De uitgangsomvormers

Transcriptie

1 De uitgangsomvormers Uitgangsomvormers zetten elektrische audiosignalen om in mechanische trillingen die door ons gehoor als geluid waargenomen worden. Elektrodynamische of moving coil luidspreker Van alle omvormers is de moving coil de meest gebruikte. De spoel wordt verbonden met de uitgang van de versterker. Op het uiteinde van de spreekspoel zit het membraan ( diafragma ) dat met de conus één geheel vormt. De stroom zal een magnetisch veld creëren die interactief zal zijn met de magneet. Een alternerende stroomdoorgang zal de conus doen oscilleren op het ritme van de frequentie Elektrodynamische of moving coil luidspreker De belangrijkste eigenschappen van een moving coil zijn : de sterkte van de magneet de soepelheid van spider en diafragma ophanging de lichtheid en stijfheid van de conus De conus wordt meestal uit karton vervaardigd, doch ook meerlagen polymeer materiaal of zelfs aluminium worden de laatste tijd vrij veel gebruikt.

2 8.2. De elektromagnetische luidspreker Deze luidspreker vinden we voornamelijk in telefoontoestellen. Een magnetisch diafragma wordt op een permanente magneet aangebracht, onder dit diafragma zit een ringvormige spoel die de flux tussen magneet en diafragma zal beïnvloeden bij stroomdoorgang De elektrostatische luidspreker Deze luidspreker maakt gebruik van de eigenschappen van capaciteiten. Een elektrostatisch veld wordt tussen 2 tegengestelde elektroden ( diafragma en vaste elektrodenplaat ) opgewekt. Door het moduleren wordt het diafragma in beweging gebracht op het ritme van de audiofrequentie. Men gebruikt een stijf diafragma dat tussen 2 geperforeerde platen gespannen wordt. De polarisatiespanning wordt op het diafragma en de beide platen aangebracht.

3 8.4. De piëzo-elektrische luidspreker ( 2 ) Ook hier zal door de beperkte uitwijking enkel een laag niveau bereikt worden. Daarom wordt de piëzo luidspreker voornamelijk gebruikt voor het weergeven van hoge tonen ( meestal vanaf 6 khz ). Deze luidsprekers hebben een vrij lage vervormingsgraad, ze zijn vrij stevig en minder gevoelig voor hitte dan de elektrodynamische luidsprekers 8.3. De elektrostatische luidspreker ( 2 ) Door het moduleren zal het membraan beginnen trillen. Gezien het diafragma uit een zeer grote opgespannen metaalfolie bestaat, zal het vrij kunnen trillen tussen beide elektrodeplaten. Hierdoor blijkt dat de geluidstrillingen zowel aan de voor- als de achterkant geproduceerd worden. Door de beperkte uitwijking tussen beide grondplaten, zal het geluidsniveau niet echt heel hoog zijn.

4 8.4. De piëzo-elektrische luidspreker Piëzo luidsprekers zijn gebaseerd op de eigenschap dat sommige kristallen, indien ze gebogen worden, een elektrische spanning leveren. Ook omgekeerd, bij het aanbrengen van een spanning zal een piëzo-kristal buigen. Constructie : een kristalschijfje ( meestal lood-zirconium verbinding ) wordt verbonden met een diafragma De band luidspreker De bandluidspreker is opgebouwd uit een geplooide strook aluminiumfolie die tussen 2 polen van een zeer sterke magneet opgehangen is. Via een speciale transformator wordt het audiosignaal aan beide uiteinden van de strook aangevoerd. Zo ontstaat een alternerend veld rond de strook, dat interactief is met het magnetisch veld tussen de 2 vaste magneten. De impedantie van een dergelijke strook is zo laag dat een transfo ter aanpassing nodig is. De akoestische druk is zéér laag zodanig dat er meestal gebruik gemaakt wordt van een hoorn om de druk aan te passen aan die van de omgevende lucht.

