forum.zelfbouwaudio.nl

Ik wil hieronder berichten over een experiment dat ik afgelopen week eindelijk heb kunnen uitvoeren, geïnspireerd op een white paper van Putzeys en Grimm over de LS1 van Grimm Audio. Daarin staat geschreven 'The narrow cabinet places the baffle step frequency in the middle of the vocal range, resulting in a dry top end and woolly low-mids.' . Grimm kiest daarom voor een brede baffle en legt de bafflestep-ondergrens bij 300Hz, vanaf welke frequentie het oor in staat is '[to] clearly discern direct sound, first reflections or reverberant sound'. Zeker als je de nieuwe Purifi-mid-woofer gaat inzetten (mijn wens) waarvan het midden zo goed schijnt te zijn, lijkt een brede kast dan betere keuze te zijn (al adviseert Purifi op hun site anders). Ik vroeg me af: hoe klinkt het verschil tussen een brede en een smalle baffle? Klinkt breed beter?

Ik had een afgedankte kast liggen met een baffle van 18 x 38 (B x H) cm (zie onder), twee planken afvalhout van 50 x 60 cm, de 6,5" mid-woofer van Purifi en de DXT tweeter (H1499) van SEAS. Het idee was zo'n plank als kraag op de kleine kast te monteren, de drivers met een Hypex FA123 aan te sturen, met en zonder plank, steeds vlak gefilterd op de tweeteras en in een A/B-vergelijk het verschil te beluisteren. De bouwkwaliteit zou alleen waar nodig groot genoeg worden om verstoring van het experiment, zoals door rammelende onderdelen, te voorkomen.

Eerst heb ik in LspCAD een optimale configuratie van drivers gezocht, eentje waarbij de bafflestap zo geleidelijk mogelijk verloopt en zo min mogelijk correctie voor een vlakke karakteristiek op de as nodig is. In LspCAD kun je ideaaltypische drivers invoeren waarvan je de frequentiekarakteristiek niet, de TS-parameters wel kunt invullen. Hieronder het model van de smalle kast van 18 x 38 cm (BxH) met de tweeter 10 cm van de bovenrand en de woofer op 25 cm daaronder: De kleine baffle levert zonder filtering dit resultaat met de tweeter (rood), de mid/woofer (blauw) en samen (zwart): De frequentieresponse van de mid-woofer neemt bij hogere frequenties door de bafflestep toe, maar daarna af omdat de inductie van de spreekspoel de weerstand verhoogt en zo via-via het afgestraalde vermogen verlaagt. Met de extra baffle-plank van 50 x 60 cm (B x H), nu met de woofer 13 cm van de rand om de bafflesteppiek gelijk al wat af te vlakken, krijg je dit resultaat: De bafflestep is duidelijk naar lagere frequenties verschoven, wat te verwachten was. Een nog hogere baffle van bijv 75 cm zou bafflestep en de piek daarvan in de woofer-mid verder verlagen. De dips tussen 1000 en 1500 Hz zijn te wijten aan de positionering op de baffle. Met deze configuratie ben ik aan de slag gegaan en dit is het monster geworden: De extra-baffle zit voldoende trillingsvrij klemvast en kan eenvoudig verwijderd worden voor een A/B-vergelijk. Rechts en links zitten provisorisch afrondingen (kartonnen koker in vieren verdeeld) bevestigd om randreflecties te onderdrukken. Zonder die afrondingen klinkt een zangstem hoorbaar minder scherp ruimtelijk omlijnd. Die afronding is bij de smalle baffle weggelaten, omdat het effect daarvan op de luisterafstand (2m) klein is, gezien de kleine afstand tussen rand en speaker-as.

De bafflestep vind je (natuurlijk) ook in de metingen terug. Hieronder de frequentiekarakteristiek van:

1. de woofer-mid van de kleine baffle zonder filter (donkerblauw ) en met LR4 LP-filter (lichtblauw),
2. de grote baffle zonder filter (donderrood/bruin) en met LR4 LP-filter (lichtrood),
3. met de tweeter er bij (de lijnen rond 75dB) op de kleine (blauw) en de grote baffle (rood).

