Discussione su T-Project 5: Hatt TBS - progetto mini diffusori 2 vie

sasachess ha scritto:

Switters ha scritto:Ah però... la misura della distorsione degli altoparlanti non l'avevo ancora vista, ce n'è sempre una da imparare
Immagino che la distorsione dipenda anche dalla SPL, sbaglio ?

Sì. Purtroppo il calibratore per il microfono non mi è ancora arrivato, quindi, non ho potuto effettuare la misura ad un SPL preciso. Per questo vi ho detto di prenderla con le molle.

A orecchio, l'hai presa a volume alto? A quale distanza dall'altoparlante è meglio posizionare il microfono per la misura di distorsione?

In pratica, incrociando UN solo altoparlante middle ed un tweeter, già montandoli a contatto di
flangia fra loro avremo minimizzato più che bene i nostri problemi di DISPERSIONE VERTICALE,
perchè di questo, in fine, si tratta!

I lobi di radiazione ci saranno sempre, inevitabilmente. Essi saranno influenzati nel NUMERO dalla
distanza reciproca delle due vie e nella CONFORMAZIONE e DIREZIONE dalla scelta della frequenza
di incrocio ma, soprattutto, dal tipo, dall'ordine e dallo smorzamento dei due filtri coinvolti.

Si può giochicchiare e gingillarsi con "l'offset" orizzontale (l'allineamento in verticale delle bobbine
dei due driver) ricercando un aleatorio "allineamento fisico delle fasi" ( ) arrivando, come
ha fatto Sasachess, a mettere a filo il solo Tw e, magari, infilarlo anche sotto al cestello del W
ma il peso sul risultato finale che imporranno le celle di filtro sarà assolutamente preponderante su
tutti i parametri acustici ed elettrici!

Una cella di filtro, per sua conformazione e ordine, arriva a ruotare la FASE ASSOLUTA di un AP anche
di 80° (gradi), ben oltre, in termini di FASE RELATIVA rispetto all'altro AP coinvolto nell'incrocio, dei
risibili e poco significanti millimitri recuperati col montaggio "a filo".

Detto modo di montaggio è assolutamente consigliabile, quasi imprescindibile con alcuni Tw, per
l'ottimizzazione delle diffrazioni ai bordi ed, in questo senso, è stato ottimo lo studio e la soluzione,
per altro classica, adottata da Sasa.

Bravo.

Fernando Micelli ha scritto:In pratica, incrociando UN solo altoparlante middle ed un tweeter, già montandoli a contatto di flangia fra loro avremo minimizzato più che bene i nostri problemi di DISPERSIONE VERTICALE,
perchè di questo, in fine, si tratta!

E se i due altoparlanti fossero dei fullrange, senza crossover, come ci si dovrebbe regolare ?
E se invece di due fossero tre o più per diffusore ?

Se si montano due o più fullrange senza crossover semplicemente... non ci si può regolare!

Subiremo tutte le cancellazioni e le esaltazioni che le diversi distanze fra i centri di emissione
imprimeranno sul segnale e che saranno pure diverse per ogni punto dello spazio che si vorrà
considerare.

Cosa si può, allora, fare?

Logico:
progettarsi ed installare un intelligente crossover che, coadiuvato da una furba disposizione
dei trasduttori sul pannelo di montaggio, realizzi un diffusore ben funzionante e gradevole da
ascoltare.

Fernando Micelli ha scritto:Se si montano due o più fullrange senza crossover semplicemente... non ci si può regolare!

Subiremo tutte le cancellazioni e le esaltazioni che le diversi distanze fra i centri di emissione
imprimeranno sul segnale e che saranno pure diverse per ogni punto dello spazio che si vorrà
considerare.

Mmm... qui devo meditarci sopra...
Secondo quanto dici i line array dovrebbero suonare in maniera piuttosto "complicata", con cancellazioni ed esaltazioni multiple, a macchia di leopardo, a seconda della distanza di ogni altoparlante dagli altri.
Chissà se esiste un software che permette di fare una simulazione.

Per dare una risposta esauriente ai legittimi dubbi e quesiti che poni occorrerebbe ben altro che lo spazio
di un post, tanto più che qui è già molto OT e stiamo insozzando il thread di Sasa. Scusaci.

Nei "Line Array" che si rispetti le due dispersioni, vert. e oriz., si impostano in fase di progetto analizzando
le interferenze fra i vari drive impiegati ed ottimizzandone le sovrapposizioni.

Tale ottimizzazione la si può ricercare in vari modi, con il crossover passivo o attivo, con la disposizione
fisica degli altoparlanti, con l'impiego di DSP dedicati, con la dispersione controllata da guide d'onda, con
l'adozione di trombe a direttività controllata, etc...