5 a. Terminologie Resonantie Alle materialen hebben een eigen resonantiefrequentie. Dit is de frequentie waarbij de omgevende lucht de minste weerstand biedt aan het trillende voorwerp. Zo zal bv. een stemvork één frequentie het luidst weergeven ( 440 Hz ) ook al geeft ze andere frequenties weer. Bij luidsprekers hangt deze frequentie af van de combinatie conus/diafragma en spreekspoel. Voor de ingebouwde drivers zal bovendien de resonantie van de kast meespelen. Deze zal afhankelijk zijn van de houtsoort, het volume van de kast en het gebruik van dempingmaterialen. Al deze resonanties zullen ervoor zorgen of een luidsprekercombinatie al dan niet een vlakke ongekleurde weergave kan produceren. 8.6.b. Demping Als we een luidspreker een kortstondige puls laten reproduceren, mogen we verwachten dat de luidspreker na het beëindigen van de puls ook effectief stil staat. Dit is niet zo : door de inertie van de materialen zal het diafragma altijd nog wat nazinderen. De mate waarin een luidspreker deze na-trillingen kan beheersen noemen we de demping. We spreken hier echter alleen over mechanische demping en niet over de elektronische demping. Grote luidsprekers hebben uiteraard een grotere inertie en aldus een slechtere demping dan kleinere modellen. Sommige fabrikanten gebruiken meerdere kleinere luidsprekers i.p.v. één grote, zodanig dat de totale oppervlakte van de kleinere gelijk is aan die van één grote luispreker. Dit om een beter acceleratie en demping te waarborgen.

6 8.6.c. Efficiëntie Efficiëntie is de verhouding tussen het akoestisch geleverde vermogen dat de luidspreker produceert en het elektrisch geleverde vermogen aan de ingang van de luidspreker. Dit is afhankelijk van de constructie van de drivers, het gebruikte scheidingsfilter en de constructie van de kast. P out / P in Voor een gewone luidspreker ligt dat zelden hoger dan 3%, voor een hoorngeladen luidspreker kan 10% bereikt worden. De rest van het vermogen wordt omgezet in warmte ( zowel in de spreekspoel als in het scheidingsfilter ). Efficiëntie wordt bepaald door de wijze waarop een luidsprekerconus zich aanpast aan de lucht weerstand. Conusluidsprekers zijn niet zo efficiënt omdat ze een te grote hoeveelheid lucht in beweging moeten brengen. Efficiëntie mag niet verward worden met gevoeligheid 8.6.d. Gevoeligheid Gevoeligheid is de hoeveelheid akoestische druk die door een luidspreker geleverd wordt bij een bepaald gegeven elektrisch vermogen. In de asrichting gemeten druk op 1 meter afstand bij 1 watt vermogen is de standaard. Dit vermogen wordt uitgedrukt in db 1 W, 1m De metingen moeten gebeuren over een breed frequentiegebied of het frequentiegebied waarvoor de luidspreker ontworpen is. Bij meerwegsystemen is het echter onmogelijk om in de as van de driver een nauwkeurige meting te doen. De meet microfoon wordt dan ergens halfweg tussen de drivers geplaatst. Gevoeligheid van luidsprekers kan variëren tussen 75 db SPL / W / m tot 120 db / W / m. Hetzelfde vermogen geeft dus een totaal ander geluidsdruk, onafhankelijk van het opgegeven vermogen van de luidspreker.

7 8.6.e. Compliantie Compliantie is de mate van gemak waarmee het diafragma zich bij een gegeven magnetische kracht kan bewegen. Een luidspreker met hoge demping zal een lage compliantie hebben omdat elke excursie van de conus zal tegengewerkt worden. Luidsprekers met lage demping zullen dan weer een hoge compliantie hebben, met een maximum op hun resonantiefrequentie. Compliantie wordt uitgedrukt in Newton / meter. 8.6.f. Frequentiebereik Het frequentiebereik van een luidspreker wordt als een meting van de SPL druk ( in de asrichting ) weergegeven in functie van het frequentiebereik. Aangezien geen enkele luidspreker een perfect lineaire frequentieweergave heeft wordt een tolerantiegrens van +2 en - 3 db ingebouwd. Luidsprekers hebben specifieke amplitude-afwijkingen door de relatief grote inertie, resonantie, demping en compliantie. In onderstaand voorbeeld zien wij een karakteristiek van 35 Hz - 16 khz

