Progettare un diffusore a 3 vie con DSP e crossover attivo

DSP とアクティブ クロスオーバーを備えた 3 ウェイ スピーカーを設計する

    miniDSP Flex Eight を使用して 3 ウェイ アクティブ スピーカーを設計する


      このセクションでは、Flex Eight miniDSP プロセッサーを備えた 3 ウェイ アクティブ スピーカーを設計する方法を説明します。

      段落:
      • 必要なもの
      • 概要
      • スピーカードライバーの選択とエンクロージャーの設計
      • 接続する
      • ルートを設定する
      • ドライバーを測定して均等化する
      • ドライバーを調整する
      • クロスオーバーを追加する
      • もう一方のスピーカーをセットアップする
      • 位相補正(オプション)
      • 必要なもの

      Flex Eight miniDSP。このセクションを始める前に、ソフトウェアがインストールされ、実行されていることを確認してください。

      音響測定を実行する機能。無料の Room EQ Wizard (REW) ソフトウェアなどの測定プログラムと、UMIK-1 または UMIK-2 を推奨する測定ハードウェアが必要です。

      6 つ以上の増幅チャンネル (3 つのステレオ最終アンプまたは 6 つのモノラル アンプ)。品質と価格の比率が比類ないため、クラス D アンプの使用をお勧めします。 「クラス D アンプ」セクションを参照してください。

      • 概要

      図 1 は、Flex Eight を通る信号の流れを示しています。
      アクティブクロスオーバーのためのminiDSP Flex Eightシグナルフロー。

      アクティブな3ウェイクロスオーバーフロー
      図 1. Flex Eight miniDSP を通る信号の流れ。


      出力チャンネルについて:

      • PEQ (パラメトリック EQ) ブロックは、個々のドライバーの応答を補正します。
      • Crossover ブロックはクロスオーバー フィルターを実装します。
      • ゲイン/遅延ブロックは、レベルと時間の観点からドライバーを調整します。


      入力チャンネルの場合:

      • PEQ は、全体的な応答をモデル化し、部屋の問題を制御するために使用されます。
      • FIR ブロックは、クロスオーバーの位相シフトを補正するためにオプションで使用されます。


      Flex Eight で Dirac Live を実行している場合、レスポンス モデリングとルーム補正のために入力チャンネルの PEQ ブロックと FIR ブロックが Dirac Live に置き換えられることを除いて、アプローチは同じです。

      3 ウェイ スピーカーは 2 ウェイ スピーカーよりも設計が非常に難しいことに注意してください。独自のアクティブ スピーカーを設計した経験がまだない場合は、次のような二重の目的から始めるとよいでしょう。

      miniDSPを搭載した2ウェイアクティブスピーカーの設計

      • スピーカードライバーの選択とエンクロージャーの設計

      最初から始める場合は、スピーカー用のドライバーを選択する必要があります。 DIY に使用できるドライバーはあらゆる価格レベルで文字通り何百ものものがあるため、このセクションで具体的な推奨事項を示すことは不可能です。

      独自のスピーカーを作成する場合は、それを設計する必要があります。最も重要な要素は内部容積であり、リフレックスポートを備えたスピーカーの場合はポートのサイズと長さです。幸いなことに、ウーファーの Thiele-Small パラメータに基づいて複雑な計算を行う無料のプログラムが数多くあります。たとえば、人気のある Excel ベースのプログラムは Unibox です。

      • 接続する

      図 2 は、miniDSP から「アクティブ」スピーカーへの接続を示しています。

      3ウェイアクティブスピーカーの接続

      miniDSP Flex Eight接続3ウェイスピーカー

      図 2. miniDSP Flex Eight を使用した 3 ウェイ スピーカーの接続


      図に示すように、各ツイーターと直列に大きなコンデンサを配置することをお勧めします。これは、アンプからのオン/オフのスパイクや、低周波のテスト信号が誤ってツイーターに送信された場合にツイーターを保護するのに役立ちます。通常、スーパーツイーターでは 1.0 ~ 1.5mF のコンデンサが使用されます。

      注意: 重要なインポートまたは変更を行う場合は、ドライバーの損傷を避けるために、最終アンプをオフにすることを常にお勧めします。

      • 入出力パスを設定する

      Flex Eight を使用すると、任意の入力を任意の出力にルーティングしたりミックスしたりできます。これはその柔軟性の重要な要素です。 3 ウェイ クロスオーバーを実装するには、入力チャンネルと出力チャンネルの名前を変更し、次のスクリーンショットに示すようにルーティングを設定します。

      3方向の入出力パス
      miniDSP 3ウェイアクティブスピーカールーティング

      • ドライバーを測定して均等化する

      スピーカーを組み立ててドライバーを取り付けたら、ドライバーを一度に 1 つずつ測定する必要があります。 (これは 1 つのスピーカーに対してのみ実行します。) スピーカードライバーの測定方法の詳細については、「UMIK-1 および REW を使用したスピーカーの測定」を参照してください。

      スリーウェイ スピーカーは、ツーウェイ スピーカーよりも測定が困難です。ウーファーとミッドレンジの間の比較的低いクロスオーバー ポイントは、測定で周囲の影響が明らかな領域でよく見られます。ただし、制御された測定では測定するには低すぎる周波数もあります。可能であれば、屋外でスピーカーをできるだけ安全に上げた状態で測定してください。