L'evoluzione più sofisticata dei Line Array sono gli "J" Array che si vedono spesso nei mega-concerti da
stadio e che portano alla massima conseguenza il concetto di "spettro acustico distribuito" applicando
tecniche miste di ritardo digitale ma, soprattutto, di direttività controllata delle trombe.

Vi sono poi i sistemi ad emissione cilindrica dove si accetta che le interferenze distruttive di due drive
posti in verticale e a notevole distanza fra di loro vengano compensate dalle emissioni di tutti gli altri
che sono in mezzo.

Attenzione:
i piccoli array tipo D'Appolito ottimizzano principalmente la dispersione ORIZZONTALE non contrariamente
a quanto comunemente si crede quella verticale!

Tali sistemi realizzano facilmente delle ottime "scene acustiche" proprio in virtù della diversa emissione
vert. vs Oriz.

In verticale essi offrono in modo "nativo" il "tilting" perpendicolare (90°) rispetto al pannello degli AP ma
anch'essi soffrono di lobing e, purtroppo, a più frequenze ed è un grossolano errore porre l'asse del Tw
troppo basso rispetto alla normale posizione di ascolto.

I soft naturalmente esistono ed uno dei più seri ed abbordabili è naturalmente Audio For Windows
in cui puoi studiare a tavolino "array" di cinque altoparlanti a qualunque distanza e punto nello spazio
anteriore ad essi.

Il verificarsi di cancellazioni e rinforzi, comunque, non si verifica a macchia di leopardo ma seguendo
precise leggi fisiche ormai ben individuate e ragionevolmente implementate nei simulatori acustici.

Quelli più seri, of course!

Josto ha scritto:
E' che mi è sembrato leggere cose contrastanti - ma forse (cosa non improbabile) non ho capito bene io .

Ho riportato due formule molto simili:
D = 344/F oppure meglio ancora se D = 344/2F

Non mi sembrano discordanti, in Loudspeaker Design Cookbook Vance Dickanson cita la prima. Io ho citato la seconda perchè a sua volta mi è stata consigliata ed ho utilizzato quella.

Ora vediamo come utilizzarle e il risultato di alcune simulazioni con Audio For Windows.

Supponiamo di avere un due vie su un baffle di 26x50 cm. Fissiamo la frequenza di incrocio a 2 KHz.

Ora usiamo la prima formula, ottengo che l'offset verticale tra gli altoparlanti non deve essere superiore a 17 cm ( D = 344/2000 = 0,17 m ).
Fisso gli ap a 17 cm, e simulo il diagramma polare verticale per le frequenze 1800, 2000 e 2200 Hz:



Vediamo, invece, cosa succede se non rispettiamo l'offset massimo e posizioniamo gli altoparlanti ad una distanza di 30cm:



Otteniamo un palese degrado della dispersione polare verticale e la formazione di più lobi.

Facciamo un altro piccolo sforzo e posizioniamo gli altoparlanti ad una distanza di 8,5 cm, soddisfando così la seconda formula ( D = 344/2F ), simuliamo ed otteniamo:



Meglio no?

Josto ha scritto:
Io nel mio due vie ho una distanza dei centri di emissione si circa 120 mm che è la lunghezza d'onda di 2872 Hz.
.....
ho scelto una frequenza di incrocio di 1800 Hz circa

Quando ho letto che la lunghezza d'onda pari alla distanza dei centri di emissione era la soglia minima della frequenza di incrocio, ho capito che non bisognava incrociare sotto questa e quindi ho sbagliato tutto....o semplicemente ho capito male.

Con la formula della mezza lunghezza d'onda la frequenza minima di incrocio mi risulta 1436 Hz e in questo caso ci rientrerei tranquillamente.
Ho sbagliato qualche cosa?

Nel tuo caso, fissata la frequenza a 1,8 KHz abbiamo che utilizzando la prima formula
D = 344/1800 = 19 cm

Avendo 12 cm di offset verticale, non dovresti avere particolari problemi. Quindi, non hai sbagliato.

Fernando Micelli ha scritto:Per dare una risposta esauriente ai legittimi dubbi e quesiti che poni occorrerebbe ben altro che lo spazio di un post, tanto più che qui è già molto OT e stiamo insozzando il thread di Sasa. Scusaci.

Ti ringrazio per le risposte e mi scuso anch'io per l'OT

Fernando Micelli ha scritto:Ho visto solo adesso questo thread, bello e stimolante.

Scontatissimi, prima di tutto, i complimenti a Sasachess per la bella iniziativa e la divulgazione mentre
si nota una grande confusione sulle "regole" della distanza fra i centri (nota bene!) di due AP e la
loro "frequenza di incrocio".

