Jump to content

Baffle-Step


Recommended Posts

Статья на сайте

Для начала, что такое Baffle-Step. Это явление интерференции волн, отраженных от лицевой панели акустической системы и волн, излучаемых динамиком, расположенным на этой панели. Возникает это явление в диапазоне частот, определяемом снизу размерами излучателя и лицевой панели, а сверху - переходом работы динамика из поршневого режима в зональный, то есть, когда длина волны становится меньше самого излучателя. Разумеется, нижняя граница справедлива для закрытых оформлений. С открытыми все гораздо сложнее.

Чем сулит пренебрежение "баффл-степом". В лучшем случае, увеличением неравномерности АЧХ. В худшем - эта неравномерность может достигать пиков и провалов на АЧХ относительными уровнями более 6-7 дБ, а спектр дополниться более длительными паразитными резонансами. Без сомнения, ни одно, ни второе, положительно на звучании не сказывается.

Как влияние "баффл-степа" выглядит в графическом виде, или иначе - как отражается на качественных характеристиках. Возьмем пример из пакета LspCAD 6 с оптимизированной двухполосной акустической системой Д’Апполито. Исходно АЧХ оптимизированной системы выглядит следующим образом:

post-3963-1280337247,34_thumb.png

Я дополнил систему корпусом со следующими данными:

post-3963-1280337275_thumb.png

Включаем моделирование "баффла":

post-3963-1280337311,24_thumb.png

Сейчас общая неравномерность АЧХ составляет +/-2.5 дБ в диапазоне частот 300 Гц – 20 кГц. Вроде бы, не велика неравномерность, но исходная-то составляет +/-1.5 дБ в диапазоне частот 100 Гц – 20 кГц, то есть изначально характеристика выровнена очень хорошо. Да и расположение динамиков явно удачное. А что будет, если оптимизация не выполнялась и исходная линейность АЧХ оставляет желать лучшего, или, что еще хуже, уже обладает неравномерностью в той частотной области, где "баффл-степ" внесет наиболее значимые поправки? Резонный вопрос: соответствуют ли результаты моделирования реальному поведению динамика, ведь для проектирования линейной АС "баффл" необходимо учесть? Я задался этим вопросом и получил ответ. Мои результаты эксперимента с "баффл-степом" небольшие, но они показательны.

Итак, как все происходило. Я использовал стандартно то, что было под рукой. Это НЧ/СЧ динамик номинальным диаметром 4.5 дюйма (указан полезный диаметр; внешний диаметр "корзины" - 150 мм) и металлическим диффузором, по причине чего на графиках измерений присутствуют выбросы АЧХ в верхней части диапазона звуковых частот. Второй "подопытный" - 4А28, который мне так же, как и 4.5 дюймовый динамик, оказался полезен при моделировании работы динамиков в условиях открытого пространства (оформлении Free-Air), но 4А28 не участвовал в эксперименте с "баффл-степом" по причине отсутствия подходящего акустического экрана.

Для того чтобы иметь отправную точку, динамик был измерен в ближнем поле (10 см от излучателя) при установке в штатное место акустической системы. Это оформление ФИ объемом 12 литров, но в данном случае порт был закрыт. Измерения в ближнем поле позволяют в значительной степени избавиться от эффекта "баффла" и в случае ЗЯ – полностью от АКЗ. После этого динамик был размещен в центре акустического экрана, представляющего собой щит шириной 315 мм и высотой 840 мм. Измерения были проведены с расстояния 70 см от излучателя и вместе с результатами измерений в ближнем поле ЗЯ помещены в программу LspCAD. В проекте были использованы три излучателя и инструмент "Diffraction Simulation", моделирующий "баффл-степ". Размеры "баффла" соответствуют размерам щита, положение динамика аналогично положению в щите, то есть по центру, диаметр излучателя – 110 мм, как в реальности. Расстояние до излучателя также установлено аналогично реальным измерениям – 70 см.

Так как у меня измерительный комплекс позволяет проводить измерения с абсолютными значениями звукового давления, АЧХ при измерениях на расстоянии отличном от 1 м корректировалась путем смещения по вертикальной шкале с учетом логарифма отношения напряжений. Проще говоря, на всех графиках результаты измерений АЧХ приведены к значениям, полученным с расстояния 1 м при подводимом к динамику напряжении 2.828 v независимо от его номинального сопротивления.