Steeds is geprobeerd om de karakteristieken van beide baffles via de DSP op de as van de tweeter zo goed mogelijk gelijk te trekken zodat eventuele klankkleurverschillen niet daardoor komen. Met de Hypex AB kan ik steeds kiezen tussen de twee bijpassende filters. Op de metingen zie je het patroon van de simulatie terug: de bafflestep wordt weggefilterd. Tot zover niets verrassends. Hoe verschilt nu de klank?
De smalle kast klinkt inderdaad opvallen warm, of wollig vergeleken met de brede kast. Blijkbaar hoor je bij de brede baffle dat een deel van de geluidsenergie door de lagere geplaatste bafflestepcorrectie verdwijnt die bij de smalle nog aanwezig is, ook al zie je dat niet terug op de metingen op de tweeteras. De invloed van de afstraling van de as af is dus hoorbaar en groot.
Ik snap nu ook waarom kleine smalle kasten zo geliefd zijn: niet alleen omdat de WAF beter ligt en de afstraling gunstiger is (minder last van hoekreflectie), maar ook omdat ze aangenaam warm klinken.
Negatief geformuleerd klinkt een mid-woofer in een kleine kast donker en zwaar. Wil je bijvoorbeeld klassieke muziek optimaal weergeven, dan kan ik me voorstellen dat brede kasten realistischer klinken, al kan ik die vergelijking bij gebrek aan muziekinstrumenten hier niet maken.

Wat vind je van de bafflebreedte terug in de nagalm? Ik weet nu dat de klank wordt bepaald door een mix van 'direct sound, first reflections or reverberant sound' waarbij de directe klank domineert, maar de andere de klank 'inkleuren'. Hoe 'evenwichtiger' dat gebeurt door driver, baffle en luisterruimte, hoe beter de luidspreker klinkt, verwacht ik (cf. Toole). Mijn relatief kleine luisterruimte heeft vrijwel geen nagalm, maar met REW kun je wel de Decay laten uitrekenen. Hieronder eerst die van de kleine, dan van de grote baffle: Analyse: vergeleken met de kleine, geeft de grote baffle een evenwichtiger aflopend frequentieverloop in de 'naklank' en klinkt het gebied tussen 700 en 2000 Hz luider, tot 4dB toe. Ik kan dat verschil tot nu toe niet waarnemen. Ik vraag me wel af: Waar komt daar die energie daar vandaan? En: Klinkt een kast beter als die afval geleidelijker verloopt? Is het zinnig om met een 'filler-driver' aan de achterkant de naklank te lineariseren?

Mooi experiment! Ik vermoed dat een flinke set off-axismetingen wel meer inzicht gaat geven, al zeggen de laatste plaatjes ook wel iets over wat je dan mag verwachten. Het is natuurlijk een kwestie van de power curve, die bij grote baffles nu eenmaal anders is dan bij kleine (gegeven een rechte on-axismeting).

Er speelt nog meer mee, zoals je in een draadje op DIYaudio ook kunt lezen: een kleine baffle bundelt in een bepaald frequentiegebied ook meer dan een grote. Dat voelt tegennatuurlijk, maar even goed werkt het wel zo.

Het dilemma van grote baffles is natuurlijk dat je de bafflestep brengt in een frequentiegebied waar de luisterruimte ook nogal meespeelt. Eigenlijk wordt de correctie daarmee minder zinvol, omdat je niet aan de voorkant rekening kunt houden met de opstelling en met de akoestische eigenschappen van de ruimte. Omgekeerd geredeneerd moet je dan misschien pas gaan corrigeren als de luidspreker is opgesteld op z’n definitieve plek.

Ik wist niet dat de powercurve zo belangrijk was voor de klankkleur on-axis beluisterd en filterde altijd op de tweeter-as af. Dom, weet ik nu. Je moet rondom meten en die metingen op een of andere manier (hoe?) meewegen met de on-axis response. Die hoeft dus niet ultravlak te zijn, zegt niet alles over de klank on-axis in je luisterruimte. Maar wat van de luisterruimteeffecten (reflectie, galm, staande golven) meegemeten moet worden voor een meting van de klank daarin, is me vooraf niet duidelijk.

