Баффл-степ и комнатные измерения

[Jason_Creek]

Кому вы верите? Кстати: одна из кривых была выходом лазера, направленного на блестящее пятно на конусе. Можем ли мы предположить или нет, что бесконтактный лазерный метод должен (конечно) давать «самые истинные» результаты с учетом очень высоких финансовых вложений?

Извините, но учитывая, что выполнение этих измерений, их постобработка и построение графиков заняли около 15 часов, я скрыл точные детали для публичного просмотра.

Проведя измерения низких частот с микрофоном, расположенным близко к динамику, мы должны найти способ совместить это с измерениями средних частот в дальней зоне и измерений ВЧ. Вот где начинаются настоящие проблемы.

Все измерительные системы, включая систему Klippel, в которой не используется настоящая физическая безэховая камера, должны математически манипулировать двумя измерениями частотной характеристики: одно выполняется очень близко к низкочастотному динамику (скажем, на расстоянии 5 мм от пылезащитного колпачка - почти соприкасается) и другой сделан, скажем, на расстоянии 1 м (стандартное безэховое расстояние от динамика до микрофона).

Все эти подходы к двойным измерениям основаны на объединении этих двух очень разных измерений в одно обычное широкополосное измерение безэховой частотной характеристики 20 Гц - 20/40 кГц. Математика проста - слишком проста - и во многих опубликованных статьях она полагается на поиск единой частоты, на которой две кривые могут быть пересечены и пройдены вместе, обычно около 200–300 Гц. Но, как мы увидим, это грубое упрощение гораздо более сложной проблемы.

По моему многолетнему опыту в этом вопросе, результат вырезания и вставки может быть любым, каким вы хотите его видеть, в зависимости от частоты, которую вы выбрали для пересечения измерений. Если у вас есть широкополосное измерение одного и того же динамика в безэховой камере (на расстоянии 1 м), вы можете буквально распечатать и сдвинуть две кривые самостоятельного измерения вверх и вниз по уровню и частоте, пока не выберете частоту перехода, которая визуально соответствует общей реальной безэховой кривой. . Но если бы у вас не было этой безэховой кривой в качестве ориентира, если бы вы дали десяти звукорежиссерам измерения ближнего и дальнего поля и попросили их вырезать и вставить их в широкополосное измерение, вы бы получили десять очень разных вариантов. с какой частотой и на каком уровне их объединять. Это нечеткое решение сложной акустической проблемы.

На рис. 4: измерение частотной характеристики в широкой полосе частот 50 Гц - 40 кГц (горизонтальная ось) (ось вершин, дБ).

Допустим, у нас нет безэховой камеры. Все, что у нас есть, - это задний двор, на котором можно сделать наши двойные измерения, и два измерителя рядом с НЧ-динамиком и на расстоянии 1 м от него. По сравнению с истинным безэховым измерением я выделил зеленым диапазон частот, который можно было бы достоверно зафиксировать, если бы микрофон был расположен очень близко к низкочастотному динамику. Я выделил красным цветом диапазон частот, который будет достоверно захвачен в нормальной отражающей среде после применения некоторого временного окна.

Теперь вы увидите, что, если нам повезет, существует достоверное перекрытие частоты / дБ между двумя диапазонами (выделено коричневым цветом). Хорошие новости! Возможно, мы сможем произвести широкополосное измерение из двух наших измерений на заднем дворе.

Но что, если нет очевидного, плавного, правдоподобного перехода энергии измерения басовой единицы и измерения 1 м?

Очень большая проблема. Не существует гарантированной методологии, которая будет работать для всех ораторов во всех обычных средах с любой системой измерения, несмотря на многочисленные теоретические работы по этому поводу.

Итак, вот суть дела. Предположим, что у нас под рукой нет безэховой камеры - а даже если бы мы и имели, это еще одна банка с червями, которую мы могли бы исследовать - мы обязаны использовать процесс «сшивание двух измерений в одно безэховое измерение».

[Jason_Creek]

Здесь от производителя испытательного оборудования CLIO приводится выдержка из их статьи о технике. Я обращаюсь к рис. 5 A и B, это очень типичная ситуация, которую технический специалист по бескамерным акустическим системам или обозреватель может найти после проведения своих акустических измерений низких и средних / высоких частот, не имея доступной камеры.

На рис. 5A мы видим нанесенную зеленую кривую вывода звука (левая ось, дБ) басового блока в диапазоне звуковых частот (горизонтальная ось, Гц).

Вы видите плато около 100 Гц, а затем по мере увеличения частоты выход басового блока уменьшается в дБ. Если вы сравните зеленую кривую с графиками в моем первом графике, хотя у моих измерений нет такого широкого плато, у него действительно сужается по уровню с увеличением частоты: это характеристика всех акустических измерений, сделанных очень близко. к низкочастотному динамику. Это вовсе не означает, что выходной сигнал басового блока измеряется или звучит так на приличном расстоянии от динамика, скажем, в 1 м.

Теперь посмотрите на красную кривую на рис. 5A. Это выходной сигнал средних и высоких частот тестируемого динамика. На самом деле, поскольку мы физически не закрывали и не отключали низкочастотный динамик, он все еще немного влияет на красную кривую, но, как вы можете видеть, красная кривая имеет градиент, противоположный зеленой: она показывает спад НЧ элемент; зеленая кривая показывает спад среднечастотного / высокочастотного элемента.

