Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#11 Messaggio da rollo » 30/08/2019, 15:03

io grazie:
1) prima parlavi di lunghezza d' onda, distanza tra ap e frequenza d' incrocio.
facendo un esempio pratico, in un due vie piazzo midwf e tw più vicini possibili e li incrocio
tra 1200 hz ( minimo senza usare driver a tromba ) e 3500 hz ( massimo con un midwf piccolo ).
potrebbe andar bene perlomeno in linea teorica ?
2) quale sarebbe il range in hz della voce umana dove sarebbe preferibile non incrociare altoparlanti ?
grazie.

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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#12 Messaggio da MarioBon » 30/08/2019, 15:28

Per tagliare a 3500 Hz la distanza tra i centri acustici degli altoparlanti dovrebbe essere di 10 cm (e siamo già una ottava oltre la frequenza teorica). Ci sarà quindi un lobo principale (interferenza costruttiva) con due buchi che lo delimitano. Questo non è un problema basta fare il modo che il lobo principale sia diretto verso l'ascoltatore. Se si rispetta la regola della mezza lunghezza d'onda non si possono formare i due buchi per interferenza distruttiva e non ci sono problemi. Purtroppo la flangia dei tweeter è sempre troppo grande.

La voce umana si estende da 80 a 3500 Hz circa (la banda telefonica va da 300 a 3400 Hz).
Il linea di principio se il taglio non è udibile non ci sono problemi. Di solito taglio il tweeter a 2000 Hz o poco oltre. Gli inglesi preferiscono tagliare verso i 3000-3500 Hz.
La Chario aveva un tweeter che poteva tagliare a 1200 Hz. Il taglio più basso che ho fatto (su un diffusore commerciale con 2 tweeter a cupola) è stato a 1400Hz.
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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#13 Messaggio da MarioBon » 17/09/2019, 15:27

Passiamo a qualche cosa di pratico: l'effetto dell'assorbente all'interno di una cassa:
Immagine
Come si vede sono presenti delle evidenti irregolarità che scompaiono immettendo l'assorbente (lastre di poliuretano a cella aperta di tre centimetri di spessore su cinque pareti).
Dato che la presenza dell'assorbente aumenta le perdite se ne deve mettere la minima quantità utile per ottenere il risultato. Qui ne è stato messo anche troppo.
La risposta si riferisce ad una cassa con woofer da 8" in reflex. Il reflex è realizzato con un condotto di sezione rettangolare.
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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#14 Messaggio da MarioBon » 17/09/2019, 15:34

Immagine
Questi grafici si riferiscono allo stesso diffusore ma riportano l'emissione del condotto ripreso in campo vicino con e senza assorbente.
Come si vede le frequenze medie "escono dal condotto" in misura copiosa (i simulatori in genere non sono in grado di prevedere cosa esce effettivamente dal condotto). La presenza dell'assorbente cambia decisamente la situazione. Quello che esce dal condotto dipende anche da dove questo è posizionato rispetto all'altoparlante.
Queste misure vanno confrontate in senso qualitativo perchè il risultato dipende anche dalla posizione del microfono che, per forza di cose, non è stato rimesso esattamente nella stessa posizione. Anche il livello di segnale era diverso ma non tale da provocare rettificazione.

P.S. in questo grafico si vede che per mantenere un certo dettaglio la curva va approssimata almeno a dodicesimi di ottava (ancor meglio a ventesimi).
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#15 Messaggio da MarioBon » 17/09/2019, 15:46

Ma quello ceh esce dal condotto è udibile? per verificarlo facciamo una misura in campo vicino del woofer con il condotto chiuso e aperto. In questo caso la posizione del microfono ed il livello del segnale sono esattamente gli stessi.
Immagine
Le differenze tra 300 e 1000 Hz sono evidenziate in rosso e comportano variazioni nella risposta in frequenza nell'ordine dei decibel (il grafico è a 2 dB/divisione).
Quindi l'effetto del tubo si riperquote sulla risposta in frequenza ed è udibile.
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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#16 Messaggio da MarioBon » 17/09/2019, 15:52

Facendo le cose pe bene si possono ottenere risultati di questo tipo:
Immagine
I grafici presentati sono stati ripresi su prototipi e devono servire come esempio qualitativo.
Caso per caso le cose cambiano. In alcuni casi il condotto di accordo a sezione rettangolare funziona peggio di un condotto cercolare, altre volte è il contrario. Dato che il volume dl cabinet è "piccolo" tutto influisce sul risultato: la foma e la lunghezza del condotto, la sua posizione, il tipo la quantità e la posizione del materiale assorbente.
Si preferisce usare lastre di poliuretano perhè possono essere tagliate e posizionate con precisione mantenendo così la costanza delle prestazioni.

