Crossover alapok haladó szinten

crossover kiemelt kép

Crossover, keresztváltó, hangváltó … többféle néven találkozhatunk vele különböző témák kapcsán. Crossoverről beszélünk hangdobozok és mélynyomók esetén, amikor szétosztjuk a jelet és a mélytartományt átadjuk a subwoofernek, de crossover található a többutas hangdobozok belsejében is. A különböző hangszórók illetve dobozok eltérő frekvenciák lesugárzására vannak tervezve, fizikai paramétereik is ehhez igazodnak. A hangváltó szűrőinek feladata, hogy a hangszórókhoz érkező jelből eltávolítsa az oda nem illő frekvencia tartományt.

Crossover többutas hangdobozok esetében

Két hangváltó típust különböztetünk meg, aktívat és passzívat. Utóbbi általában a hangdoboz belsejében foglal helyet (tehát az erősítő után) és egy passzív elemekből felépülő áramkör (kondenzátorok, tekercsek, ellenállások).

Az aktív hangváltó a végerősítők előtt bekötött, aktív és passzív elemekből felépített áramkör (IC-k, tranzisztorok, kondenzátorok, ellenállások stb.). A végerősítők azért szerepel többes számban, mert ha aktív váltást használunk, akkor minden úthoz (minden hangszóróhoz) külön végerősítő szükséges. Aktív hangváltás megvalósítható pl. miniDSP 2×4 -el is, van ehhez optimalizált plugin.

Ha a házimozi hangsugárzó szettünk specifikációit bújjuk és crossover értékeket látunk megadva, az a hangdobozon belüli keresztváltóra vonatkozik, nem kapcsolódik a házimozi erősítőnk beállításaihoz!

A keresztváltással kapcsolatos alapok

Az első bekezdésben esett szó a hangváltó szűrőiről. Vágáshoz használunk aluláteresztő és felüláteresztő szűrőket.

A felüláteresztő szűrő (high-pass filter, röviden HPF) csak a megadott vágási frekvencia feletti frekvenciákat engedi át, az alatta lévőket a szűrő meredekségének megfelelően vágja, azaz csökkenti a hangnyomásukat. (A grafikonon zöld színnel látható.)
Az aluláteresztő szűrő (low-pass filter, röviden LPF) pedig pont az ellentéte, csak a megadott vágási frekvencia alatti frekvenciákat engedi át, a felette lévőket a szűrő meredekségének megfelelően vágja. (Grafikonon narancssárga.)

Fontos! A hangnyomás csökkentés nem a vágási frekvenciától indul, a vágás (szűrő) típusa befolyásolja a kezdő pontot.

A teljesség igénye nélkül ilyen szűrő típusok: Butterworth (BW), Linkwitz-Riley (LR), Bessel.
Ezekhez a szűrőkhöz is különböző meredekségek társulhatnak (kivéve a Bessel-nél). A meredekség azt jelenti, hogy adott tartományon belül mennyit csökken a hangnyomás. Ezzel a legtöbb esetben egy dB/oktáv értékként találkozhatunk.

crossover grafikon
vízszintes tengely a frekvencia (Hz), függőleges a hangnyomás (dB)

A fenti grafikonon egy 200Hz-es crossover látható. A vágási (cut-off) frekvencia 200Hz, de jelen esetben nevezhetjük ezt crossover pontnak is, ahol metszi egymást a két görbe. A szűrő típusa 24dB meredekségű Linkwitz-Riley (LR).

Látszik, hogy a hangnyomás csökkenés már lényegesen korábban megkezdődik, emiatt tapasztalhatjuk, hogy egy rosszul beállított, rosszul időzített crossover nem csak a keresztváltási ponton mutathat problémát a hangnyomás görbénken.
Minél meredekebb vágási görbét választunk, annál kevesebb frekvenciát enged át a vágási frekvencia alatt/felett, attól függően, hogy HPF-ről vagy LPF-ről van szó, tehát annál kisebb frekvencia tartományra lehet hatása (viszont minél meredekebb a vágás, annál inkább okozhat fázis problémákat).

A crossover ponton lévő völgy ne zavarjon meg senkit! Abban a sávban a hangszórók vagy hangdobozok együtt adják le ugyanazokat a frekvenciákat, így a hangnyomásuk összeadódik, amit ez a grafikon nem szemléltet.

Crossover a házimoziban

Házimozik esetében ha crossoverről beszélünk, akkor a mélynyomó és a többi doboz közti hangváltásról van szó.

AVR-ekben, processzorokban általában “speaker settings” vagy hasonló menün belül találjuk a crossover beállításokat. Többnyire van egy a hangdoboz méretével kapcsolatos opció (Large vagy Small), ez laikusoknak szánt, ám némileg félrevezető elnevezés, mert valójában a crossovert kapcsoljuk ki vagy be vele. Large beállításon nincs crossover, az adott doboz megkapja a teljes frekvenciatartományt, small beállítás esetén pedig különböző keresztváltási frekvencia pontok közül választhatunk. Ugyanitt elő szokott fordulni egy LFE-hez tartozó beállítás is, ami a mélysugárzóra vonatkozó aluláteresztő szűrő, jobb esetben fel is tüntetik, hogy LPF. Az LFE sub sáv 120Hz-ig tartalmazhat jelet, ha ezt lentebb állítjuk, akkor megvágjuk a tartalmát ami nem kerül átkeverésre sehová.

