Monitor hangsugárzó VII. - mérések a "süket" szobában

Augusztus óta két nagy lépéssel haladtunk előre a monitor hangsugárzó projektünkkel. Egyrészt a próbadobozba beépített hangszórókat sikerült süketszobában megmérni ...

... másrészt egy DSP kártyával hangváltót is készítettünk hozzá. Az eredmények meggyőzőek lettek: 60Hz és 20kHz között majdnem +/-1dB-en belül mozog a görbe. Ezzel messzemenőkig elégedettek vagyunk:

Szép, egyenletes frekvenciaátvitel és fázis jellemzi a hangsugárzót. 100Hz alatt a fázisgörbe tartalmazza a süketszoba rezonanciájának jellegzetes fázistolását. A frekvenciaátviteli görbén kompenzáltuk a szobarezonanciát ezért nem látszik. A DSP-n egyedül a magas hangszóró DXT tölcsérének a hatását kellett csak kompenzálni, amit bármilyen hangváltó esetén meg kell csinálni. Ezen kívül semmilyen kompenzációt nem tartalmaz a váltónk! Jó minőségű hangszórókkal élmény dolgozni :-)

A hangszórók váltásai méréseink alapján következőképp néznek ki:

A mély és közép hangszórók 345Hz-en keresztezik egymást, míg a közép és magas hangszórók 2.1kHz-en váltanak, mindkét esetben 24dB/oktáv meredekséggel. A szép, egyenletes átvitel miatt az impulzusválasz is természetesen szépre adódik:

Az impulzusválasz elején látható lengést a DSP okozza, nem a hangsugárzó jellemzője. Nem is lehetne az, hiszen az impulzus megérkezése előtt a hangsugárzó nem mutathat semmiféle aktivitást.

A horizontális irányítottság (360 fokos iránygörbe!) is viszonylag egyenletesen szűkül, a magas hangszórón a DXT tölcsér teszi a dolgát (a magasabb tartományban sem drasztikus az irányítottság):

Gyakorlatilag +/-50 fokos vízszintes térrészben +/-3dB-en belül egyenletes átvitelt sikerült elérni a teljes átviteli sávban.

A középső tengelyhez viszonyítva a közép tartomány iránygörbéje nem teljesen szimmetrikus, nem is lehet az, hiszen az előlap szélén, aszimmetrikusan helyezkedik el a közép hangszóró. Ez az asszimmetria kevésbé jelentkezik a magas tartomány esetén ugyanis a DXT tölcsér miatt a magas tartomány alsó részét a doboz előlapja alig befolyásolja.

Továbbiakban az a tervünk, hogy a DSP-vel kialakított váltót analóg áramkörökkel valósítjuk meg illetve készre szereljük a hangsugárzó dobozokat is. 

Folyt. köv. ...

Monitor hangsugárzó VI. - amiért szeretjük a Seas hangszórókat

Megérkeztek a Seas középhangszórók...

... és át is estek az első méréseken (IEC lapban).

Frekvencia átvitel

Impedanciamenet

Szép átvitel és impedanciamenet jellemzi őket, a két hangszóró együttfutása is példás. Ezért is szeretjük a Seas hangszórókat.

Közben az aktív váltót is elkezdtük tervezni. Erről a folyamatról szeretnénk megosztani néhány bevezető gondolatot. Ugyan a konkrét keresztváltót még nem tudjuk tervezni megfelelő mérések hiányában, azonban a teljes aktív rendszert blokkvázlat szintjén már fel lehet rajzolni.

A vázlat egyszerűnek és egyértelműnek tűnik első látásra, a részletek azonban már nem ennyire egyszerűek. A bemeneti fokozatnak tudnia kell kezelni a különböző jelszinteket (+4dBu és -10dBV), megfelelő nagyfrekvenciás zavarvédelmet kell nyújtania, nagy közösmódusú jelelnyomást kell biztosítania és valódi szimmetrikus bemeneti impedanciát képviselnie. Mindezt alacsony zaj és torzítás mellett. A "CROSSOVER NETWORK" blokkban lesz megoldva mindenféle szűrési és korrekciós feladat. A végerősítők külön dobozban, külön egységként helyezkednek el.

