Tag Archives: crossover

9.11 Difusor

Setiap macam loudspeaker spesialisasi dalam rentang frekuensi tertentu, sehingga untuk mereproduksi keseluruhan spektrum suara yang bisa didengar (20 Hz – 20 kHz) dibutuhkan lebih dari satu loudspeaker pada satu waktu. Namun sinyal suara juga perlu difilter sebelum mencapai loudspeaker agar setiap loudspeaker hanya menerima sinyal yang bisa diprosesnya. Hal ini dilakukan menggunakan low-pass, band-pass, dan high-pass filter yang tergabung dalam satu rangkaian listrik disebut crossover.

9.11.1 Crossover

Crossover terdiri dari filter yang membagi sinyal yang masuk menjadi beberapa sinyal yang masing-masing meliputi rentang frekuensi tertentu. Sebagai contoh, 3-way crossover menghasilkan tiga sinyal: satu mengandung frekuensi rendah yang dikirim ke woofer, satu mengandung frekuensi tengah yang dikirim ke midrange, dan satu mengandung frekuensi tinggi yang dikirim ke tweeter, seperti yang ditunjukkan diagram berikut:

Gambar 9.9 3-way crossover

Respon tipikal sebuah 3-way crossover digambarkan dalam figur berikut:

Gambar 9.10 Respon frekuensi 3-way crossover

Kita amati apa yang terjadi dengan cut frequency. Untuk menjamin rentang frekuensi terdistribusi kepada loudspeaker dengan tepat, cut frequency filter saling bertindihan. Sebagai contoh cut-off frequency rendah untuk band-pass filter berkorespondensi dengan cut-off frequency low-pass filter. Pada contoh di diagram sebelumnya kita melihat kedua cut frequency memiliki nilai 80 Hz. Nilai frekuensi ini, seperti semua frekuensi yang langsung bersebelahan dengannya, direproduksi baik oleh speaker woofer maupun midrange, sehingga direproduksi oleh dua loudspeaker sekaligus. Peningkatan ini dikompensasi secara sempurna oleh adanya gain-drop sebesar 3 dB pada cut-off frequency, sehingga jumlah kedua suara yang dihasilkan masing-masing loudspeaker mengembalikan sinyal ke amplitudo semula. Jika kita menggeser cut frequency, maka frekuensi tersebut akan direproduksi oleh kedua loudspeaker. Seiring dengan meningkatnya amplitudo tereproduksi salah satu speaker, speaker satunya tereduksi sehingga kedua speaker saling mengkompensasi agar jumlah amplitudo tetap konstan.

Aksi crossover bisa terjadi pada dua titik terpisah di rantai amplikfikasi, dengan hasil dan harga yang berbeda:

Active crossover (atau persilangan aktif): tipe crossover ini terdiri dari sebuah rangkaian aktif yang bisa menghasilkan daya sendiri dan memproses sinyal sebelum sinyal diamplifikasi. Akibatnya, pada output suatu 3-way crossover dihasilkan 3 sinyal, masing-masing membawa rentang frekuensi tertentu yang perlu diamplifikasi secara terpisah. Hal ini memungkinkan kita menggunakan amplifier yang dirancang untuk reproduksi rentang frekuensi tertentu sehingga bisa mencapai standar kualitas lebih tinggi.Crossover aktif digambarkan diagram berikut:

Gambar 9.11 Skema crossover aktif

Passive crossover (atau persilangan pasif): dalam kasus ini sinyal mencapai crossover setelah mengalami amplifikasi. Karena satu amplifier telah digunakan untuk mengamplifikasi sinyal, crossover tipe ini tidak perlu daya otonom

Gambar 9.12 Skema crossover pasif

Solusi ini jauh lebih hemat, tetapi memiliki kualitas yang lebih rendah bila dibandingkan dengan tipe crossover sebelumnya karena hanya melibatkan satu amplifier untuk seluruh spektrum suara sehingga menghasilkan amplifikasi sinyal yang lebih tidak akurat.

Iklan

7.13 Kompresor

Kompresor adalah prosesor yang paling penting. Kompresor bekerja pada rentang dinamika sinyal input dan mengurangi amplitudonya ketika sinyal input melebihi batas tertentu. Pengurangan ini diekspresikan dengan rasio; seperti rasio 3:1 yang berarti ketika sinyal melebihi batas tertentu, bagian sinyal yang berada di atasnya dikurangi menjadi 1/3.

