Projekt med lange bølgelængder af Jørgen Gylling

Transkript

1 Projekt med lange bølgelængder af Jørgen Gylling

2 Prolog Noget om musikglæden og interessen ved at lytte til musikanlæg/ lydreproduktion. Er det medfødt eller om kommer det ind med modermælken? På et meget tidligt tidspunkt i mit liv blev jeg inddraget aktivt i bedømmelsen af kvaliteten af reproduceret lyd/musik, hvilket startede min interesse for emnet. Det var før binaural* og stereofonisk lydgengivelse var blevet almindelig i Danmark. Det hele startede med, at der ankom et imponerende radiomøbel til vort hjem (år 1952), indeholdende en AM radio af høj kvalitet, en Williamson triode forstærker med udgangs rørene AD 101 og vist nok ECC40 og EF 40 i forforstærker og drivere. Højttalersystemet var et tovejs med delefilter (store luftspoler viklet på træforme) samt div. Jensen kondenatorer En 12 Kinowox bashøjttaler og en mindre mellemtone/diskantenhed, som jeg ikke kan huske, hvad var. Højttalerkabinettet var på godt og vel 50 l. Grammofonen var udstyret med Goldring pickup til både 78 & 33 1/3 og forstærkeren havde forbetonings indstillinger for både 33/45/78. Mine på det tidspunkt 7-8 årige ører blev stærkt involveret i afprøvning og test af nye tiltag med spørgsmålet: Hvad kan dine unge ører høre? Hvad er bedst nu, - eller nu? Det kunne både handle om vurdering af brum niveau, bas, diskant, S-lyde m.v. Der blev testet meget Hi-Fi på den radioforstærker, eksperimenteret med FM forsats og båndoptagere helt op til midten af 60 erne. Min reference til- og grundlag for forståelse af god lyd blev dannet i de tidlige 50 ere og op gennem 60 erne ved stereofoniens indførelse. Min vurdering af om noget som lyder godt, har altid været og er stadig subjektiv, med primær interesse for musikken og med teknikken som et muligt redskab til at optimere nydelsen at lytte til musikreproduktion. Det er ganske enkelt at sætte et mål for musikoplevelsen. Det skal være som at opleve musikken live. Man skal blive glad, medrevet, og inddraget i musikken, - glemme alt om teknikken - og hvis teknikken skulle trænge sig på, skal man kunne glæde sig over at være så heldig at have fået den til at fungere musikalsk. *optagelses metode der anvender to-mikrofon-metode evt. med dummy head. Men så er der lige

3 Hvad man ikke ved, har man som regel ikke ondt af! Efter at have oplevet et par store orgler live, var jeg klar over at de nederste oktaver i mit musikanlæg enten var svage eller helt manglede. Jeg prøvede at låne forskellige subwoofers og prøvede dem på anlægget, men det fik absolut intet at gøre med virkeligheden. Jeg blev meget hurtigt klar over den enorme udfordring, det er at lukke bølgelængder på op til meter ind i sin stue. Problemet kræver helt andre metoder en dem, man anvender ved traditionelle højttalersystemer. Yder mere skal subwooferne kunne spille naturligt og korrekt sammen med de eksisterende højttalere. Herved var LAT 500 projektet sat i værk. Jeg valgte LAT 500 enhederne ud fra deres ret geniale tekniske princip og ud fra, at det så ud til, at deres fysiske udformning var velegnet til løsning af pladsproblemer og placering i forhold til eksisterende BKS systemer. Jeg havde en forhåbning om *WAF kunne formilde husets øvrige beboere. Der opstod imidlertid et problem, idet LAT`erne var ved at udgå af produktion, ligesom anskaffelsesprisen var høj. Så bare det at købe dem for evt. senere at kassere dem, hvis de ikke kunne fungere til vort projekt, nagede mig. Vi var meget heldige, at kunne låne et par LAT 500 af Højttalerbutikken.dk (tak til Per). Så blev der eksperimenteret med åben baffle, basrefleks og trykkammer, - hvad skulle vælges? Valget skulle bl.a. træffes ud fra hensyntagen til: 1) Formålet 2) Rummet 3) Forstærkeren Åben baffle blev hurtigt en uaktuel mulighed, både m.ht. til de fysiske krav og kravene til forstærkeren. Efter beregninger og simuleringer i LAB3 programmet, blev basrefleks valgt p.g.a. dybbas og flere justerings- og afstemningsmuligheder. Subwooferen skulle være aktiv med indbygget forstærker med justeringsmuligheder af : Volumen, delefrekvens og ase. Yderligere skulle der anvendes rumtilpasning med en Digital Signal Processor (DSP) til at modvirke stående bølger og samtidig med mulighed for equalizing med boost ved 25Hz eller 30Hz. * Wife Acceptance Factor

