Passzív vagy aktív hangváltó: mi a különbség, és mikor éri meg a DSP

Minden többutas hangfalnak szüksége van hangváltóra. A mélyhangszóró nem kaphat magas hangokat, amelyeknél a membránja részrezgésekbe kezd, és a hangot keskeny nyalábba fókuszálja. A magassugárzó pedig nem kaphat basszust, mert az tönkretenné. A hangváltó felosztja a jelet a hangszórók között, és közben kiegyenlíti a szintjüket és a fázisukat, hogy az átmeneti tartományban egyetlen forrásként szóljanak. A kérdés tehát nem az, hogy kell-e, hanem az, hogy hol lesz: az erősítő után vagy előtte.

Passzív hangváltó: tekercsek, kondenzátorok és ellenállások

A passzív hangváltó a hangfalban, a csatlakozók és a hangszórók között helyezkedik el. Egyetlen erősítő küldi a teljes jelet, amelyet az alkatrészekből álló hálózat oszt fel. A mélyhangszóróval sorba kötött tekercs az alacsony frekvenciákat engedi át, a magassugárzóval sorba kötött kondenzátor a magasakat. Ellenállásosztók csökkentik az érzékenyebb hangszóró szintjét a többiekéhez, további tagok pedig az impedanciát korrigálják vagy a rezonanciacsúcsot szüntetik meg.

Az előnyök nyilvánvalók: a hangfalnak csak egy kábel és egy erősítő kell, nem igényel tápellátást, és évtizedekig kitart. Ezért ma is ez a legelterjedtebb megoldás.

A passzív frekvenciaosztásnak azonban vannak korlátai, amelyeket érdemes ismerni:

• A hangváltó a hangszóró impedanciájával dolgozik. Ez frekvenciafüggő, ezért a „tankönyvi” értékek szinte soha nem stimmelnek. A hangváltót a konkrét hangszóró dobozba épített, valós impedanciájára kell tervezni.
• Veszteségek. A mélyhangszóró előtti tekercsnek ellenállása van. Ez rontja a hangszóró erősítő általi csillapítását és az érzékenységet is, nagy értékeknél pedig a tekercs drága és nehéz.
• Tűrések és hő. Az alkatrészeknek tűrése van, nagy teljesítménynél pedig a hangszóró lengőtekercse felmelegszik. Az ellenállása nő, és a keresztezési frekvencia kissé eltolódik.
• Minden változtatás forrasztással jár. A mérés utáni finomhangolás lassú, és minden iteráció újabb alkatrészekbe kerül.

Aktív hangváltó: előbb osztani, aztán erősíteni

Aktív frekvenciaosztásnál a jel még az erősítő előtt, vonalszinten oszlik fel. Minden hangszórónak saját, közvetlenül csatlakoztatott erősítőcsatornája van, közte és a hangszóró között nincs alkatrész. Az osztást analóg áramkör, ma inkább digitális jelprocesszor (DSP) végzi.

Mit változtat ez meg:

• Pontos szűrők. A 24 vagy 48 dB/oktáv meredekség a DSP-ben csak egy beállítás. A szűrő nem függ a hangszóró impedanciájától, és nem öregszik.
• Időbeli illesztés. A hangszórók akusztikai középpontjai nem esnek egy síkba. A DSP mikroszekundumos késleltetést ad hozzá, így a hangszórók ferde előlap nélkül is összehangolhatók.
• Hangszínszabályzás. Az előlap okozta átmenet (baffle step) alatti basszusesést, a hangszóró rezonanciáját vagy a frekvenciamenet egyenetlenségeit néhány parametrikus szűrő korrigálja. Passzívan ez újabb tekercseket és veszteségeket jelentene.
• Jobb csillapítás és több teljesítmény. Az erősítő közvetlenül „fogja” a hangszórót. A teljesítmény megoszlik a csatornák között, így még egy hangos basszushang sem viszi telítésbe a magassugárzó csatornáját.
• Változtatás forrasztás nélkül. Az új beállítást néhány másodperc alatt töltöd be a processzorba. Több presetet is tárolhatsz, például fal melletti és szabadon álló elhelyezéshez.

Miért nem aktív akkor minden?

Az aktív hangfalnak tápellátás, erősítő és processzor kell minden hangszórópárhoz. Ez korábban drága és bonyolult volt, több erősítővel és rackbe szerelt külső processzorral. A másik akadály a programozás volt: mérés és tapasztalat nélkül egy DSP-t ugyanolyan rosszul lehet beállítani, mint egy passzív hangváltót.

Ezen változtattak azok a modulok, amelyek az erősítőt, a DSP-t és a tápegységet egyetlen, a hangfal hátlapjára szerelhető panelen egyesítik. Tipikus példa a Hypex FusionAmp. Az aktív hangfal ilyenkor úgy csatlakozik, mint egy átlagos aktív stúdiómonitor: hálózati kábel és jel az előerősítőből vagy a lejátszóból.

Összehasonlítás röviden

	Passzív	Aktív, DSP-vel
Erősítő	hangfalanként egy, külső	minden hangszórónak egy csatorna, beépítve
Szűrők	a hangszóró impedanciájától függnek	pontosak, terheléstől függetlenek
Időbeli illesztés	csak mechanikusan	késleltetés a DSP-ben
Hangszínszabályzás	további, veszteséges alkatrészek	veszteségmentes, tetszőleges
Finomhangolás	forrasztás és új alkatrészek	új beállítás a számítógépen
Tápellátás	nem szükséges	hálózati csatlakozás minden hangfalban
Ár	egyszerű hangváltóknál alacsonyabb	a modul drágább, de elmaradnak az alkatrészek és az erősítő

Mikor melyik megoldás éri meg

A passzív hangváltó akkor ésszerű, ha már van egy jó erősítőd, klasszikus kétutas polcsugárzót építesz, vagy elektronika nélküli hangfalat szeretnél. Egy néhány alkatrészből álló, egyszerű másodrendű hangváltó olcsó, és jó hangszórókkal kiválóan szól.

Az aktív frekvenciaosztás háromutas hangfalaknál éri meg, ahol a passzív hangváltó több tucat alkatrészből állna, nagy, nagy tekercseket igénylő mélyhangszóróknál, valamint nyitott hangfalaknál és dipóloknál, amelyek erős basszuskorrekciót igényelnek. Akkor is hasznos, ha a hangfalat a helyiséghez szeretnéd hangolni. Háromutas hangfalnál az aktív megoldás gyakran nagyjából annyiba kerül, mint egy minőségi passzív hangváltó egy külön erősítővel.

Hogyan kezeli ezt a Loudsmith

A Hangváltó lépésben válthatsz az alkatrészekből álló passzív terv és a Hypex modulos aktív frekvenciaosztás között. Passzív hangváltónál az alkalmazás a bolt kínálatából választja az értékeket, a tekercsek ellenállásával együtt, és megmutatja a kapcsolási rajzot és az eredő frekvenciamenetet. Aktívnál minden csatornához megtervezi a szűrőket, a késleltetést, az erősítést és a polaritást, és elkészíti az erősítőbe tölthető FIR fájlokat. Mindkét lehetőség ugyanazzal a dobozmodellel számol, így az eredményeik közvetlenül összehasonlíthatók.

A modell becslés. Passzív és aktív hangváltónál egyaránt akkor éred el a legjobb eredményt, ha a hangszórókat a kész dobozban megméred, és az FRD és ZMA méréseket betöltöd az alkalmazásba.