Illuminatus skrev:Rejäl pall med element. Som julafton antar jag att det var
Ah ok. Alltså vad är Q-värde egentligen? Finns det någon referens som man skall jaga efter liksom eller är det beroende på vilken typ av ljud man föredrar?
Skall kolla den
Lite om Q-värde av dom som kan.
Bestämningen av:
Optimala Frequency Response Curves i basområdet
En studie av hörbarheten av olika bas inpassningar av Ingvar Ohman.
Publicerad i Musik och Ljudteknik, Sverige.
A. Historia och lyssnar referenser
Syftet med denna studie var att bestämma, med lyssningstester i en objektiv situation, vilken avvikelse från en optimal frekvenssvarskurva i basområdet är ohörbara. Det var också önskvärt att fastställa någon typ av subjektiva beskrivning av "ljud" från olika avvikelser från de "optimala kurvorna". Denna sista uppgift gav två ytterligare uppsättningar av kurvor. Dessa två kurvor visar hur du minimerar ett subjektivt distorsion från en dynamisk och statiska synvinkel, trots större mätbar minskning av basljudet.
I det fall när man, av en eller annan anledning, vill utforma ett högtalarsystem med en kurva svar som avviker från de "ohörbara kurvorna" (till exempel för att få rutan storlek, effektivitet eller effektkapacitet), skulle jag föreslå en kompromiss mellan de båda den dynamiska och statiska egenskaper. (Utom, naturligtvis, om du begär en färgning från högtalaren.)
Senare experiment utförda med ett stort antal människor har visat att, i viss mån, audiofiler föredrar dynamiska mer än de statiska egenskaper, medan den genomsnittliga lyssnaren verkar fästa större vikt vid den statiska beteende. Klassiskt inriktade portade lådor (flat kurva ner till fh, då 24dB / oktav rolloff därefter) med en 40 Hz gränsfrekvens också hantera väl med den genomsnittliga lyssnaren. Men audiofiler och livekonserter lyssnare reagerar ofta till skarpare avskurna från statiska optimering med kommentarer som: "Basen är kantighet, trött, undynamical, omusikalisk, dånande, onaturligt." och så vidare. Å andra sidan är de audiofiler och livekonserter lyssnare har mindre kritik för den större avskurna utbud med dynamiska optimering. Vissa har till och med sagt "Mer luft, mer distinkt, renare basåtergivning" om hörbart reducerade men dynamiskt optimerade kurvor. Samma kurvor som vanliga lyssnare kallar: "Basen har gått ner i vikt, låter kallt, inget djup", och så vidare.
Hittills alla diskussioner har handlat om linjära system, vilket innebär de som är utan snedvridning. Men i verkligheten, icke-linjära förvrängningar ger en stor del av den hörbara förändring av den reproducerade ljudet från kommersiellt tillgängliga högtalare. (Detta kommer att diskuteras vidare i texten under rubriken "Statiskt optimerad slutet lastbilar".)
Förhållanden som valts för den ursprungliga studien (1981)
För att kunna testa egenskaperna hos människans hörsel i basområdet på ett objektivt sätt, är det nödvändigt att ge personen i testet en referens att jämföra avvikelserna med. Om de experimentella resultaten skall vara av något värde, är det viktigt att hänvisningen är som "sant" som möjligt när du skapar villkoren i ljudåtergivning. Därför har följande testförhållanden krävde:
1. All lyssnande bör ske i en eko fri (ekofri) miljö.
2 Referensreproduktionskedjan bör ha en rak frekvens ner till åtminstone 12 Hz. Detta inkluderar hela kedjan från mikrofoner, via bandspelare och förstärkare, till monitorhögtalarna.
3 Den musikaliska / ljudmaterial som ska användas bör variera över ett brett område från nästan helt statiska ljud (t.ex. de lägsta tonerna från stora organ), som nästan helt dynamiska basljud (t.ex. symfoniska bastrummor, dörrar stängda för trånga små rum) . Om en timme av testmaterialet uppsamlades för studien.
