Siden hi-fi-ens barndom har et stereoanlegg bestått av en eller flere signalkilder, en forsterker, samt et par høyttalere. Men den oppskriften er i ferd med å bli endret. Flere og flere flytter forsterkeren inn i høyttaleren, som dermed blir aktiv.
Skiftet fra passive til aktive høyttalere har pågått i lydstudioer og på sceneutstyr i en del år, og de aktive monitorene er nå dominerende i den profesjonelle verden. Men det er først de siste årene at den samme utviklingen har slått gjennom i hjemme-hi-fi.
Og nå er høyttalerne ikke bare blitt aktive. Nå skal alt være digitalt, noe som åpner for nye muligheter – og noen få filosofiske spørsmål. For kan man bare uten videre flytte rundt på naturlovene med datamaskinkraft?
En aktiv høyttaler skiller seg som nevnt fra sin passive slektning ved at forsterkeren er innebygget. Eller rettere sagt: forsterkerne. For i ekte aktive høyttalere er det nemlig en forsterker for hver høyttalerenhet, og oppdelingen i henholdsvis bass, diskant og eventuell mellomtone i de respektive høyttalerenhetene skjer også aktivt. Hvis flere enheter i en aktiv høyttaler dekker samme frekvensområde, kan de imidlertid godt dele på en forsterker.
Moores lov for høyttalere
En av forutsetningen for at høyttalerne nå – og først nå – tar spranget til aktive, er den såkalte Moores lov, altså observasjonen av at kompleksiteten og regnekraften i elektroniske kretsløp fordobles på 18 måneder. Den utviklingen har i dag gitt oss datamaskiner som lignet science fiction for 10 eller 20 år siden. Og den har også gjort det mulig å fylle høyttalerne opp med avansert, og ikke minst billig, elektronikk.
Det første skrittet på veien til å gjøre aktive høyttalere utbredte, er tilgjengeligheten av kraftige forsterkere med høy virkningsgrad. Det vil i de fleste tilfeller si klasse D-forsterkere.
”Selve teorien bak de aktive høyttalerne som man lager i dag, var sånn sett på plass allerede på 1960-tallet. Men det er først nå teknologien til å bygge dem er til stede”, sier Jan Abildgaard Pedersen.
Jan Abildgaard Pedersen er i dag teknisk sjef hos Dynaudio, og har før det hatt ledende teknikerstillinger hos Lyngdorf og B&O, samt vært president for det anerkjente Audio Engineering Society, som er den internasjonale sammenslutningen for lydingeniører. Den første av Jans mange fjær i hatten var Beolab 5, som var hans avsluttende studieprosjekt.
Mange watt uten tap er nøkkelen
Det har vært bygget høyttalere med innebygde forsterkere tidligere. Men varmen i kabinettet er et problem. En typisk klasse AB-forsterker har i beste fall en effektivitet på 50 %, noe som betyr at den sender ut minst like mye effekt i form av varme som den sender ut som nytteeffekt i høyttaleren. Det kan gi alvorlige kjøleproblemer i et lukket kabinett med flere hundre watt forsterkereffekt om bord. Et spesielt graverende tilfelle var svenske Stig Carlssons første høyttaler, ”kullkassen”, som hadde innebygget rørforsterker. Teknologisk sett var Carlsson årtier forut for sin tid. Men varmen fra rørene påvirket i sterk grad levetiden på høyttalerenhetene – og på selve forsterkeren.
I en moderne klasse D-forsterker er effektiviteten til gjengjeld 90 % eller bedre. Det gjør det mulig for produsentene å slå seg løs med watt-tallene. Jan Abildgaards første aktive høyttaler, Beolab 5, har 2,5 kilowatt forsterkereffekt innebygget. Det var utrolige tall da den ble lansert i 2003. I dag har vi takket være klasse D vent oss til firesifrede effektangivelser. Beolab 90, som vi testet tidligere i år, kan bryske seg med 8200 W per høyttaler!
Hele tre ting på én gang
De mange watt i nye forstærkere betyder, at det er blevet muligt at pille ved hidtil fundamentale sandheder inden for højttalerkonstruktion. En gammel tommelfingerregel siger, at du som højttalerkonstruktør får valget mellem dyb bas, kompakt kabinet eller højt lydtryk. Alle er ønskværdige – men du kan højst vælge to af dem! Den “naturlov” er brudt med aktive, digitale højttalere. Ved at tilsætte tilstrækkeligt med effekt og krydre med digital frekvenskorrektion i bunden kan man godt få dyb bas ud af en stor enhed i et lille kabinet – og endda spille højt.
En af de første højttalere, der brød reglerne på den måde, var Sunfires True Subwoofer – en terning med en sidelængde på 30 cm, der gengav 20 Hz ved et lydtryk over 100 dB takket være den indbyggede forstærker på 2200 watt.
Digital signalbehandling
Mens billige, effektive forsterkere gjør det mulig å putte hittil usett kraftige forsterkere inn i høyttalerne, gir utviklingen i datamaskinkraft adgang til å manipulere høyttalerenhetenes grunnleggende egenskaper. Svaret er digital signalbehandling – eller DSP. Altså prosessorer spesielt designet til å regne på digitale lydsignaler. Og akkurat som regnekraften i din desktop har steget tusen ganger på ti år, har også lydprosessorer bitt så kraftige og billige at de lett kan konkurrere med passive filterkomponenter og konvensjonelle høyttalere.
Er høyttalere med DSP juks?