A tervezés során elsőként azt tisztáztuk, hogy milyen jelszinteket tudjon kezelni az aktív rendszerünk. Kétféle (szabványosnak mondható) jelszintet választottunk: HIGH állásban +4dBu ami a profi stúdiókban elterjedt, illetve LOW állásban -10dBV ami elvileg a kommersz készülékek jelszintje. Ezek a jelszintek a monitor hangsugárzónkat 1m-en 100dB hangnyomásra fogják kivezérelni (terveink szerint). A maximális terhelhetőség kb. 105-106dB/m -re fog adódni amit egyrészt a mélyhangszóró, másrészt az erősítők korlátoznak erre az értékre.

Ezek után meghatároztuk az aktív váltón belüli jelszint mértékét, hogy a jel/zaj viszony a lehető legjobb legyen és maradjon elegendő tartalék az áramkörökben. Műveleti erősítőkkel megvalósított erősítő/szűrő fokozatokat fogunk használni a teljes rendszerben amelyeket a legalacsonyabb zajszintek érdekében külön méretezünk. Ez a folyamat gyakran papíron megy a legkönnyebben/leggyorsabban:

Műveleti erősítőknek korszerű, az adott feladat ellátására optimális típusokat választunk. A végerősítőink adottak, azonban a moduláris felépítésnek köszönhetően cserélhetők lesznek és az aktív váltóban a jelszintek korrigálhatóak ha más végerősítőket akarnánk használni.

Folyt. köv. ...

Monitor hangsugárzó V. - profi hangsugárzó lesz :)

Hosszú idő eltelt az utolsó bejegyzés óta, de csak most volt időnk kicsit foglalkozni a fióktakarító projektünkkel. A fióktakarító nevet megváltoztattuk monitor hangsugárzóra mert a fióktakarítás a legutóbbi döntésünk alapján már nem érvényes. Ugyanis a közép hangszórónak választott Peerless 830656-nak új felhasználást találtunk, ezért másik középhangszóró után néztünk. A keresgélés nem tartott sokáig, a Seas MCA15RCY közép hangszóró adta magát a projekthez. Ez a hangszóró viszont nincs a fiókunkban így már nem beszélhetünk fióktakarításról :-)
A követelményeinket is megváltoztattuk valamelyest, így már inkább egy profi stúdióban is használható monitor hangsugárzó projekt van kialakulóban, ezért sem igazán illendő a fióktakarító jelző. A jelenlegi (kissé átformált) követelményeink a következők:

• Lineáris on-axis frekvenciamenet 50Hz - 20kHz között (free field), maximum 3-4dB-es hangnyomás ingadozáson belül
• Amennyire lehet egyenletes off-axis frekimenetek (listening window, first reflection, total power response, directivity index)
• Aktív váltás a hangszórók között, minden hangszórónak külön végfok (a passzív váltós változatot elvetettük)
• Csak szimmetrikus (XLR) bemenet
• Változtatható bemeneti érzékenység
• Kikapcsolható szub filter
• Mély, közép és magas szintállítás 0 és -6dB között 1dB-es lépésekben
• Mély vágás állítása 0 és -8dB között 2dB-es lépésekben
• Maximális (hosszúidejű) hangnyomás 102-104dB/1m körül legyen
• Külön dobozban előfokot is építünk ami számunkra azért szükséges mert mi otthoni hifi eszközöket használunk, a monitor hangsugárzónkat viszont úgy tervezzük, hogy akár egy profi hangstúdióban is megállja a helyét.

A hangszóró méréseket is elkezdtük, először a magassugárzóval:

Standard IEC mérőlapban mért átvitelen (kék görbe) jól látszik a DXT "tölcsér" erősítő hatása 10kHz alatt. Ezt legegyszerűbben passzív módon, egy egyszerű párhuzamos RC körrel lehet kompenzálni, amit a hangszóróval sorba kell kötni (lenti ábra). Megfelelő ellenállás és kondenzátor párosítással egészen jó átvitelt lehet elérni (piros görbe). Az átlag érzékenység így kb. 89dB-re adódik ami tökéletesen megfelel céljainknak.

