Добрый день стереовчани! Полгода назад один опытный человек в мире звука, поделился статьей про дифракционные накладки. Заказать я их у него не успел…. Вот и думаю изготовить сам.
Если есть у кого опыт или представление о таких накладках? Прошу поделитесь.
Перевёл через переводчик статью из
https://www.speakerdesign.net/audioXpress/diffraction/diffraction.html
© 2005 Дэвид Л. Ральф
В этой статье показан простой способ управления дифракцией перегородки на примере ступенчатой перегородки.
Дифракция не должна быть проблемой
Дэвид Л. Ральф
Первоначально опубликовано в audioXpress , Vol. 36, Number 6, июнь 2005 г.
Дифракция на краях корпуса - горячая тема на досках объявлений в Интернете. Вы, вероятно, найдете об этом ветку каждый раз, когда зайдете на одну из основных форумов. Есть много разных точек зрения на то, что с этим делать - если вообще что-то - но дифракцией можно в значительной степени управлять. Все, что необходимо - это разумное использование правильного войлока.
Предыдущие статьи в Speaker Builder и audioXpress касались этой проблемы. В этой статье показаны примеры дифракции и широко используемый, но недорогой метод ее контроля.
Эта проблема
Дифракция от края корпуса, которая неизбежна, является результатом любого препятствия или границы (края) корпуса, которая изменяет способ распространения звуковой волны по поверхности перегородки. Препятствиями являются в первую очередь другие динамики (средние или низкочастотные динамики), а также края и выступы перегородки. Последние представляли для меня больший интерес в последнее время, поскольку теперь я предпочитаю перегородку, которая смещает драйверы («ступенчатая» перегородка), чтобы достичь лучшего фазового соотношения между драйверами и улучшить конструкцию кроссовера. Результаты попыток дифракционного контроля были несколько неожиданными.
Звуковая волна дифрагирует, когда сталкивается с одним из упомянутых препятствий. Это вызывает интерференцию с основной звуковой волной, которая распространяется наружу к слушателю. Эта интерференция задерживается по времени от основной звуковой волны и является функцией расстояния до дифрагирующего препятствия (например, края перегородки). Он достигает места слушателя, изменяя восприятие звука, так как его прибытие происходит достаточно близко по времени, и вы воспринимаете его как часть основной звуковой волны.
Более длинные задержки (например, отражения от стен) воспринимаются иначе, и их не путают с прямым звуком. Вы знакомы с этим последним аспектом отражений. Размещение боксов и обработка помещения используются для некоторого контроля над этим.
Дифракцию нельзя контролировать никаким размещением бокса или обработкой помещения. Вы бы хотели как-то остановить дифракцию от любых препятствий, но как?
Решение
Существует несколько способов борьбы с дифракцией. Вы можете монтировать драйверы со смещением от центральной линии (полезно само по себе), но это изменяет только распределение во временной и частотной областях; на самом деле это не уменьшает количество повторно излучаемой энергии.
Другой способ - закруглить край перегородки. Несмотря на эффективность, это добавляет сложности конструкции. Чтобы быть наиболее эффективным, закругление также должно иметь довольно большой радиус. В комбинации полезны смещения и округления.
Я предпочитаю использовать поглощающий материал (войлок), который кладут на перегородку после смещения твитера. Почему я говорю твитер? Потому что дифракция - это прежде всего проблема для твитера. Дифракция, которая влияет на средние и низкочастотные динамики, по большей части не поддается контролю из-за соответствующих частот. Направленность более крупных драйверов также сводит к минимуму влияние дифракции.
Дифракционные эффекты
Влияние дифракции сильно зависит от нескольких факторов:
Размеры перегородки (высота и ширина)
Геометрия кромки перегородки (квадрат, закругление, фаска и т. Д.)
Положение водителя на перегородке
Направленность драйвера
Соседний размер драйвера и форма диафрагмы
Препятствия на перегородке (как в ступенчатой перегородке)
Типы войлока
Шерсть уже много лет используется для дифракционного контроля. Количественная оценка его эффективности не так хорошо задокументирована, и существует широкий спектр войлочных композиций. Нельзя использовать войлок. Лучшее, что я нашел - и я считаю, что по этому поводу есть единодушное мнение - это настоящий шерстяной войлок.
Это, конечно же, войлок естественного происхождения, взятый из овец. У него много применений, которые я не буду вдаваться в подробности, но он используется в сочетании с различными синтетическими материалами для производства множества доступных типов. Акустические качества этих композиций различаются, прежде всего, в зависимости от процентного содержания настоящей шерсти в войлоке и его плотности.
