Egy hangerősítő készülékbe ami jel bemegy, annak ki kell jönni felerősítve, ez az ideális eset, ez a feladat. A nagy kérdés mindig az, hogy mi minden más jön ki a beadott hasznos jelek kíséretében? A még nagyobb kérdés az, hogy mennyiben befolyásolja a torzítások kialakulását a hangrendszer minősége? A legnagyobb kérdés pedig az, hogy mi minden hallható meg ebből? Közérthető módon próbálunk válaszokat adni mindhárom kérdésre, mert bár nem tehetünk ellene semmit, mégis egy fedél alatt élünk sokféle harmonikus torzítással.
A legnagyobb veszély azokat a zene rajongókat fenyegeti, akik este fáradtan bekapcsolják a hangrendszerüket, hogy feltöltődjenek és ellazuljanak kedvenc előadójuk muzsikájától. Szembesül azzal, hogy munkába állnak az eszközök, amelyek képességeikhez mérten kiveszik részüket a torzítás okozásából.
Hogy a jelenség megérthető legyen, elsőként tisztázzuk, mi is az a harmonikus torzítás? A mérés metódusát ismertetjük, mert ez kivételesen szemléletes. Az erősítő bemenetére, ha két eltérő frekvencián, egyforma nagyságú jelet adunk be, az nekiáll ezeket „összekeverni”. Teszi ezt a szó legszorosabb értelmében. Összegzi és kivonja őket egymásból (csinál velük mást is, amit nem kéne, de most koncentráljunk erre az egy dologra), így termel alsó és felső harmonikusokat, amelyeket aztán a hasznos jelekkel együtt fel is erősít és kiadja a kimenetén. Szerencsére a legnagyobb jelszinttel az eredeti jeleket erősíti, de minél magasabb a harmonikus torzítás értéke, százalékban annál nagyobb mértékben vannak jelen a kimenő jelben az erősítő által termelt saját „bolondériák”. Ezeket a hangokat – mivel később bizony hangokká alakulnak a hangsugárzókon – maga az elektronika költi, bár van közük az eredeti információhoz, mégis zavarják a bemutató valósághű voltát.
Az alábbi ábrán egy kimagasló minőségű félvezetős erősítő bemenetére beadott 19 kHz-es és 20 kHz-es jelekből komponált „költeménye” tekinthető meg.
Ugyanez a kétféle egyfrekvenciás jel a lenti ábra szerint ihlet meg egy csúcskategóriás elektroncsöves „poétát”.
A laikus szemnek is feltűnhet, hogy a csöves versenyző mennyivel magasabb szinten űzi a jelek szaporítását. A mérés során egyébként egymáshoz közeli frekvencia értéket szoktak alkalmazni, amelyek különbsége 1 kHz, így egy spektrum ábrán is kiválóan megjeleníthető a jelenség. Ha nagyobb lenne a frekvenciák közötti különbség, akkor már belépne a körbe az intermodulációs torzítás is, amit aztán már végképp látni sem szeretnénk.
Mennyiben befolyásolja a rendszere minősége a fenti dolgokat? Ha teljesen őszintén kell válaszolnunk, csekély mértékben. Egyszerűen egy erősítő génjeiben benne van a harmonikus torzítás (is), amit csak tényleg nagyon gagyi elektronikával lehet tovább fokozni. Minden azon múlik, hány erősítő egységet kötünk egymás után. Az egymás után kötött erősítők erősítése ugyanis nem összeadódik, hanem szorzódik. Az okozza a tévhitet, hogy decibelben összeadódnak, ám mivel a dB egy logaritmikus mérték, az összeadás művelete tulajdonképpen szorzást jelent. Fel kell éleszteni a logarléccel ifjú korban végzett műveleteket, hogy minden világossá váljon. Aki meg még életkorára való tekintettel nem látott logarlécet, az jobb, ha elhiszi, mert így van.
