3.4 Dipole mit konstanter Richtwirkung 14 3.4 指向性恒定的偶极子 14
Simulation und Wirklichkeit 模拟与现实
4.1 Gemessen - von viel Schallwand zu wenig Schallwand 15 4.1 测量 - 从大挡板到小挡板 15
4.2 Wer simuliert wie genau? 16 4.2 谁来模拟?16
Der praktische Einsatz 实际应用
5.1 Dipol-Hochtöner im Vergleich 18 5.1 比较偶极高音扬声器 18
5.2 Meine Dipole - Dipol 5.2 我的偶极子 - 偶极子
5.3 Meine Dipole - Swinger Club 25 5.3 我的偶极子 - Swinger Club 25
5.4 H-Dipole 28 5.4 H-偶极子 28
Dipol und Raum 偶极子和空间
6.1 Aufstellung 6.1 安装
30
6.2 Reflexionen 31 6.2 思考 31
Frequenzgangkorrektur 频率响应校正
7.1 Der Korrekturbereich 33 7.1 校正范围 33
7.2 Die Korrekturmaßnahmen 33 7.2 纠正措施 33
Meine Dipol-Geschichte 35 我的偶极子故事 35
0 Vorwort 0 序言
Es gibt nur EINEN Grund, Dipol-Lautsprecher haben zu wollen. 使用偶极扬声器只有一个原因。
Wer sich Dipol-Lautsprecher baut, führt dafür viele Argumente an: kein Boxenklang, weniger Raummoden, klare Bässe, mehr Transparenz. 支持制造偶极扬声器的理由有很多:没有方形声音、减少房间模式、低音清晰、透明度更高。 Das ist alles gut und schön, aber der entscheidende Faktor für die besondere Wirkung eines solchen Lautsprechers im Raum ist die Schalldruckverteilung in Form einer Dipol-8: 这一切都很好,但这种扬声器在室内产生特殊效果的决定性因素是偶极-8 形式的声压分布:
Abb.0.1 Die Dipol-8: Bei gleichem Direktschall insgesamt weniger Indirektschall als übliche Monopol-Lautsprecher 图 0.1 Dipol-8:与传统单极扬声器相比,具有相同的直达声,但间接声较少
Verglichen wird die horizontale Schalldruckverteilung eines 12 cm -Tief-Mittelton-Lautsprechers - ohne Schallwand oder Gehäuse - mit dem Mittelton einer schmalen 3-Weg-Box. Für den Dipol ergibt sich bis 1 kHz eine sehr einheitliche Verteilung. 12 厘米中低音扬声器(无障板或箱体)的水平声压分布与窄三路扬声器的中音进行了比较。偶极在 1 kHz 以下的声压分布非常均匀。
Bis 1 kHz zeigt auch die Box eine einheitliche horizontale Schalldruckverteilung in Kreisform. Bei gleichem Schalldruck auf Achse entspricht das bei 160 Hz der Fläche im gelben Kreisring. 在高达 1 kHz 的频率下,扬声器还显示出均匀的水平声压分布,呈圆形。在轴向声压相同的情况下,这与 160 Hz 时黄色圆环内的区域相对应。 Vergleicht man diese mit der Fläche, die die Dipol 8 an ihrer maximalen Ausdehnung umschreibt, dann hat die Dipol-8 nur der Kreisfläche. 如果将其与偶极子 8 在最大延伸时所环绕的区域进行比较,那么偶极子 8 只有 的圆形区域。
Bei 1000 Hz strahlt die Box weniger nach hinten ab - siehe beige Fläche. Das Verhältnis Direkt-/Indirektschall verbessert sich für den Monopol - ist aber immer noch schlechter als beim Dipol. 在 1000 Hz 时,扬声器向后方的辐射较小(见米色区域)。单极扬声器的直射/直射声比有所改善,但仍不如偶极扬声器。
Ein konstanter Vorteil des Dipols bleibt der wesentlich reduzierte Schalldruck zur Seite (und natürlich auch nach oben und unten). Er hilft maßgeblich, schädliche erste Reflexionen an den Seitenwänden, an Boden und Decke zu reduzieren. 偶极子的一贯优势是能显著降低向两侧(当然也包括向上和向下)的声压。这大大有助于减少对侧墙、地板和天花板的有害初始反射。
Wie man diese Dipol-8 erzeugen und über einen möglichst großen Frequenzbereich in möglichst gleichmäßiger Form erhalten kann, ist das zentrale Thema dieser Abhandlung. 如何产生这种偶极子-8 并在尽可能宽的频率范围内保持尽可能一致的形式,是本文的中心议题。
Vieles, was auf den folgenden Seiten dargestellt wird, ist simuliert 下面几页显示的大部分内容都是模拟的
Und zwar mit Absicht: Damit der Blick aufs Wesentliche nicht durch die individuellen Eigenschaften von Lautsprecherchassis oder Räumen beeinträchtigt wird. 这是有意为之:这样就不会因为扬声器底盘或房间的各自特点而影响对本质的关注。 Denn es geht nicht um das Verhalten bestimmter Lautsprecher in bestimmten Räumen, sondern nur um das Verhalten von Schallwänden. 这与某些扬声器在某些房间中的表现无关,而只与声墙的表现有关。
Deshalb gehen alle Betrachtungen zuerst von idealen Punktquellen und später von ideal kolbenförmig schwingenden Membranen aus. Und deren Frequenzgang wird als linear von Null bis Unendlich angenommen. 因此,所有的考虑最初都是基于理想点源,随后是理想活塞形状的振动膜。它们的频率响应被假定为从零到无穷大的线性响应。
Trotzdem erweist sich die Schallwand allein bereits als hochgradig klangverfälschendes Element - wenn sie nicht richtig eingesetzt wird. 不过,如果使用不当,仅挡板本身就会对声音造成严重干扰。
Das meiste, was auf den folgenden Seiten dargestellt wird, entspricht der Realität - aber es gibt Grenzen. 下面介绍的大部分内容都与现实相符,但也有局限性。
Dort, wo es gelingt, die Einflüsse des Raums auszuschalten und die verwendeten Chassis sich beinahe ideal verhalten, haben sich Simulationsprogramme wie Edge 如果可以消除房间的影响,而且所使用的驱动器性能几乎达到理想状态,那么模拟程序,如 Edge
(http://www.tolvan.com/edge) und Boxsim (www.boxsim.de) als brauchbar erwiesen. Allerdings simulieren diese Programme die Schallbeugung an den Schallwandkanten nur in 1. Näherung. (http://www.tolvan.com/edge) 和 Boxsim (www.boxsim.de) 已被证明非常有用。不过,这些程序只能以第一近似值模拟障板边缘的声音衍射。 Außerdem berücksichtigen sie weder, dass Lautsprechermembranen bei hohen Frequenzen nicht mehr ideal kolbenförmig schwingen, noch den komplexen Aufbau eines Konuslautsprechers auf seiner Rückseite. 此外,它们没有考虑到扬声器锥体在高频时不再以理想的活塞形状摆动,也没有考虑到锥体扬声器后侧的复杂结构。 Deshalb können sich Simulation und Wirklichkeit am Ende deutlich voneinander unterscheiden. Das wird im Weiteren mehrfach dokumentiert. 这就是为什么模拟和现实最终会有很大差异。下文将对此进行多次说明。
Alle im Folgenden präsentierten Frequenzgang-Messungen sind nicht kalibriert. Schalldruckwerte sind deshalb immer nur relativ. Gemessen wurde im Allgemeinen mit gehobener Zimmerlautstärke. 以下所有频率响应测量值均未经校准。因此,声压值总是相对的。测量通常在较大的室内音量下进行。
Alles, was auf den folgenden Seiten dargestellt wird, ist nicht neu. 下面介绍的所有内容都不是新的。
Die Arbeiten zeigen, dass allein die Schallwand für bis zu 10 dB breite Schwankungen des Frequenzgangs verantwortlich sein kann. Dabei ist der Dipolabfall von Oktave am unteren Ende des Übertragungsbereichs noch gar nicht berücksichtigt. 研究结果表明,障板本身就会导致频率响应出现高达 10 dB 宽的波动。这还没有考虑到在传输范围低端的 倍频程偶极子下降。
Wie diese Schwankungen entstehen, wie man sie kontrolliert und eine gleichmäßige Dipol-8 über weite Frequenzbereiche erhält, wird im Folgenden ausführlich dargestellt. 下文将详细介绍这些波动是如何产生的,如何控制这些波动,以及如何在较宽的频率范围内实现均匀的偶极-8。
1 Der Dipol als Punktschallquelle 1 作为点声源的偶极子
In seiner abstraktesten Form besteht ein Dipollautsprecher aus zwei Punktquellen (hier Rot und Grün), die den Schall gleichmäßig in alle Richtungen, aber mit entgegengesetzter Polarität abstrahlen. 最抽象的偶极扬声器由两个点声源(此处为红色和绿色)组成,它们向各个方向均匀地发出声音,但极性相反。 Das heißt: Während die eine Quelle ein Druckmaximum erzeugt, erzeugt die andere ein Maximum an Unterdruck - und umgekehrt. Bei der Betrachtung von akustischen Schwingungen (Tönen) als Wellen spricht man auch von Phasendifferenz zwischen beiden Punktquellen. 这意味着,当一个声源产生最大压力时,另一个声源会产生最大负压,反之亦然。将声波振动(音调)视为波时,我们也会提到两个点声源之间的 相位差。
Abb.1.1 图 1.1
Zur Charakterisierung der Eigenschaften eines Dipols verwendet man gern die Dipollänge , also den direkten Abstand zwischen beiden Punktquellen auf der sogenannten Dipolachse. Für den Höreindruck maßgebend ist aber die Differenzlänge dl, also der Unterschied in den Weglängen von Punktquelle Rot zum Ohr einerseits und Punktquelle Grün zum Ohr andererseits. 偶极子长度 ,即两个点声源在所谓偶极子轴上的直接距离,通常用于描述偶极子的特性。然而,差分长度 dl(即从红色点声源到耳朵和从绿色点声源到耳朵的路径长度之差)对听觉印象起着决定性作用。
1.1 Beide Punktschallquellen auf Hörachse 1.1 聆听轴上的两个点声源
Das Verhalten des Dipols wird am einfachsten verständlich, wenn der Dipol genau auf den Hörer ausgerichtet ist. Dipolachse und Hörachse fallen dann zusammen und es gilt . Für diesen Fall betrachten wir vier unterschiedliche Wellenlängen : 如果偶极子与聆听者完全对齐,偶极子的行为就最容易理解了。此时偶极子轴线和聆听轴线重合, 适用。在这种情况下,我们考虑四个不同的波长 :
a) Wellenlänge viel größer als a) 波长 远大于
Abb. 1.2 图 1.2
Während sich die rote Quelle im Druckmaximum befindet, ist die grüne im Druckminimum (= Unterdruckmaximum). Die Überlagerung von Rot und Grün ergibt die schwarze Welle, die am Ohr ankommt. Ihr Schalldruckpegel ist wesentlich kleiner als der Einzelpegel der erzeugenden Wellen. 当红色声源处于最大压力时,绿色声源处于最小压力(=最大负压)。红色和绿色的叠加产生了到达耳朵的黑色声波。它的声压级比产生它的各个声波的声压级要低得多。
b) Wellenlänge gleich b) 波长 等于
Abb. 1.3 图 1.3
Auch hier befindet sich die rote Quelle im Druckmaximum, während die grüne im Druckminimum ist. Beide Wellen laufen gleichphasig. Die Uberlagerung von Rot und Grün ergibt die schwarze Welle, die am Ohr ankommt. 同样,红色信号源处于最大压力,而绿色信号源处于最小压力。两个波相位相同。红色和绿色的叠加产生了到达耳朵的黑色波。 Ihr Schalldruckpegel ist doppelt so hoch wie die Einzelpegel der erzeugenden Wellen. 它们的声压级是产生声波的单个声压级的两倍。
c) Wellenlänge gleich c) 波长 等于
Abb. 1.4 图 1.4
Wenn die Wellenlänge gleich der Dipoldistanz ist, heben sich die Schallanteile beider Punktquellen am Ohr vollständig auf. 如果波长与偶极距离相等,则两个点声源的声成分在耳中完全相互抵消。
d) Wellenlänge gleich d) 波长 等于
Abb. 1.5 图 1.5
Auch wenn zwei Wellenlängen in die Dipoldistanz passen, heben sich die Schallanteile beider Punktquellen am Ohr vollständig auf. 即使在偶极距离内有两个波长,两个点声源的声音成分在耳朵里也会完全相互抵消。
Betrachtet man den Schalldruckverlauf dieses Dipols über einen weiten Frequenzbereich, ergibt sich folgendes Bild: 如果在较宽的频率范围内观察这个偶极子的声压曲线,就会发现以下情况:
Die rote Linie gilt für den gerade gezeigten Fall der Punktquellen auf der Hörachse. 红线适用于刚才显示的高度轴上的点源情况。
Bekannter ist die Darstellung des Pegels über der Frequenz. Hier für : 电平在频率上的表示方法更为人所熟知。此处为 :
Allgemein gilt: 一般来说
Schalldruckspitzen entstehen für alle Frequenzen, deren Wellenlänge ein ungerades Vielfaches von D/2 ist: 1/2 D, 3/2 D, 5/2 D usw. ... 声压峰出现在波长为 D/2 奇数倍的所有频率上:1/2 D、3/2 D、5/2 D 等 ...
Schalldrucksenken entstehen für alle Frequenzen, deren Wellenlänge ein gerades Vielfaches von D/2 ist: 1 D, 2 D, 3 D usw. .. 波长为 D/2 偶数倍的所有频率都会产生声压汇:1 D、2 D、3 D 等 ...