Синтетический войлок просто не работает. Он больше отражает, чем поглощает. Даже не думайте об использовании чего-либо чисто или даже в значительной степени синтетического.
Существует общепринятый стандарт классификации войлока, установленный Обществом автомобильной инженерии (SAE) *. Из различных типов лучшими для контроля дифракции являются типы SAE F-11 и F-13. F-10 имеет самый высокий процент натуральной шерсти, но стоит очень дорого. F-11 имеет следующее место по содержанию шерсти, за ним следует F-13.
Это войлок низкой плотности. Они достаточно жесткие для монтажа, но достаточно мягкие, чтобы обладать хорошими звукопоглощающими качествами при небольшой отражательной способности. Я использовал F-13 только потому, что не смог найти ни одного F-11 с самоклеющейся подложкой. Очень хорошо сохраняет форму.
Размещение на перегородке
В результате обширных экспериментов я обнаружил, что есть несколько общих правил, которым нужно следовать. Количество и размещение могут варьироваться и по-прежнему давать хорошие результаты, но я обнаружил, что каждый раз получаю одно и то же расположение.
Фото 1.Проверенная установка перегородки.
Основы:
Всегда кладите полоску между высокочастотным динамиком и любым соседним динамиком.
Совместите войлок с краем перегородки для деталей, обрабатывающих край.
Чем шире, тем лучше, но действует закон убывающей отдачи.
Прямоугольники или квадраты со смещением (купол не отцентрован) - хорошие формы (и их легче сделать).
Избегайте круглой формы отверстия с центрированным в нем высокочастотным динамиком (худшая форма).
Не кладите войлок слишком близко к куполу твитера.
Пример 1
Перегородка на Фото 1 имеет размер 8 дюймов x 12 дюймов со смещением вперед средних частот на нижней ступенчатой секции, которое составляет 8 x 6,5 дюйма, размер которого позволяет разместить среднечастотный блок и оставить место для войлока над ним. Ступенчатая перегородка хорошо подошла для дизайна кроссовера, поэтому мне нужно было проверить эффективность войлока.
Я использовал три куска фетра (показано позже). Главный из них - это большой прямоугольник с вырезом, который почти квадратным, с полосками шириной дюйма над и под твитером. Толщина тоже Ѕ дюйма. Две более тонкие полоски - 3/8 дюйма толщиной и ѕ дюйма шириной - обеспечивают ступенчатый переход, который лучше, чем кусок полной толщины.
Последняя часть имеет ширину ", ѕ" толщину ("подойдет) и ширину перегородки. Эта часть обеспечивает основное уменьшение дифракции, вызванной самим среднечастотным блоком. Диафрагма драйвера создает довольно небольшую дифракцию. Вы увидите улучшения, сделанные с каждым дополнительным элементом.
Рисунок 1: Сравнение войлока (желтый) и без войлока (синий)
Кривые на рисунке 1 показывают, насколько разительной может быть разница. Они измеряют перегородку на Фото 1 с наложенным войлоком (желтая кривая) и без (синяя кривая). Твитер (ѕ "Hiquphon OW1) особенно хорош для демонстрации дифракции из-за его чрезвычайно широкой дисперсии. Среднечастотный диапазон - Scan-Speak 13m / 8640. Все измерения в этой статье были сделаны на оси твитера на расстоянии 1 м с использованием LAUD (сейчас снято с производства) и отображается с использованием Praxis (в настоящее время доступно) от Liberty Instruments.
Рисунок 2: Нормализованная разница в ответах, войлок против отсутствия войлока
На рисунке 2 показана величина изменений. Это результат нормализации реакции с чувством на реакцию без ощущения. Обратите внимание на увеличенный вертикальный масштаб 3 дБ / линия. Он показывает, что есть изменение на ± 3 дБ или более.
Распределение мест размещения и результаты
Каждый кусок фетра и его размещение дает разные результаты. Это будет верно для каждой перегородки, но от одной перегородки к другой есть сходство. Я сделал серию измерений - по одному для каждого изменения войлока по мере его нанесения - а затем наложил их на них, чтобы показать изменения.
Я выбрал толщину 1/2 дюйма для большей части используемого фетра. Я протестировал более мелкие части, которые работают, но не так хорошо. Толщина более 1/2 дюйма находится в области уменьшения отдачи. На самом деле, есть момент, когда он может быть слишком толстым. Это потому, что войлок не абсорбирует на 100%. Он отражает небольшой процент звуковой волны.
