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长篇:自制音箱折腾记

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发表于 2018-3-17 04:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
在开始写之前,把之前的帖子链接发出来。http://www.erji.net/forum.php?mo ... 1100&extra=page%3D1
在上一篇帖子里,我讲了定制整个音箱壳的过程,这次就讲讲为什么要做这么个音箱。和后面具体怎么做。因为内容很多,所以部分过程省略。因为以前没做过这种音箱,所以很多地方做的肯定不到位,有做过的行家请纠正。

1. 背景

说起障板,很多网上同学或多或少都做过,障板的道理说起来可以很概括,就是不使用密封的箱体,(箱体为什么要存在呢?因为低音单元向后辐射的声音,相位与向前辐射的相反,如果不将这种声音限制住,就会跟前向辐射的声音抵消,造成向前辐射的声音大幅变小,特别是低音,单元裸放,低音都是基本出不来的,解决方式就是用箱体避免前后声音抵消)。拿一块板子挡住单元从背后绕过来过来的低音。如此就不会因为正反面的低音相互抵消。

说起来容易,做起来坑爹,因为低音波长很长,绕过障碍物的能力很强(具体看中学课本),所以要想出足够的低音,障板要做的非常大。网上不乏2米的障板,老子床才1.8米,客厅里竖两张床对绝大多数人不现实。所以房子大的热衷于放床板,房子小的没办法搞个没那么大的,听听有缺陷的声音。究其原因,还是多数人认为障板简单,一块板,一个全频喇叭,几个螺丝。听起来是不是灰常简单啊。。

那么让我们看看,2米宽的床板加个喇叭声音会咋样?

1.jpg
随便用一个模拟工具,我们看到1.5×1.2米的大床板上单元后对频率的影响。。。其实也能用嘛,配上一个两头不到岸,中间还可能坑坑洼洼的老全频,也能玩的挺开心的。但是我坚决的说不!为什么呢?除了房子小,搞不起以外,还有一个重要原因。


而这个重要的原因,就在于这个网站里。http://www.linkwitzlab.com/frontiers.htm#L,这个网站内容很多,我看了几个月,为了节省时间,直接说结论:根据目前总结的观点(当然不只这个网站的),障板独特的声音来源,是因为独特的双向反相发声,造成反射叠加,使人感觉声音的定位有别于传统音箱,从而营造强大的脱箱感。

关键词:前后反相发声,反射,脱箱感。这三个关键词解决了穷人的一个大问题,因为障板是越窄越能发挥特点。从极端的情况说,如果有无限大的障板,那么后向发声完全不影响前方,实际上和密闭箱体没区别(此为个人爬网几个月后的猜测,如果猜测属实,大床板土豪估计得气死,花了那么多功夫原来等于做了个密闭箱)

2.箱体

虽然解决了障板大小的困扰,但是单元的布局还是要讲究的,传统音箱只要不是体积太离谱,把单元往中间一杵就是。障板这么做就。。。虽然可能有点坑洼,但也能听,详见上面的图。要不想有坑洼,单元布置就是第一关。窄障板没底频,是第二关。

第二关解决起来脑筋转转弯就可以(我转了个把月),低音装箱嘛。低音装箱可以彻底解决障板低音问题,且只影响了小部分频率的前后发射,是个好主意,但是选择这个办法,意味着与全频彻底拜拜,分频是唯一选择。而且因为分频点低等各种因素,制作难度远超一般书架箱,比传统落地箱还难,因为还要单元摆放位置非常讲究。至此,很多同学认为好做易做的障板露出狰狞的面貌。

单元的布置,是必须使用模拟工具的,不然就等着做几百个箱体挖几百个洞来试。至此,耳朵调音基本退出舞台,因为再牛逼的大神,没见过能听出频段上有几个峰谷,每个峰谷多大。哪怕他能听出三峡水位。 模拟工具我用的是leap5,需要在工具中不停的变化单元的位置,计算结果。最终模拟了个把月,单元布置就成了上一帖的样子。至此,我们完成了箱体的初步定型。(箱体的体积倒是好定,有喇叭参数很快可以模拟,喇叭ts参数的测法?看网上的吧,要写得写死,http://www.docin.com/p-762828183.html 当然不测也没太大问题,主流的喇叭都基本能适配主流的箱体体积。)

3. 测量

单单是写,我到这里已经写了2个小时,但是测量乃关键,不能省略。首先说说测量方法。测量你需要一系列的硬件及一只话筒,以及相应的软件(具体的请网上找,实在没力气从接线原理写起)。软件还是要写写的,一般我习惯用loudspeaker,其他的也行。有人说,不要消音室吗?不用,为什么?