8 8.6.f. Frequentiebereik ( 2 ) Op een dergelijke grafische voorstelling kunnen we zien waar de amplitudeafwijkingen zitten en hoe breed ze zijn. Ook het aantal pieken en dalen kan men enkel via deze grafische metingen te weten komen. Wat we op deze voorstelling niet kunnen aflezen is de demping of de acceleratie van de luidspreker. Dit houdt in dat 2 luidsprekers met dezelfde f/a curve bij een dynamisch signaal totaal anders klinken. 8.6.g. Vermogensopgave Met vermogensopgave geeft men het vermogen aan waarbij een luidspreker op een veilige manier kan gebruikt worden. Deze specificatie wordt dikwijls onder verschillende waarden weergegeven : continu vermogen : de zwaarst mogelijk belasting voor de luidspreker. Hierbij wordt de luidspreker met een continu sinusoïdaal signaal gebruikt, waarbij de spreekspoel maximale hitte moet dissiperen. Let op : dergelijke metingen gebeuren meestal bij 1 khz! piekvermogen : refereert naar het vermogen dat een luidspreker gedurende een zéér kortstondige periode kan weerstaan ( meestal 1/10 seconde ). Piekvermogen is dat vermogen waarbij de spreekspoel net niet uit de magneetschoen springt ( maximale excursie van de conus ). programma vermogen : wordt gesimuleerd door de weergave van een complexe golf ( gemiddeld muziekprogramma ). Helaas bestaat er geen gemiddeld muziekprogramma zodanig dat deze opgave totaal waardeloos is. RMS vermogen is accurater en ligt onder het continu vermogen. Hiervoor wordt een continu signaal gegeven waarbij het totale frequentiespectrum wordt overlopen ( sweep met roze ruis ).

9 8.6.g. Vermogensopgave ( 2 ) EIA vermogen ( Electronic Industries Association ) is een gedefinieerd vermogen waarbij een welbepaald signaal ( ruis ) wordt gebruikt. Het geeft een gemiddeld vermogen aan, waarbij pieken van 6 db hoger de luidspreker niet zullen beschadigen. Bovendien wordt een grens gesteld voor verhitting van de spreekspoel. Ook belangrijk is de impedantie aanpassing tussen versterker en luidspreker. De vermogensopgave zegt helemaal niets over het akoestisch volume dat bereikt wordt ( afhankelijk van de gevoeligheid ). Een luidspreker van 50 Watt met een gevoeligheid van 85 db / W / m kan een akoestische druk leveren van : x db = 10 log 50 = 17 db 85 db + 17 db = 102 db 50 W, 1 m Een luidspreker van 120 Watt en gevoeligheid van 75 db geeft : x db = 10 log 120 = 20,8 db 75 db + 20,8 db = 95,8 db 120W, 1 m Een luidspreker mag nooit meer continu vermogen krijgen dan zijn continu waarde. Let op dat de versterker niet te laag in vermogen is, aangezien deze dan boven zijn grens en in clipping gaat. Hierdoor worden bij zeer sterke passages blokvormige signalen gevormd. 8.6.h. Impedantie Gezien de impedantie van een luidspreker varieert naar gelang de frequentie wordt de term nominale impedantie gebruikt. We zien hier impedanties van 6 tot 30 Ω en dit afhankelijk van de frequentie. De piek op 70 Hz is veroorzaakt door de resonantie van de kast en de luidspreker. Op die frequentie wordt de conus oncontroleerbaar en zal door oscillaties het magnetisch veld tegenwerken. Deze tegenstand zal resulteren in een hogere weerstand. De verhoging bij hoge tonen komt door het feit dat er bijkomende trillingen op het diafragma ontstaan. Hierdoor begint het diafragma te resoneren. Deze frequenties noemt men break-up frequenties.

