Progettazione di un diffusore attivo a 2 vie con DSP e crossover attivo

DSPとアクティブクロスオーバーを備えた2ウェイアクティブスピーカーの設計

miniDSPを搭載した2ウェイアクティブスピーカーの設計


このセクションでは、4 出力 miniDSP プロセッサーを備えた 2 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。このアプリノートは以下に適用されます。
  • 2x4 HD (miniDSP-2x4-HD プラグイン)
  • DDRC-24 (DDRC-24 プラグイン)
  • miniDSP Flex (miniDSP-2x4-HD または DDRC-24 プラグイン付き)
  • SHDシリーズ(SHDプラグイン)
miniDSP-2x4-HD プラグインを使用する場合は、従来のクロスオーバー (Linkwitz-Riley または Butterworth) またはリニアフェーズ クロスオーバーを実装できます。 DDRC-24 または SHD プラグインを使用する場合は、従来のクロスオーバー (Linkwitz-Riley または Butterworth) を実装できます。 Dirac Live を使用して、インパルス応答を修正し、部屋の修正を実行し、最終的なサウンドをカスタマイズできます。

コンテンツ

  • 必要なもの
  • 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
  • クロスオーバー追加(従来)
  • クロスオーバー(リニアフェーズ)の追加

  • 必要なもの

4出力のminiDSPプロセッサー。上記のリストを参照してください。この記事を読み始める前に、ユーザー マニュアルを参照し、DSP 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。
4 つの増幅チャンネル、つまり 2 つのステレオファイナルアンプまたは 4 つのモノフォニックファイナルアンプ。

以下は MiniDSP-2x4-HD プラグインのブロック図です。出力チャンネル PEQ (パラメトリック EQ) を使用して個々のドライバーの応答を修正し、入力チャンネル PEQ を使用して全体の応答を形成し、部屋の問題を制御します。 Xover (クロスオーバー) ブロックを使用して従来のクロスオーバー (Linkwitz-Riley または Butterworth) を実装することも、FIR ブロックを使用して線形位相クロスオーバーを実装することもできます。


注釈付きの HD miniDSP ブロック図


次にDDRC-24プラグインのブロック図です。 SHD プラグインは非常によく似ています。この場合、PEQ (パラメトリック EQ) 出力チャンネルを使用して個々のドライバーの応答を補正し、Dirac Live が部屋の補正に加えて全体的な応答整形を実行できるようにします。 Xover (Crossover) ブロックは、従来のクロスオーバー (Linkwitz-Riley または Butterworth) を実装するために使用されます。


注釈付きの DDRC-24 ブロック図

  • スピーカードライバーの選択とスピーカーの設計

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、ここで具体的な推奨事項を示すことは不可能です。小型の 2 ウェイ スピーカーの場合、5 インチまたは 6.5 インチのウーファーと 1 インチのドーム ツイーターが一般的な選択肢です。

独自のスピーカーを構築する場合は、まず自分の好みやニーズに合わせて設計を完了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。

既存のスピーカーをパッシブからアクティブに変更する場合、エンクロージャーとドライバーはすでに用意されています。この場合、内部クロスオーバーを取り外し、2 番目のクランプのペアを追加する必要がある可能性があります。

  • 接続する

次の図は、HD 2x4 を例として使用した一般的な接続を示しています。

miniDSP 2X4HD接続
2ウェイアクティブスピーカー miniDSPアクティブスピーカー


図に示すように、各ツイーターと直列に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

各プラグインを使用すると、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。双方向クロスオーバーを実装するには、こ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。


miniDSP 双方向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。

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、動作範囲全体で平坦になるようにします。 「ピーク」タイプのフィルターを使用してピークを平坦化し(ノッチを作成するには負のゲインを使用します)、「ハイシェルフ」および「ローシェルフ」タイプのフィルターを使用して全体の応答を整えます。 Room EQ Wizard の AutoEQ 機能を利用してこれを行うこともできます。

理想的には、クロスオーバー周波数の 1 オクターブ上または下で応答を平坦化します (それぞれウーファーとツイーター)。


miniDSP 2ウェイアクティブスピーカー パラメトリックイコライザーの例


以下はウーファーの測定例です。測定のさまざまな特性と修正すべき領域がグラフ上にマークされ、正解が青で表示されます。この例のように内部測定を使用する場合は、部屋によって生じるピークやノッチを補正しないように注意してください。部屋の補正は、後でスピーカーが部屋の実際の位置にあるときに実行します。


