Jakosuotimet, aktiivi vs. passiivi

[jlaakso]

Johdanto ketjun tarkoitukseen

Ketjulla on kaksi tarkoitusta. Keskustella otsikon aiheesta ja samalla välttää ko. aihetta ja etenkin sen aikaan saamaa vastakkain asettelua saastuttamasta muita ketjuja. Avointa keskustelua aiheesta ja sen vierestäkin, kunhan pysytään asiallisina

Aktiivisuoto

Ensisijaisesti tarkastellaan topologiaa, jossa jokaiselle kaistalle on oma vahvistus ja jakosuodot tehdään ennen niitä. Tähän kategoriaan katsotaan kuuluvaksi DSP-, ASP- sekä tietyin varauksin myös linjatason passiivinen suoto. Pelkät huonekorjaukset ja muut vasteheittojen säätelyt valmiiden tai kaupallisten kaiuttimien osalta voi sulkea pois tästä keskustelusta, sillä ne eivät varsinaisesti liity jakosuotimiin ja -suotoon.

Passiivi

Tässä kategoriassa tarkastellaan passiivikomponentein tehtyjä suotimia, jotka ovat kaiutinelementin ja vahvimen/vahvistimien välissä.

Omat näkemykset ja käyttö

Aktiivi

Koskee lähinnä kokemuksiani DSP:stä, sillä kokemuksia ASP tai linjatason passiivisuodoista ei juurikaan ole.

Plussat:
- lukematon määrä suotimia ja säätömahdollisuuksia
- uuden suodinversion tekeminen kustannustehokasta
- kokeilu ja protoilu on helppoa ilman mittavaa miljoonalaatikkoa (kasaa erilaisia passiivikomponentteja)
- kaistojen vasteiden tasaus ja tasoittaminen ennen suotoja helppoa

Miinukset:
- alkukustannukset suurempia kuin passiiveille (DSP + vahvistinkanavat jokaiselle kaistalle)
- valmis tuote ei ole kovin yleiskäyttöinen, vaan vaatii myös vastaavat laitteet, kun taas suuri osa harrastajien elektroniikasta perustuu tavallisiin 2ch tai monikanavavahvistimiin
- antaa mahdollisuuden laistaa systemaattisuudesta suunnitteluvaiheessa (josta seuraa useampi iteraatio, kuin olisi tarvis)

Passiivi

Plussat:
- valmis tuote on yleiskäyttöinen, ei vaadi erillisiä prosessori- eikä vahvistininvestointeja
- ollakseen kustannustehokasta, vaatii suunnitteluprosessilta systemaattisuutta ja hyviä simulointityökaluja

Miinukset:
- eri suodinversioiden rakentelu vaatii miljoonalaatikon
- suunnittelussa huomioitava tarkemmin elementtien keskinäinen herkkyys (esim. bassokaista ei saa olla herkempi kuin muista kaistoista saatava herkkyys)
- ollakseen kustannustehokasta, vaatii suunnitteluprosessilta systemaattisuutta ja hyviä simulointityökaluja

Huomiona edellä mainittuun plus-miinus listaan, että suunnittelen kaiuttimia itselleni sekä muille rakennettavaksi. Tästä tulokulmasta yleiskäyttöisyyden merkitys on itselleni suuri. Yllä oleva lista ei ole raamattu, vaan minulla päälimmäisenä mielessä olevia argumentteja molemmista maailmoista. Monistakin syistä (osa mainittu edellä) johtuen itse en näe tarvetta aktiivisuotojen ja -topologian käyttämiselle omassa harrastuksessani, sillä suunnittelussa ja simuloinnissa en koe tarvitsevani erillistä aktiiviprotoilua, lopputuotteen ollessa passiivinen. Luonnollisesti tämä preferenssi olisi toisin, jos haluaisin tehdä aktiivikaiuttimia Ts. itse pyrin pitämään tämän keskustelun aktiivisena ja suotimet passiivisena

 

[Legis]

Turha aktivoida jos on passiivit jo housuissa (/passiivi on mahdollinen), mutta akustinen suoto on kuningas. Kai senkin voi passiivi-kategoriaan laskea.

