Chủ đề về loa

(Đào Chi Lăng - tiếp)
Tôi mày mò nghiên cứu kỹ thuật tính toán và thiết kế loa đã từ khá lâu, nay
không có điều kiện (thời gian) để làm tiếp nữa, sách vở cũng đã "kính biếu"
hết cả rồi. Hầu hết những kiến thức mới "cập nhật" được là từ các tài liệu
kỹ thuật rải rác trong nhiều bài báo trong hoặc ngoài nước, cũng như trong
các catalog một số thùng loa hiện đại.
Theo tôi biết, các miệng loa trên thị trường hiện nay, chủ yếu là loại chất
lượng thấp và không đồng nhất, là của Trung quốc. Cũng có một số loa cũ
được tháo ra từ các thùng loa Nhật, Anh, Mỹ... Loại này thường đã được
cuốn lại hoặc rách màng, cũng không phải thứ đáng dùng.
Dù chất lượng miệng loa thế nào, nhưng nếu không có đủ các thông số cần
thiết cho việc tính toán, kết quả cũng sẽ không được như mong muốn. Các
thông số này sẽ quyết định các kích thước thùng loa, để đảm bảo cho ra âm
bass có tần số thấp và cường độ tương đối bằng nhau tại các tần số khác
nhau (đáp tuyến tần số phải khá bằng phẳng).
Khi đã có đủ các thông số (không được phép suy diễn từ những miệng loa
khác), bạn cũng cần biết loại miệng loa đó thích hợp với cấu trúc thùng loa
kiểu gì (thùng kín hay thùng hở). Có thể căn cứ vào chỏm cầu ở tâm loa,
nếu nó kín, tức là loa đó dành cho kiểu thùng kín và nếu nó có lỗ tổ ong thì
dùng cho loại thùng hở. Tất nhiên, nguyên tắc này không quá cứng nhắc và
nhiều khi vẫn bị vi phạm nhưng không ảnh hưởng nhiều lắm tới chất lượng
âm thanh.
Bạn nên thử đóng kiểu loa "subwoofer", là kiểu khá dễ tính và chất lượng
cũng đáng kinh ngạc. Kiểu này không cần miệng loa chất lượng cao nhưng
lại cho âm bass khá tròn và nặng. Bạn cần tối thiểu miệng 2 loa bass gân
cao su với đường kính chừng 12cm (có thể dùng 4, 6, 8... miệng loa). Các
miệng loa này được lắp úp (các khối nam châm hướng ra ngoài) vào một
thùng có dung tích chừng 8lit (nếu là 2 loa) và có lỗ thông hơi đường kính
chừng 8cm, cùng phía các lỗ miệng loa. Toàn bộ thùng 8lit này lại được úp
khít vào một thùng lớn hơn, dung tích gấp đôi (16lit). Đáy thùng 16lit có lỗ
thoát âm ra ngoài với đường kính chừng 10cm. Tối kỵ các kích thước là bội
số 2 của nhau, bạn tính toán sao cho các kích thước hơn kém nhau 1,3
hoặc 1,7 lần để tránh cộng hưởng quãng 8. Tại các lỗ thoát hơi của cả hai
thùng (càng xa nhau càng tốt), có gắn các ống nhựa với đường kính phù
hợp với lỗ thoát. Bạn điều chỉnh chiều dài các ống nhựa này cho tới khi có
được âm thanh bass như tiếng sấm. Trong khi điều chỉnh, bạn không thể
gắn chắc các ống nhựa vào lỗ, hãy dùng đất nặn của học sinh để trát kín
tạm thời các khe hở nhỏ. Lưu ý độ kín khít và chắc chắn của các chỗ tiếp
nối sau khi hoàn tất. Thùng loa này sẽ phát tiếng trầm chung cho cả hệ
thống và hiện là trào lưu thời thượng của hệ âm thanh đa chiều.
Chúc thành công!
"Những việc cần làm ngay"

Câu hỏi : Khi chế tạo thùng loa theo kiểu "Subwoofer" có cần phải tính
toán chiều dài của các cạnh không , hay là chỉ lấy ước lượng là thùng 8 lit
và 16 lit . Sao em thấy loa subwoofer của Creative lại chế tạo khác , mặt
trước của thùng có gắn 1 loa nhỏ chừng 10 cm , lỗ thoát hơi gắn ở mặt bên.
