Audiohobby.pl

Niskie podziały bas - środek

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
22-07-2008, 13:20
Podobne tematy przewijają się dość często, czasem dostaję maile z pytaniami, dlatego uznałem że można by coś napisać - zwłaszcza że nic tak nie pomaga usystematyzowaniu pewnych rzeczy dla samego siebie niż konieczność ich publikacji jak również konstruktywna dyskusja do jakiej mam nadzieję że dojdzie.  Na początek teoria, która może z czasem przerodzi się w jakąś konstrukcję...

Tytułowe niskie podziały bas - środek mają swoje niewątpliwe zalety takie jak:

- możliwość zastosowania na basie dużego i solidnego woofera w jego zakresie tłokowym

- odfiltrowanie zakresu powyżej 200Hz (najbardziej kłopotliwego w kwestii drgań ścianek obudowy) przetwornikowi pracującemu w dużej obudowie a więc wooferowi. Z kolei obudowa średniotonowca jako mała może być znacznie mniejszym kosztem solidnie wytłumiona pod kątem drgań ścianek - nawet 50mm sandwich na wszystkich ściankach problemem nie jest.

- praca woofera w zakresie poniżej fal stojących obudowy pozwala zrezygnować z "objętościowego" wytłumienia jego komory co podnosi jakość basu. Z kolei obudowa średniotonowca może być bardzo silnie wytłumiona, bo okolice rezonansu będą odfiltrowane highpassem tak więc wytłumienie podniesie jakość środka, za to na bas negatywnie nie wpłynie.

Wadą jest oczywiście duży koszt przeprowadzenia niskiego podziału - cewki rzędu 10mH, setki uF kondów albo w ogóle podział aktywny. Tym niemniej akustyczne zalety takiej koncepcji są na tyle duże że warto rzecz solidnie przebadać symulacyjnie.

Na początek do symulacji arbitralnie wybieram przetworniki charakteryzujące się IMHO ponadprzeciętnym stosunkiem jakości do ceny a więc:

- na bas Dayton RSS315HF-4. Dopracowany napęd i zawieszenia, wysokie Xmax, możliwość pracy w obudowie zamkniętej o umiarkowanej objętości (w 70dm3 Fc=36Hz i Qtc=0.63), metalowa membrana tłokowa do ok. 1kHz

- środek - Seas ER18RNX. Membrana prawie tłokowa na środku, jednak bez dużych problemów z break-up na górnym skraju pasma i jego wpływem na zniekształcenia, do tego bonusowy jak na linię Prestige faraday w napędzie. Dobry na pionową ściankę, do połączenia z tubowym 27TBCD/GB-DXT. Liniowy napęd i zawieszenia, co przy niskim podziale może być ważne. Może pracować w niewielkich obudowach zamkniętych.

Efektywności referencyjne (mocowe) tych przetworników są równe 0.21% (Dayton) oraz 0.4% (Seas) co po uwzględnieniu rezystancji uzwojenia cewki daje w obu przypadkach 89dB/(2.83V,1m) na odgrodzie nieskończonej. Ponieważ woofer ma ok. 5-krotnie większą moc RMS (400W wobec 80W dla średniaka), jego maksymalne SPL limitowane termiką jest 2.5 raza większe (ma 2 razy niższą efektywność mocową), przez co należałoby jednak średniakowi pomóc poprzez umieszczenie go na szerokiej ściance i pracę powyżej baffle step. W ten sposób można go atenuować o tyle dB, o ile mamy zamiar skompensować baffle step (skoro efektywności napięciowe są praktycznie równe). W ten sposób średniak będzie pracował 4/2.5 = 1.6 a więc prawie 2 razy lżej niż woofer skoro atenuujemy go o te 6dB, tym niemniej podział poniżej 200Hz gdzie występuje maximum mocy sygnałów muzycznych sprawi że moce wydzielane w cewkach głośników, odniesione do mocy RMS się z powrotem wyrównają do podobnego poziomu, co oznacza podobne temperatury uzwojeń i poziom kompresji termicznej. Nie będzie tak że jeden mało się nie spali a drugi ledwo zaczyna się rozgrzewać.

Dlatego zdecydowałem się zastosować obudowę o ściance przedniej szerokiej na 33cm a więc tyle ile wymaga woofer. W obudowie średniotonowej można ściąć krawędzie pod kątem, co spowoduje wygładzenie górki SPL powyżej baffle step. Ponieważ jednak edge nie modeluje takich ścianek, zrobiłem symulację bez ścięć i mam "w rozumie" możliwość obniżenia zakresu 300Hz - 1k poprzez zrobienie rzeczonych ścięć.