Для чего в LspCAD использованы три излучателя. Первый – "референсный". Он отображает АЧХ без влияния "баффл-степа". Второй – результат реальных измерений с расстояния 70 см. Третий – моделирование "баффл-степа" на основе АЧХ "референсного" излучателя.

Результат моделирования в LspCAD:

post-3963-1280337734,3_thumb.png

Снизу кривые подписаны: Reference – "референсный" излучатель; Measured – результат реальных измерений и Modeled – результат моделирования.

Я не могу сказать, почему LspCAD сдвинул моделируемую АЧХ вверх - в реальности этого нет. Сдвинул ровно на 6 дБ, что я узнал путем подбора величины напряжения генератора для моделируемого динамика. Сдвигаю АЧХ вниз на 6 дБ:

post-3963-1280337788,67_thumb.png

Как можно видеть, совпадение результатов моделирования с реальными измерениями достаточно хорошее. Чем именно руководствуется LspCAD при сдвиге АЧХ вверх на 6 дБ лично мне не понятно. Я отказался от использования этой программы, и дальнейшие сравнения проводил в более серьезной CAD-системе – LEAP. Последняя, как оказалось, не страдает подобными "особенностями" и, более того, позволяет моделировать динамики в различных условиях, вплоть до излучения в свободном пространстве.

Для моделирования в LEAP, параметры Тиля-Смолла обоих динамиков (4.5 дюймового НЧ/СЧ и 8 дюймового 4А28) были занесены в базу данных программы. Сравнение результатов измерений в ближнем поле НЧ/СЧ динамика, при установке в штатное место АС, и его моделирования с учетом расположения в ЗЯ аналогичного объема без учета "баффл-степа" приведено ниже:

post-3963-1280337880,87_thumb.png

На всех графиках, что я буду приводить, синяя кривая соответствует моделированию в бесконечном экране (без учета "баффла"), фиолетовая (будет позже) – моделированию в условиях открытого пространства (с учетом "баффла"), а зеленая – реальным измерениям.

На приведенном графике среднее звуковое давление моделируемого динамика, построенного на одних только параметрах Тиля-Смолла, на 1.5 дБ ниже реального. Это очень хороший результат. Данное моделирование проводилось при следующем расположении объектов:

post-3963-1280337953,49_thumb.png

Моделирование без учета "баффл-степа" требует указания метода бесконечного экрана. Это приводит к отображению соответствующего оформления лицевой панели АС.

Далее в программу был импортирован результат измерений динамика в щите с расстояния 70 см и запущено моделирование при условиях, аналогичным реальным:

post-3963-1280338010,22_thumb.png

Результат сравнения АЧХ:

post-3963-1280338038_thumb.png

Аналогично для расстояния до излучателя 10 см:

post-3963-1280338072,18_thumb.png

Как можно видеть, моделирование и реальные измерения совпадают достаточно хорошо. А если добавить недостающие 1.5 дБ, на которые LEAP занижает среднюю чувствительность моделируемого динамика, соответствие будет еще лучше. Пример моделирования в LEAP "баффл-степа" бокса, в который производитель установил данный НЧ/СЧ динамик как СЧ звено, с учетом поправки +1.5 дБ:

post-3963-1280338141,69_thumb.png

Аналогично в LspCAD 6:

post-3963-1280338167,84_thumb.png

Цель моего маленького эксперимента достигнута. "Баффл-степ" прекрасно моделируется специализированным "софтом", а его влияние на итоговую АЧХ нельзя недооценивать.

