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14万阅读 音箱设计制作和测试:手机和REW 一种适合业余爱好者调试音箱的方法

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发表于 2015-2-24 17:09:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 e3po 于 2018-1-26 03:30 编辑

KEYWORDS: 手机, mobile device, 信号, 音箱测量, RTA, 曲线, 频谱分析, 房间, 声学, 话筒, 校准, EQ, HIFI, 分频器




一个丝毫不懂音箱原理的爱好者能不能玩好音响,答案是肯定的,只要玩的得法,不轻易相信文科烧友创造的音响玄学,完全可以玩的很精彩。

比如我不懂音箱是怎么工作的,但人人都知道音箱离不开分频器,而分频器由元件组成,显然我会清楚元件值和电路结构影响音质。在不换喇叭只修改分变频器的情况下能否调整出满意的音质?前提是假设喇叭不错,肯定能。

可是特定的喇叭只能针对于一个元件值组合是理想的,那么盲目的改,比如电容从2.2到3.3,再到4.7,最终会发现对于不懂原理的人这更像复原魔方一样,各方块都相互牵扯,所以魔方碰巧被复原这种机会等同于根本不存在,这就是至今没有音箱精品是乱调出来的原因。

那么我有一只声学测量话筒,情况就会不同。

每个音响爱好者都熟悉图示均衡器,从收录机年代开始,夏普700是五段均衡,939是十段均衡,段数越多调整越精细,现在到31段。为什么称为“图示”均衡器?因为谁都知道均衡器调整完后,所有电位器推子就组成了一个曲线图形,这个曲线图形恰好就是现在的频响曲线形状。音响爱好者都知道需要什么样的声音就怎么去相应的调整均衡器,因为图示均衡器可以直观的了解哪里提升哪里衰减,完全图形化,不需要用户一定懂音响基础。

其实简单来讲,调试音箱也相当于调整均衡器,把音箱发出的声音修正到自己需要的曲线形状,他的“均衡器”就是分频器,这个“均衡器”的推子就是分频器中的元件值。但是这个“均衡器”不惧图示能力,因而调试变得非常困难,更多是依靠盲目修改元件来碰,碰上算。

前面说了,有测量话筒就会不同。那是当然,话筒可以把音箱的曲线直观的在电脑屏幕显示出来,这个曲线就给了我们调整音箱的“图示”依据,之后就简单了。

比如,我觉得这个音箱中音很难听,借助测量话筒看到电脑上的曲线才清楚,原来是中频1kHz处有个10dB异常突起的峰。那么按照玩均衡器的方式,这个峰要压下来,就是找到均衡器1kHz推子拉下-10dB,根据峰的宽度,相邻推子也可能要适当下拉。而实际上我们面对的是分频器,分频器有限的元件数量注定不会像想象的那样好调整,可谓是牵一发动全身。这也不是问题,因为每修改一个元件值,就会在电脑上看到曲线变化,如果这个变化不是自己需要的,那么再换另一个元件,如果修改这个元件频响曲线变化位置对了,说明是这个元件决定的。假如电脑显示1kHz处的峰不但没变小而是更高了,那说明元件值修改方向反了,如此反复慢慢调,就像玩均衡器一样,调到曲线满意,然后实际听,根据听感再细调,直至最终满意为止。

这样的调整,最初是有很大盲目性的,因为不知道具体元件与频响曲线哪部分相关,待调试一会后,就会结合屏幕上的频响曲线变化趋势知道各分频器元件的作用,一旦知道所有元件最终都影响曲线什么位置,事情就会变得非常明朗。

调试也可能会很不顺利,比如更改了几乎所有原件值,再也找不到还有什么元件值组合可用,频响曲线还是非常差。这种情况可能是分频器电路结构不对,如原来是1阶,那么就改2阶试试,或者改3阶。直到满意。
如果几阶都试过还是不行,说明喇叭不适合,换喇叭吧。不折腾是不行的,发烧就是返来复去折腾,喜欢的话,折腾也是乐趣。

附上两个手机软件,虽然不是很精确,用好了也能在一定程度体会调试音箱的乐趣,喜欢的就玩吧,反正不花钱。

2013-04-14105008-_1365907808336_1317.jpg radonsoftnetrta_litpic_0.jpg

频谱分析1.2.3.rar (135.55 KB, 下载次数: 7481)

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发表于 2015-9-8 16:44:38 | 显示全部楼层
AudioCAT 发表于 2015-6-21 01:49
这个问题似乎无需太当回事,你想啊,对于在声学测量上一分钱都不想花的发烧友,还想要消声室一样的正规 ...