Если он слишком толстый, он начинает создавать свои собственные проблемы с отражением. Если бы вы использовали более низкую плотность, возможно, вам пригодился бы более толстый фетр. Я не пробовал этот подход, но войлок может начать провисать, если он недостаточно плотный.
Кусок войлока, показанный на фото 2, самый простой и всегда пригодится. Необязательно, чтобы перегородка была на всю ширину, чтобы быть эффективной. Эстетика тоже неплохая. От этого выиграют все системы, включая плоские перегородки.
Чем больше соседний драйвер, тем больше дифракция. Это тот кусок, который может принести больше пользы, если он будет толще (возможно, 3/4 дюйма). Он также может быть до 1 дюйма в ширину, прежде чем вы достигнете точки убывающей отдачи.
Скорее всего, с этой деталью происходит нечто большее, чем просто контроль дифракции драйвера. Некоторые из них, вероятно, из-за смещения перегородки. Позже я добавил больше войлока на его сторону, которая прямо обращена к твитеру.
Фото 2: добавлен войлок между драйверами
Рисунок 3: Разница отклика при размещении войлока между драйверами
Обратите внимание на рис. 3, насколько велико влияние в диапазоне от 1,5 кГц до 3,5 кГц. Это то место, где, скорее всего, будет размещен кроссовер, что затрудняет получение плавного перехода. На этом этапе все еще слишком сильная дифракция.
Я определил форму, выполнив серию тестов с разными размерами и формами, пока не нашел то, что я считал оптимальным. На фото 3 показан первичный блок управления дифракцией твитера. Он вырезан из цельного куска фетра.
Фото 3. Добавление войлочного блока на лицевую часть твитера.
Рисунок 4: Разница отклика при размещении войлока между драйверами
На рис. 4 показана разница без войлока (синий) и с текущим применением войлока (желтый). Желтая кривая ясно показывает, что ответ становится более линейным, особенно выше 4Kz. Это разумная точка остановки для тех, кто не хочет получать все возможные средства дифракционного контроля. Скорее всего, кроссоверная сеть все еще должна быть более сложной или, по крайней мере, на ее создание уйдет больше времени.
Если вы используете только этот кусок, то было бы лучше иметь отверстие меньшего размера, хотя бы по ширине. Допускается очень небольшое перекрытие лицевой панели твитера, которое может улучшить ситуацию. Не размещайте его ближе, чем примерно на 1 1/2 дюйма от центра твитера.
Последними элементами, которые я разместил, были две полоски, которые вы можете видеть с каждой стороны твитера на фото 4. Они примерно 1 дюйм в ширину и всего 3/8 дюйма в глубину, отчасти потому, что они у меня были в наличии. Цвет (более естественный серый) указывает на то, что это SAE типа F-11. Есть некоторое дополнительное уменьшение отклика твитера из-за частей, расположенных вокруг средних частот, но оно очень незначительное.
Я обнаружил, что ступенчатый профиль войлока дает лучший отклик, чем полная глубина 1/2 дюйма в целом. Я не уверен, почему это так, но измерения ясно показали, что это более благоприятно.
Фото 4: Добавление полосок на лицевую панель твитера
Рисунок 5: Нанесение полного войлока и удаленные мелкие полоски
На рисунке 5 показан окончательный отклик (включая войлок вокруг средних частот) и отклик с удаленными полосками 1/2 дюйма. Я был поражен этой разницей. Я не думал, что дисперсия этого драйвера была достаточно широкой, чтобы потребовалась дифракция. контроль, но тестирование показало, что он тоже лучше реагирует на некоторые ощущения вокруг него.
Между прочим, войлок, расположенный вокруг средних частот, немного улучшил отклик твитера.
Улучшения драйвера средних частот
До написания этой статьи я мало уделял внимания среднечастотному устройству, полагая, что он не получит существенной пользы от применения войлока. Тем не менее, я заметил необычное улучшение в части, расположенной ниже среднего диапазона, когда я сдвинул ее назад, когда она находилась на коробке сабвуфера (для улучшения фазовой характеристики по сравнению с сабвуфером). Я положил туда войлок, чтобы поглотить отражения от верхней части корпуса сабвуфера. Я был удивлен, увидев лучший отклик, чем размещение модуля MT заподлицо с передней частью корпуса сабвуфера. В середине полосы пропускания этого драйвера есть естественный выпуклость, которая в некоторой степени нивелируется отражением от поверхности.
Это побудило меня попробовать больше ощущений на среднечастотном драйвере. Это оказалось очень полезным, по крайней мере, для этого драйвера. Это небольшой среднечастотный прибор с гораздо более широкой дисперсией, чем многие среднечастотные устройства.
