試做中高音號角

hsiehwm

排斥指數號角的大有人在,
D.B.Keele(Electro-Voice,CE horn)1975年發表在AES的文章
標題就是"WHAT'S SO SACRED ABOUT EXPONENTIAL HORNS?"
(指數號角有那麼神聖嗎?)
還有發明OBLATE SPHEROIDAL WAVEGUIDE 的J.E.Freehafer
當Bjorn Kolbrek的文章在audioXpress刊出後,
寫了一封長達八頁的回函給audioXpress來駁斥,
他六個結論的第一個就是"The Horn Equation is of no practical use in any useful device."

然而指數號角真的一無是處嗎?
Bjorn Kolbrek的文章給了我一些信心,
他說,雖然號角公式無法預測聲波的"形狀"
如果能以聲波面(wave front)取代垂直面來構成號角,
則號角公式對喉部聲阻的預測是足夠正確的.

我的想法是,如果我有能力同時計算和測量喉部聲阻和號角放射的聲壓,
那麼透過調整號角形狀,分別達到二者的最佳化,任何的最佳化手段都是有可能的.
例如JBL最新的二音路監聽喇叭M2,號稱有最佳的音場控制技術,
它的形狀就很特別.

hsiehwm

JBL M2售價$26K+ /pair
它的低價版本, LSR305 $150 per speaker
雖然便宜,卻使用和M2一樣的音場控制技術,
(Image Control Waveguide)

以下是從網路評論截取的一段文字

http://www.digitaltrends.com/mus ... -smart-bomb/#!FiYep

But the LSR305’s secret weapon is the employment of JBL’s latest waveform technology, called Image Control Waveguide. Designed to manipulate waveform distribution to provide full sound to any point in the room, the sharing of the M2’s prized technology represents the upside of spending a small fortune on R & D. Far from the usual DSP trickery and room correction technology employed by many high-end monitors and shelf speakers, ICW is a form factor built into the cabinet itself that physically manipulates the wave as it exits the tweeter. And it’s like nothing we’ve encountered before.

意思是在JBL新的監聽系列中,是不使用 DSP的修正技術的,
而是透過對(高音)導波器(waveguide)形狀的合理設計,
使高音發出的聲波擴散在空間中.

我的想法則是,如果不使用DSP技術,他的導波器的喉部聲阻想必是足夠平坦的.
這是第一個條件,第二個則是它的特殊形狀(尤其是喉部),
使聲音(在合理的頻率範圍內)有良好的擴散(水平方向)

以上是我個人理解,如有謬誤,請包涵.

hsiehwm

然而,我只是一個號角的業餘愛號者,沒有能力(意願)從事複雜的模擬(仿真)和測試,
但是又想要自己的號角系統,所以,如果有人說,只要計算號角時遵循一定的擴展規則,
就可以得到不錯的喉部阻抗特性,這說法是很迷人的,
而且,Bjorn Kolbrek先生提供的不只是說法,還有模擬(仿真)的結果.

Bjorn Kolbrek對他的模擬結果是很有信心的,
他曾在一個實際的中音號角上比對模擬和測試的結果.

以下我將節錄三個號角的模擬結果圖,
三個都是425Hz,1.4吋喉部直徑的圓號,
每個號角我只選了號角剖面圖,三米聲壓,喉部阻抗三個圖,
更多的模擬結果在Bjorn Kolbrek的網葉上找得到.
剖面圖中,左下角是號角剖面,右方的圓弧是三米聲壓測試點.

