1

North Bergen 2 Iulie, 2005 Motto; Engineering, like politics, is the art of compromise.... adic Ingineria, la fel ca politica, e arta compromisului.

Drag Radu, n materialul de mai jos am pus o parte din ce am nvat i observat n cei civa ani de cnd am nceput s proiectez, construiesc, testez i s ascult incinte acustice aici n US. Sper ca informaiile astea s fie de folos.

Cum s alegi difuzoarele i cum s proiectezi o box de bas care s sune decent. Difuzoare de bas. Woofer-ul determin tipul i dimensiunile boxei. Unele snt construite pentru bas-reflex, altele pentru boxe de compresie. Dac nu ai parametrii Thiele-Small ai difuzorului respectiv nu poi s tii pentru ce tip de incint e bun. Dar dac-i ai, e simplu. Raportul dintre Fs (frecvena de rezonan a woofer-ului n aer liber) i Qes (factorul de amortizare electric) se numete EBP (Efficency Bandwidth Product) i i indic cu ce tip de box ar merge bine difuzorul respectiv. Dac EBP 50, merge bine n box de compresie, dac EBP 70 e bun pentru box bas-reflex. Dac are EBP ntre 50 i 70, ar merge bine n oricare din tipuri. S zicem c ai de unde s alegi un woofer i vrei s tii care e mai bun. Treab complicat atta timp ct nu poi s-l iei acas ca s-i msori parametrii Thiele-Small. Doar companii serioase ca Scan-Speak, JBL, Electrovoice, Eminence, Vifa, Volt, Peerless, Focal, Usher, SEAS i nc vreo cteva, public parametri pe care i poi considera ca fiind reali. Dar chiar i tia nu-i garanteaz nimic. Bineneles c dac ai bani poi s-i pui s-i msoare i s mperecheze difuzoarele aa cum vrei tu, ba chiar pot s fac la comand difuzoare cu parametrii pe care-i vrei. Companiile care produc boxe high end sau pentru uz profesional cam aa procedeaz. Pentru producia obinuit, se msoar cteva difuzoare i se face media. Valorile astea snt bune pentru toate difuzoarele modelul respectiv, cic. Din experien pot s spun c am gsit i diferene mai mari de 20% ntre ce e pe hrtie i realitate. Pn nu am nceput s cumpr marf de calitate nu am gsit nimic decent. Dar marfa bun cost. Rar se ntmpl s gseti ceva bun i ieftin. Ce am observat... Membrana. Woofer-ele bune au mai ntotdeauna membran foarte rigid din hrtie, tratat cu tot felul de chestii, dar hrtie. Dac te uii la alea profesionale o s vezi c aproape fr excepie membrana e din hrtie. Hrtia (de fapt past de celuloz), sun cel mai natural i are propieti foarte bune de amortizare proprie datorit faptului c e un material ne-omogen, amorf. E mai greu de prelucrat i e i mai greu de tratat cu diverse combinaii (de cele mai multe ori, tratamentul membranei e secret de fabricaie). Mebranele din plastic (polipropilen, etc.), kevlar, fibre de carbon, fibre de sticl i alte combinaii nu sun att de natural ca hrtia. Alea din metal (aluminiu sau magneziu) snt bune numai pentru instrumente muzicale sau dac au amplificator separat (ca unele subwoofer-e) cu un filtru trece jos de cel puin 24 dB / octav ca s atenueze sunetul metalic produs de regiunea de break-up a difuzorului. Suspensia membranei. Un alt element de urmrit e suspensia membranei. Pentru woofer-e de cas, cauciucul e cel mai bun (de obicei santopren). Marea majoritate a woofer-elor profesionale au suspensia acordeon, din material textil impregnat cu latex sau alte chestii. Supensiile din burete snt instabile n timp i se granuleaz din cauza vibraiilor. Excepie fac cteva firme care au gsit un tip de burete care are stabilitatea mecanic comparabil cu a cauciucului. Din anumite puncte de vedere buretele e mai bun dect cauciucul... e mai uor de format, are complian mecanic excelent i are propieti de auto-amortizare mai bune. O alt problem de urmrit... suspensia, la fel ca i capacul bobinei mobile trebuie s fie etan, s nu treac aer prin ea. asiul. Nu am vzut difuzor de calitate fr asiu turnat. Din aluminiu sau magneziu sau aliaje. asiul trebuie s fie ct mai solid, inert i s nu vibreze. Chiar la puterea maxim pe care o suport difuzorul, asiul trebuie s fie dead adic inert total.

QesFs

EBP =

2

O chestie exotic... compania Volt construiete woofere cu asiul n faa membranei. La http://www.voltloudspeakers.co.uk/ poi s vezi cum arat un asemenea woofer. Magnetul. Cel mai bun indicator e factorul BL, un alt parametru Thiele-Small care reprezint produsul dintre intensitatea cmpului magnetic, msurat n Tesla (B) i lungimea conductorului (L) care se afl n acel cmp. Dac nu-l ai, te uii la ct de greu e magnetul, cu toate c nu ntotdeauna un magnet greu garanteaz un BL mare (unii vnd fier, c tiu c la care cumpr se uit dup magnei puternici). Un alt indiciu de difuzor de calitate e dac magnetul are vent (nu tiu cum s-i zic n romnete). Vezi desenul care arat un difuzor n seciune. Avantajul vent-ului e c elimin compresia de aer care apare sub capacul bobinei mobile n ntrefier. Un alt avantaj ar fi o rcire mai bun a bobinei la puteri mari. n general... un woofer bun de cas trebuie s nu fie mai mic de 8 inci (22 cm) diametru, s aibe sistemul mobil moale la apsat, s fie greu (nu am ncredere n difuzoarele de bas uoare, dect dac au magnei din AlNiCo sau neodimium, dar alea snt rare i cam scumpe), s aibe membran rigid din hrtie, cu excursie mare (ca s mearg jos n frecven), asiu turnat i suspensia membranei din cauciuc. Apropo de excursia membranei... fizica spune c pentru presiune acustic constant, la fiecare coborre n frecven cu o octav, adic o mprire n jumtate a frecvenei, deplasarea membranei trebuie s se cuadrupleze. sta e principalul motiv pentru care un woofer bun trebuie s aib Xmax (parametru Thiele-Small care msoar excursia maxim a membranei pentru o presiune acustic maxim cu distorsiuni minime) ct mai mare. O metod aproximativ prin care i dai seama de ct de bun e sistemul mobil i circuitul magnetic al unui woofer e s ciocneti membrana cu degetul i s asculi dac are vibraii importante. Un difuzor ideal ar avea cam o singur micare dup o ciocneal. Comportarea asta se bate cap n cap cu faptul c sistemul mobil trebuie s fie moale la apsat, de aceea amortizarea trebuie s vin din felul n care e construit membrana i nu din suspensii sau alte artefacte. Dup testul sta pui bobina n scurt i repei ciocneala cu degetul. Sistemul mobil trebuie s fie complet mort din cauza auto-induciei. Cu ct e mai mort, cu att fora magnetului e mai mare. La testul sta, ca i la primul, ar trebui s ai o referin... s fi testat nite difuzoare bune nainte. Un exemplu de woofer de calitate: Scan-Speak 25W/8565-01. Fratele lui mai mic, 21W/8555-01 e woofer-ul meu preferat.

P.Audio Challenger C12-300MB. Woofer profesional de 12 inci (aproximativ 30 cm) diametru pentru sonorizri de putere. La fel ca Scan-Speak 25W, are membran de hrtie, asiu turnat i magnet cu vent. sta sun foarte natural, are SPL mare de 94 dB, mai mare dect Scan-Speak cu numai 88 dB. Sun foarte natural i tare, dar nu merge att de jos ca Scan-Speak 25W/8565-01.