ウーファー miniDSP ツーウェイ アクティブ スピーカーの例

これは、応答を修正する前と後で測定したツイーターのグラフです。ツイーターの測定を行う場合は、ツイーターにストレスを与えない周波数でスイープを開始します (たとえば、20 Hz ではなく 1 kHz から開始します)。

REWツイーターのレスポンス
miniDSP 2ウェイアクティブスピーカー搭載ツイーター例

  • ドライバーを調整する

おそらく、一方のドライバーのレベルを他方のドライバーに合わせて調整する必要があるでしょう。通常、これを行うには、出力チャンネルのゲイン調整コントロールを使用して、より大きな音量を測定するドライバーのレベルを下げるのが最適です。ドライバーの応答を平坦化したので、これは難しくありません。両方を (一度に 1 つずつ) 測定し、クロスオーバー周波数付近で応答が重複していることを確認するだけです。

ほとんどの場合、クロスオーバーで位相を適切に一致させるには、ドライバーの時間を調整する必要があります。 「UMIK-1 および UMIK-2 を使用したタイムアライメントされたスピーカー ドライバー」セクションを参照してください。

  • クロスオーバーを追加する(従来の方法)

クロスオーバーを実装するには、IIR (従来型) と FIR (リニアフェーズ) の 2 つのオプションがあります。このセクションでは、IIR バージョンについて説明します。

「出力」タブの「Xover」ボタンをクリックします。ウーファーにローパスフィルター、ツイーターにハイパスフィルターを設定します。 24 dB/オクターブの Linkwitz-Riley (LR) フィルターを使用することをお勧めしますが、6 から 48 dB/オクターブまでのスロープを使用できます。以下はウーファー用のローパスフィルターの例です。

アクティブウーファークロスオーバー
miniDSP 双方向アクティブ スピーカー ローパス フィルター (ウーファー上)


以下はツイーター用のハイパスフィルターの例です。

アクティブツイータークロスオーバー
miniDSP ハイパスフィルター、ツイーター上の 2 ウェイアクティブスピーカー


スピーカー全体の応答を測定してみましょう。クロスオーバー周波数付近で最もスムーズな応答を得るには、クロスオーバー設定を微調整する必要がある場合があります。

  • ドライバー間の遅延をわずかに調整します。
  • クロスオーバーポイント付近で一方のドライバーまたは他方のドライバーの EQ を調整します。
  • 非対称クロスオーバーを使用します。たとえば、ウーファーでは BW 18 dB/オクターブのローパス、ツイーターでは LR 24 dB/オクターブのハイパスを使用します。

この REW グラフは、クロスオーバー フィルターを配置したサンプル スピーカーのウーファーとツイーターの応答と、クロスオーバーを調整した後の複合応答を示しています。

REW対応2ウェイスピーカー
miniDSP 2ウェイアクティブスピーカーの組み合わせ例

  • クロスオーバー(リニアフェーズ)の追加

従来の IIR クロスオーバーの代わりに、MiniDSP-2x4-HD プラグインを使用して線形位相クロスオーバーを実装できます。各出力チャンネルには 1024 タップがあり、各出力チャンネルの FIR ボタンをクリックすることでアクセスできます。

優れたフリーウェア プログラム rephase を使用してください。チュートリアルの例については、「FIR リフェーズ ツール」セクションの「例 2: 線形位相クロスオーバー」を参照してください。 MiniDSP-2x4-HD プラグインの場合、タップ パラメーターを 1024 に設定し、レート パラメーターを 96000 に設定する必要があることに注意してください (例のセクションに示されている 2048 と 48000 の代わりに)。

以下は、そのアプリノートからの双方向クロスオーバーの例です。

Rephaseによる2ウェイスピーカーレスポンス
miniDSP 双方向アクティブ スピーカーのリニアフェーズの例

  • 最後に...

完了したら、リスニング ルームの指定された場所にスピーカーを配置し、部屋の補正を実行して最終的なサウンドをカスタマイズします。

MiniDSP-2x4-HD プラグインを使用している場合は、入力 PEQ ブロックを使用します。たとえば、ローシェルフ フィルターを使用して、低音を少しブーストします。ピーク フィルターを使用してアンビエント モードを補正することもできます。これは慎重に行い、ブーストではなくカットを主に使用してください。

良い音楽!

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