søndag den 18. marts 2007

Dynamiske høttalere: Kasser, principper og lydkvalitet Part 2.

I denne uge vil vi atter med vanlig dødsforagt kaste os ud i beskrivelsen af den dynamiske højttaler og alle dens problemer. I sidste uge var det mest de principielle problemer omkring højttaleren i boxen, vi behandlede. I denne uge vil vi udvide perspektivet til også at omfatte de forskellige muligheder for udstrålingsmønstre i forskellige højttalerenheder og vi vil prøve at vurdere, hvorvidt målinger kan beskrive den opfattede lydkvalitet. Vi skal for en ordens skyld advare om, at stoffet i dag er ret tørt.
Det allerstørste problem forbundet ved konstruktionen af en flervejshøjttaler er det alt andet end homogene udstrålingsmønster fra højttalerenhederne. For at opnå den nødvendige stivhed til at kunne bevæge sig som et stempel, skal en bashøjttalerenhed således have en ganske dyb kegle for en given masse uanset membranmaterialet. Nu ser man sjældent meget kræmmerhusformede basmembraner, men det er nu mest fordi man i nutidens små højttalerenheder tilstræber en høj øvre grænsefrekvens, og her er den dybe membran, der jo spiller ind i sig selv og genererer masser af interferens ved højere frevenser, ganske håbløs. Bashøjttaleren er således for det meste af en fladere profil, end godt er for optimal dybbas. Hvordan enhedens udstrålingsmønster er, er som vi skal se , desværre en uundgåelig funktion af den anvendte enheds diameter og tillige membranens profil. Vi kan dog allerede nu afsløre, at homogeniteten i udstrålingen fra en dynamisk bashøjttaler allerede fra et par hundrede hz begynder at se noget tvivlsom ud.
Nu er det godt nok moderne at undgå at anvende egentlige mellemtonehøjttalere, fordi mange mener, at det komplicerer højttaleren unødigt. Som allerede nævnt omkring bashøjttaleren og dens membranprofil, er virkeligheden dog desværre den, at denne profil helt afgørende bestemmer højttalerens stivhed og mellemtoneegenskaber. En meget flad profil, som vi ser i mange Scan-Speak topklasseenheder, giver mulighed for at anvende en ganske høj delefrekvens og det gør den særligt anvendelig til 2-vejshøjttalere, men naturligvis ikke uden problemer.
Her forudsættes det bekendt, at øret er særdeles følsomt for selv ganske små faseændringer i frekvensområdet ca. 500 hz til godt 3000 hz. Det er antageligt en overleveret egenskab helt fra istidsmenneskets møde med sabeltigrene, der jo som bekendt endte 1-0 til menneskene. Vi vil senere behandle faseproblematikken. Her skal det blot understreges, at man ikke bør anvende delefrekvenser mellem de forskellige højttalerenheder i ørets mest følsomme område, hvis man har et valg.
Hvis man designer sit højttalersystem som 3-vejs , kan man lade mellemtoneenheden behandle hele det område, hvor det menneskelige øre har størst følsomhed, bestemt en prisværdig ting. At der så også her er mange problemer er en helt anden sag. Igen forudsætter vi bekendt, at den fysiske diameter på en membranhøjttaler bestemmer enheden udstrålingsmønster, der indsnævres opefter. Dette ser man normalt ikke på de publicerede målinger, vel mest fordi de aldrig bliver ret pæne.
Konsekvensen er, at en dynamisk flervejshøjttaler enten har maksimalt jævn frekvensgang lige på aksen eller slet ikke er jævn nogen steder. Dette sidste er muligvis tilfældet med en hel del nyere og nye gulvhøjttalere, der tilsyneladende ikke er beregnet til at blive lyttet til på direkte på aksen, hvorfor vides ikke.
Vi springer lige videre til diskanthøjttaleren, der ikke frembyder helt samme integrationsproblemer med resten af højttalersystemet, fordi ørets følsomhed ved høje frekvenser er meget ringere end ved lave. Faktisk er øret så dårligt, at gradvise, men kontinuerlige fasedrej på flere pi over flere oktaver næppe er hørbare. Det vil i praksis sige, at man ikke kan høre, om diskanten er i modfase, hvis blot faseforløbet fra medfase til modfase og måske tilbage igen er tilstrækkeligt gradvist.  Her er der endeligt et lille lyspunkt for højttalerdesigneren, hvor problemerne synes overkommelige.
Det er de til gengæld ikke ved diskanthøjttalerens udstrålingsmønster, der jo i sagens natur er helt anderledes end mellemtoneenhedens flade membran. Som regel anvendes jo for spredningens skyld domediskanter, der jo formodes at sprede tæt ved 180 grader. Det er desværre ikke korrekt, da den øverste diskant normalt kun reproduceres af domediskantens centrum og dermed kan blive særdeles retningsbestemt, mens resten bliver gradvist næsten halvkugleformet.
