WikiDer > Измерение громкоговорителя

Loudspeaker measurement

Выходной образец промышленного громкоговоритель показаны с использованием сферических полярных графиков, снятых на шести частотах

Измерение громкоговорителя это практика определения поведения музыкальные колонки путем измерения различных аспектов производительности. Это измерение особенно важно, потому что громкоговорители, будучи преобразователи, имеют более высокий уровень искажений, чем другие компоненты аудиосистемы, используемые для воспроизведения или усиления звука.

Безэховое измерение

Измерение громкоговорителя в безэховой камере с акустически прозрачной напольной решеткой

Стандартный способ проверки громкоговорителя требует безэховая камера, с акустически прозрачной решеткой. Измерение микрофон обычно устанавливается на незаметной стреле (чтобы избежать отражений) и размещается на расстоянии 1 метра от приводных устройств на оси с высокочастотным драйвером. Хотя это даст воспроизводимые результаты, такое измерение «свободного пространства» не является репрезентативным для производительности в комнате, особенно в маленькой комнате. Для получения достоверных результатов на низких частотах необходима очень большая безэховая камера с большими абсорбирующими клиньями со всех сторон. Большинство безэховых камер не предназначены для точных измерений до 20 Гц.

Измерение полупространства

В качестве альтернативы можно просто положить динамик на спину и направить его в небо на открытой траве. Отражение от земли по-прежнему будет мешать, но будет значительно уменьшено в среднем диапазоне, потому что большинство громкоговорителей являются направленными и излучают только очень низкие частоты в обратном направлении. Помещение абсорбирующего материала вокруг динамика уменьшит пульсацию в средних частотах за счет поглощения излучения сзади. На низких частотах отражение от земли всегда синфазно, так что измеряемый отклик будет иметь усиленные басы, но это то, что обычно происходит в комнате, где задняя стена и пол обеспечивают аналогичный эффект. Следовательно, есть хороший случай использовать такие измерения «полупространства» и стремиться к плоскому отклику «полупространства». Громкоговорители, уравновешенные для обеспечения ровного отклика в «свободном пространстве», всегда будут звучать в помещении с очень тяжелыми басами, поэтому мониторные динамики, как правило, включают настройки «полупространство» и «четверть пространства» (для использования в углу). которые приводят к затуханию ниже 400 Гц.

Выкопав яму и закопав динамик заподлицо с землей, можно получить гораздо более точное измерение полупространства, создав громкоговоритель, эквивалентный динамику. микрофон с граничным эффектом (все отражения точно синфазны), но любой задний порт должен оставаться незаблокированным, а любой задний усилитель должен пропускать охлаждающий воздух. Дифракция от краев корпуса уменьшается, создавая воспроизводимую и точную, но не очень репрезентативную кривую отклика.

Размеры помещения

На низких частотах в большинстве комнат есть резонансы на серии частот, где размер комнаты соответствует кратной половине длины волны. Звук распространяется со скоростью примерно 1 фут в миллисекунду (1100 футов / с), поэтому комната длиной 20 футов (6,1 м) будет иметь резонансы от 25 Гц и выше. Эти резонансные режимы вызывают большие пики и провалы в уровне звука постоянного сигнала, поскольку частота этого сигнала изменяется от низкой до высокой.

Кроме того, отражения, дисперсия, поглощение и т. Д. - все это сильно изменяет воспринимаемый звук, хотя это не обязательно сознательно заметно ни для музыки, ни для речи, на частотах выше тех, которые преобладают в комнатных режимах. Эти изменения зависят от расположения громкоговорителей относительно отражающих, рассеивающих или поглощающих поверхностей (включая изменения в ориентации громкоговорителей) и от положения слушателя. В неудачных ситуациях небольшое движение любого из них или слушателя может вызвать значительные различия. Сложные эффекты, такие как стереофоническая (или многоканальная) звуковая интеграция в единую воспринимаемую «звуковую сцену», могут быть легко потеряны.

Существует ограниченное понимание того, как ухо и мозг обрабатывают звук, чтобы произвести такое восприятие, и поэтому никакое измерение или комбинация измерений не могут гарантировать успешное восприятие, например, эффекта «звуковой сцены». Таким образом, не существует гарантированной процедуры, которая максимизирует производительность динамика в любом пространстве для прослушивания (за исключением акустически неприятной безэховой камеры). Некоторые параметры, такие как время реверберации (в любом случае, действительно применимо только к большим объемам) и общую «частотную характеристику» комнаты можно в некоторой степени отрегулировать путем добавления или вычитания отражающих, рассеивающих или поглощающих элементов, но, хотя это может быть замечательно эффективный (с правильными добавлениями, вычитаниями и размещениями), он остается чем-то вроде искусства и предметом опыта. В некоторых случаях такая комбинация модификаций оказалась не очень успешной.

Расположение микрофона

Все динамики с несколькими драйверами (если они не коаксиальный) трудно измерить правильно, если измерительный микрофон расположен близко к громкоговорителю и немного выше или ниже оптимальной оси, потому что разная длина пути от двух драйверов, генерирующих одинаковую частоту, приводит к фазовому подавлению. Полезно помнить, что, как показывает опыт, 1 кГц соответствует длине волны 1 фут (0,30 м) в воздухе, а 10 кГц - длине волны всего 1 дюйм (25 мм). Опубликованные результаты часто действительны только для очень точного позиционирования микрофона с точностью до сантиметра или двух.

