2,5 δρόμοι; Τι είναι αυτό;
ΚΕΙΜΕΝΟ-ΕΡΕΥΝΑ: MIXAΗΛ ΜΑΡΜΑΡΑΣ
Πάνε αρκετές ημέρες τώρα που έλαβα το παρακάτω μήνυμα:
«Πολύ ωραία, απλά γραμμένα και πολύ διαφωτιστικά τα άρθρα σου για τα κροσόβερ που διάβασα στο “hxosplus.gr/hxos/crossover-24/”. Μάλιστα με παρακίνησαν να μάθω σχετικές λεπτομέρειες για τα δικά μου ηχεία.
Πήγα λοιπόν στην αντιπροσωπία να ρωτήσω τι είδους κροσόβερ φοράνε, σκοπεύοντας αν ήταν δεύτερης τάξης (όπως υπέθετα, αφού σχημάτισα την εντύπωση ότι αυτά είναι τα πιο διαδεδομένα) να τους ρωτήσω και ποιο πρότυπο ακολουθούν, για να τους δείξω ότι κάτι σκαμπάζω και εγώ από αυτά.
Η απάντηση του υπαλλήλου με εξέπληξε αφάνταστα και μου έκοψε και τη φόρα για επιπλέον ερωτήσεις:
“Τα ηχεία σας κύριε, είναι σχεδίασης bass-reflex, και το crossover τους 2,5 δρόμων”
Υπ’ όψη, τα ηχεία μου έχουν 3 μεγάφωνα το καθ’ ένα και όταν τα αγόρασα είχα την πεποίθηση (γι’ αυτό και δεν ρώτησα) ότι ήταν 3 δρόμων.
Ο εξυπηρετικότατος υπάλληλος, βλέποντας την έκπληξη και την έκφραση απορίας (και λίγο δυσπιστίας) στο πρόσωπό μου, άνοιξε το γραφείο του και μου έφερε χαμογελώντας έναν κατάλογο, στον οποίο αναφέρονταν όλες οι διαθέσιμες πληροφορίες για την σειρά των ηχείων που ανήκε το δικό μου, ενώ επιπλέον προσπάθησε να μου εξηγήσει προφορικά, τι σημαίνει το “2,5 δρόμων”.
Εγώ όμως με αυτά που μου είπε, τους τεχνικούς όρους που χρησιμοποίησε και υπό το καθεστώς της έκπληξης που βρισκόμουν, ομολογώ ότι έφυγα περισσότερο μπερδεμένος, παρά κατατοπισμένος.
Έχεις σε παρακαλώ πολύ, την ευγενική καλοσύνη να μου εξηγήσεις περί τίνος πρόκειται;»
Σε μια τόσο ευγενική παράκληση από έναν άνθρωπο που σου λέει κιόλας πόσο ωραία τα εξηγείς εσύ, δεν είναι δυνατόν να αρνηθείς να ανταποκριθείς στο αίτημά του και αφού του εξήγησα ότι για να είναι πλήρης η απάντηση δεν μπορεί να είναι σύντομη, του υποσχέθηκα ότι σύντομα θα ακολουθήσει ένα νέο αρθράκι που θα ρίχνει φως στην υπόθεση.
Πάμε λοιπόν, έστω και λίγο καθυστερημένα:
Τι θα πει crossover 2½ δρόμων; Πως δουλεύει;
Κατ’ αρχάς ας θυμηθούμε τι κάνει ένα crossover. Τι σημαίνει η λέξη crossover στα αγγλικά; Διασταύρωση.
Τι παθαίνει ένας δρόμος σε μια διασταύρωση; Χωρίζεται σε δύο ή περισσότερα τμήματα.
Το ίδιο λοιπόν κάνει ένα crossover ήχου στο ηχητικό σήμα που φτάνει στην είσοδό του: το χωρίζει σε τόσα κομμάτια όσα είναι οι έξοδοί του (δρόμοι).
Έτσι αν έχουμε 2 εξόδους μιλάμε για crossover 2 δρόμων, αν έχουμε 3 εξόδους για crossover 3 δρόμων, αν έχουμε 4 εξόδους για crossover 4 δρόμων, κ.ο.κ.
