Ha célunk a lehető legtisztább formában hallgatni a zenét, akkor figyelni kell a hallható hangok frekvenciájának minél egyenletesebb meglétére. Mi a frekvencia válasz és hogyan befolyásolja a zenét? Mindent meg kell tudni róla!
A téma minden területen, a fejhallgatótól és a hangszóróktól kezdve a DAC-okig és erősítőkig, sőt a szobai akusztikáig boncolgatható. Megnevezéséből adódik, hogy egy adott komponens mennyire képes reprodukálni az összes hallható hangot.
Az emberi hallás nagyon alacsony frekvenciáktól, mindössze 20 Hz-től, az egészen magas frekvenciákig, 20 000 Hz-ig terjed, bár az egyéni hallás változik e két véglet között. Zenei értelemben gyakran látjuk a frekvenciasávot basszus, közép és magas hangokra osztva. Ezek nem rögzített definíciók, de általában a basszus a 20 Hz és 300 Hz közötti frekvenciákat veszi figyelembe, a középső 300 Hz és 4 kHz között van, és a magas hangok nagyjából 4 kHz felettieknek számítanak.
A frekvenciaválasz mértékével azt értelmezzük, hogy egy adott audio-komponens reprodukálja-e ezeket a frekvenciákat, és az átmenő jel milyen változáson megy keresztül.
Például: mi az a frekvencia-sáv, amelyet az adott egység képes reprodukálni – bármilyen szándékos kiemelést vagy vágást, beállítást kizárva – az alkatrész ideális frekvencia menetének meg kell egyeznie a bemenettel, hogy ne változtassa meg a jelet. Ezt gyakran „lapos” frekvencia válasznak nevezik, ahol egy fix (decibelben mért) szinuszhullám áthaladhat a rendszeren és a kimeneten minden frekvencia azonos amplitúdójú lesz. Más szavakkal, az ideális frekvencia válasz az, amely a forráshoz képest, nem állítja el a mély, közép vagy magas rész erejét.
Tehát, ha egy komponens nem rendelkezik lapos frekvencia válasszal, akkor előfordulhat, hogy bizonyos frekvenciák közül többet vagy kevesebbet hallani, mint kellene. Ez extrém esetekben tönkreteheti a hallgatási élményt, sőt függőséget is okozhat, elviszi hallásunkat rossz irányba.
Sajnos, az audio-komponensek területén az, hogy mi ideális és mi történik valójában, ritkán jár együtt, a tökéletesen sík frekvencia-válasz elérése a teljes audio-jel láncban hihetetlenül nehéz.
Leggyakrabban a hangszórókkal kapcsolatos probléma, ahol a mechanikai tulajdonságok, az elektronika és az akusztika együttesen olyan nemlineáris viselkedést eredményeznek, amely befolyásolja a hangot. Az erősítők és a hangszórók, a hangsugárzókban lévő hangszórók induktív tekercsei közötti impedancia-egyeztetés és kapacitív összekapcsolás, sőt a helyiség akusztikája is befolyásolhatja a végső frekvencia választ.
A valóságban gyakran előfordulhat, hogy a frekvencia-válasz specifikációi egy frekvenciatartományt idéznek, például 20 Hz – 20 000 Hz között, majd ezt követi a decibelben megadott frekvencia-válasz variációinak mértéke, például +/- 6 dB. Ez egyszerűen megmondja nekünk a maximális emelkedést vagy vágást az adott frekvenciák közötti bármely ponton, így valójában nem árul el semmit arról, hogy hogyan fog szólni a termék. A legtöbb ember számára a plusz-mínusz 3 dB-t az a hallható érték, amit még egy fokozat hangerő növekményének vagy csökkenésnek hallunk. A kicsi, 1 vagy 2 dB-s eltérések nemigen hallhatók, de a 3 dB vagy annál nagyobb eltérések rávilágítanak a zene néhány érzékelhető változására.
Azok a rezonáns frekvenciák, amelyek a frekvenciatáblázaton figyelemre méltó „púpként” jelennek meg, különösen problematikusak lehetnek, mivel bizonyos zenei hangok eltúlzottak vagy fedettek lehetnek. A simább frekvencia-válasz jobb, mint a nagyon változó, a lapos az ideális cél.