有人没认真看,开篇就说了,这种测量很适合家庭听音实际,就是你在家里实际环境中音箱的表现。

我觉这得比专业消音室/测音室测量数据更有用,并且大部分我等坛友没有专业基础,这个跳一跳够得到的方法很实用,太高级了玩不好。 感谢楼主心力总结,普惠大众。
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发表于 2018-1-24 17:55:06 | 显示全部楼层
ILXTF 发表于 2018-1-22 03:22
同学,这个衰减的电路图是什么样的,能不能简易给我画下看看啊。。。我快要做了。。是不是就两只电阻直接 ...

看到探头了吗,就是这样的!
151859c0co38lz434c07cr.jpg
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 楼主| 发表于 2016-3-10 23:49:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2016-3-11 00:03 编辑
ILXTF 发表于 2016-3-10 21:05
这个引申出一个问题,那么就是,箱体的体积什么的对低频有影响作用,频响曲线可能因此变形,但是箱体又是 ...


你要先把音箱想的简单些

最初应该这样认识:
1、一个赤裸的喇叭是没有低频的
2、音箱的箱体仅对低频起作用,他只可以扩展低频下限,只想听中高频是不需要箱体的
3、箱体能把低频扩展到什么程度受喇叭几项参数制约,因此找到频响满意的喇叭还要求他的参数合理
4、一组喇叭参数只对应特定容积的一个箱体,喇叭低频才能最佳发挥
5、箱体容积偏离喇叭要求最佳容积,低频曲线肯定变,这让设计者可以自由的决定低频音色
6、当没有低频音色要求时,箱体不存在最佳容积
7、计算公式、设计软件等给出的容积并不是最佳值,只是最接近平直响应的参考容积值,不代表一定好听

想要什么样的低频,必须首先知道与什么样的低频曲线对应
知道自己需要的低频曲线,就可以用仿真软件通过喇叭参数来仿真,假如通过细调箱体容积和导管参数能够得到期望的低频曲线,那么这个喇叭就可以打样箱检验了
如果仿真结果无法得到期望的低频响应曲线,说明这个喇叭的参数不合适,只能重新选喇叭

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 楼主| 发表于 2015-6-21 01:49:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-6-21 02:11 编辑
双木好成林 发表于 2015-6-20 15:52
作用是肯定有的,只是检测环境这个难题可能对一般玩家是个挑战。


这个问题似乎无需太当回事,你想啊,对于在声学测量上一分钱都不想花的发烧友,还想要消声室一样的正规测量结果?这东西解决的是有与无的问题,对于很重视测量的发烧友,早就入手专业测量设备了。

这东西实质上是实时频谱分析仪,而无论专业的和业余的实时频谱分析仪,测量结果都是包含室内声学特性的。再说,我们通过音箱欣赏音乐时,耳朵听到的声音也是一样包含室内声学特性的,就是说,在同一房间,测量结果与耳朵听到的是一致的,因此,他也可以帮助分析房间声学缺陷。

如果就是想测量不包含房间影响的音箱自身特性,房间影响也不像想象的那样可怕。因为一般家庭居室不可能是空旷的毛坯房间,都会有家具等影像声特性的杂物,房间混响不会很大,所以实际上影响很小。只要测量距离不是太远,太远了房间影响就很明显。对于一般书架箱,测量距离在300-500mm之间基本不会受房间影响,这个问题在3楼和4楼有实测比较,已经证实了测量很可靠,再担心这个问题就实在不应该了。
当然,对于大型落地式音箱,单元分布位置跨度很大,测量距离不可能太近,想测量不包含房间影响的音箱自身特性会比较难,不过也不是不能,只要愿意研究,弄懂一些声学知识,同样可以测量。比如用300-500mm距离测中高段,低频利用近测。毕竟业余测量音箱只是为找频响缺陷去解决问题,能拿到数据就有解决问题的依据,而这些数据对于业余爱好者来说,并不是用于拿到国际上去做技术交流、或提供给国家什么机构审批什么的,数据仅仅是给自己用而已。

而后面提到的那个REW软件,远场测量时,在200Hz以上根本不存在房间影响,他采用与当今主流专业电声测量系统相同的反射抑制技术。近场测量无需任何技术都不存在房间影响。