Thùng loa có kích thước nhỏ hơn so với kích thước thùng cùa anh ( chiều
dài của các cạnh chỉ khỏang chừng 20 cm , nhưng lại có công suất rất lớn ).
Đào Chi Lăng: Bộ loa Creative mà bạn mô tả là của PC, nó chỉ thích hợp cho chơi game
hoặc nghe MP3 giải trí trong khi đang sử dụng máy tính mà thôi. Tuy vậy,
phải thừa nhận là thoạt tiên, nó cho ta một cảm giác âm thanh khá ấn tượng.
Về mặt công suất, loại bạn đề cập chỉ khoảng 8 ~ 15W. Có một vấn đề khá
tế nhị là hiệu suất âm thanh của hệ thống loa mà ít nhà sản xuất công bố.
Thông thường, hiệu suất này chỉ đạt khoảng 2 ~ 10%; nói chung, loa chất
lượng cao thường có hiệu suất thấp do phải hy sinh cường độ cho chất
lượng âm thanh. Ta có thể thấy ngay là loa 50W với hiệu suất 2% chưa
chắc kêu to hơn 10W với HS 10% nhưng màu sắc âm thì hơn hẳn. Loa chất
lượng cao cho ra âm thanh có giải tần rộng và khá bằng phẳng, vì vậy, đạt độ
trung thực cao.
Các loa PC công suất nhỏ thường có giải tần hẹp, tuy vậy, nếu mới nghe, ta
thấy tiếng bass khá chắc và mạnh. Nhưng tinh ý một chút, bạn sẽ thấy loại
này dường như chỉ phát ra một nốt trầm theo nhịp trống mà thôi. Loại này
thường cộng hưởng ở tần số trên dưới 100Hz trong khi ta cần xuống đến
20Hz!
Vì đã lâu, tôi không tiếp tục nghiên cứu về lĩnh vực này, nên không rõ có
cuốn sách nào trình bày cụ thể về cách chế tạo loa hay không. Như tôi đã đề
cập trong một bài tham luận trước, đây là một lĩnh vực khá hóc búa và đòi
hỏi nhiều đức tính kiên nhẫn, cẩn thận và chút thông minh. Tôi đề xuất việc
chế tạo thùng loa trầm ngầm (Accoustic) chẳng qua vì đây là loại ?othời
thượng? và khá dễ chế tạo do cho phép vài sai số trong tính toán, không đòi
hỏi chất lượng miệng loa quá khắt khe nhưng cho ra âm bass khá đầy đặn.
Thực tế hiện nay có một số trường phái khác nhau, cho ra những sản phẩm
rất độc đáo. Những người cầu kỳ có thể có vài bộ loa để thưởng thức các
thể loại âm nhạc khác nhau vì hình như dù loa có tốt đến mấy, cũng chỉ thiên
về một vài thể loại mà thôi
"Những việc cần làm ngay"
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 14:37 ngày 18/03/2003

Câu hỏi : Khi chế tạo thùng loa theo kiểu "Subwoofer" có cần phải tính
toán chiều dài của các cạnh không , hay là chỉ lấy ước lượng là thùng 8 lit
và 16 lit . Sao em thấy loa subwoofer của Creative lại chế tạo khác , mặt
trước của thùng có gắn 1 loa nhỏ chừng 10 cm , lỗ thoát hơi gắn ở mặt bên.
Thùng loa có kích thước nhỏ hơn so với kích thước thùng cùa anh ( chiều
dài của các cạnh chỉ khỏang chừng 20 cm , nhưng lại có công suất rất lớn ).
Đào Chi Lăng: Bộ loa Creative mà bạn mô tả là của PC, nó chỉ thích hợp cho chơi game
hoặc nghe MP3 giải trí trong khi đang sử dụng máy tính mà thôi. Tuy vậy,
phải thừa nhận là thoạt tiên, nó cho ta một cảm giác âm thanh khá ấn tượng.
Về mặt công suất, loại bạn đề cập chỉ khoảng 8 ~ 15W. Có một vấn đề khá
tế nhị là hiệu suất âm thanh của hệ thống loa mà ít nhà sản xuất công bố.