4 Den elektroniska filterbox som ska användas för att simulera de olika inriktningar bör ha fullständig flexibilitet för att simulera alla tänkbara inriktningar för både ventilerade och slutna lådor. En specifikation av en S / N bättre än 100 dB och distorsion mindre än 0,1% under 0-20.000 Hz frekvensområdet efterlystes också. Det kan framhållas att dessa specifikationer inte är tillräckligt för alla ljud ändamål, men för en bas range bara studera kraven är lägre.
förfarandet
(1) För det första ekot fri miljö skulle upprättas. Det är vanligt att många faktiska eko fria rum har rum influenser så höga som 200 Hz. Då det blir värre det lägre i frekvens du går. Vad jag behövde var fritt fält ner till 10 Hz, vilket är mycket lägre än en vanlig eko ledigt rum. Det enda alternativet var att använda en en riktigt fritt fält! Detta kan hittas på toppen av en hög hus med en brant taknock eller tillräckligt högt upp i luften för att kunna bortse från marken reflektion. Valet gjordes att använda ett högt träd, 12 meter upp. Avståndet mellan högtalarna och testpersonen var inställd på 0,5-1 meter, och intensiteten i mark reflektion uppmättes till 1/700 av det direkta ljudet.
(2) Nu höga specificerade referensutrustning skulle bestå. Av dessa mikrofonerna där minst problematisk. Två mätnings mikrofoner användes, med en gränsfrekvens på 0,2 Hz. Den andra länken var mikrofonförstärkaren. Den byggdes med hjälp av diskreta komponenter och var försedd med en AC-koppling av 0,1 Hz. Bandspelaren som valdes var en Technics. Det kan på den lägsta hastigheten når 8 Hz efter en liten ändring. Sortimentet 10-20 Hz var försedd med en liten hiss. Effektförstärkaren var DC-kopplad. Slutligen återstod högtalarna ska utformas. Efterfrågan på ljudtrycket var måttlig, eftersom lyssnings skulle ske på ett kort avstånd. En kontroll av det inspelade materialet visade att området under 25 Hz krävs mycket mindre ström kapacitet. Valet var för 6,5 "bas förare i 48 lådor liters. För att få de parametrar som krävs på enklast möjliga sätt, utan användning av för mycket utjämnings korrigering, var kon massan mycket ökat och suspensionen något modifierad. Med dessa modifieringar i snitt frekvens var 10 Hz. Området mellan 10 och 20 Hz visade en minskning kompletteras med ökningen från bandspelaren. hela reproduktionskedjan visade ett svar inom +/- 1 dB mellan 11 och 160 Hz. en övre rad, inte av undantags hög kvalitet, tillsattes för att uppfylla en önskan att ha en "riktig" referens och hade ett svar på +/- 2 till 3 dB upp till 20 kHz. Denna högtalare var långt ifrån optimerad för normal musiklyssning. Först, det hade en rak frekvens i ett fritt område, andra, känsligheten var sensationellt låga (ca 74 dB per W!) utan motsvarande hög effekt kapacitet (det var 100 W). för detta experiment, men högtalarna där perfekt.
(3) Den musik / ljudprogrammaterial skulle väljas, och registreras. Inspelningarna var gjorda, med få undantag, i naturliga akustiska omgivningar. Bara om alla instrument med basljud spelades in, även de med sin grundton i det högre basområdet (t.ex. pukor).
(4) Den elektroniska lådan var utrustad med fyra rattar representerar koordinaterna för polparen. Den hade också en tre-vägs switch för att ta bort en pol par eller ersätta det med en enda nolla polen (aperiodisk svar). Genom att använda den första, slutna kunde simuleras, och med det enda noll pole var det möjligt att simulera dipol högtalare.
B. lyssningstester: optimal frekvenssvarskurvor
Det ursprungliga syftet med testerna var bara att få gränserna för "tillåtet" frekvenssvars avvikelser i basområdet. Det var snart uppenbart att, även om det var möjligt att hitta dessa yttre gränser, var det inte tillräckligt för att hålla sig inom dem! Ja, kanske inte fullt så förvånande, eftersom uppenbarligen mycket skarpa kurvor med inom dessa gränser kan producera stora grupp förseningar. Hur som helst, det var en överraskning att vad små avvikelser när hörbara. Det var nödvändigt att upprätta en hel uppsättning kurvor för att få ett användbart resultat, och detta erhölls med sju kurvor. När du bor på dessa kurvor, eller mellan två av dem, är det möjligt att göra de anpassningar "ohörbart".