Поскольку LEAP умеет моделировать поведение динамиков в открытом пространстве, я не пренебрег возможностью проверить точность моделирования:

post-3963-1280338223,9_thumb.png

Почему меня это заинтересовало. Я как-то рассказывал в одной из тем о непонятном ранее для меня поведении динамика за пределами штатного бокса, когда АЧХ в рабочем диапазоне частот в боксе укладывается в неравномерность +/-1.5 дБ, а за пределами бокса (то есть в оформлении Free-Air) – это +/-7.5 дБ с ярко выраженным пиком на АЧХ в области СЧ. Результаты сравнения с расстояния 10 см от излучателя:

post-3963-1280338294,82_thumb.png

Это тот же самый динамик, что измерялся в щите. Красиво! Результаты сравнения для динамика 4А28 в оформлении Free-Air с расстояния до излучателя 30 и 10 см приведены ниже:

post-3963-1280338335,91_thumb.png

post-3963-1280338350,11_thumb.png

Что можно сказать. Во-первых, что не является открытием, динамик до перехода в зональный режим имеет направленность, приближенную к круговой, поэтому АКЗ проявляет себя в полной мере именно до этой области. Во-вторых, мне сразу почему-то вспомнились попытки на слух сравнить два динамика, естественно, без оформления, оценить его чувствительность, линейность АЧХ, а иногда даже привести конкретные цифры. Посмотрите на графики. В области наибольшей чувствительности слуха в полной мере проявляются нелинейности излучения. Мало того, что изменение АЧХ проявляется при изменении расстояния до излучателя, оно зависит от диаметра излучателя. А по результатам измерений с учетом "баффл-степа" можно говорить следующее. Два совершенно одинаковых динамика, будучи установленными в разные акустические оформления, или установленными на разные по размерам лицевые панели АС, или по-разному размещенные на одинаковых лицевых панелях АС, или это все вместе плюс разный номинальный размер излучателей, - все это обеспечит в каждом конкретном случае конкретное поведение динамика.

Link to comment
Share on other sites

Минимизировать можно методом подбора расположения динамика на лицевой панели и уменьшением ширины лицевой панели настолько, насколько это возможно. Понятно, что минимальную ширину будет определять самый крупный динамик (или динамики).

Link to comment
Share on other sites

LIMF – источники питания High-End от MORNSUN со стандартным функционалом на DIN-рейку
На склад Компэл поступили ИП MORNSUN (крепление на DIN-рейку) с выходной мощностью 240 и 480 Вт. Данные источники питания обладают 150% перегрузочной способностью, активной схемой коррекции коэффициента мощности (ККМ; PFC), наличием сухого контакта реле для контроля работоспособности (DC OK) и возможностью подстройки выходного напряжения. Источники питания выполнены в металлическом корпусе, ПП с компонентами покрыта лаком с двух сторон, что делает ее устойчивой к соляному туману и пыли. Изделия соответствуют требованиям ANSI/ISA 71.04-2013 G3 на устойчивость к коррозии, а также нормам ATEX для взрывоопасных зон.
Подробнее>>

Типа того:

2-2.jpg

А если на переднюю панель материал, поглощающий или плохо отражающий звуковые волны?

Edited by pryanic

Антон. Блог

HTPC -> foobar2000 -> SMSL M8A -> Nataly 2012 -> Focal JMLab Tantal 515

Link to comment
Share on other sites

Выгодные LED-драйверы для решения любых задач

КОМПЭЛ представляет со склада и под заказ широкий выбор LED-драйверов производства MEAN WELL, MOSO, Snappy, Inventronics, EagleRise. Линейки LED-драйверов этих компаний, выполненные по технологии Tunable White и имеющие возможность непосредственного встраивания в систему умного дома (димминг по шине KNX), перекрывают практически полный спектр применений: от простых световых указателей и декоративной подсветки до диммируемых по различным протоколам светильников внутреннего и наружного освещения. 

Подобрать LED-драйвер>>

В данной конструкции "баффл-степ" должен проявляться минимально, но нужно обратить внимание на другое. Использование панели из динамиков, работающих в широком диапазоне частот, приводит к тому, что равномерное суммирование излучаемых волн возможно только для соседних излучателей. А для тех, которые расположены друг от друга на расстоянии бОльшем, чем длина волны максимальной воспроизводимой частоты, интерференционная картина наблюдается в полной мере и без "баффла". На слух это часто характеризуют как "каша".