10 8.6.h. Impedantie ( 2 ) De nominale impedantie refereert naar de belasting van de versterker : een 100 W, 8 Ω luidspreker op een 100 W versterker zal effectief 100 W leveren. Een 16 Ω luidspreker zal maar 50 W opnemen. Een 200 W, 4 Ω luidspreker zal niet altijd 200 W opnemen ( afhankelijk van de versterker ). De waarde van de impedantie is van zeer groot belang bij het koppelen van meerdere luidsprekers op 1 versterkeruitgang. Bij serieschakeling worden de impedanties opgeteld, bij parallel schakeling krijgen we volgende formule : 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 Er worden bij het aansluiten van meerdere luidsprekers dikwijls combinaties gemaakt van serie- en parallelschakelingen om minimale impedanties van 4 of 8 Ω per versterkeruitgang te bekomen. 8.6.i. Vervorming Door de complexiteit van audiosignalen en de oncontroleerbare inertie van een luidspreker ontstaan harmonische- en intermodulatie vervormingen. Dit resulteert in niet gewenste extra trillingen. 2de harmonische vervorming ontstaan meestal bij lage frequenties, waar de conus ongewild boventonen produceert; IM vervorming voor lage frequenties ontstaan door de grote excursie van de conus, waar de ophanging de excursie tegenwerkt en aldus extra trillingen opwekt. Bij weergave van lage en hoge frequenties zal een andere IM vervorming ontstaan : hier zullen de hoge op de lage frequenties gemoduleerd worden. Dit geeft een doppler effect. Bij hoornluidsprekers wordt IM vervorming veroorzaakt door de non-lineaire luchtcompressie in de hals van de hoorn. Om deze reden worden hoornluidsprekers van lage - en middentonen gebouwd met relatief lage compressieratio s

11 8.7. De puntbron Bij een luidspreker in een wand zal de geluidsintensiteit verdubbelen ( 2π steradiaal ). Bij een luidspreker in een hoek zal de intensiteit nogmaals verdubbelen ( 1π steradiaal ). Bij het invoegen van een derde wand krijgen we 1/2π steradiaal. Door kastresonanties zal de intensiteit van de lage frequenties verdubbelen, doch de hogere frequenties zijn meer gericht en hier geld deze verdubbeling niet. Dit heeft als gevolg dat men een ernstige verkleuring krijgt bij het opstellen in hoeken op de vloer en of het plafond Richtingskarakteristiek van luidsprekers De stralingshoek van een luidspreker hangt af van zijn diameter en de weergegeven frequentie. Dit is te wijten aan het diffractie-effect waarbij de grootte van de conus een obstakel wordt voor de frequenties waarvan de kwart golflengte kleiner is dan de diameter van de conus.

12 8.8. Richtingskarakteristiek van luidsprekers ( 2 ) Lagere tonen kunnen zich rond de luidspreker buigen, hierdoor wordt duidelijk dat een uniforme frequentiekarakteristiek enkel in de asrichting van de luidspreker kan gehoord worden Luidsprekerbehuizing Elektrodynamische luidsprekers worden bijna steeds in een behuizing gemonteerd, dit omdat de luidspreker steeds onderhevig is aan akoestische terugkoppeling ( of akoestische opheffing ). De tonen worden zowel aan voor- of achterzijde geproduceerd. Deze geluidsgolven zijn in tegenfase : als de conus voorwaarts beweegt worden luchtmoleculen samengedrukt, aan de achterkant wordt de lucht geëxpandeerd. Lange golflengten zullen rond de luidspreker buigen en zich aldus opheffen.