optipic1.gif
Optimala basområdet frekvensresponskurvor (statiskt och dynamiskt ofärgad). Tillåten avvikelse från någon kurva, men inte utanför kurvorna 1-7, är följande:
50 Hz: 1,0 / -0.5 dB, 40 Hz: +1.5 / -1.0 dB, 30 Hz: +1.5 / -2.0 dB, 20 Hz: +1.5 / -5.0 dB, 15 Hz: 2,0 / -10 dB, 10 Hz: 3,0 / -15 dB, 7 Hz: 5,0 / -25 dB
Upprepade experiment under djup koncentration visade att kurvan 7, vid användning av de mest avgörande musiktestsignaler, kunde detekteras med statistikutfall vars sannolikhet var lite högre än vanligt gissa. Anledningen till att kurvan 7 är placerad bland de "optimala" kurvor, är att rummet kommer att höja svaret omkring 10 dB under 20 Hz. Kontentan av denna infrasvars höjden är att optimal kurva 7 inte bara ska godtas, men också i ett rum är mycket nära den ideala kurvan att optimal kurva 6 kan övervägas. I stället kan det vara nödvändigt att förkasta kurva 1.
C. De lyssningstester: semi-optimerad frekvensresponskurvor
Som steg 2 var att undersöka om kurvorna kunde skäras ytterligare av om olika testsignaler reducerades. Det var snart konstaterade att det var möjligt att dela upp musik / ljud i två huvuddelar, placera helt andra krav på frekvenssvarskurva. Å ena sidan har de dynamiska testsignaler (t.ex. bastrummor, stämpling på ett trägolv, stängning av dörrarna, pizzicato på kontrabas och liknande ljud) allvarligt snedvrids genom tvära böjar i responskurvan. Då igen, gjorde det inte så stor roll om hela basområdet var lutas försiktigt mot lägre frekvenser:
optipic2.gif
Dynamiskt optimerad frekvensresponskurvor i basområdet. OBS: den övre tjockare kurvan representerar den skarpaste cut off som är acceptabelt både statiskt och dynamiskt.
Å andra sidan har vi de statiska signaler (t.ex. organ bas tuba, etc.). Med dessa signaler var det viktigt att hålla en balans mellan basområdet som helhet (20-150) och det övre området (150-20 000 Hz). Det visade sig vara ljudmässigt bättre att skära av ganska kraftigt och utjämna återstående bas med en hiss i kurvan precis ovanför gränsfrekvensen.
optipic3.gif
Statiskt optimerad frekvensresponskurvor i basområdet. OBS: den övre / vänster tjockare kurvan representerar den skarpaste cut off som är acceptabelt både statiskt och dynamiskt.
När gränsfrekvensen närmar sig 60 Hz en något resonant och dånande kvalitet dök upp, särskilt på den manliga rösten, om den återstående basen höjdes för att kompensera för den förlorade låg bas.
Senare experiment har visat att detta problem, på grund av unlinear egenskaper, är mycket värre från slutna betonas lådor än från portade lådor, där ökningen är producerade av ventilen. Det kan tyckas lite märkligt eftersom cutoff är mycket brantare från den ventilerade designen, men förklaringen kommer senare i texten finns i "Unlinear egenskaper Slutna".
Den halv optimalt (inte att förväxla med optimal) kurvor med olika mängder cutoff är som de "optimerade kurvor" som presenteras av två uppsättning kurvor dividerat med dynamiskt och statiskt optimerade kurvor. I båda fallen kurva nr. 7 (den skarpaste cutoff som är acceptabel både statiskt och dynamiskt) plottas som referens.
Slutna: Optimala kurvor
Här har jag begränsat uppsättningen till tre kurvor, var och en uppkallad efter föraren resonansfrekvensen i lådan, 14, 20 och 33:
optipic4.gif
Exempel på optimala frekvensresponskurvor för slutna lådor.
Curve "33" är den som är närmast optimal kurva 7, och lämpar sig väl för de flesta rum.
(fo = 33Hz, Q = 0,707)
Curve "20" är anpassad för ett rum på 20 kvadratmeter. Om rummet är helt täta, är svaret härskare platt ner till 0 Hz!