Per la superficie del condotto in generale è sufficiente una area compresa tra un quarto ed un quinto della superficie di radiazione del woofer (entro certi limiti più è grande e meglio è). Quando il contotto è troppo lungo (volume piccolo e freq. di accordo bassa) si preferisce usare un woofer passivo.
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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#17 Messaggio da paolo.pasinetti » 09/02/2020, 21:17

ciao Mario,
considerando il sistema dirac live, che vedo si può applicare in diversi modi con sistemi "2.1" e casse frontali a due vie, come vedresti una possibile connessione con diffusori a tre vie + sub attivo?
Lo chiedo perchè nell'evoluzione del progetto che state seguendo, mi piacerebbe fare questo acquisto ma sarebbe un po limitato se non potessi sfruttarlo con diffusori a 3 vie.

grazie

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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#18 Messaggio da paolo.pasinetti » 09/02/2020, 21:31

ciao Mario,
altra domanda sullo spostamento volumetrico:
i dati da te indicati in tabella che danno l'spl a 80 Hz in funzione dello spostamento volumetrico, sono dati assoluti?cioè dipendono puramente dal prodotto xmax X SD?
Come si fa a calcolare un valore di spl in funzione di Xmax e SD? Nel progetto che sto realizzando il woofer ha xmax=5.5mm e SD 211cmq. SPL 80 Hz -87db

Una cosa che ancora non ho capito è decidere quale deve essere il livello spl a basse frequenze voluto in funzione dell'aspettativa. Mi spiego meglio: come faccio a quantificare un spl ad una certa frequenza con un risultato che voglio ottenere? In poche parole come faccio a decidere quanti db mi servono e a quale frequenza?

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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#19 Messaggio da MarioBon » 10/02/2020, 13:01

Con SD=211 e Xmax=5.5 mm si ottengono 103 dB a un metro a 80 Hz. Se ho tempo un giorno scrivo anche come si calcola.
Questo risultato si riferisce all'altoparlante montato su schermo infinito e lo prendo come riferimento semplicemente perchè l'effettivo SPL dipende dalla particolare posizione che l'altoparlante avrà nell'ambiente. Per uso domestico "normale" è un valore sufficiente. Ci sono woofer da 8" che arrivano a Xmax=9 mm (e producono 4.5 dB in più)e woofer da 10" che arrivano a 14 mm.

In un sistema non c'è solo il woofer. Se il sistema è a tre vie con tagli a 200 e 2000 Hz al woofer arrivano 4.7 dB in meno quindi con un woofer da 103 dB si può comporre un sistema da quasi 107 dB (nel'ipotesi che lo spettro del segnale da riprodurre sia piatto). Se piace la musica disco si dovranno dare 5-6 dB in più al woofer.
Considerato che si ascolta a 2.5 metri si devono sottrarre 8 dB al campo diretto.
Considerato che i diffusori sono 2 ne vanno aggiunti 6 (al massimo e sempre per il campo diretto). Ne segue che il campo diretto sarà nell'ordine di 107+(6-8)=105dB a 2.5 metri.
A questi va aggiunto il contributo del campo riflesso nell'ordine di 4 dB (per un ambiente di 20 metri quadri con T60 =0.6 secondi).
Si arriva così a 109 dB SPL con picchi superiori a 110 dB.
Questo calcolo indica l'SPL raggiungibile ma non quanta potenza serve per ragiungerlo che dipende dalla sensibilità e dall'impedenza del sistema.
Diciamo che con diffusori da 90 dB, 100 Watt su 8 Ohm sono sufficienti.
Per aumentare il suono diretto di 6 dB si deve raddoppiare lo spostamento volumetrico.
Per dimezzare la frequenza (da 80 a 40 Hz a parità di SPL) lo spostamento volumerico va quadruplicato. Qui entra in gioco il genere musicale ed il suo contenuto spettrale. E' evidente che la musica per organo chiede di più mentre i canti gregoriani chiedono meno.

L'esempio trattato in questo 3D riguarda un sistema a due vie + sub-woofer amplificato e MiniDP. Se si intende aumentare il numero di vie, cosa possibilissima, si dovrà adottare un MiniDSP (o analogo) che gestisca un numero maggiore di vie.
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Re: Progettare un diffusore acustico: da dove si comincia.

#20 Messaggio da MarioBon » 10/02/2020, 16:08

Il modo più semplice che ho trovato per calcolare l'SPL in funzone di
- SD = superficie di radiazione in centimetri quadrati
- Xmax = (Xpicco-picco)/2 in millimetri
- f=frequenza in Hz

è questo : SPL = 20 * log(SD*Xmax*f*f) - 36.46 dB

f*f significa frequenza al quadrato, il logaritmo è in base 10. Nelle calcolatrici scietifiche il logaritmo in base 10 è identificato con log mentre ln indica il logaritmo in base e.
L'espressione fornisce l'SPL in dB a un metro per un altoparlante montato su schermo infinito. Quel 36.46 racchiude tutte le costanti del caso. Questo SPL si raggiunge sfruttando tutto lo spostamento disponibile. Per sapere quanta potenza è necessaria per ottenerlo si deve conoscere limpedenza e la sensibilità dell'altoparlante (e nei data sheet è specificata). Attenzione, per gli altoparlanti professionali, a leggere con attenzione come è calcolata la sensibilità.

Xmax va calcolato come metà della differenza dell'altezza della bobina mobile e l'altezza della piastra polare (o altezza del traferro). Va preso sempre positivo così funziona anche per gli altoparlanti con la bobina più corta del traferro Underhung).
In campo PRO l'Xmax può essere calcolato in modo diverso. C'è che lo aumenta di un quarto dell'altezza del traferro e chi lo definisce come quello spostamento che comporta una variazione del 50% del BL o di CMS, altri lo specificano per il 10% i distorsione. In campo PRO viene tollerata una distorsione (sui picchi) più alta quindi viene dato un Xmax superiore (che corrisponde grosso modo ad una disorsione tra il 5 ed il 10%).
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