Honzíkovy vláčky

Reproduktor a ozvučnice v praxi železničního modeláře (1)

Autor: Jan Hlaváček, Viktor Pohořelý Vydáno: 18.2.2025

Nemyslel jsem si, jak moc mi dá zabrat sestavení statě o zásadách vztahujících se k reproduktoru s ozvučnicí v souvislosti s digitalizací železničního modelu a jeho osazením zvukovým dekodérem. I když tyto kritické součástky doznaly za posledních pár let obrovské zmenšení, pořád jen prostorové nároky na jejich instalaci do N-kového modelu vyvolávají modelářům vrásky na čele. Zvláště při plánu ozvučit dříve vyrobené modely. Ono s přípravou na digitalizaci si v drtivé většině případů nedělají výrobci hlavu. Ne tak v Americe. Skvělé příklady jsou vidět na YouTube.

A ještě jeden odstavec, než se ponoříme do tématu. Protože zvukové dekodéry a vše co s tím souvisí – myšlena především jejich instalace do N-kových modelů – je opravdu dosti složitá problematika, požádal jsem o spolupráci na vytvoření této stati devět kolegů – modelářů. Praktickými poznatky a doporučeními přispěl jen Viktor Pohořelý, a tak se stal spoluautorem článku. Většina ostatních se omluvila. (pozn. J. H.)

1. díl

Fyzikální zákony nelze oblafnout

Zvukový záznam v podobě trvanlivé mechanické, magnetické nebo optické stopy zvukových vln lze reprodukovat a libovolněkrát proměňovat ve zvukový signál.¹⁾ Je k tomu potřeba celá řada dílčích komponentů. Hned úvodem je nutné především připomenout, že to celé se řídí přísnými fyzikálními zákony, které nelze jen tak obejít či dokonce obelstít 🙂 .

V textu této stati se budeme teoretické akustice věnovat skutečně jen velmi povrchně a především jen tam, kde narazíme na souvislosti s velmi dílčím problémem, který mezi některými železničními modeláři v současnosti nabývá na významu – a tím jsou ozvučovaná digitalizovaná trakční vozidla a motorové či elektrické vozy.

V učebnicích se lze dočíst, že nahrávání a reprodukce zvuku mohou být mechanické, elektromagnetické nebo optické, a to analogové nebo digitální.²⁾ Přehrávání pak probíhá opačně. Při digitálním záznamu se průběh zvuku vzorkuje podstatně vyšší frekvencí, než je zaznamenávaný zvuk, a zachycují se tak okamžité číselné hodnoty tlaku vzduchu v pravidelných intervalech. Ty se pak zaznamenávají jako číselné (diskrétní, digitální) informace, např. v elektronických pamětech dekodéru, obvykle v komprimovaném formátu MP3. Při reprodukci se z číselných údajů opět vytváří spojitý analogový signál, který se přivede do reproduktoru. A ten slyšíme.

___________________________________________________
1) Podle wikipedie.cz
2) Shrnuje např. opět wikipedie.cz

Kam s ním (s nimi)?

Detaily řešit nebudeme, protože ty už vyřešily zástupy badatelů před námi. My už máme před sebou v krabičce koupený zvukový dekodér s nahraným tzv. zvukovým projektem a řešíme problém, kam ten dekodér v mašince nainstalujeme a také (a hlavně) kam nainstalujeme nezbytnou součást součástkového řetězce, čímž je reproduktor s ozvučnici.

Obr. 1 – Malý reproduktor s ozvučnicí vz. „kostka“. Zdroj V. Pohořelý

Jestliže vážený čtenář nahlédne do nedávno vydaného článku ZDE, přečte si tam stran velikosti komponent, které musí do „vnitřností“ modelu nacpat, jaké má reálné možnosti a jaké ho čekají svízele. Především pak když je vyznavačem modelů v měřítku 1:160 (o měřítku 1:220 raději nemluvě).

