלק שני: מדוע ובמה שונה הסאב וופר מרמקול רגיל
בכדי להבין את הייחודיות של הסאב וופר בהשוואה לרמקולים רגילים, יש להכיר כמה עובדות פיזיקליות:
- מהנוסחה הבסיסית של מהירות הקול: אורך הגל כפול תדירות הגל = מהירות הקול הקבועה, שהיא כ 340 מטר בשנייה, ברור שככל שהתדר גבוה, אורך הגל מתקצר ולהיפך, ככל שהתדר נמוך יותר אורך הגל מתארך. לדוגמא אורך גל של 50 הרץ = 6.8 מטר.
- ככל שהתדר גבוה ואורך הגל מתקצר, לגל הקול יש יותר אנרגיית קול בגלל צפיפותו, לכן הוא מתקדם באופן טבעי יותר כיווני באוויר, אך גם ידעך מהר יותר בגלל התנגדות האוויר. תדר נמוך המכיל פחות צפיפות אנרגיה, יוכל להתקדם למרחק גדול יותר וגם להיעזר בגלל אורכו, במשטחי המגע שלו.
- רגישות האוזן משתנה עם התדרים והעוצמות. הרגישות קשורה למבנה האוזן ולאופי האנרגטי של גלי הקול שתואר לעיל. אפייני שמיעה ממוצעים המתארים את העוצמה הנדרשת לאותה תחושת עוצמה הנקראים PHONE הוגדרו כאפיין ממוצע על ידי צמד חוקרים בשם Fletcher–Munson וכמובן שונים מעט מאדם לאדם ותלויי מוצא וגיל. ברור כי הרגישות לתדרים נמוכים מאד נמוכה באופן משמעותי ונדרש SPL גבוה מהותית לתחושת העוצמה.
- ככל שמקור השמע קטן יותר ביחס לאורך הגל, כך תפחת כיווניות פיזור הצליל (לכן טוויטרים כה קטנים). אורך הגל בתדרים נמוכים מ 80 הרץ, גדול כמה פעמים מקוטר הרמקול (אפילו "21) ולכן הרמקול הופך למקור רב כיווני בתדרים נמוכים מאד. אם הרמקול המשמיע קטן יותר הוא יכול להיות חסר כיווניות עד 100 הרץ.
- בגלל אורכי הגל הגדולים, ההחזרים מקירות ומשטחים אחרים יצרו החזרים בונים והורסים שיתמכו בחוסר היכולת של האוזן להבחין במיקום מקור גלי הקול. תופעה זו והרב כיווניות, מאפשרים שימוש ברמקול סאב בודד או בקבוצה מרוכזת, ללא פגיעה בתמונת הסטריאו או בתמונה התלת ממדית של המערכת כולה.
- בכדי ליצר רמקול לתדר נמוך מאד, אנו זקוקים למקור קול שיזיז נפח אוויר גדול ותדר התהודה שלו יהיה נמוך כך שיוכל לנוע בתדרים נמוכים. נפח אוויר גדול יושג על ידי קוטר ממברנה גדול ויכולת תנועה ארוכה. תהודה (רזוננס) בתדר נמוך מושגים על ידי מסה (משקל) יותר גדולים של ממברנת הרמקול. דרישות פיסיקליות אלו, מחייבות רמקולים עם נצילות גבוהה, "מנוע" חזק ככל האפשר ומגברים חזקים.
לא פלא שרק ב 1964 יוצר הסאב וופר הראשון ובאופן פופולרי נכנסו לשימוש רק בסוף שנות השישים כיוון שהמגברים לא היו מספיק חזקים עד אז וטכנולוגיות מגנטים וחומרים מהם בונים כיום רמקולים לא היו קיימים. רמקולים בעלי נצילות גבוהה הם רמקולי שופר שהיו קיימים בעבר, אך לשופר יש בעיה: נדרש גודל עצום בפתחו וגם בגודל של אורך התעלה מהרמקול למוצא, בכדי להפיק תדר נמוך. לכן היו רק "באסים" שופריים.
לצורך השוואה, לפניכם ההספק הנדרש בחלוקה לאוקטבות בכדי לייצר את אותה תחושת עוצמה באוזן :
20Hz to 40Hz - power = 512W
40Hz to 80Hz - power = 256W
80Hz to 160Hz - power = 128W
160Hz to 320Hz - power = 64W
320Hz to 640Hz - power = 32W
640Hz to 1,280Hz - power = 16W