3

Difuzoare de medii. n afar de alea cu calot, difuzoarele de medii pot fi considerate difuzoare de bas cu diametru mai mic. Aproape toate consideraiile care se aplic la alea de bas se aplic i la alea de medii. Excepie e materialul din care se face membrana. De mai mult vreme au aprut difuzoare cu membran din polipropilen care au performane bune pentru medii. Singura problem e c din cauza faptului c polipropilena e moale, astea nu snt foarte bune cu diametre mai mari de 5 inci (aprox. 13 cm), de aceea nu snt potrivite dect pentru boxe de cas sau studio. Principalul avantaj e c spre nalte, au o caracteristic de frecven foarte uniform nainte de cdere. Toate difuzoarele, mai ales alea de bas i de medii, au spre partea superioar a benzii de frecven pe care o reproduc (nainte de cdere) nite neuniformiti pronunate (vrfuri i vi) care le fac s sune cam rupt... n special alea cu membran metalic au un sunet tipic, metalic, americanii i zic honking i se datoreaz regiunii de break-up de care vorbeam mai sus. Din cauza asta, filtrele de separare dintre medii i nalte snt greu de proiectat, devin stufoase, cu multe elemente L i C i nu sun coerent. Membrana de polipropilen a rezolvat problema asta, avnd o cdere mult mai uniform. S nu crezi c toate difuzoarele de medii cu membran de asta snt OK. De fapt, dintre alea testate de mine numai Vifa P13WH-00-08 de 5 inci i fratele lui mai mic de 4 inci P11WH snt difuzoare OK. La astea membranele snt dintr-un soi de fagure din polipropilen cu alvelolele umpute cu talc, ceea ce le face destul de rigide. Sunetul lor mi place mai mult dect al unora cu membran din hrtie. Tweeter-e. Exist multe tipuri de tweter-e: cu calot, cu plnie, cu band, etc. Preferina mea e pentru tweeter-e cu calot din material textil. n special alea din mtase. Diametrul calotei de 1 inci (2,54 cm) e standard. Bineneles c snt i cu alte diametre, n special de 0,75 inci... de obicei astea snt construite s mearg mai sus de 20 kHz, dar nu snt foarte bune sub 3 kHz de accea, cteodat, apar n combinaie cu un al doilea tweeter. Mai rar, ca s obin un fel de spaialitate la naltele superioare, unii designer-i le pun pe spatele incintei. Nu am ascultat o asemenea combinaie i nu cred c trebuie s ne batem capul cu aa ceva pentru c un tweeter obinuit, de calitate, trece uor de 16 18 kHz. La fel ca i la woofer-e, magnetul trebuie s fie masiv i puternic. Calota se impregneaz cu diverse zmacuri. La tweeter-e chiar c nu poi s faci o apreciere la vedere. Trebuie ascultate i ncercate cu filtre de separare. Am testat tweeter-e care nu sun corect dect dac foloseti un anumit tip de filtru. Unele cer 12 dB / octav (ordinul 2), altele chiar 24 dB / octav. Cu ct filtrul e de ordin mai mic (ideal ar fi 6 dB / octav, adic ordinul 1), cu att sunetul e mai coerent i mai bine integrat cu mediile. Problema e c mai toate tweeter-ele sun distorsionat dac nu le pui un filtru de cel puin ordinul 2 care s aib frecvena de tiere la cel puin dou octave mai sus de frecvena de rezonan Fs a tweeter-ului respectiv. Cnd proiectezi filtrele de separare, ncepi prin a le calcula ca s ai o referin i dup aia trebuie s asculi i s le modifici pn obii ce vrei. Eu fac o combinaie ntre ascultat i msurat. Aici intervin educaia urechii i preferinele personale... chestie de experien. La fel ca la restul difuzoarelor, calota tweeter-elor se construiete i din alte materiale n afar de mtase; aluminiu, titan, ceramic, chiar diamant i alte combinaii mai mult sau mai puin OK. Problema fero-fluidului... Multe tweeter-e mai moderne i mai vechi, au n ntrefier un lichid magnetic (din vreo 30 de compui chimici). Fero-fluidul maximizeaz fora cmpului magnetic n ntrefier, rcete mai bine bobina i are un uor efect de amortizare reducnd distorsiunile. Am remarcat c la o parte din tweeter-ele de calitate s-a renunat la fero-fluidul sta. Personal, am fcut teste comparative i am descoperit c alea fr el sun mai deschis mai aerisit. Tehnologia a avansat suficient ca s nu mai fie nevoie de limitarea distorsiunilor folosind fero-fluid. nc un cuvnt despre tweeter-e... Nu am pomenit despre alea cu calota de plastic sau piezo-electrice pentru c nu cred s existe tweeter-e mai proaste. Dup ele vin imediat alea din aluminiu care snt un pic mai bune. Singurul metal mai bun dect aluminiul e titanul, dar i astea sun ne-natural. La dimensiunile astea, calotele tweeter-elor au tendine foarte puternice de a rezona. Dac materialul din care snt construite nu are proprieti de auto-amortizare, sunetul produs e ne-uniform avnd vrfuri brute de nivel care se pot pune n eviden cu un semnal sinusoidal plimbat prin tweeter-ul respectiv. Boxele pe care le-ai vzut n poze respect o parte din lucrurile scrise mai sus. Sun bine... sun prost ? Eu zic c nu sun chiar ru, dar e loc de mai bine. Dup ce le-am construit am descoperit c de fapt nu e bine ca difuzoarele de medii i nalte s aib mult panou frontal de jur mprejur. Asta era o regul pe care eu am ignorat-o (din motive estetice) i care are ca efect un soi de neuniformitate n banda de medii-nalte... cnd te plimbi prin faa boxelor stnga-dreapta, apar nite cderi i nite vrfuri de nivel (datorate anulrilor de faze) la medii-nalte. Sunetele care ies din difuzorul de medii i tweeter se reflect n panoul frontal al boxei i se ntorc n antifaz ca s se combine cu semnalele care vin n faz, producnd efectul sta. Regula e c panoul frontal trebuie s fie ct mai mic cu putin. Cel puin ngust, dac nu i scurt... de aia mai toate boxele moderne snt nguste i nalte. i mai bine e s ai boxe separate de bas i medii-nalte. Aa cum aveam iniial. O alt treab interesant e faptul c pentru anumite tweeter-e e mai bine ca difuzorul de medii s fie amplasat deasupra (ca n pozele pe care le-am

4

trimis). Nu e o regul... depinde de combinaia tweeter-difuzor de medii. Dac ii neaprat s pui toate difuzoarele n aceeai incint, e mult mai bine s ai tweeter-ul i difuzorul de medii puse asimetric ca n desenul de pe pagina urmtoare.

Aici se vede difuzorul de medii i tweeter-ul izolate ntr-o cutie separat. Boxa asta are o ranforsare, ca o diafragm care reduce vibraiile cutiei.

Aa arat diafragma. Pereii snt cptuii cu material fono-absorbant. Vata de sticl e nc preferat de muli designer-i serioi. Au aprut multe feluri de materiale din astea eu am testat vreo cteva. Un fel de burete expandat special pentru boxe de bas, i un soi de psl groas de 1 cm snt cele mai bune pe care le-am gsit eu.

Pn acum cred c am testat mai bine de 20 de modele de woofer-e, tweeter-e i difuzoare de medii. Am ascultat i mai multe pe la show room-urile dealer-ilor de sunet. Am studiat teoria funcionrii traductoarelor acustice i a funcionrii incintelor de diverse tipuri. Personal, am construit (i aruncat la gunoi) cel puin 30 de boxe de cteva tipuri, printre care e i o box cu linie de transmisie pe care nc nu m ndur s o arunc (st n garaj ateptnd zile mai bune). Dup toate astea nu pot s zic c snt foarte mulumit cu ce am realizat n materie de boxe. E aa cum zice un amic de-al meu, Richard, c treaba asta e jumtate fizic i matematic i jumtate black magic. i el a avut parte de nebunii de astea dar cu computerele pe la nceputuri prin anii 70. Aa c nu a fost o treab uoar. Am ceva experien. Constat c fa de ce tiam n Romnia acum m pot considera ajuns pe Lun. Oricum stelele snt mult mai departe. Totui... sistemul meu sun mult mai bine dect oricare dintre sculele pe care le gseti n magazin. Am auzit cteva boxe care m-au pus pe gnduri, dar i banii pe care i cer ia pe ele te pun pe gnduri. Cum s-i spun... e ca mainile... pn nu ncerci nu tii ce-i bun, i dup aia nu ai mai vrea altceva. Puterea electric i sensibilitatea difuzoarelor. sta e un subiect foarte important atunci cnd vine vorba despre puterea acustic a difuzoarelor. n primul rnd trebuie menionat c difuzoarele electrodinamice au un randament energetic cuprins ntre 0,5 i 5 la sut. Adic foarte slab. Restul puterii electrice se pierde fiind transformat n cldur. Aproape ntotdeauna, puterea electric este confundat cu ct de tare sun difuzorul. Total greit. ntotdeauna puterea nominal Pe se refer la puterea electric pe care o poate suporta difuzorul fr a se distruge i nu la puterea acustic. Singurul indiciu despre ct de tare sun un difuzor este parametrul SPL (Sound Pressure Level) sau sensibilitate. sta se exprim n decibeli (dB) i se msoar cu un SPL-metru la distana de un metru de membran cu o putere de un watt aplicat bobinei difuzorului. Ca s fie mai uor de neles am fcut un tabel care arat comparativ modificarea presiunii acustice pentru dou difuzoare de bas cu aceleai dimensiuni, cu aceeai putere nominal de 100 de wai, amndou bune pentru bas-reflex.