Stručně tedy:

v současnosti jsou už na modelářském trhu běžně dostupné maličké zvukové dekodéry s velikostí DPS 14×10 mm (viz např. ZIMO MS500 – bude o nich ještě řeč), stejně tak reproduktory téže firmy LS8x12. To ale není mezní hranice – např. na webu pojezdy.eu (ZDE) lze pořídit i jiné a nejen teto velikosti;
obdobně kvalitní dekodéry nabízí několik dalších firem, u nás nejznámější ESU, Doehler-Haass, Märklin, či americké TCS aj. A nesmíme zapomínat na čínskou produkci a vývoj, kde mnozí vesele nakupují;
firma ZIMO (ale i jiné) nabízí i bezpočet tzv. zvukových projektů, které prezentují zvuky mnoha parních, motorových či elektrických lokomotiv a vozů. V této souvislosti je třeba připomenout skvělou práci, kterou stran zvukových projektů pro české a slovenské modeláře vytváří Petr „Jacek“ Smutek – ZDE;

Za určitých okolností lze tedy tyto nezbytné komponenty (dekodér, reproduktor vč. kabeláže) instalovat i do modelů v měřítku 1:160. Z logiky věci by tedy mělo platit, že co lze instalovat do N-ka, lze v pohodě dostat do modelů pologigantických, gigantických a extrémně gigantických měřítek. Ovšem, není to pravda pokud jde o kvalitu reprodukce zvuku, o šíři dalších možností nemluvě. Větší modelová měřítka umožňují realizovat a osadit výrazně kvalitnější součástky, které budou (stručně řečeno) reprodukovat mnohem kvalitnější zvuk. To ještě současné technologie v extrémním zmenšení nedovolují u malých modelů.

Možná u některých čtenářů nastane zklamání, když si nyní přečtou, že se v této stati nebudeme věnovat tvorbě zvukových projektů. Zdůvodnění je jednoduché. Tohle je výsada skutečných Mistrů. Ostatně, pro koho je počítač každodenní nástroj, má k dispozici patřičný softwar, zná teoretické zásady a chce se problémem zabývat pro svou vlastní potřebu, tak ten už tak dávno udělal. Příkladem nechť je třeba stať ZDE. Sepisovat ale detailní návody typu „jak na to“ nemáme v žádném případě v úmyslu. Především proto, že zastáváme zásadu, že lecjaké činnosti je potřeb nechat odborníkům a jednoduše si výsledek jejich práce za pár korun koupit.

Nebudeme ani popisovat složitosti zvukového dekodéru. Už víme z předešlých článků publikovaných na Honzíkových vláčcích, že jsou cca 3krát dražší jak dekodéry standardní, že mají dostatek funkčních výstupů (které ani v plném rozsahu nelze u N-kového modelu využít). Z hlediska zapojení je to obdobné jako u instalace standardních dekodérů. Nepatrné rozdíly jsou v jejich velikostech od různých výrobců. Podstatné ale je, že jejich velikost se snížila na úroveň toho, co platilo ještě před pár roky pro standardní dekodéry. A to je sympatické.

Tak co nám vlastně ještě zbývá? Ano – instalace reproduktoru s nezbytnou ozvučnicí.

Výběr vhodného reproduktoru a ozvučnice, event. jejich úprava

Zkušenější a sečtělejší kolegové možná vědí o článcích na toto téma, ze kterých by mohli čerpat ostatní modeláři praktické zkušenosti. Nejspíš budou publikovány na nějakých zahraničních webech, možná i ve firemní literatuře, možná na zahraničních diskusních fórech. Možná. Nebýt konzultací s AI, nic moudrého a přehledného bychom v rukách neměli. Jistě, už vidíme škarohlídy, kteří bez obalu čiší oheň a síru na ChatGPT, třeba stejně jako já beru s velkou rezervou cenzurovanou wikipedii.cz. (Za přívlastkem „cenzurovaná“ si stojím, protože k tomu mám vlastní neblahé zkušenosti – pozn. J. H.) A stejně se tam vracíme, protože ne všechno je špatně.

Reproduktor – jeho technické řešení

Reproduktory jsou³⁾ elektro-akustické měniče, které přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii ve formě zvuku. Konstrukčních řešení je bezpočet. Pro námi sledované užití jsou přizpůsobeny reproduktory elektrodynamické (nikoliv elektromagnetické, jak bývá někdy nesprávně uváděno). Hlavní díly tvoří rám, permanentní magnet a cívka, membrána a konektory. Zvuk je vytvářen na základě elektrických signálů přivedených z dekodéru.

V modelové železnici se používají⁴⁾ miniaturizované elektrodynamické reproduktory, často s impedancí 8 Ω nebo 4 Ω. Hodnota impedance musí odpovídat možnostem zvukového dekodéru (např. ESU, ZIMO, Soundtraxx aj.). Pokud si nejste jistí, volte 8 Ω, což je nejběžnější standard. Při nižší impedanci (např. 4 Ω) teče obvodem větší proud, což vyvolá hlasitější zvuk, ale hrozí přetížení zesilovače dekodéru. To je teorie. V praxi evropští výrobci/prodejci maličkých reproduktorů nenabízí 4-ohmové, ale jen 8-ohmové reproduktory, protože zároveň jejich malé dekodéry mají impedanci výhradně 8 Ω.