(fo = 20 Hz, Q = 0,5)
Curve "14" är analogt anpassad för ett rum på 40 kvadratmeter.
(fo = 14 Hz, Q = 0,5)
Båda de två sista kurvorna representerar en aperiodisk lågfrekventa slutet inriktning (QTc = 0,5 och svaret är -6 dB vid resonans).
Nackdelen med stängda lådor för dessa anpassningar är att de behöver fyra gånger konen området, eller en längre utflykt förmåga (stroke), för att kunna producera samma ljudtryck med samma distorsion som portade lådor (en 8 "portad förare ungefär lika med två 12 "drivrutiner eller en 15" driver monterad i en sluten låda).
Dynamiskt optimerad stängda lådor
Här kommer jag att presentera några enkla matematiska regler, snarare än frekvensresponskurvor. Det bör vara tillräckligt för att hålla systemet Q den 25 / fo. Om du vill ha en cutoff högre än 50 Hz, bör Q fortsätter att sjunka under 0,50 enligt formeln. För fo vid lägre frekvenser, bör Q inte vara högre än 0,707, och under 33 Hz Q ska gradvis närma sig 0,50, som i de optimala kurvorna "20" och "14" fördunklingen ovan.
Statiskt optimerad stängda lådor
Även här förklarar en del matematik det bäst. Om du väljer att klippa högre än för den optimala kurvan 7, behövs en ljud ersättning för förlorad bas för att öka det som är kvar av basområdet. Ett lämpligt val av ersättning: Q = 1 / sqrt2 * (fo / 33) ^ 0,65. Högre fo frekvenser än 85 Hz rekommenderas inte under några omständigheter. Redan vid 85 Hz behöver vi en kompensations uppsving på 3 dB vid 100 Hz. och här anger vi vad som antytts tidigare:
Nonlinear egenskaper stängda lådor
Jag nämnde tidigare att örat, i motsats till vad man från början kan tro, föredrar den ersättning som kan göras med statiskt optimerade portade lådor under samma ersättning som tillämpas på slutna lådor. Det finns två skäl till detta.
Orsak 1: Konerna i stängda lådor har sin hastighet maximum inträffar i frekvensområdet, som lyfts i amplitud. Ventilerade lådor, å andra sidan, har deras hastighet minimum vid de lyfta frekvenser (om Helmholtzresonans av lådan har använts för att skapa hissen). Vid utformningen för statiskt optimerade kurvor, detta resultat i ett problem för sluten låda - amplituden och distorsion maxima sammanfaller för sluten låda, medan den maximala amplituden sammanfaller med den snedvridning minimum för portad låda.
Orsak 2: En höjd från en sluten låda driver, på grund av termiska skäl mer desto starkare du spelar. För en portad låda kommer dock höjden minskar med ökad nivå, på grund av termiska skäl och förluster i ventilen.
D. Ett försök till en "allmän" optimering för ventilerade och slutna lådor
För det första vill jag säga att denna del av rapporten har lämnat målet vetenskapliga världen. Det handlar om min egen personliga smak nu. Följande anpassningar är definitivt hörbart. Du kan fortfarande försöka balansera felen för att hitta den bästa möjliga anpassning, även för en mindre än idealisk responskurva, om omständigheterna hindrar en design enligt de optimala kurvorna. Min personliga erfarenhet är att en semi-optimerad portad låda låter bäst om du börjar med en 4: e ordningens Butterworth anpassning, och sänka fh frekvensen med 20-25%. När det kommer till stängda lådor, jag är rädd att jag har funnit att det mest klassiska av alla inriktningar, den med QTc = 1 / sqrt (2) = 0,7071, ger den bästa kompromissen mellan dynamiska och statiska beteende. Möjligen fortfarande kan en lite lägre Q-värde, som Q = 0,65 att föredra.
Om möjligheten uppstår, rekommenderar jag att alla försök att utforma äkta "optimala kurvan" högtalare. I jämförelse, de halv optimerade konstruktioner (dynamiskt, statiskt eller något däremellan), verkar vara av lägre sonic och musikalisk kvalitet för lyssnare med större förväntningar.
Bokningar E.