Измерения, сделанные на расстоянии 2 или 3 м, в фактической позиции прослушивания между двумя динамиками, могут показать кое-что из того, что на самом деле происходит в комнате для прослушивания. Хотя полученная кривая в целом кажется ужасной (по сравнению с другим оборудованием), она дает основу для экспериментов с абсорбирующими панелями. Рекомендуется использовать оба динамика, так как это типично стимулирует низкочастотные «режимы» помещения. Это означает, что микрофон должен быть расположен точно на одинаковом расстоянии от двух динамиков, чтобы избежать эффектов «гребенчатого фильтра» (чередования пиков и провалов в измеренной характеристике помещения в этой точке). Позиционирование лучше всего выполнять, перемещая микрофон из стороны в сторону для получения максимального отклика на тон 1 кГц, затем на тон 3 кГц, затем на тон 10 кГц. В то время как самые лучшие современные колонки могут воспроизводить частотную характеристику до ± 1 дБ в диапазоне от 40 Гц до 20 кГц в безэховых условиях, измерения на расстоянии 2 м в реальной комнате для прослушивания обычно считаются хорошими, если они находятся в пределах ± 12 дБ.

Измерения ближнего поля

Акустика помещения оказывает гораздо меньшее влияние на измерения ближнего поля, поэтому они могут быть уместны, когда анализ безэховой камеры не может быть выполнен. Измерения следует проводить на гораздо более коротких расстояниях от динамика, чем общий диаметр динамика (или источника звука, например рупора, вентиляционного отверстия), где половина длины волны звука меньше общего диаметра динамика. Эти измерения дают прямую эффективность динамика или среднюю чувствительность без информации о направлении. Для акустической системы с несколькими источниками звука измерения должны проводиться для всех источников звука (низкочастотный динамик, фазоинвертор, среднечастотный динамик, высокочастотный динамик ...). Эти измерения легко выполнить, их можно провести практически в любой комнате. , более точный, чем измерения в коробке, и предсказывает измерения полупространства, но без информации о направленности.[1]

Измерение частотной характеристики

Измерения частотной характеристики имеют смысл, только если они показаны в виде графика или указаны в пределах ± 3 дБ (или других пределов). Слабость большинства цитируемых цифр - отсутствие максимума SPL доступны, особенно на низких частотах. А полоса пропускания мощности Таким образом, измерение является наиболее полезным, помимо частотной характеристики, поскольку это график максимального звукового давления для данного показателя искажения в слышимом частотном диапазоне.

Измерение искажений

Измерения искажений на громкоговорителях могут быть ниже, чем искажения измерительный микрофон Сама конечно, на протестированном уровне. В идеале микрофон должен иметь уровень ограничения от 120 до 140 дБ SPL, если необходимо измерить искажения высокого уровня. Типичный динамик верхнего уровня, работающий от типичного 100-ваттного усилитель мощности, не может создавать пиковые уровни намного выше 105 дБ SPL на расстоянии 1 м (что примерно соответствует 105 дБ в месте прослушивания от пары динамиков в типичной комнате для прослушивания). Для достижения действительно реалистичного воспроизведения требуются громкоговорители с гораздо более высокими уровнями, в идеале около 130 дБ SPL. Несмотря на то, что уровень живой музыки измерялся на (медленное реагирование и показания RMS) измеритель уровня звука может быть в районе 100 дБ SPL, уровень программы пики на перкуссии намного превышают это. Большинство динамиков дают около 3% искажений, измеренных по 468-взвешенному «остатку искажений», немного уменьшаясь на низких уровнях. Электростатические динамики могут иметь более низкие гармонические искажения, но более высокие интермодуляционные искажения. Остаток искажения 3% соответствует 1 или 2% полное гармоническое искажение. Профессиональные мониторы могут поддерживать умеренные искажения примерно до 110 дБ SPL на расстоянии 1 м, но почти все домашние акустические системы сильно искажают уровень звукового давления выше 100 дБ.

Цветовой анализ

Громкоговорители отличаются от большинства других предметов звукового оборудования «окраской». Это относится к тенденции различных частей динамика: диффузора, его окружения, корпуса, замкнутого пространства - продолжать движение после прекращения сигнала. Все формы резонанс вызывают это, накапливая энергию, и резонансы с высоким Добротность особенно слышны. Большая часть работы, которая была направлена ​​на улучшение динамиков в последние годы, была связана с уменьшением окраски, и было введено измерительное оборудование с быстрым преобразованием Фурье или БПФ, чтобы измерить задержанный выходной сигнал из динамиков и отобразить его как водопад времени и частоты. сюжет или спектрограмма участок. Первоначально анализ проводился с использованием импульсивный ответ тестирования, но этот «всплеск» страдает из-за очень низкого содержания энергии, если стимул должен оставаться в пределах максимальной способности говорящего. Более позднее использование оборудования корреляция на другой стимул, такой как последовательность максимальной длины анализатор или MLSSA. Используя несколько синусоидальных тонов в качестве стимулирующего сигнала и анализируя результирующий выходной сигнал, тестирование спектрального загрязнения позволяет измерить компонент искажения «собственного шума» громкоговорителей. Этот тип сигнала «частокол» может быть оптимизирован для любого диапазона частот, и результаты исключительно хорошо коррелируют с тестами прослушивания качества звука.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Д. Б. Кил младший: Оценка низкочастотных громкоговорителей путем измерения звукового давления в ближнем поле, 1974-04 AES, опубликовано

внешняя ссылка