Baffled

Algemene onderwerpen die niet specifiek in een van de andere categorien vallen

Moderator: Beheerdersteam

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » di 02 jan 2018, 15:55

Het oude jaar geeft wat tijd voor reflectie. Een onderwerp dat in één of andere vorm steeds weer opduikt, is hoe de karakteristieken met een gegeven driver er in een kast uit gaan zien. Vragen over standaard cross-over filters, maar ook varianten van bestaande ontwerpen met een iets andere kast, telkens is de onderliggende vraag: wat doet de kastvorm met de karakteristiek?
Het antwoord dat het eerst in je opkomt is dan: Baffle Step, en The Edge.
De beïnvloeding van de karakteristiek van de driver door de kast wordt altijd toegeschreven aan diffractie (verstrooiing) van de golven die vanuit de driver naar de kastranden worden gestuurd, de berekening in The Edge is daarop gebaseerd.
Dat model is een vereenvoudiging van de werkelijkheid; er gebeurt meer dan alleen verstrooiing aan de randen, en het gebruikte model van de driver bestaat uit een vlakke plaat, waarop een aantal puntbronnen is geplaatst, die wel het gedrag van het membraan in het nabije veld nabootsen, maar niet het verre veld.
Bovendien bestaat er in de literatuur nogal wat onenigheid over de precieze sterkte van de verstrooide golf, die in die modellen wordt voortgebracht door een reeks puntbronnen langs de rand.
Je kunt zelf ook wel een routine bedenken die zo'n karakteristiek kan berekenen, en een voorbeeld hiervan staat hieronder.
a4kastdiifoud.jpg

Kenmerkend is het lage-tonen verlies, wat altijd aangeduid wordt met "Baffle Step" , en de "bult" in het midden, waar je meestal weinig over hoort.
Het zou leuk zijn om een andere simulatie te hebben, die deze kasteffecten ook kan uitrekenen, als een soort verificatie van "The Edge"
Een mogelijkheid is de volgende:
Bereken de karakteristieken met b.v de Boundary Element Methode (BEM) , een methode die ook de kastvorm meeneemt, en vergelijk dat met dezelfde berekening, maar dan uitgevoerd voor een oneindig klankbord.
Een resultaat van zoiets volgt hieronder.
Bijlagen
A4NCSPL.jpg

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » di 02 jan 2018, 16:15

De bovenste grafiek toont de karakteristiek in een oneindig klankbord, de onderste die in een kastje van 22 x 32 x 30 cm (B x H x D )
Wat we zien is dat er niet alleen een soort Baffle Step (BS) optreedt, maar ook een breed maximum in het hoge midden, een beetje anders dan The Edge aangeeft.
Met deze methode kunnen we ook de oorzaak van de extra druk in het hoge midden achterhalen, door te kijken naar de stralingsweerstand. Die blijkt in het kastje in dat middengebied sterk verhoogd t.o.v. het oneindige klankbord, zie plaatje
ZradA4NIB.jpg

Wat naar mijn idee hieruit blijkt, is dat de kast een nogal grote invloed heeft, vooral in het kritische middengebied.
Dit zal vooral bij kleine tweeweg-systemen zoals de LS3/5A een belangrijk effect zijn, waar je in het cross-over filter rekening mee moet houden. ( Of niet, als zo'n helder kwakende luidspreker á la Linn wilt maken)
De volgende vraag is natuurlijk of het veel aanbevolen afschuinen van het front hier kan helpen.
Helaas geeft The Edge hier geen antwoord op, maar met BEM kun je dit wel checken .
We modelleren een kastje met dezelfde bruto afmetingen, maar dan afgeschuind.
A4LDkast.jpg

De karakteristieken van de schoenendoosvorm, de afgeschuinde vorm en de IB vorm zijn hieronder te zien.
Bijlagen
A4NLDIB.jpg

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » di 02 jan 2018, 16:28

Onderste en bovenste karakteristiek moet natuurlijk andersom zijn.