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 楼主| 发表于 2015-2-26 16:13:33 | 显示全部楼层
另外想知道有多少人关注音箱的测量,多的话我就另开一贴,写一点REW软件的使用教程,重点是与音箱设计调试相关的测量操作。没几个人关心的就没必要写了,毕竟写这东西也是挺累的,没写多点就找不到帖子沉到哪里去了。
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 楼主| 发表于 2015-2-26 15:59:08 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-2-26 16:06 编辑

前面说的都是这个软件测量音箱或者喇叭频响,这是调试音箱最关键的数据。真想把音箱玩出好声,只有频响是不够的,模拟分频器还需要阻抗曲线。

下面就用这个软件测量阻抗曲线
一只6寸中低音单元的阻抗曲线(蓝色是配重后的阻抗曲线)

快照6.jpg
懂行的应该能看出来,这个结果要比德国DAAS3L专业电声测量系统的分辨率高出许多,只使用家庭电脑的板载声卡,就可在1Hz~23kHz如此宽广的范围达到非常高的精度。

有了阻抗曲线,我们就可以做分频器的电脑仿真,以极快的速度设计调试、检查分频器。
有了阻抗曲线,我们还可以得到喇叭T/S参数,没有T/S参数,我们无法设计最佳箱体、无法检验箱体容积是否合理,无法知道倒相管口径、长度是否合适。

下面是软件给出的这只喇叭的T/S参数
快照7.jpg

T/S参数还可以保存为文本文件...
..........................
TS Parameters file
Room EQ V5.01
Dated: 2015-2-26 15:00:28
From measurement 01.txt

Zmin 8.67 ohm
fmin 289 Hz
f3 1713 Hz
Le(f3) 0.243 mH

Motional impedance parameters
RES 58.11 ohm
LCES 43.187 mH
CMES 178.6 uF
RAMS 58113.271 mohm

Blocked impedance parameters
RDC 6.20 ohm
dR 0.98 ohm
Re 7.18 ohm
Leb 69.6 uH
Le 2.244 mH
Rss 8.5 ohm
Ke 0.1465 S-H

Thiele-Small parameters
fs 57.3 Hz
Qms 3.127
Qes 0.462
Qts 0.403
Fts 142.3
Mms 15.98 g
Cms 0.483 mm/N
Rms 1.840 kg/s
Vas 5.33 litres
Bl 9.459 Tm
Eta 0.21 %
Lp (1W/1m) 85.42 dB
Dd 10.60 cm
Sd 88.2 cm^2

Added mass 30.00 g
Secondary measurement: 02.txt
Air temperature 20.0 C
Air pressure 1013.25 mB
Air density 1.2041 kg/m^3
Speed of sound 343.2 m/s
......................................
加粗的是设计计算箱体的必须参数

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

参数测量只是演示功能,没有计量真实的配重质量,附加质量是随便填的,因此所得参数并不准确。

暂时手里没有像样的音箱可拆,等有时间我再写音箱调试实例。

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 楼主| 发表于 2015-2-25 20:28:04 | 显示全部楼层
与频谱分析1.2.3 这个手机软件相当的电脑软件为TrueRTA
实时频谱分析仪,柱状图和曲线两种方式显示,完善的计算功能,有示波器功能,很适合笔记本电脑使用。
要搞清楚,这不是业余软件,是专业声学测量软件。

下面是测量一款电脑箱频响

00TrueRTA.jpg

可以明显看到这款音箱存在比较严重的问题。
第一、480Hz有个异常的谷,这是传输线音箱特有的缺陷。
第二、中频凹陷严重,可以肯定是分频器不合理。

软件的示波器功能
00OSC.jpg






补充内容 (2015-2-25 23:30):
TrueRTA这个软件还包含信号发生器,包括任意频率正弦波、粉噪、白噪、快速扫频信号。

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 楼主| 发表于 2015-3-17 17:57:02 | 显示全部楼层
nieice 发表于 2015-3-17 17:13
没有专业的环境,测什么啊!

在这个版块,为了改变一些人的传统认识,一开始我就讲了许多当今音箱行业的测量新技术优势。你可以坚持你的观点,坚持普通室内决不测量

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 楼主| 发表于 2018-4-11 05:51:49 | 显示全部楼层
ILXTF 发表于 2018-2-7 22:44
等了好久老师终于上线了。请帮连接下这些器件的线。。。我理了好久想不通怎么连。。。。    器件原理是按 ...