A crossover beállítása nem zárul le azzal, hogy megfelelő keresztváltási pontot választunk, van még egy ehhez tartozó nagyon fontos beállítás, aminek az elnevezése megint kicsit félrevezető. Ez lesz a “Distance”, azaz a hangdobozok fő hallgatói pozíciótól lévő távolsága. Itt viszont valójában nem a távolság a lényeg, hanem a hang időzítése, hogy minden hangszórótól pontosan ugyanúgy érkezzen meg a hallgatói pozícióba. Ez borzasztóan fontos a térleképzés szempontjából. Tehát a távolgások megadásával késleltetést (delay) állítunk, 1m távolság kb. 2.9ms-nak felel meg. Mivel a subwoofer és a többi doboz közt hangváltás is történik, így kiemelt jelentősége van annak, hogy szinkronban, ha úgy tetszik fázisban legyenek. Ha ez nincs rendben, a crossover tartományban durva beszakadások keletkezhetnek.

Gondolkoztam, hogy tovább boncolgassam-e a témát házimozi vonatkozásában, de ezt már egyszer megtettem, így ebben a cikkben nem írok erről többet, de az alapfogalmak tisztázása után mindenképpen ajánlom elolvasásra a Bass Management című bejegyzésemet.

Videós bemutató: crossover pont keresése a gyakorlatban és hibák szemléltetése

Basic tipp: időzítési hiba felderítésére és javítására SPL mérővel

Ha nincs mérőmikrofonunk, de van egy jó hangnyomásmérőnk, az is segítségünkre lehet abban, hogy felismerjünk egy rosszul megválasztott crossover pontot vagy időzítési hibát. Telefonos SPL mérő app-al valószínűleg nem működik jól a módszer, mert a 100Hz alatti hangokkal általában nem boldogul a mikrofonjuk.

Amire még szükségünk van, az a Room EQ Wizard (REW) jelgenerátora. A felső ikonsávban találjuk “Generator” néven. A fő hallgatói pozícióban (MLP) kell mérnünk a jelgenerátorban lejátszott (vagy abból fájlként kimentett és forráskészülékünkön lejátszott) hangokat.

A beállításokat nem részletezem, puskázza le mindenki a képernyőfotóról!
Első lépésben indítsunk egy “Speaker Cal” rózsazajt és hangosítsuk fel a rendszert, hogy 75dB környéki értéket mérjünk a hallgatói pozícióban.

rew tone generator pink noise

Ez lesz a referencia értékünk, ezután ne csavargassuk a hangerőszabályzót. Ha 80Hz-es crossoverünk van, elkezdhetünk beszakadást (hibát) keresni, pl. 60-100Hz között 3Hz-es lépésekben. Lényegében manuálisan végigpásztázzuk a crossovert felölelő tartomány nagy részét.
Generálunk egy szinuszt 60Hz-en, 63Hz-en 66Hz-en és így tovább. Ha valahol jelentősen esik a hangnyomás 75dB-ről, ott hibát találtunk. Lásd az alábbi képernyőfotót.

rew tone generator sine

Ilyenkor első körben próbálkozhatunk másik crossoverrel, hátha jó az időzítés és csak akusztikai hiba okozza a problémánkat a hangváltásnál, de ha a többi ponton sem működik, akkor a legvalószínűbb az időzítési hiba.
Ekkor elkezdhetjük a subwoofer távolságát (lényegében ez a delay) növelni vagy csökkenteni a házimozi erősítőnk vagy processzorunk beállításaiban. Garantáltan a valóságtól eltérő érték lesz a megfelelő, de ez normális. Ha sikerül feltornászni a hangnyomást 75dB környékére ott ahol korábban hibát találtunk, akkor valószínűleg megvan a megfelelő időzítés.

A módszer félig meddig sötétben tapogatózás és egy pontos hangnyomásmérő sem feltétlenül olcsóbb mint egy kalibrált mérőmikrofon (UMIK1), én inkább utóbbi megvásárlását javaslom. Összehasonlíthatatlanul több infót szerezhetünk vele a rendszerünkről.

Ami miatt mégis bemutattam, mert ha van egy mérőmikrofonunk és a hangnyomásgörbén crossover hibát látunk (pl. egy mély beszakadás 83Hz-en), akkor ugyanezzel a metodikával, célzott frekvenciájú hang folyamatos lejátszásával (a példára vonatkoztatva 83Hz szinusz) meggyorsíthatjuk különböző időzítési értékek kipróbálását, nem kell minden változtatás után új sweep-et kiküldenünk. Valós időben tudjuk leolvasni a hangnyomás értéket miközben a késleltetést állítjuk.

Ha hasznosnak találtad, oszd meg másokkal is!
Facebook
Twitter
LinkedIn
Email