A Luxor X hangsugárzók elektronikáinak megújulása és a 3 éve tartó fejlesztésbe iktatott pihenőt kihasználva írok néhány gondolatot az aktív hangsugárzók tervezéséről, illetve hogy ezek milyen elvek mentén, milyen módszerekkel készülnek nálunk.
A hangstúdiókban, zenei színpadokon már jó ideje meghatározó, már-már egyeduralkodó eszközök az aktív hangsugárzók, de otthoni zenehallgatásnál még újdonságnak számítanak. Egy szokványos otthoni lejátszó rendszer hagyományosan lejátszóból, erősítőből, hangsugárzókból és számos kiegészítőből áll, mindegyik szépen külön dobozolva, kábelekkel összekötve, méretes polcokra rendezve, hogy a szemnek is kedves legyen. A hangszórók membránjának mozdításához szükséges elektromos jelet az erősítő néhány méter "hangfalkábel" közbenjárásával pumpálja a hangdobozba, ahol egy elektronikus áramkör (crossover, keresztváltó) mély/közép/magas szekcióra osztja, meghatározza a megszólalási arányokat, a hangszínt. A keresztváltó elektronika passzív elemekből, tekercsekből, kondenzátorokból, ellenállásokból áll, a teljes áramkört az erősítő energiája működteti jókora veszteséggel, a Szent Jel nem elhanyagolható kínzása mellett.
Az aktív hangsugárzók más stratégiát követnek, itt a mély/közép/magas szekciók jelét már a folyamat elején szétválasztják és a minden hangszórót külön meghajtó erősítőkre küldik, innen a Jel útjába pár arasznyi kábelen kívül semmilyen alkatrész nem áll, az elektromos veszteség minimális lesz. A szekciók szétválasztását egykor analóg szűrőkkel oldották meg, ma már gyors DSP-kre, digitális jelprocesszorokra bízhatjuk a feladatot, amit a korábban megszokottnál sokkal pontosabban, precízebben oldanak meg, miközben minden paramétert magabiztosan kézben tarthatunk.
No de milyen paraméterek ezek? Évtizedek óta zajlik az előítéletekkel és tájékozatlansággal spékelt vita a műszeres mérések, fizikai paraméterek és a szubjektív hangélmény szembeállításáról. A tudomány egyik fő feladata a minket érő élmények, tapasztalt jelenségek okainak, működésének és ránk gyakorolt hatásainak kutatása. A hangtechnika területén nagy tudásnak vagyunk már birtokában, de ennek csak töredéke jelenik meg a zenehallgatók gondolataiban, érveiben. Ideális esetben egy termék adatlapja alapján a vásárló el tudja dönteni, mire számíthat, de erre ritkán van esélyünk. Nem tud minden gyártó kiemelkedő produktumot alkotni, a modern tömegtermelés sem a minőségről szól, ezért a vevőt bizonytalanságban tartják a közzétett adatok szűkítésével, kozmetikázásával, esetleg hamisításával, inkább hangzatos mondatokkal, varázsigékkel kínálják a termékeket. A felhasználó pedig abból főz, amit kap, néhány számból, egyszerűsített ábrából próbál kiolvasni mindent, ami ritkán sikerül.
Meddig megy le? Milyen tere van? Mekkorát szól?
Milyen összefüggés van a hangsugárzók mérési görbéi és a hallható produkció között? Sokkal több, mint a szokványosan cincált frekvenciagörbékből következik. A tengelyben mért, szépségesen egyenletes átvitel elérése passzív, aktív, vagy digitális eszközökkel egyaránt rutinfeladat. Ha ez sikerül, a hangsugárzókat építő amatőrök, de sok gyártó is elégedetten hátra dől, pedig az alkotási folyamat érdemi része még csak itt kezdődik. A szemből mért egyenes frekvenciagörbét több száz szűrőkombinációval el lehet érni, a grafikonon mindegyiknél nagyjából ugyanazt fogjuk látni, de a hangjuk igencsak különbözhet, mert fázismenetben, torzításban és irányítottságban teljesen eltérő eredményt adnak. Ha ezeket a paramétereket nem vizsgáljuk, értetlenül állhatunk a helyzettel és a késznek gondolt hangdobozzal szemben. Hol a hiba?
