[闲聊] 建立主动分音:录音接口实作DSP+喇叭改造

楼主: carstenan (carstenan)   2022-02-28 05:48:20
主动分音是让你喇叭的高/中/低音单体,直接接受频率响应调整好的讯号,并且由独立的
扩大机推动单体,跳过多音录喇叭通常会有的分音电阻/电容/电感,好处是你会获得出乎
意料之外纯净的好声音,代价是你要准备多音路的DAC,扩大机还要处理 DSP 频率响应设
定,但我和 DIYAudio 上的许多网友,都认为喇叭 DIY 是音响类别里面投资报酬率最高
的项目。只要你愿意学习理解一下喇叭和频率响应的一些基本原理。我也只是略知一二,
先弄一个简配版供参考。
我建议你可以先 google 看一下喇叭主动分音在搞什么,然后决定你要不要动手。需要的
额外工具,就是麦克风, 电动起子(如果有需要可以顺便钻个木头螺丝孔), 瑞士刀上面的
小手锯 (万一喇叭单体跟你现有喇叭箱体有点不合),这次的范例,刚好想升级手上的落
地喇叭 (Xavian Carisma),
Step-1: 挑选喜欢的低音/中音/高音单体,并且安装到箱子上面
这基本上要了解所谓的 T/S 参数,然后根据单体特性与声音需求 (低音, 吸音处理
),安排你的箱体几何和材料,可以很复杂,但也可以很简单,大概参考一下你喜欢的喇叭成品,然后去网站挑选
大小差不多但更厉害的单体
[1a] 单体怎么挑,可以看教学如
https://site.diy-loudspeakers.com/guidelines, 或是 DIYAudio 网站之类的用家评论
口碑
[1b] 单体去哪买,一般还是从国外进口比较便宜,PartsExpress, Audio-Hi.Fi,
madisound 都是我常消费的地方
[1c] 箱子怎么设计,可以唸书/用软件模拟,但是简单说就是你需要多少低频,你
就要根据中低音单体的参数提供相对应容积
如果不想算,你就看大家 6.5吋都用 20L, 8吋多用30L 箱体,然后直接跟木
工订做,我都是这样
[1d] 你可能会需要的工具,如果你要自己作箱子,那你会需要比较专业的木工工作
台/夹子/胶... 之类的,但我不会,我都委托木工工作室,一对 20~30L 的桦木夹板箱体
大概 6000~12000 NTD, 看你要求材料和客制化程度,你如果找厉害的职业木工作钢烤或
是在国外,这部分钱会多两三倍吧。
[1e] 你也可以买套件 (ex. Jantzen 或是 AOS),但我觉得套件还是被赚一手而且
套件主要是为了贪图他们搭配好的被动分音。
Step-2: 准备收音器材:
你需要弄一个麦克风,不需要很贵,PartsExpress 的 IMM-6麦克风 (Amazon到台含运价
35USD)可配合手机平板使用,而且送软件,我觉得就够了
MiniDSP 的 Umik1/2 大概 80~200 USD, 或是 PartsEpress 比较高阶的 Omnimic
大概 300 USD, 后两者是 USB接口,要接电脑,我是用 Omnimic, 功能比我需要的还多。
更贵的也有,看个人喜好,说有校正什么的,我觉得广告噱头。你也可以跳过这步骤,直
接看单体厂商的手册,但我觉得你最后合体之后,成品也是要再次校正一次频率响应,所
以35 USD小钱不要省。或者你也可以用手机收音,找个 spectrum analysis 的APP。
Step-3: 准备分音器硬件:
分音器作的事情 (以两音路高/低音单体来说),是把两音路的左右声道讯号
(Left/Right),多复制一份,变成 (L1, L2, R1, R2) 然后把 L1/R1 的低音讯号滤除
(High-Pass filter) 送给高音扩大机,把 L2/R2 作高音滤除 (low pass filter) 送给
低音扩大机。其实喇叭里面的被动分音也是在做这件事情,但是我们可以提前作,在讯号
还没转换成类比之前处理,降低失真以及减少讯号转换次数。主动分音可以在DAC之后的
类比作 (例如车用系统),也可以在数位类比转换(DAC)之前作,我推荐在数位作,这样讯
号污染比较少,听起来明显效果最好。但是你如果在数位作,你的 L1/L2/R1/R2 就要一
起准备四路 DA (一般DAC只有两音路)。我推荐的分音器硬件,两百块美金大概就是
miniDSP 2x4HD (四路输出数位分音,但类比输出只有1V rms),300美金大概是 Motu M4
(四路输出,解面操作较丰富),但我推荐 600 USD的 Motu Ultralite Mk5,这个有八音
路输出,而且 DA品质不错,设定也够丰富,但缺点是大概要一天了解他的接口,而且要
调整需要接电脑 (同价位也有 Motu Ultralite AVB 用手机网页控制),我推荐 MK5 或
是 AVB 的原因是,他的输出类比音量可以分开调整也可以连动调整,比较方便,而且
Motu 现在在 MacOS, Windows, Linux 都可以用,AVB 则可以透过 http 控制。你如果觉
得 600 USD 超出预算,也可以上 ebay 标一下前几代,例如 Ultralite 大概每往前一代
会少 100 USD (但要查手册,有USB, 而且软件 Cuemix FX 有 DSP 支援, Ultralite
MK3 起应该都有),或是二手同公司高阶产品 828 mk2 (二手大概 250USD), 828 mk3
(350 USD), 828X (550 USD), 到最新的 828ES (1000 USD)
数位主动分音,之所以推荐录音接口,主要是因为他的讯号比 MiniDSP 干净,功能
更多 (也更复杂), 让你一次搞定 DAC, 数位分音, 空间修正。如果预算购,也推荐看看
