First-Order Crossovers: wondermiddel of probleem?

First-Order Crossovers: wondermiddel of probleem?

Thiel-CS17-thumb.pngIk heb altijd kritische e-mails van lezers aangemoedigd omdat het goed is om de feedback te hebben. Maar een paar e-mails als reactie op mijn recensie van de THIEL TT1 werd ronduit smerig. 'Je bent geen audiofiel!' een van hen woedde in reactie op mijn opmerking dat de TT1 '... een veelzijdiger luidspreker is dan welke door Jim Thiel [de overleden medeoprichter van het bedrijf] ook ontworpen en waarschijnlijk een betere prijs heeft dan alles wat Jim heeft ontworpen ...'





Ik werd hieraan herinnerd toen ik onlangs wat informatie googlede voor mijn aanstaande recensie van THIEL's nieuwe SmartSub 1.12-subwoofer. Ik kreeg hartstochtelijke klachten over de beslissing van het bedrijf om af te stappen van de fase-coherente ontwerpen en eerste-orde cross-overs die kenmerkend waren voor Jim Thiel's werk. In een Youtube video , een audioliefhebber prees de ontwerpen van Jim Thiel als 'lichtjaren voor op wat alle anderen te bieden hadden' en nam het bedrijf aan om een ​​nieuw product aan te bieden dat 'dezelfde oude rotzooi lijkt te zijn die we in de luidsprekerwereld hebben gezien voor de afgelopen 30, 40 of 50 jaar. '





heb ik een overspanningsbeveiliging nodig?

Vanuit zakelijk oogpunt is het de vraag of het voor THIEL Audio verstandig was om de ontwerpconcepten van Jim Thiel te verlaten, maar ik verwacht dat de meeste sprekerontwerpers dezelfde beslissing zouden hebben genomen als de nieuwe mensen bij THIEL. Dat is niet omdat ze dom zijn. Het is niet omdat wat ze maken 'onzin' is (ik geef geen vijfsterrenprestaties aan onzin-luidsprekers). Het is niet omdat ze 'geen audiofielen' zijn. Het is omdat ze begrijpen dat cross-overs van de eerste orde een verrassend aantal afwegingen introduceren, een punt dat geen van de commentatoren die ik THIEL Audio heb gezien, de moeite lijkt te hebben genomen om het te onderzoeken.





Ik heb het geluk dat ik vele uren heb besteed aan het bespreken van deze kwesties met Jim Thiel zelf. Ik heb hem twee keer bezocht in zijn laboratorium en fabriek voor productontwikkeling, en hij kwam een ​​paar keer langs mijn werkplek om me te helpen bij het opzetten van luidsprekers of om te praten over wat hij in de maak had. Het zal sommigen misschien verbazen dat zijn benadering diep geworteld was in de wetenschap en no-nonsense engineering. Voor zover ik weet, heeft hij zich nooit overgegeven aan de mystieke woordenstroom en moeilijk te ondersteunen prestatieclaims die gebruikelijk zijn in high-end audio, en in onze discussies was hij vaak afwijzend tegenover modieuze audiopraktijken die niet stevig werden ondersteund door wetenschappelijk bewijs.

Allereerst wat basisprincipes voor degenen die ze nodig hebben. De crossover is een elektrisch netwerk dat het geluid verdeelt in bas voor de woofer en hoge tonen voor de tweeter (en vaak midrange voor een midrange-driver). Een tweeweg-crossover heeft twee filters: een die de hoge tonen uit de woofer filtert en een die de lage tonen uit de tweeter filtert. (Een driewegluidspreker voegt filters toe die de diepe bassen en hoge tonen van de midrange-driver verwijderen.) Deze filters worden gekenmerkt door de frequentie waarop ze een signaal beginnen te verzwakken, en door de helling van die verzwakking. Een filter van de eerste orde verzwakt met -6 dB per octaaf, een filter van de tweede orde met -12 dB per octaaf, enzovoort. Deze filters beïnvloeden de fase van een audiosignaal, waardoor sommige frequenties enigszins worden vertraagd ten opzichte van andere.