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » di 02 jan 2018, 16:43

Een kleine driver geeft meer mogelijkheden t.a.v. de plaatsing op het front, en een schaalbare kast die dezelfde vorm behoudt als je de afmetingen verandert is handig als je verder wilt experimenteren.
De met A4 aangeven resulaten waren berekend aan een klein actief monitor luidsprekertje ( ongeveer zoals een LS3/5A ) maar dan met een Siare 18VR woofer.
Voor experimenten is het handiger een kleinere driver te nemen, want die is gemakkelijker op het front te plaatsen, en een kast die schaalbaar is, zodat de vorm behouden blijft als de afmetingen veranderd worden.
Daarmee zijn de volgende resultaten berekend:
Eerst de karakteristieken, daaronder de "Baffle Step", als het verschil met de IB responsie.
DiffExpDoLdIb.jpg


DiffExpDiff.jpg


Opnieuw blijkt dat afschuinen eigenlijk alleen het hele effect opschuift naar hogere frequenties
Helaas blijkt dat, als je hier allemaal rekening mee wilt houde, het ontwerpen van een filter er niet gemakkelijker op wordt
groeten, Tom

Gebruikersavatar
Shadow
Berichten: 4258
Lid geworden op: vr 28 jan 2011, 20:56
Locatie: Vlissingen

Re: Baffled

Berichtdoor Shadow » di 02 jan 2018, 16:47

Kun je hieruit opmaken dat een baffle meer kwaad dan goed doet Tom?

Gebruikersavatar
John P
Berichten: 2096
Lid geworden op: do 06 nov 2008, 15:04
Locatie: Maastricht

Re: Baffled

Berichtdoor John P » di 02 jan 2018, 16:57

Het voordeel van de afschuining lijkt wel te zijn dat de basafval meer lineair is en het dip gedrag bij 2k dus boven of in het overnamepunt van een standaard midlaag. Het lijkt daardoor eenvoudiger met een tweeweg filter de effecten te verhelpen. Trouwens weer een mooi staaltje droog onderzoek waar wij nog wel eens omheen willen.

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » di 02 jan 2018, 21:37

Als je een kast nodig hebt, kom je niet om een baffle heen. Het probleem is dat het effect van de baffle zich bij kleine of middelgrote kasten , uitstrekt tot de middenfrequenties, en daarmee over het overnamegebied van het cross-over filter kan liggen. Dat heeft een fors effect op het filterontwerp.
Wat de gegeven voorbeelden moeten illustreren is dat je , voor je een filter kunt samenstellen, eerst de responsie moet kennen, ( door meten of door simuleren ) van de drivers in de kast. De invloed van de kast is in het kritische middengebied veel te groot om dat te veronachtzamen, misschien wel groter dan de keuze van de componenten, en vergelijkbaar met de keuze van de drivers.
Het BS-effect is moeilijk te meten omdat het zich bij lage frequenties afspeelt, en kan (tenzij je een geschikte meetlocatie hebt met weinig reflecties) misschien maar het beste aan The Edge worden overgelaten.
Het gedrag bij hogere frequenties kan wel redelijk goed gemeten worden. Uitgaan van de curves die iemand ( de fabrikant? ) heeft gemeten in "een" kast, gaat niet werken tenzij die kast identiek is met de gewenste kast. Er zit niets anders op dan de drivers in de kast te ( laten) meten.
Met kleinere kastjes, zoals in de voorbeelden, heb je met tweeweg systemen echt een lastig probleem; het kasteffect valt deels in het woofer-, deels in het tweeter gebied. Als je woofer en tweeter afzonderlijk corrigeert, krijg je extra fasedraaiingen die je in het filter moet verdisconteren.
Het alternatief zou zijn een corrigerend filter te bedenken dat de complete luidspreker inclusief cross-over in één keer recht trekt, maar dat kan bij passieve filters wel eens ingewikkeld worden.
De moraal: onderschat de invloed van het kastfront niet, het is mede bepalend voor het resultaat.
vr groet,
Tom