 

[Analog]

Samanlaiset työkalut molempiin tarvitaan. Ei niiden gyraattorienkaan mitoitus ilman MicroCapia tms. helposti onnistu.
Aktiiviin ei tarvita mitään DSPeitä. Mistä tällainen yleistys juontaa?
Monasti pasiivisen jakari on helpompi kuin aktiivin koska elementin impedanssikäyrää voi hyödyntää. Asiat eivät ole ihan niin yksioikoisia kuin voisi kuvitella. Yksinkertaisimmillaan passiivinen jakari on pari-kolme osaa.

Laadukkaita DSPeitä ei juuti ole järkevään hintaan. Jotain Behringeriä voisi hyödyntää elementtien perusmittailuun ja uusien ideoiden tutkimiseen. Esmes jonkin resistanssi- tai suppiloihmetyksen vasteen saa suoraksi mikä helpottaa mittausten tarkastelua eri suuntiin ym. En voisi kuvitella kuuntelevani musiikkia behrun läpi.

 

[kimmosto]

Akustisen suodon voisi melkein luokitella säteilijän ominaisuudeksi, koska se on mekaaninen laajennusosa tai resonaattori joko etu tai takapuolella. Tuosta syystä se ei myöskään ole täysin vapaasti sovellettava. Kuninkaaksi ei tuollaisilla rajoituksilla tulla kruunaamaan, joten turhanpäiväiset hehkutukset voi työtää taas vaikka sinne.

 

[kre]

Passiivisuotimessa on usein elementtien herkkyyden tasaukseen (ym.) paljon tehoa haukkaavia komponentteja. Revojen aktivoinnissa kävi hyvin ilmi mikä merkitys noilla on esim. dynamiikan toistumiseen, slämmiin ym. Vahvistin tykkää kun se pääsee ajamaan suoraan elementtiä. Toki vaikutus vaihtelee kaiuttimen toteutuksen mukaan (Revoissa varmaan suurehko vaikutus dipolikorjauksen vaatiman vaimennuksen vuoksi).

 

[Juhazi]

Hyvä, että tälle aiheelle on oma ketju, mutta suattaapi olla syttymisherkkä kärjistämisille.
Aloituksessa jlaaksolla hyvät listat, mutta dsp-puolelta on unohtunut yksi merkittävä asia
- kaistakohtaisen viiveen säätäminen helppoa jopa erikseen kullekin kanavalle (L/R/S)

Tuo on sellainen seikka, joka onnahtaa hyvin monissa kaupallisissa aktiivi-passiivihybridi ratkaisuissa, esim. MartinLoganeissa, Gradient Revosta en tiedä. Näissä tyypillisesti ajetaan vain basso dspn läpi, jolloin passiiviosa etuilee ajallisesti tuon prosessointiviiveen verran. Tämä aiheuttaa basson toistoon ja ennenkaikkea sen integroitumiseen ylipääsemättömän ongelman. Tuo on tavattoman yksinkertaista hoitaa ajamalla passiiviosan signaalikin dsp-kaistan läpi ja asettaa siihen sopiva viive. Tämä vain tuntuu olevan monille ylipääsemättömän vaikeaa hyväksyä ideologisesti. 32bit floating point muuntimet tai edes 24/96 ei kylä sössi ääntä aikuisten oikeasti.

Asian havainnollistamiseksi tässä passiivi- MarinLoganin ja aktiivin step-vasteet (eli kaistojen ajoitusmatsaus)
ML Prodigy (passiivi) http://www.stereophile.com/content/martinlogan-prodigy-loudspeaker-measurements#OEPPjvIt987fWiiU.97

ML Montis (aktiivibasso) http://www.stereophile.com/content/martinlogan-montis-loudspeaker-measurements#osa6w3KzF6dDJqkg.97

 

[Analog]

Josko nyt ainakin jakaisi sen aktiivin analogiseen ja tiku-takuun Tätä koitin vähän houkutella esiin pienellä piikittelyllä

Kaikelle on paikkansa ja aikansa. Iso asia on myös osaaminen. Analoginen jakari (passiivi tai aktiivi) vaatii enemmän tietotaitoa kuin tiku-taku niinpä se on haastellisempi ummikolle.
Hehkutetuimmat Hi-End purkit tuntuisi edelleen olevan passiijakareilla. Mikä sitten lienee syynä. Ainakaan kustannukset ei voi olla iso ongelma jos mennään yli 30ke parihintaan.

