Соотношение мощностей динамиков в АС

[Yauhen]

Вопрос, казалось бы, простой, но до сих пор он регулярно и стихийно возникает то в одной, то в другой ветке.
Некоторую ориентировку даёт статья http://www.avtozvuk.com/az/Az_1100/p34-42-1.htm (позднее статья перенесена на http://www.avtozvuk.com/az/2000/11/p34-42-1.htm), но и после неё остаётся немало туману. И пока нет чёткого теоретического обоснования с математическими выкладками по выбору мощностей головок для работы в частотных интервалах, этот вопрос приходится решать интуитивно, типа «50-35-15».

Сабж: Предлагаю участникам форума объединить интеллектуальные усилия и попытаться внести ясность в этот вопрос. Звучит он так:

Как рассчитать (в процентах) подводимую к головке мощность, зная частотный интервал, в котором она будет работать, и ПОРЯДОК ФИЛЬТРОВ.

---------------

Вот программы, разработанные в процессе и в результате обсуждения.
Midas.rar - архив файла, необходимого для работы программы из Dp.rar.

Ценную информацию по теме, принадлежащую нашему коллеге AudioKiller*у, можно найти по ссылке http://www.electroclub.info/article/spectr_mus_0.html

[Ivanuch]

Имеется в виду картинка:
http://www.avtozvuk.com/az/Az_1100/p...POWER_%7E1.gif
Рекомендации простые: "отметьте значения частот раздела полос НЧ, СЧ и ВЧ (в нашем примере – 300 Гц и 3 кГц). Ордината первой границы раздела покажет процент мощности, приходящийся на НЧ-канал, между частотами раздела НЧ/СЧ и СЧ/ВЧ – на среднечастотный, а остальное – мощность ВЧ-канала в процентах от общей"

Вроде все просто

Еще такая есть:
http://www.sound.westhost.com/lrp-f71.gif

А считать, я думаю, нужно отплясывая от понятия розового шума:
"Розовый шум
Группа сигналов со случайным характером и равномерной спектральной плотностью распределения по частотам, убывающей с увеличением частоты со спадом 3 дБ на октаву во всем диапазоне измерений, с зависимостью среднего уровня от частоты в виде 1/f. Розовый шум имеет постоянную (по времени) энергию на любом из участков частотной полосы."

Я тут прикинул...правда графиками не очень совпадает
Кусочки по 10% мощности в частотных интервалах:
20...40
40...80
80...160
160...320
320...640
640...1280
1280...2560
2560...5120
5120...10240
10240...20480

[Yauhen]

Уважаемый Ivanuch,

Всё это справедливо для фильтров бесконечного порядка. Смысл вопроса немного в другом.

Реальные фильтры имеют вполне определённое затухание, "прихватывая" часть сигнала за пределами "своего" диапазона. В результате для фильтров различных порядков в одних и тех же частотных интервалах будут различные значения мощности. Причём они редко складываются в 100%.

Кроме того, как говорится в вышеуказанной статье, спектральная плотность различна для усреднённых и пиковых уровней сигнала. Как всё это учесть и обсчитать, чтобы не допустить промаха при подборе головок?

То есть, нужна математическая модель, пусть даже в некоторой степени приближённая. Кривая распределения мощности пока не критична, можно принять за основу розовый шум.

[Ivanuch]

Yauhen,
Понял о чем речь
Нужно писать программку, которая бы эти "хвосты" в зависимости от порядка фильтра считала, иначе не прикинуть.

[AudioKiller]

Yauhen, Читайте внимательно статью. Там есть таблички со средними и пиковыми мощностями для разных произведений. У каждого свой спектр и свое отношение средней мощности к максимальной (ну разная музыка, что поделаешь). Поэтому вывести формулу можно только на основании статистики, причем она будет сильно усредненная. Т.е. опять же в каждом конкретном случае погрешность будет ого-го. А среднее получится примерно как на рисунках - т.е. не особенно что новое будет...

[Yauhen]

Ivanuch,

Именно.
Желательно создать программу (или расчёт в Excel), которая считала бы распределение мощности в зависимости от частот раздела, типа и порядков фильтров, используя любые задаваемые кривые распределения мощности по спектру сигнала.

AudioKiller,

Читал очень внимательно, и не один раз. Потому и вышел с вопросами. И таблички эти малоинформативны.
Например, неясно, на какую нагрузку работали фильтры. Если она чисто активная, одно дело, если это реальные динамики, возникают новые вопросы.
Применялись ли цепи компенсации импеданса (Цобеля)?
Учитывалась ли индуктивность звуковой катушки при расчёте и изготовлении фильтров?
Как и насколько разогревались звуковые катушки? Ведь от мгновенного разогрева быстро меняется импеданс, то есть, и характер нагрузки фильтров. А значит, и спектральное распределение мощности.
Кроме того, на характер нагрузки фильтров влияет ещё и фазовое запаздывание диффузора относительно приложенного сигнала.

Словом, таких вопросов по статье можно задать ещё немало. Хотя понятно, что это всего лишь популярно-познавательная публикация.