Gebruikersavatar
SSassen
Berichten: 7522
Lid geworden op: vr 22 apr 2005, 10:21
Locatie: Zuidoostbeemster

Re: Baffled

Berichtdoor SSassen » di 02 jan 2018, 22:11

@Tom,

Waar je feitelijk voor pleit, en wat onder doorwinterde zelfbouwers natuurlijk een ongeschreven regel is, is dat je altijd de drivers in de feitelijke kast meet voordat je begint met filteren. Wat wellicht interessanter is om uit te zoeken is welke kastvorm het meest de originele, gemeten op een oneindige baffle, response van een driver recht doet.

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » di 02 jan 2018, 23:14

De tot nu toe verkregen resultaten geven aan dat iedere kastvorm een andere responsie zal geven dan de oneindige baffle. Zeer gelijkmatige en glad verlopende kastvormen zullen op zijn best een gelijkmatig oplopende BS geven, zonder de sterke middentoon nadruk. Vermoedelijk eindig je dan met een bol of een omwentelings ellipsoïde.
Het kan zijn dat iedere zelfbouwer dit weet, maar op dit forum gaat het toch nog wel eens mis. Vandaar deze poging om het nog eens extra duidelijk te maken. Eerlijk gezegd vond ik de effecten zelf ook wat sterker dan ik had verwacht, hoewel ze wel keurig verklaarden waarom we in het verleden allerlei corrigerende maatregelen moesten nemen in de actieve filtering van monitor luidsprekers.

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » vr 05 jan 2018, 20:59

Een aardige bijkomstigheid is, dat met een BEM programma de karakteristiek op allerlei afstanden kan worden gesimuleerd, inclusief het baffle-effect.
Wat blijkt? De frequentiekarakteristiek van de driver inclusief baffle hangt nogal van de afstand af.
In de bijgaande plaatjes zie je de karakteristieken, berekend op 1cm, 3 cm, 10 cm , 30 cm en 1m.
De bovenste figuur geeft de resultaten voor het standaard doosachtige kastje, de onderste voor het afgeschuinde kastje
Je ziet dat het diffractie-effect, dat natuurlijk bij de doosvormige kast het sterkst is, op heel korte afstanden verdwijnt.
Door close-up metingen krijg je dus geen goed beeld van de baffle-step en de diffractie! Meetafstanden van minder dan 30 cm geven een veel te rooskleurig beeld, juist als de diffractie-effecten sterk zijn.
DistEffDoos.jpg

DistEffLD.jpg


hopelijk draagt dit iets bij aan de algemene know-how.
vr groet
Tom

Gebruikersavatar
VintageHarry
Berichten: 575
Lid geworden op: ma 27 okt 2014, 11:41
Locatie: Velp

Re: Baffled

Berichtdoor VintageHarry » vr 05 jan 2018, 21:42

Interessante materie, Tom, bedankt!

Vermond
Berichten: 8
Lid geworden op: zo 10 mar 2013, 23:44

Re: Baffled

Berichtdoor Vermond » za 13 jan 2018, 11:58

Erg interessant. Inhoudelijk kan ik er niet echt op reageren, maar ben de materie wel tegengekomen in het boek van Leo L. Beranek & Tim J. Mellow: Acoustics, sound Fields and Transducers. Het leuke van dat boek is dat je met een fatsoenlijke werktuigbouwkunde opleiding, je programma's zoals WinISD en Hornresp volledig kan begrijpen, en zelf kan gaan simuleren met bijvoorbeeld Matlab. Ben je bekend met dit boek? Nu ik het even controleer staat daar niet precies de 'Boundary Element Method' beschreven maar de 'Boundary Value Method' en de 'Boundary Integral Method'. Misschien kan ik hier nog weleens iets vragen als ik met een simulatie ergens vast loop :wink:.

albertk
Berichten: 79
Lid geworden op: ma 28 mar 2016, 19:35

Re: Baffled

Berichtdoor albertk » za 13 jan 2018, 13:18

Tom,
Aanvullend is nog het effect van een lage (vloer) positie van een woofer nodig in het plaatje. Door koppeling met de vloer is er een beetje extra lift onderaanhet spectrum.