La fiecare dublare de putere, presiunea acustic creat de un difuzor crete cu 3 decibeli, adic se dubleaz. Se vede clar c din punct de vedere al presiunii acustice SEAS are un net avantaj. Ca s produc n jur de 105 dB s zicem, Scan-Speak are nevoie de 64 de wai, pe cnd SEAS are nevoie numai de 16 wai. Bineneles c snt i ali parametri care determin n final calitile unui difuzor, de asta nu pot s spun c SEAS e mai bun dect Scan-Speak (i n realitate nu e). n concluzie... poi avea un woofer pe care scrie 200 de wai care s sune mai ncet dect altul similar pe care scrie 100 de wai, amndou cntate la 50 de wai.

5

Alegerea tipului de incint. Adic de care ? Care ar suna mai bine ? De compresie, bas-reflex sau membran pasiv, panou, linie de transmisie (sau labirint), cu camere multiple (i astea snt de cteva feluri), cu trecere de band, plnie Voight, i ar mai fi vreo cteva dar nu tiu cum s traduc numele lor din englez. Cu excepia lora bas-reflex i de compresie, toate celelalte snt greu de construit (mai ales linia de transmisie). La plnia Voight cel mai greu e s reueti curbura respectiv. Nu se calculeaz uor, i e i mai greu de pus n practic. Boxa cu camere multiple e ceva mai usor de construit, dar nu se comport att de bine la semnale tranzitorii ca boxa bas-reflex, plnia Voight sau difuzorul electrostatic. Singurul avantaj e c poi s ajustezi ceva mai bine rspunsul n frecven. Boxa cu trecere de band (band-pass) e folosit numai pentru sub-woofer-e proaste la care cel mai important e s fie cutia mic, vezi unele sisteme fcute de BOSE i alii ca ei, n special pentru home theater. Sunetul de bas ce iese din alea e foarte slow adic lent, i cnt cam n jurul unei singure note de bas. Se petrece aproape acelai fenomen care se ntmpl cu subwoofer-ele pe care le bag tia n portbagajul de la maini. La nici una basul nu sun natural i toate cnt pe o singur not. Rmn dou. Bas-reflex sau membran pasiv i de compresie. 90% din toate boxele de pe pia snt un design sau cellalt, iar 99% din boxele profesionale pentru studiouri snt bas-reflex sau cu membran pasiv. Personal, le prefer pe alea bas-reflex, iar pentru sub-woofer-e le prefer cu membran pasiv. Ai observat c bas-reflex i membran pasiv snt puse mpreun... pentru c, de fapt, funcioneaz pe acelai principiu, singura diferen fiind c alea cu membran pasiv, n loc de tub au un difuzor fr magnet i bobin mobil. Numai asiul, membrana i suspensiile. n centrul membranei au un dispozitiv prin care mreti sau scazi masa membranei prin adugarea unei greuti ca s poi s acordezi sistemul. Problema e c nu tiu dac tu ai de unde s faci rost de membrane pasive la care s tii parametrii Thiele-Small (o parte din ei, bineneles). Aa c rmn numai alea clasice bas-reflex (cu tub) i alea de compresie. Comparaie ntre boxa bas-reflex cu tub i boxa de compresie. Boxa de compresie. Avantaje. Se comport foarte bine la semnale tranzitorii (semnale dreptunghiulare, triunghiulare, etc.). Volum intern mic comparabil cu bas-reflex cu acelai rspuns n frecven. Design destul de tolerant la greeli de proiectare. Cderea de frecven la bas e numai 12 dB / octav. Wooferul e mai bine protejat la puteri mari i frecvene foarte joase. Dezavantaje. Presiune acustic mai redus cu 3 dB (n jurul frecvenei de acord) dect bass-reflex (3 dB nseamn o dublare de putere), fiindc nu folosete i energia radiat de spatele membranei woofer-ului. Cutia va vibra mai tare pentru c energia acustic rmne n interior i se disipeaz n pereii i n materialul fono-absorbant. O bun parte din aceeai energie e reflectat napoi prin membrana woofer-ului cauznd distorsiuni de form i band. Boxa bas-reflex. Avantaje. Corect construit i acordat are cam aceeai comportare la semnale tranzitorii ca i boxa de compresie. Are microdinamic foarte bun (la semnale tranzitorii de nivel mic). Principalul avantaj e c are un ctig de 3 dB la joase profunde, ba chiar se poate acorda un pic mai jos, extinznd banda de frecven cu aproape o jumtate de octav. n jurul frecvenei de acord, woofer-ul st aproape nemicat, toat energia fiind radiat de tubul cu care e acordat boxa. Dezavantaje. Mult mai puin tolerant la greeli de proiectare. Un design prost sun dezastruos (am auzit multe boxe de bas sunnd boomy, adic bubuind). Cderea la bas, sub frecvena de acord e de 24 dB / octav (de fapt, din anumite puncte de vedere boxa bas-reflex se poate asimila cu un filtru trece sus de ordinul 4). Excursia membranei sub frecvena de acord crete vertiginos genernd distorsiuni apreciabile (se recomand un filtru trece sus n amplificator). Mai greu de construit i cutie mai voluminoas dect aia de compresie la acelai rspuns n frecven. Ar mai fi multe de spus despre fiecare tip n parte dar nu mi-am propus s te fac doctor n boxe, c nici eu nu snt. Aa c nu am pretenia c am epuizat subiectul. Ce se ntmpl dac pui un woofer pentru box de compresie ntr-o incint bas-reflex i invers. Pentru prima situaie am folosit un woofer Scan-Speak 25W/8565-00 cu un EBP de 45,45, bun pentru box de compresie. n imaginea de mai jos (folosind WinISD) am simulat rspunsul n frecven al woofer-ului ntr-o box de compresie i una bas-reflex, amndou cu acelai volum interior. Graficul cu rou arat un rspuns liniar n boxa de compresie, cel cu albastru arat un vrf de aproape 2 decibeli pe la 50 de heri. Pentru o comportare liniar cu bas-reflex, volumul interior al boxei ar trebui s fie 241 de litri, adic o box foarte mare.

6

Al doilea exemplu e cu un woofer Scan-Speak 21W/8555-01 de bas-reflex cu EBP de 70,4. Ambele volume snt de 32 de litri. Cu portocaliu e boxa bas-reflex, cu verde e cea de compresie.

7

Diferenele se vd clar. ntotdeauna un woofer de bas-reflex va avea un rspuns n frecven limitat ntr-o box nchis, iar un woofer de compresie va suna boomy ntr-o box bas-reflex. Aa cum am spus, pentru rspuns liniar n frecven, se poate folosi un woofer de compresie ntr-o box bas-reflex cu volum mult mai mare. O box ca asta va suna anemic, liniar dar anemic. Cu ct volumul de aer interior pe care trebuie s-l mite difuzorul e mai mare cu att boxa aia va suna mai fr vlag. Incintele profesionale au n general volume mici sau moderate i chiar dac nu merg foarte jos n frecven au n schimb un control foarte bun asupra aerului din incint garantnd o comportare foarte bun la semnale tranzitorii, un sunet precis i analitic. O incint mare e greu de construit, scump, cu un SAF (mai jos explic ce e sta) foarte prost. Mai toate boxele ieftine sun boomy, cu un vrf de nivel oriunde ntre 30 i 100 de heri (mai ales la sub-woofer-e). Principalul motiv e c boxele comerciale trebuie s fie ieftine, mici, uoare, s arate bine i s fie de firm... cum sun e pe ultimul plan. n concluzie... Personal prefer incinta bas-reflex. Dup prerea mea sunetul produs de tipul sta de incint e cel mai aproape de realitate (s nu fiu neles greit... e vorba de comparaia cu boxa de compresie, c snt alte tipuri care pot suna i mai bine). Din cauza asta, mai toate boxele pe care le-am proiectat snt bas-reflex. Ecuaiile care urmeaz snt numai pentru bas-reflex i snt aceleai pe care le-am folosit n calculatorul pe care l-am fcut n Excel. Dac o s vrei o box de compresie, spune-mi i-i trimit calculele. Apropo... dac nu tii cum s foloseti Excel pentru formule, grafice i alte chestii, poi folosi calculatorul care vine cu Windows, varianta tiinific. Formulele necesare pentru proiectat incinte bas-reflex. S zicem c ai gsit o pereche de woofer-e bune cu EBP mai mare de 60... i s mai zicem c ai parametrii Thiele-Small pentru ele (le aveau woofer-ele sau le-ai msurat tu). Deci treaba devine relativ simpl. Ecuaiile urmtoare snt derivate din lucrrile lui A. N. Thiele i Richard H. Small i snt folosite pentru a dimensiona o incint bas-reflex liniar (rspuns n frecven plat, fr atenuri sau vrfuri). 1.0 Prima formul calculeaz volumul intern optim pentru respectivul woofer.

