2013年2月24日 星期日

Project -- Altec A5 -- 中低音測量

先測量各音路特性,驗證是否與規格相符、是否有瑕疵;
mic擺靠近單體,以壓低空間效應;
正對每個單體的軸線,避開擴散性問題;
測量前先確定設備沒問題,驗證擴大機的頻譜與諧波失真都相當低;
再來的問題是音量該設定為多少?
失真與音量相關,因此取音量為實際聆聽位置約75dB,則單體前得要約100dB,
這音量對這些效率超高的單體來說實在是小事,DAC直入後級,振幅只要一點點就夠了。

中低音單體Altec 515B,上:左聲道,下:右聲道
確實能唱到30Hz,但振幅太低,約比平均值低9dB,大約160Hz就開始陡降了,
原廠規格雖然也寫著能唱到20Hz,卻沒標示振幅,原廠箱體設計也只到100Hz。

改看累積200ms的振幅頻率響應
 一如瀑布圖,200Hz處最高,兩側陡降,
若看相位,
該處也正是相位變化處,以下頻率的相位相當平直,以上也是
老哥這箱體其實是湊來的,仿Onken的箱體,為了美觀,號角塞進去,
又為了讓二單體的發聲點一致,再仿Altec箱體做了個弧狀近似號角,但又再發現位置算錯,再讓中低音單體往後退,那個近似號角又多了段喉管,
這段相位變化或許便是因此而來...

相位圖顯現60Hz以下相位又落後,
這箱體粗略估算共振頻率為40Hz左右,與這相位圖挺接近。
原本是單一個箱體,推算共振頻率相當高,約70Hz,
規格上能唱到20Hz的單體這麼運用未免太可惜了?於是試著加個同樣體積的箱體,目標是共振頻率40Hz,
沒想到,實測結果遠比預期差哪...
這單體真的那麼差嗎?還是箱體的問題?
來看看振幅頻率響應全頻段
看來不太妙...顯然140Hz的倍頻凹,180Hz的倍頻凸,這可能是喇叭箱內背波效應喔...
做個實驗,拆掉背板,等於是開放障板式,
紅:封閉,藍:開放
啊哈~注意綠色圈,果然如預期,40Hz左右差了3dB!
另外桃紅色圈則可能是背波反射造成的,這另外開一題討論(  )。
改看瀑布圖,上:封閉,下:開放
不封背板顯然比較平直,200Hz那凸出相對而言比較小。
但,這低頻還是太差了吧...
(紅:封閉,藍:開放)
就算取峰值的-6dB為平均值,那麼-6dB點會是80Hz,簡直是小喇叭等級的...
搞這麼大個單體與箱體只能唱到80Hz?沒搞錯吧?
會不會...這低頻是被那個近似號角的結構限制住?

來個對照組, 裝到這箱體測,就是只有單個箱子,
背板也是開放不封,來看看差異,上:雙箱體開放式,單箱體開放式
啊哈~果然,200Hz的凸出消失,整個拉平,
那,這低頻能延伸到多少呢?
取平均值(綠色)的-6dB,約為52Hz,差真多...
52Hz這數字似乎還是不太漂亮...那麼大一個箱體耶?
這得回頭來注意一下,這可是開放箱體喔~正面波與背面波會繞過箱體融合導致振幅衰減,波長越長就衰減的越嚴重,
圖上可見90Hz以下就呈現幾乎線性衰減囉...這個箱體深約52cm,背波繞射到前面會比正面波慢至少104cm,推算得165Hz正好差180度,反相,振幅會凹,330Hz正好差360度,同相,振幅會凸,與測量結果相符。
而比170Hz更低的頻率,背波與正面波的相位漸次縮小,振幅因此也會漸次衰減。
來看看同一個箱體,裝上TAD1601(藍)與Altec 515(紅)比較
二者80Hz以下幾乎相同,證實確實是箱體決定這段響應。

以此推論,若用上雙箱體,則背波與正面波行程差為二倍,低頻延伸曲線會低一個八度,前面那個52Hz/-6dB會壓低到26Hz!如果單體有這個實力...
或是說72Hz/-6dB壓低到36Hz/-3dB,夠漂亮吧?

那,200Hz的相位呢?少了那段近似號角結構,當然也拉平了,
順便注意40Hz處的相位也沒有密閉箱那較大的變化。

回過頭來看頻率的另一頭,上:雙箱體,下:單箱體
單箱體少了近似號角,唱到2KHz都還不錯哪~這就容易與中高號角銜接了。
另外二者都在500Hz處凹,我懷疑這是箱體的共振頻率,四個箱子、四個單體的交叉組合都有同樣的狀況,敲擊時以RTA測量正是這頻率,
這頻率很重要,正是人聲基頻,厚實與否由這頻段決定,該補強箱體結構以解決這問題。
再來看失真,這是最後單箱體不封背板掃頻的錄音檔頻譜
看來諧波失真還不少,那段陰影處約160~660Hz,三道諧波是2, 3, 5次諧波,其中3次諧波還比2次高,實在挺糟糕...
這大概也就是500Hz凹的原因囉...

以上摘要,Altec 515B若裝在開放背板式單箱體,頻寬可達52~2KHz/-6dB,已符合原先期望;
若改掉雙箱體那近似號角面板,則可能可達26Hz/-6dB或36Hz/-3dB,那就真的是excellent了...

至於開放箱體的背波,那當然是交給DRC處理囉~
104cm深的箱深的背波,等於密閉箱離背牆同等深度的間接音,不經過DRC本就不行;
除去背板後,又能收單體振膜運動較少干擾這好處。

相關討論在此 http://www.miaofoundry.url.tw/phpbb/viewtopic.php?f=4&t=3373&start=0

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