Dlaczego zniekształcenia subwoofera różnią się od zniekształceń wzmacniacza?

Ostatnio byłem zaniepokojony, gdy dowiedziałem się, że niektórzy uczestnicy forum audio twierdzili, że subwoofer, który zmierzyłem, ma „okropne" zniekształcenia. Nie przeszkadzałoby mi to, gdyby subwoofer rzeczywiście miał „okropne” zniekształcenia, ale ten subwoofer jest jednym z najlepszych, jakie zmierzyłem w swoim przedziale cenowym i wielkości. Nie mogę jednak winić entuzjastów na tym forum, ponieważ każdy poza garstką ludzi, którzy mierzą moc subwoofera, pomyślałby to samo.

Problem pojawił się, gdy udostępniłem producentowi moje pomiary mocy subwoofera CEA-2010, a producent za moją zgodą udostępnił je innej stronie internetowej. (Z radością dzielę się moimi pomiarami CEA-2010, ponieważ chcę promować stosowanie pomiarów mocy w recenzjach subwooferów.) Zamieszanie powstało, ponieważ druga strona opublikowała moje wartości zniekształceń, a nie tylko maksymalną moc wyrażoną w decybelach. A jeśli spojrzysz na liczby zniekształceń subwoofera, rzeczywiście mogą wyglądać „okropnie”.

Krótkie wprowadzenie: CEA-2010 mierzy moc subwoofera przy różnych częstotliwościach dźwięku. Głośność jest zwiększana, aż zniekształcenie przekroczy pewien próg, następnie głośność jest lekko zmniejszana, a poziom jest rejestrowany w decybelach. Oto przykład pomiarów CEA-2010 w przeglądzie, a oto szczegółowe wyjaśnienie procesu.

Ta liczba dB jest zwykle wszystkim, co musisz wiedzieć, moim zdaniem, ale program, z którego korzysta większość praktyków CEA-2010, podaje również całkowity procent zniekształceń harmonicznych (w tym od drugiej do piątej harmonicznej), więc zapisuję to w swoich notatkach. Od czasu do czasu wspominam o pewnych wartościach zniekształceń w moich recenzjach w przypadkach, gdy wydaje mi się, że ilustrują one coś ważnego, ale generalnie nie uwzględniam ich, ponieważ obawiam się, że przypadkowy obserwator może na nie spojrzeć i założyć, że łódź podwodna jest „okropna”. Tak właśnie stało się w tym przypadku.

Procent THD dozwolony przez CEA-2010 nie jest dokładny, ponieważ metoda ustala różne progi dla różnych harmonicznych (im wyższa i bardziej słyszalna harmoniczna, tym niższy próg). Ale zazwyczaj średni THD dozwolony przez CEA-2010 wynosi około 30 procent.

"CO???" Wyobrażam sobie, że niektórzy entuzjaści myślą teraz. (Przepraszam, jeśli właśnie kazałem ci wypluć kęs kawy na komputer.) To dlatego, że liczby zniekształceń, do których jesteśmy przyzwyczajeni, dotyczą elektroniki, takiej jak wzmacniacze i przedwzmacniacze, które działają w całym paśmie audio. Dla wzmacniacza jeden procent THD to dużo; ogólnie przyjęty próg słyszalności dla zniekształceń wzmacniacza i przedwzmacniacza wynosi 0,5 procent. Ale w przypadku subwooferów jest to 10 procent. Potwierdziłem to setki razy podczas testów CEA-2010. Zwykle słyszę zniekształcenia, gdy głośność spada o kilka kliknięć od tego, co jest wymagane do przekroczenia jednego z progów CEA-2010, co zwykle oznacza około 10 procent THD.

Dlaczego zniekształcenia są o wiele trudniejsze do usłyszenia w subwooferach? Odpowiedź jest całkiem prosta. Zniekształcenia harmoniczne to tworzenie fałszywych harmonicznych — na przykład z powodu wysterowania wzmacniacza poza możliwości napięciowe jego zasilacza lub ze względu na to, że stożek głośnika jest przesuwany do granic możliwości, na jakie pozwala jego zawieszenie. To przekształca to, co powinno być ładnym, czystym przebiegiem fali w „przycięty” przebieg fali, z płaskim szczytem, ​​gdzie powinien być zaokrąglony szczyt. Im bardziej kwadratowy staje się przebieg, tym więcej fałszywa energia jest wytwarzana. Przykład tego można usłyszeć w poniższym filmie na YouTube:

Jeśli testujesz wzmacniacz z tonem jednokilohercowym, druga harmoniczna jest przy dwóch kHz, trzecia przy trzech kHz i tak dalej. To jest właśnie w obszarze, w którym ludzkie ucho jest najbardziej wrażliwe. Ale jeśli testujesz subwoofer z tonem 50 Hz, najgłośniejsze harmoniczne zniekształceń mają częstotliwość 100, 150 i 200 Hz, czyli region, w którym ludzkie ucho nie jest zbyt wrażliwe. Zatem to, co we wzmacniaczu byłoby niezwykle słyszalne, może być zupełnie niesłyszalne w subwooferze.

Niektórzy producenci subwooferów mogą dążyć do ograniczenia zniekształceń swoich produktów do, powiedzmy, pięciu procent. Na pierwszy rzut oka może się to wydawać dobrym pomysłem. Jednak sposób, w jaki osiągają tę niską wartość, polega na konserwatywnym ustawieniu ogranicznika we wzmacniaczu subwoofera. Może to stworzyć własny zestaw problemów, ponieważ inne głośniki w systemie nie są regulowane przez limiter, chyba że są aktywne (tj. wewnętrznie wzmocnione) projekty. W głośnym fragmencie filmu akcji reszta głośników może krzyczeć, podczas gdy subwoofer trzyma się na wodzy. Tak więc wszystko powyżej 80 Hz gra na wysokim poziomie, ale wszystko poniżej 80 Hz jest tłumione przez limiter subwoofera. Otrzymasz cienki dźwięk, który jest o wiele bardziej niedopuszczalny pod względem dźwiękowym niż niewielkie zniekształcenie subwoofera.

Oczywiście, jeśli mówimy o dużym subwooferze, który dostarcza 118 dB przy 50 Hz, pozostając przy 5% zniekształceniu, prawdopodobnie nie usłyszysz problemu, o którym mówię powyżej. Jednakże, o ile nie jesteś totalnym maniakiem basu, prawdopodobnie i tak nie będziesz grał na subwooferze o wiele głośniej, więc wydaje mi się, że nie ma sensu ustawiać limitu tak konserwatywnie – z wyjątkiem celów publikowania naprawdę nisko numery zniekształceń.

Konkluzja: jeśli chodzi o wyjście subwoofera, najważniejsze są dB.