ตอนที่ 3 ปรับแต่งค่าตู้ลำโพง
ตอนที่ 1 https://www.facebook.com/groups/791461357947350/permalink/1892504631176345/ ตอนที่ 2 https://www.facebook.com/groups/791461357947350/permalink/1892952047798270/
ตอนนี้เราจะปรับค่าของตู้ลำโพง ให้สามารถสร้างได้จริงๆ เสียงดีและไม่ทำให้ลำโพงพัง!!
- เมนูหลักของโปรแกรม
ตู้บางขนิดสามารถทำให้ลำโพงของคุณพังได้จริง ๆ ถ้าคุณจ่ายไฟให้กับลำโพงเยอะ ๆ และตู้ของคุณก็พยายามขับลำโพงให้เล่นในความถี่ที่คนออกแบบลำโพงไม่ได้ออกแบบมาอีก ซึ่งส่วนนี้จะแก้อย่างไร ผมก็จะพูดถึงต่อไป
แต่ก่อนอื่นผมขอแนะนำโปรแกรมและชื่อที่ผมจะใช้เรียกเมนูสำคัญนี้ก่อน
- Select plot type ซึ่งเพื่อความสั้นอละเขียนง่ายผมจะขอเรียกว่า “เมนูมุมมอง” ซึ่งในภาพคุณจะเห็นปุ่มด้านบน ที่เขียนว่า Transfer function magnitude ซึ่งเมื่อกดแล้วก็จะมี เมนู ย่อยให้ดูดังภาพ
- Project parameter หรือผมขอเรียกว่า “เมนูปรับแต่ง” แยู่ด้านซ้ายล่างของหน้าจอ มีเมนูให้เลือกเช่น Driver Box Vents
- เมนูมุมมอง
ผมจะขอแนะนำเมนูทมุมมองอย่างคร่าว ๆ ก่อน และมุมมองบางมุมมองจะไม่มีข้อมูลถ้าใส่ค่าลำโพงไม่ครบ
Transfer function magnitude - ใช้ดูว่าตู้จะส่งผลอย่างไรกับเสียงที่ความถี่ต่าง ๆ โดยไม่คำนึงถึงความดังที่เปิด ซึ่งจะแสดงส่วนต่าง ไปจาก SPL หลัก
Transfer function phase - เฟสของเสียง (ผมไม่แน่ใจนะคิดว่าน่าจะเป็นต่ำแหน่งห่างจากลำโพง 1 เมตร)
Group Delay - ดูว่าตู้ลำโพงจะทำให้เสียงกระชับ เสียงนุ่ม หรือเสียงเบรอ
Maximum Power - Maximum SPL เมนูผมไม่ได้ใช้ ค่า parameter มีไม่พอ
Amplifier apparent load power (VA) - ดูว่าแอมแ์จะมี load ขนาดไหน
SPL - ความดัง
Cone excursion - การเคลื่อนของดอกลำโพง
Impedance - ค่า impedance ของดอกลำโพง Impedance phase - ค่าเฟส impedance ของดอกลำโพง
Transfer function magnitude (PR) Transfer function phase (PR) Cone excursion (PR)
เหมือนตัวด้านบน แต่จะเป็นค่าของ PR Passive radiator หรือดอกพาสซีพ นั่นเอง
Air Velocity - คือความเร็วลมในท่อลม Gain - คือเสียงที่เสริมจากท่อลม
Rear port คือท่อลมด้านหลังลำโพง Front port คือท่อลมด้านหน้าลำโพง Interchamber Port คือ ท่อลมระหว่างห้องหน้าลำโพงและหลังลำโพง
Transfer function magnitude (EQ/Filter) Transfer function phase (EQ/Filter) Group Delay (EQ/Filter)
เป็นอีกชุดหนึ่ง แต่สำหรับ EQ และ Filter ตรงตัวเลย
- เมนูปรับแต่ง