Thông thường, hiệu suất này chỉ đạt khoảng 2 ~ 10%; nói chung, loa chất
lượng cao thường có hiệu suất thấp do phải hy sinh cường độ cho chất
lượng âm thanh. Ta có thể thấy ngay là loa 50W với hiệu suất 2% chưa
chắc kêu to hơn 10W với HS 10% nhưng màu sắc âm thì hơn hẳn. Loa chất
lượng cao cho ra âm thanh có giải tần rộng và khá bằng phẳng, vì vậy, đạt độ
trung thực cao.
Các loa PC công suất nhỏ thường có giải tần hẹp, tuy vậy, nếu mới nghe, ta
thấy tiếng bass khá chắc và mạnh. Nhưng tinh ý một chút, bạn sẽ thấy loại
này dường như chỉ phát ra một nốt trầm theo nhịp trống mà thôi. Loại này
thường cộng hưởng ở tần số trên dưới 100Hz trong khi ta cần xuống đến
20Hz!
Vì đã lâu, tôi không tiếp tục nghiên cứu về lĩnh vực này, nên không rõ có
cuốn sách nào trình bày cụ thể về cách chế tạo loa hay không. Như tôi đã đề
cập trong một bài tham luận trước, đây là một lĩnh vực khá hóc búa và đòi
hỏi nhiều đức tính kiên nhẫn, cẩn thận và chút thông minh. Tôi đề xuất việc
chế tạo thùng loa trầm ngầm (Accoustic) chẳng qua vì đây là loại ?othời
thượng? và khá dễ chế tạo do cho phép vài sai số trong tính toán, không đòi
hỏi chất lượng miệng loa quá khắt khe nhưng cho ra âm bass khá đầy đặn.
Thực tế hiện nay có một số trường phái khác nhau, cho ra những sản phẩm
rất độc đáo. Những người cầu kỳ có thể có vài bộ loa để thưởng thức các
thể loại âm nhạc khác nhau vì hình như dù loa có tốt đến mấy, cũng chỉ thiên
về một vài thể loại mà thôi
"Những việc cần làm ngay"
Được nvl sửa chữa / chuyển vào 14:37 ngày 18/03/2003

Bài viết của tác giả DCL đã cung cấp khác nhiều thông tin bổ ích tuy nhiên tôi thấy có một số điểm không chính xác:
Để có được âm trầm sâu (bước sóng dài cần có cột khí dài). Điều này hoàn toàn không đúng. Có thể thấy rõ rằng nhiều loa subwoofer có tiếng trầm xuống đến 18hz (-3db) mà không cần dài như vậy.
Làm thùng loa cũng không cần chính xác đến từng milimet như tác giả nói. Xai lệch đến dưới 1 cm cũng không có ảnh hưởng đáng kể.
Không ai biết về kỹ thuật mà đóng loa bằng gỗ đóng bàn ghế bao giờ. Ván MDF ở VN cũng chẳng thiếu.
Nếu làm loa chỉ dựa trên các công thức ý thuyết thì không được mà phải đo đạc và nghe thử.
Cái loa subwoofer mà tác giả mô tả là "acoustic" thực ra là dựa trên nguyên tắc cộng hưởng của không khí di chuyển trong ống tạo nên một bộ lọc thông dải tần âm học. Tần số cộng hưởng phụ thuộc vào độ dài và đường kính của ống. Tác giả nói là chỉnh độ dài cho đến khi tiếng bass như tiếng sấm thì tôi cũng thấy hơi lạ. Tiếng trầm nó cũng có các nốt và các cung bậc của nó không phải lúc nào cũng như tiếng sấm.
Theo tôi được biết các nhà chế tạo loa hiện nay thường quan tâm đến các thông số kỹ thuật sau:
Đáp tần (frequency reponse) Đây là thông số cơ bản nhất (đo bằng dB trên toàn dải âm tần). Khi xem thông số về đáp tần của loa phải có cả độ lệch thì mới chính xác (ví dụ +/-3dB). Tôi đã từng thấy những nhà sản xuất quảng cáo láo ghi đáp tần nhưng không có kèm độ lệch nên loa bé bằng nắm tay mà đáp tần trầm ghi là xuống đến 25hz!