A talán leggyakrabban firtatott adatból, az alsó határfrekvenciából nem derül ki, a hangsugárzó milyen minőségű basszushangokat képes megszólaltatni. Az érték minél lejjebb tolása félreértésen alapul: sokan úgy gondolják, minél alacsonyabb frekvenciát képes megszólaltatni a hangsugárzó, annál intenzívebb, dinamikusabb lesz a hangzás. Gyanítom, nincs ember, aki hallás alapján meg tudná mondani, az éppen hallgatott hangsugárzó 35 vagy 38 Hz-ig megy-e le. Nem ritka eset, hogy bár 45 Hz-nél elfogy a hangdoboz szuflája, mégis hatékony basszushangokkal bombáz minket, míg egy 28 Hz-ig erőltetett példány vékonyan, erőtlenül szól. Egy frekvenciagörbéből, az általában közzétett impedancia és érzékenység adatokból nem tudhatjuk, milyen élményben lesz részünk a hangsugárzó előtt ülve. A felületes mérési eredmények az alapszintű jellemzőket és a durvább műszaki problémákat képesek megmutatni, a hangminőségről nem árulkodnak, ezért is alakult ki sokakban a cinikus álláspont: a méréseknek nem szabad hinni. De érdemes-e a hőmérőre haragudnunk, mert nem mutatja a szoba páratartalmát? Nem mindig keressük jó helyen a válaszokat!
Hányan láttak már HiFi hangsugárzóról készített gyári fázis-, torzítás görbéket, irányítottságot szemléltető diszperziós ábrákat? Ritkán jutunk ilyesmihez, pedig ezek a paraméterek alapvetően meghatározzák a hangminőséget, még ha nem is olyan könnyű őket értelmezni. Közben ha egy élelmiszer csomagolásáról hiányzik valamelyik összetevő, jogi eljárás indul.
De akkor milyen paraméterekre érdemes figyelni?
A zenei művekhez hasonlóan az emberi hallás is rendkívül érzékeny az időzítésre (ez alapján működik az irányhallásunk is), ami az elektroakusztikában késleltetésként és fázishelyzetként jelenik meg. Ha két hangszóró közül az egyik távolabb - nem azonos akusztikai síkban - van a hallgatótól, annak hangja időben késve érkezik meg, a két motor nem tudja ideálisan támogatni egymást, bizonyos frekvenciákon egymás ellen fognak dolgozni.
Ugyanezt okozzák a passzív hangsugárzókba épített szűrők, keresztváltók is, amik elektromosan késleltetik a jelet, tolják a fázist. Az anomáliát néha a hangszórók trükkös elhelyezésével, meglepő dobozformákkal és az elektronika tekergetésével próbálják megoldani, általában kevés sikerrel. Néhány népszerű, olcsónak egyáltalán nem nevezhető passzív hangsugárzó általam mért akusztikai fázismenete:
Bár az utolsó modellnél már érzékelhető némi törekvés az ATC mérnökei részéről, de minden ábrán látható, mennyire más a különböző frekvenciák időzítése, az eltérő magasságú hangok nem azonos pillanatban érkeznek a hallgatóhoz, emiatt bizonytalanná válik a térhatás, szűkül a dinamika, emelkedik a torzítás. Ha a fotelben ülve kis fejmozdítással is más hangszínt hallunk, vagy nem áll össze a színpad, akkor bizonyosan fázisproblémától szenvedünk.