Teraz obrazki coby uatrakcyjnić wcześniejsze ględzenie - zaczynamy od poglądowego rysunku obudowy dla jakiej były robione symulacje w edge oraz przebiegów SPL - samych baffle steps oraz charakterystyk do symulacji, powstałych ze złożenia baffle step oraz charakterystyki obudowy zamkniętej - niewytłumione 70dm3 dla woofera i silnie wytłumione 10dm3 dla średniaka. Górnych roll-offs nie modeluję, zakładam że naturalny roll-off woofera w połączeniu z większą odległością jego centrum akustycznego dadzą fazę akustyczną zbliżoną do pochodzącej od filtru lowpass średniaka. Gdzieś trzeba się zatrzymać z komplikowaniem modelu…

W następnym odcinku symulacje zwrotnicy aktywnej (na ”podręcznikowych” filtrach) dla takiego zestawienia.

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
22-07-2008, 14:06
No i pechowy początek, pierwszy błąd - pochrzaniły mi się charakterystyki przy ładowaniu plików, te są poprawne.

Krs47

  • 1037 / 5864
  • Ekspert
22-07-2008, 15:46
Bardzo ciekawy temat, aczkolwiek zastanawia mnie dlaczego wybrałeś do tych symulacji Daytona a nie Visatona TIW300, który w Polsce wcale nie jest dużo droższy. W dodatku RSS to typowy sub, u Zapha RSS315HF wypadł gorzej na basie i niskim środku od mniejszego RS270 przy tym samym poziomie wysterowania, gdzie mniejszy RS musiał się znacznie mocniej ruszać. Reasumując koncept bardzo ciekawy ale nie rozumiem wyboru basowca...

Krs47

  • 1037 / 5864
  • Ekspert
22-07-2008, 15:48
Pewnie znasz ale dla tych co nie znają ;)

http://www.zaphaudio.com/lowxmax.html

cadam

  • 4401 / 5866
  • Ekspert
22-07-2008, 15:59
Interesuje mnie ten Dayton RS270. Czy ma on korektor fazy? Chodzi mi oto czy jest szczelny, jeśli ma korektor to do zamkniętej obudowy się nie nadaje.

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
22-07-2008, 16:51
>> Krs47, 2008-07-22 15:46

Dzięki za uznanie dla tematu. Daytona RSS315HF-4 wybrałem, bo lepiej pasuje mi do ER18RNX maksymalną mocą limitowaną termicznie, a więc pozwala na bezstresowy niski podział (a o tym w końcu jest wątek). Do tego schodzi w obudowie zamkniętej niżej niż Visaton w BR.

Co do porównań z RS270 u Zapha - dla mnie różnice nie są duże a RSS315HF dawał jednak więcej SPL na niskim basie (czerwona krzywa u góry). Ma lepsze zejście i da bardzo dużo niskiego basu jak będzie trzeba (efekty kinowe w dużym pomieszczeniu).

Tak czy siak chciałbym na razie zrobić więcej symulacji dla tego zestawienia a potem można pomyśleć o innych przetwornikach. Jak dam radę coś ładnie opracować to wrzucę.

Krs47

  • 1037 / 5864
  • Ekspert
22-07-2008, 22:12
Mam jeszcze kilka spostrzeżeń odnośnie zastosowania innego basowca, aczkolwiek zostawię je na później żeby nie zaśmiecać wątku i nie zbijać Cię z tropu ;) Z resztą rzeczywiście przy zastosowaniu kolumn również w KD bez suba oraz bardzo dużym pomieszczeniu (o ile pamiętam mówiłeś coś o powierzchni około 50m2) uzycie takiego woofera, a właściwie subwoofera w 3way ma sens.

Teraz już małe spostrzeżenie odnośnie zaproponowanego przez Ciebie ułożenia przetworników. Co sądzisz o niższym umiejscowieniu woofera w celu wykorzystania w większym stopniu wzmocnienia niskich częstotliwości poprzez odbicie od podłogi?

Przy niskim podziale takie rozwiązanie nie powinno zbytnio wpłynąc na jakość środka oraz na zgranie fazowe woofera ze średniakiem w okolicach podziału (200 Hz to już dłuuuga fala) a dzięki odbiciu od podłogi nawet po mocnym odsunięciu kolumn od ścian rownowaga tonalna powinna pozostać prawidłowa. Takie rozwiązanie wydaje mi się szczególnie ciekawe przy zastosowaniu właśnie we wspomnianym wyzej bardzo dużym pomieszczeniu, gdzie można się pokusić o "przerośnięte" ustawienie near field, czyli znaczne odsunięcie zarówno kolumn jak i miejsca odsłuchowego od ścian przy zachowaniu nadal dość sporej odległości między słuchaczem a kolumnami dla prawidłowego sumowania się wysokiej konstrukcji 3way. Jak wiesz w takim układzie adaptacja pomieszczenia traci na znaczeniu a prawidłowo przygotować 50m2 jest i trudno i drogo..