 

[kimmosto]

^Aloitusviesti jo jakoi DSP ja ASP. Luki-luki.

 

[pasikookoo]

Yksi plussa vielä .Kajareihin saa tehtyä esim passon huonekorjauksen, jos on aktiividsp systeemi jakojen lisäksi, sekä tietenkin muut huone-ekut.

 

[kimmosto]

Tämä vain tuntuu olevan monille ylipääsemättömän vaikeaa hyväksyä ideologisesti.

En tiedä keitä tarkoitat tuolla "monille".
Kyseessähän on valmistajan itsensä aiheuttama ongelma jos alapäähän laitetaan dsp huonekorjauksen vuoksi (muutenhan sitä ei tarvita), mutta sitten jätetään noin kolmenkymmenen sentin viive tekemättä yläpäälle ja hoidetaan ylipäästö jollain muulla - viiveettömällä komponentilla. Tuo on tietenkin virhe, jonka valmistaja olisi voinut usein huomioida mekaanisessa rakenteessa. Tyypillinen 2496 IIR:n 0,9 ms viive ei ole mahdoton tehtäväksi mekaanisesti, joten ei ole pakottavaa syytä ylipäästää muuta kajaria basso-osan IIR dsp:llä. FIR on sitten vakavampi juttu. Uskon että mekaaninen ratkaisu jätetään useimmiten tekemättä ensisijaisesti ulkonäkösyistä, ja vasta toissijaisesti mahdollisista heijastuksista johtuen. Hyväksytään yhden jakson viive.

On myös konstruktioita, joissa viive pitää laittaa toisin päin eli viive basson puolelle, jotta rakennelma näyttäisi mekaanisesti tasapainoisemmalta eikä ohikulkija satuttaisi itseään tai kaataisi laitosta. Tuollaisia tapauksia voidaan hoitaa myös passiivisesti suotojyrkkyyksillä, ja jättämällä basariin hiukan etuilua.

Ja lopuksi, jos ylipäästö tehdään basso-osan dsp:llä, on valmistaja ikäänkuin velvollinen toimittamaan myös yläpään vahvistimen tai luupittamaan ylipäästetty signaali ulos asiakkaan päätteelle. Mutta jos hällä on itegroitu? Valmistajan vahvistimelle osa porukasta tulee sanomaan nej tack, koska ei halua luopua huolella metsästetystä unelmakoneesta ja taantua jonkin muun tekemään valintaan.

 

[Analog]

^Aloitusviesti jo jakoi DSP ja ASP. Luki-luki.

Aloittajan omissa kommenteissa oli vain aktiivi ja passiivi. Luin ne. Aktiivi oli outo koska ajattelin sitä yleisesti aktiivina mutta se olikin vain DSP.

 

[kimmosto]

Gradient Revosta en tiedä.

Lineaaripiireillä - ainakin oli. Tuo on kuitenkin se parempi aktiivinen tapa jos kajariteknologian ja ympäristön yhdistelmä eliminoi huonekorjaustarpeen.

 

[Jyrki_H]

Yksi plussa vielä .Kajareihin saa tehtyä esim passon huonekorjauksen, jos on aktiividsp systeemi jakojen lisäksi, sekä tietenkin muut huone-ekut.

Myös passivijakosuodettuihin kaiuttimiin voi tehdä huonekorjauksia ja muita ekutuksia. Tämä ei siis ole aktiivin yksinoikeus. Toisaalta digitaalitekniikka mahdollistaa säädettävyyden ja adaptiivisuuden. Juhazin mainitsema aikatason hallinta ei ainostaan mahdollista ideaalista impulssivastetta (yhteen pisteeseen avaruudessa), mutta myös mahdollisuuden erilaisiin säteilykeilanmuodostuksiin ja niiden säätämiseen.

Jos aktiivijakoa ajatellaan perinteisessä mielessä, niin sen täytyy saavuttaa jotain parempaa passiivisuotoon verrattuna, jotta usean vahvistinkanavan kustannukset saadaan perusteltua. Vahvistimen ja kaiutinelementin yhdistäminen samaan pakettiin mahdollistaa myös erinäisten takaisinkytkentöjen rakentamisen osaksi systeemiä.