Driver - ปรับจำนวนดอกลำโพง (driver) และวิธีติดตั้ง ปุ่ม edit ด้านขวาน่าจะไว้เปลี่ยนลำโพงแต่เวอร์ชันนี้บัค
Box - ปรับขนาดตู้และจูนปรับความถี่ตู้ เมนู Advance ด้านล่างใช้ปรับค่าการสูญเสียพลังงานของตู้
Vent - ไว้ปรับขนาดของท่อลม และคำนวณความยาว
Signal - ไว้ปรับความแรงของสัญญาณจากแอมป์
Filters - ไว้ใส่ Filter และ EQ
Advance - ไว้ปรับแต่ค่าอื่นๆ เช่น สภาพอากาศ วิธีจำลองแบบอื่นเช่น transmission line
Project - เป็นที่จดบันทึกช่วยจำ
- อันดับแรกให้เลือกที่ เมนูมุมมอง Cone excursion ก่อน
- จากนั้นเลือกเมนูปรับแต่ง Signal ใส่ค่า System input power ด้วยกำลังที่เราจะขับลงไป อาจจะใช้ค่ากำลังขับของแอมป์ หรือ ค่า Power Handling (RMS) ของลำโพงก็ได้
โปรแกรมจะคำนวณค่า Cone excursion หรือการเคลื่อนที่ของกรวยลำโพง ออกมา
ดูที่กราฟคุณจะเห็นเส้นแนวนอนสีแดงบางๆ ที่ 19 mm ซึ่งก็คือค่า Xmax ที่ใส่ไว้ตั้งแต่ใส่ค่าลำโพง และเส้นแดงหนาๆ หน่อยคือค่า Cone excursion
การดูหน้านี้คือเราจะต้องทำอย่างไรก็ได้ค่า Cone excursion ไม่เกิน Xmax เพราะถ้าเกิดเกินขึ้นมามันจะทำให้ลำโพงคุณมีเสียงแปลกๆ เวลาเล่นความถี่ในย้านที่เกิน หรือถ้าเกินมากๆ มันอาจจะทำให้ลำโพงของคุณพังไปเลยก็ได้
- ตัวอย่าง Cone excursion ที่เป็นปัญหา ตัวอย่างนี้ผมใช้ลำโพง Dayton TCP115-4 40W Xmax 4 mm เอามาใส่ตู้ 6 order band pass คุณจะเห็นว่าค่า Cone excursion นั้นเกิน Xmax ไปเยอะมาก รูปแบบนี้ถ้าเอาไปทำตู้และใช้แบบนี้เลยมันจะทำให้ลำโพงพังแน่ ๆ
- วิธีแก้ 1 ใส่ Filter เราสามารถใส่ filter เพื่อลดความถี่ต่ำๆ ได้ นึกภาพใส่ C ที่ดอกแหลม แต่ woofer ต้องใช้ตัวใหญ่ ๆ หน่อย ในตัวอย่างผมจะใส่ high pass filter Linkwitz-Riley ที่ 26Hz (วิธีใส่ผมให้ไปลองเองไม่ยาก เลือกเมนูปรับแต่ง Filter แล้วกด add)
ก็จะได้ผลลัพท์ออกมาตามนี้ ซึ่งก็ยังเกินอยู่ดี ดังนั้นต้องแก้ต่อด้วย…
- วิธีแก้ 2 ลดกำลังไฟ
กลับไปที่เมนูปรับแต่ง Signal ลองลด input power ลงจนกว่าจะต่ำกว่า Xmax นั่นคือกำลังสูงสุดที่คุณจะใช้แอมป์ขับได้ ซึ่งเมื่อกำลังน้อยลงเสียงก็จะเบาลงไปด้วย
- ลองมาดูมุมมอง SPL จะเห็นว่าความดังสูงสุดมันจะอยู่ที่ 90dB ที่ตำแหน่งฟัง 1m เท่านั้นเอง คุณจะจำลองความดังที่ระยะต่างๆ ดูด้วยก็ได้ โดยการแก้ Distance เป็นค่าต่างๆ เช่น 2m 4m
ลองดูว่าความดังเท่านี้เพียงพอต่อการใช้งานหรือไม่ ถ้าไม่ก็คงจะสรุปได้ว่าลำโพงนี้ไม่เหมาะกับการใช้งาน ไม่คุ้มค่ามี่จะสร้างมันขึ้นมา