Dat doet zich voor bij bijvoorbeeld een open baffle met een lage Alpha 15 inch; maar ook met een TQWT met de opening onder.

De baffle step correction werkt in deze twee gevallen anders dan verwacht.

Als voorbeeld. Voor mijn TQWT speaker had ik een baffle step correctie gemaakt, van 3 dB (0,8 mH//3.3 ohm; berekend 570 Hz met MH audio).
Het bleef veel te helder, geen mooie balans.

Vervolgens heb ik een electronische BSC gemaakt die variabel is, van 5 dB, en de frequentie kan ik verschuiven van iets boven het berekende 570 Hz tot ver eronder (600 Hz-250Hz). Wat opvalt is dat als ik aan de potmeter draai, dat het effect nu heel subtiel is, te hoog wordt het geluid donker en ik heb een heerlijke balans wat lager dan de gevraagde 570 Hz.

Door zo wat experimenteren ben ik er achter gekomen dat allerlei factoren een rol spelen. Mijn TQWT heeft een opening bij de grond (2,5xopp driver), daar hoor je versterkt de lagere tonen (het is een beetje een hoorn); door de BSC is dat effect van een boost groter geworden dan wanneer ik alleen een fullrange boven had gehad zonder gat onderin. Ik krijg daar net de lift die ik eerder miste.
Ik verwacht dat er met een basreflex poort helemaal onderin iets dergelijks kan gebeuren.

Gebruikersavatar
Tom Magchielse
Berichten: 648
Lid geworden op: vr 16 apr 2010, 13:32
Locatie: Borger (Dr)

Re: Baffled

Berichtdoor Tom Magchielse » za 13 jan 2018, 17:05

@albertk: Je hebt natuurlijk gelijk, de simulaties gelden voor een vrij opgestelde kast. Het meest relevant is dat allemaal voor kleine kastjes, waar het kritische middengebied nogal sterk wordt beïnvloed. Maar ook de middentoner in een grote maar smalle kast kan hiervan flink last hebben. Grote kasten met stralers vlak bij de vloer zijn een ander verhaal.
@ Vermond: Ik ken het boek van Beranek/Mellow
Berekeningen van het diffractie-effect zijn in dat boek analytisch, d.w.z. dat gestreefd wordt naar een formule. Dat gaat goed bij simpele kastvormen zoals een bol, al is het dan al complex genoeg. Rechthoekige kasten met willekeurige hoogte/breedte verhoudingen zijn wiskundig veel te ingewikkeld; ik ken in ieder geval geen berekeningen hiervoor.
De Boundary Element methode wordt ook wel aangeduid met "Boundary Integral Method" vanwege het gebruik van de integraal over het grensvlak, via de zgn. derde stelling van Green. Een goede uiteenzetting vind je op www.boundary-element-method.com, door Stephen Kirkup, of "Boundary element methods for acoustics " door Simon ChandlerWilde and Steven Langdon op www.reading.ac.uk/~sms03snc
veel leesplezier,
Tom M.

albertk
Berichten: 79
Lid geworden op: ma 28 mar 2016, 19:35

Re: Baffled

Berichtdoor albertk » zo 14 jan 2018, 14:33

Hi Tom,
nog een gedachte van mij naar aanleiding van je curven van verschillende afstanden.