1.2 Beide Punktschallquellen unter Winkeln zur Hörachse 1.2 两个点声源都与聆听轴成一定角度
In Abb. 1.6 und 1.7 sieht man, dass sich nur unterhalb von die Verhältnisse auf Achse und seitlich davon weitgehend ähneln. Unter einem Winkel von z. B. ist nicht mehr , sondern (wegen ). Das erklärt, weshalb ein Dipol unter genau dort seine erste Schalldruckspitze hat, wo auf Achse die erste Schalldruck senke ist: 从图 1.6 和 1.7 中可以看出,只有在 以下,轴线上和轴线两侧的比率才基本相似。例如,在 角处,它不再是 ,而是 (由于 )。这就解释了为什么 下的偶极子的第一个声压峰值正好位于轴线上的第一个声压凹陷处:
Für addieren sich die Schalldruckpegel beider Punktquellen unter zur schwarzen Linie mit doppelter Höhe: 对于 , 下两个点声源的声压级相加为双倍高度的黑线:
Für D/ heben sich die Schalldruckpegel beider Punktquellen unter gegenseitig auf: 对于 D/ ,两个点声源的声压级在 下相互抵消:
Abb. 1.9 图 1.9
Diese erste Schalldrucksenke unter fällt mit der zweiten Schalldrucksenke auf Achse zusammen. Vergleiche Abb. 1.5 und 1.6 . 下方的第一个声压下沉点与轴线上的第二个声压下沉点重合。比较图 1.5 和图 1.6。
Unter ist die Dipollänge immer noch D, aber der Weg von beiden Punktquellen zum Ohr ist gleich lang - also dl . Damit löschen sich die (gegenphasigen) Schallanteile beider Quellen immer aus - unabhängig von der Frequenz. So entsteht die Einschnürung des Schalldrucks senkrecht zur Dipolachse - Ursache der Dipol-8: 在 条件下,偶极子长度仍为 D,但从两个点声源到耳朵的路径长度相同,即 dl 。这意味着,无论频率如何,两个声源的(反相)声成分总是相互抵消。这导致声压在垂直于偶极子轴的方向上收缩,这就是偶极子-8 的成因:
Abb. 1.10 图 1.10
Nicht nur der Frequenzverlauf solcher Punktquellen-Dipole ist sehr unruhig. Auch die horizontale Verteilung des Schalls im Raum (das Polardiagramm) ist "gewöhnungsbedürftig": 不仅是这种点声源偶极子的频率响应非常不稳定。房间内声音的水平分布(极坐标图)也需要一些时间来适应:
Abb. 1.12 nach Ferekidis 根据 Ferekidis,图 1.12
Nur bis zur ersten Schalldruckspitze auf Achse ( ) strahlt der Punktquellen-Dipol ausschließlich in Acht-Form. Zu höheren Frequenzen bilden sich Mehrfachkeulen in verschiedenen Anordnungen. Gleichbleibend und unabhängig von der Frequenz sind nur die Symmetrie nach vorn und hinten sowie die Einschnürung senkrecht zur Dipolachse 只有到轴上的第一个声压峰( )时,点声源偶极子才会完全以 "八 "字形辐射。在较高频率下,会形成不同排列的多个裂片。只有前后对称和垂直于偶极子轴的收缩是恒定的,且与频率无关
Zum Glück gibt es Wege, den Frequenzverlauf von Dipolen gleichmäßiger zu gestalten. Diese werden in den folgenden Kapiteln 2 und 3 behandelt. 幸运的是,有一些方法可以使偶极子的频率响应更加均匀。下文第 2 章和第 3 章将讨论这些方法。
Am exaktesten arbeiten Dipole allerdings, wenn ihre Richtwirkung über den gesamten Einsatzbereich konstant bleibt also von der Frequenz unabhängig ist. Diese Arbeitsweise is nur unterhalb der ersten Dipolspitze gegeben. Sie wird in Kapitel 4 ausführlich erläutert. 然而,当偶极子的指向性在整个工作范围内保持恒定(即与频率无关)时,其工作最为精确。这种工作模式只有在第一个偶极子峰值以下才有可能。第 4 章对此有详细解释。
2 Punktquellen auf Schallwänden 2 挡板上的点声源
Dipole in Form von Punktschallquellen benötigen nicht nur zwei getrente Schallquellen. Sie zeigen auch einen sehr unruhigen Frequenzgang und brauchen einen großen Abstand der Punktquellen auf der Hörachse, um tiefe Frequenzen wiederzugeben 点声源形式的偶极子不仅需要两个独立的声源。它们的频率响应也很不均匀,需要在聆听轴上的点声源之间保持较大距离,才能重现低频
Linkwitz (http://www.linkwitzlab.com/models.htm#B) zeigt detailliert, wie man die zwei Schallquellen eines Dipols durch die Membranvorderseite und -rückseite eines kleinen dynamischen Lautsprechers ersetzen kann und wie die Dipollänge D zum Radius einer kreisrunden Schallwand wird, in deren Mitte sich der Lautsprecher befindet: 林克维茨(http://www.linkwitzlab.com/models.htm#B)详细展示了偶极子的两个声源如何被小型动态扬声器的前后膜所取代,以及偶极子长度 D 如何变成扬声器所在的圆形障板中心的半径:
Abb. 2.1 图 2.1
Man kann sich demnach einen (kleinen) Lautsprecher auf einer großen runden Schallwand als Punktquelle mit positiver Polarität im Zentrum vorstellen, die von einem Ringradiator mit negativer Polarität umgeben ist: 因此,我们可以将大型圆形障板上的(小型)扬声器想象成一个正极性的点声源,位于中央,周围是一个负极性的环形辐射器:
Abb. 2.2 图 2.2
Die rote Punktquelle auf der Rückseite der Schallwand gibt Schall (unter anderem) parallel zur Scheibe ab. Ein Teil dieses Schalls wird um die hintere Kante der Scheibe nach vorn gebeugt (1. Diffraktion). 障板背面的红色点声源发出的声音(除其他外)与圆盘平行。部分声音在圆盘后边缘向前衍射(第 1 次衍射)。 Von diesem Schall wird wiederum ein Teil an der Vorderkante der Scheibe nach innen (zur vorderen Schallquelle) gebeugt (2. Diffraktion) Entsprechendes gilt in Gegenrichtung für den Schall von der grünen Punktquelle: 部分声音在光盘前缘向内(朝向前声源)衍射(第 2 次衍射)。 来自绿色点声源的声音在相反方向也是如此:
Diffraktion 衍射
Abb. 2.3 图 2.3
Man kann sich vorstellen, wie der Restschall der 2. Diffraktion an der gegenüberliegenden Schallwandkante noch mal gebeugt wird (3. Diffraktion) usw. 您可以想象第 2 次衍射的残余声音是如何在障板的相反边缘再次衍射的(第 3 次衍射),以此类推。
Simulationsprogramme wie Edge und Boxsim berücksichtigen nur die 1. Diffraktion. Das Ergebnis entspricht dem 2-Punktschallquellen-Modell von Kap. 1. Edge 和 Boxsim 等模拟程序只考虑了第一次衍射。结果与第 1 章中的 2 点声源模型一致。 Der damit errechnete Schalldruckverlauf unterscheidet sich aber erheblich von dem mit mehreren Diffraktionsstufen errechneten Verlauf. Mellow und Kärkkäinen haben den Unterschied so dargestellt: http://www.mellowacoustics.com/articles/Dipole speaker with balanced directivity.pdf 然而,使用这种方法计算出的声压曲线与使用多个衍射级计算出的曲线有很大不同。Mellow 和 Kärkkäinen 对两者之间的差异作了如下说明:http://www.mellowacoustics.com/articles/Dipole 具有平衡指向性的扬声器.pdf
Abb. 2.4 nach Mellow und Kärkkäinen 根据 Mellow 和 Kärkkäinen 绘制的图 2.4
Gemessene Schalldruckverläufe sind der schwarzen Linie bereits sehr ähnlich. Alle weiteren Simulationen in Kap. 2 (sofern nicht anders erwähnt) wurden mit Edge erstellt und basieren auf der grauen Linie. 测量到的声压曲线已经与黑线非常相似。第 2 章中的所有其他模拟(除非另有说明)均使用 Edge 创建,并以灰色线条为基础。
2.1 Lautsprecher auf runder Schallwand 圆形障板上的 2.1 扬声器
Wir fahren fort mit dem Ringradiator von Abb. 2.2,auf den sich die gesamte Energie verteilt, die von der rückseitigen Punktquelle in die Richtung des Hörers abgegeben wird. Dieser Dipol hat weiterhin eine klar definierte Dipollänge D. 我们继续看图 2.2 中的环形辐射器,后方点声源向监听器方向发射的全部能量都分布在环形辐射器上。这个偶极子也有一个明确定义的偶极子长度 D。 Aber die Differenzlänge dl ist nicht nur vom Winkel zur Dipolachse abhängig - im Gegensatz zum 2-PunktquellenModell variiert dl abseits der Dipolachse auch entlang des Umfangs der Schallwand: 但是,差分长度 dl 不仅取决于与偶极子轴线的夹角,与两点声源模型不同的是,dl 也会沿着障板圆周偏离偶极子轴线而变化:
Abb. 2.5 图 2.5
Wie ändert sich der Frequenzgang, wenn sich die Größe der Schallwand oder der Hörwinkel zur Dipolachse ändern? 当障板尺寸或与偶极子轴线的聆听角度发生变化时,频率响应会发生怎样的变化?
Mit Verdoppelung von D halbiert sich auf der Dipolachse die Frequenz der Schalldruckspitzen und -senken. Im Tieftonbereich nimmt mit jeder Verdoppelung von D der Schalldruck um 6 dB zu: D 增加一倍,偶极子轴上的声压峰值和谷值频率就会减半。在低频范围内,D 每增加一倍,声压就增加 6 分贝:
Abseits der Dipolachse wird schnell der Einfluss der variablen Differenzlänge dl im Vergleich zur Dipollänge deutlich: 在远离偶极子轴的地方,与偶极子长度相比,可变差分长度 dl 的影响很快就会显现出来:
Die Frequenzgänge unter und ähneln sich untereinander deutlich mehr als sie jeweils dem Frequenzgang bei ähneln. Es ist klar zu sehen, dass nur eine Frequenzgangkorrektur des gleichmäßigen Dipolanstiegs unter und der ersten Dipolspitze sinnvoll sind. Allenfalls kommt noch eine Korrektur der ersten Dipolsenke in Frage. Alle anderen Korrekturen - insbesondere des -Frequenzgangs - führen nur zur Verschlechterung anderer Frequenzgänge. 和 处的频率响应比 处的频率响应更为相似。显然,只有对 和第一个偶极峰值以下的均匀偶极上升进行频率响应校正才有意义。最多也只能对第一个偶极子倾角进行修正。所有其他修正,尤其是 频率响应的修正,只会导致其他频率响应的恶化。
2.2 Lautsprecher auf quadratischer Schallwand 2.2 方形障板上的扬声器
Quadratische Schallwände sind leichter herzustellen als kreisförmige. Allerdings ändert sich entlang ihrem Umfang nicht nur dl, sondern auch die Dipollänge D: 方形障板比圆形障板更容易制作。然而,不仅是 dl,偶极子长度 D 也会沿其圆周发生变化:
Abb. 2.8 图 2.8
Eine quadratische Schallwand hat die gleiche Dipollänge wie eine kreisförmige Schallwand mit gleichem Flächeninhalt. Streng genommen gilt das aber nur für die erste Dipolspitze und die erste Dipolsenke. 方形障板与具有相同表面积的圆形障板具有相同的偶极子长度。但严格来说,这只适用于第一个偶极子峰和第一个偶极子谷。
Aufgrund der variierenden Dipollänge sind bereits auf Achse die Dipolspitzen und -senken weniger ausgeprägt als bei der runden Schallwand 由于偶极子的长度不同,与圆形障板相比,偶极子的峰值和谷值在轴线上已经不那么明显。
Im Vergleich zu Abb. 2.7 ist auch der Frequenzverlauf seitlich der Dipolachse noch „geradliniger" geworden: 与图 2.7 相比,偶极子轴一侧的频率曲线变得更加 "平直":
Auch hier ist deutlich zu erkennen, dass eine Korrektur des -Frequenzgangs - wenn überhaupt - nur sehr vorsichtig erfolgen sollte 从这里还可以清楚地看出, 频率响应的校正必须非常谨慎,如果有必要的话
Der Frequenzgang der quadratischen Schallwand mit I= 60 cm, in LEAP mit 3 Diffraktionsstufen simuliert, zeigt die von Mellow und Kärkkäinen berechneten Unterschiede: I= 60 厘米的方形障板的 频率响应在 LEAP 中用 3 个衍射级进行模拟,显示出 Mellow 和 Kärkkäinen 计算出的差异:
Interessant sind die dazu gehörenden Polardiagramme. Bis 640 Hz gibt es den gewünschten 8-förmigen Verlauf: 相应的极坐标图非常有趣。在 640 赫兹以下,有理想的 8 形曲线:
Abb. 2.12 LEAP Simulation 图 2.12 LEAP 模拟
Oberhalb der Dipolsenke strahlt die Punktquelle im Durchschnitt fast kreisförmig - vom gleichmäßigen Abfall des Schalldrucks zu den Seiten ist kaum noch etwas zu sehen: 在偶极子凹陷上方,点声源的平均辐射几乎是圆形的,几乎没有声压向两侧均匀下降的迹象:
Abb. 2.13 LEAP Simulation 图 2.13 LEAP 模拟
2.3 Lautsprecher auf rechteckiger Schallwand 2.3 矩形障板上的扬声器
Bis hierhin waren alle „Versuchsanordnungen" weitgehend rotationssymmetrisch - die Frequenzgänge waren nach links, rechts, oben und unten gleich. 到目前为止,所有的 "测试安排 "基本上都是旋转对称的--左、右、上、下的频率响应相同。 Schon aus praktischen Gründen stellt sich die Frage: Was passiert, wenn man die quadratische Schallwand mit Punktquelle in der Mitte um ein gleich großes Quadrat nach unten verlängert? 仅从实用角度考虑,就会产生这样的问题:如果将中心为点光源的正方形障板向下延伸一个同样大小的正方形,会发生什么情况?
Auf Achse der Punktquelle ergeben sich leichte Unregelmäßigkeiten im Frequenzgang und ein deutlicher Gewinn an Schalldruck bei tiefen Frequenzen. Für Frequenzen oberhalb der ersten Dipolsenke wirkt sich die Verlängerung der Schallwand nach unten offensichtlich kaum aus. 在点声源的轴线上,频率响应略有不规则,低频声压明显增大。对于第一个偶极凹陷以上的频率,障板的向下延伸显然几乎没有任何影响。
Oberhalb der ersten Dipolsenke ist der Frequenzverlauf außerhalb der Dipolachse zwar etwas unruhiger als bei der quadratischen Schallwand, aber alle Spitzen und Senken sind weiterhin am gleichen Platz: 在第一个偶极子凹陷上方,偶极子轴线外的频率响应比方形障板更不稳定,但所有峰值和谷值仍在同一位置:
Unterhalb der ersten Dipolsenke lässt die bisher sehr große Ähnlichkeit zwischen dem Frequenzgang auf Achse und denen außerhalb der Achse leicht nach 在第一个偶极子凹陷下方,轴上和轴下频率响应之前的高度相似性略有减弱
2.4 Lautsprecher versetzt auf der Schallwand 2.4 扬声器在障板上的偏移量
Genau genommen zeigt bereits Kap 2.3 den - vertikalenVersatz einer Punktschallquelle aus der Symmetrie - dieser wird aber von den ausschließlich horizontalen Messungen nicht berücksichtigt. Wie wirkt sich dann ein horizontaler Versatz auf einer Schallwand aus? 严格来说,第 2.3 章已经说明了点声源与对称性的垂直偏移,但完全水平测量并未考虑这一点。水平偏移对障板有什么影响?
a) Versatz auf runder Schallwand a) 圆形障板上的偏移
Auf einer runden Schallwand mit 34 cm Radius wird die Punktschallquelle vom Zentrum aus um ein Viertel und die Hälfte des Radius nach links versetzt 在半径为 34 厘米的圆形障板上,点声源从中心向左偏离半径的四分之一半
Durch ein deutliches Verschieben aus dem Zentrum variier die Dipollänge D entlang des Umfangs der Schallwand so stark, dass die typischen Dipolspitzen und -senken kaum noch zu erkennen sind. 由于中心的明显偏移,偶极子长度 D 沿着障板圆周变化很大,以至于几乎看不到典型的偶极子峰值和谷值。
Mit dem Verschieben aus dem Zentrum ändert sich auch der Frequenzverlauf zu den Seiten. Er unterscheidet sich deutlich links und rechts der Dipolachse: 远离中心也会改变两侧的频率响应。偶极子轴线左右两侧的频率响应明显不同:
Nach links - also auf der Seite mit dem „kurzen Weg" von der Punktquelle zum Schallwandrand - wirkt der Frequenzgang für einen Dipol sehr ausgewogen - speziell auf . Nach rechts - auf dem „langen Weg" - sind die Unterschiede sowohl nach Frequenz als auch nach Winkel größer: 在左边,即从点声源到障板边缘的 "短路径 "一侧,偶极子的频率响应似乎非常平衡,尤其是在 上。右侧--在 "长路径 "上--在频率和角度方面的差异更大:
Am Beispiel des -Frequenzgangs ist gut zu sehen, dass man bei der Wahl des Abstands der Schallquelle vom Schallwandmittelpunkt tunlichst geradzahlige Teiler des Radius wie und vermeiden sollte. Es können sonst geradzahlige Verhältnisse von D zu dl entstehen, die zu den ausgeprägten Dipolspitzen und -senken wie in Abb. 2.18 führen. 频率响应的例子清楚地表明,在选择声源与声墙中心的距离时,应尽量避免半径的偶数除数,如 和 。否则,可能会出现 D 与 dl 的偶数比,导致明显的偶极子峰和偶极子谷,如图 2.18 所示。