A Luxor X hangsugárzóknál kiemelt figyelmet kapott ez a paraméter, törekvésünk a kész termék mérési eredményein is tetten érhető:
Miként a meghallgatások is visszaigazolták, erről beszéljen egy x4 tulajdonos beszámálója:
"... A legbrutálisabb változás a basszus gyorsasága és finomsága, melynek révén az eddig egybefolyt gyors basszus futamok különálló, egymástól szépen különvált hangokká formálódtak. Pl Pat Metheny: Last Train Home-nál éreztem korábban, hogy lemarad a basszus a közép és magas tartománytól, most viszont ütembe került a basszus alap is, vagy például James Blake: Limit to your love-ban lévő basszus is egész másképp szól most, sokkal lüktetősebb..."
Szintén tipikusan elhanyagolt, de lényeges szempont a hangsugárzó irányhatása, diszperziója, azaz mennyire egyenletesen sugároz különböző irányokban. Nyitott térben, ahol nincsenek reflexiók, visszaverődések, lényegtelen szempont ez, de a HiFi hangdobozokat zárt terekben, szobákban hallgatjuk, ahol a hangszórókból oldalra, lefelé, felfelé, hátrafelé elinduló hangok a falakról, padlóról, mennyezetről, bútorokról visszaverődve ugyanúgy eljutnak hozzánk, mint a toronyiránt közlekedő direkt hangok, sőt egy gyenge akusztikájú szobában a visszavert hangok akár erősebben is hathatnak ránk. Egyáltalán nem ritka, hogy egy oldalirányban hibásan sugárzó hangdoboz hallgatása szenvedés lesz, hiába látjuk a tengelyben mért szépséges frekvenciagörbét. Ilyenkor indul a vesszőfutás, a készülékek cserélgetése, kábelek tekergetése, különleges alátétek, bigyók bevetése, woodoo szeánszok a valódi probléma felismerése és orvoslása helyett.
A LuXor hangdobozoknál használt hangszórók kiválasztása okkal zajlott hónapokon át. Hangdobozépítő DIY hobbitársak általában a tengelyben mért frekvenciaválasz alapján állítják össze a hangszórókészletet és állítják be a keresztváltókat, ebből fakadnak a fejvakarós helyzetek, mikor nagyon mást hallanak, mint amit a hangsugárzó elé helyezett mikrofonnal mérnek. Nem könnyű baráti viszonyba hozni egy 2-3 kHz körül már szűk nyalábban dolgozó középsugárzót és egy szélesebb diszperziójú dómsugárzót, de ezt a konfliktust csak akkor látjuk a mérési görbéken, ha nem csak szemből vizsgálódunk, hanem 15-30-45-60 fokban is, a fülünk viszont azonnal jelzi, hogy valami nem stimmel.
Itt megint lépéselőnybe kerülnek az aktív, digitális vezérlésű hangsugárzók, mert ott a szűrők meredekségének, töréspontjának és az alkalmazott késleltetés mértékének változtatásával a diszperzióra is befolyásunk van, sőt a paramétereket a telepítés helyszínén is be tudjuk állítani az aktuális körülményeknek, hallgatási távolságnak megfelelően. (Ezért is vállaljuk ingyen minden hangsugárzónk helyszíni telepítését.) A nagy gyártók nem tudhatják előre, milyen körülmények közé kerül a termékük, így nem is tudják azokhoz hangolni őket.
A tengelyben és szögben mért frekvenciaválasznál régebben a linearitásra, a vízszintes és egyenes "görbékre" törekedtek, de ezt mára meghaladta a világ. Számos tudományos és gyártó intézet is kutatta az "ideális hangzást" (lásd köztük a közismert Harman vizsgálatokat!) és nagyjából ugyanarra jutottak: a közönség nagy része az enyhén basszusgazdag, kevésbé fényes hangszínt kedveli otthoni zenehallgatásnál. No de akkor miért kínozzuk magunkat a lineáris beállítással?
