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閒聊HA W5-1880 設計

管理者 ()
2014/10/05 21:12  #1

閒聊HA W5-1880 設計

作者:linnppc (Joy)          
整理:貓貓站長

原始討論串:
http://www.hitonaudio.com/forum_oneissue.php?category=diy&mi=135
 

linnppc (Joy)
2014/07/26 12:11  #1

最近聽了一下Hitonaudio W5-1880這對喇叭,我真的覺得非常用心,為什麼這樣說?
很多人的設計都是使用T/S 參數去做喇叭箱設計,其實T跟S是兩個人名字縮寫,分別是Thiele跟Small,他們再1972年發表密閉箱設計的研究論文跟1973年發表開口箱設計系列論文,現有的各類喇叭設計軟體(例如Bassbox、Leap、Unibox.....)都是依據T/S理論而撰寫而成。
在http://www.tb-speaker.com/官網上可以查詢到W5-1880的T/S參數來設計喇叭箱,不過一般來說廠商所提供的T/S參數都是量產了一批單體以後,取一個平均值來公布,但是實際上有些配方(彈波、懸邊)有做些微調整的時候也可以會有差異,所以設計喇叭箱,最好是自己去測試T/S參數,可是常常有人跑來問我說,為什麼A跟B測試出來的數據不同?簡單說其實是因為T/S參數是屬於"小訊號"測量,也就是說測試訊號大小,會影響T/S測試出來的數據,簡單來說喇叭單體是一個非線性元件,所以在使用不同電壓的時候結果會不同!!
這個測試電壓應該要怎麼樣才是最適合的呢?其實上德國的Klippel網站可以查到資料(www.klippel.de)
Hitonaudio W5-1880喇叭箱設計是使用義大利 Audiomatica 公司CLIO系統自己去測試T/S參數,要是有看高傳真雜誌的人應該有印象,法國知名大廠FOCAL也是使用CLIO系統在做喇叭品管,用自己測試出來精準的T/S參數去設計喇叭,才可以降低設計上的誤差,設計出好喇叭。
這個喇叭的設計跟某廠商的喇叭都一樣是使用W5-1880喇叭,在外型上有很大的差異HA W5-1880使用窄面板設計,這樣子的設計看起來比較好擺放,但是也因為設計窄面板,所以會有些低頻頻損,所以做了Baffle Step Compensation做修正,這樣做會損失一些音壓,但這喇叭做這樣子的調整,整體細節沒有損失,對聲音相位影響很小,卻讓W5-1880變得非常的耐聽,W5-1880喇叭連續程受功率30W,瞬間程受功率60W,剛剛也說過使用了BSC線路會損失一些音壓,所以如果擴大機是使用50W~100W左右聽起來就解決了這個線路所帶來的一些小問題
某廠商設計的W5-1880有一個窗格的設計,這樣子的設計讓喇叭有一種古典美,在面板的加工上也比較麻煩一些,但是在喇叭聲音的擴散性上會差一些,這樣子設計會讓中高音的音場稍微變差一些

在這兩對喇叭都是屬於前低音反射式設計,前低音式最大的優點就是喇叭靠牆擺的時候,低音增益因素會降低,簡單來說就是聽起來喇叭不會嗡嗡叫,HA W5-1880低音反射孔設計比較大,某廠商設計的比較小,這個大小除了會影響到低音表現,還有一個很重要的因素就是風切聲,簡單的使用Bassbox設計軟體模擬一下兩款喇叭的差異,如果反射孔的氣流加速度超過聲速1/10的時候也就是34.3M/s會產生擾人的風切聲,可以看到紅色線箭頭指的地方,黃色有一個地方顏色變淡了,也就是此款喇叭程受功率達到30W的時候,可能在50Hz左右的地方產生擾人的風切聲,不過實際上還是得聽看看才知道
在HA設計,反射管並非一般的直管,而是漸擴管子,使用這樣子的低音反射管對於大動態時候,擁有更佳線性表現,否則在大動態的時候,低音會有些微的壓縮現象