第一個號角AH425,是Azurahorn生產的商品名稱,
根據 Le Cléac’h 的方法擴展的雙曲線號角,T=0.707

http://www.azurahorn.com/azurahorn_horns.html

hsiehwm

第二個是包括障板的425Hz,90度的曳物線(tractrix)號角

hsiehwm

第三個是根據垂直面積擴展的指數號角

hsiehwm

Jean-Michel Le Cleach的號角開展法,
圖中是一個圓號的剖面圖,
由下往上,號角被分成微小片段,

第一層F1,由0到1的直線構成,是號角的進入口,
(也是壓縮驅動器的出口,此時是平面波),

聲波前進到第二層F2,原來直線01構成的平面,
此時仍維持平面,就是直線23的部份,但增加弧線34,
弧線34的半徑是直線13,(即直線02 )
此時號角軸線距離是直線02,面積是直線23和弧線34(旋轉一周)構成的曲面,

聲波前進到第三層F3,直線01仍維持直線,即直線56,
弧線34以同心圓的方式擴展到第三層,即弧線67,
弧線67的半徑是直線16,同時增加弧線78,半徑是直線47
此時號角軸線距離是直線05,
面積是直線56,弧線67和弧線78(旋轉一周)構成的曲面.
每一層的算法依此類推.
當每一段長度足夠小時,聲波面和號角面自然形成圓滑的曲面.

假設要計算指數號角,先決定號角喉部(直線01是半徑)和截止頻率,
從喉部算起,以所需的面積反推號角的擴張角度.即可得號角剖面.

以上說明頗為瑣碎,因為是根據我自己的理解,
Jean-Michel Le Cleach或是Bjorn Kolbrek的原始敘述都很簡明,
在此聲明,如有疑慮,仍以原始說明為準.

考慮計算的難度,Jean-Michel Le Cleach的試算表(Excel)裡是用直線來代替弧線,
弧線旋轉一周形成的曲面,簡化成圓錐面的一部分.

Jean-Michel Le Cleach的想法,仍然是從Webster的假設出發,
理想的單方向傳播(完全沒有反射),聲波速度固定,
聲波面上能量完全一致,
但是增加一個條件,在號角壁上,聲波前進方向完全垂直號角壁,
他的方法自然達成最後一個條件,而且不管在那一方向,
每兩層之間是等距離的,(也就是聲波每一段直線前進的速度是固定的)

hsiehwm

五種計算法得到的號角剖面圖的比較,
分別是傳統的指數號角(exponential),曳物線(tractrix),
修改的曳物線(tractrix revisited),Kugellwellen,和Le Cleach.
圖是Jean-Michel Le Cleach給的,在
http://www.diyaudio.com/forums/m ... cleach-horns-8.html
(很長的一個帖,但是有用的資料很多,有能力的不妨看看)

意外的是Le Cleach和Kugellwellen很接近,
如果相信Kugellwellen號角的聲音,Le Cleach應該會得到近似的結果.
這麼說來,使用Kugellwellen算式就好了,何必用Le Cleach的方法?
因為Kugellwellen只能算圓形的指數號角,
非圓形的以及雙曲線的(例如想要T=0.707,而非T=1)只能用Le Cleach的方法.

非圓形號角的計算先簡單說明如下:
在計算每一層號角的擴張角度時,圍繞號角軸線的每一個方向給予同樣的擴張角,
就會形成圓號,若設下條件,使每個方向有不同的擴張角,就可以形成任意的號角面,
最簡單的是IWATA號角,它的條件是使聲波曲面(剖面圖中)的長度由一比一逐漸擴大到三比一.

傳統上,tractrix或Kugellwellen的矩形號角都是從圓形號角的(垂直)等面積換算來的,
嚴格的說,是沒有任何根據的,因為這兩種號角是根據球面算來的,而不是垂直面.

剧院之声

hsiehwm 发表于 2014-4-26 01:56
五種計算法得到的號角剖面圖的比較,
分別是傳統的指數號角(exponential),曳物線(tractrix),
修改的曳物線 ...

看的出hsiehwm兄对号角投入了很多精力

hsiehwm

剧院之声 发表于 2014-4-26 02:08
看的出hsiehwm兄对号角投入了很多精力

謝謝支持.

有個疑問,有很多人用錐盆(紙盆)喇叭接中音號角,(尤其是lowther)
號角喉部是和喇叭錐盆直徑相同甚至更大的.
但是一般號角(指數號角,tractrix或Le Cleach)
都假設從平面波(或立體角很小的球面波)開始計算,
在號角喉部喇叭錐盆喇叭發出的聲波會近似平面波嗎?