Természetesen egy ilyen passzív RC kör megváltoztatja az eredő impedanciát amit a meghajtó erősítő "látni" fog. Megvizsgáltuk, hogy a hangszóró önmagában mért impedanciájához képest milyen jellegű lesz ez a változás:

Az ábráról kiderül, hogy az önmagában mért hangszóró impedanciához képest (piros görbe) az RC taggal kiegészített hangszóró eredő impedanciája (fekete görbe) magasabb lesz és a használati tartományban (kb. 2kHz-20kHz között) ereszkedő jellegűvé válik. Az elektromos fázismenet is viszonylag egyenletes, csak 10kHz körül kezd emelkedni és +/-15 fokon belül változik a használati tartományon belül. Szerencsére a plusz RC tag nem rontotta el sem az impedancia sem a fázismenetet, így nem lesz nehéz dolga a magas egységet meghajtó erősítőnek.

Reméljük hamarosan megérkeznek a közép hangszórók is és akkor már dobozba építve fogjuk tovább fejleszteni a monitor hangsugárzónkat. Az aktív váltás is már a tervezés fázisában tart, de konkrét megoldások még természetesen nincsenek, nem is lehetnek a hangszórók mérési eredményei nélkül.

Folyt. köv. ....

Fióktakarító projekt IV. - a hangsugárzó "dobozának" megtervezése

Amellett, hogy pörgünk a belső terekbe szánt akusztikai megoldásokon, volt időnk a monitor projektünkre is. CAD programmal megterveztük a dobozt (ahogy minden hangsugárzónkat szoktuk) és készítettünk egy drótvázas modellt is:

A doboz anyagának nagy része 18mm-es rétegelt lemez, kivéve az előlapot ami 30mm-es MDF-ből készül a könnyebb festhetőség érdekében. A közép-magas egységnek lesz egy kis méretű (kb. 8L-es) saját zárt doboza, hogy külön légtérben legyen a mélyhangszórótól. Így a mélyhangszóró nem tudja megmozgatni a középhangszóró membránját (ami egyébként kifejezetten rossz dolog lenne). Ezt a kis dobozt belül kártolt gyapjúval fogjuk lazán kibélelni annak érdekében, hogy a káros belső állóhullámokat megfelelő mértékben csillapítsuk. Az egész dobozt belülről köríves bordákkal asszimmetrikusan merevítjük. Így a dobozt "felosztjuk" kisebb részekre amelyek magasabb frekvenciákon tudnak csak rezonálni. Viszont a magasabb frekvenciák felé egyre kisebb energiák jelennek meg a dobozban és az amúgy sem könnyű dobozt szinte biztosan nem fogják oly mértékben rezgésbe hozni, hogy azok hallhatóan elszínezzék a hangsugárzónk hangját. Valahogy így fest a doboz félig-meddig összerakva, elő- és hátlap nélkül:

A belső oldalakon bitumennel nehezítjük majd a konstrukciót, így tovább csökkentjük az esélyét a dobozrezonanciák kialakulásának. A mélyhangszóró nagyobb légterét is valószínüleg lazán kitültjük csillapítóanyaggal, de ezt majd a fejlesztési fázisban fogjuk véglegesen eldönteni. Elviekben ugyanis - ha elég alacsonyan váltjuk a mély és közép hangszórókat - nem fognak káros állóhullámok kialakulni a nagy dobozon belül. Azonban előre nem tudjuk a váltások pontos helyét, így nem zárjuk ki a csillapítás lehetőségét sem.

Az előzetes elképzelések alapján a hangsugárzók előlapja matt fekete festést kap, a többi részre valószínűleg nemez bevonat kerül (a változás jogát természetesen itt is fenntartjuk). A doboz hátulján mindhárom hangszórót közvetlen csatlakozókra kivezetjük, hogy könnyedén meg tudjuk valósítani a passzív és az aktív váltást is.

A folytatásban szeretnénk az első mérések eredményeit bemutatni.

Fióktakarító projekt III. - aktív és passzív hangváltóval kapcsolatos követelményeink

Újra elővettük ezt a projektet, hogy megmérjük a mélyhangszóró (Seas L26RFX/P) Thiele/Small paramétereit. "Hidegen", a szekrényből elővéve a következő értékeket mértük:

Látható, hogy a gyári adatoktól csak kissé térnek el a mérési eredményeink. Ez nagyon jónak számít annál is inkább mivel nem feltétlen az egyes paraméterek értékeinek egyezősége a fontos, hanem a paraméterek egyensúlya. A következő néhány szimulációs ábráról látható, hogy a gyári paraméterekkel tervezett doboz szimulációs görbéi (piros) szinte teljesen megegyeznek a saját mért paraméterekkel tervezett azonos tulajdonságokkal rendelkező doboz szimulációs görbéivel (fekete):