為了解決這個風切聲的問題,像是KEF or B&W都有特殊的設計,參照下圖
圖一 KEF


圖二 B&W



時間不早了.........12:20該睡覺了@_@
 

linnppc (Joy)
2014/06/15 01:18  #7
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CatKing :
嗯~這樣就OK了,我可以把你的知識性文章整理在技術專區嗎?
站上很多網友都非常期待你的文章呢!!! 有你的指導相信大家都能學到很多寶貴的知識
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...轉去技術專區!!我會不好意思也,因為我也是業餘的玩家
最近跑喇叭單體跟喇叭箱模擬慢慢發現電腦不太夠用,規劃再買三台來家裡擺96核心400GB記憶體,跑模擬不知道會不會快一點,我有跑幾款傳輸式設計,到時候在跟你討論看看

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linnppc (Joy)
2014/06/15 10:41  #10

 

UFO :
拿這台24核心跑3D繪圖一定很夠力!
這幾天因為W5到貨,站上一堆人一定也跟我一樣在煲喇叭,喇叭的煲法眾說紛紜,想請教一下linnppc兄對於煲喇叭的建議
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為什麼要煲喇叭??就是因為要去使彈波跟懸邊軟化,彈波大部分是一種纖維材料,就跟衣服一樣,你穿的時候可能很緊,但是你穿著動一天會發現變鬆了,所以煲喇叭,也就是利用較低頻率的較大的振幅,去拉扯彈波跟懸邊,所以有些人放高音,其實是沒有用的,因為高音只有振膜的盆分裂,並沒有我們需要的振幅,也有人用10Hz去做Break in 行不行?當然也可以,不過切記不要讓單體打底我個人是覺得大振幅的話,速度快我習慣用20Hz,振幅夠大,頻率夠快,20Hz是10Hz的兩倍速度,很合理吧!!!

我的參考資料是D'Appolito 寫的Testing Loudspeakers,上面是英文,下面是對岸翻譯的中文




Break in不只會只喇叭單體的Fo or Fs(兩個是一樣的意思)降低,而且會讓喇叭單體在不同頻率下的振膜位移量不同
下面參考圖片可以看到紅色跟黃色,是喇叭不同頻率下喇叭單體振膜位移量變化,綠色跟咖啡色是阻抗曲線變化

曾經有人跟我說設計喇叭箱使用的單體一定要Break in,跟我說這樣子差異很大,其實這是錯誤的
因為Fs/Qts比值基本上差不多,所有的低音喇叭單體都是這樣子,如果Break in過後,你的Fs/Qts比值差異過大,那表示你的喇叭單體可能出現了問題

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linnppc (Joy)
2014/06/18 02:41  #18

treasurek701 :
目前系統是 DAC43122 MK2 + NAD C326 + Opera Mezza 2012 跟 W5-1880(with 角錐跟黑金石)

當初是希望人聲跟樂器都要讓我滿意~ 所以選擇Opera這對喇叭! 而且外觀我也滿喜歡的~

喇叭也RUN了300~400小時了,聲音其實還不錯,缺點就是太穩了....希望高音能再上去,低音能沉得深一點

有可能是擴大機沒把Oprera Mzza推好的關係,要不然就是我喇叭還沒RUN開~

在前端器材都不動情況下,把喇叭換成W5-1880後,音場變大很多,聲音定位更清晰更立體!

高頻有上去,低頻也很滿意,聲音聽起來很寬鬆~ 超順的XD 我完全挑不出毛病

不過W5現在正在Run in中,所以沒AB test比較過兩對喇叭,或許Opera Mezza沒輸那麼多

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續..........
上次的還沒有說完
這個HA W5-1880 Kit組,其實每個地方設計都是細節,唯有你親自組裝過,才能夠體會
我們就已HDF箱體來說好了,為什麼要使用HDF?
因為這個箱子可以做MDF(中密度密集板) 或 的HDF(高密度密集板),結構加強可做也可不做?當初在開發的時候有使用PCB加速規(PCB Accelerometer早期是軍用管制品,是用在做導彈彈頭振動分析用的一個加速度偵測器)做客觀數據收集與實際上跟其他款HIGH-END喇叭比較過的結果,這一個小小的動做就需要花上很多的時間與金錢
很多人可能沒看過,我PO實際測量使用的加速規給大家看,測量的數據資料蠻龐大的,就不PO上來了
圖一 很大的一個盒子,但是加速規其實只有小小的一顆, PCB 是專門做加速規的一間廠商