Και στο crossover 2½ δρόμων, εύλογα θα ρωτήσετε πόσες εξόδους έχουμε δυόμιση;
Ας ξεκαθαρίσουμε λοιπόν ότι για να μιλήσουμε για crossover 2½ δρόμων πρέπει να έχουμε ένα ηχείο με τουλάχιστον 3 (ή και περισσότερα) μεγάφωνα. Οι έξοδοι του crossover 2½ δρόμων συνεπώς θα είναι 3, όπως και του crossover 3 δρόμων.
Εκείνο που διαφοροποιεί ένα crossover 2½ δρόμων από ένα αντίστοιχο 3 δρόμων είναι η διαφορετική διαμόρφωση αυτών των εξόδων. Δηλαδή η διαφορά ενός ηχείου 2½ δρόμων από ένα ηχείο 3 δρόμων δεν βρίσκεται στο πόσα μεγάφωνα έχουν τα ηχεία μας, αλλά στο πως χρησιμοποιούνται αυτά τα μεγάφωνα σε κάθε ηχείο.
Έτσι ένα ηχείο με 3 ή και 4 μεγάφωνα μπορεί κάλλιστα να είναι 2 δρόμων, αν έχει πέραν του tweeter και δύο (ή περισσότερα) μεγάφωνα που καλούνται να αναπαράγουν τις ίδιες ακριβώς συχνότητες, συνεπώς το crossover του (που είναι και αυτό 2 δρόμων) έχει μία χαρακτηριστική συχνότητα διαχωρισμού (cross frequency) και το tweeter αναλαμβάνει όλες τις πάνω από αυτήν, ενώ ΟΛΑ τα άλλα μεγάφωνα ΟΛΕΣ τις κάτω από αυτήν συχνότητες.
Φυσικά ένα ηχείο με 3 ή και 4 μεγάφωνα μπορεί κάλλιστα να είναι 3 δρόμων, οπότε το crossover του (που θα είναι και αυτό 3 δρόμων) θα έχει 2 cross frequencies (συχνότητες διαχωρισμού), που θα λειτουργούν και προς τις δύο κατευθύνσεις (και προς την low-pass και προς την high-pass) και θα χωρίζουν το ηχητικό φάσμα σε 3 κομμάτια με το tweeter να αναλαμβάνει να αναπαράγει το ανώτερο φάσμα με τις υψηλές συχνότητες, το (ή τα) midrange να αναλαμβάνει το φάσμα των μεσαίων συχνοτήτων μόνο [αυτό δηλαδή που εκτείνεται από την μία συχνότητα cross (tweeter/midrange) έως την άλλη αντίστοιχη συχνότητα (midrange/woofer)] και το (ή τα) woofer να αναλαμβάνει το τρίτο τμήμα του φάσματος, αυτό δηλαδή με τις χαμηλές (μόνο) συχνότητες.
Καλά μέχρι εδώ; Ας έλθουμε λοιπόν και στη δική μας περίπτωση:
Αν το ηχείο μας διαθέτει ένα μεγάφωνο για τις υψηλές συχνότητες (tweeter), ένα μεγάφωνο που θα αναπαράγει μεσαίες και χαμηλές συχνότητες ταυτόχρονα (θα συμπεριφέρεται δηλαδή και σαν midrange και σαν woofer, όπως θα γινόταν σε μια σχεδίαση 2 δρόμων) και ΕΠΙΠΛΕΟΝ ένα (ή και περισσότερα) μεγάφωνο που θα αναπαράγει τις χαμηλές (μόνο) συχνότητες [δηλαδή θα ενεργεί μόνο σαν woofer (ή σαν subwoofer) και όχι σαν συνδυασμός midrange και woofer, όπως το προηγούμενο], τότε το ηχείο μας είναι σχεδίασης 2½ δρόμων και θα έχει και το αντίστοιχου τύπου crossover. Δηλαδή σε ένα ηχείο σχεδίασης 2½ δρόμων, δύο μεγάφωνα μοιράζονται και τα δύο τα καθήκοντα του woofer αναπαράγοντας τις σχετικές συχνότητες, αλλά μόνο το ένα από τα δύο θα συνεχίσει προς τα πάνω στην περιοχή των μεσαίων συχνοτήτων και θα αναπαράγει και αυτές (όπως θα έκανε αν είχαμε μια κλασσική σχεδίαση 2 δρόμων) μέχρι την συχνότητα διαχωρισμού των υψηλών συχνοτήτων, που από εκεί και επάνω αναλαμβάνει το tweeter.