Ik vraag me ook af vanaf welke frequentie de powerresponse rondom nog bepalend is voor de klankkleur. Hoe hoger de frequentie, hoe minder je vooraan daarvan hoort, gezien de demping in je luisterruimte. Van het toevoegen een rugtweeter, een alternatieve bafflestepcorrectie, bijvoorbeeld heb ik weinig gemerkt, dus vanaf een bepaalde frequentie moet het op je luisterplek minder hoorbaar zijn dat je powerresponse door de bafflestepcorrectie inzakt.

Het zou mooi zijn als je de bafflestep kon omzeilen: een hoge BF-frequentie voor de woofer die je affiltert voor de bafflestep opkomt en een lage bafflestep voor de tweeter, die dan na de bafflestep in actie komt, samen met een rugtweeter. Een monopool over het hele frequentiebereik dus.

Tip: ga het boek "Sound reproduction" van Floyd Toole eens lezen. Toen ik 'm jaren geleden kocht had ik 'm in twee weken uit...

In mijn ervaring is off-axis gedrag relevant vanaf ca 100 Hz. Volgens div. literatuur is het gebied van ca 500 - 2000 Hz dominant in perceptie van klankkleur, al is in mijn ervaring het deel boven 2000 Hz ook belangrijk qua afstraalgedrag. Uit den boze zijn smalbandige variaties zoals dips, of erger, pieken off-axis.

Wat betreft die brede baffle: een relatief kleine driver t.o.v. de breedte van de baffle gedraagt zich als een puntbron bij frequenties waarin pieken en dips door diffractie ontstaan. Een hele flinke afronding is aan te raden. Een grotere driver kan ook helpen omdat die op die frequenties wat meer bundelt en daardoor minder energie naar de hoeken van de baffle straalt.

Ook even in de gaten houden, destijds bij een demo van deze luidspreker werd er stevig geduid op de afrondingen, en dan aan aan de onderzijde, die zeker van belang was in deze opzet, en de tweeter ook aan de onderzijde, niet boven, maar onder de Bas/mid.
Dit was juist ook de klank en de effecten die men benutte c.q. gebruikten.
De combi tweeter onder en de afronding onder was een bewuste keuze. Bruno was daar heel duidelijk over.

Interessant

Ga je echt niet horen, die afronding aan de onderkant. Het meet wel mooier, goed voor de recensies.

Net als bij de Grimm, ben je bij open baffle ook die wolligheid kwijt, zoals bekend van de kleine kast monitor. Je bent daarnaast altijd afhankelijk van wat ze in de studio hebben gedaan. Op gehoor moet je dan een compromis zoeken. Of met je EQ verschillende presets instellen. Kan betekenen dat je het gebied zoals jij dat aangeeft bewust wat terug neemt bij bepaalde opnames.

jeroen_d schreef:

Ga je echt niet horen, die afronding aan de onderkant. Het meet wel mooier, goed voor de recensies.

Als je bedoelt dat die misschien niet meer het verschil maakt als er links en rechts al een flinke afronding zit, kan ik daar wel inkomen. Al zou ik zelf geen mogelijkheid onbenut willen laten om het toch nog iets te verbeteren.

Ik heb zelf nog nooit een dome op een (relatief) brede baffle zonder radius gehoord die natuurgetrouw klonk. Met een flinke radius, al dan niet gecombineerd met waveguide klopt het vaak wel. Kan naar mijn mening alleen maar komen door diffractiepieken on-axis en bijbehorende dips off-axis en vice versa.

Inderdaad is een toonregeling geen luxe bij popmuziek omdat daar zeer divers wordt afgemixt, van dun tot dik laag. Linkwitz klaagde na zijn zorgvuldig optimaliseren van zijn Lx521 niet voor niets in een presentatie over slechte opname- en afmixmethoden. Te vergeefs. Gelukkig zijn sommige opnames weergaloos mooi, bijv Andreas Schiff die Schubert op fortepiano speelt. Alsof je bij een Schubertiade tegenover de piano zit.