圖二 偵測加速度的加速規其實非常小顆,而且越小越貴,旁邊看到那條很細很細藍色的訊號線,一條長的線可能就要破萬,加速規這個規格一顆大概是三萬五左右,兩顆就要七萬塊
揚聲器設計當中有一本書非常有品叫做Loudspeaker design cookbook 7th edition也有提到加速規對振動應用,我是放上中英文對照給大家參考,因為不是相關科系的人看英文可能會比較難了解意思,參考一下對岸翻的



看完上面的資料,就會了解,做一個"喇叭箱"很簡單,要設計一個"好的喇叭箱"是有很多學問的,好的箱子定義有很多種,必須看當初設計師怎麼設計這款喇叭箱
待續...........


linnppc (Joy)
2014/06/20 23:48  #20

最近有些人詢問了我一些問題,他說為什麼測試頻響曲線看起來一樣,但是為什麼聲音聽起來差很多!!!有些人質疑說,這是不是測量不準阿?
就已一個生活例子來說!!這就跟人去看醫生一樣的,今天骨折了,去照X光,醫生會告訴你,你這骨頭有問題要打石膏,
可是今天一個人長個腫瘤,去照X光,醫生會告訴你,你身體健康沒問題,是不是真的沒問題?其實不是,而是你檢查的項目不對,導致看似沒問題,其實有問題
所以說這得看你測量喇叭評判性能,你總共做哪些測試呢?判斷喇叭裝箱聲音關鍵因素基本測是大概會有8項左右
如果要連喇叭單體性能一起考量進去那就更多了
這8項因素,其實有些因素可能固定了,有些可以改變,但是有的時後你修改了1變好了,可是2可能就變差了,你把2改好了3跟4可能就變差了,所以設計師必須總觀所有的性能,去取得一個他認為最佳的平衡點。
 

linnppc (Joy)
2014/06/24 00:23  #22

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bluek :
太專業了,剛剛仔細看了w5-1880的開發紀要 發現你的名字也在裡面!
有這樣的高手,hitonaudio的東西比別人的強我就不意外了,這個站真是臥虎藏龍!

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你客氣了,從小時後我就很喜歡我爸的GRUNDIG的喇叭,那個時候我只有OZAKI的電腦喇叭,我記得那個時候是12星座,我還記得我的那個喇叭大概599左右,是我爸送我的,他是一個中低音單體,還有一個假的高音單體=.=真的是假的,我拆開來看他只是有那一個形狀而已,但是那個時候替換掉我199的長型喇叭,我已經覺得很不可思議了,怎麼差這麼多,從那個時候一直玩玩到現在
改天來拍拍我爸老喇叭,應該聽了有20年有了
 

linnppc (Joy)
2014/06/26 01:31  #24

我本來就很愛聽音樂,所以朋友音響的問題就會跑來問我,也因為這樣子所以我有兩個朋友也買了W5-1880,今天下午在內湖的湛盧喝咖啡,接到朋友的電話

朋友:有點不好意思的說,我有個事情想請問你一下
我:你問阿!!什麼事?
朋友:我上網查了一下,市場上面W5-1880單體一對實售價是 12000阿!!新品大概都要 22000~25000之間,你賣的這個喇叭單體會不會是人家打掉次級品
我:.......
我:這個都是廠商直接跟唐之律TB購買出貨,品質絕對沒有問題,那個BSC線路是廠商幫忙生產的,價格太"優"才會有這個問題,早知道賣你20000就沒這個問題,哈!!