要说明这个问题,先说说声音的传播,声音的速度相对不高,因此在一定大小的空间环境里,反射声总是晚于直达声到达,这就为计算机测量提供了基础。

2.jpg

下图是软件的测量结果,注意图中的两条红线,两条红线间的部分叫做时间窗。这个时间窗是干什么用的呢?我们在一般环境测量时,话筒会把直达声,反射声都测量进去。形成如此一个脉冲图,注意了下面是有时间轴的,单位毫秒。利用我们前面说过的现象,直达声早于反射声到达话筒,我们可以精确的选择只对某个时间内的测量结果进行fft变化处理,而在这个时间内,反射声还没来得及到达话筒,于是效果就和消音室一样。这种做法,也有应用于惠威、丹拿等厂家,叫gated spl还是什么的,脑子乱不记得了。我们根据空间的大小及声速,选择时间窗,得到结果。

首先来验证我们模拟的单元布置是否成功?

3.jpg

对障板上中音的测量结果,还算不错,说明单元的布置起到了一定的抑制障板峰谷的作用。(需要说明,此处测量距离为1米远场,这样才能正确的看到障板声短路造成的低音下跌,有些同学用近场测量,测量不到低音下跌,我估摸着是因为在测量点太近,背后绕过来的低音无法和前向低音叠加抵消,总之是有问题的,传统音箱才可以这么搞)

再测量完高音,我们就可以把结果进行分频器模拟了。因为我话筒比较烂,10k以上都跌落了,不管他,反正分频点不需要用10k以上的数据。

4.jpg

4. 中高音分频

测量完结果,中高音分频还和传统的音箱一样,分频模拟lspcad用的比较顺手。

5.jpg

慢慢调整到频率平直相位对齐。里面的峰谷是时间窗开大了造成的。这是个反复的过程,感到不对得重新测。

5.中低音分频

中低音因为分频点低,需要使用电分,双功放。低频率的测量是有点难的,时间窗不好控制,开小了底频测不准,开大了反射影响严重,最恶心的是障板的中音还没法用近场测试。。最后只能结合时间窗和平滑曲线功能,暂定下来。

6.jpg


中高音分频模拟结果

9.jpg

中低音电分模拟结果

7.jpg 8.jpg

测试模拟反复做了很多次,做着做着一周又过去了。为的只是得出个结果去买分频器材料而已。材料买回来不对的话还得还要继续做,不过也就是重复和精确度的问题了。


本文至此就写完了,当然,还有很多过程中间是省略的,比如箱体模拟过程等,写的虽累,比起实际做的不算什么,当然,东西买回来后还得折腾完毕再实测检验,那个就有机会再说了。




发表于 2018-3-17 06:22 | 显示全部楼层
赶紧坐好沙发,听大佬大作讲解
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发表于 2018-3-17 13:10 | 显示全部楼层
我还以为这帖会火,结果从发出来一直观察到现在只是沙发被占了
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发表于 2018-3-17 13:30 | 显示全部楼层
aarwwefdds 发表于 2018-3-17 13:10
我还以为这帖会火,结果从发出来一直观察到现在只是沙发被占了

毕竟技术贴不会给商家带来收入,老烧很多又是脑放党
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 楼主| 发表于 2018-3-17 18:42 | 显示全部楼层
curado 发表于 2018-3-17 06:22
赶紧坐好沙发,听大佬大作讲解

这个还困难点,传统音箱不用那么麻烦,单元直接上箱的表现好得多。确定分频器也容易。
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发表于 2018-3-17 19:38 | 显示全部楼层
厉害的一帖,等成品美图
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 楼主| 发表于 2018-3-17 23:37 | 显示全部楼层
aarwwefdds 发表于 2018-3-17 13:10
我还以为这帖会火,结果从发出来一直观察到现在只是沙发被占了

火不火无所谓,有人看了有用就行。
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 楼主| 发表于 2018-3-18 00:10 | 显示全部楼层
本帖最后由 tts43 于 2018-3-18 02:00 编辑