Anzumerken bleibt noch, dass zwischen 200 und 600 Hz der Schalldruck zur „kürzeren" Seite deutlich stärker winkelabhängig abfällt als zur längeren Seite. Die Dipol-8 knick gewissermaßen zur „längeren" Seite der Schallwand ein. 还应注意的是,在 200 和 600 Hz 之间,根据角度的不同,声压向 "较短 "一侧的下降幅度明显大于向 "较长 "一侧的下降幅度。在一定程度上,Dipol-8 向障板 "较长 "一侧弯曲。
b) Versatz auf quadratischer Schallwand b) 方形障板上的偏移
Das seitliche Verschieben der Schallquelle um 15 cm von der Mitte einer quadratischen Schallwand führt zu einem weniger ausgewogenen Ergebnis als auf der runden Schallwand: 将声源从方形障板中心向两侧移动 15 厘米,产生的平衡效果不如圆形障板:
Auch hier wieder das Einknicken zur längeren Seite von 200600 Hz . Genau anderes herum bei 1200 Hz - allerdings nur über einen kleinen Bereich. Bei 2200 Hz (bei ) spaltet sich die Acht zur Doppelkeule. 同样,在 200600 Hz 时向较长一侧弯曲。在 1200 Hz 时则相反,但只是在很小的范围内。在 2200 Hz( 处),八字形分开,形成双叶。
LEAP visualisiert im Polardiagramm sehr schön, wie sich be versetzter Schallquelle die Dipol-8 verzieht: LEAP 在极坐标图中非常直观地展示了偶极子-8 在声源偏移时的失真情况:
Abb. 2.21 LEAP Simulation 图 2.21 LEAP 模拟
Ganz deutlich erkennt man, wie sich an der „guten" kurzen Seite (oben) eine gleichmäßige Richtcharakteristik bildet. Im Gegensatz dazu wird es an der langen Seite (unten) sehr unruhig. Mit steigender Frequenz „wabert" dort die Dipol-8. 您可以清楚地看到 "好的 "短边(上图)如何形成统一的方向特征。相比之下,长边(下)变得非常不稳定。随着频率的增加,偶极子-8 在那里 "摇摆"。 Sie beult sich je nach Frequenz ein und aus oder bildet seitliche Keulen. Siehe auch Abb. 1.12. 根据频率的不同,它会向内和向外凸起或形成侧叶。另见图 1.12。
Dieser Effekt ist oberhalb von unvermeidlich. Jede Korrektur der Schallwandform oder der Lage der Punktquelle auf der Schallwand kann zwar den Frequenzgang für eine Frequenz und einen Winkel beheben, verstärkt aber mit Sicherheit Unregelmäßigkeiten bei anderen Frequenzen und Winkeln 这种影响在 以上是不可避免的。对障板形状或障板上的点声源位置进行任何修正,都可能纠正某一频率和角度的频率响应,但肯定会增加其他频率和角度的不规则性。
Wie schon in Abb.2.13 bei der mittig platzierten Schallquelle zu sehen, geht auch bei der versetzten Schallquelle die dipoltypisch markante seitliche Einschnürung mit weiter steigender Frequenz fast verloren: 从图 2.13 中可以看出,当声源位于中心时,偶极子典型的横向收缩会随着声源偏移频率的增加而消失:
Abb. 2.22 LEAP Simulation 图 2.22 LEAP 模拟
3 Flächige Quellen auf Schallwänden 3 挡板上的平面声源
Alle vorhergehenden Betrachtungen wurden mit Punktschallquellen durchgeführt, um das pure Verhalten der Schallwand zu diskutieren. Reale Lautsprecher haben aber Membranen von konkreter Größe. 之前的所有考虑都是针对点声源进行的,目的是讨论障板的纯粹行为。然而,真实的扬声器具有具体尺寸的膜片。 Wie sich deren Abmessungen allein und im Zusammenspiel mit der Schallwandgröße verhalten, wird im Folgenden diskutiert. 下文将讨论它们的单独尺寸以及与挡板尺寸相结合的表现。 Vorausgesetzt wird dabei, dass sich die Membran vollkommen steif verhält (kolbenförmig), und dass der Frequenzgang zur Rückseite der Membran der gleiche ist wie der an der Vorderseite. 这假定振膜是完全刚性的(活塞形状),并且振膜后部的频率响应与前部的频率响应相同。
3.1 Dipol-Membranen ohne Schallwand 3.1 不带障板的偶极振膜
Wir nähern uns der flächigen Membran, indem wir rund um das Zentrum der runden Schallwand immer mehr Punktquellen platzieren. Dazu verwenden wir eine Schallwand mit 34 cm Radius entsprechend Abb. 2.6 und 2.7. Die Dipollänge D bleibt so für jede Membrangröße definiert. 我们通过在圆形障板中心周围放置越来越多的点声源来接近平面膜。为此,我们使用半径为 34 厘米的障板,如图 2.6 和 2.7 所示。 Für jede einzelne Punktquelle ergibt sich aber eine zusätzliche Differenzlänge dl, die zwischen „0" und dem Membrandurchmesser jeden Wert annehmen kann. 然而,对于每个单独的点源,还有一个额外的差分长度 dl,它可以是 "0 "和隔膜直径之间的任意值。 Diese verschiedenen Differenzlängen sorgen dafür, dass schon in der Dipolachse die scharfen Dipolspitzen und -senken ausgeglichen werden: 这些不同的差分长度确保了尖锐的偶极子波峰和波谷在偶极子轴上已经均衡:
Man sieht sofort, wie sich bereits bei kleinen Membranen das Verhalten im Hochton dramatisch gegenüber der einzelnen Punktquelle verbessert. Dieser Trend setzt sich mit steigender Membrangröße zu niedrigeren Frequenzen fort: 您可以立即看到,与单点声源相比,即使使用较小的振膜,高频性能也会显著改善。随着振膜尺寸的增大,这一趋势将继续向低频发展:
Wenn die Membran die Größe der Schallwand erreicht hat, bleiben allein der Dipolanstieg und die erste Dipolspitze übrig Bereits die erste Dipolsenke ist nur noch eine kleine Vertiefung. 当膜达到挡板的大小时,只剩下偶极子上升和第一个偶极子峰值。 第一个偶极子凹陷只是一个小凹陷。
Wie in Kap. 2 lohnt es sich auch hier, den Unterschied zwischen Edge und einer genaueren Simulation - vor allem der ersten Dipolspitze - zu sehen. Auch das haben Mellow und Kärkkäinen in der angegebenen Quelle berechnet: 如第 2 章所述,还值得注意的是 Edge 与更精确模拟之间的差异,尤其是第一个偶极子峰的差异。Mellow 和 Kärkkäinen 在给出的资料中也计算了这一点:
Abb. 3.3 nach Mellow und Kärkkäinen 图 3.3 根据 Mellow 和 Kärkkäinen 绘制
Der Schallwandradius wird vom ein- bis zum achtfachen des Membranradius verändert. Der Fall „b=8a" entspricht von den Dimensionen grob der blauen 5 cm -Kurve in Abb . 3.1. 障板半径从隔膜半径的 1 倍变为 8 倍。b=8a "情况的尺寸与图 3.1 中的蓝色 5 厘米曲线大致对应。
Wie weit diese genauere Simulation (rot) an reale Messungen (grün) herankommt, zeigen ein paar Beispiele: 几个例子显示了这种更精确的模拟(红色)与实际测量(绿色)的接近程度:
Abb. 3.6 Visaton WS 13 E ohne Schallwand 图 3.6 Visaton WS 13 E 无挡板
Die in Abb. 3.4-3.6 gegebenen Radiusrelationen passen nur ungefähr zu den praktischen Beispielen ( ist technisch gar nicht herstellbar). Bei 3.4 und 3.5 begrenzen Hochpassfilter die Messungen nach unten. 图 3.4-3.6 中给出的半径关系仅与实际例子大致相符( 在技术上是不可能产生的)。在 3.4 和 3.5 中,高通滤波器限制了向下的测量。
Dipol und Bündelung 偶极子和捆绑
Wie in Kap. 1 dargestellt, entsteht die charakteristische 8Form des Dipols durch die Auslöschung von Schallwellen, die zu den Seiten immer gegenphasiger werden. 如第一章所示,偶极子的特征形状是由声波抵消产生的,声波向两侧的相位越来越不一致。 Abhängig von der Frequenz kann die Dipol-8 zwar leicht ihre Form ändern, aber der grundsätzliche Charakter der seitlichen Einschnürung bleibt unabhängig von der Frequenz erhalten. 根据频率的不同,偶极子-8 的形状会略有变化,但无论频率如何变化,侧向收缩的基本特征都不会改变。
Dass Membranen Schallwellen zu hohen Frequenzen hin zunehmend bündeln, hat ganz ähnliche Ursachen. Auch hier geht es um die Auslöschung gegenphasiger Schallwellen abhängig von Wellenlänge und Membrandurchmesser. 膜将声波越来越多地集中到高频上的事实也有类似的原因。这也是一个根据波长和膜直径抵消相位相反的声波的问题。
Zwischen Dipolverhalten und Bündelung besteht ein enger Zusammenhang, der für Dipolmembranen ohne Schallwand von Bedeutung ist: 偶极子行为与捆绑之间有着密切的关系,这对于没有挡板的偶极子膜来说非常重要:
Jede kreisrunde Membran mit Radius D (Dipollänge) hat auf Achse die erste Dipolspitze bei und die erste Dipolsenke bei . Für den Beginn der Membranbündelung gilt gleichzeitig oder (je nach Auslegung). 每个半径为 D(偶极子长度)的圆形膜片在 轴上具有第一个偶极子峰值,在 处具有第一个偶极子谷值。同时, 或 (取决于设计)适用于膜片捆绑的起点。
Das bedeutet: Für Frequenzen im Bereich um und oberhalb der ersten Dipolspitze wird die Richtwirkung aufgrund des Dipolprinzips zunehmend von der Bündelung aufgrund des Membrandurchmessers abgelöst. 这意味着,在第一个偶极峰值附近和以上的频率范围内,偶极原理产生的指向性越来越多地被膜片直径产生的聚焦作用所取代。
Die Bündelung beginnt bei großen Winkeln zur Dipolachse. Das kann den Eindruck machen, als ob die Dipolspitze mit größer werdendem Winkel zu niedrigeren Frequenzen wandert. 与偶极子轴线成大角度时开始聚焦。随着角度的增大,偶极子尖端会向低频移动。 Tatsächlich wird aber - bildlich gesprochen - die Dipolspitze mit zunehmendem Winkel von rechts immer mehr „abgefressen": 但事实上,随着与右侧角度的增大,偶极子尖端被 "吃掉 "的程度越来越大:
Die Frequenz, ab der die Gleichmäßigkeit der Dipol-8 verloren geht, kann man erhöhen, indem man die Membran immer kleiner macht. Dabei wandert aber auch das Einsetzen des Dipolabfalls zu immer höheren Frequenzen: 振膜越做越小,偶极子-8 失去均匀性的频率也就越高。然而,偶极子衰减的起始频率也会越来越高:
Diesem Dilemma entgeht nur, wer für mehrere Frequenzbereiche verschieden große Lautsprecherchassis benutzt. Ansonsten muss man spätestens im Hochtonbereich auf ein echtes Dipolverhalten verzichten 避免这种困境的唯一方法是在多个频率范围内使用不同尺寸的扬声器驱动器。否则,最迟在高频范围内也无法实现真正的偶极效应。
3.2 Dipol-Membranen auf Schallwänden 3.2 带有障板的偶极膜片
In der Realität ist ein Lautsprecher immer größer als seine Membran. Dabei geht es nicht nur um Sicke und Korbrand. 实际上,扬声器总是大于其音盆。这不仅仅是围边和篮边的问题。 In die Dipollänge D geht auch jeder Tiefenversatz mit ein, der auf dem Weg von der rückseitigen Schallquelle zum vorderen Schallentstehungsort Membranebene/Schallwandkante zu überwinden ist: 偶极子长度 D 还包括在膜层/障板边缘处从后声源到前声源途中必须克服的深度偏移:
Abb. 3.10 图 3.10
Wie wirkt sich solch eine zusätzliche Schallwand auf das Verhalten des Dipols aus? Umgeben wir zuerst unsere 10 cm Membran von Abb. 3.8 mit einem schmalen Rand von zu jeder Seite: 这种额外的挡板对偶极子的行为有何影响?首先,让我们将图 3.8 中的 10 厘米薄膜包围起来,在两侧各设置一个 的窄边:
Man sieht auf der größeren Schallwand den Versatz der Dipolspitzen sowie den Schalldruckgewinn zu niedrigeren Frequenzen. Außerdem ist die zweite Dipolspitze deutlicher ausgeprägt. 在较大的障板上,可以看到偶极子峰的偏移和较低频率的声压增益。第二个偶极子峰也更加明显。
Mit dem schmalen Rand allein ist es meistens nicht getan. Häufig muss noch eine Tiefendistanz dazu gezählt werden. Für steigende Schallwanddurchmesser ergibt sich dann: 仅有窄边通常是不够的。通常还必须增加深度距离。这就导致挡板直径增大:
Abb. 3.12 图 3.12
Abb. 3.13 图 3.13
Abb. 3.14 macht klar, warum der effektive Durchmesser einer Schallwand die doppelte Membrangröße nicht übersteigen sollte. Denn mit weiter steigender Schallwandbreite bildet sich zwischen dem oberen Ende der ersten Dipolspitze ( , bestimmt durch die Schallwandbreite) und dem Einsetzen der Bündelung (bestimmt durch den Membrandurchmesser) eine Zone von ständig wechselndem Abstrahlverhalten: 图 3.14 清楚地说明了为什么障板的有效直径不应超过膜片尺寸的两倍。这是因为随着障板宽度的不断增加,在第一个偶极子峰值的上端( ,由障板宽度决定)和指向性开始点(由膜片直径决定)之间会形成一个辐射行为不断变化的区域:
Abb.3.15 Simulation mit LEAP 图 3.15 利用 LEAP 进行模拟
Mit steigender Frequenz werden unterschiedlichste polare Muster durchlaufen (vgl. auch Abb. 1.11 und 1.12). Die „normale" Dipol-8 bricht in immer mehr Einzelkeulen auf meist mit entgegengesetzter Phase zu den Nachbarkeulen 随着频率的增加,会出现不同的极性模式(另见图 1.11 和 1.12)。正常 "偶极子-8 分裂成越来越多的独立裂片,通常与相邻裂片的相位相反
Abb. 3.16 Polardiagramm zu 3.15 Simulation mit LEAP 图 3.16 3.15 使用 LEAP 模拟的极坐标图
Dieser Prozess stoppt erst, wenn bei hohen Frequenzen die gebündelten Schallwellen nicht mehr die Schallwandkante erreichen. Die Einschnürung seitlich zur Dipolachse ist dann nicht mehr eine Folge des Dipoleffekts. 只有当束状声波在高频时不再到达障板边缘时,这一过程才会停止。这时,偶极子轴一侧的收缩就不再是偶极子效应的结果了。 Sie ergibt sich aus der engen Abstrahlung der verbleibenden zwei Einzelkeulen. 它是由其余两个单独叶片的狭窄辐射造成的。
Aus den bisherigen Überlegungen ergibt sich auch, dass alle überbreiten Offenen Schallwände drei verschiedene akustische Zonen gemeinsam haben: 前面的考虑还表明,所有超宽开放式障板都有三个不同的共同声学区域:
Abb. 3.17 LEAP Simulation für OB 110x30 cm 图 3.17 针对 110x30 厘米转播车的 LEAP 仿真
Für niedrige Frequenzen bis über die erste Dipolspitze der Schallwand ( entspricht das Verhalten ideal dem Dipolmuster. Der Lautstärkepegel sinkt zur Seite relativ schnell ab. 对于障板的第一个偶极峰值( )以上的低频,其表现与偶极模式非常吻合。音量相对较快地向两侧下降。
In einem Zwischenbereich verändert sich das Dipolmuster ständig. Die Dipol-8 bricht in Mehrfachkeulen auf. 偶极模式在中间区域不断变化。偶极子 8 分裂成多个裂片。
Mit Einsetzen der Bündelung der Lautsprechermembran verengt sich die Keulenschar zunehmend zu je einer vorderen und hinteren Abstrahlkeule. 随着扬声器振膜开始聚焦,光束逐渐变窄,形成前后光束。
Nach dieser Erkenntnis gibt es zwei Handlungsalternativen: 在认识到这一点之后,有两种可供选择的行动方案:
Man akzeptiert die verschiedenen Formen des Dipolverhaltens entlang der Frequenzachse und versucht, die größten Abweichungen vom Dipol-Ideal zu vermeiden Dieser Weg wird im Abschnitt 3.3 behandelt. 这种方法将在第 3.3 节中讨论。
Man versucht, das ideale Dipolmuster so weit wie möglich über den Hörbereich beizubehalten. Dieses Prinzip der konstanten Richtwirkung wird in Abschnitt 3.4 dargestellt 我们试图在可听范围内尽可能保持理想的偶极模式。3.4 节说明了这一恒定指向性原则。
3.3 Offene Schallwände optimieren 3.3 优化开放式挡板
Kapitel 3.1 hat gezeigt, wie größere Membranen helfen, Dipolspitzen und -senken einzuebnen. Kapitel 3.2 hat gezeigt, dass größere Schallwände das Rundstrahlverhalten negativ beeinflussen können 第 3.1 章介绍了较大的振膜如何有助于消除偶极子峰值和骤降。第 3.2 章说明了较大的障板会对全指向性产生负面影响
Deshalb ist es oft hilfreich, Offene Schallwände nicht als ein Rechteck einheitlicher Breite zu planen, sondern zwei oder mehr Breiten vorzusehen - jede in Kombination mit der Chassisgröße passend zum vorgesehenen Frequenzbereich. 因此,通常不要将开放式障板规划为统一宽度的矩形,而应提供两种或更多宽度--每种宽度与底盘尺寸相结合,以适应预定的频率范围。
Häufig besteht der Wunsch, die Anhebung von Frequenzbereichen so weit wie möglich zu vermeiden, um eine passive Trennung zu erleichtern. Dann bietet sich an, die einzelnen Lautsprecher nur rund um die erste Dipolspitze zu betreiben Gelingt das mit einem 2-Weg-Dipol?: 人们通常希望尽可能避免提升频率范围,以便于被动分离。在这种情况下,建议仅在第一个偶极尖端周围操作单个扬声器,这是否适用于 2 路偶极?