Transient response (tôi không biết trong tiếng việt có khái niệm này không) mô tả mức độ phản ứng tức thời của màng loa đối với tín hiệu điện đưa vào. Thông số này cực kỳ quan trọng đối với loa chất lượng cao. Nếu màng loa có tốc độ phản ứng nhanh với tín hiệu đưa vào thì âm thanh sẽ trong sáng và ít bị méo. Khi tín hiệu tắt thì màng loa phải dừng lại càng nhanh càng tốt nếu tiếp tục rung sẽ làm nhoè các âm thanh tiếp sau. (đo bằng ms và cũng cho toàn dải âm của loa). Cái này thường được vẽ thành "đồ thị thác nước"
Độ lệch pha giữa các tần số Chỉ có một số nhà sản suất là quan tâm nhiều đến thông số này ( do bằng độ góc)
Độ phân tán âm (đo đáp tần ngoài trục loa)
Trở kháng của loa Yếu tố này chủ yếu ảnh hưởng đến tải của loa đối với ampli. Trở kháng của loa thường thay đổi theo tần số chứ không phải là con số ghi trên loa (đó chỉ là số danh định không phản ánh được nhiều)
Hiệu suất của loa thì không liên quan đến chất lượng âm thanh. Loa hiệu suất cao thì kêu to hơn thôi.
Các thông số âm học phải được đo trong các phòng tiêu chuẩn (anchoneic chamber) để tránh âm thanh phản xạ làm sai lệch.
Trong điều kiện của ta mà không có các phương tiện thì cứ dùng tai nghe thử tạm tất nhiên là không chính xác lắm.
Ở ngoài kia có quyển Tự thiết kế lắp ráp đo sửa loa thùng chất lượng cao nhưng chất lượng dịch rất kém nhiều từ kỹ thuật họ dịch ra rất khó hiểu.
Planets

Bài viết của tác giả DCL đã cung cấp khác nhiều thông tin bổ ích tuy nhiên tôi thấy có một số điểm không chính xác:
Để có được âm trầm sâu (bước sóng dài cần có cột khí dài). Điều này hoàn toàn không đúng. Có thể thấy rõ rằng nhiều loa subwoofer có tiếng trầm xuống đến 18hz (-3db) mà không cần dài như vậy.
Làm thùng loa cũng không cần chính xác đến từng milimet như tác giả nói. Xai lệch đến dưới 1 cm cũng không có ảnh hưởng đáng kể.
Không ai biết về kỹ thuật mà đóng loa bằng gỗ đóng bàn ghế bao giờ. Ván MDF ở VN cũng chẳng thiếu.
Nếu làm loa chỉ dựa trên các công thức ý thuyết thì không được mà phải đo đạc và nghe thử.
Cái loa subwoofer mà tác giả mô tả là "acoustic" thực ra là dựa trên nguyên tắc cộng hưởng của không khí di chuyển trong ống tạo nên một bộ lọc thông dải tần âm học. Tần số cộng hưởng phụ thuộc vào độ dài và đường kính của ống. Tác giả nói là chỉnh độ dài cho đến khi tiếng bass như tiếng sấm thì tôi cũng thấy hơi lạ. Tiếng trầm nó cũng có các nốt và các cung bậc của nó không phải lúc nào cũng như tiếng sấm.
Theo tôi được biết các nhà chế tạo loa hiện nay thường quan tâm đến các thông số kỹ thuật sau:
Đáp tần (frequency reponse) Đây là thông số cơ bản nhất (đo bằng dB trên toàn dải âm tần). Khi xem thông số về đáp tần của loa phải có cả độ lệch thì mới chính xác (ví dụ +/-3dB). Tôi đã từng thấy những nhà sản xuất quảng cáo láo ghi đáp tần nhưng không có kèm độ lệch nên loa bé bằng nắm tay mà đáp tần trầm ghi là xuống đến 25hz!