1.jpg

上一张测试环境图,没有话筒可以用咪头,没有脚架可以用凳子,哈哈,专业设备?不一定需要的。

但是测量有注意事项

1. 话筒可以不好,但最好经过校准。这个不用说了,市场上的话筒,经过校准的几百块,没经过校准的就几块。买几块钱的话筒来自己校准也行。

2. 声卡可以不好,一定要装好驱动,这个也不用说了,再烂的声卡,在分频点附近的响应都不会有问题,但没装好驱动就难说了。

3. 测量位置固定,注意相位曲线。在话筒不动的情况下,在同一个位置连续测量n次,fft变化后的相位曲线应该基本没有差异,如果不行的话结果是不能用的。
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发表于 2018-3-18 10:12 | 显示全部楼层
做了对个全频 不太成功 喇叭太次 白瞎了俺的技术 以后做会选好点的单元
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 楼主| 发表于 2018-3-18 12:54 | 显示全部楼层
fixbug 发表于 2018-3-18 10:12
做了对个全频 不太成功 喇叭太次 白瞎了俺的技术 以后做会选好点的单元

确实浪费,做分频才是正道。
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 楼主| 发表于 2018-3-18 14:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 tts43 于 2018-3-18 14:47 编辑

继续补充一些主贴没说到的分频做法。从功率分频说起,首先看图。

1.jpg
图中有3条线,黑线是中高音合成的最后曲线。蓝色细线是中音曲线,红色细线是高音曲线。

图中的3个圈,分别是中音分频衰减起始点,中高音交叉点,高音分频衰减起始点。

从图中的信息我们可以得出一个结论,分频是一个逐步衰减的过程,而不是从分频点网上就一刀切什么都没有了。分频衰减的起始位置、斜率必须根据实际情况而定,最终的目的就是在交叉点叠加后得到一个平整的曲线。注意了,分频是有叠加的。

所以马云上的成品分频器,基本是不适用于做音箱的,因为那些分频器的衰减点和斜率没有经过针对你所用单元的设置。而固定单元的组合,会有一个起始点、斜率以及交叉点的优选。这个优选的过程只有测试,无捷径可走,至此,老烧的耳朵调音再次被证明为扯淡。有哪个老烧能对着两个裸单元,听出他们理想的分频交叉点和交叉斜率的?所以科学青年也好,文学青年也好,不要为某些人口中的大师所迷惑,真正的大师怎么做事的写毒文的怎么能知道?把制作过程讲的最具体的,在这个地方,至今为止也就是我了。

好,继续。讲完斜率交叉点,你以为这样就完事了吗?那就不是naive,而简直就是native。,还有相位问题没解决。相位问题怎么解释呢?具体看图。
2.jpg

不用费眼神了,这张图和上面的图一样,原始曲线一样,起始点一样,斜率一样,交叉点一样。为什么这张图的结果会是这个鸟样呢?这里就引入一个相位的概念。此相位的概念不是美标插头,左换又换好像有点提升那么native的概念,而是连续的读数,做不好直接能把音箱变成垃圾的严重问题。继续看图。

3.jpg

我们引入两个单元的相位曲线(相位曲线哪来的?测出来的,难到老烧能听出3000hz下某单元的相位是多少度?马云上做分频器的能猜出你的单元多少度?明白就好)。同样注意两条线两个圈。蓝线中音相位,红线高音相位。两个点是中高音在交叉点3000hz左右的相位点。看看,中音相位约140度,高音相位-60度。相差200度。

什么概念?我们知道180度就是反转,意思就是这种相位工作条件下,高音向前动,低音就向后动、高音向后动,低音就向前动。这种行为按照人类的行为来说就是相互扯蛋,叠加后的声音衰减非常严重,于是我们看到了上面那个有个大谷的响应曲线图。。

对于这个特定情况,解决方式也简单,其中一个单元反接,倒转180度,我们来看看结果。

4.jpg

如图所示,交叉点3000的相位差在20度以内,而且3000hz前后的相位差都比较小,结果可以接受了。曲线图也变成了第一张那样,平整了。

那么是不是相位不对反接就行了呢?native×3,对于差180度左右的,可以,要是差90度100度呢?反接也差90度,那怎么办?唯一办法,改分频点、改斜率、改交叉点,同时必须满足交叉点附近相位基本一致~!这就是做功率分频器的要点了。说难也不难,对于精准的测量结果,1小时不用就可以搞定初稿,后续有心情慢慢调整。但是老烧靠耳朵调音,我觉得达到这种精度做十几年也不行。所以这就是为什么很多网上的老烧告诫我们:我做音箱十几年,一个像样的都没有,和厂箱一比全都是垃圾。什么都能diy,音箱不能diy啊。