13 8.9.a. Het oneindige klankbord Om akoestische opheffing te vermijden worden beide golven door een wand gescheiden. Dit noemen we het oneindige klankbord. 8.9.b. Het open klankbord Het open klankbord is een plaat waar de luidspreker in gemonteerd wordt. De geluidsgolven die afbuigen zullen rond de oppervlakte van de plaat moeten ( bij een dubbele lengte van de plaat ), zodat de achterste golf in fase aankomt aan de voorkant. Nadeel : het ontstaan van een piekfrequentie waar de golflengte gelijk is aan 4 maal de afstand x ( 2x = 1/2λ of 4x λ ). Bij 30 Hz is de golflengte 11,5m dit betekent dat de plaat een minimale diameter van 5,75m moet hebben.

14 8.9.c. Het gevouwen klankbord Om de grote afmetingen van het open klankbord te vermijden worden de zijkanten geplooid en krijgen we een kast met een open achterwand. Nadeel : achter de luidspreker ontstaat een pijp waarin een luchtkolom bevindt. De lucht in die pijp gaat resoneren op een frequentie die 4 x de lengte van de pijp bedraagt. Bv : als de zijwanden 1m lang zijn, zal de frequentie met golflengte 4m resoneren ( 86 Hz ). 8.9.d. De gesloten klankkast Wanneer we de kast helemaal sluiten kan geen enkele achterwaartse golf de voorzijde van de luidspreker bereiken. De luchtmassa in de kast zal de achterwaartse luidsprekerbewegingen dempen zodanig dat de compliantie van de luidspreker verlaagd wordt. Hierdoor verhoogt de resonantiefrequentie van het ganse luidsprekersysteem. Nadeel : de luchtmassa die de achterwaartse bewegingen tegenhoudt zal de efficiëntie van de luidspreker drastisch doen dalen.

15 8.9.e. De reflex of bassreflex klankkast Om de efficiëntie van de luidspreker minder aan te tasten wordt aan de voorkant een opening gemaakt waardoor de golven van een bepaalde frequentie in fase combineren met de rest van het geluid. Door aan de voorzijde de opening te omkasten ontstaat een poort waarin zich een luchtmassa bevindt. Deze luchtmassa heeft een zekere inertie. Door alle parameters ( vol. luchtmassa kast, vol. lucht poort, gewicht conus, resonantiefrequenties, enz ) correct te berekenen kan men de resonantie van het systeem laten samenvallen met de resonantiefrequentie van de losse luidspreker. 8.9.e. De reflex of bassreflex klankkast ( 2 ) Een andere vorm van bass-reflex is het gebruik van de passieve radiator. Dit is een conus zonder magneet en spreekspoel. De interne luchtdruk zal de conus in beging zetten. Een andere toepassing noemen we de transmissielijn luidspreker. In de kast wordt een akoestisch labyrint gebouwd. Dit is in feite een gevouwen tunnel die gedeeltelijk met akoestisch dempend materiaal gevuld is. De lengte van het labyrint zal de resonantiefrequentie van het systeem zeer laag houden. Dit resulteert in een strakke en vrijwel zuivere basweergave.

16 8.10 De directe radiator Alle reeds genoemde systemen noemen we directe radiatoren omdat ze rechtstreeks lucht in beweging zetten. Deze radiatoren hebben een vrij lage efficiëntie : doorgaans 2 tot 3 %, al de rest wordt omgezet in warmte De indirecte radiator Bij indirecte radiatoren wordt het diafragma met de lucht gekoppeld door een akoestische transformator. Het beste voorbeeld is de hoorn. Doordat de hoorn exponentieel vergroot, zal de druk gradueel verspreiden over een steeds groter wordend luchtvlak : zo ontstaat een lagedruk golffront aan het uiteinde van de hoorn. De hoorn gedraagt zich als een akoestische transformator die een hogere efficiëntie geeft dan een directe radiator a Spreidingshoek van de hoorn Door de exponentiële vorm van de hoorn wordt het geluid gebundeld : de spreidingshoek van de hoorn is relatief klein. Voornamelijk bij hoge frequenties vormt de directiviteit een probleem. Hieraan kan verholpen worden door gebruik te maken van een akoestische lens. Deze lens breekt de golven en zorgt voor een bredere spreiding in het horizontale vlak.