[AudioKiller]

реальные динамики, возникают новые вопросы.
Применялись ли цепи компенсации импеданса (Цобеля)?
Учитывалась ли индуктивность звуковой катушки при расчёте и изготовлении фильтров?

Скорее всего было именно так.

Програмку в чем-либо создать несложно. А смысл? Я может неточно сформулировал. Дело в том, что каждое музыкальное произведение имеет свой собственный мгновенный спектр. В какой-то момент больше высоких, в какой-то больше низких. Отсюда берутся пиковые цифры. Если усреднить по всему произведению, получатся цифры средней мощности.

Но ведь для разных произведений они совсем разные! Для одного произведения соотношение НЧ/Вч в данной конкретной реальной колонке 60/40, для другого 80/20, а для третьего 50/50! Значит нужно усреднять. А тут и получается то, что в статье.

Я так понимаю, что смысл вопроса - что будет если взять усредненные графики из статьи, и учесть неидеальность фильтров. Но это все равно абсолютно неточно: Вы по среднему с учетом фильтра рассчитаете, что соотношение 70/30, а попадется песня с соотношением 60/40 (с учетом неидеальности фильтра получится 55/45). И что тогда?

Поэтому все эти расчеты ориентировочные. Примерно все идет так (расчет реальных колонок): допустим мощность усилка 120 Вт. По графикам находим разделение НЧ/ВЧ = 80%/20% (Мощности соотв. = 96/24). По таблицам для фильтров 1-го порядка (худший случай) для максимальной импульсной мощности 150 Вт находим соотношение НЧmax/ВЧmax (условно) = от 120%/40% до 42%/96%. По мощности НЧmax = 180 Вт, ВЧmax = 145 Вт.

Когда выбираем динамики берем НЧ Peerless CSX176. Долговременная мощность 150 Вт, пиковая - 250 Вт.
ВЧ - Vifa D27TG-45-06. Долговременная мощность 100(225) Вт, пик - 450 Вт.

Эти мощности не совсем справедливы, но видно, что они идут с большим запасом. ПОэтому наверняка все будет ОК. А расчеты "тютелька-в-тютельку" здесь нереальны из-за большого отличия частных случаев от среднего.

[Fenyx]

Эти мощности не совсем справедливы

Они еще менее справедливы, т.к. вч динамики (их нагрузочная способность) измеряются при подключении фильтров второго порядка, т.е.

Vifa D27TG-45-06. Долговременная мощность 100(225) Вт, пик - 450 Вт

-это с фильтрами 2-го порядка, а без них - ватт 20 будет, не больше. Т.е. если данные по динамикам даны, подразумевая работу с фильтром, то мощности нч и вч динамиков дожны быть примерно равны, а если мощность дается без фильтра (как в совковых), то юзайте известный график.
Yauhen, если твои мечты сбудутся, то АС будет спроектирована на очень узкий круг произведений (допустим, с небольшими пиками вч) а в других случаях будет перегруз, если же плясать от усредненного графика, то можно (если любишь слушать именно такую зубодробительную музыку) накинуть 20-50% мощности на вч для запаса. Собственно проблемы то и нет. Можно было бы конечно сделать рассчет ачх для набора записей, а потом просуммировать мощность в заданных частотных диапазонах... В RMAA есть рассчет АЧХ из любого файла, если бы добавить математическую обработку... А может, в WaveLab что-то подобное есть?

[Yauhen]

ВЧ - Vifa D27TG-45-06. Долговременная мощность 100(225) Вт, пик - 450 Вт.

Этот случай как раз и описан в статье. Мощность ШИРОКОПОЛОСНОГО сигнала измеряется на входе фильтра. В даташите этой головки рекомендован фильтр не менее второго порядка с частотой раздела 3500 Гц. Если измерения проводились с таким фильтром (а оснований для сомнений немного), то реальная мощность головки - не более 10 Вт по ГОСТ. То есть, по мощности она примерно соответствует приснопамятной 10ГД-35 из 35АС.

AudioKiller, вы же профессионал! "Доверяй, но проверяй"... Какие, нафиг, 450 Вт пиковых или 100 Вт долговременных на звуковой катушке диаметром 1 дюйм и высотой 1,6 мм? Достаточные ли там условия для охлаждения, ведь КПД головки около 1%?

В остальном, конечно, соглашусь. О сугубой достоверности и применяемости на практике любых данных здесь говорить не приходится. Разные фонограммы – разное распределение мощностей по спектру. Но отталкиваться от чего-то надо, так? Для усреднённого сигнала годится кривая розового шума, она довольно близка к среднестатистической. Вот ещё бы такую же статистику по распределению пиковых мощностей. Вдруг там будет выраженная какая-нибудь нелинейная зависимость? В статье приведены данные лишь по трём фонограммам.

Fenyx,
Я ценю твою иронию. Мои музыкальные предпочтения довольно широки, от классики до современной электронной музыки. А мечты имеют обыкновение сбываться.
Я почти не знаком с RMAA, а недавно «упал» винчестер, и погиб, среди прочего, WaveLab, так что пока не могу проверить твою идею. Но обязательно попробую, спасибо.