Premesso che sia lodevole l'interesse alla comprensione di ogni fenomeno al fine di poterne evitare i
potenziali problemi credo che questo sia proprio, a tutti gli effetti, un "non problema" soprattutto ai
fini della costruzione di diffusori della tipologia di quello in oggetto.

Ciao Ferdinando,
grazie per il tuo interesse e intervento. La tua partecipazione al 3D è molto gradita.

Ho cercato nei limiti di tempo e di risorse di rispondere alle molteplici domande.
Gli argomenti sono complessi e vari, ed io non sono infallibile. Se ho commesso qualche errore oppure ho scritto qualche imprecisione, ti prego di correggermi.

In questi giorni ho giocato con lspCAD, a breve pubblico una prima bozza di crossover.

Josto ha scritto:
Quando ho letto che la lunghezza d'onda pari alla distanza dei centri di emissione era la soglia minima della frequenza di incrocio, ho capito che non bisognava incrociare sotto questa e quindi ho sbagliato tutto....o semplicemente ho capito male.

Josto, ho letto il post velocemente e non mi sono soffermato su questo concetto.

Hai ragione!

Sono io ad aver invertito il segno della dissequazione inavvertitamente.

Se D <= 344/F => F <= 344/F. E' questo quello che hai cercato più volte di dirmi?!?!

Chiedo venia per l'errore... sto facendo troppe cose contemporaneamente in questo periodo e questi sono i risultati.

Consolati però, questa è la meno pesante che ti aspetta.

De simone Biagio ha scritto:Consolati però, questa è la meno pesante che ti aspetta.

sasachess ha scritto:

Josto ha scritto:
Quando ho letto che la lunghezza d'onda pari alla distanza dei centri di emissione era la soglia minima della frequenza di incrocio, ho capito che non bisognava incrociare sotto questa e quindi ho sbagliato tutto....o semplicemente ho capito male.

Josto, ho letto il post velocemente e non mi sono soffermato su questo concetto.

Hai ragione!

Sono io ad aver invertito il segno della dissequazione inavvertitamente.

Se D <= 344/F => F <= 344/F. E' questo quello che hai cercato più volte di dirmi?!?!

Chiedo venia per l'errore... sto facendo troppe cose contemporaneamente in questo periodo e questi sono i risultati.

Penso di si....anche perchè la lunga disequazione quà sopra non è che la abbia capita molto bene

sasachess ha scritto:
[cut]
Per cui nel nostro caso, avendo D = 0,1 m = 10cm avremo che
F = 344/2D = 344/(2*0,1) = 1720 Hz

Il margine di sicurezza è dato da questa frequenza. Scegliendo la frequenza di incrocio al di sopra siamo al sicuro da sorprese ed otterremo un'ottima emissione polare verticale. Come se ad emettere i suoni ci fosse un solo altoparlante...

In estrema sintesi, io ho sempre capito il contrario della parte sottolineata, cioè che andavan bene nel caso specifico tutti gli incroci al di sotto di 1720 Hz (o con la formula della lunghezza d'onda intera 3440 Hz), ossia 0<Ft<1720.

Josto ha scritto:

sasachess ha scritto:
Il margine di sicurezza è dato da questa frequenza. Scegliendo la frequenza di incrocio al di sopra siamo al sicuro da sorprese ed otterremo un'ottima emissione polare verticale. Come se ad emettere i suoni ci fosse un solo altoparlante...

In estrema sintesi, io ho sempre capito il contrario della parte sottolineata, cioè che andavan bene nel caso specifico tutti gli incroci al di sotto di 1720 Hz (o con la formula della lunghezza d'onda intera 3440 Hz), ossia 0<Ft<1720.

Esatto!

OK, archiviato e corretto il tema offset verticale/frequenza di incrocio... che ne dite di passare alla progettazione del crossover?


Sono partito dal semplice e classico filtro di II ordine simmetrico. Risultato: una schifezza!





Il picco di risonanza del woofer non viene attenuato abbastanza e risulta in piena gamma audio.
Non possiamo scendere troppo con la frequenza di taglio, altrimenti le distorsioni del tweeter salgono. D'altro canto non possiamo neppure alzarla troppo, perchè la risposta del woofer a 45° comincia a scendere sopra i 3 KHz.


Questo ragionamento mi ha portato a scegliere una frequenza di incrocio a circa 2,5 Khz con pendenze elevate. Ho tentato un incrocio del IV ordine acustico. Con l'aggiunta di una cella RLC centrata a 9 KHz per smorzare il picco di risonanza e di una Zobel per linearizzare l'impedenza del woofer, allo scopo anche di appiattire la gobba tra gli 800 Hz e i 2 KHz.