Átvitel:

Impedancia:

Csoportfutási idő:

A mérések és a szimulációk alapján kialakult, hogy kb. nettó 45 literes térfogatú, zárt konstrukciót fogunk készíteni. A klasszikus reflex kialakítást végülis elvetettük ugyanis hasonló méretű dobozban nem nyerünk annyit a reflex kialakítással, hogy megérje azt a többletmunkát ami a reflex doboz tervezésével, kivitelezésével jár. Így a korábban felsorolt követelmények közül egyet már biztos nem fogunk teljesíteni: zárt és reflex között nem tudjuk a működésmódot változtatni. Ez azonban nem jelent sokat, csak érdekesség lett volna. Továbbá kitaláltuk, hogy a teljes aktív hangváltó/elektronika mellé passzív hangváltót is készítünk hozzá, hogy univerzálisabb felhasználású hangsugárzó váljon belőle. A követelmények így már két részre oszthatók attól függően, hogy aktív vagy passzív hangváltós változatról beszélünk:

Aktív váltós változat:

• Lineáris on-axis frekvenciamenet kb. 50Hz - 20kHz között maximum +/-2dB -es hangnyomásingadozáson belül
• Amennyire lehet egyenletes off-axis frekimenetek (listening window, first reflection, total power response, directivity index)
• Teljes aktív váltós rendszer, minden hangszórónak külön végfok (az aktív váltó és a végfokok külön egységek, nem a hangdobozban kapnak helyet)
• Megfelelő védelmi áramkörök az erősítők és a hangszórók védelme érdekében
• Szimmetrikus (XLR) és asszimmetrikus (RCA) analóg bemenetek
• Változtatható bemeneti érzékenység
• Kikapcsolható szub filter (opcionális)
• Mély és magas korrekciós lehetőségek
• 100dB/1m hangnyomáson is relatíve alacsony torzítással működjön a specifikált működési tartományon belül (ezt elsősorban a középhangszóró korlátozhatja)
• Hangerőszabályzó (kikapcsolható)

Passzív váltós változat:

• Lineáris on-axis frekvenciamenet kb. 50Hz - 20kHz között maximum +/-3dB -es hangnyomásingadozáson belül
• Amennyire lehet egyenletes off-axis frekimenetek (listening window, first reflection, total power response, directivity index)
• Magas korrekciós lehetőség
• 100dB/1m hangnyomáson is relatíve alacsony torzítással működjön a specifikált működési tartományon belül (ezt elsősorban a középhangszóró korlátozhatja)

A legfontosabb követelmény továbbra is a transzparens átvitel. Ennek mentén folytatjuk tovább a munkát.

reveel - mi ez?!

A minap kezeink közé került a reveel névre hallgató kis eszköz:

Kiváncsiak voltunk rá, mert a netes kutakodásunk után az derült ki róla, hogy valamiféle hangzásjavító kütyüről van szó amitől a "legjobb" fejhallgató is jobban fog szólni, illetve a használójának koncertszerű hangélményt biztosít. Ezek az ígéretek elég komolyan hangzanak, mi viszont kétkedve fogadunk minden olyan eszközt aminek hangzásjavítás a célja. A hivatalos weboldal szerint ( http://reevelsound.com/learn-more/ ) valamiféle védett technológiáról van szó amit a BSG Technologies dolgozott ki ... érdekesen hangzik. Mi először meghallgattuk a saját rendszerünkben normál szobai hangsugárzókon keresztül, majd otthon fejhallgatóval is.

A meghallgatások után a szubjektív véleményünk a következő: a készülék használata során furcsa, mesterséges térérzetet tapasztaltunk aminek az eredeti felvétel térérzetéhez nem sok köze volt. Az "effekt" bekapcsolásakor a hangerő egyértelműen megemelkedett a kikapcsolt állapothoz képest. Ez jó trükk egy bizonyos mértékig ha a szubjektív hangélményt akarja valaki javítani (ennek pszichoakusztikai okai vannak). A közép-magas tartomány kicsit forszírozottabb lett és néha mintha egy spéci zengetőt is bekapcsoltak volna, úgy festett a zene. Azt gondoljuk, hogy ezeket a hatásokat részben valamiféle fázistologatós elven működő áramkörrel érhetik el, esetleg mesterséges áthallást is létrehozhattak a jobb és bal csatorna között.