Από τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι το crossover ενός ηχείου 2½ δρόμων έχει δύο συχνότητες αποκοπής (όπως και ένα crossover 3 δρόμων), όμως μόνο η μία (η υψηλότερη) λειτουργεί και προς τις δύο κατευθύνσεις (και high-pass και low-pass), ενώ η δεύτερη (η της πιο χαμηλής συχνότητας) λειτουργεί μόνο προς τη μία κατεύθυνση, τη low-pass.
Νομίζω ότι αν το δούμε και με αριθμούς (συχνότητες) θα γίνει ακόμη πιο κατανοητό:
Σε ένα ηχείο που έχει τρία (3) μεγάφωνα (1 woofer + 1 midrange + 1 tweeter) και είναι σχεδίασης 3 δρόμων, με συχνότητες διαχωρισμού στα 3.500Hz και στα 300Hz, θα συμβαίνει το εξής:
1] Το woofer αναλαμβάνει τις συχνότητες: από 20Hz έως 300Hz
2] Το midrange αναλαμβάνει τις συχνότητες: από 300Hz έως 3.500Hz
3] Το tweeter αναλαμβάνει τις συχνότητες: από 3.500Hz έως 20.000Hz
Σε ένα ηχείο όμως 3 μεγαφώνων (2 woofer + 1 tweeter) σχεδίασης 2½ δρόμων με συχνότητες διαχωρισμού στα 3.500Hz και στα 300Hz, θα συμβαίνει το εξής:
1] Το ένα woofer αναλαμβάνει τις συχνότητες: από 20Hz έως 300Hz
2] Το άλλο woofer αναλαμβάνει τις συχνότητες: από 20Hz έως 3.500Hz
3] Το tweeter αναλαμβάνει τις συχνότητες: από 3.500Hz έως 20.000Hz
Βλέπουμε δηλαδή πως μόνο μέχρι τα 300 Hz δουλεύουν και τα δύο woofer μαζί, εκεί σταματά το ένα και συνεχίζει μόνο το άλλο μέχρι να συναντήσει την συχνότητα διαχωρισμού με το tweeter. Αυτό το woofer λοιπόν που σταματά στους 300 κύκλους λέμε ότι αντιπροσωπεύει τον “μισό δρόμο” της σχεδίασης των 2½ δρόμων.
Ερώτηση:
Αυτά τα δύο woofer για τα οποία μιλάμε τόση ώρα είναι ίδια μεταξύ τους ή διαφορετικά;
Χμ, μπορεί να είναι οτιδήποτε, χωρίς κανένα περιορισμό: Ίδια ακριβώς μεγάφωνα στον ίδιο εσωτερικό χώρο (όγκο) του ηχείου μας, ή σε διαφορετικού όγκου εσωτερικά διαμερίσματα, ή ίδιου ή διαφορετικού όγκου και ταυτόχρονα διαφορετικού τύπου εσωτερικά διαμερίσματα (πχ το ένα ακουστικής ανάρτησης και το άλλο ανάκλασης χαμηλών), μπορεί να πρόκειται για δύο κατά τα άλλα ίδια μεγάφωνα που να διαφέρουν μόνο στο dust cover, όπου το ένα, αυτό που εκτελεί και χρέη mid, να έχει phase plug για να βοηθά τη διασπορά των μεσαίων συχνοτήτων, μπορεί όμως και να είναι δύο διαφορετικά μεγάφωνα με μόνο κοινό την διάμετρο του κώνου ή διαφορετικά ακόμη και στη διάμετρο.
Πάντως στις πλείστες των περιπτώσεων τα μεγάφωνα αυτά, σαν μονάδες, είναι ίδια μεταξύ τους, αλλά όπως καταλάβατε αυτό δεν είναι υποχρεωτικός κανόνας.
Και για ποιο λόγο να επιλέξει ένας σχεδιαστής μια τέτοια σχεδίαση;
Η απόφαση για το αν θα επιλέξει ο σχεδιαστής μας, αυτήν των 2½ δρόμων, ή την απλούστερη των 2 δρόμων, εξαρτάται από τη συνολική σχεδίαση του ηχείου, αλλά και την “ιδεολογική” προσέγγιση του σχεδιαστή στον τρόπο αντιμετώπισης των προκλήσεων της σχεδίασης ενός ηχείου.
