Tónový korektor Baxandall vs. Federmann - úrovně

Úvod

Podíváme-li se na Zapojení Federmann (Baxandall) 2006, pak se zapojení na první pohled může jevit jako zcela běžné, ale zdání klame, proto se na jednotlivé detaily ještě jednou podívejme blíže, stejně jak na podmínky aby mohl Baxandallův korektor nést vlastnosti zapojení Topologie Federmann.

Vlastnosti zapojení Topologie Federmann

Jak již bylo napsáno, aby mohl Baxandallův korektor nést vlastnosti zapojení Topologie Federmann musí splňovat dvě důležité podmínky:

Musí být postaven s dostatečnou rezervou zisku a to v pásmu až do 100kHz včetně.
Musí mít dostatečnou přebuditelnost.

Rezerva zisku

Velikost rezervy zisku vychází z poznatků o vlivu rezervy zisku na zkreslení, potřebné šířky pásma popsané v SACD, blíže vinylu? a Dynamické saturaci, jako příčině Tranzistorového zvuku!. Při rezervě zisku 40dB je zaručeno, že poměr užitečného signálu a zkreslení bude větší jak 100:1, tato rezerva zisku je důležitá pro celé přenášené pásmo až do 100kHz, tím je rovněž zaručeno dostatečně malé Udif.

Úrovně a přebuditelnost

Šířka pásma

Ty nejnáročnější požadavky na kvalitu přenosu elektroakustického signálu, jsou dány možností nastavit zcela rovnou charakteristiku pro pásmo 5Hz÷100kHz, jak jsem již dříve napsal, je to u většiny jiných zapojení zcela nemožné. Aby bylo možno nastavit zcela rovnou charakteristiku až do 100kHz, je nutné aby šířka pásma byla mnohem větší.

Výkon v závislosti na frekvenci

S přihlédnutím k vlastnostem živé hudby a zvuku jako takového, jak bylo uvedeno v článcích Hi-Fi zesilovač a opravdu potřebný výkon a Jaký zesilovač pro subwoofer - dunidlo? zjistíme, že největší výkonové zatížení je na nejnižších kmitočtech, není tedy nutné se hnát za plným rozkmitem výstupního napětí na vysokých kmitočtech, stejně tak není nejdůležitějším parametrem rychlost přeběhu.

Rozložení výkonu v závislosti na frekvenci.

Maximální napětí

Maximální výstupní napětí je důležité v rozsahu od cca 5Hz do 200÷500Hz. Při napájení ±12V, je možné se s amplitudou dostat až k 10V, tedy s efektivní hodnotou k 7V, což hravě postačí pro koncový zesilovač s napájením ±70V a zesílením 20dB.

V běžné hudbě výkon, tedy i napětí nad 200÷500Hz velmi rychle klesá, totéž platí pro SACD převodníky, které pro 1kHz mají možnost 100x více stejných napěťových kroků jak pro 100kHz. Nemusíme se tedy zbytečně hnát za plným rozkmitem do nejvyšších frekvencí.

Nominální úroveň

Pokud vycházíme s maximální amplitudy a přebuditelnosti například 20dB, pak nám vyjde nominální úroveň signálu o 20dB nižší než je úroveň maximální. Při mezní amplitudě 10V můžeme použít nominální úroveň pouhý 1V, tedy úroveň přibližně 0dB, s menší přebuditelností pak úroveň úměrně vetší.

Totéž platí o zdvihu, pokud je ±20dB, pak by se neměl signál dostávat do limitace a do stavu, který by jej již koncový stupeň bez omezení nezpracoval. Jak je patrné z výkonového rozložení signálu, je kritické pásmo nízkých frekvencí do cca 500Hz, neboť pásmo v okolí 15kHz má již úroveň o cca 20dB nižší.

Dělící kmitočet a počet pásem

Pro normální tónový korektor postačí pouze dvě pásma, jedno dolní a druhé horní. Tónový korektor zcela postačí jak byl původně myslel samotný Peter James Baxandall.

Dělící kmitočet volil P. J. Baxandall na 1kHz či těsně pod, stejný dělící kmitočet nám vyjde při pohledu na závislosti lidského sluchu na frekvenci při různých úrovních akustického tlaku.

Potřebný zdvih

Nízké frekvence

Dále se můžeme podívat na potřebný zdvih, pominu-li nedostatky poslechové místnosti a reproduktorových soustav a omezím-li se pouze na nelinearitu lidského ucha v závislosti na frekvenci při různých akustických tlacích, pak zjistím, že pro běžný poslech si většina posluchačů vystačí s hlasitostí 50dB.

Vycházeje z toho, že nahrávka byla pořízena při hlasitosti 90dB, pak se dynamika celých 40dB dostává pod práh slyšitelnosti a samotné Hi-Fi je již to tam. Podívám-li se pozorněji pak je patrné, že nízké kmitočty při poslechové úrovni 50dB slyší lidské uch o dalších 20dB slaběji a musíme je tónovým korektorem dorovnat!

Nižší hlasitosti jak 50dB již vzhledem ke značnému propadu velké části akustického výkonu pod práh slyšitelnosti, nemá cenu řešit, stejně jak uvažovat o výrazně větším zdvihu jak ±20dB. Menší zdvih jak ±20dB rovněž ztrácí význam rozebírat.

Vysoké frekvence

Podíváme-li se na frekvence nad dělícím kmitočtem 1kHz, pak pro korekci nelinearity lidského sluchu vystačíme s ±5dB. Vzhledem ke stavební akustice, většímu úbytku vysokých tónů a směrovosti vysokotónových reproduktorů, je vhodné volit obdobný zdvih jako na kmitočtech nízkých tedy stejných ±20dB.

Frekvenční průběhy

Jako frekvenční průběhy je vhodné, aby dělící kmitočet nebyl téměř nastavením obou pásem ovlivňován, jako kraje pásem je vhodné zvolit celou šířku slyšitelného pásma tedy spodní okraj 20Hz a vrchní okraj 20kHz a na těchto kmitočtech dosáhnout požadovaného zdvihu ±20dB.

Závěr

Za naprosto dokonale lze považovat naměřené charakteristiky Hi-Fi předzesilovače HQQF-55-506K, který má pásmo 10Hz÷100kHz naprosto vyrovnané, na krajích s poklesem do 0,1dB, celková šířka pásma pro pokles 1dB je 4Hz÷350kHz a pro pokles 3dB je 2Hz÷600kHz.

Dále je z grafu patrný rozsah regulace basů a výšek, pro 20Hz je to ±20dB a na frekvenci 20kHz je naměřený rozsah ±19dB. Pásmo v okolí dělícího kmitočtu je dostatečně široké a není nastavením dolního ani nastavením horního pásma ovlivňováno.

Naměřené a v grafu zobrazené zesílení cca 10dB není realizováno samotným korektorem, ale použitým předzesilovačem, který je tónovému korektoru předřazen.