Varför subwooferdistorsion skiljer sig från förstärkardistorsion

Jag blev orolig nyligen när jag fick reda på att några deltagare på ett ljudforum hävdade att en subwoofer som jag hade mätt hade "förfärlig" distorsion. Det hade inte stört mig om subwoofern faktiskt hade en "jävla" distorsion, men denna sub är en av de bästa jag har mätt i sin pris- och storleksklass. Jag kan dock inte skylla på entusiasterna på det forumet, eftersom alla utanför den handfull människor som gör mätningar av subwoofers uteffekt skulle ha trott samma sak.

Problemet uppstod när jag delade mina CEA-2010 subwoofers utdatamätningar med tillverkaren och tillverkaren, med min tillåtelse, delade dem med en annan webbplats. (Jag delar gärna med mig av mina CEA-2010-mätningar eftersom jag vill främja användningen av utgångsmätningar i subwooferrecensioner.) Förvirringen uppstod eftersom den andra webbplatsen publicerade mina distorsionstal, snarare än bara den maximala effekten i decibel. Och om du tittar på subwoofers distorsionssiffror kan de verkligen se "hemska ut".

Bara lite snabb bakgrund: CEA-2010 mäter uteffekten från en subwoofer vid olika ljudfrekvenser. Volymen höjs tills distorsionen överstiger en viss tröskel, sedan backas volymen ner något och nivån registreras i decibel. Här är ett exempel på CEA-2010-mätningar i en recension, och här är en djupgående förklaring av processen.

Det dB-talet är vanligtvis allt du behöver veta, enligt min åsikt, men programvaran som de flesta CEA-2010-utövare använder talar om för dig den totala procentuella övertonens distorsion (inklusive andra till femte övertoner), så jag skriver ner det för mina anteckningar. Jag nämner då och då vissa snedvridningssiffror i mina recensioner i fall där jag tycker att de illustrerar något viktigt, men jag tar inte med dem i allmänhet eftersom jag är orolig för att den tillfällige observatören kan titta på dem och anta att suben är "hemsk". Det var precis vad som hände i det här fallet.

Procentandelen THD som tillåts av CEA-2010 är inte exakt eftersom metoden ställer in olika tröskelvärden för olika övertoner (ju högre och mer hörbar överton, desto lägre tröskel). Men vanligtvis är den genomsnittliga THD som tillåts av CEA-2010 runt 30 procent.

"VAD???" Jag kan tänka mig att en del entusiaster tänker just nu. (Förlåt om jag bara fick dig att spotta en munfull kaffe på din dator.) Det beror på att distorsionstalen vi är vana vid att se är för elektronik, såsom förstärkare och förförstärkare, som fungerar över hela ljudbandet. För en förstärkare är en procent THD mycket; ett allmänt accepterat tröskelvärde för hörbarhet för förstärkare och förförstärkares distorsion är 0,5 procent. Men för subwoofers är det 10 procent. Jag har bekräftat detta hundra gånger när jag gjorde CEA-2010-tester. Vanligtvis kan jag börja höra distorsionen när volymen är ett par klick ner från vad som krävs för att bryta en av CEA-2010-trösklarna, vilket vanligtvis betyder cirka 10 procent THD.

Varför är distorsion så mycket svårare att höra i subwoofers? Svaret är faktiskt ganska enkelt. Övertonsförvrängning är skapandet av falska övertoner – till exempel på grund av att en förstärkare drivs bortom spänningskapaciteten hos dess strömförsörjning, eller att en högtalarkon trycks till gränserna för vad dess upphängning tillåter. Detta omvandlar vad som borde vara en snygg, ren vågform till en "avklippt" vågform, med en platt topp där det ska finnas en rundad topp. Ju mer kvadratisk vågformen blir, desto mer falsk högfrekvent energi produceras. Du kan höra ett exempel på detta i YouTube-videon nedan:

Om du testar en förstärkare med en en-kilohertz-ton, är den andra övertonen på två kHz, den tredje på tre kHz, och så vidare. Detta är precis i det område där det mänskliga örat är mest känsligt. Men om du testar en subwoofer med en 50-Hz-ton, är de starkaste distorsionsövertonerna vid 100, 150 och 200 Hz, en region där det mänskliga örat inte är särskilt känsligt. Det som skulle vara extremt hörbar distorsion i en förstärkare kan alltså vara helt ohörbar i en subwoofer.

Vissa subwoofertillverkare kan försöka begränsa sina produkters förvrängning till, säg, fem procent. På ytan kan detta verka som en bra idé. Men sättet de uppnår detta låga antal är genom att ställa in limitern i subwooferns förstärkare konservativt. Detta kan skapa sin egen uppsättning problem eftersom de andra högtalarna i systemet inte styrs av en limiter om de inte är aktiva (dvs. internt förstärkta) konstruktioner. På en högljudd actionfilmspassage kan resten av högtalarna sprängas iväg, medan subwoofern tyglar in sig själv. Så allt över 80 Hz eller så spelas på en hög nivå, men allt under 80 Hz spänns fast av subwooferns limiter. Du får ett tunt ljud, vilket är mycket mer ljudmässigt stötande än lite subwooferförvrängning.

Naturligtvis, om vi pratar en stor subwoofer som levererar 118 dB vid 50 Hz samtidigt som den håller sig under fem procents distorsion, skulle du förmodligen inte höra problemet jag pratar om ovan. Men såvida du inte är en total basgalning, kommer du förmodligen inte att spela suben mycket högre än så i alla fall, så det verkar inte vara någon mening med att ställa in limitern så konservativt – förutom i syfte att publicera riktigt lågt förvrängningsnummer.

Summa summarum: När det kommer till subwooferutgång är dBs mest det som betyder något.