Lényeges, hogy ezek a görbék a hallgatási pontban érvényesek, nem közeltéri méréseknél. Nagy szerepet kap, hogy a gyártók milyen környezetben, milyen célértékekkel hangolják be a hangdobozaikat és itt igen nagy szórást tapasztalunk. A konzervatív audiophile hozzáállás szerint hangszínszabályzók használata egy tabunak minősül, életfogytig tartó hallásvesztés jár érte. A 80-as évektől ezeket vakbuzgó hittérítők száműzték az erősítőkről és a hangsugárzókról is a "természetes hangzás" zászlóját lobogtatva. A szerencsétlen akusztikai helyzetben senyvedő, vagy önmagukban is basszusszegény hangsugárzóknak és tulajdonosaiknak is jól jönne némi plusz energia az alsó oktávokban, ám ez a tekerőgomb eltűnt a készülékekről, az elvárás viszont megmaradt, ezért kábelekkel, alátétekkel, ezerféle trükkel próbálkoznak hobbitársaink. Nem lehet elégszer említeni a szobák erősen eltérő akusztikáját, ami szintén kizárja, hogy a gyárilag fixált megszólalású hangsugárzók mindenhol garantáltan kielégítő eredményt adjanak.
Néhány, általam különböző helyszíneken végzett akusztikai felmérés hangnyomás görbéivel szemléltetem, mennyire eltérő megszólalást hallgatnak sorstársaink a természetes hangzás jegyében:
Unalmasnak tűnhet már, de sokadszorra is leírom, az aktív, DSP alapú hangsugárzók itt is előnybe kerülnek, hiszen többféle hangszín, hangkép állítható be rajtuk, a LuXor X esetében egyetlen gombnyomással lehet váltani szabadon konfigurálható presetek között, amik hangszínben is eltérhetnek egymástól, de más korrekciókat is könnyen elvégezhetünk, pl. hogy a fontfalhoz mennyire közel tudjuk elhelyezni a hangdobozt.
Akusztikával foglalkozó szakemberként tisztában vagyok vele, milyen problémákkal küzdenek, akik otthon szeretnének magas minőségű zenehallgatásban gyönyörködni. Többségük lakószobában, családi környezetben próbálkozik, ahol korlátoltak a lehetőségek, nem lehet bárhova helyezni a hangsugárzókat, a hallgatási pontot, vagy a megszokott bútorokat. Vallom, hogy minden hibát ott kell kezelni, ahol megszületik, ez alól nem kivételek az akusztikai hibák sem. Nem megfelelő utózengésű, elhangolt, rezonáns helyiségeken nem segít semmilyen digitális varázslat, nem korrekt ilyen hitbe ringatni a gyanútlan vásárlókat, viszont néhány problémát vaskos akusztikai panelek nélkül is enyhíthetünk. Az állóhullámok által létrejövő túllövések, kiemelések zavaróan búgó, döngő hangzással bosszantanak minket, de hatásuk és az okozott fejfájás enyhíthető digitális (IIR / FIR) szűrőkkel, amiket a modern DSP-k lelkesen felkínálnak. Nem tévesztendők össze az egyszerűbb házimozi készülékekben, vagy modern zenelejátszókban már előforduló Room Correction szolgáltatással, ami általában nem több egy mindent erőből megoldani próbáló automata EQ-nál, annak minden hátrányával. Egy kifinomult, egyedi korrekció helyszíni hangolással sokkal összetettebb működésű és kellemesebb eredményre is képes. Idézetek következnek néhány megrendelőtől:
"...még több lett a részlet, és a finomság, egyes felvételeknél azt éreztem, mintha egy nagyon jó minőségű fejhallgatót hallgatnék, viszont úgy, hogy közben megmarad a hang testérzete (pl a basszus mellbeverése), ami mindig nagyon hiányzik a fejhallgatóknál." (Attila)
"Odaszögez a székhez, egyszerűen beszippant a zene. Még inkább előjött a hangszerek precíz, valósághű megszólaltatása; soha nem éreztem még ennyire élőnek a reprodukciót. Képes mindent kézben tartani: a komplexebb nagyzenekari műveknél külön-külön kivehető minden hangszer, anélkül, hogy ez az összhatás rovására menne. Példásan egyben tartja a zenét és a ritmust, függetlenül a műfajtól. A zene dinamikája, lendülete és gyorsasága javult, ami talán a hallhatóan jobb és pontosabb basszustartománynak köszönhető." (Ferenc)
"Az énekhangok, a hangszerek még gazdagabb textúrával szólalnak meg, még természetesebb lett az egész hangzás. A jelenlét érzet is erősödött, beszippantanak magukba a felvételek." (Róbert)
És mielőtt elfogultság miatt vád alá kerülök, leírom gyorsan, hogy önmagában sem az aktív felépítés, sem a nagy teljesítményű DSP, sem a digitális korrekciók nem garantálnak semmit. Ezek lehetőséget adnak, hogy a passzív hangdobozoknál megszokott, szűkös mozgástérből kilépjünk, ne állják utunkat olyan merev technikai korlátok, amiket az élet sok más területén már rég' leküzdöttünk. De itt is szükség van jó minőségű motorokra, hangszórókra, korrekt módon tervezett és megépített kabinetre, magas minőségű elektronikára.