___________________________________________________
3) Podle wikipedie.cz
4) ChatGPT. Odpověď generována 8. února 2025. https://chatgpt.com/

Jestliže však někdo bude náhodou experimentovat, toto pravidlo by měl ctít. Něco jiného totiž bude, jestliže se modelář rozhodne pro užití více reproduktorů připojených k jednomu dekodéru, např. jedním ze třech způsobů, jak ukazuje obr. 2. To už není teorie, ale v současnosti vcelku běžná praxe, např. u modelů v měřítku H0. Ostatně, i v nabídce pojezdy.eu jsou ozvučnice pro pár reproduktorů – obr. 3. Některá řešení v tomto smyslu jsou prezentována na kanále YouTube „Balíček-modely“ v příspěvku „Ozvučnice OZ-BH1-B pro lokomotivy r. 742.

Obr. 2 – Pro ilustraci zařazujeme obrázek převzatý z YouTube (zdroj citován), který odpovídá na otázku impedance v případě různého zapojení dvou a více reproduktorů (byť toto řešení nepřichází v případě N-ka prakticky v úvahu)

Obr. 3 – Ozvučnice pro dvojici reproduktorů (vhodné pro velké modely)

Impedance ale není jediný parametr reproduktoru, který je nutné sledovat. Další je výkon (ve watech). Běžné modelové reproduktory mají výkon 0,5 W až 2 W. Výkon určuje, kolik elektrické energie reproduktor zvládne bez zkreslení. Musí odpovídat výstupu zesilovače dekodéru, aby nedošlo k jeho přetížení⁵⁾. Konkrétně dekodér ESU LokSound 5 zvládne 1 až 2 W, takže je pro něho vhodný 1W nebo 2W reproduktor. Maličký reproduktor LS8x12 (ZIMO) má výkon jen 0,5W a impedanci 8 Ω, čímž chce být připomenuto, že od takového reproduktoru nelze očekávat řev, který bude slyšet přes celou tělocvičnu, i když hlasitost bude vybuzena na maximum. Dekodéry mají výkon vyšší, takže co? Ano, při přebuzení hrozí kolize. A to ještě nebudeme zabíhat do detailů jako je PMPO, sinus aj., při kterém se výkon uvádí, přestože to je dost podstatné, ale přesahuje to rozsah tohoto článku.

___________________________________________________
5) Výkon reproduktoru musí být stejný nebo lépe větší, než výkon zesilovače dekodéru. – pozn. recenzenta

Frekvenční rozsah (uváděný v Hz, resp. kHz) znamená, že čím je uváděný rozsah širší, tím lepší zvuk (platí obecně). Jenže pozor: Něco jiného je co uvádí datalist a zcela něco jiné, co slyšíme my. A ještě navíc je tady věk posluchače/modeláře. Ale to nebudeme rozebírat. U malých reproduktorů bývá uváděn rozsah okolo 200 Hz až 10 kHz (což je obdivuhodné pro tak malou součástku), ale bude to každému stačit pro ozvučení lokomotivy? 🙂 Tvrdí se, že pro hlubší tóny (např. dieselové motory) se doporučují reproduktory s rezonátorem (ozvučnicí). K ozvučnicím se ale ještě dostaneme.

Nepochybně důležitým parametrem jsou rozměry reproduktorů. Tady se chvilku zastavíme. Všeobecný technický rozvoj v posledních dvou dekádách přinesl neskutečnou miniaturizaci. To se pochopitelně týká i reproduktorů, resp. sluchátek. Copak přechod od několikacentimetrových k několikamilimetrovým rozměrům je vcelku „stravitelný“, ale přechod k reproduktorům/sluchátkům velikosti špendlíkové hlavičky – to už jde za rámec chápání. A co víc? Ta sluchátka v sobě mají ještě zabudovaný „malý počítač“ s vysílačem. Jako například tzv. naslouchátka od WIDEX, které nosí špatně slyšící v uchu. Je to tak. Nebo aplikace v chytrých hodinách? A co teprve prostředky pro pány Bondy? Ale to už jsme daleko. Zpátky na zem.

