試做中高音號角

hsiehwm

手上兩個高音號角(試作樣品7和樣品10)
要比對兩個高音號角的差別,
決定重新調整號角形狀的細節,

沿著號角每一層的邊緣,在號角外側貼上外框來固定號角形狀,
(事後加工,也只能加到第8層)
貼外框時,號角內有內模紙板支撐,

內模板是把號角層的曲面沿著長邊攤平得到的,
只是短邊向內折曲的部分,和長邊不會在同樣高度,
一起攤平在同一平面,會有些誤差,
外框則是根據內模,向外加上號角壁厚度得到的.

兩個號角形狀的差別,主要是看四個角落的凹槽的形狀,
樣品7凹槽底尖銳(JBL的凹槽近似三角形)
樣品10凹槽底是圓弧形,凹槽近似長條形.

樣品10的聲音比樣品7好聽,音色豐潤些.
我的感覺是它提供比較多的樂器泛音,
但是,似乎會模糊了樂器發音的實在感.
(也許是因為中音號角跟不上,所以才打算新做一個中音號角)

相對的,樣品7聲音比較乾,但是好處是,
聽接近現場演奏的錄音,能聽到演奏者的情緒表達.

結論是,兩個號角沒有一個是完美,
但是,好在我可以隨時根據心情換著聽.

hsiehwm

fjw3083058 发表于 2017-10-24 21:49
楼主，有新进展没。等着学习呢。

能问问楼主，号角的扩展形状对声音影响是不是非常大。可以调好，也可以 ...

謝謝關注.

如果期待在這裡會看到完整的號角系統,應該會失望.
兩個基本問題,低音(至少中低音)短號角的響應峰值
低音短號角和中音號角的銜接,目前我沒有好方法.

附圖是進行中的中音號角.

fjw3083058

楼主，论坛上是互相学习。
相对于楼主这样执着的研究折腾，在下是想偷艺。

低音号角估计一般人玩不了，论坛有个帖子，有图片。太巨大了。

  问问高音，中音能一个号角搞定吗，             JBL就是一个号角加上15寸单元，我感觉很完美。

fjw3083058

真的很佩服楼主的这种精神。论坛研究号角的真不多。顶你

hsiehwm

中音號角尚未全完工,但號角本體黏貼好了,
試聽了好幾天,(要先習慣它的聲音,調整前後位置和高度)
比對過舊的中音號角,
和之前比對高音號角新舊的差別相似的,
舊的中音號角聲音悶緊,新的號角聲音向號角外散開,
而且樂器泛音細節多些,
仍聽的出頻率響應不平(某些頻率特別明顯,而且不自然)
原因有可能是號角腔體形狀,或是號角構造的諧振,
也可能是號角和中音喇叭接口造成的,
但是至少這次重做中音號角是值得的,
把高音號角得到的經驗移轉到中音號角上,
而且得到了預期的聲音改變.

小路旁草叢裡一對音箱,箱子爛了,
拆回來喇叭單體,德國製的,
中音喇叭盆4吋,(國際的METAL中音盆3吋)
重做一個轉接,接到中音號角的1吋號角頭,
國際的METAL就退位了,
也許是因為4吋盆,也許是磁鐵大些,
或者是音圈旁的阻尼支撐片比較寬,
總之,聲寬鬆舒服些,而且免費.

hsiehwm

fjw3083058 发表于 2017-10-26 22:14
楼主，论坛上是互相学习。
相对于楼主这样执着的研究折腾，在下是想偷艺。

以下純粹個人意見,

兩音路系統(反射式低音加中高音號角)絕對可以聽音樂,
而且可以聽的很快樂(和小書架音箱比)
唯一困難是,合用的中高音壓縮驅動頭,貴又難找(不論新的或舊的),

而且,如果一直使用號角系統,終究會放棄兩音路,放棄反射式低音的.

無論如何,(我自己的經驗)有開始就是很美好的.

hsiehwm

中音號角外側加肋條,固定號角形狀,也抑制振動.
肋條尺寸是從號角的網點資料得到的.