- เอาหละกลับมาที่ Sundown U-6.5 กันดีกว่า ต่อไปเราอยากจะไปดูขนาดของท่อลมกัน เลือกเมนูมุมมอง Front port - Air Velocity หรือความเร็วลม
การจะเลือก Front หรือ Rear ให้ดูที่ชนิดของตู้หรือดูที่รูปก็ได้ ถ้าท่อลมอยู่ด้านหน้าดอกห็เลือก Front ถ้าอยู่หลังเช่น ตู้แบบ Vented ก็จะอยู่ที่ Rear หรือถ้าเป็น 6 order ก็จะมีทั้ง 2 ข้างเลย
(ส่วน seal กับ passive ไม่ต้องเลือกนะ มันไม่มี)
- ปรับแต่งท่อลม เมื่อเข้ามาก็จะเห็นว่ากราฟทะลุล้นขอบจอเลย ให้เลือกเมนูปรับแต่ Vents จะเห็นสาเหตุนั่นคือท่อลมของเราเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่แค่ 4.7 cm
หน้านี้เราจะต้องพยายามตั้งค่าให้ความเร็วลมไม่ควรเกิน 17 m/s ซึ่งก็คือ 5% ของความเร็วเสียงในอากาศ และห้ามเกิน 34 m/s หรือ 10% ความเร็วเสียง ไม่อย่างนั้นคุณจะได้ยินเสียงลมกระพือเวลาเปิดลำโพงดังๆ ในกรณีที่เกิน 17m/s ไปเล็กน้อย คุณสามารถใช้ท่อลมปากโค้งๆ (Flare) ช่วยได้
- วิธีลดแรงลม มี 2 วิธีคือ 1. เพิ่มขนาดท่อลม ที่ช่อง Vent diameter หรือ 2. ลดกำลังขับที่เมนูปรับแต่ง Signal
คุณสามารถกดที่รูปวงกลมด้านล่างคำว่า Shape เพื่อเปลี่ยนเป็นสี่เหลี่ยมได้ซึ่งก็จะให้ใส่เป็นความกว่้างและสูงแทน
เมื่อปรับเสร็จในตัวอย่างคุณจะเห็นว่าท่อลมจะต้องมีความยาวถึง 300cm หรือ 3 เมตร ซึ่งเป็นไปไม่ได้ ทำให้ถึงจุดที่ยากของการออกแบบแล้ว คือจะทำอย่างไรให้ได้ค่าที่พอดี
อีกช่องหนึ่งเผื่อมีคนสงใส End Correction คือค่าชดเชยความยาวของท่อลม แต่โปรแกรมเวอร์ชันนี้มันบัคแก้ไม่ได้ ซึ่งก็ปล่อยไว้อย่างนั้นแหละไม่ต้องไปแก้อะไร บอกคร่าวๆ ว่าตำแหน่งของท่อลมนั้นสามารถมีผลต่อความยาวของท่อได้ด้วย ซึ่งอันนี้มันก็มีอะไรแปลก ๆ อยู่ เอาว่าเดี๋ยวมาเล่าให้ฟังทีหลังดีกว่า
- ปรับค่าสุดท้าย วิธีการก็ตรงไปตรงมา กระโดดไปกระโดดมาตามเมนูมุมมอง และปรับค่าไปเรื่อยๆ จนพอใจ มีทริกนิดนึงสำหรับ 4 order band pass
- จูนความถี่ตู้ด้านท่อลม ให้เท่ากับ ด้านปิด จะได้เสียงที่ดีที่สุด
- ตู้ด้านท่อลมยิ่งใหญ่ ยิ่งดัง แต่ก็ต้องแลกด้วยช่วงความถี่ที่แคบลง
สมมติว่าผมพอใจค่าตามนี้ ต่อไปก็คำนวนขนาดสุดท้ายของตู้ลำโพง
- ปริมาตรสุดท้ายของตู้ เนื่องจากปริมาตรที่โปรแกรมคำนวณออกมาเป็น ปริมาตรของอากาศ เท่านั้น คุณจะต้องบวกปริมาตรที่ลำโพงจะกินพื้นที่อากาศในตู้เข้าไปด้วย เช่น คุณจะหันด้านหลังลำโพงไปทางห้องปิดซึ่งมีขนาด 1.52 ลิตร สมมติว่าลำโพงกินที่ 1.8 ลิตร คุณก็รวมขนาดเข้าไป เป็นตู้ปิดต้องมีขนาด 3.32 ลิตร และกลับกัน ถ้ากรวยลำโพงมีช่องจุอากาศได้มากคุณก็ต้องไปลบออกจากปริมาตรตู้ฝั่งท่อลมด้วย และก็อย่าลืมรวมปริมาตรท่อลมเข้าไปด้วย โดยให้คิดว่าท่อลมนั้นเป็นวัตถุตัน ๆ (ดูเส้นประสีเทา) ไม่เอาอากาศในท่อไปรวมเป็นอากาศในตู้