VasQtsVb , = 87215 unde, Vb e volumul intern al incintei n litri. Qts e factorul de amortizare total i l iei din parametrii Thiele-Small ai woofer-ului. Adimensional. Vas e un parametru Thiele-Small care reprezint compliana mecanic a sistemului mobil al woofer-ului. Se msoar n litri. Dac foloseti dou difuzoare de bas identice conectate n paralel, Vas se nmulete cu doi. Nu uita s adaugi la volumul final Vb al boxei, volumul pe care l ocup woofer-ul, tubul rezonator, filtrul, ranforsrile etc. Volumul stora e greu de calculat... de aceea eu adaug cam 10 % la Vb. La incintele de dimensiuni mari poi aduga aproximativ 5 8 %, iar la incintele cu volum mic chiar mai mult de 10 %. Asta pentru c filtrele, ranforsrile, i chiar difuzoarele au cam acelai volum i nu mai ocup chiar att de mult spaiu comparativ cu volume interne mari. Oricum regula asta e destul de conservatoare, adic rmne destul spaiu interior ca boxa s fie flexibil la acordat i s fie totul sub control. Mai e un fenomen care se ntmpl cu volumul intern al boxei... odat ce ai cptuit boxa cu material fono-absorbant volumul aparent intern crete un pic. De aceea, n practic Fb e de fapt ceva mai jos dect iese din calcul. sta e un lucru bun (invers ar fi fost mai ru). Deci poi s foloseti un tub din care s tai cte un pic pn ajungi la frecvena de acord la care sun cel mai bine. De aceea n calculatorul fcut de mine n Excel, corectez lungimea tubului cu 0,6. Unii designeri folosesc 0,64 dar eu prefer s am un pic de tub n plus ca s am de unde s tai pentru acordajul final. Ideal ar fi s ai un SPL-metru, adic un aparat care msoar presiunea acustic i s vezi cum arat rspunsul n frecven cu diferite lungimi ale tubului de acord. Dac nu ai un SPL-metru poi observa variaia impedanei punnd o rezisten de vreo 10 n serie i msurnd tensiunea la box cu un voltmetru care s mearg bine pn pe la 200 Hz. Cnd boxa e acordat corect vei vedea dou vrfuri de tensiune cu acelai nivel care trebuie s fie situate simetric la stnga i la dreapta frecvenei de acord Fb a sistemului.

8

Graficul de mai jos te ajut s-i faci o idee despre cum trebuie s arate variaia asta de impedan, implicit curent. Dar s mergem mai departe... 1.1 Urmtoarea formul i spune care e frecvena optim Fb la care trebuie acordat incinta, frecven care ar fi la jumtatea distanei dintre cele dou vrfuri din graficul de mai sus. Se calculeaz cu relaia:

90420

,QtsFs,

Fb

=

unde, Fb n Hz, e frecvena la care trebuie acordat incinta. Qts e acelai de la punctul 1.0. Fs n Hz, e frecvena de rezonan a woofer-ului n aer liber (i sta tot parametru Thiele-Small). 1.2 Formula urmtoare calculeaz frecvena de bas la care boxa are deja o cdere de 3 dB. Deci... ducndu-te n jos n frecven, la un moment dat, dup o comportare liniar, presiunea acustic generat de boxa noastr ncepe s scad. Formula asta calculeaz frecvena la care cderea e de 3 dB. S-a ales diferena asta de 3 dB pentru c s-a constatat c nu reprezint o cdere de nivel suficient de mare ca s fie auzit de majoritatea oamenilor. O ureche antrenat poate auzi i diferene de 1 dB (n anumite condiii).

13 +=VbVas

FsF

unde... le tii pe toate... F3 e n Hz i e frecvena la -3 dB. 1.3 Dup ce am calculat Fb i Vb putem calcula lungimea tubului cu care acordm boxa la Fb. n cazul sta, lungimea tubului e dependent i de diametrul lui intern. Cu ct mai mare diametrul intern cu att mai lung tubul pentru aceeai frecven de acord. Ca s se evite zgomotul pe care-l produce aerul circulnd cu vitez prin tub la frecvena de acord (cnd woofer-ul e aproape nemicat), diametrul tubului ar fi bine s fie ct mai mare (se poate calcula i coeficientul de zgomot la acord). La un diametru mare trebuie s foloseti un tub lung care poate c nu ncape n box. Apropo... gura tubului, n interior, nu trebuie s fie aproape de nici un perete al incintei, filtre sau ranforsri, diafragme, material fono-absorbant etc. Distana minim trebuie s nu fie mai mic de un diametru intern al tubului rezonator. Lungimea tubului...

DvkVbFb

NpDv,Lv

= 2

2523562

unde,

Pe vertical (y) e impedana n Ohmi, pe orizontal (x) e frecvena n Hertz. Un grafic real arat ceva mai urt, mai ne-simetric. Ideal e s acordezi boxa pn cnd cele dou vrfuri de impedan snt egale n amplitudine. Graficul verde arat acordul optim. Celelalte arat ce se ntmpl cnd frecvena de acord Fb e deplasat din punctul optim.

9

Lv e lungimea tubului, n cm. Dv e diametrul intern al tubului, n cm. Np numrul de tuburi (n cazul nostru un singur tub). k e un numr care reprezint o modificare de lungime pe care ar introduce-o un tub cu gurile evazate pentru zgomot mai mic. Cnd tubul are capetele tiate perpendicular pe axa longitudinal, k e aproximativ 0,732. Aa arat un tub cu deshiderile evazate: Aa cum am mai spus, exist i o formul care calculeaz diametrul minim al tubului pentru zgomot minim. WinISD i calculeaz i un coeficient care reprezint o fraciune din viteza sunetului prin tub. Cnd numrul la se face rou, nseamn c tubul are diametru prea mic i ai zgomot la bai puternici la frecvena de acord. n practic am observat c poi s pui un tub cu un diametru ceva mai mic pentru c zgomotul (de fapt viteza aerului) pe care-l calculeaz formulele apare aproape de nivelul maxim al presiunii acustice SPL. n condiii normale zgomotul (e ca o fornial) sta apare la vrfuri de semnal... deci pentru perioade scurte de timp. Regula mea pentru diametrele tubului e urmtoarea; pentru woofer-e de 8 inchi (220 mm) folosesc tuburi cu 6 pn la 7 cm diametru interior. Pentru woofer-e de 10 inchi (250 mm) tuburi cu diametrul interior de 7 pn la 8 cm. Ar mai fi i alte formule, dar astea ar fi minimum necesar pentru a dimensiona o incint care s sune decent. Cum s arate incinta i unde s amplasezi difuzoarele i tubul rezonator ? Forma boxei are importana ei. Cred c de la bun nceput putem elimina formele organice (fasol sau rinichi, cochilie de melc, form de lut n seciune i mai snt vreo cteva). Astea snt ideale pentru c aproape c elimin rezonanele care apar n pereii incintei (vrem s auzim numai difuzorul nu i incinta). Ar mai fi boxele trapezoidale (de vreo cteva feluri), cilindrice i sferice, dar astea snt greu de construit, poate cu excepia celei cilindrice. Rmnnd la forma clasic paralelipipedic, snt vreo cteva reguli de respectat. Prima regul. Raporturile dintre nlime, lime i adncime ar trebui s respecte proporiile de aur, care se gsesc n natur, n muzic, n art. Egiptenii, grecii, romanii, etc., le foloseau n arhitectur pentru c au descoperit c din punct de vedere structural proporiile astea ofer cea mai stabil (la cutremure) i mai estetic form geometric dreptunghiular. Dreptunghiul care are raportul dintre laturi egal cu 1,618033988749894848 se numete dreptunghiul de aur. Una din propietile unice ale acestui numr e c dac adaugi 1 obii valoarea lui ridicat la ptrat adic 1,6182 = 2,618, iar dac scazi 1 obii reciproca adic 1,618-1 = 0,618. Este singurul numr cu propietatea asta. Se poate exprima matematic ca fiind egal cu:

( )5121

+

Pentru dimensionat boxele folosim simplificarea:

0,62 1 1,62 Ca s determini latura de dimensiune mijlocie, scoate rdcina cubic din volumul boxei. A doua regul. Tot ca s micorezi vibraia pereilor trebuie folosite ranforsri n interiorul cutiei (diafragma din desenul de mai sus e una dintre cele mai eficiente metode). A treia... Pereii interiori trebuie cptuii cu materiale fono-absorbante (vat de sticl sau mineral, burete cu alvelole semi-deschise, psl groas, vat de aia de perne, plci de bitum, plci de plumb, etc.) Exist i materiale speciale pentru treaba asta, cu preul de rigoare. Dar se pare c vata de sticl e nc cea mai bun cnd e vorba de raportul calitate / pre. Yamaha are nite monitoare de studio care au plci de bitum peste care au vat mineral groas de aproape 2 inchi (5 cm). Ideea e c energia mecanic din interiorul boxei s se transforme n cldur n materialele descrise mai sus. Mai snt i alte metode de a obine perei rigizi dar snt laborioase i costisitoare, depind posibilitile unui constructor amator. n orice caz, cu ct pereii snt mai rigizi cu atta eficiena tratamentului acustic din interiorul boxei trebuie s fie mai mare. Ca s i faci o idee... s presupunem c am construit o incint infinit de rigid... energia mecanic creat n interior de micarea membranei difuzorului trebuie s se disipeze cumva. Dac pereii interiori nu pot intra n vibraie, pentru c i-am fcut infinit de rigizi, e evident c singurele locuri prin care energia asta se poate disipa snt tubul rezonator i membrana difuzorului, ceea ce nu e OK. De aceea e nevoie de materiale fono-absorbante care s o transforme n cldur.

10

A patra... Difuzoarele trebuie montate pe dinafara boxei i cu ramele la nivelul panoului frontal, ca n desenul de mai jos. Regula asta e important n special pentru difuzoarele de medii i tweeter-e. Montarea difuzoarelor n felul sta minimalizeaz neuniformitile n densitatea cmpului

acustic. Acestea apar n special la frecvene medii-nalte cu lungimi de und comparabile cu diametrele difuzoarelor respective. Cnd lungimea de und a sunetului produs de un difuzor ncepe s fie comparabil cu diametrul membranei, energia acustic produs ncepe s se concentreze din ce n ce mai mult ntr-o form de lob n faa difuzorului, sunetul devenind astfel mult mai direcional. Din cauza acestui fenomen, la frecvene joase, unde lungimile de und snt mult mai mari dect diametrul woofer-ului, perceperea poziiei sursei de sunet n spaiu e mult mai dificil.

n cazul difuzoarelor de medii i nalte, concentrarea asta de energie n faa difuzoarelor e modificat de panoul pe care le montezi. Orice neuniformitate pe suprafaa acestuia va avea un efect destul de puternic asupra uniformitii cmpului acustic, i cu ct frecvena se apropie de zona 300 3000 Hz (unde urechea uman are sensibilitate maxim), cu att efectul sta e mai uor de auzit. E greu s nelegi ce se ntmpl dac nu ai fcut audiii comparative. Cel mai bun test e s plimbi, pe rnd, un semnal de pe la 300 Hz pn peste 5000 Hz prin dou seturi de difuzoare de medii i nalte identice montate pe dou panouri cu aceleai dimensiuni. Un set montat ngropat la nivel cu panoul (cum e n desen), cellalt set montat ne-ngropat. Testul trebuie repetat cu persoana care ascult amplasat n poziii diferite fa de fiecare panou. Primul test se face la zero grade fa de panou, adic exact n faa difuzoarelor, al doilea se face la un unghi de 30 de grade, al treilea la 60 de grade. Apropo... n datele tehnice ale difuzoarelor (ale celor serioase) apar grafice care arat rspunsul n frecven msurat la fel ca n testul sta, la trei unghiuri diferite. Bineneles c ia folosesc SPL metre, ceea ce ar fi ideal i n cazul nostru. Fiecare set de teste trebuie fcut exact n aceleai condiii pentru fiecare tip de panou. Trebuie avut n vedere c elementele din camera n care se face testul snt foarte importante. Mobil, covoare, perdele, corpul uman, etc., reflect i absord sunet. De aceea poziia panourilor i a persoanei care ascult trebuie s fie aceeai pentru fiecare test. Dac totul merge OK, diferenele ntre cele dou feluri de a monta difuzoarele vor fi destul de clare. Cu toate c reflexiile i absorbiile din camer vor fi puternice, difuzoarele montate la nivel cu suprafaa panoului vor avea mai puine schimbri brute de nivel comparativ cu cellalt panou. tiu c testul sta nu e uor de fcut i sacrific lemn, dar nu e necesar s foloseti acelai tip de material cu la din care faci boxa... orice plac din lemn cu grosime rezonabil e OK. Dimensiunile celor dou panouri trebuie s fie egale cu dimensiunile panoului frontal al incintei pe care o construieti. Eu am fcut testul sta aa c poi s m crezi pe cuvnt i s nu-i mai bai capul cu el. Un amendament important la prima regul; nu ntotdeauna dimensiunile care respect regula de aur snt i practice. Datorit faptului c panoul frontal trebuie s fie ct mai ngust, iar volumul intern al boxei nu trebuie s fie prea mare (woofer-e cu Fs cobort, printre altele), singura dimensiune cu care putem jongla un pic e adncimea. De aia vezi c mai toate boxele moderne se fac nguste, nalte i adnci (ca s aib loc tubul cu care se acordeaz... la volume mici trebuie tuburi lungi pentru ca s acordezi boxa la frecvene coborte). Toat treaba asta cu proporiile dimensiunilor incintei e destul de dezbtut printre constructorii amatori i profesioniti. Ba chiar au nceput s ia n consideraie cnd calculeaz dimensiunile incinte (mai n glum, sau mai n serios) factorul SAF (Spouse Acceptance Factor) care reflect probabilitatea cu care soia sau soul (mai rar) ar accepta n living-room cutiile alea mari, urte i negre pe care le chemm incinte acustice. Snt mai multe formule. Asta e una:

iceAreaVolSAF

Pr3000

=

unde; Vol e volumul unei incinte n litri. Area e suprafaa ocupat de box pe podea sau raft. n ft2 (picioare cubice). Price e ct te cost toat treaba, difuzoare, lemn, etc... n $US. Bineneles c nu merge la fel n orice valut. Cic un SAF mai mare de 1 e acceptabil. Nu tiu... eu nu-mi fac probleme de astea. Amplasarea difuzoarelor pe panoul frontal. Prima grij e amplasarea woofer-ului. Woofer-ul se amplaseaz pe panoul frontal, mai rar pe un panou lateral, i mai rar pe panoul din spate. De fapt woofer-ul se amplaseaz n funcie de ce band de frecven vrem s reproduc. Dac e folosit numai pentru bai foarte profunzi (sub 40 Hz) poate fi pus chiar pe panoul din spatele boxei, dar numai n cazul cnd boxa