內側尚未塗裝,暫時用長尾夾固定.

和原來的中音號角比較,新的號角聲音開闊,
和高低音號角的銜接比較自然.

號角(1 inch 320Hz)的網點資料如下:

1. 解壓縮 mid_horn.zip, 得到二個檔案 :
mid_horn.dat
horn_view2d.txt

2. 開啟 scilab-5.5.2 ,使用 chdir 命令切換到資料檔的檔案夾,載入號角資料 :
load('mid_horn.dat')

號角的網點資料 d,h (就是圓柱座標的 r,z)
載入的號角網點只有0到90度的四分之一圈,

3. 執行以下程序:
exec('horn_view2d.txt')

號角網點回復成360度,同時顯示三軸的平面圖.

qfdzg

向楼主学习。用纸板做号角要方便多了。后期的这个，是不是不用再进行大的裁剪，只要在纸板上画出曲线，按着曲线折出形状即可？

qfdzg

hsiehwm 发表于 2013-6-7 21:53
謝謝.

使用了兩個免費軟體.

编辑后没图片了？有图片相当于手把手教学了。。俩免费软件已下载，只是还不知道如何从头开始做。准备先学着做个高音的。。请教一下楼主，设计截止频率是根据喇叭的截止频率来的还是根据自己想要的分频的点来的？我想用scan9500实验，按多大频率计算比较合适？

hsiehwm

qfdzg 发表于 2018-1-4 11:32
编辑后没图片了？有图片相当于手把手教学了。。俩免费软件已下载，只是还不知道如何从头开始做。准备先学 ...

JBL LSR305 5吋低音監聽喇叭,高音用球頂(dome)高音,
它的高音波導是照片裡的樣子,顯然初始角度比一般號角大許多,
應該也和球頂(dome)的形狀相關,它的球頂(dome)似乎比較平.

我早先試過用一般的球頂高音接圓形號角,當然是不成的,
後來就改用壓縮驅動頭.

中音號角的製作,請參照前面的說明.

我全部的圖樣都是列表機列印的,超過A4範圍的,
先分區印再拼貼,紙板有些也是需要拼貼的.

fjw3083058

hsiehwm 发表于 2017-12-21 11:23
以下純粹個人意見,

兩音路系統(反射式低音加中高音號角)絕對可以聽音樂,

正在搞低价号角，TB上的二手BOSE高音头，配塑料号角，再配惠威SS12低音，

  我感觉号角听听口水歌舒服。普通音箱也好玩，D过很多。

慢慢学习，慢慢进步。单纯而有意思

qfdzg

hsiehwm 发表于 2016-11-30 14:50
辛苦了將近一個月,就為了做出這個1kHz的高音號角,
像附圖顯示的,喉部已有些JBL監聽系列的樣子,
前幾個 ...

看着这个漂亮。有没有这个的数据？最好是平铺后的裁剪数据，照着做个试试~~~软件研究了一天没弄明白。。。

hsiehwm

qfdzg 发表于 2018-1-5 11:55
看着这个漂亮。有没有这个的数据？最好是平铺后的裁剪数据，照着做个试试~~~软件研究了一天没弄明白 ...

JBL產品有專利保護,不可能有(公開的)號角資料.
但是,可以買得到,
http://reconingspeakers.com/product/jbl-d2430k-tweeter-for-jbl-m2-5032754x/

不只波導(Horn Lens),除了箱子,整套M2材料都有.
而且,真有DIY的M2音箱.

但是,相對於仿製,我更想知道它的號角是怎麼做到的.

hsiehwm

模仿 JBL CMCD-61H,
(cmcd-61h_plot.jpg cmcd-61h_1.jpg cmcd-61h_2.jpg cmcd-61h_3.jpg)

替手上的中音喇叭做了一個三環的相位栓(phase plug)
(phase pluig_down side.jpg phase pluig_up side.jpg)

先描出中音喇叭紙盆剖面輪廓,照著紙盆輪廓畫上三環相位栓剖面圖的位置,
(phase plug_plot.jpg )

用厚約 1mm的紙板,刻出每一層的同心環狀,30層紙板疊成完整的相位栓.