 

[jlaakso]

Aloittajan omissa kommenteissa oli vain aktiivi ja passiivi. Luin ne. Aktiivi oli outo koska ajattelin sitä yleisesti aktiivina mutta se olikin vain DSP.

Määritelmissä tosiaan katsoin aktiivia aktiivina, mutta johtuen vähäisestä kokemuksesta ASP tai linjatason passiiveista, keskityin vain DSP:n näkökulmasta plus-miinus listaan. Korjaanpa tämän aloitusviestiin, jotta vältytään muilta väärinkäsityksiltä.

 

[kimmosto]

Olen myös jonkin verran huolissani lineaariteknologian tulevaisuudesta vähintään harrastajan näkökulmasta. Jos vain dsp-konfiguraattorin nappeja hiirellä klikkailemaan kykenevien joukko valtaa myös yritykset, ei meillä kohta ole harrastajayhteensopivia komponentteja ja niiden kauppoja. Valikoima on tietenkin ollut valtava, mutta se näyttäisi olevan supistumassa ja muuttumassa koneladonnan ja pintaliitoksen suuntaan. Samalla alan tuotekehitys ja ylläpito todennäköisesti kuihtuu. Kunnollisten potentiometrien ja kiertokytkimien/askelvaimentimien valikoima kapenee ja hinnat nousevat jne. jos volatkin lasketaan kertolaskulla. Piirilevyvalmistus ei liene kuihtumassa, mutta sekin supistuu teolliseksi jos kotikonstein valmistettaville ja komponenttivaihdoilla säädettäville ei saa enää mieleisiä komponentteja.

En nyt ole tässä mielessä mikään viherpiipertäjä tai aktivisti, mutta omistakin hätävara-saisse-JBL:istä paljastuu heti että dsp on jo kiinteilläkin asetuksilla olevissa laitteissa hintatekijä. En kuulemalla havaitse ylevämpää syytä - päin vastoin, koska myös mekaaninen puoli menee samaan suuntaan; kohti saissempaa yksin omaan hinnan ehdoilla. Suodinmoduli on jo niin yksinkertainen ja halpa tuottaa että muu ajattelu ja korkeammat tavoitteet ovat alas huuhdeltuja.

 

[kimmosto]

... sekä tietenkin muut huone-ekut.

Tähän kohtaan on tainnut olla tapoina vastata että moisia tarpeita ei saisi kaiutinsuunnittelun jälkeen jäädä. Eli tavoite ainoaksi tarpeeksi on huoneresonanssit, mikäli paukut ei riitä kajarin ja huoneen akustisella puolella.

 

[Juhazi]

Linkwitz reilu vuosi sitten vasta taipui tarjoamaan LX521 huippumalliinsa ASPn lisäksi DSP vaihtoehdon. Nyt hän pitää tuota minidsp 4x10HD-pohjaiaista dsp-mallia lippulaivanaan! ASPt yleensä ei juuri käyttäjälle jätä säädettävää. http://linkwitzlab.com/Store/LX521.4.htm

Hybridikaiuttimessa basso-osan sijoittelulla voi "passiivisesti" korjata viivettä, mutta siinä on sudenkuoppa. Nimittäin homma ei toimi kuin etusektoriin, mikä taas sotkee sivuille säteilevän ja huoneeseen muodostuvan paineaaltokentän aivan totaalisesti. Eipä napsu tennari enää... Pitää muistaa, että jakosuodot ei yleensä ole tiiliseiniä. Jyrkkä jakokin tekee ongelman koska säteilykuviot muuttuvat jyrkästi. Loivalla jaolla fyysinen matkaero ja kulma paritettavien säteilylähteiden välillä tekee hassuja sikkaroita taajuusvasteeseen kun vaihe-erot interferoivat keskenään jakoa ylemmillä taajuus monikerroilla myös suoraan eteen. Juuri tästä syntyy ne kummalliset "subbarin huono integroituminen"- ilmiöt myös. Hybrideillä vielä jako on usein 100-400Hz, esim. MartinLoganeilla 3-400Hz.

 

[pkosunen]

Yksinkertaisimmillaan passiivinen jakari on pari-kolme osaa.