Παραδείγματα:
1] Το σημείο συχνοτικού διαχωρισμού που έχει επιλεγεί είναι σε αρκετά υψηλή συχνότητα (συνήθως διότι το tweeter το απαιτεί).
2] Η απόσταση μεταξύ του 2ου woofer και του tweeter είναι πολύ μεγάλη (πχ το δεύτερο woofer τοποθετημένο κοντά στο πάτωμα).
Θεωρώ βέβαια αυτονόητο ότι καθένας καταλαβαίνει πως μια σχεδίαση 2½ δρόμων, πλεονεκτεί ως προς αυτήν των 3 δρόμων μόνο ως προς την απλότητα του δικτυώματος διαχωρισμού συχνοτήτων και του πλήθους των εξαρτημάτων που παρεμβάλλονται στην διαδρομή του σήματος, χωρίς βέβαια αυτό να είναι ασήμαντο αλλά ούτε και καθοριστικό για την επιλογή του τύπου της σχεδίασης.
Στην πράξη ένας σχεδιαστής δεν βρίσκεται ποτέ στο δίλημμα της επιλογής σχεδίασης μεταξύ της 2½ δρόμων και της 3 δρόμων.
Αυτό είναι σχεδόν πάντα ξεκάθαρο, πριν καν ξεκινήσει τη σχεδίαση. Συνήθως το δίλημμα είναι: σχεδίαση 2 δρόμων ή 2½ δρόμων. Και αυτό διότι ένα ηχείο 2½ δρόμων είναι στην πραγματικότητα ένα 2 δρόμων με ένα επιπλέον μεγάφωνο που ξεκινά από μια χαμηλή συχνότητα (συχνά γύρω στα 200Hz, αλλά σε κάποιες περιπτώσεις και πιο ψηλά στα 400 ή και 500Hz) με κλίση 1ης τάξης (6dB/oct).
Αυτό το επι-πλέον woofer, που αντιπροσωπεύει το ½ της ονομασίας 2½ δρόμων αποτελεί την Αντιστάθμιση Βήματος Διαφάγματος* (Baffle Step Compensation ή BSC). Οι απώλειες στο Baffle Step θεωρητικά (αλλά όχι πάντα και στην πράξη) είναι 6dB/οκτάβα και αντί να αντισταθμίζονται με τη διαμόρφωση απόκρισης μόνο ενός woofer, όπως θα γινόταν σε ένα ηχείο 2 δρόμων, στη σχεδίαση 2½ δρόμων γίνεται με ένα επιπλέον μεγάφωνο (woofer) του οποίου η δουλειά είναι να αναπαράγει αυτές τις απώλειες.
Και όπως είπαμε τα δύο woofer στη σχεδίαση 2½ δρόμων μπορεί να είναι οτιδήποτε, δεν χρειάζεται να είναι ίδια ή να έχουν το ίδιο μέγεθος, μπορεί να είναι εντελώς διαφορετικά, μπορεί όμως και να είναι ακριβώς ίδια.
Δεν υπάρχει κανένας περιορισμός και καμία προϋπόθεση στη σχεδίαση των 2½ δρόμων, που να κατευθύνει με οποιονδήποτε τρόπο τον σχεδιαστή ενός τέτοιου ηχείου στην επιλογή του woofer του δρόμου ½.
Ένα ηχείο σχεδίασης 2½ δρόμων είναι ακριβότερο και πολυπλοκότερο από ένα σχεδίασης 2 δρόμων, αλλά φτηνότερο και απλούστερο από ένα ηχείο 3 δρόμων.
Το κύριο πλεονέκτημα της σχεδίασης 2½ δρόμων έναντι αυτής των 2 δρόμων, είναι πρώτον η αυξημένη ευαισθησία του ηχείου και δεύτερον η εμφάνιση, καθώς πολύ πιο εύκολα θα πωληθεί ένα ηχείο δαπέδου με 3 αντί για 2 μεγάφωνα.
Επιπλέον ένα tower 3 μεγαφώνων είναι φτηνότερο και με λιγότερα εξαρτήματα στη διαδρομή του σήματος από ένα ίδιου μεγέθους 3 δρόμων, χωρίς να του λείπει η έκταση στα χαμηλά σε σχέση με το 3-δρομο, όπως θα του έλειπε αν η σχεδίαση ήταν 2 δρόμων.