11

respectiv nu se va pune foarte aproape de perete. Din experien pot s spun c aproape nici o incint acustic nu sun bine pus aproape de perete sau i mai ru, n colul camerei. Dac o pui la col ctigul la bas datorat camerei e prea mare i boxa sun prea greu sau slammy cum se zice aici i dac nu e suficient de liniar la bas sun boomy ceea ce e i mai greu de suportat. Dac-i aduci aminte... n laboratorul de radiotelefoane aveam boxa construit cu difuzorul la Tesla de 4 ohmi. Eu credeam c sun bine... i suna pentru standardele romneti... dar de fapt era foarte boomy. Difuzorul la era pentru box de compresie dar atunci nu aveam cum s tiu asta. mi aduc aminte c m durea burta dup o zi de ascultat baii ia. Preferina mea e s pun woofer-ul pe panoul din fa, clasic. De ce ? Din cauza faptului c woofer-ele mele snt puse s mearg de la 440 Hz n jos am nevoie de o coeren mai mare ntre joase i medii. La 440 Hz sunetul e deja direcional, l auzi din ce direcie vine, de aia trebuie s pun woofer-ul unde e difuzorul de medii. Dar de ce vreau ca woofer-ul s mearg aa de sus ? Woofere-le de calitate din zilele noastre snt nite animale foarte capabile. n principiu mai toate merg bine pn pe la o mie de Hz sau chiar mai sus. Ca s le foloseti numai de la 40 80 Hz n jos e o irosire de posibiliti pentru c nu le lai s reproduc toate semnalele tranzitorii care apar la bas, i s foloseti un difuzor de medii ceva mai mare ca diametru cu care s acoperi banda de la ia 40 sau 80 de Hz n sus, nseamn al doilea woofer. Dar cu ct mai multe difuzoare, cu att mai mari distorsiuni din cauza filtrelor de separare complicate, etc. Ideal ar fi un singur difuzor... dar compromisul optim e cu trei difuzoare, iar patru e cam mult i toat treaba nu mai sun att de coerent. Nu degeaba aproape toate boxele profesioanale (vezi ATC-ul din imaginea de mai jos) snt cu trei sau chiar dou ci (caz n care au un difuzor de medii-nalte de foarte bun calitate). ATC SCM50, monitor de studio. Amplasarea tubului rezonator nu e chiar critic, avnd n vedere c sta produce o band foarte ngust de frecven n jurul frecvenei de acord a incintei. Cu ct e mai aproape de podea (pn la o anumit nlime) cu att basul produs de tub e perceput mai pronunat. De aceea mai ntotdeauna se instaleaz sub woofer. Aa cum am mai spus, n interiorul boxei, tubul nu trebuie s aib obstacole n faa deshiderii. Regula asta nu e respectat la ATC-ul din imagine, dar snt convins c designer-ul tia ce face cnd a stabilit unde pune tubul rezonator la o incint de studio de 13.000 de dolari bucata. Materialul din care se face cutia. Nu o s vorbesc despre sticl, ceramic, beton, aluminiu, magneziu, polimeri, zidrie, ipsos armat i cred c am vzut i din plexiglas i fibr de sticl. Rmne lemnul... mai precis plcile conglomerate. MDF-ul (Medium Density Fiberboard), dup cum i spune titlul, e o plac din fibre de densitate medie. Aici n US e cel mai recomandat i folosit material. Mie personal (i nu numai mie) nu-mi place MDF-ul. E adevrat c e cel mai uor de prelucrat, dar nu are o auto-amortizare att de ridicat. Datorit densitii mai mari e foarte uor s-l faci s vibreze n spectrul de medii (asta depinde i de dimensiunile plcii respective). Panelul... e OK, dar sta e chiar prea uor, densitate prea mic. E bun dac ai de gnd s mui boxele frecvent. PAL-ul e cel mai bun, dar i sta se face cu diverse densiti. Dup multe boxe aruncate la gunoi am descoperit c PAL-ul gros de 1 inci (2,54 cm), cu densitatea de 700 - 800 kg / m3 e cel mai bun pentru boxele mele.

ATC-ul sta e un foarte bun exemplu care arat cam cum ar trebui amplasate difuzoarele la o incint cu trei ci. Wooferul e pus pe partea de jos a panoului frontal, deci asimetric, tweeter-ul e pus deasupra difuzorului de medii (care n cazul sta e cu calot). n poz nu se vede, dar boxa asta e foarte adnc pentru ca s aib loc tubul, plus c modelul sta are trei amplificatoare n acceai cutie (box activ), cte unul pentru fiecare difuzor. Idea de baz e c toate difuzoarele, tubul rezonator, diafragmele i ranforsrile interne snt puse n aa fel nct s minimalizeze efectul rezonanelor care apar ntr-o astfel de incint. Toate snt puse asimetric. Ranforsrile interne mpart pereii boxei n suprafee inegale, iar difuzorul de medii i tweeter-ul snt amplasate des-centrat pentru ca s minimalizeze efectul de neuniformitate n banda de medii-nalte care apare din cauza panoului frontal. De mare importan e i distana dintre centrele difuzorului de medii i tweeter. La toate design-urile moderne se caut ca distana asta s fie ct mai mic i trebuie s fie egal cu lungimea de und a frecvenei de separare dintre medii i nalte. n cazul unui difuzor de medii de 5 inchi i a unui tweeter de 4 inchi distana asta corespunde unei frecvene de separare de aproximativ 2700 Hz. n cazul ATC-ului sta, frecvena de separare e ceva mai jos pentru c distana dintre centre e mai mare. Frecvenele de separare ntre bas, medii i nalte au importana lor i se aleg n afara spectrului audio la care urechea uman e foarte sensibil... 300 3000 Hz. n practic, nu ntotdeauna e posibil s foloseti frecvenele astea de separare. n majoritatea cazurilor separarea ntre medii-nalte e undeva ntre 2000 2800 Hz, iar separarea ntre medii i bas ntre 80 400 Hz.

12

De ce PAL-ul ? sta are o structur combinat... spre suprafee are granule mici iar n centru mai mari, asta nseamn c toat masa plcii va avea densiti diferite, de fapt cele mai bune boxe au pereii din sandwich de plci conglomerate de diverse tipuri. Densitile astea diferite nu las placa s vibreze prea uor. Zicem c are un factor mecanic de auto-amortizare (Qms) ridicat. Dac iei o plac de PAL i una de MDF amndou cu aceleai dimeniuni i le ciocneti cu degetul (ca la testul membranei difuzorului) o s vezi c PAL-ul e cel mai surd. Nu cred c trebuie s-i spun c toat construcia trebuie s fie perfect nchegat i s fie ct mai inert i solid. Ar mai fi multe de spus i la subiectul sta ca la mai toate cellalte. Toate cele de mai sus snt OK i te ajut s construieti o box potrivit pentru un woofer specific, dar reglajul final al lungimii tubului se face pe locul unde vei ine boxa i cu amplificatorul cu care va funciona. La boxele cu cutie (care radiaz mono-polar), interaciunile cu camera de ascultat snt o mare problem. Dac iei o box perfect liniar i o pui la ntmplare n camer, poate s sune mai ru dect una ne-liniar n aceeai camer, n aceeai poziie. Cteva cuvinte despre programele de computer pentru proiectat boxe. Binneles c de mai mult vreme exist programe de simulare a comportrii incintelor acustice. WinISD (versiunea beta) e freeware adic gratis (poate fi descrcat la http://www.linearteam.dk/default.aspx?pageid=winisd) i face treab bun dar e imposibil de lucrat cu el dac nu ai parametrii Thiele-Small. n afar de WinISD am testat i BoxPlot 2.5 i de curnd BoxPlot 4.0 pe care am dat numai $25 i care am constatat c face aceeai treab. La un moment dat mi-am fcut un calculator n Excel pe care l-am pus direct pe pagina de VISIO unde fceam desenul boxei. Calculatorul sta e bun pentru c mi spune frecvena de acord i lungimea tubului pentru o frecven i un volum al incintei pe care le aleg independent de woofer. Deci pot s jonglez cu diferite volume i dup aia s m duc la WinISD s vd cum ar arta rspunsul n frecven, presiunea acustic, fazele i ntrzierile de grup (nu tiu dac e un singur cuvnt n romnete pentru tradus conceptul sta) pentru un anumit woofer. Snt i programe care cost peste $1000, dar se bazeaz tot pe formulele astea. Reele de filtre de separare, reele Zobel i atenuatoare. sta e un subiect foarte stufos. Complexitatea raporturilor dintre variaiile impedanelor difuzoarelor i ale elementelor filtrelor, face ca toat treaba cu calculatul filtrelor s nu fie dect o baz de pornire. Filtrele le faci ca s le modifici. La filtrele pentru difuzoarele mele am pierdut cred c mai bine de patru luni pn cnd am ajuns la un compromis acceptabil. Ba chiar i acum m gndesc cum s le modific. Iniial am folosit WinISD i BoxPlot ca s calculez i dup aia am nceput s modific valorile dup ureche. Cteodat cnd nu eram prea sigur pe ce ascultam, foloseam SPL-metrul. Aceeai procedur o folosec cam toi cnd proiecteaz filtre de separare. Din toat faza de proiectare, filtrele iau cel mai mult timp. Problema principal e c filtrele de separare se pot folosi rezonabil numai pentru separat mediile de nalte. ntre medii i bas nu e recomandabil s pui un filtru dect dac nu ai alt posibilitate i atunci e recomandat s aibe numai o singur bobin de inductan mare i cu srm groas. Personal folosesc amplificator separat pentru bas i separat pentru medii-nalte. Pentru asta folosesc un crossover n preamplificator. Crossover-ul e o reea de separare. Dup reeaua asta am dou ieiri spre cele dou amplificatoare de putere. Amplificatoarele snt identice, numai c unul primete banda de la 440 Hz n sus, cellalt de la 440 Hz n jos. n US asta se cheam bi-amplification i se folosete peste tot unde compromisul pe care-l cere o reea pasiv cu trei ci e de ne-acceptat. Dar poate c nu o s ai posibilitatea s mai construieti nc un amplificator i s adaugi un crossover n preamplificator. Rmne varianta cu filtru pasiv cu trei ci i dou frecvene de separare. Nu o s m apuc acuma s descriu toate tipurile i gradele de reele pasive de separare. Toat teoria asta i consecinele ei pot fi subiectul unei alte lucrri. O s menionez numai faptul c filtrele snt cu att mai bune cu ct las fazele intacte, iar singurul filtru care sun coerent din punctul sta de vedere e filtrul de ordinul nti cu 6 dB / octav. Din pcate sta nu e suficient pentru tweeter, pentru c o mare parte din banda de medii are nc nivel suficient ca s pun tweeter-ul n dificultate i s produc distorsiuni. Snt tweeter-e care sun distorsionat la nalte dac nu le pui un filtru abrupt, dar cum le pui un 24 dB / octav sun excelent. Dup multe luni de teste, calcule, simulri pe computer, audiii, cutri pe Internet i discuii cu ali constructori, am ajuns la o soluie de compromis... filtre a-simetrice. Adic ordinul 2 pentru tweeter i ordinul 1 pentru difuzorul de medii. Schema de pe pagina urmtoare arat filtrele pe care le folosesc eu pentru separat mediile de nalte. Totui, snt convins c schema asta va fi modificat... filtrele de ordinul nti snt totui cele mai coerente i transparente. Va trebui s gsesc nite tweeter-e care s funcioneze corect cu filtre de ordinul nti. Frecvena de separare dintre medii i nalte trebuie urcat mai sus i va trebui s gsesc un alt difuzor de medii care s mearg bine pn pe la 5000 de Hz. Treab nu tocmai uoar i nici ieftin. Aa cum am mai spus... marfa bun, cost.