Abb 3.18 Auszug aus Abb. 3.3 图 3.18 摘自图 3.3
Für deckt das Beispiel einen Bereich von 100 Hz bis 10 kHz ab. Die Trennung liegt bei ca. 500 Hz und ist bereits in einem kritischen Bereich. Die Schallwandbreite für den Tieftöner ist das Vierfache der Hochtöner-Schallwand. 对于 ,示例涵盖了从 100 Hz 到 10 kHz 的范围。分离度约为 500 Hz,已处于临界范围。低音扬声器的障板宽度是高音扬声器障板宽度的四倍。 Das ändert sich auch nicht, wenn im Bass ein wesentlich größeres Chassis eingesetzt wird, da die Lage von Dipolspitze und -senke ganz überwiegend von der Schallwandbreite vorgegeben wird 由于偶极峰值和偶极谷值的位置在很大程度上取决于障板宽度,因此即使在低音中使用大得多的驱动器,这一点也不会改变。
Harmonischere Übergänge und eine Erweiterung im Hochton gestattet ein 3-Weg Dipol: 三向偶极子可实现更和谐的过渡和高频扩展:
Auffallend ist, wie rapide die sinnvolle Schallwandbreite jeweils abnimmt. 在每种情况下,有用的挡板宽度都会迅速减小,这一点非常引人注目。
Weitere Empfehlungen für Offene Schallwände 关于开放式挡板的进一步建议
Den Lautsprecher nicht auf linearen Frequenzgang auf Achse hin konstruieren oder korrigieren und nicht exakt auf Achse hören. 10-15 (oder noch mehr) außerhalb der Achse sollte der Frequenzgang wesentlich besser zu den anderen Winkeln passen. 不要为轴线上的线性频率响应设计或校正扬声器,也不要完全在轴线上聆听。离轴 10-15(甚至更远)时,频率响应应与其他角度更匹配。
Wenn man übrigens in Edge die Mikrofon-Distanz auf 4 m einstellt und dann das Mikro seitlich 1 m von der Chassismitte platziert, entspricht das ca. . 顺便提一下,如果将 Edge 中的麦克风距离设置为 4 米,然后将麦克风放置在距离机箱中心 1 米的一侧,这大约相当于 。
2. Ein Chassis sollte im Verhältnis zur umgebenden Schallwand nicht als „Punkt"quelle wirken. Die Schallwand sollte möglichst die dreifache Membranbreite nicht überschreiten. 2. 相对于周围的障板,驱动器不应作为 "点 "声源。如果可能,障板不应超过音盆宽度的三倍。 Wenn das nicht möglich ist, kann man dem Chassis eine schmalere Schallwand zumindest in eine Richtung „vorgaukeln", indem es dichter an einer Schallwandkante platziert wird. Betrachten wir eine 12 cm Membran auf einer 50 cm breiten Schallwand. Zuerst mittig montiert: 如果无法做到这一点,则可以通过将驱动器靠近障板的一侧边缘,"伪造 "出较窄的障板,至少在一个方向上是这样。让我们考虑在 50 厘米宽的障板上安装一个 12 厘米的音盆。首先安装在中央:
Das Ergebnis ist eine Serie von seitlichen Frequenzgängen, die schlecht miteinander in Einklang stehen. 其结果是产生了一系列横向频率响应,这些频率响应之间的协调性很差。
Versetzt man die Membran 15 cm nach rechts, harmonieren die Frequenzgänge zu dieser „kurzen" Seite bereits viel besser. Von 200-2000 Hz wird fast keine Korrektur gebraucht: 如果将音盆向右移动 15 厘米,"短 "侧的频率响应就会更加协调。在 200-2000 Hz 范围内几乎不需要校正:
Abb. 3.21 图 3.21
Zur „langen" Seite erhält man Frequenzgänge, die zumindest bis 1000 Hz noch besser zusammen passen, aber wesentlich mehr Korrektur erfordern als die zur „kurzen" Seite: 在 "长 "侧,你可以得到更匹配的频率响应,至少达到 1000 赫兹,但需要比 "短 "侧更多的校正:
Es gibt also in jedem Fall eine „gute" und eine „schlechte" Richtung, was beim Design des Lautsprechers oder seiner Platzierung im Raum zu berücksichtigen ist. 因此,总有一个 "好 "和一个 "坏 "的方向,在设计扬声器或将其放置在房间里时必须考虑到这一点。
3.4 Dipole mit konstanter Richtwirkung 3.4 指向性恒定的偶极子
Offene Schallwände haben einen Frequenzbereich, in dem sie den Schalldruck zur Seite genau so wiedergeben wie auf Achse - nur mit weniger Lautstärke. Diese sinkt proportional zum steigenden Winkel von der Lautsprecherachse. 开放式障板有一个频率范围,在此范围内,它们向两侧再现声压的方式与轴向完全相同,只是音量较小。这与扬声器轴线角度的增大成正比。 Offene Schallwände bieten diese konstante Richtwirkung von beliebig niedrigen Frequenzen bis kurz vor die erste Dipolspitze . Oder, um ganz exakt zu sein, bis 开放式障板可提供从任意低频到第一个偶极峰值 之前的恒定指向性。或者,准确地说,直到 。
Dieses Verhalten hat zwei große Vorteile: 这种行为有两大优点:
Es sorgt erstens dafür, dass der zu den Seiten abgegebene indirekte Schall insgesamt die gleiche Frequenzzusammensetzung hat wie der direkte. Das wird als besonders ausgewogen empfunden. 首先,它能确保向两侧发出的间接声音与直接声音的总体频率成分相同。这让人感觉特别平衡。
Zweitens erreichen die sogenannten frühen Reflexionen besonders von der nächstgelegenen Raumwand, den Hörer mit weniger Pegel und mit einem „besseren" Frequenzspektrum, als wenn sie von einem Lautsprecher ohne konstante Richtwirkung kämen. 其次,所谓的早期反射,尤其是来自最近房间墙壁的反射,会以较低的水平到达听者,其频谱比来自无恒定指向性扬声器的反射 "更好"。
Gute Gründe also, diese konstante Richtwirkung möglichst weitgehend für Dipole einzusetzen. 因此,偶极子尽可能使用这种恒定指向性是有道理的。
Da der akustisch ausgewogenste Bereich eines Dipols komplett im Dipolabfall liegt, muss er auch komplett entzerrt werden. 由于偶极子声学上最平衡的区域完全位于偶极子落差内,因此也必须完全均衡。 Ein Beispiel soll zeigen, ob sich unter realistischen Voraussetzungen ein Dipol mit konstanter Richtwirkung verwirklichen lässt. Wir nehmen eine Gesamtentzerrung von 12 dB für jeden einzelnen Lautsprecher in einem 3-Weg-Dipol an. Das ist anspruchsvoll, aber machbar. 举例说明在现实条件下能否实现具有恒定指向性的偶极子。我们假设三路偶极中每个扬声器的总均衡为 12 dB。这是一个挑战,但也是可行的。
Kap. 3.2 hat gezeigt, dass für ein gegebenes Chassis die erste Dipolspitze an der höchsten Frequenz liegt, wenn die Schallwand so klein wie möglich ist. Das heißt im Ernstfall: Auf eine zusätzliche Schallwand verzichten und das Chassis quasi frei im Raum montieren. 第 3.2 节表明,对于给定的驱动器,如果障板尽可能小,则第一个偶极峰值位于最高频率。在紧急情况下,这意味着不需要额外的障板,驱动器几乎可以自由地安装在房间内。 In diesem Sinn ist im Folgenden mit Schallwand (SW) immer nur der Lautsprecherkorb außerhalb der Sicke gemeint 从这个意义上讲,下文中的障板(SW)始终仅指环绕音箱外的扬声器吊篮
Wir beginnen im Mittelton: 我们从中间调开始:
Im gelben Bereich von 250 bis 1000 Hz wird der Dipolabfall über zwei Oktaven mit insgesamt 12 dB entzerrt. Außerdem entzerren wir optional eine Flanke der Dipolspitze (hellgelber Bereich). 在 250 至 1000 Hz 的黄色范围内,偶极子下降在两个倍频程上进行了总计 12 dB 的均衡。我们还可选择均衡偶极子峰值的一个边缘(浅黄色区域)。 Auf diese Weise kann der Mittelton-Lautsprecher drei Oktaven nutzen - von 250 Hz bis 2 kHz . 这样,中音扬声器就可以利用三个倍频程--从 250 赫兹到 2 kHz。
Für die Region unter 250 Hz suchen wir eine Lautsprechergröße, die sich bei ca. 300 Hz noch im Dipolanstieg befindet Das kann ein sehr großer Lautsprecher sein. Selbst ein Chassis mit 53 cm Durchmesser hat seine erste Dipolspitze erst bei 500 Hz . 对于 250 Hz 以下的区域,我们需要的扬声器尺寸在大约 300 Hz 时仍处于偶极子上升阶段。即使是直径为 53 厘米的驱动器,其第一个偶极子峰值也只有 500 赫兹。 Für unser Beispiel beschränken wir uns aber auf 25 cm Durchmesser: 不过,在我们的例子中,我们将把直径限制在 25 厘米:
Auch hier können mit 12 dB Entzerrung die zwei Oktaven von 60 bis 250 Hz linearisiert werden. 在这里,60 至 250 Hz 的两个倍频程也可以通过 12 dB 均衡进行线性化处理。
Zum Schluss der Hochton: 最后是高音扬声器:
Hier gibt es Probleme. Angenommen wurde ein Paar 2,5 cm Neodym Kalotten, die Rücken an Rücken montiert sind und deren Abstand von vorn nach hinten nur 3 cm beträgt. Trotzdem ergibt sich eine Dipollänge (ähnlich. Abb. 3.10 vorn), die zur anzunehmenden Schallwandbreite von verdoppelt werden muss. 这里存在问题。我们假设一对 2.5 厘米的钕穹顶背靠背安装,前后距离只有 3 厘米。然而,这将导致偶极子长度 (与图 3.10 前面类似),必须将其加倍才能达到假定的障板宽度 。
Aus dem Missverhältnis von Membran- und Schallwandgröße resultiert das Verhalten über 5 kHz . 5 千赫以上的表现是由于膜片和障板尺寸不成比例造成的。
Es gibt heute praktisch keinen Hochton-Dipol am Markt, der eine Dipollänge von 4 cm unterschreitet. Das bedeutet, dass alle Hochton-Dipole in der ersten Dipolspitze und darüber hinaus betrieben werden müssen. 目前市场上几乎没有偶极子长度小于 4 厘米的高音单元偶极子。这意味着所有高音单元偶极子都必须在第一个偶极子尖端及以上的位置运行。 Im gezeigten Beispiel wäre die beste Strategie wahrscheinlich, im gelben Bereich den -Frequenzgang zu linearisieren und dann ausreichend abseits von der Dipolachse zu hören. 在所示示例中,最佳策略可能是在黄色区域对 频率响应进行线性化处理,然后在偶极轴线外进行充分监听。
4 Simulation und Wirklichkeit 4 模拟与现实
Die bisherigen Kapitel beschäftigten sich vorwiegend mit abstrakten Begriffen, Konzepten und Beispielen. Alle Randbedingungen wurden bewusst einfach gehalten. Was ändert sich, wenn man offene Schallwände im praktischen Leben betreibt? Wie „dipolig" sind sie dann wirklich. 前面几章主要涉及抽象的术语、概念和示例。所有边界条件都刻意保持简单。开放式障板在实际应用中会发生哪些变化?它们到底有多 "偶极"? Und wie unterscheiden sich Simulation und Messung voneinander? Diese Fragen werden im Folgenden erörtert. 模拟和测量之间有何不同?下文将讨论这些问题。
4.1 Gemessen - von viel Schallwand zu wenig Schallwand 4.1 测量 - 从大量障板到少量障板
Anhand des 3-Zoll Breitbandlautsprechers Visaton FRS8 wird überprüft, wie weit die theoretischen Betrachtungen aus Kapitel 3 mit der Realität übereinstimmen. Dazu wurde ein FRS8 in drei verschiedene Schallwände eingebaut und sein Abstrahlverhalten nach vorn gemessen: 3 英寸维萨顿 FRS8 全频扬声器用于测试第 3 章中的理论考虑在多大程度上符合实际情况。为此,将 FRS8 安装在三个不同的障板上,并测量其对前方的扩散行为:
Abb. 4.1 Visaton FRS8 in 3 verschiedenen Schallwänden 图 4.1 3 种不同障板的 Visaton FRS8
Verglichen werden der FRS8 ohne Schallwand, mittig in einer quadratischen Schallwand von sowie in der gleichen Schallwand, nachdem diese links auf 16 cm Breite gekürzt wurde. 在没有障板的情况下,将 FRS8 放在 方形障板的中央,然后在左侧将其缩短至 16 厘米宽的同一障板中进行比较。
Die folgenden Frequenzgänge enthalten alle unter 1 kHz ein Hochpassfilter. Zuerst der Vergleich der Frequenzgänge auf Achse: 以下频率响应均包含 1 kHz 以下的高通滤波器。首先比较轴上的频率响应:
Abb. 4.2 Frequenzgänge auf Achse 图 4.2 轴上的频率响应
Gut sichtbar sind die verschiedenen Schalldruckpegel unter halb 1 kHz und die Verschiebung der ersten Dipolspitze und senke zu höheren Frequenzen bei sinkender Schallwandbreite. Man beachte auch, wie die Dipolsenke mit verringerter Schallwandbreite schrumpft. 随着障板宽度的减小,半 1 kHz 以下的不同声压级以及第一个偶极峰和偶极凹陷向更高频率的移动清晰可见。还请注意偶极凹陷是如何随着障板宽度的减小而缩小的。
Es folgen die Frequenzgänge nach vorn unter verschiedenen Winkeln: 以下是不同角度前方的频率响应:
Abb. 4.3 Frequenzgänge auf breiter Schallwand 图 4.3 宽障板上的频率响应
Aufgrund der großen Schallwandbreite (im Vergleich zur Membrangröße) ist die erste Dipolsenke schmal und tief. Man vergleiche mit Kapitel 2.2 und Kapitel 3.2. 由于障板宽度较大(与振膜尺寸相比),第一偶极凹陷较窄且较深。请参见第 2.2 章和第 3.2 章。
Abb. 4.4 Frequenzgänge auf schmaler Schallwand 图 4.4 窄障板上的频率响应
Mit seitlichem Versatz des Chassis wird die Dipolsenke zwar kleiner, aber auch breiter und über einen weiteren Winke wirksam 随着底盘的横向偏移,偶极凹陷变小,但同时也变宽,在更大的角度上有效
Abb. 4.5 Frequenzgänge ohne Schallwand 图 4.5 不带障板的频率响应
Das völlige Fehlen einer Schallwand verschiebt die Dipolspitze hier auf 3 kHz . Eine Dipolsenke ist nicht mehr erkennbar. Vergleiche mit Abb. 3.11. 由于完全没有挡板,这里的偶极子峰值被移至 3 kHz。偶极子凹陷不再明显。与图 3.11 比较。
Was die unterschiedlichen Frequenzgänge für das Verhalten als Dipol bedeuten, wird anhand der entsprechenden Polardiagramme noch deutlicher. Gezeigt wird das Verhalten von : 在相应极坐标图的帮助下,不同频率响应对偶极子行为的影响变得更加清晰。图中显示了 的行为:
Ein kleines Chassis auf breiter Schallwand strahlt auch breit ab. Die Dipolsenke bei ist deutlich ausgeprägt. Zu höheren Frequenzen bleibt das Rundstrahlen unruhig. 在宽障板上的小底盘也会产生较大的辐射。 处的偶极子凹陷明显。在较高频率下,全向辐射仍然不稳定。
Abb. 4.7 Chassis versetzt auf schmalerer Schallwand 图 4.7 较窄障板上的底盘偏移
Bei versetztem Chassis ist der Einbruch auf Achse stark reduziert, dafür pendelt das Schalldruckmaximum zwischen 2 und 3 kHz von links nach rechts. Ein Sonogramm macht das deutlich: 当驱动器偏移时,轴线上的倾角会大大减小,但最大声压会在 2 至 3 千赫之间从左到右摆动。声像图可以清楚地说明这一点:
Abb. 4.8 Sonogramm linearisiert auf 图 4.8 根据 线性化的声像图
Erst das pure Chassis ohne zusätzliche Schallwand erzeugt eine gleichmäßige und schmale Dipol-8 über den ganzen angesprochenen Frequenzbereich: 只有不带附加障板的纯底盘才能在所涉及的整个频率范围内产生均匀而狭窄的偶极子-8:
Abb. 4.9 Polardiagramm ohne Schallwand 图 4.9 不带障板的极坐标图
4.2 Wer simuliert wie genau? 4.2 谁来模拟?
Ein Simulationsprogramm wie Edge rechnet mit „idealen" Lautsprechern - schnurgerader Frequenzgang von 0 Hz bis unendlich. Die Ergebnisse stellen praktisch nur das Verhalten der Schallwand dar. Edge 等模拟程序计算的是 "理想 "扬声器--从 0 赫兹到无穷远的直线频率响应。计算结果实际上只代表了障板的性能。 Boxsim rechnet zusätzlich mit individuellen Lautsprechereigenschaften wie Thiele-Small-Parameter, berücksichtigt aber auch nicht die Partialschwingungen der Membran bei höheren Frequenzen oder die komplexen Korbverhältnisse auf der Rückseite eines Lautsprechers. Boxsim 还能计算 Thiele-Small 参数等单个扬声器的特性,但不考虑高频率下锥盆的部分振动或扬声器背面复杂的篮筐比率。 Wie unterscheidet sich die Simulation von richtigen Messungen, wenn solche Eigenschaften mit ins Spiel kommen? 当这些特性发挥作用时,模拟与实际测量有何不同?