Logikus gondolkodással megáldott olvasóink joggal hiszik azt, hogy most aztán megtalálták a fenti érvelés gyenge pontját, hiszen a hasznos jel is szorozva erősödik, nem csak a harmonikus tartomány, ezért az arány mindvégig megmarad. Ez tökéletesen így igaz, ha a körülmények ideálisak. Sajnos a gyártók többsége a magas előállítási ár miatt nem igyekszik az ideális körülmények megteremtésére, csak dumál(!) róla. Nem véletlenül választottuk igazi High-End erősítők (a félvezetős egy McIntosh, az elektroncsöves pedig egy Audio Research nagyágyú volt) mérési eredményeit, mert ezek bizonyítják, hogy a jelenség még a minden igényt kielégítő tápellátás mellett is elkerülhetetlen. Képzeljük el, hogy mi minden jön ki egy jogdíjak megfizetésével agyonterhelt konzumer büdzséből gyártott belépő kategóriás holmiból! Ott sajnos benne van a pakliban az, hogy közelebb kerül a hasznos jel méretéhez a harmonikus tartomány, emellett a „motyó” saját zaja is belekerül a hangjelbe, tovább fokozva a káoszt.
Ha a tápellátás gyengélkedik lecsökkenti egy erősítő bemeneti érzékenységét és könnyen túlvezérelhetővé teszi azt (ígérjük, ez volt az első és utolsó szakszöveg). Amikor egy erősítőt a gyanútlan felhasználó túlvezérel, akkor aztán négyzetre emelkedik a harmonikus torzítás értéke. Könnyen elkövethető a dolog, csak a hangerő szabályzót kell használni hozzá. Ezért van az arany szabály a „hifi-nagykönyvben”, hogy legyen nagy a teljesítmény, de eszünkbe ne jusson azt a hangfalak bömböltetésére használni. Aki azt hiszi, hogy egyszerűen elkerülheti a jelenséget azzal, hogy elfogadható hangerőn hallgatja a cuccát, az hatalmasat téved, mert a hangfal impedancia változásait bizony gyakran csak a teljesítmény többszörösével tudja követni az erősítő, amiért csakis Georg Simon Ohm erre vonatkozó törvénye okolható.
A fentiekből látható, hogy az erősítők mit tesznek két különböző egy frekvenciás bejövő jellel. Gondoljunk bele, mit rendeznek egy nagy-zenekar rengeteg hangszerével által előállított zene anyagával! Nos, ezzel sem kivételeznek, felbontási képességeikhez mérten igyekezni fognak mindent összeadni és kivonni inuk szakadtából – hogy csak a harmonikus torzításnál maradjunk. Mielőtt a bánatunkban a Dunába vetjük magunkat, azért figyelembe kell venni egy utolsó figyelmeztetést. Ne próbáljunk hozzáértés nélkül messzemenő következtetéseket levonni egy olyan mérési ábrából, amit képtelenek vagyunk megfelelően/felelősen értelmezni!
Ha jobban belegondolunk a korábban olvasottak tartalmába, azok alapján az elektroncsöves erősítők hangjának csapnivalóan rossznak kellene lenni és a félvezetős lenne a király. Ez néhány csinált magad kategóriás holmi kivételével enyhén szólva nincs így. Hol van az eb elásva? Ennek megértéséhez visszakanyarodunk a hozzá nem értéséhez. Eszünkbe sincs bántani Önt, de amellett, hogy mindenki vagdalózik vele, sokaknak fogalmuk sincs a decibel igazi jelentéséről a hangtechnikában. Ez egy viszonyszám, amely tízes alapú logaritmussal hasonlít össze két értéket. Azaz, a tízet hányadik hatványra kell emelni. A feszültség erősítés leírása során a 20xlg Ube/Uki képletet használjuk, hogy elkerüljük a tört számok használatát. Ennek figyelembe vételével a 20 dB különbség tízszeres viszony. Most, hogy ezt tisztáztuk, nézzük más szemmel a korábban bemutatott ábrákat. Az elektroncsöves erősítő „csapnivaló” hangjában a hasznos jel és a harmonikus tartomány közötti különbség az egyszerűség kedvéért kb. 60 dB, ami tízes alapú logaritmus 3, a félvezetős áramkör esetén pedig kb. 100 dB, ami tízes alapú logaritmus 5-öt jelent. Házi feladatnak számoljuk ki, hogy ezek ténylegesen hányszoros viszonyt jelentenek. (Egyszerűen a 10 után írjunk képzeletben annyi nullát, és kész.) Nos, ennyivel kisebb a hasznos jelhez képest a harmonikus tartomány zajként felfogható jelenléte. Az ábrák azért megtévesztők a laikusok számára, mert logaritmikus az ábrázolás módja, mivel a lineárison egyszerűen nem lenne látható a zaj. Nos, emiatt ha jobban bele gondolunk, már nincs is akkora veszedelem. Csak a teljesség miatt jegyezzük meg, hogy a 3 dB pedig durván kétszeres viszonyt jelent, amit igen sokszor hallhat a hifi kapcsán.