當然各位一定很好奇DIY套件的BSC品質要怎麼控管呢??HitonAudio喇叭裡面的L(電感)、R(電阻)並不是只拿電錶去測量"單一頻率點"的L、R數值唷!!像是下圖這個樣子

而是全頻20Hz~20000Hz 一共掃瞄了121個點,這121個點必須全部在±0.1dBV通過才可以出貨,有問題的就必須打掉
可以看到下面是測試畫面的樣子
好品就會像下圖一樣出線GOOD CLIO品管系統測量的時後會有上限下限兩條曲線只要超過就是不行,絕對精準。

L(電感)、R(電阻)誤差過大就會出現紅框BAD


實際上台灣有代工廠幫美國的JXX與EX的PA廣播喇叭系統做高階分音器,品管就是使用這一套CLIO,美國人為什麼不測試單點就好?因為他很清楚每一批的電感,裡面的鐵芯材質、大小都有可能會誤差,繞的線的鬆緊也可能會有誤差,使用LCR錶去測量一個點,可能不會發現問題,但是測量整條曲線,就會出現問題,未了避免這樣子的問題,所以HitonAudio也是使用CLIO系統去做量測。

linnppc (Joy)
2014/06/28 12:45  #26

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linnppc :
沒想到大家對於喇叭的製作設計與品管都蠻有興趣的,點閱率破750的話,我就會PO出..........新資訊!!
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HA W5-1880喇叭單體品管非常嚴格,挑選喇叭與品管使用的與法國Focal一樣的方法與聲學測量系統
除了一般廠商品管測試頻率響應、阻抗曲線以外,還多測量了總諧波失真、異常音、極性測量、單體FO偏移
必須全部符合要求才可出貨,由於這套CLIO系統比較先進,有數位同步濾波器,只需要使用符合規範的測試箱就可以精準的測量上面六項特性。
有些人可能很好奇,這樣子測試需要這麼長的時間,廠商會不會只是做個樣子,然後其實沒有測試???
沒錯我告訴你傳統的方法呢!!

測試頻率響應  接線>測試頻率響應>拔線
測試阻抗響應  接線>測試阻抗曲線>拔線>完成

,我可以告訴你一顆最少30s時間,而且一般的系統並沒有所謂的上、下限,所以單體能不能符合品管,很多是用眼睛QC

HA所使用的測試系統上面全部只需要一個動作就完成 接線>測試頻率響應+測試阻抗曲線>出報告>完成
總時間3.448s,正所謂有圖有真相,加上接線不超過6s


假設說喇叭單體有異常情況,就會被偵測出來,上面這個異音是偵測出來喇叭單體上面有一條1mm的小電線就會被偵測出來
喇叭單體阻抗跑出上下限,或是喇叭單體FO超過正負誤差,也會被抓出來


要設計出好的產品與好的品質,必須建立在一定的電子電路、聲學物理基礎上與測量儀器輔佐,這樣子才能知道設計出來的產品問題點在哪邊,從哪裡去改善,希望未來HitonAudio可以越走越專業。
下圖是參閱 "音響論壇 286期 FOCAL專業報導"


 

linnppc (Joy)
2014/07/05 16:35  #29

這個月的高傳真雜誌,看到了同樣的W5-1880使用了一樣的BSC or RL修正線路,有人反映說是誰仿誰的RL修正線路,我想告訴大家其實這是一個很有趣的事情,怎麼說呢?因為BSC的線路本身已經在很久很久以前就存在的東西,最有名的時候我想應該是BBC 3/5A,應該已經超過了10年以上了吧!!!為什麼大家會覺得他們抄襲了我們的作品,我想是因為這間公司音箱製造的公司,從成立門市以來,設計了很多款木箱+TB單體=喇叭,而在這一年的期間沒有任何一款喇叭裡面是含有R、L、C的修正線路,這也難怪說是被抄襲,但是其實我們在箱體容積計算,駐波、阻尼材料模擬與品管控制技術.....等等.......,喇叭單體的挑選技術是領先很多的
目前最先進的Klippel雷射儀器分析喇叭單體性能,目前在台灣,DIY能這麼做得這麼用心的,應該很少吧!!