Dnes se pro modelovou železnici běžně používají reproduktory (podle měřítek) velikosti 20×40 mm, 23×35 mm, 15×25 mm, ale také už 11×15 mm, či 8×12 i jiné. Výrobky i těch mrňavých rozměrů jsou dostupné a nestojí moc, otázkou je ale kvalita přenášeného zvuku, jak už bylo několikrát připomenuto. A co takovýto názor? „Prosím Tě, copak zvuky linoucí se z lokomotivy jsou nějaké líbezné a uchu lahodící tóny? Samé funění, drnčení, chrochtání a vrzání. Tak proč z toho děláte vědu?“ No, v podstatě je to pravda 🙂

Jen pro ilustraci, kam také dospěla miniaturce, přinášíme obrázek převzatý z videa na YouTube (zdroj citace uveden).

Obr. 4 – Ukázka tří reproduktorů: „Palcový“ kruhový reproduktor (vlevo), u nás běžný reproduktor s ozvučnicí (v Americe označovaný jako „kostka cukru“ – vpravo dole) a konečně reproduktor pro iPhone 4 (ve středu) dostupný např. na eBay.com. Podle demonstrátora videa mají všechny tři součástky hodně podobnou kvalitu přenosu zvuku. Otázkou je jejich zabudování do železničního modelu

Takže, bez dalšího pozastavování se a bádání nad kvalitou zvuku, který jsou schopné přenést ty nejmenší dostupné reproduktoru, jestli si někdo představuje, že reproduktor ZIMO LS8x12 (byť s ozvučnicí) poskytne nějaký extra skvělý zvuk, tak bude muset hodně slevit. Prostě, tak to je. Limity fyzikálních zákonů jsem dané. Proto se pokusíme naznačit několik postupů, který subjektivně „rozehraje“ do patřičných frekvencí a dobře slyšitelného zvuku i tyto mrňavé reproduktory. Ale ne vždy, se to povede, což je další svízel.

Jak prakticky vybírat reproduktory a místo pro ně?

1. Podívejte se do manuálu zvukového dekodéru – zjistíte požadovanou impedanci a výkon. Porovnejte to s hodnotami reproduktoru.
2. Nekupujte příliš slabý ani příliš výkonný reproduktor – parametry vždy konfrontujte s dekodérem, který musí zvládnout zátěž. (Tohle je v podstatě teoretická rada, protože v praxi si lze vybrat tak akorát mezi velikostí 8×12 nebo 12×8 mm 🙂 No dobře, a několik málo „odvozenin“.
3. Změřte dostupný prostor v modelu – některé lokomotivy mají víc místa než jiné.
4. Promyslete a přesně si naplánujte nutné úpravy. Hrubé ruční nářadí nechte v šuplíku. Poohlédněte se po možnosti přesné strojní výroby, zejm. pokud budete potřebovat frézovat v závaží apod.
5. Nezapomínejte na ozvučnici. Jsou dvě základní možnosti: použít tzv. „kostku“, nebo ji nahradit; náhradou je buď ozvučnice vyrobená na míru (nejlépe 3D tisk), nebo lze využít některou stávající součástku modelu (např. zátěž, střechu, nádrž, či celou karosérii apod.)
6. Pro hlubší zvuk (hlavně u dieselů) se snažte najít dostatečně velké místo právě pro ozvučnici. Což je u N-ka „knížecí rada“.

Např.

pro ESU LokSound 5 je ideální reproduktor 8 Ω, 1W, rozměry podle místa, ideálně s ozvučnicí;
pro ZIMO MX645 je vhodný reproduktor 8 Ω, 1W nebo 2W, tzv. kostka s ozvučnicí je ideální volba. Vhodnější je dvojité repro.

Poznámka: Ani ChatGPT ale není (vcelku pochopitelně) schopen poskytnout detailní a především aktuální poznatky k instalaci maličkých reproduktorů do N-kových modelů, navíc třeba s upravenou ozvučnicí. Jednoduše proto, že jak jsme zjistili, současný datový fond, ze kterého se generují odpovědi v ChatGPT, je z roku 2023. Za dva uplynulé roky se toho v oboru změnilo moc. Další „sady“ informací se do systému nahrávají postupně, vždy však se zpožděním.

Videa na YouTube pro ilustraci tématu:

Kanál Pojezd.eu na YouTube Viktora Pohořelého – ZDE
57. Speakers, don’t make your next installation a dud pt 1; Model Railroading – ZDE
58. Speakers, don’t make your next installation a dud pt 1; Model Railroading – ZDE
DCC speaker principles | Getting the sound out | Model Railroad Hobbyist – ZDE
Mini Cube Style Speaker Placement and Baffling – ZDE

Foto autoři, internet (zdroje uvedeny)

Autoři děkují recenzentům, kterými byli Jiří Štolba a Bohouš Partyk.