А теперь закатайте рукава в уме! Ты храбрый, да? Вы не боитесь делать ставку (или хотя бы на следующий успех в дизайне, обзоре и продажах) на создание шелкового кошелька из уха свиньи …

Убедите себя с полной уверенностью, как это сделал инженер, исследовавший вышеупомянутый динамик, что очевидная, точная и определенная частота (синяя стрелка) для объединения характеристик ближнего и дальнего поля составляет 300 Гц. Не 200 Гц или 500 Гц (где на самом деле они довольно близки в дБ), не 273 Гц или любая другая частота, а именно 300 Гц. Затем поднесите лезвие электронной бритвы к зеленой и красной кривым и соедините их вместе так, чтобы для этих волшебных 300 Гц использовалась только зеленая кривая, а затем, начиная с 300 Гц и выше, используется только красная кривая - вы сделали комбинированную кривую Рис. 5Б.

И эта результирующая широкая депрессия, которую показывает комбинированный отклик в диапазоне от 175 Гц до 600 Гц: действительно ли это правдоподобно?

Если вы приняли это решение о частоте 300 Гц неправильно, вы можете представить, что, комбинируя эти отклики, вы либо переоценили, либо недооценили вклад уровня низких частот в комбинированный отклик системы, потенциально на несколько дБ.

И это может быть катастрофой, потому что все частотные характеристики громкоговорителей вращаются вокруг выходного сигнала на частоте 100 Гц или около того, и ничего нельзя сделать, чтобы увеличить выход басов на этой частоте. Разработчик имеет возможность снизить среднюю / верхнюю мощность звука по сравнению с басами в кроссовере, но если он переоценил мощность низких частот, в результате получится динамик со слишком большим количеством средних и верхних частот: пронзительный и тонкий, даже если измерения выполнены с вышеупомянутый метод показывает, что динамик правильно сбалансирован по звуковому диапазону.

Надежные измерения широкополосной частоты - самая большая проблема, с которой сталкивается разработчик акустических систем. Вы заметите, что современные журналы Hi-Fi перестали даже пытаться проводить широкополосные измерения рассматриваемых громкоговорителей: обратите внимание на самую левую (самую низкую) частоту на горизонтальной оси опубликованных графиков частотных характеристик. Бьюсь об заклад, это не 20 Гц или около того, поэтому наша способность получить целостное восприятие всех басов, средних и верхних частот всего выступления динамика отклоняется от субъективно исключительно важного вывода низких частот.

P.S. Теперь вашу храбрость можно проверить, прочитав последний параграф на странице 7 приведенного выше примечания по применению CLIO и, в частности, размышляя над словом, которое следует за словом «отчасти».

Трудность объединения двух безэховых акустических откликов в один квазибезэхогенный отклик не нова и не была полностью решена - и не будет. Он основан на использовании двух приближений измерения для синтеза определенного измерения, и очевидно, что это недостижимо. Настоящая проблема проста: насколько ошибочен синтетический квази-безэховый отклик по сравнению с «реальным» измерением динамика в камере хорошего качества со свободным полем.

Вскоре после того, как примерно в 1981/2 году меня посетил Стив Темм (бывший B&K), чтобы обсудить эту тему и новую лазерную измерительную систему B&K, он представил здесь документ, в котором резюмируется техника в AES.

[Jason_Creek]

В частности, на его рис.14 показана критическая необходимость перекрывающейся полосы частот, определяемой как частотная область (от более низкой частоты к более высокой частоте), где градиент отклика spl dB только для низких частот ближнего поля соответствует градиенту средней частоты. / ВЧ ответ. Выбор частоты сращивания или сшивания в середине этой (узкой) полосы частот с общим градиентом был бы разумной идеей - он отметил предложенную частоту сращивания значком X ниже.

Но что, если, как показано на рис. 5A нет подходящего градиента?

Рядом вот проблема (графики масштабированы одинаково):

Я подчеркиваю: чтобы эта техника работала надежно, в измерениях должно быть перекрытие частот, чтобы правильно масштабировать вклад только басов и средних / верхних частот в синтетический квазибезэхогенный отклик. Если в обоих измерениях нет совпадающих данных spl / частоты, можно только догадываться об их относительной пропорции к широкополосной безэховой характеристике.

Темм подчеркивает это на своем рис. 9, где наблюдается хорошее перекрытие частот. Относительная громкость измерения низких частот по сравнению с более удаленными и более тихими средними / верхними дБ измерениями легко регулируется, сдвигая диапазон низких частот вниз по графику до тех пор, пока, благодаря широкой области перекрытия, он не окажется на спине от середины / верха. измерение, готовое к сшиванию вместе с квазибезэховым ответом.

Итак, проблема заключается в следующем: как вы можете проводить измерения, которые бы отображали перекрытие частот, учитывая, что без мертвого помещения вы неизбежно будете иметь искажающие эхо? Это действительно сложно - нет простого ответа или модного оборудования - и это основная причина того, что опубликованные измерения неверно оценивают басовый вклад оцениваемых громкоговорителей. Либо слишком слабый бас (относительный средний / верхний), предсказанный из-за неправильно сшитых ответов, либо, что чаще кажется, слишком много басов.

И надо сказать, что только очень большие деньги могут купить вам нашу головоломку измерения. Ничто не заменит настоящую большую мертвую камеру со свободным полем стоимостью в несколько миллионов долларов. Все остальные решения являются приблизительными.

[Jason_Creek]

https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?attachments/ansi-cta-2034-a-pdf.45978/

По ссылке документ о способах измерений в комнате и соотношения их с безэховыми измерениями.

Идея максимально простая - сделать всего один референсный замер НЧ-громкоговорителя в безэховых условиях и в комнате, получить разницу от вычитания этих замеров, и эту разницу использовать во всех остальных замерах уже в комнате. 😉

[Jason_Creek]

Фото одного дуера  Аляски.