Рисунок 6: Отклик среднечастотного динамика с (желтым) и без (синим) войлоком
На рисунке 6 показаны характеристики СЧ-динамика с фетром (желтый) и без (синий). Это улучшение меня очень удивило, потому что я не ожидал, что оно будет работать так хорошо, как оно работает. Он показывает направленность драйвера и обратите внимание на то, что практически нет изменений от примерно 4,5 кГц и выше. Для сравнения, отклик твитера изменился до 15 кГц.
Рисунок 7: Разница в ответах на средних частотах, нормализованная
Рисунок 7 представляет собой среднечастотный отклик без ощущения, нормализованный откликом с войлоком. Он показывает в абсолютном выражении, сколько изменений происходит при добавлении войлока к среднечастотному блоку. Изменение составляет около ± 2 дБ.
Пример 2
На фотографиях 5 и 6 показан еще один пример перегородки, которая, по вашему мнению, имеет слишком сильную дифракцию. Это правда, если не лечить. Однако полное обращение с войлоком - хотя это и нежелательно с эстетической точки зрения - показывает, насколько эффективным может быть войлок.
Фото 5: Необработанная перегородка
Фото 6: Перегородка с полной обработкой войлока.
На фото 5 показана перегородка в необработанном виде. У меня есть несколько кусочков войлока, которые я могу использовать для тестирования. Вот как я определяю оптимальную форму проема и чего следует избегать.
На фото 6 показана наиболее эффективная обработка войлока. Это некрасиво, но работает хорошо. Я заменю кольцо и войлок на прямоугольную деталь, как показано на первой коробке.
Интересно, что для твитера хватило единственного куска более тонкого фетра. Вторая часть мало что изменила. Но он должен был быть на той стороне, где край перегородки был ближе. Напротив, первый пример показал значительное улучшение при применении каждой из двух частей.
Рисунок 8: Сравнение кругового слоистого офсета с войлоком и без него
На рис. 8 показаны измерения этой перегородки до и после обработки. Легко увидеть улучшения, которые он дает.
Что он на самом деле делает?
Я считаю, что это больше, чем просто упражнение по выравниванию определенной реакции по какой-то оси. Верно, это действительно так. Но я вижу два преимущества в использовании обработки кромок, независимо от того, используете ли вы войлок или закругления.
Во-первых, это значительно упрощает проектирование кроссовера. Если эффекты дифракции не устранены, то провалы и пики, видимые на какой-либо конкретной оси, будут меняться более резко, если вы переместитесь вне оси. Обзоры в журналах, которые предоставляют измерения, опубликуют что-то о том, что некоторый провал на оси «заполнен» за счет последующего увеличения в той же точке вне оси.
Конструкция кроссовера требует большего, чем просто оптимизация отклика на одной оси. Отклик мощности, который представляет собой сумму всех осей отклика, которые вносят вклад в все реверберирующее звуковое поле (т. Е. Комнату для прослушивания), является важным компонентом. Уменьшение некоторого провала или пика на оси может на самом деле быть контрпродуктивным, потому что тот же самый провал или пик изменится при изменении оси, если перегородка не обработана. Обработка войлоком помогает линеаризовать осевой отклик и уменьшает изменения, слышимые при движении вне оси.
Гораздо меньше «догадок» о том, какой может быть внеосевой отклик, потому что как осевые, так и неосевые отклики улучшаются обработкой кромок.
Во-вторых, я считаю, что следует избегать любого сигнала (например, эффекта дифракции), который мешает прямому сигналу и не является частью реверберирующей среды, если это вообще возможно. Дифракция - это прямой сигнал с временной задержкой, инвертированный по фазе, меньший по величине и далеко не линейный, поскольку он напрямую связан с направленностью драйверов и связан с расстоянием от драйвера до каждой точки дифракции. Он изменяет прямой сигнал в эффекте гребешка, я думаю, это влияет на детализацию низкого уровня и изображение системы.
Заключение
Представленные здесь примеры наглядно показывают эффекты дифракции и то, как ею можно в значительной степени управлять. Это очень рентабельно и может быть эстетически приемлемым, но в то же время простым в применении. Я никогда не делаю перегородку без кромки и обработки между драйверами. Попытайся. Думаю, вы, скорее всего, согласитесь.
* Исправлено из оригинальной публикации. Правильная ссылка - Общество автомобильных инженеров (SAE), не путать с Обществом инженеров аудио (AES).