Yksinkertaisimmillaan yksi osa.

 

[kimmosto]

Linkwitz reilu vuosi sitten vasta taipui tarjoamaan LX521 huippumalliinsa ASPn lisäksi DSP vaihtoehdon. Nyt hän pitää tuota minidsp 4x10HD-pohjaiaista dsp-mallia lippulaivanaan!

Tuo on myös valitettavaa, koska miniDSP on niin onneton rihveli ettei sen jännitealue kunnolla riitä sijoitettavaksi etusen ja päätteen väliin. Tuo oli ongelmana jo Orioneilla ASP:n kanssa kun oli ylisuuri bassohylly ja "vain" +/-12V kiskojänöt. Basso meni klippauksesta pieruksi jo hyvin aikaisessa vaiheessa ja oli melkeinpä turvauduttava sub-sonic -asentoon. Nyt ei ole enää sitäkään dynamiikkareserviä - varsinkin jos päätteen vahvistus ei ole erityisen suuri, jotta päästäisiin himmaamaan bassoalueen gainia aktiiviosasta.
Kaikenkaikkiaan tuo on tietenkin helpompi kaikille osapuolille. Ei muuta.

 

[Legis]

Omat periaatteet voi typistää seuraaviin, en sano että ne on hyviä periaatteita kuitenkaan .

1) Akustiset ongelmat ratkaistaan ensisijaisesti niiden ilmenemistasolla - eli akustisella tasolla - ellei toinen toteutustapa ole kokonaisuutta ajatellen parempi. Tukee myös periaatteita 2, 3 ja 4.
Esimerkkejä:
- Mielummin fyysinen aika-ajoitus kuin sähköinen
- Säteilykuvion hallinta fysiikalla
- Loihdi riittävä äänenpaine mielummin akustisesti herkällä kaiuttimella kuin syöttämällä epäherkkään kaiuttimeen enemmän sähkötehoa
- Mielummin akustinen jakosuoto kuin sähköinen
- Mielummin akustinen kyvykkyys, vähäsäröisyys ja yleismaailmallinen "laatu" kuin että tehdään em. asiat servolla ja muutoin sähköisesti.
- jne. jne.

Stereotypinen vastakohta 1-kohdan mukaiselle suunnittelulle on, että oikaistaan akustinen suunnittelu ja "oiotaan dsp:llä".

2) Komponentti tahi kokonainen laite ennen päätevahvistinta sössii todennäköisesti enemmän kuin päätevahvistimen jälkeen. Signaalin sähköinen integriteetti säilytetään mahdollisimman pitkään ja silloin kun sitä joudutaan sössimään, niin vältetään tekemästä mitään herkemmän olomuodon piensignaalipuolella, ellei tämä ole kokonaisuuden kannalta parempi kompromissi. Kun signaali kerran tuhotaan alkupäässä signaaliketjua, ei sitä enää herätetä henkiin loppupäässä (shit in, shit out).

3) Yksinkertaisuuden periaate kaikessa, mm. käytä signaalitiellä komponentteja säästeliäästi. Kahdesta +/- yhtä hyvästä ratkaisusta simppelimpi on parempi. Mitataan esim. suodinkomponenttien määrässä tai jakojyrkkyyksien asteluvuissa, mutta sovellettavissa kaikkeen.

4) Kokonaisajattelun korostaminen. Tässä voisi otsikkoaihepiiriin rajattuna miettiä vaikka miten tehdään sähköisesti vahvistimelle mahdollisimman armelias ja monenlaisten vahvistimien kanssa hyvin soiva kaiutin. Se on kiistatonta, että helpolla kaiuttimella on potentiaalia soida paremmin myös siksi, että sitä ajava vahvistin häiriintyy kuormastaan vähemmän, helppo kaiutin vapauttaa vahvistimen soimaan paremmin. Voidaan myös käyttää vahvistimia, jotka ovat optimoitu äänenlaadullisesti mahdollisimman pitkälle ilman sen miettimistä, että jaksaako vahvistin ajaa myös rautanaulaa (jolloin äänenlaadullisia kompromisseja on pakko tehdä). Laajemmin ajateltuna tässä on kyse koko systeemin eri asteiden sähköisestä ja akustisesta sovittamisesta ja "setityksestä".