 

linnppc (Joy)
2014/07/07 11:12  #33

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tgs90118t :
今天終於上去聽了,並且也當面與JOY大討論很多東西,真的感覺這對喇叭設計相當用心,難怪能有如此優秀的聲音~

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你客氣了!!其實我很喜歡分享心得的
 

linnppc (Joy)
2014/07/08 11:15  #35

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m98r0204 :
請問影響風切聲最大的原因是管子口徑大小嗎?
增加喇叭狀開口只是增加線性以及減少功率壓縮?? 增加喇叭口並非真正解決風切聲?
線性以及減少功率壓縮到底是甚麼意思呢......
謝謝~~

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簡單與你說明 1.風管大小 2.吸音棉 3.風管形狀 都會影響風切聲

  我跟你簡單說明一下我個人看法,喇叭單體反設孔設計在前面,大部分的人都不喜歡前面開一個大孔,覺得這麼做不美觀,所以就會有人把反設孔改"小"改"短" 可是這樣做的人並不多?因為要考慮到聲音跟美觀的問題
喇叭反射孔最小直徑是有公式可以計算的,在Cookbook某一頁左邊中間有寫,有兩個公式,用簡化的那個就可以了
  但不是說不能改小改短,有技巧也需要驗證,你就會看到第一頁Bassbox模擬的那個"黃色曲線問題"問題
  
  你現在詢問的問題我覺得非常好,在"XX音箱"可以買到Loudspeaker Design Cookbook - Seventh Edition 書上可以解決你所問的所有問題,還有另外兩本Build 201+Loudspeaker testing,你可以詢問陳老闆
  因為牽扯的層面很廣,所以我沒辦法在論壇上面全部寫出來,有機會辦網聚的話我們可以討論
 

linnppc (Joy)
2014/07/08 19:29  #39

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m98r0204 :
感謝,可以這麼說 影響風切聲大小最主要的原因還是風管大小對吧??
吸音材和喇叭口都可改善風切聲,只是效果最明顯的還是開口口徑大小?

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給你一個簡單的想法,你就當喇叭單體是引擎的活塞,那個反射孔式是排氣管,當你兩個圓面積差異大的時候,可想而知結果囉!!
 

linnppc (Joy)
2014/07/11 21:43  #44
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m98r0204 :
引用linpcc:
                 如果反射孔的氣流加速度超過聲速1/10的時候也就是34.3M/s會產生擾人的風切聲,可以看到紅色線箭頭指的地方,黃色有一個地方顏色變淡了,也就是此款喇叭程受功率達到30W的時候,可能在50Hz左右的地方產生擾人的風切聲!!
真的很專業,是否有關於風切聲的理論書籍或者網站可以介紹嗎??
想研究研究!!

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這個東西你用有限元素的軟體去分析是可以研究出來的,但是我不能給你檔案的

linnppc (Joy)
2014/07/22 22:11  #48

有人對於這個反射孔設計的直徑跟風切聲想研究,為什麼我會說深度4cm直徑4cm設計不理想,是有原因的
Loudspeaker Design cookbook 7th一書裡面有提到公式,而且網路也查的到,不過資料寫的是in,我轉cm做計算
W5-1880 Xmax:5mm  sd:95sq.cm  vd:0.0471L,設計外觀 390mm*220mm*290mm板厚15mm,容積在17.78L扣除喇叭單體大約17.24L,假設FB設定是在53.15Hz,那照small所提供的計算方是最小管徑應該會是在5.176343cm,而不是4cm
如果管子設計直徑4cm長度4cm當今天直徑改到5.1cm那長度會差很多,而且大動態下,確實壓縮的比較嚴重,至於測試的方法網路上面可以找到很多相關的文章

 

linnppc (Joy)
2014/09/20 00:40  #50

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bluek :

上週有幸見到joy大,對設計喇叭很有見地,來參加的網友們也都很優秀,果然江山代有才人出,只要你們繼續做出很多經典又便宜的好東西來造福同好,我斷定這個站一定會出名。

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