Flera gånger i texten, har de så kallade "optimala kurvor" kallats "ohörbart färgade" jämfört med en rak frekvensåtergivning. Jag vill särskilt framhålla följande:
1 För att uppnå en invändningsfri basåtergivning är det uppenbart att systemet inte får ha någon av de potentiella brister. Bortom efterfrågan för att uppfylla de optimala kurvor, måste systemet ha en distorsion långt under tröskeln för hörbarhet vid ljudtrycksnivåer som skall användas. I praktiken distorsions värden på 10-20% är vanliga när man spelar på samma nivå som en symfoniorkester.
2 Ur strikt vetenskaplig synvinkel, är resultatet av ett experiment endast giltig enligt de förhållanden som rådde under försöket. Här är det i första hand programmaterialet jag tänker på. Det är möjligt att en del andra ljud ytterligare skulle öka kraven på frekvenssvarskurva. Med tanke på det breda spektrum av ljud som används för denna studie, jag tror att endast marginella justeringar, om några, skulle behöva göras. Kanske kurva 1 och eventuellt kurva 2 kunde undvaras.
3 Man får inte glömma att högtalarna placeras vanligen i rummen och inte i ett fritt fält. Detta medför att det är nödvändigt att överväga fler egenskaper för högtalarkonstruktion än vad kurvorna visar om hörsel. För det första finns det två rum relaterade fastigheter som skall ingå i varje seriös högtalarprojekt, och dessa är:
en. Inflytandet av golvet reflektion
Beroende på bashögtalare höjd över golvet, kommer bidraget från golvet vara i fas med den direkta strålningen från föraren till en högre eller lägre frekvens. Några exempel visas nedan.
Höjd: 70 cm> 250 Hz (1: a annullering vid ca 500 Hz).
Höjd: 30 cm> 600 Hz (1: a annullering vid ca 1200 Hz).
Höjd: 10 cm> 1800 Hz (1st avbokning vid ca 3600 Hz).
Under denna frekvens nivån kommer att höjas ca 2-6 dB jämfört med högre frekvenser. För att vara mer specifik, är nivån förhöjd 6 dB när reflektion är i fas med den direkta strålningen och, i genomsnitt, är det förhöjda 3 dB i det högre intervallet där reflektion visas i slumpmässig fas.
Både ökning av 6 dB vid låga frekvenser och öka 3 dB vid högre frekvenser kan vara mindre beroende på hur elastisk den reflekterande ytan är (för låga frekvenser) och hur absorbera det är (för höga frekvenser). Därför är intervallet 2-6 dB.
b. Håligheten verkan av rummet
Riktiga rum bidrar med mer bas ökning än om de hade varit ett "teaterlåda" öppen i fronten (detta är inte en "Voice of the Theatre" högtalarlåda, men platsen du sitter i en teater). I praktiken finns det naturligtvis många variationer mellan olika lyssningsrum, men det är möjligt att dra en "typisk rumskurva". Från den kan du också se några typiska golv modifieringar.
optipic5.gif
Kommentar: De influenser av de stående vågor i rummet ingår inte i dessa kurvor för flera skäl. För det första, de tillhör lyssnarens akustiska i "teaterlogen". För det andra finns det inga "allmänna stående vågor"; Alla rum är unika. Det bör också påpekas att ett rum anpassade högtalare kommer att ha ett omvänt frekvensgång jämfört med dessa kurvor. Du kan också se att du inte behöver oroa dig för golv reflektion om bashögtalaren placeras låg på marken och mellanregistret är placerad högt och korsningspunkten placeras mellan knäna på de två förarna golv. Du bör dock se till att bashögtalaren har 2-4 dB lägre produktionen i sin fria fält svar, utan hjälp från golvet.
4 En annan viktig reservation är att man inte ska tolka "optimala kurvorna" som på något sätt absolut. Till exempel har endast de cutoffs som rimligen kan erhållas med slutna och portade lådor (och dipoler) simulerats. Det kan vara möjligt att örat skulle acceptera brantare avbrytandear än de som visas. Kurvorna skall inte ses som att det innebär gränsen för örat att höra avvikelser från svaret. I stället visar de toleransen hos örat för olika bas inpass vilken det är möjligt att erhålla med högtalare.