Transient response (tôi không biết trong tiếng việt có khái niệm này không) mô tả mức độ phản ứng tức thời của màng loa đối với tín hiệu điện đưa vào. Thông số này cực kỳ quan trọng đối với loa chất lượng cao. Nếu màng loa có tốc độ phản ứng nhanh với tín hiệu đưa vào thì âm thanh sẽ trong sáng và ít bị méo. Khi tín hiệu tắt thì màng loa phải dừng lại càng nhanh càng tốt nếu tiếp tục rung sẽ làm nhoè các âm thanh tiếp sau. (đo bằng ms và cũng cho toàn dải âm của loa). Cái này thường được vẽ thành "đồ thị thác nước"
Độ lệch pha giữa các tần số Chỉ có một số nhà sản suất là quan tâm nhiều đến thông số này ( do bằng độ góc)
Độ phân tán âm (đo đáp tần ngoài trục loa)
Trở kháng của loa Yếu tố này chủ yếu ảnh hưởng đến tải của loa đối với ampli. Trở kháng của loa thường thay đổi theo tần số chứ không phải là con số ghi trên loa (đó chỉ là số danh định không phản ánh được nhiều)
Hiệu suất của loa thì không liên quan đến chất lượng âm thanh. Loa hiệu suất cao thì kêu to hơn thôi.
Các thông số âm học phải được đo trong các phòng tiêu chuẩn (anchoneic chamber) để tránh âm thanh phản xạ làm sai lệch.
Trong điều kiện của ta mà không có các phương tiện thì cứ dùng tai nghe thử tạm tất nhiên là không chính xác lắm.
Ở ngoài kia có quyển Tự thiết kế lắp ráp đo sửa loa thùng chất lượng cao nhưng chất lượng dịch rất kém nhiều từ kỹ thuật họ dịch ra rất khó hiểu.
Planets

Chào mọi người
Hôm nay vào đây lại thấy topic này bắt đầu sôi động rồi. Tôi cũng xin có một số ý kiến.
1. Trước tiên tôi phần lớn đồng ý với ý kiến của planets. Chỉ xin nhắc là DCL có nói rõ là các loại gỗ đóng tủ , bàn ghế thường không dùng để đóng loa được.
2. Trong phần trên của ĐCL, tác giả cho rắng thiết kế cần chính xác đến từng mm, nhưng chính ở phần dưới những thông số tác giả đưa ra cho loa "subwoofer" lại toàn là "khoảng" , "chừng" và dùng chung 1 dung tích cho tất cả các loại driver.

Nếu các bạn học về sản xuất trong kĩ thuật , tôi nghĩ các bạn đều biết các giá trị đều không phải là tuyệt đối. Thông số của 1 sản phẩm bao giờ cũng là giá trị mong muốn +/- sai số. Các loại loa thường có giá trị Frequency response với sai số sai lệch 3dB. Một số loại loa xịn thì có thể có sai số nhỏ hơn 0.5dB. Việc sai lệch vài mm của thùng loa không hề ảnh hưởng nhiều lắm. Ngay cả các điện trở, tụ dùng trong bộ phân tần (crossover hay X-over) cũng thường có sai số khoảng 1%.
Cái hay của thiết kế là khi tính toán có cả các sai số để tạo ra 1 thiết kế có sai số trong khoảng mình mong muốn.
3. Về việc tần số cộng hưởng dùng chiều dài cột khí bằng 1/4 bước sóng : Điều này chỉ ứng dụng trong một số loại loa như Tapered Quarter Wave Tube , Transmission line speakers. Còn đối với các loại khác thì hoàn toàn không đúng.Rất nhiều loại loa có thể xuống khoảng 20-22Hz mà không cần dài đến vài met.
4. "Subwoofer" là loại loa chung để dùng cho những tần số thấp chứ không phải chỉ là kiểu loa như ĐCL đề cập. Kiểu loa như ĐCL đề cập là kiểu Bandpass, dùng ống không khí làm thành bộ lọc dựa trên nguyên lý ống cộng hưởng Helmholtz ( các bạn nào học về âm học chắc biết nguyên lý này).
5.Theo tôi nghĩ ,các phòng tiêu chuẩn để đo đạc chỉ cần đủ tiêu chuẩn về nhiệt độ, độ ẩm,áp suất, phải cách âm tốt ,và không phản xạ âm chứ không cần phải nằm sâu trong lòng đất như ĐCL đề cập. Tôi đã được vào một chamber tương tự . Nó nằm ngay trên mặt đất , cạnh một sườn núi và cánh đồng, cách xa các đường và khu dân cư chứ không cần đào sâu vào trong đất làm gì cho mệt.
6.Cấu trúc thùng loa phụ thuộc vào thông số của loa ( tần số cộng hưởng Fs, Qes, Qts,... , tôi không biết dịch là gì) chứ không phải chỉ phụ thuộc vào chỏm cầu ở tâm loa. Có một số driver có thể dùng cho cả thùng kín và thùng hở.