Das untersuchen wir ebenfalls am 3-Zoll Breitbänder Visaton FRS 8 auf der quadratischen Schallwand von Das Chassis wurde bewusst im Zentrum montiert, um die erste Dipolsenke klar herauszuarbeiten. Unterhalb 1 kHz arbeitet ebenfalls ein Hochpassfilter. Zuerst wieder die Frequenzgänge der Vorderseite in Abstand. Der Schalldruck ist nicht kalibriert: 我们还在 的方形障板上对 3 英寸 Visaton FRS 8 全频驱动器进行了研究,该驱动器特意安装在中央位置,以清楚地突出第一个偶极凹陷。高通滤波器的工作频率也低于 1 kHz。首先是 距离内前端的频率响应。声压未经校准:
Abb. 4.10 Frequenzgänge auf breiter Schallwand 图 4.10 宽障板上的频率响应
Bis ca. 5 kHz entspricht das Verhalten den theoretischen Erwartungen - auf der Mitte zwischen Abb. 3.14 und 3.15. Es fällt auf, dass der FRS 8 in einer so großen Schallwand weit unter Wert eingesetzt wird, da er als Dipol erst ab zunehmend bündelt. Bis dahin ist die Richtwirkung auch jenseits des Einbruchs bei noch sehr gleichmäßig. 值得注意的是,在如此大的障板中使用的 FRS 8 远远低于其值,因为只有从 开始,它作为偶极子的指向性才会越来越强。在此之前,即使超过 处的倾角,指向性仍然非常均匀。
Anschließend die Frequenzgänge der Rückseite: 然后是后部的频率响应:
Abb. 4.11 Frequenzgänge auf breiter Schallwand 图 4.11 宽障板上的频率响应
Bis 2 kHz ist auch hier das Verhalten sehr akzeptabel und unterscheidet sich nicht zu sehr von der Vorderseite. Jenseits von bricht aber der rückseitige Teil der Dipol-8 völlig zusammen. Als Dipol ist der FRS 8 also nur bis 2 kHz zu gebrauchen - unabhängig von der Lage auf der Schallwand. 频率高达 2 kHz 时,这里的表现也非常令人满意,与前面的差别不大。但是,当频率超过 时,Dipol-8 的后部就会完全塌陷。因此,无论 Dipol-8 在障板上的位置如何,它都只能在 2 kHz 以下作为偶极子使用。
Was ergeben im Vergleich dazu die Simulationen? Wir verwenden nur die gemessenen -Frequenzgänge des Visaton FRS8 und die Simulationen von Edge und Mellow/ Kärkkäinen (Abb. 3.3): 相比之下,模拟结果如何?我们仅使用 Visaton FRS8 的实测 频率响应以及 Edge 和 Mellow/ Kärkkäinen 的模拟(图 3.3):
Abb. 4.13 Simulationsvergleich ohne Schallwand 图 4.13 不带挡板的 模拟对比
Unter 1 kHz sind die Messungen hochpassgefiltert und weichen deshalb von den Simulationen ab. Edge erreicht mit nur einer Diffraktionsstufe nur eine begrenzte Genauigkeit, während Mellow und Kärkkäinen die erste Dipolspitze recht genau wiedergeben. 低于 1 kHz 时,测量结果经过高通滤波,因此与模拟结果存在偏差。Edge 仅通过一个衍射步长实现了有限的精度,而 Mellow 和 Kärkkäinen 则相当精确地再现了第一个偶极子峰。 Erst oberhalb der Dipolsenke kommen die individuellen Eigenschaften der Chassis voll zur Geltung. 只有在偶极子凹陷以上,驱动器才会发挥出各自的特点。
Messungen von Chassis ohne Schallwand zeigen bisweilen eine zusätzliche Schalldruckspitze kurz vor oder auf der Dipolspitze, die beim Einbau in Schallwände verschwindet Zwei Beispiele: 对不带障板的驱动器进行测量时,有时会在偶极子峰值之前或之上出现一个额外的声压峰值,而当安装在障板上时,该峰值就会消失:
Simulationen für Winkel haben sich bei mir als so ungenau erwiesen, dass ich sie nicht verwende. Hier der Vergleich von Messungen mit den entsprechenden Edge Kurven: 事实证明,对我来说,角度 的模拟非常不准确,所以我没有使用它们。下面是测量结果与相应 Edge 曲线的比较:
Der Bau von Dipolen erfordert Kompromisse - weil z. B. die Quellen nicht beliebig punktförmig sind und der Dipolabfall nicht beliebig weit kompensiert werden kann. Wie man dabei das beste Ergebnis herausholt, ist Thema dieses Kapitels. 偶极子的制造需要折衷方案,例如,声源不是任意点状的,而且偶极子落差不能任意补偿。如何达到最佳效果是本章的主题。
5.1 Dipol-Hochtöner im Vergleich 5.1 偶极高音扬声器比较
Dipol-Hochtöner haben das generelle Problem, dass die Wellenlängen hoher Frequenzen klein werden im Vergleich zu den Chassis-Abmessungen. 偶极高音扬声器普遍存在一个问题,即高频波长与底盘尺寸相比变得很小。 Dipole mit Flächenmembran wie BG Neo3 oder beidseitig offene Air Motion Transformer (AMT) machen dabei die geringsten Probleme, sind aber auch am teuersten. BG Neo3 或双面开放的气动变压器 (AMT) 等具有扁平振膜的偶极子问题最少,但也最昂贵。
Kalottenhochtöner Rücken an Rücken 背靠背球顶型高音扬声器
Abb. 5.1 Kalotten-HT Rücken an Rücken 图 5.1 背靠背卡洛特 HT
Besonders bei diesen ist die anzunehmende Schallwand deutlich größer als die sichtbare, da noch der Tiefenversatz beider Chassis in die Breite mit eingerechnet werden muss: 特别是在这种情况下,假定的障板要比可见的障板大得多,因为两个驱动器的深度偏移也必须计入宽度中:
Abb. 5.2 Die wirksame Schallwandbreite bei Kalotten-HTs 图 5.2 圆顶高温炉的有效障板宽度
Die wirksame Breite entspricht in etwa der geometrischen Breite B plus der doppelten Schallwanddistanz D. Diese virtuelle Überbreite der Schallwand führt zu einem Einbruch im Frequenzgang (hier um 7 kHz ): 有效宽度大约相当于几何宽度 B 加上障板距离 D 的两倍。障板的这种虚拟超宽会导致频率响应下降(此处为 7 kHz 左右):
Abb. 5.3 Frequenzgang zweier Kalotten-HTs als Dipol 图 5.3 作为偶极的两个球顶 HT 的频率响应
Wenn dieser Einbruch auf Achse linearisiert wird, ergibt das einen erhöhten Schalldruck außerhalb der -Achse: 如果在轴线上对这一凹陷进行线性化处理,则会导致 轴线外的声压增大:
Abb. 5.4 Frequenzgang linearisiert auf 图 5.4 频率响应线性化为
Im Sonogramm entsteht das „Klingonen-Raumschiff"-Profil: 在声波图中创建了 "克林贡飞船 "轮廓:
Abb. 5.5 Sonogramm linearisiert auf 图 5.5 根据 线性化的声像图
Eine Linearisierung auf einen anderen Winkel (hier graue Linie in Abb. 5.3 als Hörwinkel) vermindert das Problem etwas, ohne es zu beseitigen: 线性化到不同的角度(图 5.3 中的灰色线 为聆听角度),在一定程度上减少了问题,但并没有消除问题:
Abb. 5.6 Frequenzgang linearisiert auf 图 5.6 频率响应线性化为
Abb. 5.7 Sonogramm linearisiert auf 图 5.7 根据 线性化的声像图
Dass dieses Verhalten für alle kompakten Kalotten-Dipole typisch ist, zeigen weitere Beispiele: 更多的例子表明,这种行为是所有紧凑型圆顶偶极子的典型特征:
Konus-Hochtöner, die auch nach hinten offen sind, vermeiden weitgehend den Tiefenversatz zwischen vorderer und hinterer Membranfläche. Wir schauen uns als Beispiel den Visaton FRS 5 X ohne zusätzliche Schallwand an: 锥形高音扬声器的后部也是开放的,在很大程度上避免了前后锥面之间的深度偏移。举例来说,让我们看看不带附加障板的 Visaton FRS 5 X:
Abb.5.9 Konus-Hochtöner Visaton FRS 5 X 图 5.9 Visaton FRS 5 X 音盆高音扬声器
Der Freifeld-Frequenzgang zeigt die typische Dipolspitze eines „nackten" Konus-Chassis (vergleiche auch Abb. 4.5): 自由声场频率响应显示了 "裸 "锥底盘的典型偶极峰值(另见图 4.5):
Abb. 5.10 FRS 5 X ohne Schallwand 图 5.10 FRS 5 X 无挡板
Nach grober Begradigung (mit Hochpass unter 1 kHz ) sehen die Frequenzgänge nach vorn und hinten so aus: 经过粗略校直(使用低于 1 kHz 的高通)后,前后的频率响应如下所示:
Abb. 5.12 FRS 5 X ohne Schallwand, Frequenzgang 90-180 图 5.12 不带障板的 FRS 5 X,频率响应 90-180
Der Frequenzgang nach hinten unterscheidet sich deutlich von dem nach vorn. Er fällt insbesondere zu hohen Frequenzen früher ab. 后部的频率响应与前部的频率响应明显不同。它下降得更早,尤其是在高频率时。
Ein Einbruch des Achsfrequenzgangs gegenüber den anderen Winkeln ist kaum zu erkennen. Das führt - im Unterschied zu den Kalotten - über weite Strecken zu einer relativ engen Dipol-Acht, vor allem nach vorn: 与其他角度相比,轴频率响应的下降几乎无法辨认。与圆顶形成鲜明对比的是,在较长的距离上,尤其是在前方,会产生相对较窄的偶极子 8 字形:
Abb. 5.13 FRS 5 X ohne Schallwand, Polardiagramme 图 5.13 FRS 5 X 不带障板,极坐标图
Das Sonogramm zeigt vergleichsweise ebenmäßige Bündelung: 超声波图 显示捆绑比较均匀:
Abb. 5.14 FRS 5 X ohne Schallwand 图 5.14 FRS 5 X 无挡板
Man beachte, dass trotz des nach hinten abnehmenden Hochtons die seitliche Einschnürung der Dipol-8 bis zu hohen Frequenzen relativ gleichmäßig erhalten bleibt. 请注意,尽管高频向后方递减,Dipol-8 的横向收缩在高频时仍相对均匀。
Flächenmembranen 表面薄膜
"cuibono" setzt in dem weitgehend schallwandlosen Dipol Fin ab 3 kHz einen Magnetostat-Hochtöner BG Neo3 PDR ein: "cuibono "在 3 kHz 及以上的频率范围内使用了 BG Neo3 PDR 磁致伸缩高音扬声器,该扬声器基本上不使用鳍式偶极障板:
Aufgrund der Baugröße bricht der Achsfrequenzgang des Neo3 um 8 kHz schmalbandig ein. Das darf nicht korrigiert werden. Ansonsten ist der Dipol-Frequenzgang tadellos zumal er zumindest im Hochtonbereich auch nach vorn und hinten symmetrisch ist: 由于尺寸原因,Neo3 的轴频率响应在 8 kHz 附近有一个窄带凹陷。这一点无需纠正。除此之外,偶极子频率响应无可挑剔,尤其是前后对称的频率响应,至少在高音区是如此:
Abb. 5.16 Frequenzgang „Fin" mit BG Neo3 ab 3 kHz 图 5.16 使用 BG Neo3 的 "鳍片 "频率响应(3 kHz 起
Die Dipol-8 ist ideal, wenn der Frequenzgang bei um 1 dB abfällt, bei um 3 dB und bei . Das wird hier über einen weiten Bereich erreicht 当 处的频率响应下降 1 dB, 处的频率响应下降 3 dB, 处的频率响应下降 3 dB 时,dipole-8 就是理想状态。这在很大范围内可以实现
5.2 Meine Dipole - Dipol 30 5.2 我的偶极子 - 偶极子 30
Meine eigenen Dipolsysteme sind stets „work in progress". Es gibt keine Endprodukte, sondern nur Zwischenstände. Beschrieben werden ein 3-Weg-System mit relativ kleiner Schallwand für den Mittelton (Dipol 30) und ein System ohne Schallwand für Hoch- und Mittelton (Swinger Club). 我自己的偶极子系统始终是 "进行中的工作"。没有最终产品,只有临时结果。下面介绍的是一个中音障板相对较小的三路系统(Dipole 30)和一个高音和中音没有障板的系统(Swinger Club)。
Dipol 30 偶极 30
Dieses System hat eine Mittelton-Schallwand von durchschnittlich 30 cm Breite (oben 20 cm , unten 40 cm ). Zuerst die Hörsituation: 该系统的中音障板平均宽度为 30 厘米(顶部 20 厘米,底部 40 厘米)。首先是听音环境:
Abb. 5.17 Der Hörraum des Autors 图 5.17 作者的聆听室
Der Raum ist breit und lang. Die Dipole stehen unter einer Dachschräge an der „kurzen" Vorderwand. Ein großes Regal füllt die Wand hinter dem Hörer. Die Deckenhöhe ist . Die Proportionen sind also eher ungünstig. 房间宽 ,长 。偶极子位于 "短 "前墙的斜屋顶下。接收器后面的墙壁上有一个大架子。天花板高度为 。因此,比例相当不利。
Abb. 5.18 Abstände der Lautsprecher 图 5.18 扬声器的间距
Die Hörposition ist mittig auf der Raumlänge (Kreis = Kopf). An verschiedenen Punkten entlang der Raumachse wurde der Summenfrequenzgang gemessen (Teilung 10 dB ): 聆听位置以房间长度 为中心(圆 = 头)。在沿房间轴线的不同位置测量总频率响应(分度值为 10 dB):
Hörposition ( 25 cm hinter Zimmermitte) ( 100 cm hinter Zimmermitte) 聆听位置(房间中心后 25 厘米)(房间中心后 100 厘米)
Abb. 5.19 Frequenzgänge entlang der Raumlänge 图 5.19 房间长度方向的频率响应
Zur besseren Übersicht sind die Frequenzgänge vertikal verschoben. Der Frequenzgang am Hörplatz ist besonders ausgeglichen. Allerdings ist dort auch die niedrigste Raummode bei 36 Hz besonders schwach. 为了更好地概览,频率响应被垂直移动。聆听位置的频率响应特别均衡。不过,在 36 赫兹处的最低房间模式也特别弱。
Als nächstes sollte bei 42 Hz die niedrigste Mode der Raumbreite erscheinen. Da ich genau in der Raumachse im Schalldruckminimum sitze, höre ich diese ebenfalls nicht. Aber 70 cm seitlich von dieser Raumachse wäre die 42-Hz-Mode da 接下来,房间宽度的最低模式应该出现在 42 赫兹处。由于我正好坐在声压最小值的房间轴线上,所以我也听不到。但在房间轴线的 70 厘米处,42 赫兹的模式就会出现
Abb. 5.20 Verschieben des Mikros zur Seite 图 5.20 将麦克风移到侧面
Ich verzichte auch darauf, um ein möglichst symmetrisches Klangbild von links und rechts zu erhalten. Deshalb beginnt der Bass erst bei 50 Hz , ist dann aber frei von störenden Spitzen oder Löchern. 为了获得尽可能左右对称的声像,我也没有这样做。这就是为什么低音只从 50 Hz 开始,但却没有恼人的峰值或空洞。 Ein Vergleich der Einzelfrequenzgänge mit der Summe zeigt, dass beide Lautsprecher am Hörplatz ähnlich „ankommen": 将单个频率响应与总和进行比较后发现,两个扬声器 "到达 "聆听位置的方式相似:
Frequenzgãnge am Hörplatz rot beide Kanäle, weiß links, blau rechts 聆听位置的频率响应 红色双声道,白色左声道,蓝色右声道
Abb. 5.21 Frequenzgänge am Hörplatz 图 5.21 听音位置的频率响应
Hinter den Dipolen ist ein Wandabstand von 1 m . Dieser ist aber im Bereich des Tieftons nicht frei. Allerdings verändert auch ein Entleeren der Regale den Frequenzgang kaum. 偶极子后面有 1 米的墙壁距离。不过,这在低频范围内并不自由。不过,清空架子几乎不会改变频率响应。
Abb. 5.22 Lautsprecher von der Seite 图 5.22 从侧面看扬声器
Interessant ist noch das Verhalten der ersten Reflexionen im Raum: 房间里第一次反射的行为也很有趣:
Abb. 5.23 Richtungen der frühen Reflexionen 图 5.23 早期反射的方向
Es fällt auf, dass nur die Boden- und Deckenreflexion von der Vorderseite des Dipols gespeist werden. Die gelbe seitliche Reflexion geht unter sehr flachem Winkel von der Rückseite der Schallwand aus. Hier ist die Dipol-8 im Normalfall unter dem -Pegel. Die blaue Reflexion an der Stirnwand startet unter ca. von der Schallwand und ist deshalb ca. 3-6 dB schwächer als der -Pegel 值得注意的是,只有地板和天花板反射是从偶极子的前端馈入的。黄色的侧向反射以很浅的角度 从障板后部发出。偶极子-8 通常低于 电平 。前壁的蓝色反射从距离障板约 处开始,因此比 电平弱约 3-6 dB。
Volle Leistung hat nur der grüne Schall direkt nach hinten. Er muss gegenüber dem Direktschall aber auch 3 m Umweg bis zum Hörer zurücklegen. Die Reflexion an der „fernen" Seitenwand (hier links unten) wurde nicht berücksichtigt. 只有直达后方的绿色声音才具有十足的功率。不过,与直达声相比,它还需要传播 3 米才能到达听众。来自 "远处 "侧墙(此处左下方)的反射没有考虑在内。
Die verwendeten Chassis 使用的底盘
Den Bass bildet je ein 15" Tieftöner A&D Audio 15308 in einem H-Dipol von (HxBxT). Im Mittelton arbeitet der 7" Monacor SPH 176. Den Hochton gibt je ein Paar 1" Monacor DT-25N mit Neodym-Magneten wieder, die als Dipol Rücken an Rücken montiert sind. 低音由一个 15 英寸 A&D Audio 15308 低音扬声器提供,扬声器采用 H-dipole(高x宽x深) 。中音由 7 英寸 Monacor SPH 176 处理,而高音则由一对背靠背安装成偶极式的 1 英寸 Monacor DT-25N 提供。