13

Rezistenta e de 10 wati, bobinata ne- inductiv.

4,7uF

0,33 mH CuEm 0,8mm

0,35 mH CuEm 1,5mm40uF

4, 7 Ohmi

Seas H881nalte

SPL = 91 dB

MediiVifa P11WH-00-08SPL = 85 dB

ntr-un cuvnt... sfatul meu e s ncerci diverse combinaii pn i place cum sun. n cazul sta referina ar putea fi un difuzor de la de Gloria de trei wai, dac mai exist aa ceva. De ce spun asta... rezultatul combinaiei filtre-difuzoare trebuie s sune ca un singur difuzor de band larg. Ne-uniformitile i schimbrile de faz snt deranjante n jurul frecvenei de tiere. Un sistem coerent nu sugereaz c ar fi mai multe difuzoare... sun ca unul singur i poi s-l asculi ct vrei fr s te oboseasc. Cnd ai obinut sunetul sta, cu un balans bun la bas-medii-nalte fr s umfli baii sau naltele din corectoarele de ton, poi spune c ai un sistem decent. Bineneles c de aici ncolo urmeaz fineurile... imagine, profunzime, localizare n spaiu a sunetelor, transparen i nc vreo civa termeni mai vagi pe care-i jongleaz cei care ncearc s descrie cum sun sistemele acustice. Treab nu tocmai uoar avnd n vedere c nu toat lumea e de acord cu definiia unui termen sau altul atunci cnd vine vorba de sunet. n titlul de mai sus apar reele Zobel i atenuatoare. Reeaua Zobel e folosit acolo unde foloseti filtre de separare de ordin mare, sau amplificatorul cu care alimentezi boxa are impedan de ieire ridicat, ca amplificatoarele cu tuburi, adic factor de amortizare mic. Factorul sta de amortizare reprezint raportul dintre impedana incintei supra impedana de ieire a amplificatorului. Cu ct e mai mare cu att amplificatorul are mai mult control asupra difuzoarelor, deci poate debita curent mai mult. E ca atunci cnd pui n scurt bobina mobil i ciocneti membrana cu degetul. La amplificatoarele cu impedan mai mare de ieire, ca alea cu lmpi care au transformator de ieire, trebuie s ai reea care s compenseze variaia impedanei difuzorului n aa fel nct filtrul respectivului difuzor s vad o impedan constant n toat banda de frecven, altfel tensiunea de la ieirea amplificatorului, msurat pe difuzor, nu va fi constant cu frecvena. n cazul tu aceast compensare nu e necesar pentru c ai un amplificator cruia aproape c nu-i pas ce fel de sarcin i pui. Despre amplificatoarele moderne de magazin... Multe din ele (alea ieftine) au alimentatoare n comutaie. Asta e cea mai proast variant, dar e cea mai ieftin. Din cauza asta impedana de ieire nu e cobort i nu e constant. nainte de a m apuca s-mi construiesc amplificatoarele mele, am cumprat un Technics ca s am ceva s cnte n cas. Prospectul lui zice c e capabil de 100 de wai pe canal... de fapt nu scoate mai mult de 15 wai la 20 Hz pentru c nu are de unde s ia curentul necesar pentru putere mai mare. Sursa lui e mult sub-dimensionat. Pcleala vine de la faptul c Technics spune c ia 100 wai snt valabili numai pentru timpi scuri (putere de vrf) i nu n mod continuu, ccea ce e o prostie pentru c snt note de bas care pot ine secunde. Atenuatoarele. Dac compari SPL-ul (Sound Pressure Level, exprimat n dB) diverselor difuzoare, o s constai c nu toate dezvolt acceai presiune acustic... puse s cnte cam n aceleai condiii. De obicei tweeter-ul e cel mai sensibil i are SPL-ul cel mai mare (nu m refer la difuzoarele de bas profesionale ca P.Audio la de 94 dB). Deci tweeter-ul trebuie atenuat n aa fel nct s produc acelai SPL ca difuzorul de medii i difuzorul de bas. Asta se poate face cu un atenuator obinuit cu dou rezistene aa cum calculeaz WinISD sau se poate face cu o singur rezisten n serie aa cum am fcut eu n schema de mai sus. Atenuatorul meu ns, e combinat cu variaia impedanei tweeter-lui iar ce iese nu m ntreba...

Frecvena de tiere e aproximativ 2800 Hz, iar difuzorul de medii e lsat s mearg n jos numai pn pe la 440 Hz. De fapt, frecvena de tiere ntre nalte i medii e ceva mai sus datorit felului ne-simetric n care se combin cele dou benzi de frecven la punctul de ncruciare. Filtrul sta sun bine pentru c ia n consideraie faptul c la incinta mea, tweeter-ul i difuzorul de medii nu au centrele fizice aezate n acelai plan. Calota tweeter-ului e mai n fa dect capacul bobinei difuzorului de medii. Dac filtrele ar fi amndou de acelai ordin i ar schimba faza semnalului la fel, cele dou centre fizice ale membranelor ar trebui s fie n plan. Filtrul de la nalte, fiind de ordinul 2 ntrzie semnalul un pic mai mult dect filtrul de ordinul 1 de la medii, de aceea difuzorul de medii trebuie s fie cu centrul fizic al membranei (capacul bobinei) ceva mai n spate dect calota tweeter-ului. Nu am stat s msor ce se ntmpl... ar fi fost foarte complicat avnd n vedere c tot ghiveciul sta se mai combin i cu reflexiile n panoul frontal al boxei. Am descoperit c aa sun mai coerent i mai curat dect cu filtre simetrice.

14

i aici urechea antrenat e singurul lucru care te poate ajuta. Audiii comparative i referine bune pe care s le asculi periodic (c memoria auditiv e cea mai scurt), snt singurele unelte pe care te poi baza. Cteva cuvinte despre calculatorul fcut de mine n Excel. Am fcut calculatorul sta (n limba romn) pentru c toate programele de simulare, cu toate c snt mai mult sau mai puin complete (curbe de rspuns, baze de date, calculatoare pentru filtre, etc.) snt greu de folosit dac nu tii limba englez i mai ales dac nu eti famililar cu limbajul folosit n domeniu. Sper c e suficient de intuitiv. Am ncercat s-l fac uor de folosit, dar nu se tie... Aici am pus numai calculatorul, pagina respectiv de Excel are i instruciuni de folosire.