17 8.11.a Spreidingshoek van de hoorn ( 2 ) Men probeert een zo groot mogelijk horizontale spreiding ( 90 ) te bekomen. In het vertikaal vlak neemt men 40 als maatstaf. Hiervoor werd de radiale hoorn ontwikkeld. Hoorns met constante directiviteit zijn zodanig gebouwd dat ze alle frequenties met dezelfde spreiding weergeven. Dit bereikt men door gebruik te maken van verschillende graduele openingshoeken te bouwen. Nadeel : er vormen zich verschillende luchtwervelingen in de hals met de nodige vervormingen als gevolg a Spreidingshoek van de hoorn ( 3 ) Hoorns worden door hun directiviteit voornamelijk gebruikt bij versterkingen in zalen. Door hun gecontroleerde openingshoeken zijn ze in staat een directere geluidsweergave te bieden in ruimten waar anders een te groot diffuus veld zou ontstaan. Hoorns worden soms ook long throw radiator genoemd.

18 8.11.b De gevouwen hoorn De laagste frequentie die een hoorn kan weergeven hangt af van de mond- en welvingsopening. De diameter zal 1/4 golflengte bedragen van de laagste frequentie. Wil men de functie van de akoestische transformator behouden, zal de hoorn een aanzienlijke lengte krijgen. Hierdoor past men heel dikwijls het principe van de gevouwen hoorn toe. Dit zorgt ervoor dat de afstand die het geluid aflegt tussen hoge en lage luchtimpedanties, gelijk is aan die van de rechte hoorn. Let wel : enkel de lage frequenties zullen passeren omdat die zich rond het obstakel ( hoge frequenties niet ) kunnen ombuigen ( zie diffractie wet ) c Compressie-drivers De compressie-driver is een luidspreker die speciaal ontworpen is voor midden - en hoge tonen. De driver bestaat uit een magneet, diafragma en hals die op de hoornbehuizing bevestigd wordt. Deze driver vertoont veel gelijkenissen met een elektrodynamische luidspreker met 2 grote verschillen : het membraan kan slechts een korte excursie maken en is groter dan de halsopening. Bij zeer hoge frequenties is de golflengte veel kleiner dan de doormeter van het diafragma. Hierdoor kunnen faseproblemen ontstaan omdat de weg tussen alle punten op het diafragma enerzijds, en hals van de hoorn anderzijds, niet gelijk is. Dit wordt opgelost door een zogenaamde faseplug die ervoor zorgt dat er in de hals geen faseverschillen optreden.

19 8.12 Het scheidingsfilter of cross-over Bij gebruik van meerdere componenten in een luidsprekersysteem wordt het signaal opgesplitst in laag, midden en hoog. Hiervoor hebben we een scheidingsfilter nodig. Hetzelfde signaal aan hoge en lage tonen luidsprekers toevoegen leidt tot het opblazen van de tweeter; daarnaast krijgen we door de overlapping van een bepaald deel van de bandbreedte een chaotisch verloop. Het -3db punt waar beide lijnen mekaar kruisen noemen we de scheidings - frequentie Een filter van 6dB / octaaf noemt men een eerste orde filter, een 12 db/oct. een tweede orde filter, een 18 db/oct. een derde orde filter en een 24 db/oct. een vierde orde filter. Gezien de grote overlap wordt een eerste orde filter zeer weinig gebruikt, tweede en derde filters des te meer Het scheidingsfilter of cross-over ( 2 ) Voor de tweeter geldt : een capaciteit biedt een lage impedantie bij stroomdoorgang met hoge frequentie, de capaciteit heeft een hoge impedantie bij lage frequenties. Onder een bepaalde frequentie zal het laag afnemen met 6 db. Deze frequentie wordt door volgende formule weergegeven : 1 1 f = f = of 3981 Hz 2 π R C 6,26 x 8 x 0, Voor de woofer geldt : een inductie heeft een lage impedantie bij stroomdoorgang met lage frequentie en biedt een hoge impedantie voor hoge frequenties. Vanaf een bepaalde frequentie zullen alle hogere frequenties afzwakken met 6 db / oct. Deze frequentie wordt door volgende formule weergegeven: f = R 2 π L 3981 Hz = 8 6,26 x X of X = 8π 6,26 x 3981 Hz of 0,00032 H ( 0,32 millihenry )