Het voordeel van een eerste-orde crossover is dat het de fase van het originele signaal behoudt, zolang de luidspreker waarin het wordt gebruikt de akoestische centra van de drivers in het verticale vlak heeft uitgelijnd, vaak door het gebruik van een schuin aflopend voorpaneel. . Zolang uw hoofd zo is geplaatst dat uw oren zich op gelijke afstand van alle drivers bevinden, mag de fase van het directe geluid dat uw oren het eerst bereikt, niet meer dan een paar graden variëren. Daarom noemen THIEL en andere fabrikanten dit een fase-coherent ontwerp.

Hoe beïnvloedt dit het geluid dat u hoort? Ik heb misschien 10 THIEL-luidsprekers beoordeeld sinds het begin van de jaren negentig, evenals verschillende andere fase-coherente ontwerpen. Voor mijn oren is het voordeel van fase-coherent ontwerp dat je een meer omhullend geluidsbeeld krijgt, meer zoals je zou verwachten te horen van een paneelluidspreker zoals een MartinLogan of Magnepan - maar met een nauwkeurigere beeldvorming dan een dipolair paneel spreker kan produceren. Het is een geweldig geluid, een geluid dat ik elke audioliefhebber ten zeerste aanbeveel om zelf te komen kijken in een goed ontworpen showroom van dealers of op een audioshow.





Hoe mooi het fase-coherente geluid ook kan zijn, het is niet 'lichtjaren voor' op al het andere. Als de voordelen van fase-coherent ontwerp zo groot waren, zouden meer luidsprekerbedrijven het gebruiken, omdat het in zijn basisvorm ook de minst dure crossover is die je kunt bouwen. Voor een tweewegluidspreker heeft een crossover van de eerste orde slechts één condensator, één inductor en één weerstand nodig. Voor elke extra bestelling in een passief filter heb je een extra condensator of inductor nodig. Daarom worden eersteklas crossovers niet het meest gebruikt in audiofiele luidsprekers, maar in soundbars, draadloze luidsprekers en home-theater-in-a-box-systemen. (Voor de goede orde, de crossovers van Jim Thiel waren verbazingwekkend complex, met talloze netwerken toegevoegd om impedantie en frequentieresponsafwijkingen te corrigeren, maar de kernfunctionaliteit werd nog steeds geleverd door die drie basiscomponenten.)

Dus wat is de keerzijde van cross-overs van de eerste orde? Er zijn drie: vervorming, levensduur van de driver en spreiding.





Zoals Jim Thiel me vertelde, omdat een filter van de eerste orde niet zo abrupt verzwakt als filters van hoge orde, moet een driver die wordt gebruikt met een crossover van de eerste orde twee octaven voorbij het gespecificeerde crossover-punt goed presteren - dat wil zeggen, in een tweewegluidspreker met een crossover-punt van 2,3 kHz, een tweeter moet signalen vanaf 575 Hz kunnen verwerken en een woofer moet signalen tot 9,2 kHz kunnen verwerken. Dit is vooral moeilijk voor een tweeter, omdat het vervorming veroorzaakt bij een hoog volume en soms leidt tot uitval van de driver (vroege Thiel-luidsprekers waren berucht vanwege het blazen van tweeters). Het kan ook de 'breakup modes' van de woofer opwekken, of vervorming die hoogfrequente resonanties produceert.

Jim Thiel erkende deze problemen volledig en loste ze grotendeels op door tweeters te ontwikkelen met een ongewoon lange uitslag van ongeveer een kwart inch, en door het gebruik van een unieke concentrische driver met gegolfd diafragma die de middentonen en hoge tonen in zijn meer recente modellen afhandelde. Deze problemen kunnen ook worden verminderd door naar drie- of vierwegontwerpen te gaan.