其实呢,问题在于,厂箱怎么做,所谓老烧怎么做。但是老烧倒有一半是对的,就是什么diy都能不测量,音箱diy不能不测量啊,要不做十几年都搞不出一个像样的东西不奇怪。而测量的数据至少包括以上所涉及,测量的方式正确与否影响到成品的品质,这确实是音箱diy所不同的地方,各位有兴趣的同学需要了解。

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发表于 2018-3-18 20:59 来自手机 | 显示全部楼层
大湿要去HiFi diy发帖。
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 楼主| 发表于 2018-3-18 21:14 | 显示全部楼层
lovebj 发表于 2018-3-18 20:59
大湿要去HiFi diy发帖。

这个问题我考虑过,主要有以下原因。

1. 曾经人说我一帖不发,尽瞎吹逼。我说了有合适发帖的内容再发。

2. 这个贴在哪里发,我也考虑过hifidiy,胆x轩等几个地方,本来hifidiy是可以的,但是我发现太久没上去,账号密码忘了。注册新号麻烦很。至于胆x轩遍地玩胆机推全频的人,也没什么特别可发的。

所以综合方便,以前讲过的话,以及装逼效果来看,就发这里了。
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发表于 2018-3-19 09:31 | 显示全部楼层
TT兄话说得实在,HIFIDIY那边高手很多,发出来难免有人品头论足,这边就简单了,基本没人能看懂
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 楼主| 发表于 2018-3-19 10:22 | 显示全部楼层
morlock 发表于 2018-3-19 09:31
TT兄话说得实在,HIFIDIY那边高手很多,发出来难免有人品头论足,这边就简单了,基本没人能看懂

品头论足没什么问题,说不定还能有点帮助。不过那边真正的高手近几年都不怎么出来说话了。而且就算在那边大多数人也没有自己认真整过这种带电分的混合障板。
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 楼主| 发表于 2018-3-19 13:02 | 显示全部楼层
morlock 发表于 2018-3-19 09:31
TT兄话说得实在,HIFIDIY那边高手很多,发出来难免有人品头论足,这边就简单了,基本没人能看懂

还有也是之前说好的给人看看diy怎么做的。顺便给要买音箱的看看,如果要买diy,至少卖家得告诉你和这贴的过程差不多的信息量,啥都不说只管吹的千万别买。别信什么老烧用耳朵调什么音。
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发表于 2018-3-19 15:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 琵琶琴瑟 于 2018-3-19 15:07 编辑

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.20.7e593b9fKOeNvF&id=565409539332&ns=1&abbucket=1#detail

眼馋这个。本来想再买对三寸全频厂箱,后来又觉得这个6.5会不会更牛逼
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 楼主| 发表于 2018-3-19 15:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 tts43 于 2018-3-19 16:28 编辑
琵琶琴瑟 发表于 2018-3-19 15:05
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.20.7e593b9fKOeNvF&id=565409539332&ns=1&abbucket=1#de ...

这个要用得加陷波,我没有这个单元,不过厂家有应用方案,你瞄一瞄吧。

http://www.seas.no/images/FEA18RCZ_AppNote_CS.pdf

其实我觉得加上陷波以后,整体也不是很好。不过对比市面上的多数全频算不错了,全频的固有限制就是分割震动和调制失真,上了高频响应乱七八糟是很难免的问题。这个全频平整度肯定不如专门的高低组合,不过也比市面上能买到的很多很多要好很多。

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 楼主| 发表于 2018-3-20 00:06 | 显示全部楼层
琵琶琴瑟 发表于 2018-3-19 15:05
https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.20.7e593b9fKOeNvF&id=565409539332&ns=1&abbucket=1#de ...

这个箱做的时候,要么你就按图上画的去定制,成本相对来说就高点。低成本的方式就是买现有的批量箱体。但是注意体积最好要比文档推荐的19l略大一点,至少不要更小。还有,如果你没有自己做倒相调谐的准备,宁愿买最基本的密闭箱,不要买带倒相孔的箱体,批量出售倒相的箱体调谐频率基本都是胡来的。什么号称迷宫的箱体更是不要碰,多数直接就是废的。
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发表于 2018-3-20 07:15 | 显示全部楼层
tts43 发表于 2018-3-20 00:06
这个箱做的时候,要么你就按图上画的去定制,成本相对来说就高点。低成本的方式就是买现有的批量箱体。但 ...

箱体倒是西雅士的人和HiFiDIY的人联合发布的
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