A szubjektív "hangélmények" után kíváncsiak voltunk valójában mit is csinál az eszköz. Ezért méricskéltünk pár dolgot, mert a mérések objektívek, nem befolyásolják az eredményeket az emberi tényezők. Többek között mértünk frekvenciátvitelt aminek az eredményét az alábbi ábrán láthatjuk:

                                     BAL csatorna                                                           JOBB csatorna

A piros görbe a kikapcsolt "effekt" állapotát, a kék görbe a bekapcsolt "effekt" állapotát mutatja. Látszik, hogy minimális hatása van az áramkörnek az átvitelre, viszton a kimeneti jelszintet megemelte. Ez egybeesik az észrevételeinkkel. A megemelt jelszint persze nem okozna olyan egyértelműen hallható, furcsa térhatást amit tapasztaltunk. Ezért a fázisávitelt is megmértük:

                                     BAL csatorna                                                           JOBB csatorna

A mérési eredményekből egyértelműen látszik, hogy a két csatorna közötti eltérő fázistologatás elvén éri el a fura térhatást a készülék. Mindkét csatorna jelét valószínűleg 1-1 mindenáteresztő szűrőn (all-pass filter) engedik át és megemelik a jelszintet is. Hogy ez előtt vagy után csinálnak-e bármi mást is a jellel az a mérésekről már nem derült ki. 

Hogy ebben az eszközben mi a levédett technológia azt nem tudjuk, minket azonban nem győzött meg az "effektezett" hang. Ettől függetlenül azt gondoljuk, hogy biztos megvan a célcsoportja ennek és az ehhez hasonló eszközöknek, bár mi azon a véleményen vagyunk, hogy a kész felvételen nem kell utólagosan változtatni, hanem a felvételt kell(ene) élvezetesre készíteni, illetve olyan rendszeren érdemes zenét hallgatni ami igazi élvezetet nyújt.

Fióktakarító projekt II. - elvárásaink a hangfallal

Ez egy rövid bejegyzés lesz amiben közzétesszük, hogy milyen követelményeket állítottunk fel a készülő 3 utas monitor hangsugárzóval szemben. Alapvetően azt szeretnénk, hogy egy transzparens hangképű, számunkra referencia szintű hangsugárzónk legyen, amely akár komoly stúdió munkára is alkalmas. Ehhez szerintünk a következő feltételek teljesülése szükséges:

• Lineáris on-axis frekvenciamenet kb. 55Hz - 20kHz között legalább +/-2dB -es hangnyomásingadozáson belül (ha sikerül még szigorúbb tűrésen belül)
• Amennyire lehet egyenletes off-axis frekimenetek (listening window, first reflection, total power response, directivity index)
• Teljes aktív váltós rendszer, minden hangszórónak külön végfok (az aktív váltó és a végfokok külön egységek, nem a hangdobozban kapnak helyet)
• Megfelelő védelmi áramkörök az erősítők és a hangszórók védelme érdekében
• Szimmetrikus (XLR) és asszimmetrikus (RCA) analóg bemenetek
• Változtatható bemeneti érzékenység
• Kikapcsolható szub filter (opcionális)
• Mély és magas korrekciós lehetőségek
• Ha lehetséges akkor változtatható legyen a hangsugárzó működési módja bass-reflex vagy zárt között (ennek a megvalósítása ugyan elég egyszerű de kevés hangsugárzó alkalmas erre a feladatra úgy, hogy az on-axis frekimenet ne változzon a specifikált működési tartományon belül)
• 100dB/1m hangnyomáson is relatíve alacsony torzítással működjön a specifikált működési tartományon belül (ezt elsősorban a középhangszóró korlátozhatja)
• Hangerőszabályzó (kikapcsolható)
• Ha lehet a szokásostól kissé eltérő formavilág/anyaghasználat (ez már csak hab a tortán)

Akkor sem esünk kétségbe ha néhány követelményünk nem, vagy csak részben teljesül. A legfontosabb a transzparens átvitel, ebből nem szeretnénk engedni.

Folyt. köv. ...