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
22-07-2008, 23:04
Z punktu widzenia odbić od podłogi głośniki wyglądają jak lustrzane odbicia. W omawianym przypadku odległości są jak na rysunku, Pitagoras się kłania.

Ponieważ moc akustyczna maleje z kwadratem odległości, dla niskiego basu (gdzie odbicie jest zgodne fazowo z dźwiękiem bezpośrednim) mamy w porównaniu do odległości 3m:

- woofer wysoko - dźwięk bezpośredni -0.1dB, odbicie -1dB, razem +5.5dB

- woofer nisko - dźwięk bezpośredni -0.3dB, odbicie -0.6dB, razem +5.6dB

Zauważalnych różnic brak.

W pierwszym przypadku różnica odległości między dźw. bezpośrednim a odbiciem jest 32cm, w drugim - 13cm. Tak więc odbicie będzie w przeciwfazie do dźwięku bezpośredniego odpowiednio dla 540Hz i 1.3kHz. Daleko od przetwarzanego zakresu.

Z tych też powodów wybrałem najwyższe sensowne umieszczenie woofera - żeby dało się tego słuchać nawet w warunkach zbliżonych do prawdziwego nearfield.

marko3T

  • 421 / 5867
  • Zaawansowany użytkownik
22-07-2008, 23:07
cadam
Obecnosc korektora fazy w niczym nie przeszkadza. Patrz ... alu i magnezowe Seasy.

__________________
insomnia.lab      ( wystawiam faktury VAT)
__________________
Tylko V2!

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
22-07-2008, 23:22
PS. Ja wcale nie jestem pewny czy zrobię kolumny na takim zestawieniu przetworników w takiej konfiguracji. Mam na nie w tej chwili fazę, ale to trochę jak z Jakubem Wędrowyczem, cytuję z pamięci:

"Jakub Wędrowycz rzadko miał ochotę kogos zabić. To znaczy ochoty takie miewał kilka razy dziennie, ale tak na poważnie, ze skutkiem śmiertelnym raczej mu się nie zdarzało."

Tym niemniej do przykładowych symulacji niskiego podziału takie zestawienie jest IMHO dobre.

Olekbiker

  • 16 / 5817
  • Nowy użytkownik
23-07-2008, 10:45
Niecierpliwie czekamy na kolejny odcinek:) (symulacja aktywnej zwrotnicy).

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
23-07-2008, 17:46
Teraz spróbujmy przeprowadzić aktywny podział. Tak ”z powietrza” - woofer można przefiltrować podręcznikowym 2nd LR @ 120Hz (lowpass rzecz jasna). Ponieważ roll-off średniaka związany z rezonansem w obudowie jest wyżej niż dla woofera a więc wcześniej tnie SPL i kręci fazę, dla średniaka dajemy filtr highpass 1st order. Znowu - orientacyjnie licząc wypadałoby żeby miał on przy tych 120Hz tłumienie nieco większe niż 3dB (sam roll-off daje tam ok. 1.5dB) dlatego znowu ”na czuja” daję f3 równe około 120Hz*1.4 (żeby mieć tłumienie ok. 4.5dB przy 120Hz) a więc 1st @ 170Hz. Do tego końcówka mocy obsługująca środek i górę powinna mieć wzmocnienie napięciowe 6dB (2 razy) mniejsze niż basowa. Polaryzacje powinny być efektywnie odwrotne, podział ma być akustycznie 2nd order. Zapowiada się zupełnie nieźle z punktu widzenia wytrzymałości mocowej - zarówno wychyleniowej jak i termicznej średniaka…

Oczywiście w praktyce należałoby jeszcze odfiltrować break-up woofera jakimś notchem - na aktywnej indukcyjności, podwójnym T albo może nawet pasywnie - układem rezonansu równoległego w połączeniu z kompensacją indukcyjności układem RC. Filtr średniotonowca jest banalny w realizacji, można go zrobić zmniejszając konda na wejściu końcówki mocy tak żeby dał to f3=170Hz w połączeniu z rezystancją wejściową końcówki.

No i rysunki:

- schemat poglądowy - konfiguracja, filtry, wzmocnienia końcówek.