Có gì xin các bác góp ý.

Chào mọi người
Hôm nay vào đây lại thấy topic này bắt đầu sôi động rồi. Tôi cũng xin có một số ý kiến.
1. Trước tiên tôi phần lớn đồng ý với ý kiến của planets. Chỉ xin nhắc là DCL có nói rõ là các loại gỗ đóng tủ , bàn ghế thường không dùng để đóng loa được.
2. Trong phần trên của ĐCL, tác giả cho rắng thiết kế cần chính xác đến từng mm, nhưng chính ở phần dưới những thông số tác giả đưa ra cho loa "subwoofer" lại toàn là "khoảng" , "chừng" và dùng chung 1 dung tích cho tất cả các loại driver.

Nếu các bạn học về sản xuất trong kĩ thuật , tôi nghĩ các bạn đều biết các giá trị đều không phải là tuyệt đối. Thông số của 1 sản phẩm bao giờ cũng là giá trị mong muốn +/- sai số. Các loại loa thường có giá trị Frequency response với sai số sai lệch 3dB. Một số loại loa xịn thì có thể có sai số nhỏ hơn 0.5dB. Việc sai lệch vài mm của thùng loa không hề ảnh hưởng nhiều lắm. Ngay cả các điện trở, tụ dùng trong bộ phân tần (crossover hay X-over) cũng thường có sai số khoảng 1%.
Cái hay của thiết kế là khi tính toán có cả các sai số để tạo ra 1 thiết kế có sai số trong khoảng mình mong muốn.
3. Về việc tần số cộng hưởng dùng chiều dài cột khí bằng 1/4 bước sóng : Điều này chỉ ứng dụng trong một số loại loa như Tapered Quarter Wave Tube , Transmission line speakers. Còn đối với các loại khác thì hoàn toàn không đúng.Rất nhiều loại loa có thể xuống khoảng 20-22Hz mà không cần dài đến vài met.
4. "Subwoofer" là loại loa chung để dùng cho những tần số thấp chứ không phải chỉ là kiểu loa như ĐCL đề cập. Kiểu loa như ĐCL đề cập là kiểu Bandpass, dùng ống không khí làm thành bộ lọc dựa trên nguyên lý ống cộng hưởng Helmholtz ( các bạn nào học về âm học chắc biết nguyên lý này).
5.Theo tôi nghĩ ,các phòng tiêu chuẩn để đo đạc chỉ cần đủ tiêu chuẩn về nhiệt độ, độ ẩm,áp suất, phải cách âm tốt ,và không phản xạ âm chứ không cần phải nằm sâu trong lòng đất như ĐCL đề cập. Tôi đã được vào một chamber tương tự . Nó nằm ngay trên mặt đất , cạnh một sườn núi và cánh đồng, cách xa các đường và khu dân cư chứ không cần đào sâu vào trong đất làm gì cho mệt.
6.Cấu trúc thùng loa phụ thuộc vào thông số của loa ( tần số cộng hưởng Fs, Qes, Qts,... , tôi không biết dịch là gì) chứ không phải chỉ phụ thuộc vào chỏm cầu ở tâm loa. Có một số driver có thể dùng cho cả thùng kín và thùng hở.
Có gì xin các bác góp ý.

Tôi thấy có bài viết này khá hay
http://www.aloha-audio.com/library/speaker-design1.html
Mời mọi người cùng xem.
Planets

Tôi thấy có bài viết này khá hay
http://www.aloha-audio.com/library/speaker-design1.html
Mời mọi người cùng xem.
Planets

Thêm cái này nữa. Xin lỗi vì tôi không dịch ra được vì dài quá.
THE CYNICAL SPEAKER DESIGNER'S COOKBOOK
by
Ken Kantor, NHT
I. The Amateur (or "Blind Faith") Approach
1. Are you sure you really want to build a loudspeaker?
Consider your conscious motivations: because all commercially avail
able speakers are overpriced, or, because you have a radical theory
that you are certain will advance the state-of-the-art, or, because
you think it will be educational and fun. Each the result of essen
tially flawed reasoning.
