Vermogenscompressie, en waarom luidsprekers van klank veranderen naarmate ze opwarmen
Samenvatting. De temperatuur van de spreekspoel stijgt met het aansturingsniveau, de weerstand stijgt met de temperatuur, en de gevoeligheid daalt met de weerstand. Het resultaat is een luidspreker waarvan de tonale balans op showniveau niet de balans is waarop hij is afgestemd tijdens de soundcheck. Deze notitie kwantificeert het mechanisme en beschrijft de compensatieaanpak achter DynaControl.
Het mechanisme
Een bewegende-spoelaandrijver zet het grootste deel van zijn ingangsvermogen om in warmte, niet in geluid. Het typische omzettingsrendement van een professionele conusaandrijver bedraagt enkele procenten; de rest verwarmt de spreekspoel en, langzamer, het magneetsamenstel. De soortelijke weerstand van koper stijgt met ongeveer 0,39 procent per kelvin, dus een spoel die van 20 naar 200 graden Celsius klimt, verhoogt zijn DC-weerstand met ongeveer 70 procent.
De gevoeligheid volgt de weerstand. Terwijl de versterker de spanning vasthoudt, daalt de stroom door een hetere spoel, daalt de kracht mee, en daalt de akoestische output evenredig. Een weerstandsstijging van 70 procent kost ongeveer 2,3 dB aan niveau in de getroffen band. Omdat elke weg van een meerwegsysteem in zijn eigen tempo opwarmt, is het verlies niet uniform over het spectrum: de balans tussen laag, midden en hoog verschuift met de programma-inhoud en met de tijd.
Waarom het ertoe doet tijdens een show
Een systeem wordt afgestemd tijdens de soundcheck, op soundcheckniveaus, met koude spoelen. Twee uur in een optreden lopen de laagfrequentspoelen van een zwaar belaste rig veel heter dan de compressiedrivers, en de respons die het publiek hoort is niet langer de respons die de engineer heeft goedgekeurd. Het effect is geleidelijk genoeg dat operators het op het gehoor compenseren, meestal door het niveau verder op te drijven, wat de spoelen nog verder verwarmt.
De DynaControl-aanpak
DynaControl laat een thermisch model van elke spreekspoel meelopen in de systeem-DSP, aangestuurd door het signaal dat daadwerkelijk aan elke weg wordt geleverd. Op basis van spoelgeometrie, thermische massa en dissipatieconstanten schat het model continu de temperatuur, zet die om in een voorspelde gevoeligheidsverandering per band, en past het omgekeerde toe als langzaam werkende gaincorrectie. De uitslag wordt parallel gemodelleerd, zodat de correctie nooit een spoel voorbij zijn mechanische grenzen drijft in de jacht op niveau.
De bedoeling is smal en specifiek: de afgestemde balans vasthouden terwijl het systeem opwarmt. De correctie verbruikt versterkerhoofdruimte in plaats van output te creëren, dus DynaControl verhoogt het maximale niveau van een systeem niet; het houdt het systeem zichzelf laten klinken naarmate dat maximum wordt benaderd.