Ami az elektronikákat illeti, a kimenetnek mindig szinte teljesen síknak kell lennie a hallható frekvenciákon, még az alapkategóriás olcsóbb készülékek esetében is. A digitális jeleket analógra váltó átalakítás szakaszában nincsenek mechanikai vagy akusztikai problémák. Az elektronikai áramkörök kissé bonyolultabbak, de általában véve még egy átlagos erősítőnek is sík frekvencia-válaszúnak kell lennie, amikor a legkisebb impedanciájú hangszórókat táplálja.
A Fourier elemzés zenéje
Eddig a frekvencia-válasz meglehetősen könnyen felfogható aspektusával foglalkoztunk, azzal, hogy egy nemlineáris válasz megváltoztatja a forrásunk hangzását. Ez azonban nem csak az olyan általános fogalmakról szól, mint a basszus és a magas hang, hanem a zene minden hangszerének hangminőségére is hatással van. A Fourier-elemzés megmutatja, hogy a nemlineáris frekvencia-válasz hogyan befolyásolhatja a hallottakat.
A Fourier-elemzés és a Fourier-transzformáció feltárja, hogy egy komplex hullámforma különböző amplitúdójú szinuszhullámok sorozatának összegeként fejezhető ki. Tehát bármely hullámalakot, amely az adott időtartományban jelenik meg, a frekvenciatartományban különböző amplitúdójú, egyedi frekvenciák képviselhetik. Ide tartoznak a hangszerek által létrehozott hullámformák, a pergődob éles ütemétől kezdve az elektromos gitárokig.
A hangszerek esetében a szinuszhullámok túlnyomórészt páratlan és páros felharmonikusok, mint az alapvető hangfrekvencia többszörösei, formájában kapcsolódnak egymáshoz. Tehát például: ha a hegedű C-t játszik, az 261 Hz-es alap-frekvencián szól, ráadásul a második harmonikus 522 Hz-nél, a harmadik 783 Hz-nél, a negyedik 1044 Hz-nél, és így tovább, szólal meg csökkenő hangerővel. Minden hangszer eltérő harmonikus viszonyokkal rendelkezik, amelyek az egyedi hangzást eredményezik. Az alábbi ábra példaként szolgál a zongora és a hegedű hangja közötti frekvencia-különbségek között.
Miért számít ez? Mert láthatjuk, hogy a nem sík válasz nemcsak megváltoztatja zenénk általános megjelenítését, hanem megváltoztathatja az egyes hangszerek hangzását is. Még akkor is, ha a frekvencia-válaszdiagram nem mutat be nagyobb basszus vagy magas hangokat, bizonyos frekvenciákon a kisebb nemlinearitások megváltoztathatják bizonyos hangszerek felfogását. A kiegyenlítés általános szabálya szerint az instrumentum alapvető frekvenciájának csökkentése kevésbé erőteljes hangot eredményez, miközben növeli a „mélységet”. Hasonlóképpen, a hangszerek harmonikusainak csökkenése tompa hangokhoz vezet, amelyekből kezd hiányozni a tér, míg a harmonikusok fokozása növeli a jelenlétet, de végül túl durván hangozhat.
Továbblépve, a különböző hangszer-frekvenciák növelése és csökkentése akár a műsorszám többi hangszerének elfedését vagy erősítését is eredményezheti. Tehát egy nemlineáris frekvencia-válasz visszavonhatja mindazt a kemény munkát, amelyet egy hangmérnök a gondos keveréssel elér.
A jellánc hagyományos szabványai szerint a jó audio-rendszer olyan, amely bemeneti jelet vételez és kimenetre továbbít, anélkül, hogy változtatna rajta. Ez magában foglalja az összetevőket, a forrás audio-fájltól kezdve a digitális feldolgozásig, és olyan komponenseket, mint a DAC, egészen az erősítőig és a hangszórókig. A frekvenciaválasz csak egy része ennek az egyenletnek, de nagyon nagy hatással van a végeredmény hangzására. A frekvenciaválasz nem csak arról szól, hogy túl sok a mély, a közép vagy a magas hang. Finomabban befolyásolhatja a hangsugárzást és az egyensúlyt, színezheti, sőt tönkreteheti hallgatási élményünket. Tökéletesen lapos, ideális válasz nem lehetséges minden komponenssel, de a mai csúcskategóriás technológia minden bizonnyal meg tudja közelíteni. Ha célunk a lehető legtisztább formában hallgatni a zenét, akkor figyelnünk kell a frekvencia-válaszra.
Köszönet a hangászfiúknak! www.soundguys.com