      各出力チャンネルで PEQ ブロックを使用して各ドライバーの応答を整形し、動作範囲全体でフラットになり、意図したクロスオーバー周波数を少なくとも 1 オクターブ超えます。これは、Room EQ Wizard の AutoEQ 機能を利用して行うことができます。

      このグラフは、応答を修正する前と後で、1 メートル離れて測定されたツイーターとミッドレンジを示しています。

      REWミッドレンジとツイーターのグラフ
      ミッドレンジとツイーターのレスポンスを修正


      ウーファーの測定はさらに難しく、屋外であっても地面や場合によっては建物などからの反射があり、応答に影響を与えます。ただし、ニアフィールド、つまりウーファーコーンのすぐ内側にマイクがある状態での応答を測定できます。これは、応答をもう少し下に拡張した低周波数を除いて、応答補正が必要ないことを示しています (これは、Linkwitz 変換または単純なシェルビング フィルターで行うことができます)。

      ウーファーレスポンスのREW測定
      ウーファーレスポンスの補正

      • ドライバーを調整する

      他のドライバーに合わせてドライバーのレベルを調整します。これを行うには、各ドライバーをその動作範囲にわたって測定し、そのレベルをオクターブ減衰と比較します。各出力チャンネルのゲインを使用して、目的のクロスオーバー周波数に一致するように各ドライバーのレベルを調整します。

      テストスピーカーの設定は次のとおりです。

      REW ドライバーを調整し、応答時間を調整する

      3ウェイスピーカーのタイムアライメントおよびレベルアライメントドライバー

      各ドライバーのレベルが一致したら、ドライバー間の遅延時間を計算し、出力チャンネル遅延を設定してドライバーのタイミングを調整します。上のスクリーンショットは、テスト スピーカーの遅延を示しています。手順は「UMIK-1 および UMIK-2 を使用したスピーカードライバーのタイムアライメント」セクションで説明されています。

      • クロスオーバーを追加する

      上記のタイム アライメント手順に従った場合は、すでに 24dB/オクターブのリンクウィッツ-ライリー クロスオーバーがインストールされています。 3 ウェイ システムの場合は、すべてのクロスオーバーが有効になっていること、およびすべての反転ドライバーが再び反転していないことを確認してください。クロスオーバー画面は次のようになります。

      クロスオーバーminiDSP 3ウェイスピーカー
      3ウェイアクティブスピーカー用クロスオーバー


      上の図の結果は次のようになります。

      • ウーファーにローパスフィルターを装備。
      • 中音域にローパスフィルターとハイパスフィルター。
      • ツイーターにハイパスフィルターを装備。


      これで、スピーカー全体の応答を測定できるようになりました。これを行うには、ドライバーからの距離の違いによるレベルやタイミングの違いによって生じる不一致を避けるために、スピーカーから十分に離れた場所で測定する必要があります。 2 メートルの距離で測定したテスト スピーカーは次のとおりです。

      REW 3ウェイスピーカー測定
      MiniDSP 3 ウェイ アクティブ スピーカー (2m で測定)


      ご覧のとおり、この屋外測定でも反射の影響があります。それらを修正しようとしないでください (たとえば、170 Hz 付近のディップなど)。

      マイクをスピーカーから遠ざけると、低音の応答がわずかに低下することがあります。これは「バッフルピッチの損失」に関係します。最も近い距離では、ディフレクターのピッチの損失は完全には補償されませんでした。必要に応じて、入力 PEQ ブロックのシェルビング フィルターを使用してこれを調整できます。例えば:

      シェルビングminiDSP 3ウェイスピーカーフィルター
      ディフレクターピッチ補正用のシェルビングフィルター

      • もう一方のスピーカーをセットアップする

      注意: 続行する前に、現在の構成をファイルにエクスポートしてください。

      まだ設定していない場合は、他のスピーカーのチャンネルを設定します。

      • PEQ ブロックを対応するドライバー (左のウーファーから右のウーファーへなど) に接続します。
      • Crossover ブロックを対応するドライバーに接続します。
      • ゲインと遅延の設定を対応するドライバーにコピーします。

      両方のスピーカーを接続した後、2 番目のスピーカーを測定して、最初のスピーカーと同じであることを確認します。

      設定を再度ファイルにエクスポートします。

      • 位相補正(オプション)

      標準の Flex Eight を実行している場合は、入力チャンネルの FIR ブロックを使用して位相補正を行うことができます。これについては、このセクションで説明します。

      miniDSP Flex Eight によるアクティブスピーカー位相補正 (近日公開予定)


      最後に...

      リスニングルームの指定された場所にスピーカーを設置し、室内で測定します。標準の Flex Eight を実行している場合は、入力チャンネルの PEQ ブロックを使用してルーム モードを修正し、必要に応じて他のルーム関連の EQ を実行します。 Dirac Live で Flex Eight を実行する場合は、Dirac Live キャリブレーションを実行して部屋補正を実行し、ターゲット カーブでサウンドをカスタマイズします。

      楽しんで聞いてください!

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