Alle Chassis sind günstig, bieten für ihren Preis aber einen hohen Gegenwert. Sie sind nicht auf hohen Wirkungsgrad und hohe Lautstärken ausgelegt. Nachbarschaftsfeindliche Hörpegel im Reihenhaus werden trotzdem erreicht. 所有驱动器都价格低廉,但物有所值。它们并非为高效率和高音量而设计。不过,在排屋中也能达到邻里之间的听音水平。
Zuerst eine -Messung (in Schritten) der Hochtoneinheit aus 40 cm Entfernung. Sie wurde dabei von der Mittelton-Schallwand getrennt frei im Raum gemessen. Das Dipolverhalten im Hochton zeigt konstante Richtwirkung bis 首先,从 40 厘米的距离对高音单元进行 测量(以 为单位)。测量时,高音单元与中音障板分开,在室内自由放置。高音单元的偶极子行为显示出恒定的指向性,最高可达
3 kHz , seitliches Aufblähen der Dipol-8 um 4 kHz und zunehmende Bündelung ab 5 kHz : 3 千赫时,偶极子-8 在 4 千赫左右横向扩展,从 5 千赫开始逐渐聚焦:
Zusätzlich zwei -Messungen der kompletten Hoch/Mittelton-Einheit in -Schritten aus 40 cm Entfernung. Um auch bei 200 Hz noch sinnvolle Messwerte zu erhalten, musste das Messfenster so groß gewählt werden, dass bei den - und -Messungen Raumeinflüsse stark mitwirken. Zur besseren Übersicht wurde außerdem stärker geglättet: 此外,还以 步距从 40 厘米处对整个高/中音单元进行了两次 测量。为了在 200 Hz 时仍能获得有意义的测量值,测量窗口必须选得很大,以至于房间的影响会对 和 测量产生很大的影响。此外,还在更大程度上对测量结果进行了平滑处理,以提供更好的概览:
Der Hochton-Dipol war noch wie in Abb. 5.22 montiert. Das führte zu einer gut sichtbaren Auslöschung im rückwärtigen Frequenzgang bei der Übergangsfrequenz von ca. 2 kHz. 高音单元偶极子的安装位置仍如图 5.22 所示。这导致在分频频率约为 2 kHz 时,后部频率响应明显减弱。
Ein Vorziehen des Hochton-Dipols um 4 cm ergab eine deutliche Verbesserung: 将高音单元偶极子向前移动 4 厘米后,效果明显改善:
Abb. 5.26 Neue Anordnung des Hochton-Dipols 图 5.26 高音单元偶极子的新布置
Aus diesen Messungen wurden Polardiagramme erzeugt. Im Bereich 250-2000 Hz verhält sich der Dipol wie erwartet eine weitgehend ideale Dipol-8, die nur um 500 Hz einen deutlich verringerten Schalldruck auf der Rückseite zeigt 根据这些测量结果绘制了极坐标图。在 250-2000 Hz 范围内,偶极子的表现与预期的基本理想偶极子-8 相同,只是在 500 Hz 附近后部的声压明显降低。
Abb. 5.28 Frequenzgänge 图 5.28 频率响应
Der Frequenzgang im Hochton bis 5000 Hz : 高音区的频率响应可达 5000 赫兹:
Abb. 5.29 Frequenzgänge 图 5.29 频率响应
Dank der fehlenden Schallwand bläht sich die Dipol-8 nur geringfügig auf. Ab 5 kHz bündelt der Dipol dann immer stärker: 由于没有障板,Dipol-8 只能轻微膨胀。从 5 kHz 开始,偶极子变得越来越集中:
Auch hier sehen wir im Hochton die klassischen Fehler einer zu großen Dipollänge, wie in Kap. 5.1 beschrieben. Um 3 kHz sind Interferenzen mit dem Mitteltöner sichtbar. Sie sind eine Folge des kleinen Messabstands und treten im Hörabstand nicht auf: 在这里,我们也看到了高音扬声器偶极子长度过长的典型错误,这在 5.1 节中已有描述。中音驱动器在 3 kHz 左右会受到干扰。这是测量距离较小的结果,在聆听距离上不会出现:
Abb. 5.31 Sonogramm der Mittel-Hochtoneinheit 图 5.31 中高音单元声像图
Weiche und Verstärker 分频器和放大器
Mein System ist vollaktiv. Eingangsstufe ist die Behringer DCX 2496, die von DVD-Spieler und PC ausschließlich über SP/DIF versorgt wird. Die Übergänge zwischen den Treibern sind bei und bei . Die Abbildung zeigt eine Messung des linken Dipols am Hörplatz: 我的系统是全主动的。输入级是 Behringer DCX 2496,完全由 DVD 播放器和 PC 通过 SP/DIF 提供。驱动器之间的转换位于 和 。图中显示的是在聆听位置对左偶极子进行的测量:
Die Filtereinstellungen der DCX gleichen im Wesentlichen den Dipolabfall von Tief- und Mitteltöner aus und heben den Hochton hinter der Dipolspitze an. DCX 的滤波器设置基本上均衡了低音单元和中音单元的偶极子落差,并增强了偶极子尖端后的高音单元。 Die unterschiedlichen Wirkungsgrade der Komponenten und die dadurch erforderliche Anhebung des Schalldrucks sind im Diagramm nicht berücksichtigt: 图中没有考虑组件的不同效率以及由此导致的声压增加:
Die analogen Ausgangssignale des DCX gelangen über 10:1 Spannungswandler in die Mehrkanaleingänge eines 7.1-AVReceivers Onkyo TX-SR505E, der auch die Lautstärkeregelung übernimmt DCX 的模拟输出信号通过 10:1 电压转换器输入 Onkyo TX-SR505E 7.1 AV 接收器的多声道输入端,该接收器还可控制音量。
Dieses System kann nach meiner Erfahrung mit viel teureren mithalten, solange die Lautstärkeanforderungen moderat bleiben. So etwas wie „Originallautstärke" von Rockbands oder Symphonieorchestern bleibt allerdings ausgeschlossen. 根据我的经验,只要音量要求适中,这套系统就能与昂贵得多的系统相媲美。不过,摇滚乐队或交响乐团的 "原始音量 "是不可能达到的。
Verhalten im Raum 室内行为
Der Hörraum wurde akustisch völlig naturbelassen. 听音室的音响效果完全自然。 Er enthält weder zusätzliche Diffusoren oder Absorber noch Basstraps Allerdings wirken zusätzliche Trockenbau-Vorsatzwände zur Wärmeisolation an der Frontwand (hinter den Lautsprechern) und an der linken Seitenwand als Bassabsorber. 不过,前墙(扬声器后方)和左侧墙壁上有额外的隔热干墙作为低音吸收器。
Für die Nachhallzeit wurden am Hörplatz diese Werte gemessen: 这些数值是根据聆听位置的混响时间测得的:
Abb. 5.33 Nachhallzeit T30 图 5.33 混响时间 T30
Die Nachhallmessung lässt sich auch als „burst decay" darstellen. Elias Pekonen war so freundlich, meine Messung besonders eingängig als normalisiertes Bark Wavele aufzubereiten: 混响测量也可以形象地理解为 "爆破衰减"。埃利亚斯-佩科宁(Elias Pekonen)非常热心地将我的测量结果以归一化的巴克波尔(Bark Wavele)形式呈现出来:
Abb. 5.34 Bark wavelet des Dipol 30 im Hörraum 图 5.34 听音室中 Dipol 30 的吠声小波
Die Nachhallschleppe wird nicht durch eine lange fallende Linie von links oben nach rechts unten begrenzt, wie es vielfach der Fall ist. Sie bildet eher ein Rechteck, bei dem hohe und tiefe Frequenzen ungefähr gleich schnell verhallen Das ist nicht zuletzt auch ein Verdienst der vergleichsweise großen Hochtonenergie, die in den Raum abgegeben wird. 混响轨迹并不像通常情况下那样受限于从左上到右下的一条长长的下降线。相反,它形成了一个矩形,在这个矩形中,高频和低频的衰减速度大致相同。 这主要是由于向室内发射的高频能量相对较高。
Obwohl die zur Rückseite des Dipols abgegebene Energie praktisch gleich groß ist wie die zur Vorderseite, entsteht keinesfalls ein verhallter oder diffuser Klangeindruck. Dafür sorgt die hohe Korrelation von Hoch-, Mittel- und Tiefton. 虽然偶极子向后方发射的能量与向前方发射的能量几乎相同,但其结果绝非混响或扩散的声音印象。这是由于高频、中频和低频的高度相关性。 Sie macht es dem Gehirn einfacher, auch späte Reflektionen aus unterschiedlichen Richtungen dem ursprünglichen Signal zuzuordnen. 这让大脑更容易将来自不同方向的后期反射信号分配给原始信号。
5.3 Meine Dipole - Swinger Club 5.3 我的偶极 - Swinger Club
Bei der Konstruktion dieses Systems stand das optimale Rundstrahlverhalten (vor allem nach vorn) im Zentrum. Das erforderte minimale Schallwandgrößen im Mittel- und Hochton. 在设计该系统时,重点是优化全指向性(尤其是前方)。这就要求中频和高频的障板尺寸最小。 Das Ergebnis ist ein kompakter H-Dipol für den Bass mit einer frei aufgehängten Mittel-/Hochtonkombination: 因此,低音采用了紧凑型 H-偶极子,中音/高音单元则采用了自由悬挂式组合:
Abb. 5.35 Swinger Club in zwei Entwicklungsschritten 图 5.35 Swinger 俱乐部的两个发展阶段
Abb. 5.36 Swinger Club zweite Entwicklungsstufe 图 5.36 Swinger 俱乐部发展的第二阶段
Verbaut sind je zwei Visaton W 250 im Bass, ein Peerless HDS PPB 4-25/8 und ein Visaton FRS 5 X als KonusHochtöner (siehe auch S. 19-20). Auch bei diesem System kommen also niedrigpreisige Chassis zum Einsatz. 低音部分安装了两个 Visaton W 250,一个 Peerless HDS PPB 4-25/8 和一个 Visaton FRS 5 X 作为锥形高音扬声器(另见第 19-20 页)。该系统还使用了低价驱动器。
Frequenzgänge (mit Klirr) an der Hörposition - zuerst links: 聆听位置的频率响应(带失真)--左一:
Abb. 5.37 Gesamtfrequenzgang links in 2 m Entfernung 图 5.37 左侧 2 米处的整体频率响应
Gut zu erkennen ist die erhöhte Beanspruchung des Mitteltöners am unteren Ende seines Übertragungsbereichs um 600 Hz . 在 600 Hz 左右的低频范围内,中音驱动器所承受的压力明显增加。
Zusätzlich rechts: 此外,右侧
Abb. 5.38 Gesamtfrequenzgang rechts in 2 m Entfernung 图 5.38 右侧 2 米处的总频率响应
Man vergleiche den deutlich abfallenden Frequenzgang am Hörplatz mit dem geraden Frequenzgang im Nahfeld: 将聆听位置上明显倾斜的频率响应与近场的直线频率响应进行比较:
Abb. 5.39 Gesamtfrequenzgang links in 40 cm Entfernung 图 5.39 左侧 40 厘米距离处的总体频率响应
Es folgen die Einzelfrequenzgänge auf der -Achse: 下面是 轴上的各个频率响应:
Abb. 5.40 Swinger Club Übergangsfrequenzen 图 5.40 旋转俱乐部过渡频率
Die Unregelmäßigkeit im Tiefton zwischen 100 und 500 Hz entstehen durch die Messung im Raum (Bodenreflexion und Messung schräg über H-Dipol) 100 至 500 Hz 之间低频的不规则现象是在室内测量造成的(地面反射和在 H-偶极子对角线上方测量)。
Die Einstellungen der als Frequenzweiche fungierenden Behringer DCX 2496 unterscheiden sich trotz ähnlicher Übergangsfrequenzen deutlich vom System Dipol 30: 尽管分频频率相似,但 Behringer DCX 2496 分频器的设置与 Dipol 30 系统有很大不同:
Der Hochton zeigt deutlich, wie heftig ein Konus-Dipol den EQ-Bedarf steigern kann. 高音扬声器清楚地显示了锥形偶极子对均衡器的要求有多高。
Dreht man zum Erzeugen von Polardiagrammen den Swinger Club im Raum, zeigt sich sehr schön die Trennung von modalem und nichtmodalem Bereich im Raum: 如果旋转房间中的摇摆乐俱乐部来绘制极坐标图,房间中模式和非模式区域的分隔就会变得非常清晰:
Abb. 5.42 Messung von Tief- und Mittelton unter Winkeln 图 5.42 以角度测量中低频
Ab 500 Hz ist der Verlauf bis auf eine kleine Störung bei 860 Hz sehr ausgewogen. Unter 500 Hz bestimmt die vom Winkel abhängige Anregung der verschiedenen Raummoden das Bild. Ein Polardiagramm oder Sonogramm für den Bereich unter 500 Hz ist deshalb sinnlos. 从 500 Hz 开始,除了 860 Hz 处的一个小干扰外,响应非常均衡。在 500 赫兹以下,各种房间模式的激励(取决于角度)决定了声像。因此,500 赫兹以下的极坐标图或声像图毫无意义。 Über 500 Hz ist das Rundstrahlverhalten nach vorn bis 7 kHz ausgesprochen gleichmäßig: 在 500 赫兹以上,全指向性表现极为均匀,最高可达 7 kHz:
Abb. 5.43 Sonogramm der Mittel-/Hochtoneinheit 图 5.43 中/高音单元声像图
Der Unterschied zwischen Vor- und Rückseite des Swinger Club lässt sich nur an den nicht linearisierten Sonogrammen erkennen: 只有通过非线性声波图才能识别 Swinger Club 前后的不同:
Abb. 5.44 Sonogramm der Mittel-/Hochtoneinheit 图 5.44 中/高音单元声像图
Bis 4 kHz ist das Frequenzverhalten der Rückseite ähnlich zur Vorderseite. Darüber klinkt sich die Rückseite schnell aus. 在 4 kHz 以下,后部的频率表现与前部相似。超过这一频率后,后部很快就会消失。
In der aktuellen Version sieht der Swinger Club Dipol etwas anders aus und hat ein anderes Hochtonchassis bekommen: 在当前版本中,Swinger Club 偶极子的外观略有不同,高音扬声器的底盘也有所变化:
Abb. 5.45 Swinger Club dritte Entwicklungsstufe 图 5.45 Swinger Club 第三发展阶段
Auch hier werden je zwei Visaton W 250 im Bass und ein Peerless HDS PPB 4-25/8 im Mittelton verwendet. Hinzu kommt ab 2 kHz ein B&G Neo 3 PDR als Hochtöner. Mittelund Hochtonchassis werden jetzt getrennt aufgehängt: 这里的低音也使用了两个 Visaton W 250,中音使用了 Peerless HDS PPB 4-25/8。B&G Neo 3 PDR 被添加为 2 kHz 的高音扬声器。现在,中音和高音驱动器是分开悬挂的:
Abb. 5.46 Aufhängung der Mittel-/Hochtoneinheit 图 5.46 中音/高音单元的悬挂装置
Die Gesamtmessung unter Winkeln von 角度的总体测量值
Abb. 5.47 Gesamtfrequenzgang 图 5.47 整体频率响应
Weil bei der Messung der Dipol um seine Achse gedreht wird, bestimmen auch hier bis 300 Hz die Raummoden das Bild Man vergleiche mit Abb. 5.42. Bei 500 Hz ist der Übergang zum Mittelton, bei 2 kHz zum Hochton. Der Neo 3 strahlt etwas enger ab als der Tief- und Mitteltonbereich. 由于偶极子在测量过程中绕轴旋转,因此房间模式也决定了 300 Hz 以下的声像。 500 Hz 时过渡到中音,2 kHz 时过渡到高音。Neo 3 的辐射范围比低音和中音更窄。 Außerdem zeigt er auf Achse einen Einbruch bei , der erst unter verschwindet. Das Sonogramm macht das deutlich: 它还显示在 处的轴线上有一个凹陷,直到 以下才消失。声波图清楚地表明了这一点:
Abb. 5.48 Sonogramm von 500 Hz bis 10 kHz 图 5.48 500 赫兹至 10 千赫兹声谱图
Die leichte Verengung des Abstrahlbereichs von 1 auf 2 kHz ist auch hier zu sehen. Das gilt auch für das Polardiagramm: 从这里也可以看出,1 至 2 千赫的频散范围略有缩小。这也适用于极坐标图:
Abb. 5.49 Sonogramm von 500 Hz bis 10 kHz 图 5.49 500 赫兹至 10 千赫兹声谱图
Das Polardiagramm musste aus zwei Hälften (vorn/hinten) zusammengesetzt werden, da ARTA das Komplettdiagramm nicht korrekt wiedergibt. Das gleiche gilt für den Bereich des Einbruchs auf Achse von 6-10 kHz. Dieser wurde im Polardiagramm ausgespart. 由于 ARTA 无法正确显示完整的极坐标图,因此极坐标图必须由两半(前/后)组成。6-10 kHz 轴上的凹陷区域也是如此。极坐标图中省略了这一部分。
Auch hier die Einstellungen der Behringer DCX 2496 以下也是 Behringer DCX 2496 的设置
Die Entwicklung des Swinger Club ist hier übrigens noch vie ausführlicher beschrieben. 关于摇摆人俱乐部的发展,这里有更详细的介绍。
5.4 H-Dipole 5.4 H-偶极子
Tiefe Frequenzen brauchen große Schallwände. Theoretisch möchten sie gern über 50 cm breit sein. Praktisch nehmen sie im Raum zu viel Platz weg und sehen nur selten gut aus. 低频需要较大的障板。理论上,障板宽度应超过 50 厘米。实际上,这些障板在房间里占据了太多空间,而且很少美观。
Schmalere Schallwand 更窄的挡板
Große Schallwände werden kleiner, wenn man sie faltet. Die einfachste Form bildet dabei das U. Es entwickelt sich, wenn man die äußeren Teile einer breiten OB nach hinten klappt: 大型障板在折叠后会变小。最简单的形式是 U 形,它是将宽大 OB 的外侧部分向后折叠而形成的:
Abb. 5.51 Von der Offenen Schallwand zum U-Dipol 图 5.51 从开放式障板到 U 型偶极子