20 8.12 Het scheidingsfilter of cross-over ( 3 ) In onderstaande illustratie zien we een simpel scheidingsnetwerk : 8.12.a Passieve hoogniveau scheidingsfilters Passieve filters zijn redelijk eenvoudige netwerken bestaande uit condensatoren, spoelen en weerstanden. Deze filters moeten vaak hoge spanningen verdragen zodat alle componenten op piek - piekspanningen berekend worden. Om het insertieverlies zo laag mogelijk te houden worden de spoelen gemaakt van draad met zeer grote doormeter; er worden ook luchtkernen i.p.v. een ijzeren kernen gebruikt. Door de overlap op de scheidingsfrequentie ( -3 db punt ) zullen beide luidsprekers dezelfde frequentie weergeven, doch elk op de helft van het vermogen. Omdat beide filters ( laag-af / hoog-af ) niet fase coherent ( 90 ) zijn, krijgen we een verschuiving van 180. Vandaar dat de hoge tonen luidspreker qua fase omgedraaid wordt. De verder gelegen frequenties liggen allemaal uit fase, maar aangezien faseverschuivingen enkel hoorbaar zijn bij nabijgelegen frequenties is dit niet zo erg.

21 8.12.b Actieve scheidingsfilters Actieve filters worden tussen voorversterker en eindversterkers geplaatst. Voor elke frequentieband is een eindversterker nodig. Bij splitsing in 2 banden spreken we over een Bi-amplificatie, een splitsing in 3 banden noemen we een Triamplicatie b Actieve scheidingsfilters ( 2 ) Bi- of tri-amplificatie geeft betere resultaten dan een passief systeem. Dit komt omdat de meeste signalen bestaan uit een ganse reeks fundamentelen en harmonischen. Sommige frequenties zullen veel meer vermogen vergen dan andere, hierdoor kunnen lage- en midden tonen zoveel vermogen opslorpen dat de hoge tonen ( zeer gevoelig voor harmonische vervorming ) bovenaan de clipping grens gemoduleerd worden. Bij een meerweg systeem zal er een aparte versterker zijn voor hoge, midden en lage tonen en aldus een veel hogere headroom hebben. Harmonischen, door de lage tonen versterker opgewekt, zullen niet aan de tweeter doorgegeven worden (dit gebeurt wel bij een passieve filter ). Actieve filtersystemen hebben geen insertieverlies zodat het uitgangsvermogen van de versterker ten volle kan benut worden. Ook de dempingfactor van de versterker wordt niet aangetast omdat elk passief component dat de impedantie tussen luidspreker en versterker kan verhogen, ontbreekt.

22 8.13 Akoestische faseverschuivingen bij luidsprekersystemen Het akoestische centrum van een luidspreker is de plaats waar de geluidsgolven ontstaan. Meestal is dit het diafragma, maar bij hoornsystemen ligt dit meer naar de mond van de hoorn. Als we meerdere luidsprekers in een kast bouwen, worden er meerdere centra gebouwd. Dit kan in de buurt van de scheidingsfrequentie faseproblemen opleveren. Daarom is het uiterst belangrijk dat deze centra zoveel mogelijk in hetzelfde verticale vlak liggen. Sommige merken ( Tannoy - Frazier ) bouwen speciale systemen waarbij de tweeter in het midden en zelfde as van de woofer aangebracht wordt Akoestische faseverschuivingen bij luidsprekersystemen ( 2 ) Een ander aspect is de coherentie van het geluidsbeeld. Luidsprekers waarbij de elementen ver uit mekaar staan geven eerder een uiteengerokken beeld. Door de afstand tot de luisteraar te vergroten, vermindert dit effect. Dit verschil komt heel duidelijk naar voor bij het beluisteren van near field en far field monitoren.

