…risposta degli altoparlanti e scelta del filtro!

Come già fatto per altre mie realizzazioni al fine di ottenere un rapporto soddisfacente tra filtro simulato e reale ho usato la procedura consigliata da Claudio Negro nel suo sito per l’ottenimento di una risposta base per il simulatore corretta in fase fra tutte le varie vie che compongono il diffusore; in pratica consiste nel rilevare la risposta dei singoli altoparlanti non filtrati con il microfono fisso nella stessa posizione (1mt/altezza tweeter) presi singolarmente e poi insieme in parallelo, questa rilevazione serve per avere un riscontro poi sulla fedeltà della simulazione fatta dal software nel nostro caso AFW.

Nel software di simulazione ci dovremmo solo preoccupare, una volta importate le risposte singole e quella target (con relative curve di impedenza), di regolare gli offset di profondità di tutte le vie per avere la corretta risposta in fase e di eliminare qualsiasi calcolo inerente le diffrazione del baffle etc visto che sono già comprese nelle curve che andiamo ad importare nel software.

Essendo il diffusore alto 1mt e con il woofer molto distante dal resto delle vie ho dovuto effettuare le misure all’aperto ed a 1,5mt di distanza, ho alzato il diffusore con una base di circa 120cm da terra e quindi la posizione finale vedeva il tweeter a circa 210cm da terra, questo mi ha permesso di avere quasi 6ms di finestramento sulla risposta di tutti gli altoparlanti.
Come mio solito ho effettuato le misure con microfono ad altezza tweeter e senza mai spostarlo ho effettuato le misure su tutti gli ap singolarmente 0 e 45 gradi) e poi sulle varie coppie e terne per avere somme di risposta parziali al fine di avere un riscontro veritiero per regolare gli offset su afw in fase di simulazione filtro, ho anche effettuato le misure del woofer e del midwoofer in nearfield per avere dei livelli di volume coincidenti con quelli delle misure in farfield.
Come prima cosa ho generato i file FRD e ZMA (su Arta ho definito il gate adeguato e non l’ho mai modificato per mantenere corrette le fasi relative delle varie risposte dei singoli altoparlanti) per importazione su afw e con lo stesso impostando gli altoparlanti sul baffle coincidenti ho passato giorni e giorni a definire i filtri per poter acquistare i componenti e lavorare su dei prototipi, ho perso molto tempo a ottimizzare le fasi sull’incrocio.

Una volta “definito” il filtro ho generato un’altro progetto su afw posizionando gli altoparlanti sul baffle come nella realtà, definendo lo stesso con le corrette misure ed anche la stessa inclinazione di 7° ed infine regolando gli offset degli stessi al fine di avere sui grafici la coincidenza fra la risposta simulata da afw e quella misurata con il microfono; questo nuovo progetto mi consente di generare i grafici polari e la curva di risposta in ambiente (non molto esatta purtroppo come quella di Crosspc di Renato Giussani).

Partiamo dalla risposta di tutti i driver, la curva verde è il woofer (è un merge fra near e far), la curva blu è il midwoofer, la rossa il midrange a cupola ed infine la nera è il tweeter a cupola, le misure essendo a 150cm di distanza sono tutte -3db rispetto a quelle 1mt/2,83V:

Come possiamo vedere il woofer ha una emissione ad un livello molto più basso delle restanti vie che andranno quindi attenuate; si nota anche una emissione molto regolare su tutta la banda dell’ottimo mid a cono Seas e purtroppo si vedono anche le risposte un pò ondulate del midrange e del tweeter a cupola che risento del baffle particolare.

Passiamo ora ai grafici dei filtraggi a cui sono giunto, ho inserito anche la risposta con le fasi invertite per visualizzare il buco dovuto alla corretta fase all’incrocio fra le vie……l’incrocio fra midwoofer/woofer e quella fra mid/tweeter era molto precisa come quella fra mid/midwoofer però nel modificare il valore dei componenti al fine di adeguarli a quelli disponibili in commercio sono dovuto giungere ad un piccolo compromesso che però non dovrebbe inficiare all’ascolto!