Er is nog een effect, dat me blijft puzzelen.
Het is me opgevallen dat sommige luidsprekers harder moeten staan, om goed te klinken (zoals mijn open baffles van vorig jaar). Opeens is er een balans. Zacht, dan valt het uit elkaar, bleek ook bij mijn TQWT - toen ik nog teveel demping had in de kast.
Is dat de Fletcher curve - want die geeft aan dat er juist een toename nodig is bij een lager volume van het laag.

Gebruikersavatar
richard
Berichten: 5031
Lid geworden op: wo 17 nov 2004, 23:26
Locatie: Beetstersweach

Re: Baffled

Berichtdoor richard » zo 14 jan 2018, 18:09

albertk schreef:Is dat de Fletcher curve - want die geeft aan dat er juist een toename nodig is bij een lager volume van het laag.
De Fletcher-Munson curve heeft betrekking op de werking van je gehoor (psycho-akoestiek) en is hierbij afhankelijk van het referentieniveau waarop de muziek is opgenomen.
Ga je er van uit dat het originele niveau bij opname 90 dB is geweest en je gaat deze afspelen met een referentie van 85 dB zal het hoog en laag voor je gehoor relatief te zacht worden weergegeven (in werkelijkheid dus niet!).

Wil je dit compenseren in je luidsprekers moet je luidsprekers met zogenaamde 'Duitse' afstemming gebruiken. Je kan ook de loudness functie op de versterker gebruiken, als die goed is ontworpen compenseert die ook in het verlies van hoog en laag bij afspelen op lagere geluidsniveau's.

Persoonlijk zou ik er niet voor kiezen om deze effecten pas in de luidspreker te corrigeren en deze 'recht' ontwerpen. Zorg dan voor een goede (voor)versterker met loudnessfunctie of toonregeling om verlies in hoog en laag bij lage afspeelvolumes te compenseren.

Gebruikersavatar
ds23man
Ook commercieel actief
Berichten: 18202
Lid geworden op: za 05 sep 2009, 18:46
Locatie: Bananenrepubliek

Re: Baffled

Berichtdoor ds23man » zo 14 jan 2018, 18:37

Kleine corectie Richard: het geluidsniveau wat gehanteerd is tijdens het afmixen van de productie.

Gebruikersavatar
richard
Berichten: 5031
Lid geworden op: wo 17 nov 2004, 23:26
Locatie: Beetstersweach

Re: Baffled

Berichtdoor richard » zo 14 jan 2018, 18:48

Inderdaad, je hebt gelijk. De verhouding is dus eigenlijk sterk afhankelijk van de individuele 'curve' van degene achter de knoppen van de console.

Gebruikersavatar
ds23man
Ook commercieel actief
Berichten: 18202
Lid geworden op: za 05 sep 2009, 18:46
Locatie: Bananenrepubliek

Re: Baffled

Berichtdoor ds23man » zo 14 jan 2018, 19:11

albertk schreef:Hi Tom,
nog een gedachte van mij naar aanleiding van je curven van verschillende afstanden.

Er is nog een effect, dat me blijft puzzelen.
Het is me opgevallen dat sommige luidsprekers harder moeten staan, om goed te klinken (zoals mijn open baffles van vorig jaar). Opeens is er een balans. Zacht, dan valt het uit elkaar, bleek ook bij mijn TQWT - toen ik nog teveel demping had in de kast.
Is dat de Fletcher curve - want die geeft aan dat er juist een toename nodig is bij een lager volume van het laag.


Denk dat dit effect vooral afhankelijk is van hoe diep een luidspreker doorloopt icm de Fletcher curve. Een kleine speaker die niet veel in de melk te brokkelen heeft in het laag klinkt eigenlijk hetzelfde op alle luisterniveau's. Een systeem wat wel het "fundament" heeft nodigt gewoon uit tot hogere luisterlevels omdat het echte laag wegvalt bij lage luisterlevels.


Terug naar “Algemeen Luidspreker Zelfbouw”

Wie is er online

Gebruikers op dit forum: Geen geregistreerde gebruikers en 6 gasten