Som mellemtid har vi altså 3 forskellige højttalerenheder, der overhovedet ikke bare er en lille smule homogene i deres udstrålingsmønster, idet de alle bliver tiltagende retningsbestemte ved højere frekvenser, og det skal blive meget værre. Vi er jo slet ikke kommet til delefiltret og højttalerens fysiske udformning endnu. Vi bør jo nok lige nævne, at man jo kan anvende en dome-mellemtone, der jo ihvertfald principielt har et udstrålingsmønster, der, skønt naturligvis ikke nødvendigvis helt ideelt, dog ligner domediskantens med dens tiltagende retningsbestemthed som en funktion af diameteren. Man ser det dog sjældent, skønt opfindelsen ikke er ny, sikkert mest fordi det er en ganske dyr måde at realisere en mellemtonehøjttaler på, hvis delefrekvensen skal kunne gøres lav nok og belastbarheden høj nok. Der findes dog som bekendt en enkelt fremragende mellemtonedome, og når man ser den, forstår man kun alt for godt, at ingen andre gider lave den. Hele deres samlede højttalere vejer jo oftest mindre end denne enhed. Med mindre man anvender et egentligt mellemtonehorn er domemellemtonen dog den eneste måde , man i praksis kan realisere en fornuftig begrænset spredning.
Man kan naturligvis også realisere sin højttaler som 2-vejs, som langt de fleste gør, sikkert mest fordi det er billigere. Desværre dikterer de ovenfor omtalte naturlove omkring højttalermembranens diameter og dens udstrålingsmønster ved højere frekvenser, at denne enhed bliver ganske lille, i praksis maksimalt 6-7 tommer, og det er vel næppe nok til at kvalificere den hermed konstruerede lille 2-vejshøjttaler helt som den ideelle højttaler, da den jo da som udgangspunkt ikke kan spille hverken højt eller dybt og aldrig begge dele på en gang.
Det er der tilsyneladende en simpel løsning på, nemlig at anvende flere bas/mellemtoneenheder i samme kasse. I lighed med andre såkaldte løsninger i denne branche, skaber også dette et nyt problemkompleks, nemlig radikalt ændret udstråling. Hvis man placerer flere højttalerenheder på en lodret akse, indsnævrer man højttalerens spredning vertikalt, og det er bestemt fint. Ingen ønsker vel unødvendige refleksioner fra gulv og loft med Intruder og deres kranophængte friluftsdiskanter som en mulig undtagelse. Til gengæld øges højttalerens spredning horisontalt, og det er vel kun ønskeligt til en vis grad. Til gengæld er det umuligt at lave denne spredning kontrolleret med nutidens smalle højttalerforplader, så man ender med at multiplicere de allerede eksisterende problmer med ujævn spredning fra den enkelte bas/mellemtonehøjttaler til noget efter denne skribents mening lettere problematisk, en slags kaosteori for højttalere.
Disse konstruktioner er i virkeligheden gamle dages søjlehøjttalere om igen, og bl. a. Infinity havde for en del år siden en reinkarnation af denne tudsegamle teknologi. Det skal dog med, at de dengang havde åndsnærværelse og fornuft nok til at anvende ganske brede bafler på deres enorme højttalersystemer med striber af identiske enheder for dog i det mindste i nogen grad at kunne kontrollere den problematiske udstråling. Disse naturlove er så åbenbart i dag blevet sat på stand-by, hvis man skal tro de moderne konstruktioner.
Hvordan delefiltrene påvirker integrationen af de enkelte højttalerenheder tager vi i et følgende emne, der også vil introducere den aktive højttaler. Her skal det blot nævnes, at passiv delefiltertopologi ikke kan afhjælpe nogen af principielle problemer omkring asymmetrisk udstråling. De kan ændre spedningsmønsret, men altid for en pris og den er høj, som vi skal se på en anden gang.
Vi er nu foreløbigt nået til en højttaler monteret med enheder med vidt forskellig spredning på enhederne monteret i en alt for smal kasse med alt for mange enheder, der spiller det samme frekvensområde. Hvordan måler så sådan en højttaler? Ja, det kommer i helt afgørende grad an på, i hvilket rum man måler  og i hvilken afstand. Det er faktisk ikke for meget at sige, at sådanne højttalere er ganske tæt på at være meningsløse at måle. Der er simpelthen ikke bare den alleringeste overensstemmelse mellem måleresultater og lyd. Tidligere kunne den informerede lytter ud fra målinger med ret stor præcision forudsige en højttalers interaktion med rummet, men således er det ikke nødvendigvis længere med disse multienheds-tovejshøjttalere. Den eneste måling der er mere meningsløs end en måling i et lyddødt rum, er målingen i den aktuelle stue. Den helt overdrevne spredning umuliggør enhver vurdering, og integrationen af lyden fra de enkelte enheder er naturligvis også problematisk på aksen. En måling på aksen er således mindst ligeså vanskelig at vurdere, fordi højden af lydkilden er så stor.