És igen, a félvezetős erősítő kevésbé zajos, mint a csöves. Jó kérdés, hogy mennyivel hallunk jobban egy ezred résznyi zaj tartalmat egy százezrednyinél? Aljas módon kijelenthető, hogy semennyivel, mindkettő brutálisan a hallás küszöb alatt van. Nem ezt a torzítás módot hallani a rendszerből, illetve nem ennek a torzításnak a hatása a legdrasztikusabb. A záró gondolatban majd látható az igazi komoly torzítás egyik verziója, de legyünk nyugodtak, hogy nem az lesz az utolsó hangot romboló tényező.
Természetesen az elektronikák torzítása közötti különbséget a hangminőség változásában tetten lehet érni, de az inkább egy összhatás, amit minden más torzítási mód is befolyásol. Nem lenne teljes a kép, ha nem mutatnánk meg azt, hogy milyen módon befolyásolja a példaként felhozott csöves erősítő hangját a harmadik harmonikus által okozott torzítás. Most már tudni, hogy óvatosan kell következtetéseket levonni egy mérési ábrán látható görbéről. Amit egy műszer képes kimutatni, azt az emberi hallás gyakorlatilag képtelen érzékelni. Íme!
A fentiekből esetleg arra következtethetünk, hogy az erősítő minden baj okozója. Hatalmas tévedés. Nyugodtan kijelenthető, hogy harmonikus torzítás tekintetében ez a legerősebb láncszem, azaz ennek van a legalacsonyabb ilyen értéke. Egy szűrő áramkör kacagva múlja felül és szemének rebbenése nélkül gyalázkodik a háttérben, hiszen a balhét az erősítő viszi el a hátán. Amit pedig egyéb más torzítás ügyben a hangfal művel, az egyenesen röhejes, annak ellenére, hogy vélhetően hosszú ideig tartott, amíg megtaláltuk az „igazít”.
Záró gondolatként álljon itt egy tetszőleges rendű Butterworth szűrő impulzus átvitelének harmonikus torzítás számítás módja.
Vélhetően kevesen lesznek olyanok, akik átlátják a gyönyörű matek palástjába burkolt lényeget. Próbálunk segíteni egy konkrét értékkel. Egy második rendű (12 dB/oktáv) ilyen szűrő 18,1%-os harmonikus torzítást okoz. Szép mi? Hol van ez az erősítő egy százalék alatti értékéhez képest? Ezért mondtuk azt korábban, hogy a balhét az erősítő viszi el, mindenki azt szidja, és azzal elégedetlen, ha nem szól jól a cucc.
Mi tehet az ellen, hogy elkerülje a harmonikus torzítások tömkelegét? A rövid és leginkább igaz válasz az, hogy semmit. Igyekezzünk olyan rendszer-összeállítást kiválogatni, amely a leginkább tetsző módon torzítja harmonikusan, és persze más módon is a muzsikát. Fütyüljünk rá, mást tényleg nem tehet!
A grafikonokért köszönet John Atkinson úrnak, aki a Stereophile tesztjeinek mérési eredményeit próbálja érthető szintre szelídíteni hosszú évek óta. – a szerk.