Med en digital signalprosessor og fiffig programmering kan man få en høyttaler til å gjøre ting som ellers ville ha vært umulig. Men er ikke det å hoppe over gjerdet der det er lavest? Er det kanskje en pris å betale for å gjøre den salgs brudd på naturlovene?
”Det er ikke noe som helst unaturlig eller feil i det vi gjør med våre aktive høyttalere”, sier Jan Abildgaard, som mener at det er en misforståelse å skille mellom den fysiske verdenen og den elektroniske. ”Høyttalerens oppførsel kan beskrives som ren matematikk og formler. Enten det skjer i en passiv høyttaler, eller en aktiv. Men med DSP-en kan vi få formlene til å passe, selv om det settes noen fysiske begrensninger fra kabinettet og enhetene.”
Det viktigste fortrinnet ved å arbeide med digital elektronikk fremfor passive høyttalere med forsterkere, er at komponenttoleranser blir irrelevante. De komponentene som brukes i et passivt delefilter kan lett ha et avvik på 10–20 % fra den verdien som står trykt på dem. Og selve høyttalerenhetenes data kan også variere mye. Det gjør det vanskelig å lage delefiltre med rette flanker. Og så godt som umulig hvis de skal over 24 dB/oktav. Og gode delefilterkomponenter er dessuten kostbare.
”I et digitalt filter er komponentene bare matematiske modeller og tall. Man kan lage dem på hvilken som helst måte man ønsker. Og justere dem inntil det passer”, sier Jan Abrahamsen.
Passiv regulering koster effekt
Det kreves ikke nødvendigvis aktive høyttalere for å kunne korrigere for unøyaktigheter. Men med passiv teknikk kan man kun regulere nedover. Så hvis bassen skal heves, må man dempe høyttalerens følsomhet i resten av frekvensområdet. Et klassisk eksempel er ”BBC-monitoren” Rogers LS3/5A, som har usedvanlig god bass for et så lite kabinett, men som til gjengjeld er nesten umulig å drive. Det omfattende delefilteret er i realiteten en passiv equalizer. Og selv i mindre ekstreme konstruksjoner er det fortsatt den minst effektive enheten som bestemmer farten.
I en aktiv høyttaler hvor hver høyttalerenhet har sin egen forsterker, er den type problemer borte. De ekstra forsterkerne koster noe, men til gjengjeld er delefilteret billigere. En enkelt god luftspole til et passivt delefilter kan lett koste mer enn en komplett klasse D-forsterker i rimelig kvalitet. Og korreksjoner på frekvensgangen er lette å gjøre. Spesielt når man tar spranget fra analog til digital.
Fritt valg på de digitale hyllene
I et analogt delefilter, passivt, så vel som aktivt, medfører enhver filterfunksjon en fasedreining. Det trenger den ikke å gjøre i et digitalt filter (selv om det er en mulighet hvis filteret lages til å etterligne et tradisjonelt analogt filter). Her kan man jobbe med tid og lydnivå uavhengig av hverandre. Signalet til hver enkelt enhet kan også tidsforsinkes for å korrigere for enhetenes innbyrdes plassering – i stedet for å forskyve enhetene fysisk på frontplaten. Man kan til og med korrigere for en mindre ideell plassering av høyttalerne.
Analog high-end
Selv om passive, analoge høyttalere ifølge Jan Abildgaard lider av mangler og unøyaktigheter som man slipper i den digitale verden, konstrueres det fortsatt vellykkede passive høyttalere. Faktisk er flertallet av high-end-konstruksjoner (deriblant flere av Dynaudios egne toppmodeller) passive. Beviser det ikke at analogt fortsatt er best?
”Man kan saktens lage gode passive høyttalere. Det er bare vanskeligere, og det krever dyrere komponenter med hysterisk lave toleranser. Og resultatet ville blitt enda bedre hvis man brukte samme kvalitet av komponenter i en aktiv, digital konstruksjon”, sier Jan Abildgaard.
Elefanten i rommet
De mest fanatiske audiofile elsker å fikle med utstyret for å lokke frem nye detaljer – å tweake. En eksotisk signalkabel eller et spesielt radiorør funnet på et obskurt russisk lager kan gi anlegget det avgjørende ”krydderet”. Noe man vinker farvel til når det meste av anlegget flytter inn i høyttaleren, og analoge signalkabler erstattes av trådløs overføring. En problemstilling som Jan Abildgaard mener er like irrelevant som den er feil:
”For det første bygger vi høyttalere til dem som heller vil bruke tiden på å lytte til musikk enn på å rote med teknikken. Og for det andre er det en faktor som påvirker lyden mer enn alle de andre til sammen, og som tweaks ikke endrer på, og det er lytterommet!”
”Når man setter et par høyttalere i stuen og slår på musikken, er det som man hører mer preget av rommets akustikk enn av hi-fi-utstyret eller selve opptaket.”
Refleksjoner fra gulv, tak og vegger gjør stereoperspektivet uklart, og stående bølger får frekvensgangen fra dine ultralineære høyttalere til å ligne et fjellandskap. Og det er det ikke mye å gjøre med i et analogt anlegg med passive høyttalere.
”Romakustikken er der aktive, digitale høyttalere for alvor kan utgjøre en forskjell. Med en mikrofon kan du måle rommets innflytelse på lytteplassen, og rette opp på problemet digitalt. Teknologien er vanlig i hjemmekinoutstyr, og den er på vei inn i seriøs hi-fi nå”, sier Jan Abildgaard.