- na pierwszym mamy charakterystyki SPL. Jak na filtry wymyślane ”na czuja” całkiem nieźle - właściwie nie bardzo widzę co można tutaj poprawić, od pierwszego kopa jest dobrze. Akustycznie podział wyszedł nieco wyżej (przy 170Hz) niż elektrycznie (120Hz). Baffle steps i różne wzmocnienia zrobiły swoje. Reverse null jest głęboki, fazowo jest też dobrze, minimalne problemy zaczynają się powyżej 1k (bo w modelu uwzględniłem 8cm cofnięcia centrum akustycznego woofera względem średniaka) ale w praktyce filtr lowpass średniaka trochę tam pomoże. Bas minimalnie opada w stosunku do środka ale pamiętać należy że baffle steps są pokazane w całości, tak jakby wyszły w warunkach idealnie bezechowych. Poza tym - górkę na charakterystyce średniaka między 400Hz a 1k można zmniejszyć ścięciami krawędzi jak i filtrem podziału środek - góra, trochę jak przy kompensacji BS w 2-way.

- drugi rysunek - wychylenie średniotonowca bez filtru oraz z filtrem 1st @ 170Hz, dla sygnału 22V RMS na wyjściu końcówki mocy (z filtrem oczywiście mniej o jego atenuację w danym miejscu) - odpowiadającego 80W RMS. Bez filtru - tragedia, głośnik właściwie bottomuje przy 20Hz, z filtrem pełny spokój - wychylenie osiąga niewiele ponad 2.5mm w najgorszym miejscu. Pamiętać należy że 80W RMS na średniotonowcu pojawi się dla poziomu sygnału wejściowego który (nisko, gdzie filtr lowpass prawie nie atenuuje) dałby na basowcu jakieś 7 razy więcej mocy a więc 560W RMS (4 razy z racji 6dB wyższego wzmocnienia napięciowego oraz 1.8 raza na cześć niższej rezystancji cewki).Tym niemniej to średniak przetwarza najbardziej mocowo wymagający zakres a woofer jest filtrowany o 6dB już przy 120Hz. Zupełnie nieźle - można by nawet pomyśleć o obniżeniu podziału, jednak moce termiczne też należy brać pod uwagę i dlatego zostałbym przy tym co jest.

Pojawia się pytanie - czy warto tutaj coś poprawiać?

Zawsze można odsłuchowo zmieniać proporcje basu i środka zmieniając wzmocnienia napięciowe obsługujących je końcówek. Tyle że bawiąc się w coś takiego łatwo wpaść w pułapkę ”hiperdetaliczności” albo ”walenia basem” dlatego ostrożność jest wskazana.

Można by też zrobić podział akustycznie 4th na filtrach 4th / 3rd ale to oznaczałoby większe zniekształcenia fazowe jak i komplikację układu (może nawet dwa dodatkowe wtórniki w torze średniowysokotonowym) za to jeszcze zmniejszyłyby się problemy z falami stojącymi w obudowie woofera, może dałoby się uniknąć notch’a na break-up. Wychylenia średniaka uległyby dalszej poprawie, jednak tutaj już dla zwrotnicy 2nd jest lepiej niż dobrze a obniżanie podziału nie ma dużego sensu z racji obciążeń termicznych i potrzeby ich sprawiedliwego rozdzielenia między przetworniki. Podziału 4th nie mam jeszcze przemodelowanego - mogę spróbować to zrobić w miarę zapotrzebowania. Dla siebie bym go raczej nie robił. A możemy też przejść do symulacji zwrotek pasywnych.

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
23-07-2008, 17:48
No i kolejny błąd - obrazek "konfiguracja" dodałem na samym końcu i w opisie są błędy - SPL jest na drugim rysunku a wychylenia na trzecim.

misiomor

  • 2094 / 5866
  • Ekspert
23-07-2008, 20:27
Minimalna poprawka - jakby komuś było za mało średniego basu, można zwiększyć dobroć filtru woofera. Na początek lajtowo - z 0.5 (LR) do 0.6 (minimalnie wyżej niż Bessel). Zyskujemy ok. 1dB przy 120Hz. Nie wypowiadam się jak jest lepiej - to zależy od pomieszczenia i gustu.

Krs47

  • 1037 / 5864
  • Ekspert
23-07-2008, 21:09
Misiomor bardzo ładnie Ci to wyszło ;)

Szkoda, że ten Dayton to taki potwór, bo może sam bym się skusił na taką rozbudowę swoich monitorów... W każdym razie jestem jeszcze ciekaw wersji pasywnej filtrów, bo dodatkowe kanały to dla mnie spora komplikacja toru i nie wiem czy nie wolałbym dołożyć kilka stówek do zwrotki, niż kupować dodatkową końcówkę.