Het zou mooi zijn als je de hoorbare kleuring door de baffle (niet veroorzaakt door de ruimte) bij gelijkblijvende on-axis-meting eenvoudig kon meten zodat je die kunt optimaliseren. Een manier is om rondom metingen te doen, bijv elke 30 graden. Dat levert nogal veel data op die allemaal interpretatie vraagt. Biedt de power response hier een eenvoudigere oplossing? Dat kan in Boxsim makkelijk gesimuleerd worden. Vergelijk je bij min of meer gelijkblijvende on-axis-response de power responses van de brede met de smalle baffle (stippellijn) dan zie je onder dat bij de brede baffle de power response tussen 600 en 2000 Hz een bult vertoont, terwijl dus de smalle baffle juist warmer klinkt. Ik snap dit nog niet.

Ik volg dit draadje met belangstelling. Dat je nu dit soort zaken eenvoudig kunt meten betwijfel ik toch. Je zit nu eenmaal met geheel verschillende energie verdelingen in de ruimte met enerzijds in-wall, de maximum brede baffle en anderzijds een kast ter breedte van de speakers units. En alles daar tussen in. Beide kunnen op de luisterplek geheel gelijk meten maar geven toch een verschillende gehoormatige impressie. OB's hebben dan weer hun heel eigen dynamiek m.b.t. baffle breedte.

Ik wil proberen beter te snappen wat je wel kunt meten in een simulatie of in het echt. Zo hoop ik verbanden te ontdekken die ik later wanneer meten lastiger of onmogelijk is, kan inzetten om de juiste keuzes te maken, of verkeerde voorkomen.

Je zou eens kunnen beginnen met een literatuuronderzoek. Kan mij niet voorstellen dat gedurende de afgelopen 50 jaar niet al een paar meter papers er over geschreven is.

Wat bedoel je precies met hoorbare kleuring door de baffle?

En wat Peter zegt klopt, er zijn genoeg onderzoeken naar dit probleem. Sterker nog, Toole, Olive etc hebben zeer goede correlaties gevonden tussen bepaalde gemeten eigenschappen en subjectief ervaren kwaliteit. Er zijn zelfs diverse onderzoeken naar de invloed van specifieke reflecties op klankkleur en ruimtelijkheid (o.a. drie papers van Søren Bech).

Ronkel schreef:

Wat bedoel je precies met hoorbare kleuring door de baffle?

Het effect dat ik boven beschrijf betreft de (on)balans tussen direct en indirect geluid dat je oor integraal waarneemt bij een vlakke curve on-axis. Recapitulerend: De geluidsenergie die je met de bafflestepcorrectie BSC daartoe wegfiltert, verdwijnt uit de geluidservaring, niet alleen on-axis, maar ook off-axis en dat heeft gevolgen: De smalle baffle heeft dezelfde vlakke karakteristiek on-axis als de brede, maar klinkt door de hogere BSC-frequentie duidelijk warmer, niet door het directe geluid, maar het indirecte uit de late reflecties of het galmveld begrijp ik. On-axis afregelen is dus niet voldoende voor een uitgebalanceerd geluid. Dit effect zou je dus niet horen in een dode kamer. Wat ik buiten beschouwing wil laten is de specifieke klankkleur door directe reflecties en staande golven van een ruimte. De nagalmtijd afhankelijk van frequentie zal wel van invloed zijn.
Ik zal Toole er eens op naslaan, omdat het meeste dat je over de bafflestep leest niet verder komt dan het verloop en de on-axis correctie daarvan.

De frequentie waarop de baffle step optreedt heeft invloed op je vroege laterale reflecties en inderdaad daarmee op de klankkleur. Ik ken geen enkele literatuur die een correlatie beschrijft tussen de bafflestep-frequentie en subjectieve correctheid van klankkleur, al is het natuurlijk prima mogelijk dat die er is. Wat in ieder geval relevant is, is de afwezigheid van abrupte overgangen in het frequentieverloop on-axis, off-axis en in het totale akoestische vermogen.