Gambar 7.10 Rentang dinamika normal dan rentang dinamika kompresi

Di sebelah kiri gambar di atas terdapat sinyal input sebelum kompresi. Amplitudo referensi diukur dalam dBu dan rentang dinamika penuh sinyal sebesar 50 dB. Diagram juga menunjukkan ambang batas dimana kompresor mulai bekerja. Di sebelah kanan diagram adalah hasil kompresi 3:1. Bagian sinyal dibawah ambang batas tidak berubah sementara bagian sinyal diatas telah dikurangi menjadi 1/3, sehingga berubah dari 30 dB menjadi 10 dB. Rentang dinamika keseluruhan sinyal telah dikurangi dari 50 dB menjadi 30 dB.

Berikut adalah penjelasan detail parameter kendali pada kompresor:

Threshold (ambang batas): adalah nilai terukur dalam dB dan merupakan batas dimana kompresor mulai bekerja

Ratio (rasio): mengkuantifikasi reduksi pada amplitudo sinyal diatas ambang batas. Nilai rasio yang umum termasuk:

1:1 – tidak ada kompresi, sinyal output sama dengan input

2:1 – sinyal diatas ambang batas dikurangi setengah. Jika sinyal melebihi batas sebesar 10 dB, nilainya tereduksi menjadi 5 dB.

Nilai lain termasuk 3:1, 4:1, dst. Untuk nilai rasio lebih tinggi dari 10:1, kompresor bertindak sepert limiter.

Gambar berikutnya menunjukkan diagram kurva kompresi untuk berbagai nilai rasio:

Gambar 7.11 Kurva kompresi

Diagram memperlihatkan amplitudo sinyal output terhadap sinyal input. Hingga ambang batas, amplitudo sinyal sama dengan sinyal input. Diatas ambang batas, kompresi terjadi sesuai dengan rasio yang digunakan.

Attack time (waktu serang): mengindikasi waktu yang dibutuhkan kompresor untuk teraktivasi setelah sinyal melewati batas. Terukur dalam milisekon. Diagram berikutnya membandingkan dua keadaan, waktu attack panjang dan waktu attack singkat:

Gambar 7.12 Attack time kompresor

Waktu attack panjang berarti sinyal melebihi ambang batas, tetapi tidak terkompresi hingga waktu attack telah lewat. Setelah lewat waktu attack, kompresor mereduksi amplitudo sinyal: sehingga bagian awal dari suara lebih nyaring.

Suatu kick drum yang envelope suaranya memiliki bentuk yang diberi label warna hijau:

Gambar 7.13 Kompresor dan ADSR envelope

Dengan kompresi, envelope berubah menjadi yang diberi label merah. Bagian attack kick drum menjadi sangat menonjol, sehingga terdengar lebih tajam.

Dua contoh berlawanan suara kick drum ditemukan di musik techno dan jazz. Dalam musik techno, suara kick drum harus tajam, kering, agresif, sehingga dibutuhkan kompresi yang tinggi (4:1) dengan waktu attack pelan (100 ms). Dalam musik jazz suara kick drum serupa instrumen asli, memiliki ekor suara yang panjang seperti booming. Dalam kasus ini dibutuhkan kompresi rasio lebih ringan (2:1) dan waktu attack singkat (10 ms) untuk menangkap keseluruhan envelope suara. Dikarenakan keterbatasan fisik, adalah mustahil menghasilkan kompresor analog dengan waktu attack yang singkat atau tidak ada sama sekali. Rangkaian atau sirkuit secara alamiah memiliki waktu reaksi yang berubah seiring berubahnya sinyal. Waktu attack nol bisa disimulasikan pada sinyal sample yang disimpan dalam RAM: dalam kasus ini kompresor sudah tahu keseluruhan laju sinyalnya, sehingga bisa bekerja dengan waktu attack nol, meski tidak secara real-time.

Release time (waktu lepas): adalah waktu yang dibutuhkan kompresor kembali ke ketiadaan kompresi setelah sinyal input kembali ke bawah ambang batas, atau rasio 1:1. Tujuannya adalah memperhalus aksi kompresor.