Modelul difuzorului

CALCULATOR PENTRU INCINTE ACUSTICE BAS-REFLEX Scan-Speak 21W8555-01

Parametrii Thiele-Small ai difuzorului Simbol Valoare Unitate de msur 1 Frecvena de rezonan n aer liber Fs 19.00 Hz 2 Factorul de amortizare electric Qes 0.27 AD* 3 Factorul total de amortizare Qts 0.26 AD* 4 Volumul echivalent Vas 136.00 litri 5 Suprafaa membranei Sd 220.00 cm2 6 Excursia maxim liniar a membranei Xmax 13.00 mm

7 EBP indinc pentru ce fel de box a fost construit woofer-ul. EBP 70.37 AD*

8 Volumul de aer dislocuit de membrana difuzorului la Xmax Vd 2.86 litri 9 Volumul ideal al incintei Vb 31.91 litri 10 Frecvena optim de acord a incintei Fb 29.78 Hz 11 Cderea de frecven la bas cu 3 dB F3 35.95 Hz 12 Diametrul intern minim recomandat pentru tubul rezonator Dmin 9.23 cm 13 Lungimea tubului rezonator pentru frecvena optim de acord Lvc 39.14 cm

Calculator pentru dimensionat incinta

Dimensiunile exterioare ale incintei Simbol Valoare Unitate de msur 14 nlime H 52.00 cm 15 Lime W 22.00 cm

16 Adncime D 31.00 cm 17 Grosimea peretelui incintei t 1.90 cm

18 Volumul intern al incintei V 35.45 litri 19 Volumul intern al incintei minus 10% Vb 31.91 litri

20 Frecvena (dorit) de acord a incintei Fb 30.00 Hz 21 Diametrul (dorit) intern al tubului rezonator Dv 6.50 cm 22 Lungimea tubului rezonator Lvc 18.41 cm

Prima grup de rnduri de la 1 pn la 13 inclusiv snt numai pentru calculat volumul ideal Vb, frecvena optim de acord Fb, lungimea Lvc i diametrul Dmin ale tubului rezonator pentru o box bas-reflex ideal cu un difuzor de bas specific la care

15

trebuie s tim dintre toi parametrii Thiele-Small mcar Fs, Vas, Qes, Qts, Sd i Xmax. Aa cum am mai spus parametrii tia trebuie msurai dac nu vin cu woofer-ul sau dac nu ai ncredere n ce e scris pe fia tehnic. A doua grup de rnduri e pentru determinat dimensiunile incintei i alte tubului rezonator dup cum vrei tu, independent de ce-i calculeaz formulele. Modifici cele trei dimensiuni ale incintei pn cnd volumul obinut aici e egal cu cel ideal Vb calculat de prima grup de formule. Pentru ca s nu se produc accidente, Excel-ul sta e protejat cu un password. Sper s fie de folos. Dac descoperi c exist interes pentru treaba asta n Romnia, i bnuiesc c exist pentru c am vzut ceva activitate pe web-urile i chat-urile de la voi, plus c am vzut c au aprut companii care vnd tot felul de difuzoare i componente, ba chiar snt unii care au nceput s msoare parametrii difuzoarelor, am s completez calculatorul sta cu tot ce trebuie, grafice i ce mai e nevoie. Poate c tot ce am scris aici va fi folositor i pentru ali romni care ncearc n mod serios s construiasc sunet decent. Resurse... O mare parte din ce am nvat i pus n materialul sta, se datoreaz experienei proprii care a fost facilitat n primul rnd de faptul c snt aici n US unde am acces la componente de calitate, n special difuzoare i echipament de msur... am acas un laborator complet, cu generatoare de semnal, osciloscop, distorsiometru, diverse instrumente de msur, alimentatoare de laborator, frecvenmetru, SPL metru, diverse microfoane, scule de tiat lemn i alte chestii. Toate astea m-au ajutat s parcurg destul de repede o parte din practica i teoria proiectrii i construirii de incinte acustice de calitate. O alt surs foarte important e Internetul i crile. Aici n US, probabil i datorit tradiiei locale dar mai ales faptului c e mai ieftin, muli i construiesc singuri sunet. De aceea exist companii ca Madisound sau PartsExpress care vnd componente, cri, software i echipament i kit-uri i care au chat-room-uri unde poi afla din experiena altor constructori. O alt surs snt web-site-urile designer-ilor consacrai din industrie i ale autorilor de cri ca Vance Dickason sau Ray Alden. Aici am pus, nu neaprat n vreo ordine, o mic parte din link-urile mele favorite unde poi gsi informaii ct i alte link-uri. Unele snt cu informaii (teorie i practic), altele snt companii care vnd difuzoare, software, cri, kit-uri i componente. Cteva snt web-uri personale ca linkwitzlab.com sau ldsg.snippets.org, iar ultimul e un link ctre o baz de date pentru parametrii Thiele-Small. http://ldsg.snippets.org/ http://www.diysubwoofers.org/ http://www.thielesmall.com/ http://www.trueaudio.com/st_index.htm http://www.linkwitzlab.com/ http://www.t-linespeakers.org/ http://www.tymphany.com/products.php http://www.seas.no/ http://www.madisound.com/ http://www.parts-express.com/ http://www.zalytron.com/ http://www.speakercity.com/Merchant2/merchant.mvc? http://www.linearteam.dk/default.aspx?pageid=winisd Pentru un generator de ton care folosete sound-card-ul computerului du-te la: http://www.holman.net/rife/Software/NCH_Tone_Generator/nch_tone_generator.html sta e freeware dar e i varianta complet, cu bani, la: http://nch.com.au/tonegen/index.html NCH Tone Generator genereaz toate formele de semnal: sinusoidal, dreptunghiular, etc. Banda de frecven depinde de cardul tu de sunet. n principiu, merge de la fraciuni de her pn peste 20 kHz. Nivelul de ieire l reglezi din controlul de volum care vine cu Windows. Din experien pot s spun c sound-card-urile ieftine au atenuare important la joase sub 20 30 Hz i peste 16 20 kHz. De aceea snt bune numai cnd testezi filtre de difuzoare pentru medii-nalte. Dac ai un card de sunet bun... poi s-l foloseti pentru msurat aproape orice n audio, inclusiv parametrii Thiele-Small ai unui difuzor. Practic, dac ai un voltmetru de alternativ care s mearg de la 5 heri pn pe la 5000 de heri, un card de sunet capabil i un ohmetru, e destul ca s poi msura tot ce trebuie ca s faci incinte de bas serioase. Dac vrei s mergi un pic mai departe poi s descarci i un osciloscop pentru Windows la: http://www.electronics-lab.com/downloads/pc/001/ i sta e freeware i folosete intrrile de linie de la cardul de sunet.

16

.............................................................................................................................................................................................................................. Aa dup cum i dai seama, ce am scris aici poate fi dezvoltat pe cteva sute de pagini. Crile despre proiectatul boxelor pe care le gsesc aici n US, merg de la foarte simple la lucrri academice cu o matematic i o fizic de ne-abordat pentru un muritor de rnd ca mine. Dar, oricum... ce am nvat pn acum mi e folositor. Aici am pus un pic de teorie i un pic de practic, mai mult din experiena proprie, ca s-i faci o idee despre ce te ateapt dac te apuci s proiectezi incinte acustice. Desigur c, dac foloseti un program de computer ca WinISD simplifici treaba cu calculatul i ctigi un pic de timp. Dar cel mai bine e s faci un efort i s nelegi cam ce se petrece din punct de vedere fizic. Am lsat la urm poate cel mai important element n materie de judecat sisteme acustice... urechea. Aici nu exist nimic msurabil. E numai educaie. Ar mai fi o disciplin care ncape n discuia asta i care se numete psiho-acustic... foarte interesant treab dar nu uor de aplicat. Sfatul meu e s ncerci s compari cu sunetele din natur. ncearc s nregistrezi sunete familiare... folosete sound-card-ul din computerul tu, cu la poi nregistra sunete de prin cas... cu un microfon electret... de la alimentat cu 1,5 3 voli. Du-te pe la concerte, dar nu de alea cu trupe de rock c ia nu sun natural. Muzica popular cntat cu instrumente clasice i ne-amplificate e o foarte bun referin. Muzica clasic ascultat n sala de concert e una dintre cele mai bune referine, dar cel mai bine e s nregistrezi i s aculi sunete pe care le tii... sunete din jurul tu... . Dup cum vezi nu am zis nimic de sunetul de pe CD-uri sau DVD-uri. Motivul e c nu poi s ai garania c nregistrarea aia a fost fcut OK. n studio-uri se fac tot felul de mambo-jumbo-uri iar produsul final e departe de realitate. S nu-i nelegem greit. Cu excepia ctorva cazuri, majoritatea nregistrrilor din zilele noastre snt special fcute s sune diferit de realitate. Nu tiu dac e ru sau bine... pentru mine cteodat sun fain, de cele mai multe ori nu sun fain. Depinde de urechea, educaia muzical i tehnic a celor care fac nregistrrile, mixajele, i nu n ultimul rnd de tradiia locului i de ce vrea piaa. Aici n US i nu numai aici, tot procesul de prelucrare al sunetului face parte din actul de creaie... i cu creaia nu te joci. n ncheiere, (dup cum zicea mpucatu) ... nu pot dect s-i urez succes i dac ai nevoie de alte sfaturi competente n materie, trimite un e-mail. Dac gseti nite woofer-e care arat bine i vrei s le foloseti dar nu tii parametrii Thiele-Small, spune-mi i-i art cum s-i msori. Cu stim i prietenie, VG