Over de gewenste sterkte van vroege laterale reflecties verschillen de meningen, maar de meeste mensen prefereren een wat breder afstraalpatroon boven smal. Dit heeft met name invloed op de grootte van het geluidsbeeld. Mijn ervaring is wel dat dit in een gemiddelde ruimte een trade-off is tussen scherpte en grootte.

Feit is wel dat met name de vloerreflectie, evt. plafondreflectie en mogelijk die van de wand achter de speaker een verstorende invloed kunnen hebben op zowel klankkleur als ruimtelijke weergave (zie o.a. Bech, Timbral aspects of reproduced sound in small rooms I en II, Spatial aspects of reproduced sound in small rooms). Voor een gesloten speaker zie ik zelf als belangrijkste nadeel dat een smalle baffle zorgt voor meer energie richting die wand achter de speaker in het laag/middengebied en daarmee kamfiltering en kleuring, zeker als de speaker relatief dichtbij de muur staat en/of de luisterafstand relatief groot is.

Dit is wat mij betreft ook de crux trouwens, je kunt een speaker niet los zien van de ruimte waarin die geplaatst is.

Ik laat in mijn zoektocht de vroege reflecties nog even buiten beschouwing, maar bekijk het vanuit de geluidsenergie. Ik concludeer dat de geluidsenergie in het lage midden, dat je bij een kleine baffle gezien de hoge bafflestepfrequentie op de as niet wegfiltert, via late reflecties in de luisterruimte door je oor aan de klank wordt toegevoegd, terwijl je die toevoeging dus op de tweeteras niet meet (was vlak gefilterd). De frequentieafhankelijke demping van de ruimte zal daarbij meewegen. Een kleine box zal in een grote ruimte met meer demping in het lage midden lichter klinken, vermoed ik. Een meetmethode van het effect zal dan de ruimteïnvloed inderdaad mee moeten nemen. Als dit klopt, is de powerresponse van de box niet de gezochte maat, redeneer ik hardop. Ik ben bang dat Pjotr gelijk krijgt.

(Ik laat dus ook het effect van de staande golven van de ruimte die kleine boxen in het laag kunnen helpen bas te leveren, ook buiten beschouwing.)

Wieger61 schreef:

(Ik laat dus ook het effect van de staande golven van de ruimte die kleine boxen in het laag kunnen helpen bas te leveren, ook buiten beschouwing.)

Staande golven = nagalm. Dus technisch gezien neem je ze mee. Om het nog wat complexer te maken

[OT] ik denk de hele tijd dat er "Breda" als topic titel staat...

markbakk schreef:

Staande golven = nagalm. Dus technisch gezien neem je ze mee. Om het nog wat complexer te maken

Dank je

markbakk schreef:

Wieger61 schreef:

(Ik laat dus ook het effect van de staande golven van de ruimte die kleine boxen in het laag kunnen helpen bas te leveren, ook buiten beschouwing.)

Staande golven = nagalm. Dus technisch gezien neem je ze mee. Om het nog wat complexer te maken

Staande golven heb je beneden de Schroeder frequentie en galm daarboven. Bass management vraagt dan ook om een andere aanpak in het omgaan met je akoestiek dan die van galm.

Leuk experiment!

jeroen_d schreef:

Staande golven heb je beneden de Schroeder frequentie en galm daarboven. Bass management vraagt dan ook om een andere aanpak in het omgaan met je akoestiek dan die van galm.

Nee, het is hetzelfde fenomeen. De Schroederfrequentie is een bedachte grenswaarde die bepaalt bij welke frequentie de staande golven een (min of meer) stochastische verdeling (=galm) gaan kennen. Draai het maar eens om, wat zou galm dan anders moeten zijn?

Voor staande golven moet er wel een golf kunnen ontstaan, oftewel er moet uitslingergedrag zijn. Dat krijg je alleen met een Q > 0,71 Denk niet dat je dat boven Schroeder frequentie gaat halen in een gewone huiskamer. Je zit dan al heel snel in het far field. Ben het wel met Jeroen eens, m.i. hou je boven de Schroeder frequentie alleen reflecties over.