Hold time (waktu tahan): setelah amplitudo sinyal input kembali ke bawah ambang batas, kompresor mereduksi aksinya selama waktu release hingga mencapai rasio kompresi 1:1. Waktu hold memungkinkan waktu release ditunda setelah sinyal kembali ke bawah ambang batas, sehingga kompresor tetap aktif untuk waktu yang lebih lama.

Diagram berikut memperlihatkan aksi keseluruhan dari kompresor:

Gambar 7.14 Kompresor beraksi

Untuk memahami kompresor lebih baik, amatilah aksinya pada ADSR envelope. Pada gambar berikut, terlihat envelope kick drum asli dan setelah kompresi. Perbandingan antara kedua gambar memperlihatkan pengaruh kompresi dengan jelas.

Gambar 7.15 Kick drum

Gambar 7.16 Kick drum terkompresi

7.14.1 Sidechain input – key input

Rangkain kompresor adalah VCA (voltage-controlled amplifier, atau amplifier yang dikendalikan voltase), dimana sinyal input adalah voltase pengendali. Ketika voltase sinyal input melebihi ambang batas, kompresor menyala. Voltase pengendali bisa berupa sinyal selain sinyal input, sehingga memungkinkan beberapa teknik yang menarik.

Suatu kick drum dan gitar bass dimainkan bersamaan (hal ini sering terjadi untuk membuat rhythm yang rapi). Pada ketukan genap (ketukan 1 dan 3 pada musik 4/4), frekuensinya yang serupa mengakibatkan kick drum dan bass sering bercampur aduk. Cara membuat suara kick drum menonjol adalah dengan mengkompresi kick drum menggunakan rasio yang tinggi dan waktu attack pelan untuk menekankan bagian attack kick drum, atau “punch”nya. Kemudian gitar bass dikompresi menggunakan kompresor yang menggunakan sinyal kick drum sebagai sidechain input. Kombinasi ini mengakibatkan suara gitar bass menjadi lebih rendah ketika kick drum ditekan, sehingga suara kick lebih menonjol. Setelah attack, kompresor memasuki tahap release, yang berarti suara bass naik perlahan: ketika suara bass drum pudar, kompresor berhenti bekerja dan suara gitar bass kembali ke level aslinya.

Contoh lain penggunaan sidechain input adalah penggunaan LFO, sehingga menciptakan efek tremolo pada sinyal yang melalui kompresor.

7.14.2 Kurva kompresi

Bentuk kurva kompresi berubah seiring perbedaan rasio. Kurva tipe ini disebut hard knee, ditandai oleh perubahan laju gain yang cepat. Mode lain disebut soft knee memiliki perubahan laju lebih lembut dan memperhalus kerja kompresor. Berikut adalah dua mode kurva kompresi:

Gambar 7.17 Kurva kompresi hard knee dan soft knee

7.14.3 Respon kompresor terhadap sinyal input

Kompresor bekerja pada sinyal bergantung kepada laju sinyal menurut dua cara berikut:

Peak: kompresor merespon terhadap peak sinyal sehingga mengukur dengan persis amplitudo voltase input.

RMS: kompresor berespon terhadap RMS (Root Mean Square) sinyal, dengan kata lain nilai efektifnya, sehingga memperhalus aksinya.

7.14.4 Kompresor titik rotasi

Untuk alat tipe ini, ketika tidak ada kompresi, kurva kompresi berbentuk garis lurus unity gain. Ketika kurva kompresi diputar, diatas ambang batas kompresi terjadi dan dibawah ambang batas sinyal terekspansi (amplifikasi):

Gambar 7.18 Kompresor titik rotasi

7.14.5 Multiband compressor

Alat ini membagi sinyal menjadi beberapa band frekuensi dan mengaplikasikan kompresi yang berbeda pada setiap bandnya. Modul termasuk sirkuit crossover yang membagi sinyal menjadi band terpisah sebelum kompresi. Setiap output kompresor dikirim ke kompresor yang berbeda, masing-masing memiliki kontrolnya sendiri.

Dengan kompresor multiband, kompresi bisa dilakukan lebih teliti. Secara umum, sinyal frekuensi tinggi dikompresi dengan waktu attack cepat dan release panjang. Hal ini memastikan kompresi mengikuti karakteristik sinyal input lebih tepat.

Gambar 7.19 Multiband compressor