Gyakran elhangzó ellenérv az aktív hangsugárzókkal szemben, hogy kizárják a játék lehetőségét. Nem cáfolom, egy ilyen komplex, elő- és végerősítő, D/A konverter, processzor, hangsugárzó funkciókat is ellátó eszköz nem való azoknak, akik a készülékek gyakori cseréjében, a kütyükkel alaposan megpakolt polcok látványában lelik örömüket. Leginkább azoknak ajánlható az ilyen eszköz, akik hozzám hasonlóan nem akarnak kísérletezni, mókuskereket tekerni, kábelrengetegben bolyongani, inkább visszatérnének az önfeledt, könnyed zenehallgatáshoz.
A végére engedtessék meg némi arc poetica:
A korrekt hangsugárzó fejlesztés nem abból áll, hogy mindent előre kiszámítunk, majd elsőre megépítjük a végleges produktumot. Jó esetben iteratív folyamat zajlik: számítás → szimuláció → prototípus → mérés → korrekció → mérés → módosítás → újramérés → meghallgatás → módosítás → újramérés → meghallgatás... Végtelen ciklus lehet, de valahol meg kell állni és kimondani: kész! Ez nem akkor következik be, amikor minden tökéletes, mert ahhoz évezredekre lenne szükség, hanem amikor durván felborul a befektetett munka és az elérhető javulás aránya.
A mérések jelentőségét éppen olyan butaság túlértékelni, mint lenézni, mindkét hozzáállás szűklátókörűségre vall. A mérési adatok megmutatják, fizikailag mi történik, a meghallgatás pedig jelzi, miként hat ránk egy jelenség. Mérnöki szempontból ideális helyzetbe jutunk, ha a mérési eredmények és a szubjektív vélemények között harmónia van. Ha ez nincs meg, lehet gyanakodni és tovább kutatni. Így repül el villámgyorsan 3 év egy termék fejlesztésével. Oda viszont 300 év alatt sem érhetünk el, ezért nem is érdemes kergetni, hogy a termék mindenkinek egyformán, hiszen az elvárások és szempontok nagyon eltérőek.
Utóiratként bemásolom Alon Wolf, a Magico Speakers alapító igazgatójának gondolatait, amiket a kaliforniai üzemükben tett gyárlátogatás során mondott új mérőrendszerük megvásárlása kapcsán:
"Ezzel a két beruházással (Klippel / Polytech) jelentősen csökkentettük a fejlesztési folyamat szubjektív elemeit. Először az életben ténylegesen láthatjuk a dolgokat; nem kell találgatnunk. Régen hónapokig, sőt évekig tartott a folyamat: hallgattunk, mértünk, majd újra hallgattunk, újra mértünk bizonytalanul ötletelve. Igazi rémálom volt. Az iparág nagy része még mindig így dolgozik. Számomra megdöbbentő, hogy egyre több középkategóriás cég is megvásárolja ezeket a mérőberendezéseket, de a High-End gyártók nem teszik."