4 Der blev fremstillet laboratoriekabinet på 50 liter med dæmpemateriale og variabel portlængde, - og med målinger og lyttetest fandtes den lavest mulige grænsefrekvens. Konceptet bygger heldigvis på et eller flere sæt ører, og deres indehaveres afgørelse af, om noget lyder rigtigt eller ej! Målegrejet er navigationsværktøjet, der hjælper os på vej til destinationen. Hvad der findes, ved vi først med sikkerhed, når vi har nået målet. Lab-systemet gik dybt og virkede overvældende med de dybe registre. Som vi forventede, var der selvfølgelig mange stående bølger, toppe og dale uden brug af DSP - og nogle lige midt i Sweet Spot (fars stol). Det var meget underholdende at bevæge sig rundt i rummet med en håndholdt lydtryksmåler, med forskellige frekvenser fra tonegeneratoren. Lytterummet er 7,5 meter x 4.2, med en vinkel, hvilket tilfører en lidt behagelig asymmetri I standard atmosfæren, hvor 1013,25 hpa, 15 C og fugt 0% er lydens hastighed ca. 340 m/sek., - i en stue dog lidt højere. Lytterummets længde er ca. en hel bølgelængde på 45 Hz. Højttalersystemet er placeret midt i stuens længde. (se grafik sidst i artiklen med Holmmålinger). Jeg insisterede på, at der skulle være 2 subwoofere både af til hensyn lydbilledet og den visuelle balance. Lige grimt i begge sider! som chefen i huset udtalte det. En anden tilsyneladende fordel ved to sub-systemer er fordeling af effektafgivelsen på to højttalere og to forstærkere. Et problem var imidlertid at få begge sub-systemer justeret ind med DSP systemet. Her måtte jeg nøjes med det bedste kompromis. En rum tid gik med fremstilling af tegninger og konstruktions ideer, som blev videregivet til møbelsnedkeren. 22 mm MDF med div. afstivninger. Hele kabinetvolumen kom til at udgøre de ca. 50 l som beregnet. Jørgen Gylling

5 Projektforløb med lange bølgelængder. og her taler jeg om et projekt omhandlende udvikling af to subwoofer, som gengiver de helt lave frekvenser, der rækker under 20 Hz, ergo bølgerlængder på over 17 meter! men også om et projekt, der får de to subwoofere til at harmonere med to BKS højttalersystemer. Opskriften : Man tager 2 stk. BKS højttalere. 2 stk. Tymphany LAT 500 / 8 Ohm 2 stk. 175 Watt subwooferforstærkere. 2 stk. Antimode 8033 DSP (Roomadaption) 2 stk. kabinetter + en masse småting. Og så er jeg klar til det teoretiske udviklingsarbejde, der begynder med simuleringer af kabinetterne baseret på LAT ernes Thiele / Small parametre. De tre parametre : fs: 28 Hz Qts: 0,4 VAS: 81 liter - indsættes i Grenanders LAB3 program. Simuleringsopgaver : Kabinet type: Basrefleks eller trykkammer? Kabinetvolumen? Dæmpevat : Fyldningsprocent? Port : Afstemningsfrekvens, diameter og længde? Det valgte system : Basrefleks : 50 liter Fyldningsgrad af dæmpevat : 50 % Portafstemningsfrekvens : 25 Hz Port : Ø 10,5 cm L 75 cm Simuleret SPL trykkammer Simuleret SPL + port basrefleks

6 LAT 500 = 2 X 10 Trods LAT ens kompakte konstruktion råder dens seks membraner over et areal svarende til to 10 bashøjttalere. Tillige bevirker LAT ens boxer-system en reduktion af kabinetvibrationer på over 90%.