CMCD-61H的喇叭紙盆直徑比我的喇叭大些,相位栓開口 4 吋.
我的相位栓開口 3.125吋.

我打算用我的 1吋 1kHz 高音號角,直接放大 3.125倍,
變成 3.125 吋 320Hz (1000/3.125=320) 短中音號角,
和原有的 1吋 320Hz 長中音號角比對.

目前只有相位栓裝在中音喇叭前試聽,似乎沒有不好的影響.

hsiehwm

我用 "聲學變壓器" (acoustic transformer) 來理解這個相位栓,
(acoustic transformer_2.jpg)

一個兩端不同面積的短管,如果通過短管的聲波波長遠大於短管的尺度,
聲波通過的瞬間,管內的空氣壓力永遠是一致的,
相同時間內,進出兩端的總空氣粒子數也會相等,

類似電氣的變壓器(t塞ransformer)的概念,
面積比就是變壓器圈數比,面積大的是高祖端,面積小的是低阻端.

相位栓由兩個 "聲學變壓器" 組成,
第一個是從喇叭紙盆(大面積)到相位栓細縫(小面積),
第二個是從相位栓細縫(小面積)到相位栓出口(大面積).

相位栓分成三環,可以縮小"聲學變壓器" 的尺度,利於高頻延展,
同時可以把相位栓出口的聲壓均勻分布到喇叭紙盆上,
如果喇叭紙盆可以維持活塞振動 (不產生分割振動),同樣能延展高頻頻寬.

hsiehwm

"聲學變壓器"就像變壓器一樣,基本原理很簡單,實際卻很複雜.
特別是喇叭紙盆到相位栓細縫的這個部分.

仔細讀 JBL 的技術資料

Technical Notes Volume 1, Number 30
Cone Midrange Comoression Drivers(CMCD)

裡面提到

CMCD phase plugs
are typically spaced 0.075 inches from the cone.

以及

Optimal cone/phase-plug spacing provides
maximum mid-band sensitivity.

它的紙盆到相位栓距離是0.075吋(1.905mm),
這個距離可以得到最大的靈敏度.
意思就是,紙盆振動的能量一部分會在這裡損耗掉,
可能因為這部分空間是不規則的.

它又提到

Optimal slot gap-width, and slot location
extends HF bandwidth by moving transverse
resonances between the cone and phase plug
to a much higher frequency.

相位栓細縫的寬度和位置是經過最佳化調整,
使得紙盆和相位栓之間的空間,橫向(和聲波傳遞方式垂直)的諧振頻率移到頻寬以外.

顯然以上提到的,我都沒辦法處理,我能做的,只是照著它的結構,
從 4吋開口縮小到3.125吋開口.

hsiehwm

我的短中音號角還沒開始動工,
先做了一個一吋開口的相位栓

phase plug_1_inch_plot.jpg
phase plug_1_inch_inside.jpg
phase plug_1_inch_outside.jpg

製作方法和前一個相位栓相同,
先描出中音喇叭剖面圖,留出 2mm 空隙,
畫出三環相位栓(3 slot annular-ring phasing plug)位置,
在 1mm厚的紙板上裁出每一層,仔細黏貼,最後適當修整.

三環相位栓(3 slot annular-ring phasing plug)的結構,
是參照 JBL CMCD-81H的形式,

us7039211.jpg

三環細縫先合併成一環,再通到相位栓出口,
只是 CMCD-81H 是四吋開口,我改成一吋開口,
行不行,只有做了才知道.

關於 JBL CMCD-81H,除了 JBL 的技術文件

Technical Notes Volume 1, Number 30
Cone Midrange Compression Drivers (CMCD)

專利公報 US7039211 有多一點說明.

我原來接中音號角的方法,沒有相位栓,只是一片蓋子和一吋的開口,

without_phase plug_inside.jpg
without_phase plug_outside.jpg

新完成的相位栓,裝到中音喇叭上,接上一吋的中音號角,
和原來的接法比較,中音的上端果然變清楚了,
原來的方法,總覺得中音的上端有些含糊,
人聲或弦樂器的弱音常被強音掩蓋,不容易辨識.