Het andere probleem met crossovers van de eerste orde is dispersie. Omdat de filters relatief ondiep zijn, zijn beide drivers tegelijkertijd hoorbaar wanneer geluiden binnen ongeveer een octaaf van de crossover-frequentie vallen. Dit is geen probleem als uw oren zich op dezelfde afstand van de chauffeurs bevinden. Als uw oren zich echter dichter bij één driver bevinden - als u opstaat, waardoor uw oren dichter bij de tweeter komen, of slap naar beneden en uw oren dichter bij de woofer plaatst - zullen de geluiden van de twee drivers niet langer in fase bij alle frequenties. Ze zullen bij sommige frequenties in fase zijn en bij andere niet in fase, wat betekent dat sommige frequenties worden versterkt en andere worden verzwakt, en je krijgt niet langer een gelijkmatige frequentierespons. (Luidsprekers met crossovers van hogere orde kunnen dit probleem ook hebben, maar in veel mindere mate.)

Nogmaals, Jim Thiel heeft veel moeite gedaan om dit probleem op te lossen, daarom gebruikten zoveel van zijn ontwerpen een coaxiale opstelling, met de tweeter in een midrange-driver of -woofer. Maar de exotische driverontwerpen waarop hij vertrouwde, kostten jaren om zich te ontwikkelen, kostten veel om te vervaardigen en beletten hem soms om nieuwe modellen zo snel op de markt te brengen als zijn zakenpartners en dealers misschien hadden gewild.

Thiel-TT1-thumb.jpgIk had het geluk om zowel de allerlaatste luidspreker die Jim Thiel ontwierp (de CS1.7, hierboven afgebeeld) als de allereerste luidspreker die het bedrijf ontwierp na het overlijden van Jim te beoordelen (de TT1, rechts afgebeeld). Het verschil was dramatisch. De CS1.7 was, net als eerdere THIEL-torenluidsprekers die ik had besproken, enigszins kieskeurig om te plaatsen en kon de basrespons en dynamiek die veel vergelijkbare geprijsde luidsprekers bieden niet aan, was spectaculair geweldig voor puristische audiofiele opnames van akoestische instrumenten, maar een twijfelachtige keuze voor zwaardere rock- en popmuziek of voor thuisbioscoop. Ondertussen leverde de TT1 heel veel dynamiek, was hij niet kieskeurig over plaatsing en leverde hij uiteindelijk een meer neutraal geluid op dat bij elke soort muziek werkte.

Natuurlijk kunnen fans van de oude THIEL-luidsprekers volhouden dat er niets speciaals is aan de nieuwe luidsprekers, dat ze niet te veel verschillen van wat B&W, PSB en Revel produceren. Dat is waar. En natuurlijk geven veel audiofielen de voorkeur aan een product met charmante eigenaardigheden boven een product dat objectief superieure prestaties levert. Dat is prima. En natuurlijk kunnen sommigen nu wegtrekken van THIEL en naar Vandersteen, een ander bedrijf dat bekend staat om fase-coherente ontwerpen. Dat is ook prima.

Wat niet fijn is, is te beweren dat de fase-coherente luidspreker (of, wat dat betreft, bijna elke andere audiotechnologie) 'lichtjaren voorloopt op wat alle anderen te bieden hebben'. Net als elk ander audioproduct dat ooit is gemaakt, vertegenwoordigen fase-coherente luidsprekers een reeks compromissen. Door die afwegingen te begrijpen, kunnen we intelligente koopbeslissingen nemen. We kunnen geen intelligente koopbeslissingen nemen als we die beslissingen baseren op een quasi-religieuze eerbied voor specifieke technologieën, merken of persoonlijkheden.

Aanvullende bronnen
De voor- en nadelen van meerdere subwoofers op HomeTheaterReview.com.
Een subwoofer kiezen voor surroundgeluid of stereo op HomeTheaterReview.com.
THIEL TT1-torenluidspreker beoordeeld op HomeTheaterReview.com.

hoe een schijf in Linux te mounten