天边的鱼

奇怪了我怎么打不开图片

剧院之声

hsiehwm 发表于 2013-7-2 15:20
對不起,打錯字,原來的號角是650Hz,
換用500Hz號角後,一階濾波時,失真很明顯,
只好並一個電感,變成二階濾 ...

1吋吼口的驱动器，振膜一般在1 3/4-2吋，500HZ已进入失真峰值区了，分频点大于800HZ比较好。

haohaizi

这个没玩过，不知道效果怎么样

剧院之声

hsiehwm 发表于 2014-4-26 10:11
謝謝支持.

有個疑問,有很多人用錐盆(紙盆)喇叭接中音號角,(尤其是lowther)

这样的近似在中低频段应该马马虎虎，频率再高上去肯定有问题。

hsiehwm

剧院之声 发表于 2014-4-28 22:38
这样的近似在中低频段应该马马虎虎，频率再高上去肯定有问题。

感謝回覆.

如附圖的二音路系統,擁有者應該是得到滿足的,
只可惜我幾乎不可能擁有Lowther PM4A那樣高價的單元,
曾用FOXTEX FE-103試過300Hz的Tractrix 及JMLC圓號(皆自製)
都得到不好的經驗(全都拆了),
印象中高音刺,中音明顯峰值,
只是當時對號角了解非常少,無法判斷原因.

王梓俊-

hsiehwm 发表于 2014-5-3 20:28
感謝回覆.

如附圖的二音路系統,擁有者應該是得到滿足的,

谁的？

icet

hsiehwm 发表于 2014-5-3 20:28
感謝回覆.

如附圖的二音路系統,擁有者應該是得到滿足的,

低音号角的两边角度大于90度，135度设计，低频会更充沛！

hsiehwm

想要試做JMLC的號角,最簡單的方法是使用 Jean Michel寫的試算表,
壓縮檔966KB,我沒辦法上傳,但是在網路搜尋"JMLC_horn_facets"
很容易找到.

開啟後,已經有一組預設值及計算結果.
只需要輸入五個紅色的數據.
B10 號角截止頻率,預設值300Hz
B11 喉部直徑,預設值49mm
B12 壓縮驅動器(聲波弧面)角度,預設值2度
      請看附圖,假設驅動器輸出的聲波不是真正平面,而是向外擴張的弧面,
      剖面圖的夾角(不是立體角)
B14 圓形轉正多邊形的邊數,預設值4(正方形),如果不需要轉換,輸入0.
      這裡的轉換不是根據等面積,只是以圓形的外切正多邊形來近似.
      (所以四邊形差距很大,如果是13邊,會很接近圓形)
      當B14不為0時,H,J,M各欄代表附圖標示的長度(圖中是第一筆資料)
      J欄即多邊形每一片的半寬,在planar_cut_of_a_facet工作表,是整片圖形
B15 T係數,預設值0
      T係數和聲阻的關係如附圖.

hsiehwm

剧院之声 发表于 2014-4-28 22:24
1吋吼口的驱动器，振膜一般在1 3/4-2吋，500HZ已进入失真峰值区了，分频点大于800HZ比较好。

謝謝指正.

目前高音壓縮驅動器用在1kHz號角,一階高通濾波約6.6kHz,
5吋紙盆中音喇叭加一小段轉接(充當壓縮腔)成1吋直徑接500Hz號角,
一階高通濾波約1kHz,中音喇叭後開放式,沒加後腔,只用透氣布包覆.

hsiehwm

icet 发表于 2014-5-4 10:05
低音号角的两边角度大于90度，135度设计，低频会更充沛！

謝謝指正.

圖是從網路轉來的,目前我的理解只及中高音號角,
對於低音號角,我完全說不上話,只能旁聽.

hsiehwm

王梓俊- 发表于 2014-5-3 21:13
谁的？

網路搜尋來的.
http://www.vt52.com/diy/myprojects/speakers/oris150/oris150.htm