但是,會不會細節增加得過頭了反而變難聽?
我目前沒辦法回答這問題.

hsiehwm

The Journal of the Audio Engineering Society 1993 年的一篇論文

Horn Modeling with Conical and Cylindrical
Transmission-Line Elements

DAN MAPES-RIORDAN

作者用傳輸線(transmission-line)的概念來建立號角的數學(計算)模型,
用一連串的圓筒(cylindrical)或圓椎(conical)來代表真實的號角,
(如果分的夠細,可以近似真實號角),
每一段被當成一個元件(element),
每一段的傳輸參數,根據幾何參數事先得到,

Horn Modeling 1.jpg
Horn Modeling 2.jpg

假如號角開口是安裝在無限大的障板上(infinite baffle),
開口的(聲學)幅射阻抗數學模型也是確定的,
就可以用這個模型計算號角特性:

喉部(驅動)阻抗(throat impedance)
開口聲壓(mouth pressure)

但是這個方法適用的最高頻率有限制,
因為它把每一段當成一個元件,所以在橫截面上,聲波必須是均勻的平面波.

文章一開始就提到,對一個直徑 d 的圓管,它適用的頻率

f < (0.5861c/d)

一個邊長 d 的方管,它適用的頻率

f < c/(2d)

c 是開放空間的聲波速度.

Horn Modeling 3.jpg

所以,一吋的圓管,平面波上限頻率大約是8kHz,四吋的圓管大約是2kHz.

恰巧,CMCD-81H的相位栓(phase plug)是四吋開口,它的輸出聲壓在2kHz開始波動滑落,
CMCD-61H更早在1kHz多就開始滑落,可能是因為相位栓開口已經無法提供近似平面波給號角.

CMCD-81H.jpg
CMCD-61H.jpg

hsiehwm

本來要做一個短中音號角的,一直沒開始,因為心裡有疑問,

一個是自己曾經做圓形開口中音號角,直接裝fe103e全頻喇叭,結果並不合適,

再者,書上總說(page266),喇叭振膜面積Sd需要比號角喉部面積St大許多,
(就如一般的壓縮驅動頭一樣).足夠大的壓縮比(Sd/St)才能得到足夠大的頻寬.
(關於這一點,最近認真讀書才真正弄懂)

我的中音喇叭有效振膜面積直徑約3吋,而且一開始也不知道需要多大的壓縮比,
所以我的中音號角選擇了合理範圍內最小的喉部直徑一吋.

所以,像JBL的CMCD的低壓縮比驅動(甚至不壓縮,直接1:1驅動)
要怎麼在適當的頻寬裡得到平坦的頻率響應?

在我使用高音壓縮驅動頭之前,曾買了一些銣磁喇叭來試高音號角,
當然,當時沒有試出結果,後來才換壓縮驅動頭,

最近,一邊讀有關號角的書,一邊做一些簡單的模型計算,
自己覺得似乎找到了方法,所以又把銣磁喇叭找出來
(據說是 PSS PHILIPS 飛利浦 銣鐵硼 全音域喇叭 1吋 4Ω2W)
不壓縮,也沒有相位栓,直接1:1接高音號角,關鍵是在喇叭上多串一個1.5uF電容,
(本來要裝3.3uF的,只找到1.5uF電容)

如果稍微估算一下,4Ω串1.5uF,頻率轉折點是在26.5kHz,(?)

先不管原因,換了銣磁喇叭,高音沒有原來壓縮驅動頭時的明亮堅定,
但是真好聽,柔軟甜美,既然有比較好的聲音,何苦虐待自己的耳朵再換回壓縮驅動頭.

hsiehwm

努力做了一個兩環縫的相位栓,
這麼小的尺寸,不容易做得精細,
而且我懷疑這個形狀的相位栓和號角銜接,
在高頻端會有響應峰.

但是,加上相位栓,仍然明顯感覺高頻延伸.