7 De praktisk forsøg indledes. Lab-kabinettet på 50 liter snedkereres. Variabel port monteres. Variabel mængde dæmpevat ilægges. LAT 500 monteres. Forstærker og DSP tilsluttes og målinger kan begynde. Lab-kabinettet med forsøgsporten til højre i billedet 135 watt RMS ved 8 ohm 175 watt ved 4 ohm 250 watt musik Delefrekvensregulering fra 40 til 150 Hz Faseregulering fra 0 til 180 grader Ydre mål: 220 x 300 mm Indbygningsmål: 204 x 284 mm Indbygningsdybde: 85 mm Standby forbrug: ca. 0,5 mamp Forstærker DSP Reguleringer : Styrke, delefrekvens og fase Korrektions-frekvensområde : Hz Nøjagtighed : 1 / 82 oktav Antal filtre : 24 Arithmetic : 40 bit Frekvensrespons : Hz ( +/- 3 db) Dynamisk område : 90 db THDN : < 60 db

8 Målinger med Holm (smoothing ⅓ oktav) Nærfeltsmålinger : Blå : LAT port - Rød : LAT - Grøn : BKS bas

9 Porten Målingerne er godkendte. De færdige kabinetter er kommet fra snedkeren. Kabinetterne har været hos maler. Kabinetterne monteret. Sub erne placeres som sokkel for BSK højttalerne. Systemet er klar til udfordringerne.

10 Udfordringerne De to BKS højttalere og de to LAT 500 subwoofere skal lyde som ét samlet system. 3,8 m 3,7 m Placering af de to systemer og Sweet Spot i lytterummet. Lofthøjde 2,45 m 4,2 m Sweet spot 0,7 m 3,1 m 2,85 m 3,2 m 3,4m Justeringerne : Subwoofere relateres til BKS højttalere : Niveau, delefrekvens og fase. Højttalernes placering i rummet relateres til refleksioner fra vægflader og stående bølger. Placering af Sweet Spot realteres til max. lineær frekvensrespons. Kalibrering af DPS i Sweet Spot.

11 Faseforløb : LAT 500 relateret til BKS højttalerne : Blå = LAT 500 / Rød = BKS ) grafikken er ikke konfigureret ens af hensyn til overskueligheden. 28 Hz 42 Hz 50 Hz 75 Hz 100 Hz 150 Hz 180 Hz 200 Hz

12 Finale Målinger med Holm (smoothing ⅓ oktav) Fjernfeltsmåling i Sweet Spot (BKS + LAT) : Blå : Uden DSP - Rød: med DSP - Gul : Med DSP og Equalizer + 7 db / 25 Hz

13 Lydbilleder af toner fra Bath Abbey Organ Måling med Spectrum Analyzer i Sweet Spot Respighi, Poulenc & Rheinberger: Concertos for Organ and Orchestra Poulenc: Concerto in G minor for Organ, Strings & Timpani Respighi: Suite in G for Strings and Organ Rheinberger: Organ Concerto No. 1 in F, Op. 137 Peter King (Bath Abbey Organ) The BBC National Orchestra of Wales, François-Xavier Roth Lytterummets baggrundsstøj 16 Hz 38 Hz

14 Anlægget Musikanlægget bag projekt består af: Logitech Squeezebox NAS Harddisk med wav musikfiler Ekstern DAC,BMC-2 (Jet clock DAC og monitor krontrol) CD afspiller, HD 970 limited edition med up-grade af clock og filtre.(jet Clock og Zap) To kanals stereo buffer, katodefølger med 2 x PCC88, impedans ind mere end 5 Meg.Ohm og ud u/1000 Ohm. 2 sæt separate udgange til amps. og sub. To OVC monoblokke, PSE med 300B Western Electric, 20W, up-graderet drivere, modificerede med Duelund blokke. Lundahl udgangstransformatorer. Suprakabler Højttalersystem separat beskrevet.