  

Per i polari verticali abbiamo in ordine come incrocio tw/mid (7500hz) , mid/mw (1160hz) ed infine mw/wf (300hz):

 

Come possiamo vedere nonostante l’ottima fase agli incrocio purtroppo alla frequenza di 7500hz, a causa della distanza fra i punti di emissione fra tweeter e midrange, non abbiamo comunque una situazione buona con dei lobi che se pur corretti come livello risultano comunque molto marcati; ricordo che, data la frequenza di incrocio, la distanza massima fra i due centri di emissione sarebbe dovuta essere 23mm!!!  in pratica solo con un coassiale avremmo potuto ottenere un polare accettabile, invece ponendo la distanza attuale di 12cm l’incrocio al massimo per avere un buon risultato doveva essere intorno ai 1450hz!

Da notare anche che a 300hz il suono sembrerà sempre venire dal punto di emissione virtuale a centro tweeter nonostante il woofer sia in realtà molto in basso rispetto allo stesso.

Ora avendo misurato anche le risposte degli altoparlanti fuori asse (45°) applichiamo i filtri anche a tali risposte per vedere il risultato muovendoci di lato rispetto al baffle (in asse curva verde, fuori asse curva blu):

come possiamo vedere abbiamo una situazione ideale con il midrange ed il tweeter che perdono in emissione ma il tutto in modo speculare rispetto alla risposta in asse.

Per verificare l’effetto del fonoassorbente e della forma scelta per il box del diffusore andiamo ad analizzare la CSD del woofer e del midwoofer partendo dalla risposta nearfield dei due altoparlanti, partiamo dal woofer:

vediamo subito l’effetto delle perdite dovuto alla presenza massiccia di lana di vetro all’interno del box che fa scendere a -40db dopo solo 7ms circa la risposta del woofer, c’è una coda a circa 850/900hz ed in gamma alta ma poco ci interessano visto il filtraggio dello stesso molto deciso posto a 300hz, possiamo aspettarci un basso molto pulito privo di code sonore, già comunque molto basse con il caricamento in sospensione pneumatica!

per quanto riguarda invece il midwoofer abbiamo una buona caduta ed infatti gia dopo 4 ms siamo già a -40db e a parte una gobbetta a circa 750hz, che però scende regolarmente con il resto dello spettro, non abbiamo nulla da dire…è ok!!

Per ora essendo il filtro non definitivo evito di inserirne il disegno e gli ordini elettrici (cmq abbastanza alti), stesso discorso per la misura di impedenza del diffusore modulo e fase!

….a breve per aggiornamenti

…..finalmente eccoci qua pronti con il filtro definitivo testato ed approvato con qualche modifica rispetto alla prima version. Si tratta di un filtro abbastanza semplice anche se del 3°/4° ordine elettrico a seconda del driver, unici accorgimenti, una cella RLC centrata a 4.000 hz per ridurre una risonanza fastidiosa del midrange a cupola che funge anche da filtro aggiunto per il midrange stesso, ed il collegamento del tweeter in controfase; tutte le attenuazioni sono state fatte con resistenze in serie ai condensatori e/o induttanze di filtro:

Da notare l’utilizzo di induttanze, specialmente sul woofer, con impedenze molto basse al fine di cercare una attenuazione minima dello stesso (siamo in partenza già a soli 87db di sensibilità), di conseguenza abbiamo degli induttori molto ingombranti!!

Questa la simulazione AFW per il filtro definitivo:

  

si può notare una certa esaltazione voluta, in asse, del tweeter che ci aiuterà ad avere invece un certo allineamento nell’ascolto del tweeter rispetto alle altre vie da 15° a salire sul piano orizzontale e in generale nell’ascolto in ambiente.

Ho messo anche la simulazione di risposta con i drivers in controfase per evidenziare la bontà dell’incrocio delle varie vie, sono comunque dovuto scendere a compromesso prediligendo all’ascolto la qualità del messaggio musicale anche se agli incroci non abbiamo più (tranne che per il woofer) una situazione ideale.

Questa la misura effettuata sul filtro dei diffusori ai capi di ogni singolo altoparlante, questo tipo di misura dice poco dal punto di vista della risposta in frequenza del diffusore ma ci aiuta a capire elettricamente come ogni singolo driver è stato filtrato e attenuato, possiamo vedere come il midwoofer ed il midrange sono stati attenuati molto rispetto al tweeter ed anche come i filtri siano tutti con molta pendenza elettrica 3°/4° ordine elettrico:

..a presto con le misure definitive e le foto dei diffusori terminati.