5. Du får inte glömma att detaljer som fönster, bilder, paneler och sådant kan börja snedvrida (skallra) på höga nivåer. I detta fall kommer svaret ner till åtminstone 10 till 15 Hz påverka resultatet.
I ett slutet rum, bör de optimala svarskurvorna 4-7 väljas för den mest neutralt ljud, med största säkerhetsmarginal före uppkomsten av hörbart förvrängt ljud. För att lyssna utomhus, de optimala svarskurvorna 1-3 är giltiga.
F. Senare experiment med högre ljudtryck
För att få ett ljudtryck högre än 100dB, var studien utökats med fler lyssnar på marknivå framför en stor vägg (+12 dB). Emellertid var storleken av väggen begränsade och endast frekvenser över 25 Hz skulle kunna använda de sista 6 dB förstärkning. Togs hänsyn till det, och lyssnings gjordes på en så nära håll att väggstorleken var oviktigt. Resultatet från dessa senare lyssningstester har gett oförändrade kurvor. Den enda signifikanta resultatet var att den lägre distorsion (som möjliggjorts genom de högre möjliga ljudnivåer) visade att det var möjligt att tolerera en ännu större ökning runt och under 10 Hz. Huvuddelen av det hörbara förändringen för mer förstärkning än kurva 1 måste ha varit på grund av distorsion.
G. Om poler lågfrekvent
Från kurvorna som har lagts fram är det inte uppenbart hur det mänskliga örat reagerar på infra stolpar (resonanser under ca 30 Hz). En enkel sammanfattning av vad som Q-värden kan tolereras vid olika frekvenser följer.
Tillåtna Q-värden
Det visades mycket tydligt att höga Q-värden över 30 Hz var lätt hörbart. Senare experiment har visat att det är verkar inte vara gruppfördröjning eller tidsfördröjning distorsion, men i första hand en alltför hög dominans av frekvenserna runt polen. Felet är tydligast med övergående (dynamiska) signaler, även om det har delvis statiska skäl. Förklaringen är att den ljud inflytandet är mest uttalad när stången som en "ton" kan "kika ut" från den ständiga spektrum av övergående.
Denna förklaring gör det också klart varför du kan acceptera mycket högre Q-värden från stolpen vid fh i ett ventilerat system (som 3-4) än från en sluten låda. I det första fallet är stolpe vid fh hålls tillbaka av effekterna från den andra (fo) polen, som är ett högpassfilter med betydande dämpning på fh. Slutna, dock har bara en pol par, och amplituden överskottet runt detta verkar helt omaskerade, trots mycket lägre Q-värden (och lägre gruppfördröjning).
I delningsfilter av högre ordning, som korsar över till ett annat område, (filter mellan två förare, inte filter i vardera änden av det totala sortimentet), kan du helt logiskt acceptera ännu högre Q-värden, eftersom accentuering av polerna från svars kurvan elimineras helt när de två filterhalvorna arbetar tillsammans. (Termiska problem med hjälp av passiva filter med höga Q-värden bör inte ignoreras.)
I infraljudsområdet (frekvenser under 30 Hz) godtar örat uppenbarligen mycket ökade Q-värden. Detta gäller både för både slutna och portade lådor.
Speciellt med stängda lådor kommer distorsion och krav på extrem kon storlek och deplacement vara ett bihang till höga Q-värden vid mycket låga frekvenser.
Jag kommer inte att presentera en tabell över tillåtna Q-värden på grund av de skäl som diskuterats ovan (hörbarheten kommer från amplituden kännetecken för höga Q-värden), utan istället en tabell med tillåtna amplituder vid olika frekvenser. Glöm inte att anpassningar enligt denna tabell kommer sannolikt att producera onödiga distorsion i en praktisk högtalare. Även om de inte bidrar med något hörbart timbre fel, finns det goda skäl att undvika dem.
Frekvens Amplitud
30 Hz 1,5 dB
25 Hz 2,5 dB
20 Hz +4,0 dB
16 Hz 7,0 dB
13 Hz 10,0 dB
10 Hz 15,0 dB
7 Hz 25,0 dB
http://wiki.kontrollrummet.com/Q-v%C3%A4rde
av Illuminatus » 2014-08-19 20:32 