RME, Metric Halo, Prism Sounds 之类产品,品质更好。
Step-4: 量测个别单体的频率响应:
建议先把单体装到箱子之后量测,因为你之后的聆听状态是这样。然后打开你的麦克风准
备收音,再拨放麦克风公司送的测试 mp3 (一种是像电视没讯号的全频白噪音,另一种是
低频扫到高频再扫到低频的 sin waves, 两种都可以,测出来有差,但我觉得看你心情就
好,网络上应该也可以找到这种档案)。然后拨放的时候,你的喇叭一次只接一音路 (高
音/中音/低音分三次测),麦克风固定放在测试单体的前面10cm 左右,音量从小慢慢往大
声调整到定值 (ex.平缓区 70dB or 85dB 如图一):
[4a] 音量达到平稳区的时候,截图存盘, 然后换下一颗单体,你可以量很多次取
平均顺便拉 confidence interval,也可以量不同角度或左右声道分开量,但我懒,通常
只量一声道/只量一次。也不是工作或学术出数据,不用太严谨,频谱这种东西本来就大
略看看就好。
[4b] 4a 的目的,是为了找出这颗单体的可用频率范围 (分频点),通常可用范围
,大概是主要的平稳区,往左右两边一直到起伏超过 +/-6dB 的点 (图一)
[4c] 你只要量好这个,就知道怎么设定分频点了,以我的 Case, 我高音会设定
从 1200 Hz 开始 HPF, 然后用什么斜率衰减就看你心情在录音接口里面选
(12,18,24,30 ...dB/octave, 表示每两倍频率振幅减低多少 dB),以我这次更换高音和
低音单体来说,我的分频点选择 1200 和 500 Hz。
以白话来说,这个步骤是要知道你合唱团的每个成员,可以唱多高/多低,然后你要决定
他唱音乐的那些部分。
Step-5: 在录音软件上设定DSP分频
在录音盒的软件操作接口上,设定把 L/R 声音讯号复制到 L1/R1, L2/R2, L3/R3,在
MOTU 的 Cuemix FX 接口上,就是设定三个 Bus channel 分别输出到类比输出
Analogue 1/2, 3/4, 5/6 (新版的 Motu接口,是矩阵式 mapping, 比较好),然后在第三
个 "Out" sheet 上,设定三组类比输出的 DSP 频谱 filter,通常都先把讯号输出的音
量调到最大,然后用录音接口或是扩大机来作衰减 (实际上可依据VR的品质决定)。
Step-6: 全频谱的相对音量调整:
底中高三个单体组合后,你还要作一次盒体后的频率响应量测,确定整体的频谱平值,避
免哪一个喇叭唱太大声或太小声。一样先把每一个喇叭都调到最小声,然后把其中一声道
调到你习惯的音量,接着拨放音频测试轨,一边看着麦克风量测频率响应,一边依序把第
二个单体的音量往上调 (一直到平坦区对齐第一个喇叭的平坦区),第三组一样从小声往
上调整音量,结束。
最后,如果你的录音接口,有多轨音量同时调整 (在 Motu, 是 "Out" 页面底下的
"Monitor" 打勾),设定后就可以把勾选的 channels 一起调整音量。
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https://flic.kr/p/2n5WdCY
图一: Xavian Carisma 三音路喇叭改
原本设计的高音和低音单体,可以参考 Troel 的套件网页
(http://www.troelsgravesen.dk/CSM.htm ) 里面低音单体相同,高音单体差不多等级。
可以知道,Carisma 大概是追求小体积,给出一定程度的低音增幅 (原本中音已经可以唱
到 80Hz, 但用地二颗中音 8545k00 在增加低频量感,但是这种六吋单体下潜有限,就算
换高价位 SEAS, 只能增加Q弹感 (在YY宫主推荐下,就买了),无法大幅增加力道 (箱体
限制)。但是真正限制 Carisma 表现的是原本的高音单体,这颗R2604/833000 是一千多
块一颗的便宜货色,以低价单体来说当然不算差,但以现代角度,实在无法跟上Be/陶瓷/
气动甚至钻石高音的程度,那种空气感/音场拟真,都差很远,所以这次改装差最多的部
分就是在我经济范围内 & 单体孔径差不多的限制下,弄一个厉害的货色 (Bliesma T34B)

开声心得:
一开始觉得:还好啊,T34B 好像没有传说中这么猛,我书架喇叭用的 ScanSpeak
D3004/604010 一样是Be高音,但便宜 20%,但听了一两天,觉得音场更开阔自然,的确
没骗人。低频我还在习惯当中.....
作者: ancca (小小)   2022-02-28 08:05:00
电子分音要入门就找环扩最快、以前pioneer LX8x都有支援、可以先尝尝鲜真有兴趣再投入资金
作者: djboy (雞尾酒)   2022-02-28 09:21:00
作者: odanaga (PixiyON)   2022-02-28 12:14:00
作者: chantilas (凉烟)   2022-02-28 13:58:00
先推
作者: yys310 (有水当思无水之苦)   2022-02-28 20:31:00
作者: jeeyi345 (letmein)   2022-02-28 21:50:00
感觉接近 diy 了
作者: BootingZ (布丁)   2022-02-28 22:06:00
推一个技术文
作者: abula1300 (bu)   2022-03-01 12:37:00
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