23 8.14 De zuilopstelling of array opstelling Door verscheidene identieke luidsprekers in een verticale lijn te zetten verkrijgt men een grote horizontale en kleine verticale spreiding De multikanaal - of surround techniek Deze systemen worden voornamelijk in film en video gebruikt. De meest gebruikte standaard komt van de firma Dolby. Daarnaast bestaan ook systemen van bijvoorbeeld Lucasfilm en THX.

24 8.15.a Korte historiek 8.15.b.1 70 mm, 6 kanalen ( Dolby stereo - 70 mm ) De huidige 70 mm Dolby formaten bevatten 6 kanalen. Aanvankelijk gebruikte men spoor 1 voor L, spoor 3 voor C, spoor 5 voor R en spoor 6 voor surround. Sporen 2 en 4 waren de subwoofer kanalen. Nu is er tendens om slechts 1 sub kanaal te gebruiken zodanig dat er een 2de surround kanaal vrij komt.

25 8.15.b.2 35 mm Dolby Stereo ( bioscoop ) Het standaard Dolby stereoformaat maakt gebruik van 2 naast elkaar liggende optische sporen. Deze sporen worden Lt en Rt ( Left total en Right total ) genoemd. Ze bevatten L en R maar ook de gemeenschappelijke informatie voor het center- kanaal ( - 3 db ) en het surround kanaal dat in 90 faseverschil van het center- kanaal en ook op -3 db gemoduleerd wordt. Zo krijgen we L total = L + C ( -3 db) + S ( -3 db en 90 t.o.v. C ) R total = R + C ( -3 db) + S ( -3 db en 90 t.o.v. C ) Bij beluistering krijgen we volgende resultaten : Mono : L, R en C worden gesommeerd, het surround kanaal wordt gedeeltelijk opgehoffen Stereo : L en R worden perfect weergegeven, het centerkanaal wordt even luid L en R weergegeven. Het uit-fase gelezen signaal voor surround wordt tevens ( in tegenfase ) weergegeven door zowel L en R, zodat een extra spatiaal effect ontstaat. Dolby surround : L, R en C worden normaal afgelezen ( C iets luider ), surround wordt gevormd door de fase ervan te hercombineren b.2 35 mm Dolby Stereo ( 2 ) Door het invoeren van een actieve matrix ( Dolby Pro Logic ) verkreeg men een betere kanaalscheiding. Een vertraging voor het surroundspoor moet ervoor zorgen dat de luisteraars die achteraan in de zaal zitten de dialogen beter te horen krijgen via de centerspeakers ( Haaseffect ). De Dolby decoder zorgt verder voor een subwoofer kanaal dat uit het L en R materiaal gegenereerd wordt.

26 8.15.b.3 Dolby Surround - Pro Logic ( huiskamer ) De consumerversie van Dolby Stereo wordt Dolby Surround of Pro Logic genoemd. Buiten de drager ( video tape - DVD - laserdisk ) is er geen groot verschil. Bij sommige versterkers wordt ook een extra subwoofer kanaal gegenereerd. Om van het Pro Logic signaal gebruikt te maken moet men beschikken over een stereo VCR of stereo TV ontvanger b.4 Dolby Stereo Digitaal 5:1 Het verschil met Dolby Stereo is het feit dat er 5 kanalen zijn met elk hun volledige bandbreedte, zonder overspraak en faseverschil. De kanalen zijn : L -C -R -SrL -SrR met een apart subwoofer signaal. Dit kan door gebruik te maken van de digitale techniek in de Dolby AC3 decoder. Deze informatie wordt op een optisch spoor in de pellicule aangebracht. Naast dit spoor wordt ook een Dolby SR geprint voor analoge decoders.

27 8.16 Synchronisatie Synchronisatie 2

28 8.16 Synchronisatie Synchronisatie 4

29 8.16 Synchronisatie Synchronisatie 6