Für den Schall von der Rückseite nach vorn ergibt sich sogar eine Verlängerung des Umwegs (grün). Für den Schall von der Vorderseite nach hinten wird der Weg aber kürzer(rot). 对于从后方传到前方的声音,分流路径更长(绿色)。而声音从前方传到后方时,路径则更短(红色)。
Abb. 5.52 Unsymmetrische Schallwege beim U-Dipol 图 5.52 U 型偶极子的不对称声道
Das führt dazu, dass der U-Dipol zu höheren Frequenzen die 8er-Charakteristik verliert und dann rund strahlt. Um das zu verhindern, ergänzt man die Seitenteile nach vorn und erhält einen vollsymmetrischen H-Dipol: 因此,U 型偶极子在较高频率下会失去 8 字形特性,从而产生圆形辐射。为避免这种情况,可在前端增加侧边部分,形成完全对称的 H 偶极子:
Abb. 5.53 Vom U- zum H-Dipol 图 5.53 从 U 到 H 偶极子
So unterscheidet sich der Frequenzgang eines U-Dipols mit 12 cm Kammertiefe von einem H-Dipol mit 9 cm Kammertiefe: 腔室深度为 12 厘米的 U 型偶极子与腔室深度为 9 厘米的 H 型偶极子的频率响应不同:
Simulation von 0, 30, 60 und . Bei 300 Hz ist der U-Dipol weitgehend zum Rundstrahler geworden. Beide Dipole wurden mit dem gleichen Tiefpass 2. Ordnung linearisiert. 模拟 0、30、60 和 。在 300 Hz 时,U-偶极子基本上成为全向辐射器。两个偶极子均使用相同的二阶低通滤波器进行线性化处理。
Wie unterscheiden sich die Frequenzgänge von H-Dipol und einer „gleichwertigen" OB? Wir vergleichen bei identischer Frontfläche und ohne Filterung. Die Kammertiefe ist 9 cm : H-dipole 和 "等效 "OB 的频率响应有何不同?我们用相同的前表面和不带滤波的情况进行比较。腔体深度为 9 厘米:
Abb. 5.55 Vergleich von Offener Schallwand und H-Dipol 图 5.55 开放式障板与 H 型偶极子的比较
Der H-Dipol gewinnt vor allem im Tiefton an Schalldruck. Man beachte bei der OB die Dipolspitze bei 500-600 Hz, während der H-Dipol eine ausgeprägte Spitze bei 400 Hz hat. H 型偶极子能增加声压,尤其是低频声压。请注意转播车中 500-600 Hz 处的偶极子峰值,而 H-偶极子在 400 Hz 处有一个明显的峰值。
Tiefgang und Resonanzfrequenz 草案和谐振频率
Für beides sind die Kammern des H-Dipols verantwortlich. Sie bilden jeweils eine -Transmissionline, in der die einge schlossene Luft mitschwingt. Dabei endet die Luftsäule nicht abrupt an der Kammeröffnung, sondern ragt in einem Kreisbogen darüber hinaus: H 型偶极子的腔体同时具有这两种功能。它们各自形成了一条 传输线,封闭的空气在其中发生共振。空气柱不会在腔室开口处戛然而止,而是以弧形向外延伸:
Abb. 5.56 Luftsäule in einem H-Dipol 图 5.56 H 型偶极子中的气柱
Diese „Ausbeulung" tritt nicht nur horizontal auf, sondern auch vertikal. Außerdem ist sie effektiv weit ausgedehnter als hier dargestellt. Deshalb ist größer als die Kammertiefe (hier 9 cm ). Martin J. King gibt als Anhaltswert für diese Leff an: 这种 "隆起 "不仅出现在水平方向,也出现在垂直方向。实际上,它的范围也比这里显示的要大得多。这就是为什么 大于腔室深度 (此处为 9 厘米)。马丁-J.-金(Martin J. King)给出了这个 Leff 的参考值:
Dabei ist Reff der Radius eines Kreises mit dem gleichen Flächeninhalt wie die Kammeröffnung des H-Dipols. Für den hier dargestellten Fall ergibt sich eine Kammeröffnung von 56 . Das entspricht Reff . Daraus erhält man Leff . Da Leff , ergibt sich Leff und daraus eine Frequenz von . Reff 是与 H-偶极子腔室开口面积相同的圆的半径。对于此处所示的情况,这导致腔室开口为 56 。这相当于 Reff 。这导致 Leff 。由于 Leff ,因此得出 Leff ,频率为 。
Die Kammerresonanz ist in der roten Kurve in Abb. 5.55 gut bei knapp 400 Hz zu sehen. Sie liegt auf der normalen Frequenzgangkurve einer resonanzlosen OB (blaue Kurve) auf. Sie ist also in diesem Fall nur 3-4 dB hoch. 从图 5.55 中的红色曲线上可以清楚地看到腔体共振,频率略低于 400 Hz。它位于无共振转播车的正常频率响应曲线上(蓝色曲线)。因此,在这种情况下,它只有 3-4 dB 高。
Bei niedriger Frequenz erhöht die Luftlast vor der Membran den Parameter "mms". Immerhin wiegt die Luft in den Kammern auf jeder Seite 13 g . Das „mms" der simulierten Tieftöner Visaton W 250 ist jeweils 27 g. Es wächst durch die Luftlast auf das 1 1/2fache. 在低频时,膜片前的空气负荷会增加 "mms "参数。毕竟,腔体内的空气每边重 13 克。模拟 Visaton W 250 低音扬声器的 "mms "参数为每个 27 克。由于空气负载,它增加了 1.5 倍。 Entsprechend unterscheiden sich die Einbau-Resonanzfrequenzen zwischen H-Dipol und OB : 因此,H-偶极子和 OB 的安装共振频率不同:
Abb. 5.57 Impedanz von H-Dipol(rot) und OB (blau) 图 5.57 H-偶极子(红色)和 OB(蓝色)的阻抗
Wer will, kann bei 400 Hz sogar eine leichte Resonanz des Dipols erkennen. 如果你愿意,甚至可以识别出 偶极子在 400 赫兹处的轻微共振。
Entzerrung 均衡
Die Entzerrung eines H-Dipols ist im Allgemeinen einfach besonders, wenn der Qts-Wert der Treiber > 0,5 ist. Dann reicht meistens ein verteilter Tiefpass 2. Ordnung aus: H 型偶极子的均衡通常很简单,尤其是当驱动器的 Qts 值大于 0.5 时。这时,通常使用二阶分布式低通滤波器即可:
Abb. 5.58 Entzerrung des H-Dipols mit Tiefpass 2. Ordnung 图 5.58 利用二阶低通滤波器对 H 型偶极子进行均衡处理
Mit passender Serienspule zieht man den Frequenzgang ab der Resonanzfrequenz des Treibers gerade. Ein Kondensator parallel zum Treiber kontrolliert die //4-Resonanz und senkt darüber den Mittelton weiter ab. So kann man den H-Dipol in maximaler Bandbreite nutzen. 一个合适的串联线圈可以拉直驱动器共振频率的频率响应。与驱动器并联的电容器可控制 //4 谐振,并进一步降低中音。这样,H-偶极就能以最大带宽使用。
Wenn ein aktives Subwoofer-Tiefpassfilter im Bereich 80-200 Hz eingesetzt wird, kann der Kondensator natürlich entfallen. 如果在 80-200 Hz 范围内使用有源低音炮低通滤波器,当然可以省去电容器。
Variation von Kammertiefe und -breite 腔室深度和宽度的变化
Durch Vergrößern der Kammertiefe kann man den Tiefton eines H-Dipols nach unten erweitern. Gleichzeitig prägt sich die ^/4-Resonanz deutlicher aus und wandert zu niedrigerer Frequenz: 通过增加腔体深度,H-偶极子的低频范围可以向下扩展。同时,^/4 共振会变得更加明显,并移动到更低的频率:
Abb. 5.59 Die Kammertiefe steigt von 9 auf 12, 15 und 18 cm 图 5.59 试验室深度从 9 厘米增加到 12 厘米、15 厘米和 18 厘米
Zum Vergleich der Unterschied zwischen 9 und 18 cm Kammertiefe mit passender Korrektur der -Resonanz: 为便于比较,对 共振进行适当修正后,9 厘米和 18 厘米腔室深度之间的差异:
Abb. 5.60 Unterschied zwischen 9 und 18 cm Kammertiefe 图 5.60 室深 9 厘米和 18 厘米之间的差异
Wenn man den H-Dipol nicht wesentlich tiefer als breit macht, ist die Kontrolle der N/4-Resonanz kein Problem. 如果 H-偶极子的深度不超过宽度,控制 N/4 共振就不成问题。
Der hier beschriebene H-Dipol hat zwei Treiber übereinander. Man kann genauso gut auch mit einem oder drei Treibern bauen. In allen Fällen sollte das Gehäuse nicht viel höher oder breiter sein, als man für das Chassis Platz braucht. 这里介绍的 H 型偶极子有两个叠加在一起的驱动器。使用一个或三个驱动器也同样简单。在任何情况下,箱体的高度和宽度都不应超过机箱所需的空间。
Zum Vergleich hier der bisher verwendete H-Dipol mit 31 cm Breite im Vergleich zu 51 cm Breite: 作为对比,这是以前使用的 H-偶极子,宽度为 31 厘米,而现在则为 51 厘米:
Abb. 5.61 Verstrebung ja - Dämmung nein! 图 5.61 有支撑,无隔热!
Man gewinnt praktisch nichts an Tiefgang - nur der Wirkungsgrad wird besser. Aber auch nur in einem Bereich, in dem der Wirkungsgrad nicht mehr entscheidend ist. Wenn ein breiteres oder höheres Gehäuse gewünscht wird, sollte man über ein größeres Chassis nachdenken 就深度而言,你几乎什么也没得到--只有效率得到了提高。但这只是在效率不再起决定性作用的范围内。如果您想要更宽或更高的箱体,则应考虑更大的机箱
Optimierung 优化
Ein H-Dipol ist weniger stabil als eine gleich große Box, weil Vorder- und Rückwand fehlen. Deshalb sollten bei H-Dipolen mit mehreren Treibern Zwischenwände eingesetzt werden. Diese beeinträchtigen in keiner Weise die akustische Wirkung der Kammern 由于缺少前后墙,H-偶极子的稳定性不如相同尺寸的扬声器。因此,带有多个驱动器的 H 型偶极子应使用隔墙。这些隔墙丝毫不会影响腔体的声学效果
Abb. 5.62 Verstrebung ja - Dämmung nein! 图 5.62 有支撑,无隔热!
Völlig überflüssig ist eine Bedämpfung der Kammern. Im Nutzungsbereich unter 500 Hz gibt es keine Resonanzen zwischen den Seitenwänden der Kammern. 腔体的阻尼是完全多余的。在低于 500 Hz 的使用范围内,腔室侧壁之间不会产生共振。
Alle bisherigen Simulationen des H -Dipols berücksichtigen nicht den Einfluss des Bodens. Stellt man den H-Dipol auf den Boden, wird der Tiefbass um 6 dB angehoben. 之前所有的 H 型偶极子模拟都没有考虑到地板的影响。如果将 H 偶极子放在地板上,低音会增加 6 分贝。
Abb. 5.63 Verstärkung des Tiefbasses durch Bodenreflexion 图 5.63 通过地面反射放大低音
6 Dipol und Raum 6 偶极子和空间
Ein Lautsprecher kann noch so gut konstruiert sein - wie gut er letzten Endes klingt, hängt sehr vom Raum ab, in dem er spielt. Dabei geht es nicht nur um ausgewogenen Klang, sondern auch um die beeindruckende Stereoperspektive, die Dipole aufbauen können. 无论扬声器的设计有多么精良,它最终的音质如何,在很大程度上取决于播放扬声器的房间。这不仅关系到声音的平衡,还关系到偶极子所能营造的令人印象深刻的立体视角。 Die richtige und exakte Aufstellung der Lautsprecher im Raum hat daran großen Anteil. 扬声器在室内的正确和精确定位在其中起着重要作用。
6.1 Aufstellung 6.1 安装
Dipole können hinter sich einen breiten, tiefen und detaillierten Klangraum erzeugen, der sich gegebenenfalls bis weit hinter die Frontwand erstreckt: 偶极子可以在其背后营造出宽阔、深沉、细腻的声音空间,并能延伸到前墙后面很远的地方:
Abb. 6.1 Klangperspektive 图 6.1 声音透视
Um das voll auszuschöpfen, braucht man eine symmetrische Stereowiedergabe, die nicht durch stark unsymmetrische Raumeinflüsse gestört wird. Deshalb sollte man möglichst auf einer Mittelachse des Raums sitzen und die Lautsprecher gleich weit von den Seitenwänden aufstellen. 要充分利用这一点,您需要对称的立体声重现,不受强烈的不对称房间影响的干扰。因此,您最好坐在房间的中线上,并将扬声器与侧墙等距离放置。
Wie schnell man sich vom Optimum entfernt, zeigt ein kleines Experiment: Zwei Dipole stehen mit genau gleichem Abstand zur Mittelachse eines symmetrischen Raums. Dann gibt man ein Mono-Signal auf beide Dipole und misst den Schalldruck am Hörplatz (grün). Diese Summe sollte ca. 一个小实验可以说明远离最佳位置的速度有多快:两个偶极子与对称房间中轴线的距离完全相同。然后在两个偶极子上施加单声道信号,并测量聆听位置(绿色)的声压。这个总和应约为 6 dB lauter sein als der Schalldruck jedes einzelnen Lautsprechers (rot/blau) 比每个扬声器(红/蓝)的声压大 6 分贝
Dann verpolt man einen Lautsprecher und misst wieder (rot). In einem akustisch ideal symmetrischen Raum müsste sich der Schall von beiden Seiten komplett auslöschen. In realen Räumen ergibt sich ein Abstand zwischen beiden Kurven: 然后将一个扬声器的极性反转,再次测量(红色)。在一个声学上理想对称的房间里,两边的声音应该完全抵消。在实际房间中,两条曲线之间存在一定距离:
Abb. 6.3 Messung auf Raum-Mittelachse 图 6.3 在房间中心线上进行测量
Bei den großen Wellenlängen tiefer Töne wirken sich kleine Unregelmäßigkeiten im Raum kaum aus. Bei 10 kHz und 3,4 cm Wellenlänge sorgen bereits eine Kommode links an der Wand und ein Sofa rechts gegenüber für messbar geringere Symmetrie und damit weniger Auslöschung. 在波长较长的低音中,房间中的微小不规则现象几乎不会产生任何影响。在 10 千赫、波长为 3.4 厘米的情况下,即使是左侧墙壁上的一个抽屉和右侧墙壁上的一个沙发,其对称性也会明显降低,因此抵消也会减少。 Die Messungen spiegeln das wider. Es werden nur die ersten 20 ms ausgewertet, da sie für den räumlichen Eindruck maßgebend sind 测量结果反映了这一点。只对前 20 毫秒进行分析,因为它们对空间印象起着决定性作用
Bewegt man jetzt den Kopf nur 20 cm zur Seite, verändert sich das Bild bereits dramatisch: 如果您现在把头向旁边移动 20 厘米,画面就会发生巨大的变化:
Abb. 6.4 Messung 20 cm seitlich von Raum-Mittelachse 图 6.4 在房间中心线两侧 20 厘米处进行测量
Nicht ganz so dramatisch ist die Wirkung, wenn man statt der Hörposition einen der Dipole aus der Symmetrie verschiebt: 如果将其中一个偶极子移出对称位置,而不是移到聆听位置,效果就不那么明显了:
Abb.6.5 Lautsprecher 20 cm nach außen verschoben 图 6.5 扬声器向外移动 20 厘米
Die dargestellten Unterschiede lassen sich nicht ausgleichen, indem man den Balanceregler verstellt oder ein Delay für einen Kanal hinzu gibt. Ein bedeutender Teil der Stereoperspektive geht unrettbar verloren, wenn man nicht in einem symmetrischen Stereodreieck hört bzw. 所显示的差异无法通过调整平衡控制或为一个声道添加延迟来均衡。如果不在对称的立体声三角形中聆听,或在一个声道上添加延迟,立体声视角的很大一部分就会无可挽回地消失。 sich dieses nicht symmetrisch im Raum befindet. 这在房间里是不对称的。
Wohlgemerkt: Diese Kurven zeigen nicht, wie gut das Ohr Stereo hört - oder nicht. Sie sind auch nicht dipol-spezifisch, sondern gelten für alle Lautsprecher. Und sie sagen auch nichts über den Klangeindruck aus. 请注意:这些曲线并不显示耳朵是否能听到立体声。它们也不是偶极特定的,而是适用于所有扬声器。此外,它们对声音印象也没有任何影响。 Aber sie zeigen, wie schnell der von den Raumwänden zurückgeworfene Schall seine Symmetrie verlieren und damit den Stereoeindruck verwässern kann. 但它们表明,房间墙壁反射的声音很快就会失去对称性,从而削弱立体声效果。
Im Übrigen gilt allgemein: 以下内容一般适用:
Dipole sollten mindestens 1 m vor der Frontwand stehen. Der Hörplatz sollte ebenfalls mindestens 1 m von der Rückwand entfernt sein. Der Abstand zur Seitenwand darf abhängig von der Ausrichtung der Lautsprecher auch sehr klein werden. 偶极子应放置在前墙前至少 1 米处。聆听位置也应距离后墙至少 1 米。与侧墙的距离也可以很小,这取决于扬声器的排列。
Größere Abstände verbessern die Stereowirkung, verkleinern aber auch das Stereodreieck - bis sich die optimale Hörzone möglicherweise auf nur noch eine Kopfbreite beschränkt. Der Kompromiss zwischen Qualität und Mehrhörertauglichkeit muss jeweils individuell gefunden werden. 距离越大,立体声效果越好,但同时也会缩小立体声三角区--直到最佳聆听区域可能仅限于一个头的宽度。必须根据具体情况,在质量和适合多人聆听之间找到折衷方案。
6.2 Reflexionen 6.2 思考
Gut gemachte Dipole zeichnen sich durch eine gleichmäßige und weitgehend frequenzneutrale Dipol-8 mit breiter und tiefer seitlicher Einschnürung aus. Das sollte man nutzen, um 制作精良的偶极子的特点是偶极子 8 均匀一致,频率基本中性,横向收缩宽而深。这应该用于