[Makcum Владимирович]

не проще использовать самый что ни на есть преобычный микрофон и равнять по его измерениям, АЧХ не нужна, только общий уровень.
у динамиков разное сопротивление, доли активных и реактивных составляющих.
короче слишком сложный путь.

-это с фильтрами 2-го порядка, а без них - ватт 20 будет, не больше

часто пишут мощность с фильтром в скобках после мощности без фильтра. имею в виду что скорее всего без фильтра 100Вт, с фильтром 225Вт. числа ИМХО реальные, для динамика с "жидкостью".

[Yauhen]

Makcum Владимирович,
В даташите почти всё сказано. Никаких "без фильтра".

[Евгений Верис]

и все забыли про разную чувствительность головок.
НЧ например 200Вт и 90Дб на ватт,
а ВЧ тогда хватит ватт 20 с чутьем за сотку. и все будет красиво.
к примеру в проф АС мощностью 700номинал 1400 макс - ВЧ стоит 80Вт 108 чутье.

[Yauhen]

Евгений,

Никто не забыт, ничто не забыто.
Пока речь идёт лишь об идеальном случае, когда чувствительности головок равны. С неодинаковой чувствительностью разберёмся «на раз», расчёты там незатейливые.

[Fil]

Евгений,

Никто не забыт, ничто не забыто.
Пока речь идёт лишь об идеальном случае, когда чувствительности головок равны. С неодинаковой чувствительностью разберёмся «на раз», расчёты там незатейливые.

А можно поподробнее, для тех кому не "на раз" ?

[funny the rat]

Vifa D27TG-45-06...... Если измерения проводились с таким фильтром (а оснований для сомнений немного)

для этой головы в старой документации указаны номиналы фильтра (2-го порядка) и номиналы режектора на Фрез причем указано что измерение мощности проводилось на входе фильтра

[Yauhen]

А можно поподробнее, для тех кому не "на раз" ?

Можно. Только изложить получится не совсем коротко. Внизу приложен пример файла расчёта.

Итак, проектируем 3-полосную АС.
Для воспроизведения НЧ выбран динамик 75ГДН-1-4 (бывший 30ГД-2) с характеристической чувствительностью 86 дБ. Нужно подобрать для него СЧ и ВЧ так, чтобы при одинаковом подводимом напряжении каждая головка создавала в своей полосе одинаковое же СРЕДНЕЕ звуковое давление.

Вначале рассчитаем, какое звуковое давление создаст НЧ-головка при её паспортной мощности. Получаем 104,75 дБ (столбец B).

Теперь выбираем СЧ излучатель. Возьмём AcaLab 1324.8 и посчитаем, какое звуковое давление он разовьёт при своей паспортной мощности. Получили 102,57 дБ (столбец C). Маловато будет. Можно подать на него и больше, выдержит, но искажения возрастут. Потому возьмём динамик помощнее, AcaLab 1612.8, он легко превысит требуемое значение и создаст уровень 107,44 дБ (столбец D).

Наконец, подбираем ВЧ головку. Рассуждения и расчёты аналогичны СЧ. Значит, головка AcaLab Т25.8 не подходит, а Vifa D27TG-35-06 вполне уместна.

Теперь посмотрим в строку 12. Вот разнобой-то! Значит, нужно резистивными делителями (см. рис) для СЧ и ВЧ получить из 17,32 Вольт подводимого напряжения величины, содержащиеся в ячейках D12 и F12. Расчёт резистивных делителей – в ячейках D16…D18 и F16…F18.

Всё это же можно получить в JBL Speakershop Crossover Module без лишних хлопот. Но там не видна перегрузка динамиков. Да и при каждом перерасчёте нужно вводить параметры динамиков. Короче, наглядность невысока.

Если что непонятно – вопросы можно мне в приват.
Успехов!

[GoFrenDiy™]

А вот объясните мне, зачем на сч и вч лепить 8 омные головы при 4х омном НЧ? не лучше ли будет чтобы все динамики были 4х омными?????

[Yauhen]

GoFrenDiy™,

Лишь потому, что они подходят по расчётам и позволяют выровнять звуковое давление в частотных интервалах.

Если есть 4-омные головки, дающие такой же результат, можно применять их с не меньшим успехом. Импеданс будет чуть ровнее, да и меди на катушки фильтров потребуется меньше.

[Fil]

А вот объясните мне пжлста, вот ежели к примеру, у нас НЧ - 4ома, в СЧ - 8, то значит при одинаковом подводимом напряжении через СЧ потечет вдвое меньший ток. Следовательно звуковое давление на СЧ будет на 3дБ меньше (при одинковом чутье естественно). Или тут так тупо закон Ома применять нельзя ?

[Gajdar]

Fil, да, всегда нужно тупо применять закон ома. В два раза ниже подведенная мощность = -3дб. и наоборот, чтобы добавить этих 3дб - нужно подвести к соответствующему динамику в два раза можности больше, при оинаковом напряжении - придется уменьшать сопротивление....