Link to comment
Share on other sites

ER10450 – литий-тионилхлоридная батарейка FANSO EVE Energy формата ААА
Компания FANSO EVE Energy расширила номенклатуру продукции, разработав новый химический источник тока (ХИТ) – батарейку литий-тионилхлоридной электрохимической системы (Li-SOCl2; номинальное напряжение 3,6 В) типоразмера ААА – ER10450. Батарейка имеет бобинную конструкцию (тип Energy) и предназначена для долговременной работы при малых токах.
Батарейка может применяться в приборах учета ресурсов, в различных датчиках, устройствах IoT и в других приборах и устройствах, в которых требуется компактный ХИТ соответствующей емкости.
Подробнее >>

В конструкции этой АС 4 нижних динамика используются в качестве НЧ излучателей, одни - СЧ в корпусе 3 л и твиттер.

Есть еще АС где один большой НЧ динамик размещен сбоку. Хотя тут эффект будет хорошо проявляться за счет большой глубины таких Ас.

Edited by pryanic

Антон. Блог

HTPC -> foobar2000 -> SMSL M8A -> Nataly 2012 -> Focal JMLab Tantal 515

Link to comment
Share on other sites

  • 2 years later...

По мне, так лучше было бы просто взять басовик вдвое большего диаметра (типично у басовиков большего диаметра больше линейный ход). И СЧ-ВЧ звено оформить в отдельный короб с узкой передней панелью.

А то получается какой-то некрасивый столб.

Link to comment
Share on other sites

  • 1 year later...

Почему не красивый, красивый. Но столб :yes: , и стОит наверняка... много, короче говоря. А по сути, да даже если просто раскинуть мозгами (это я себе), так правильнее должно звучать. Но с точки зрения кучи маленьких НЧ динов вместо одного большого... не моё вообщем. :vava:

А если на переднюю панель материал, поглощающий или плохо отражающий звуковые волны?

А и так делают, давно. ;)

Дальше всех зайдет тот, кто не знает, куда идти. О.Кромвель

С уважением, Вячеслав ( прежний ник spiridonoff )

Link to comment
Share on other sites

  • 1 year later...

В данной конструкции "баффл-степ" должен проявляться минимально, но нужно обратить внимание на другое. Использование панели из динамиков, работающих в широком диапазоне частот, приводит к тому, что равномерное суммирование излучаемых волн возможно только для соседних излучателей. А для тех, которые расположены друг от друга на расстоянии бОльшем, чем длина волны максимальной воспроизводимой частоты, интерференционная картина наблюдается в полной мере и без "баффла". На слух это часто характеризуют как "каша".

То есть во всех щитах всегда каша?..

Типа того:

2-2.jpg

А если на переднюю панель материал, поглощающий или плохо отражающий звуковые волны?

А у меня товарищ щас всегда стал сверху на кронштейне типа уголка высокочастотник ставить, результат слышится невооружённым ухом, разница хорошо слышна, я участвовал в эксперименте, внутри колонки высокочастник играет грязнее, а на кронштейне чиЩе и прозрачней.

То есть подтверждаю результаты Лексуса на СЧ и ВЧ

Edited by СЕРСАР
Скрытый текст

 

Не ругайтесь. Мы здесь не ради понтов, а чтобы помочь друг другу!

Link to comment
Share on other sites

Подскажите, пожалуйста, на каком расстоянии лучше всего расположить динамики в этой конструкции при ширине передней панели 280мм, 230мм:

post-188219-0-70333900-1427625360_thumb.jpg

Состав: НЧ 2 х LW65A4, СЧ 2 х DW65K2, ВЧ 1 х TW302SX.

P.S. есть ли практический смысл в установке динамиков на проставочные кольца над поверхностью передней панели?

Забыл про разделы написать: 400/4000Гц, 2/3 порядок.

Link to comment
Share on other sites

  • 1 year later...

Помогите, пожалуйста, разобраться с LEAP. Она на виндовс 7 работает? Не пойму как задать размер акустического щита, и как его поместить в нужное место пространства.

Link to comment
Share on other sites

  • 8 months later...

Для твитера актуальнее. Только делают не квадратные дырки и те так близко к куполу... достаточно круга диаметром равным длинне волны частоты среза, ниже твитер работает с затуханием. А вот для мидбаса, у которого длинна волны нижней воспроизводимой больше ширины баффла вся эта бодяга не мешает, лучше углы на фейсе закруглить и то дело. Кстати, отделка фейса натуральной кожей работает как демпфер вч диапазона. Вообще на фоне общей неравномерности баффл-степ эт блоха на теле слона.

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...
 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.
×
×
  • Create New...