Dopo varie prove, ottengo questo schema:



Risposta in asse:



Risposta a 45°:



Ho curato particolarmente le fasi nell'intorno della frequenza di crossover:




Per verificare con esattezza la frequenza di incrocio, nonché il corretto rapporto di fase tra passa alto e passa basso, è sufficiente invertire la polarità del tweeter... si dovrebbe ottenere un bel cratere. Più è simmetrico e profondo, migliore sarà il risultato acustico:



A volte è possibile ottenere una risposta apparentemente piatta, ma con problemi di messa in fase. Ciò si traduce in una cattiva dispersione polare e immagine.


Il risultato ottenuto in simulazione mi sembra già di buonissimo livello. Naturalmente, appena mi procurerò i componenti del crossover seguirà una prima prova d'ascolto.

Note: Il metodo utlizzato per il dimensionamento dei componenti è il "trial and error". In poche parole, si parte da una curva target e si variano i componenti fino ad ottenerla, cercando di ottimizzare nel contempo risposta in frequenza e allineamento di fase.

lspCAD ci viene incontro con il tool "Optimizer", le curve target sono del IV ordine Linkwitz:





Il filtro abbozzato ha un difetto: ha troppi componenti e sarà relativamente costoso!

L'optimum sarebbe raggiungere la curva prefissata con il minor numero di componenti.
Sto continuando a giocare con il simulatore, ma non è detto che si riesca!

Staremo a vedere.

P.S. Scusate la lunghezza del post.

Sasachess,
potresti inviarmi i file delle misure dei due AP?

Li vorrei simulare in AFW e provare una ideuzza che mi è spuntata nel cervelletto per il
crossover.

Non uso lspCAD e non sò, quindi, se lì è possibile simulare gli effetti dei bordi del baffle
ed altri vari parametri

L'indirizzo mio è fernandomicelli@gmail.com

Ciao.

Fernando Micelli ha scritto:Sasachess,
potresti inviarmi i file delle misure dei due AP?

Li vorrei simulare in AFW e provare una ideuzza che mi è spuntata nel cervelletto per il
crossover.

Non uso lspCAD e non sò, quindi, se lì è possibile simulare gli effetti dei bordi del baffle
ed altri vari parametri

L'indirizzo mio è fernandomicelli@gmail.com

Ciao.

Certo ti invio i file stasera, ora sono in ufficio..

Non c'è bisogno di simulare gli effetti del baffle, perchè la misura è presa con gli ap montati in cassa, quindi, sono misurati anche gli effetti del baffle.

Si, si, questo lo sò.

Cercavo di capere quanto è sofisticato lspCAD.

In AFW ciò che tu hai fatto con The Edge puoi farlo sempre, in qualunque
momento dello sviluppo del progetto quindi anche dopo aver impostato i filtri.

Fernando Micelli ha scritto:Si, si, questo lo sò.

Cercavo di capere quanto è sofisticato lspCAD.

In AFW ciò che tu hai fatto con The Edge puoi farlo sempre, in qualunque
momento dello sviluppo del progetto quindi anche dopo aver impostato i filtri.

Sì, conosco AFW. Ma non mi piace molto l'interazione utente. Anche se molto potente, lo trovo alquanto macchinoso.

Nuova simulazione, questa volta incrocio a 2KHz. IV ordine acustico ottenuto con passa basso e passa alto del III ordine elettrico.

Sembra sia possibile eliminare la rete di Zobel utilizzando una bella induttanza da 2.2 mH.
Anche la rete RLC viene meno, abbassando la frequenza di taglio il picco a 9 KHz diviene inoffensivo (forse). Da valutare all'ascolto.



Anche in questo caso la fase mi sembra ok...




Sono curioso dell'ideuzza di Fernando! Attendo fiducioso.

Ci ho messo una cifra per importare i dati in AFW, non erano propriamente in formati standard.

Ora sto cercando una prima soluzione. Fra poco posto qualcosina.

Anzi, visto il taglio "propedeutico" dato al thread dal nostro bravo Sasa, mi adatto volentieri alla
cosa cercando di mostrare per tappe come, di solito, procedo per giungere ad un qualche cosa
di valido.

Segue...

Fernando Micelli ha scritto:Ci ho messo una cifra per importare i dati in AFW, non erano propriamente in formati standard.

Azz, se me lo chiedevi prima ti inviavo anche questo:




Comunque, è AFW che dovrebbe aggiornarsi ai nuovi formati!

Cattivone, m'hai fatto sudare sette camicie e di quelle senza i baffi!
Oddio... mica tanto poi.

Và bè, ti perdono.
Alle cose serie, adesso. Aspetta.

Ecco i nostri due eroi senza filtri:



Poco da dire. Il Tw è più efficiente ed il Mid Bass ha quel bruttissimo picco a 9kHz mentre dal basso
fino ai 200 credo che la curva non sia proprio esatta. Nella realtà credo sia un po' meglio.