测量电路.jpg
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发表于 2017-10-15 16:11:49 | 显示全部楼层
弄的一个便携测试系统。

微信图片_20171015160930.jpg
微信图片_20171015160940.jpg
微信图片_20171015161030.png

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 楼主| 发表于 2015-2-25 21:27:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-2-25 21:36 编辑

细心的朋友可能注意到我与海版聊到的REW V5软件,这是个专为业余音响爱好者开发的免费的软件,功能和性能却是专业级。
看看他的测量结果,还是那个电脑音箱。

实时频谱
00RTA.jpg
实时频谱更多用于声学工程,作音箱测量精度一般来说不会太好,主要是低频段受房间驻波影响严重,尽管如此也不会影响我们分析,实质上他测量的很好,包括480Hz的深谷、中频过度的凹陷都非常精确。

高精度扫频测量频响
00SP.jpg
这是标准的音箱测量方式,具有最高的精度。我们可以与上面的实时频谱结果进行比较。

按20年前的声学测量标准看,音箱频响的测量必须在消声室内进行,因为房间反射、驻波、混响等这些全都叠加在最终结果中,使音箱实际频响曲线变得面目全非,这样的结果没有任何意义。
但是,现代科学技术就是这么不可思议,许多按旧思维认为根本无法解决的问题偏偏就解决了。窗口技术和FFT的应用,使以往必须花千万元才能办到的事今天只需极少的钱甚至不花钱就能实现,没事偷着乐吧

(我用手拿着话筒测的,难以保证相同位置和相同距离,要是使用话筒架,两次结果会吻合的很好)

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

看一下二十年前的传统测量方式在普通室内测量的结果
00asp.jpg
有经验的能够看出来,这就是上面那个电脑音箱。但是如果没有前面的测量做比较,很难知道这测量的到底是什么鸟东西,音箱的真实频响完全淹没在房间杂乱反射中,这就是二十年前电声实验室为什么如此NB的原因。而今天,仅对服务音箱行业的电声实验室来说,不但NB不起来,还显得脑袋特大

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发表于 2015-2-25 22:22:01 | 显示全部楼层
请问:有没有可把电脑(包括:笔记本、大屏手机)作为显示屏用的示波器软件?能否提供下载。谢谢
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 楼主| 发表于 2015-2-25 22:34:23 | 显示全部楼层

上面那些测量的接线方式没有按软件要求走LINE-IN插口,是海版的连接方法,话筒直接进前置MIC插口,这样连话放都省了。可能软件作者没意识到现在的板载声卡会如此优秀。

接线图

REW声学测量系统2.jpg

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 楼主| 发表于 2015-2-25 22:44:33 | 显示全部楼层
耳顺 发表于 2015-2-25 22:22
请问:有没有可把电脑(包括:笔记本、大屏手机)作为显示屏用的示波器软件?能否提供下载。谢谢

你要的那是虚拟仪器,不是声学测量系统。但是我知道虚拟示波器软件很多的,免费的都利用声卡,频率范围有限。而实用化的虚拟示波器与真实的示波器一样,频率上限可以做的很高,几百兆都有,但是都有外置硬件,没有免费的。
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发表于 2015-2-25 22:55:00 | 显示全部楼层
看到了,你7#的示意图所标志的“声卡”,是电脑上的还是测试器上的?在其它论坛有看到过的“音箱测试套件”,是不是就是7#这种?谢谢
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 楼主| 发表于 2015-2-25 23:16:35 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-2-25 23:22 编辑
耳顺 发表于 2015-2-25 22:55
看到了,你7#的示意图所标志的“声卡”,是电脑上的还是测试器上的?在其它论坛有看到过的“音箱测试套件” ...


你说的音箱测量套件是整合完成的设备,而我这个帖子是给想把音箱做好的朋友提供一个少花钱甚至不花钱实现测量音箱的方法。

图中声卡是板载声卡,板载声卡肯定是电脑里的,否则哪有前置面板啊。
REW是电脑软件,功放是10-50W功率的功放,一般LM1875都可以。
话筒是TB上几元钱一只的WM-61A咪头。
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发表于 2015-2-25 23:46:47 | 显示全部楼层
1.REW是电脑软件,那这个软件要哪里下载?      2.10-50W功率的功放,用胆机可以吗?3.话筒是TB上几元钱一只的WM-61A咪头。    可以用普通话筒替代否(手持式那种)?
      退休了,还想再学习点新潮流,只是基础太差感到有些困难,所以只好东问西问的,请谅解。
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 楼主| 发表于 2015-2-26 00:52:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-2-26 00:53 编辑