Det vil således være et problem at lytte for tæt på højttaleren, fordi de forskellige lydkilder ikke er integrerede og problemet bliver kun større på afstand, fordi rummets refleksioner spiller tilsvarende mere ind på resultatet. Som nævnt ovenfor kan en stor del af problemerne ved spredningen mindskes ved brug af en bred baffel, men så kan varen ikke sælges, så det er ikke rigtigt nogen løsning. Den eneste løsning ville have været ikke at skabe denne problematiske søjlehøjttaler med sine mange identiske højttalerenheder fra starten.
I stedet burde man have anvendt en mere traditionel 3-vejs bestykning med en enkelt bas på 10, 12 eller 15 tommer. Her ville spredningsmønstret også i praktiske rum have været til at forudsige. Det ville også medvirke til at gøre integrationen af bidraget fra de enkelte højttaleropgaver til en knap så umulig opgave. Måske ville det endda være muligt at forudsige lyden i et vilkårligt lokale med en vis sikkerhed.
Højttalernes lyd er naturligvis også påvirket af skarpe kanter på kabinetterne, der selvfølgelig skal undgås, med mindre konstruktøren lader enhederne med et kort horn for at begrænse spredningen. Denne begrænsning af højttalerens spredning er ikke særligt udbredt, fordi den får mange "flade" og dårlige optagelser til at lyde , ja såmænd fladt og dårligt i stedet for kunstigt rumligt, bestemt ikke et godt salgsargument.
 Disse skarpe kanter er mest skadelige for lyden, hvis de er tæt på lydkilden. Igen er den før omtalte Intruder et skoleeksempel på, hvordan man ikke skal gøre indenfor normal god akustisk praksis. Her er den næsten i samme klasse som den klassiske Mirage bipol-højttaler, der heldigvis heller aldrig vandt udbredelse. Der er selvfølgelig også mange gode akustisk korrekte løsninger som B&W Nautilus 800, men her er der ikke noget nyt under solen. Allerede i Briggs´bog "Loudspeakers" undersøgte man forskellige profiler på frontplader, og resultatet var og er entydigt: Enten skal den (for) smalle forplade være uden ujævnheder tæt på enheden og gerne affaset i kanten eller bøjet let tilbage i siden eller også (helst) skal den være bred og plan. Den kan simpelthen ikke blive bred og høj nok.
Nu er det vel ikke længere en overraskelse for læsere af denne klumme, at den ideelle placering for enhver dynamisk højttaler i et vilkårligt rum ikke er på en state of the art-stander eller fod, men tværtimod i præcist plan med bagvæggen. Desværre er dette ikke en original opdagelse, det har været kendt siden Paul Voights dage, men anvendes i dag praktisk talt kun i lydstudier. Her bekymrer man sig ikke om en "musikalsk og rumlig" gengivelse, mere om den korrekte lyd, og det er vel egentligt smart nok.
Afsluttende for dette afsnit kan vi sige, nu er der kommet højttalerenheder i kasserne fra sidste uge. Vores ideelle højttaler er blevet en stor 3-vejs basrefleks med en så bred forplade som muligt, og den er naturnødvendigt af akustiske hensyn bestykket med en enkelt stor basenhed. Desværre er de praktiske problemer omkring spredning og integration af de forskellige lydkilder ikke rigtig lykkedes endnu. Vi kan også afsløre, at med dynamiske højttalerenheder med uregelmæssige og asymmetriske udstrålingsmønstre kan det aldrig nogensinde afhjælpes fuldstændigt, selv om passende delefiltre kan flytte rundt på problemerne.  I næste uge vil vi også undersøge, hvad delefiltret kan betyde for en dynamisk højttalers lydkvalitet. Samtidigt vil vi introducere den aktive højttaler, et afgørende skridt fremad. Måske er den dynamiske højttaler alligevel mulig. Måske kan humlebien faktisk flyve, selv om den har teorien imod sig. Og måske, men kun måske, kan man faktisk konstruere en ordentlig 2-vejshøjttaler. Vi kan jo for argumentets skyld kalde den Tannoy, selv om det godt nok skal være en gammel en af slagsen.
Fortsættes...

Etiketter:

0 kommentarer:

Send en kommentar

Abonner på Kommentarer til indlægget [Atom]

<< Start