V ฝั่งตู้ปิด = Vอาการตู้ปิด + V ดอกลำโพง V ฝั่งท่อ = Vอาการตู้ฝั่งท่อ + V ท่อ - V กรวยลำโพง
- แถม 1 Group Delay (GD) อันนี้ผมแถมเรื่อง Group delay (ใช้คำว่าแถมเพราะยังไม่มั่นใจ) GD สามารถบอกถึงความ punchy ของเบสได้ และถ้ามีเยอะมันอาจจะทำให้รู้สึกว่าเบสเบลอได้เหมือนกัน
ตอนนี้ผมพยายามหาความเกี่ยวข้องระหว่าง group delay กับ transient response อยู่ (ซึ่งมันก็อาจจะไม่เกี่ยวกันก็ได้นะ) แต่ที่แน่ๆ คือยิ่งมี GD ยิ่งน้อยยิ่งดี
อ่านเพิ่มเติมที่ https://audiojudgement.com/group-delay-explanation-measurement-audio/ https://en.wikipedia.org/wiki/Group_delay_and_phase_delay#Group_delay_in_audio
ในตัวอย่างกราฟเขียวเป็น vented ดอก Aiyima RF-317L-8 จูนความถี่ที่ 54Hz จากที่ฟังเบสตัวนี้จะเบลอนิดๆ (หรือใครจะเรียกว่านุ่มลึกก็แล้วแต่) และจริงๆ คือต้องมองด้วยว่าท่อลมนั้นยาวเกือบ 50cm ซึ่งก็เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เบสเบลอเช่นกัน ส่วน TCP115 นี่ GD เยอะมาก ไม่เหมาะกับ 6 order band pass จริงๆ แหละ มี Sundown ที่ดูดีหน่อย
- แถม 2 เมนูปรับแต่ Box Advance (เรียกแถมเพราะข้อมูลคลุมเครือ)
ถ้ากดไปที่ Advance ที่หน้าเมนูปรับแต่ Box จะมี Q มาให้เราตั้งค่า
Ql คือ การสูญเสียพลังงานจากกล่องรั่ว ไม่รั่วเลย = 30 รั่วน้อย = 15 รั่วมาก = 10
Qa คือ การสูญเสียพลังงานจากวัสดุ damping ไม่มีวัสดุบุเลย = 120 บุแค่บางส่วน = 80 บุผนังทุกด้าน = 20
Qp คือ การสูญเสียพลังงานจากท่อลม ท่อลมที่ยื่นไปในอากาศทั้งสองข้าง = 70 ท่อลมที่ยื่นไปในอากาศหนึ่งข้าง = 80 ท่อลมที่ทั้งสองด้านติดผนัง = 90 ท่อลมที่ด้านหนึ่งโค้ง (flared) = 120 ท่อลมที่โค้งสองด้าน = 140
ส่วน Qicl นี่ผมไม่มีข้อมูล
ค่าต่างๆ นี้ผมเอาข้อมูลจากโปรแกรม VituixCAD
ค่าพวกนี้สุดท้ายจะเอาไปคำนวน การสูญเสียพลังงานรวมของกล่อง หรือ Qt วิธีคำนวณจะเหมือนกับเอา R มาขนานกัน (กลับส่วนแล้วมาบวกกัน) โดยปกติแล้วเขาจะใช้ Qt ประมาณ 7 ถ้าตู้เป็นไม้ มีรูเล็กๆ เยอะ อากาศรั่ว ก็ปรับลดลง ถ้าเอาตู้ไปทาสีเคลือบอีกชั้นอากาศรั่วยากก็ปรับขึ้น ปกติแล้ว Qt จะไม่น้อยกว่า 3 และไม่มากกว่า 20