我很赞赏你的想法,人不能无所事事,要珍惜时间,至少要活的有乐趣。

1、REW是难得的免费软件,是我从事音箱行业这么多年所见过最优秀的声学软件,它的功能已超过许多几万元的专业电声测量系统。软件可以在他们的网站下载,但是需要注册,对于英文不好的人来说会非常麻烦,好在有人下来后放到国内网上方便不会或不愿注册的爱好者下载,百度可以搜到。

2、近代晶体管后级功放素质已经非常高,特别是集成功放具有更高的一致性和稳定性。早期对测量功放的要求非常严格,要有非常宽广的频带,平直的幅频特性,所以测量放大器价格高的出奇。现在这些都已经不是问题了,比如说TDA2030,几乎是从直流开始一直延伸到140kHz,完全满足测量放大器要求。现在这个IC难寻真货,那么类似的还有LM1875,特别是LM3886,不存在假货。测量频响并不需要很大的功率,正常测量功率只有1瓦,选择LM1875就已经有足够的余量。专业的CLIO电声测量系统使用的就是LM3886,并不需要太好的功放,但是胆机肯定不行,我实测过一些胆机频响,能勉强达到20Hz-20kHz的就算好的了,胆机是名副其实的低性能,还有他使用输出变压器,相位特性非常差,仅这一点就无法用于声学测量。

3、普通手持话筒都是动圈的,频响很差,多数是心形指向性,不能用于声学测量。现在最易得的就是WM-61A,这是公认可胜任业余测量的话筒,是国外许多音响爱好者多年总结筛选出来的。WM-61A与专业声学话筒相比只差高频段,会高出几dB,业余可直接使用,不会对设计模拟分频器带来影响。对于要求太过严格的烧友,可以通过校准使他达到专业测量话筒性能。

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发表于 2015-2-26 03:26:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 e3po 于 2015-2-25 11:43 编辑


RE: 一种适合业余爱好者调试音箱的方法

Datasheets:
http://industrial.panasonic.com/ ... 000/ABA5000CE22.pdf


WM-61A Alternatives?
http://www.madbeanpedals.com/forum/index.php?topic=12185.0

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 楼主| 发表于 2015-2-26 11:44:22 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-2-26 11:45 编辑
e3po 发表于 2015-2-26 03:26
RE: 一种适合业余爱好者调试音箱的方法

Datasheets:




看到了lilmike的MIC,特别羡慕外国人那种想象力和动手能了。
转过来几幅
uL0zT.gif

01 Mic capsule pre-mod.jpg

03 Mic capsule soldered up with 1-3 joined.jpg

12 mic holder.jpg

13 mic holder.jpg

14 assembled.jpg

16 This is the EMM-6 measurement, with soundcard mic buddy cal, and mic calibration..png

他用一只笔杆来做,软件也是REW V5
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 楼主| 发表于 2015-2-26 11:49:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-2-26 13:26 编辑

转Ettore_M 对WM-61A的评价

I've built the Moosapotamus mic twice! Once with capsules from Tayda, and the second with WM-61As.
The first with the Tayda ones, it sounded horrible! Not at all good frequency response and too much noise!
Second time, I bought a couple of WM-61As from Ebay for $7! It absolutely worths it! These little capsules are great! Awfully quiet, great frequency response (not so good for voice, but great for guitar)! Now I have a $10 phantom-power electret mic, and I'' probably make another!

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

老外在那个帖子中提到了另一个tayda上的话筒A5010,很一般
快照4.jpg

与WM-61A差太远了
快照5.jpg
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 楼主| 发表于 2015-2-26 11:52:45 | 显示全部楼层
本帖最后由 AudioCAT 于 2015-2-26 11:55 编辑

我最初的WM-61A也是在digikey上买的,那是十年前的事了。后来在TB上买的就不如digikey的平直,主要是高频段,但也很不错。
我买这些东西只是为了玩,后来做了校准,校准后可以替代专业的声学话筒用,精度很好。
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 楼主| 发表于 2015-2-26 12:27:43 | 显示全部楼层
我们做话筒就没必要那么复杂了,声卡的MIC输入孔都有供电,找个内经6mm的管子比如笔杆什么的,再找个RCA插座,直接连线就算完事。

20150226_122136.jpg
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