die frühesten Reflexionen so weit wie möglich aus diesen „Schalldrucklöchern" heraus zu „bedienen" und 使最早的反射尽可能远离这些 "声压孔",并且
möglichst viel von den späteren breitbandigen Reflexionen im Raum zu erhalten. 尽量减少室内后期的宽带反射。
Das funktioniert bereits in wirklich kleinen Räumen, wenn die Dipole optimal platziert und ausgerichtet werden. James Heddle hat dafür ein Excel-Formular entwickelt, das die frühen Reflexionen für omnipolare und dipolare Abstrahlung simuliert. 如果偶极子的位置和排列达到最佳状态,这在非常小的房间里也能使用。James Heddle 开发了一种 Excel 表格,用于模拟全极性和偶极性辐射的早期反射。 Unser Beispiel strebt eine Mindestverzögerung von 6 ms bei einer Mindestabschwächung von 15 dB am Hörplatz an. Das kann schon bei einer Raumgröße von gelingen - mit diesen Eingaben: 我们的示例旨在实现 6 毫秒的最小延迟,以及聆听位置处 15 分贝的最小衰减。在房间大小为 的情况下,通过这些输入已经可以实现这一目标:
Loudspeaker Separation m 扬声器间距 m
1,200
Loudspeaker Toe-in, degrees 扬声器前倾,度
45,0
Listener's Distance from line between Loudspeakers m 听众与扬声器之间直线的距离 m
1,000
Room Height 房间高度
2,400
Loudspeaker Distance to Front Wall 扬声器到前墙的距离
1,100
Loudspeaker Distance to Closest Sidewall 扬声器到最近侧壁的距离
1,250
Distance to Wall Behind Listener 到听众背后墙壁的距离
1,400
Listener Height 监听器高度
0,900
0,900
Abb.6.6 Eingabewerte für Raum von m Größe 图 6.6 m 大小房间的输入值
flection 反射
Closest
Sidewall
Front
Wall
Front
Corner
flecti 折射
Level dB 水平分贝
-18,5
-16,6
-17,4
lay, msec 平卧,毫秒
6,1
6,1
9,5
Rear
Wall
Rear
Corner
Furthest
Sidewall
Ceiling 天花板
Floor 楼层
-14,9
-38,1
-15,7
-13,6
7,8
10,8
9,4
6,0
2,8
Abb.6.7 Berechnung für Dipol mit Einwinkelung 图 6.7 具有 角度的偶极子计算
Das Ergebnis beweist die große Wirkung der Einwinkelung: 结果证明了角度设计的巨大作用:
Abb.6.8 Zeitpunkt und Stärke der ersten 7 Reflexionen (ohne Fußboden). Rote Ziffern für Anzahl der überlagerten Werte 图 6.8 前 7 次反射的时间和强度(无地板)。红色数字表示叠加值的数量
Bei gleicher Position der Lautsprecher im Raum haben alle Bauformen gleiche Verzögerungszeiten. Bei der Stärke der Reflexionen kann der Dipol die 8er-Charakteristik ausspielen. Schon ohne Einwinkelung auf den Hörplatz verbessern sich die Reflexionswerte erheblich. Die Einwinkelung von drückt alle frühen Reflexionen unter -15 dB . 扬声器在室内的位置相同时,所有设计的延迟时间都相同。在反射强度方面,偶极子可以利用数字 8 特性。即使不向聆听位置倾斜 ,反射值也会显著提高。角度 可将所有早期反射降低到 -15 dB 以下。
Ein praktisches Beispiel 一个实例
Die Skizze zeigt die Umsetzung in meinem Hörraum. Die gezeichnete Aufstellung weicht etwas von der später gemessenen ab. Die kleine Tabelle zeigt berechnete Werte für Dämpfung und Verzögerung der vier Reflexionen: 草图显示的是在我的听音室中实现的效果。图中的位置与后来测量的位置略有不同。小表显示了四个反射的衰减和延迟计算值:
Abb.6.9 Horizontale erste Reflexionen von vorn 图 6.9 从正面看水平方向的第一次反射
Der linke Dipol ist je 1 m von Frontwand und linker Seitenwand entfernt und auf den Hörer ausgerichtet. Die früheste Reflexion (türkis = Closest Sidewall) geht über die linke Seitenwand und kommt fast genau aus der Dipol-Null. 左偶极子距离前墙和左侧墙 1 米,朝向聆听者。最早的反射(绿松石色 = 最近的侧墙)越过左侧墙,几乎完全来自偶极子空点。 Da diese mindestens 12 dB „tief" ist, kommt die erste Reflexion mindestens 17 dB leiser als der Direktschall ans Ohr. Eine Bedämpfung der Wand ist überflüssig. 由于声音至少 "低" 12 分贝,因此第一次反射传入耳朵的声音至少比直达声小 17 分贝。墙壁的衰减是多余的。
Die zweite Reflexion (blau = Front Corner) kommt aus der vorderen Ecke. Sie hat den vollen Pegel und kommt praktisch aus Richtung des Lautsprechers. Unbedämpft zieht sie das Stereopanorama noch weiter in die Ecken, was bombastisch klingen kann. 第二个反射(蓝色 = 前角)来自前角。它具有全电平,实际上来自扬声器的方向。在没有衰减的情况下,它将立体声全景进一步拉向角落,听起来可能会很夸张。 Dabei wird aber der Raum zwischen Ecke und Mittenphantom akustisch ausgedünnt. Also besteht Handlungsbedarf. 然而,从声学角度来看,转角和中心幻像之间的空间被压缩得很薄。因此,有必要采取行动。
Die dritte Reflexion (gelb = Front Wall) ist nur gering abgeschwächt und hat geringen Umweg. Zudem kommt sie aus dem Raum zwischen den Lautsprechern. Diese Reflexion führt zu Unruhe bei Phantomquellen, die zwischen Stereomitte und Lautsprecher liegen. 第三次反射(黄色 = 前墙)仅有轻微衰减,几乎没有分流。它也来自扬声器之间的空间。这种反射会导致位于立体声中心和扬声器之间的幻象声源不稳定。 Sie wandern je nach Frequenz. Auch hier muss gehandelt werden. 它们的移动取决于频率。这里也必须采取行动。
Die vierte Reflexion (lila = Furthest Sidewall) hat wieder vollen Pegel, aber einen langen Umweg. Außerdem trifft sie von der kontralateralen Seite ein. Eine Wandbedämpfung ist überflüssig. 第四次反射(紫色 = 最远的侧壁)再次达到完全水平,但分流较长。它也来自对侧。侧壁衰减是多余的。
Ich habe an den Spiegelpunkten der zweiten und dritten Reflexion je eine 4 cm starke und große BasotectPlatte angebracht. Ihre Wirkung zeigt das Impulsdiagramm: 我在第二和第三次反射的每个镜面点上都安装了一块 4 厘米厚、 大的 Basotect 面板。其效果如脉冲图所示:
Beide Reflexionen (grüne Spitzen) werden fast komplett ausgeschaltet. Die Zeiten stimmen nicht genau mit den Zeiten im Grundriss oben überein, weil das Stereodreieck anders ist. 两个反射(绿色峰值)几乎完全消除。由于立体三角形不同,因此时间与上面平面图中的时间并不完全一致。
Die Dämpfung von 41 mm Basotect setzt bei ca. 500 Hz ein: 41 mm Basotect 的阻尼从大约 500 Hz 开始:
Abb. 6.10 zeigt, dass trotzdem die Reflexionen ausreichend unterdrückt werden. Außerdem werden Attribute wie Richtung und Größe einer Phantom-Schallquelle hauptsächlich im Frequenzbereich bestimmt: 图 6.10 显示,反射被充分抑制。此外,幻像声源的方向和大小等属性主要取决于 的频率范围:
Abb.6.12 nach Toole 图 6.12 根据图尔
Statt einer Bedämpfung bietet sich - etwa in der Raumecke alternativ eine Diffusion an, z.B. durch eine Zimmerpflanze Großflächige Lösungen, wie etwa in Tonstudios zu sehen, sind hier völlig überflüssig. 与衰减相比,另一种方法是扩散,例如通过房间角落里的一盆盆栽进行扩散 大型解决方案,如录音室中的解决方案,在这里是完全多余的。
7 Frequenzgangkorrektur 7 频率响应校正
Bereits im Vorwort wurde erwähnt, dass der Frequenzgang eines Dipols-Lautsprechers durch die Schallwand verändert wird und korrigiert werden muss. Die Strategie dazu unterscheidet sich vom Vorgehen bei üblichen Lautsprechern. Sie wird deshalb im Folgenden ausführlich beschrieben. 前言中已经提到,偶极子扬声器的频率响应会受到障板的影响,必须加以校正。校正的策略与传统扬声器的程序不同。因此,下文将对此进行详细说明。
7.1 Der Korrekturbereich 7.1 校正范围
Die Korrektur eines Dipol-Frequenzgangs ist nur in einem bestimmten Bereich sinnvoll. Um diesen Bereich zu verstehen, betrachten wir in Boxsim die verschiedenen Einflüsse am Beispiel des Tieftöners Visaton WS 25 E, der auf einer cm großen Schallwand mittig auf 80 cm Höhe montiert ist: 偶极子频率响应的校正只有在一定范围内才有意义。为了了解这一范围,我们以 Visaton WS 25 E 低音扬声器为例,在 Boxsim 中查看各种影响因素,该扬声器安装在中心高度为 80 厘米的 厘米障板上:
Die lila Kurve ist der Frequenzgang des WS 25 E in unendlicher Schallwand. Die hohe Güte (Qts=1,43) sorgt dafür, dass der Frequenzgang zu tiefen Frequenzen hin ansteigt Unter der Resonanzfrequenz von 34 Hz (vergl. Impedanzkurve) fällt der Frequenzgang steil ab. 紫色曲线是 WS 25 E 在无限障板中的频率响应。高 Q 因子(Qts=1.43)确保了频率响应向低频上升。 在 34 Hz 的共振频率以下(参见阻抗曲线),频率响应急剧下降。 Oberhalb von 700 Hz verläuft die lila Kurve unregelmäßig. Möglicherweise verläss das Chassis hier seinen linearen Bereich und es kommt zu Resonanzen/Eigenschwingungen in Konus bzw. Aufhängung. 在 700 赫兹以上,紫色曲线不规则。可能是底盘在此处离开了线性范围,音盆或悬挂装置产生了共振/自振。
Die rote Kurve ist die Edge-Simulation der Schallwand. Sie stellt praktisch die Frequenzgang-„Verbiegung" durch diese Schallwand dar. Man beachte die Ähnlichkeit mit der Kurve für in Abb. 3.3 auf Seite 10. Die Dipolspitze liegt bei 600700 Hz , die kaum erkennbare erste Senke bei Bezugsniveau der roten Linie ist hier die 75 dB Linie. Sie entspricht der gestrichelten Linie für inf in Abb. 3.3. 红色曲线是对障板边缘的模拟。它实际上代表了通过障板 "弯曲 "的频率响应。请注意,它与第 10 页图 3.3 中 的曲线非常相似。 偶极子峰值位于 600700 Hz, 处的第一个凹点几乎无法辨认。它与图 3.3 中 inf 的虚线相对应。
Wenn die rote Linie unter 75 dB fällt, muss der entsprechende Wert von der lila Kurve abgezogen werden. Jede Erhebung über 75 dB wird zur lila Kurve hinzuaddiert. Auf diese Weise entsteht die blaue Kurve für den Frequenzgang des WS 25 E in der gewählten Schallwand. 如果红线低于 75 dB,则必须从紫色曲线中减去相应的值。任何高于 75 dB 的数值都会添加到紫色曲线中。这样就得出了选定障板中 WS 25 E 的频率响应蓝色曲线。
Die gerade blaue Kurve macht in dieser Simulation den Eindruck, als läge der nutzbare Bereich bei . Die rote und lila Kurve sagen uns aber unabhängig voneinander, dass am oberen Ende bei 800 Hz Schluss sein muss. Am unteren Ende gibt die Resonanzfrequenz die Grenze vor. Es mach keinen Sinn, den Abfall unterhalb von 34 Hz in irgendeiner Weise anzuheben. 该模拟中笔直的蓝色曲线给人的印象是可用范围为 。然而,红色和紫色曲线却分别告诉我们,上限必须止于 800 Hz。在低端,共振频率设定了限制。以任何方式增加 34 Hz 以下的下降幅度都是毫无意义的。 Mit diesem Wissen stellen wir jetzt einen sinnvollen linearen Frequenzverlauf her. 有了这些知识,我们现在就可以创建一个合理的线性频率响应。
7.2 Die Korrekturmaßnahmen 7.2 纠正措施
Die Korrektur wird mit aktiver und passiver Entzerrung dargestellt. Boxsim erlaubt beide Verfahren. Der hohe Qts-Wert des WS 25 E macht diese Korrekturen besonders einfach und damit übersichtlich. 校正显示为主动和被动均衡。Boxsim 允许使用这两种方法。WS 25 E 的高 Qts 值使得这些校正特别简单明了。 Wir müssen davon ausgehen, dass die Korrektur für Chassis mit niedrigem Qts aufwändiger ausfällt. 我们必须假定,对低 Qts 底盘的修正将更加复杂。
Aktive Entzerrung 主动均衡
mit alich chalilwand und zivem Tiefpass 1. Ordnung bei 66 Hz 使用 alich chalilwand 和民用 1 阶低通滤波器,频率为 66 赫兹
Abb.7.2 Aktive Frequenzgangkorrektur für WS 25 E 图 7.2 WS 25 E 的有源频率响应校正
Die blaue Linie entspricht dem unentzerrten Fall in Abb. 7.1. Ein Tiefpass 1. Ordnung bei 66 Hz reduziert den Frequenzgang auf ein lineares Niveau bei 75 dB (türkis). Um den Einsatzbereich am oberen Ende sinnvoll abzuschließen, wird zusätzlich ein Tiefpass 2. 66 Hz 处的一阶低通滤波器将频率响应降低到 75 dB 的线性水平(绿松石色)。为了完善高端的应用范围,还使用了额外的二阶低通滤波器。 Ordnung bei 300 Hz gesetzt (grün) 阶次设置为 300 赫兹(绿色)
Dieser Einsatz ab 30 Hz stellt hohe Anforderungen an das Hubvermögen eines WS 25 E. Entsprechend gering ist die Lautstärke, die das Chassis erreichen kann. Alternativ stelle ich eine Korrektur vor, die den WS 25 E vom Tiefton entlastet. 这种 30 Hz 的应用对 WS 25 E 的起重能力提出了很高的要求。底盘所能达到的音量也相应较低。作为替代方案,我提出了一种校正方法,可以减轻 WS 25 E 的低频负担。 Sie erfordert einen zusätzlichen Subwoofer mit Trennung bei 80 Hz : 它需要一个额外的低音炮,截止频率为 80 赫兹:
und zusătzlich Hochpass 2. Ordnung bei 80 Hz 并在 80 赫兹处增加二阶高通
Abb.7.3 Alternative Korrektur für zusätzlichen Subwoofer 图 7.3 附加低音炮的其他校正方法
Blau ist wieder der nicht entzerrte Fall. Türkis (bei höheren Frequenzen von grün verdeckt) kombiniert einen Tiefpass 1. Ordnung bei 300 Hz mit einem Tiefpass 2.Ordnung bei 500 Hz . Grün enthält zusätzlich die Tiefton-Entlastung durch einen Hochpass 2. Ordnung bei 80 Hz . 蓝色也是非均衡情况。绿松石色(高频部分被绿色覆盖)结合了 300 Hz 的一阶低通滤波器和 500 Hz 的二阶低通滤波器。绿色还包含通过 80 Hz 的二阶高通滤波器进行的低频均衡。 Auf diese Weise deckt der WS 25 E den Bereich von ab. 这样,WS 25 E 就覆盖了从 到 的范围。
Passive Entzerrung 被动均衡
Abb.7.4 Passive Frequenzgangkorrektur für WS 25 E 图 7.4 WS 25 E 的被动频率响应校正
Auch passiv gelingt die Entzerrung ab 30 Hz sehr gut. Eine Serienspule mit 12 mH und 0,9 Ohm zieht den Frequenzgang flach (türkis). Ein zusätzlicher Kondensator paralle zum Chassis stellt über 200 Hz eine brauchbare Tiefpassflanke her (grün). Die LC-Kombination sorgt sogar um 40 Hz für einen kleinen Tiefbassgewinn gegenüber dem unbeschalteten Chassis 30 Hz 以上的被动均衡效果也非常好。一个 12 mH、0.9 Ohm 的串联线圈使频率响应更加平缓(绿松石色)。与底座平行的附加电容器 可产生高于 200 Hz 的可用低通斜率(绿色)。与未连接的底座相比,LC 组合甚至在 40 Hz 附近提供了一个较小的低音增益。
Die zusätzliche Tiefbassabsenkung gelingt nicht genauso elegant. Außerdem wird die Impedanz strapaziert: 额外的低音减弱效果并不明显。它还会对阻抗造成压力:
Abb.7.5 Passive Korrektur für zusätzlichen Subwoofer 图 7.5 附加低音炮的被动校正
Erforderlich ist eine etwas komplexere Beschaltung: 需要一个稍微复杂一些的电路:
Abb.7.6 Passive Korrektur für zusätzlichen Subwoofer 图 7.6 附加低音炮的被动校正
Für Chassis mit niedrigem Qts wird es viel aufwändiger, passive Korrekturen für den Dipoleinsatz herzustellen. Das zeigt sich etwa beim Visaton TIW 250 XS mit Qts=0,33. 对于 Qts 较低的驱动器,为偶极子用途制作无源修正要复杂得多。例如,在 Qts=0.33 的 Visaton TIW 250 XS 中就可以看到这一点。 Ein halbwegs linearer Einsatz ab 40 Hz gelingt nur mit massiven Spulen und der Ausnutzung von kritischen Impedanzminima: 要在 40 赫兹以上实现合理的线性应用,必须使用大线圈并利用临界阻抗最小值:
Man vergleiche mit Abb. 7.4. Die notwendige Weiche ist ein wahres Kupfergrab: 与图 7.4 相比,所需的开关是一个真正的铜制坟墓: