Analoga vs digitala crossovers - Fråga Dynaudio

Dynaudio tillsammans med Otto Jørgensen skriver en blogg serie som heter "Ask the Expert" där Otto Jørgensen svarar på olika frågor. Dessa inlägg kan du hitta här.

Den här gången på Ask The Expert kommer vi att diskutera om digitala delningsfilter verkligen är en förbättring jämfört med analoga delningsfilter eller inte. Och som du kanske förväntar dig är svaret allt annat än ett enkelt "ja" eller "nej". Låt oss utforska mer i detalj.

Medan du fortfarande använder samma förstärkare och DAC, vad kan man vinna på att ersätta en passivt delningsfilter med en digital?

För att svara på denna fråga kan det vara klokt att börja med att diskutera skillnaderna mellan en digital delningsfilter och en passiv delningsfilter.

Om vi ​​börjar med ett passivt delningsfilter, skulle man vanligtvis köra en passiv högtalare med hjälp av en förstärkare, som skickar en signal till en högtalare och sedan, inuti själva högtalaren, delar den (passiva) delningen upp denna inkommande signal och skickar de olika frekvenserna till lämpligt element för den frekvensen. (se bild 1.)

I en passiv crossover finns det (som namnet antyder) passiva komponenter, såsom motstånd, kondensatorer och induktorer, och var och en av dessa komponenter har en funktion som gör att signalen delas upp och avleds till var och en av elementen.

I ett digitalt delningsfilter är delningen, i termer av signalvägen, placerad före förstärkarna. Och ja, du läste rätt, förstärkare, i plural. Signalen går in i högtalaren, dyker upp enligt frekvensband av crossover och skickas sedan till en separat förstärkare – en för varje element. (se figur 2.)

För att sammanfatta; i en aktiv högtalare har du en förstärkare för varje element, men förstärkarna kommer in i spelet efter delningen, vilket skiljer sig ganska mycket från den metod som används i passiva högtalare.

Låt oss nu prata lite om vilka fördelarna med en digital crossover kan vara. Men först är det viktigt att påpeka att många beslut fattas när det gäller designen av en högtalare, baserat på om den högtalaren är passiv eller digital, och att bara ta en passiv högtalare och byta ut de passiva komponenterna med aktiva komponenter inte automatiskt gör den till en bra aktiv högtalare.

Men – för denna diskussions skull – om vi antar att vi använder samma grundläggande högtalardesign för allt detta och vi skulle installera en digital delningsfilter, skulle en av de omedelbara akustiska fördelarna vara bättre kontroll över fas och tid. Inte bara skulle du ha möjligheten att dela upp signalen efter frekvens för varje element, utan också förmågan att flytta dessa frekvensband i tid, vilket kan hjälpa enormt med att optimera koherensen mellan de enskilda elementen och hur och när ljudet når dina öron.

Den digitala världen öppnar också upp för en massa andra mer avancerade möjligheter när det gäller att förändra och/eller optimera signalen, utan att behöva göra den signalen längre eller mer komplex.

I ett passivt system krävs däremot att du byter ut, lägger till eller tar bort fysiska analoga komponenter för att göra samma typ av justeringar av signalen, vilket helt klart är en mer komplicerad och mödosam process än att helt enkelt ändra en algoritm: i den digitala domänen med en digitalt filter kan du göra vad du vill med samma mängd komponenter och samma signal.

En digital crossover är också immun mot röstspoleeffektkomprimering. Detsamma kan inte sägas om en passiv delningsfilter där man – när du kör en högtalare, får talspolen att värmas upp och dess reaktion på förändringar – du faktiskt också ändrar delningen något. Enkelt uttryckt fungerar en passiv crossover inte på samma sätt när du spelar på låg volym som den gör på hög volym. En digital crossover gör det, eller kan åtminstone manipuleras för att göra det, och detta är också en av dess stora fördelar.

Även om det inte är direkt relaterat till crossover, är ytterligare några saker värda att nämna som fördelar med ett digitalt system saker som elementskydd, till exempel. Frekvensförlängning är en annan, där det är möjligt att hämta lägre frekvenser vid lägre volymer. Ett digitalt system är också mer effektivt, eftersom du kan använda mer av kraften för att faktiskt driva högtalaren, jämfört med den energiförlust som uppstår i de många komponenterna i ett passivt system.

Slutligen – och kanske mest överraskande – en digital crossover kan faktiskt vara billigare än en passiv crossover. Om du tittar på en passiv crossover i sig kan komponenterna bli ganska dyra – speciellt om du monterar en högkvalitativ passiv crossover. En digital crossover kan däremot göras mycket billigt. Med ett digitalt system som helhet kanske det inte är billigare totalt sett, på grund av att du behöver en individuell förstärkare för var och en av elementen, men själva delningen är vanligtvis billigare.

Med alla dessa fördelar med digital crossover, vilka är då nackdelarna? Varför använder vi fortfarande passiva delningsfilter i de flesta högtalare? Det finns naturligtvis några goda skäl till detta, och en av dem är att en digital crossover kan vara mer komplex att designa. Det finns många saker att ta hänsyn till när man designar en digital delningsfilter, som att det i allmänhet kräver ett fast förstärkarval, dvs det begränsar dig till en specifik förstärkare i ett komplett, fristående system. Så fort du använder en okänd, extern förstärkare med digitalt delningsfilter kan man inte längre optimera delningen. Medan det är möjligt att använda en separat utombordare digital delningsfilter med en förstärkare som du väljer, skulle du faktiskt förlora många av fördelarna med digitala delningsfilter som nämns i den här artikeln.

Som vi nämnde i början av den här artikeln är det inte riktigt möjligt att helt enkelt ta en passiv högtalare och ersätta det crossover-nätverket med en digital med exakt samma egenskaper. Det kommer helt enkelt inte att fungera. På grund av det sätt som passiva komponenter fungerar tillsammans med högtalarelementen i ett passivt system, genom att ersätta den liknande delen med en digital delningsfilter, stör du interaktionen mellan delningen och elementen.

Sammanfattningsvis; digitala crossovers har potential att leverera bättre prestanda, men det är inte garanterat. Du måste fortfarande finjustera den ordentligt.