2. Define the desired performance specifications.
Carefully study the published specs on IRS's and WAMM's, then basi
cally figure out how close to perfect you want your new speaker to
be.
3. Determine number and size of the drivers required.
Me***ate on the desired specs, ruminate on your personal design
philosophy (minimalist vs. go-for-broke), deliberate about subtle
crossover points. The number and size of the drivers you will need
will come to you in a flash of intuitive inspiration.
4. Buy best drivers you can afford from a mail-order catalog.
Always believe the manufacturer's data, even if it seems a bit
over-optimistic. Tests show that expensive European drivers with
impressive cast frames sound the best.
5. Choose enclosure type and figure out dimensions.
Sealed, vented, transmission-line, isobaric, passive radiator,
infinite baffle, bandpass and dipole are viable choices; you alone
must decide which method is clearly superior, but vastly underrated
by the "mainstream" industry.
6. Pick crossover points.
If the catalog says "midrange unit: 200 Hz to 6,000 Hz", you are
home free. Try to dig out that old Audio Amateur article that proved
you can eliminate all interference lobing up to 25 KHz with the
proper combination of quasi-first-order networks and phase-lag com
pensation. Ignore input impedance.
7. Build it.
Be sure to use the densest material available to you, and brace
generously. Weight equals quality in the world of speakers. This is
a great opportunity to buy some neat new power tools.
8. Listen to it.
Don't panic. Tower's theorem proves conclusively that there exists
somewhere a recording that will make any speaker sound wonderful.
This is a great opportunity to buy some neat new CD's.
9. Reverse the phase of one or more drivers.
Depending on whether you prefer an excessive peak or an excessive
dip at 3,000 Hz, and whether you like a more "defined" or a more
"spacious" stereo image.
10. Objectively verify your design.
Compare it favorably to your friend's $2,500 audiophile speakers in
every area but the "lower mids".
II. The Professional (or "Mid-fi") Approach
1. Consider introducing a new loudspeaker.
Because sales of existing products are slow, or because you see a
hole in the market "a mile wide", or, because your dealers are bug
ging you for a "full-line", or, because you have a theory that you
think will fly in the underground press. All the results of capi
talistic greed.
2. Define your budget.
Engineering wants a higher budget, but sales wants a lower retail
price. Sales always wins until Accounting does a profit analysis 6
months later and demands immediate price increase.
3. Define target performance specifications.
Analyze the competition. Subtract a few Hz from their low-end
cutoff. Multiply their power rating by 1.5. Most importantly, add
10% to their dealer margin. Also, be absolutely positive that each
and every spec is better than your less expensive products and worse
than your more expensive products to avoid endless dealer and cus
tomer inquiries.
4. Determine number and size of the drivers required.
Fuss with the budget, ponder the competition, second-guess the mar
ket; then pick the number and size of the drivers you will use.
Analytical approaches like Thiele-Small modeling and computerized
directivity analysis may be helpful, but the answer is almost always
2 or 3.
5. Submit your driver specs to your supplier or production dept.
Complain because your 6.5" woofer costs you more than their 8"
woofer costs them. Complain because, despite the price, the factory
refuses to guaranty Qts of Fs to better than 20%. Complain because
delivery is 16 weeks. Find a new supplier, fire the chief engineer.
It doesn't help.
6. Choose your enclosure type, finalize dimensions.
If your company's very first speaker product was a sealed design,
dealers and press will expect a sealed system, otherwise they will
expect a vented system. And that's that. Using driver response and
parameters measured from pre-production samples, reconfirm enclosure
dimensions and finalize crossover points.
7. Design crossover circuit.
Try to achieve target response with one capacitor and, if absolutely
necessary, an inductor per driver. A few resistors are also allowed.
Whatever happens, call the input impedance "8 ohm nominal".
8. Build and evaluate prototype.
Weeks of listening tests. Hours and hours of measurements to try and
comprehend the listening tests. Call on key dealers, reps and
friends for input. sort through mountains of contradictory advice
and conflicting opinions. Attempt to fix any obvious problems by
adjusting the crossover, since 5,000 drivers are already on order.
9. Produce and sell the new loudspeaker.
If the engineers are within 20% of their original budget, they are
happy. If the salespeople are within 50% of their original sales
forecast, they are amazed.
10. Send the product out for review.
Stereo Review says, "Of all the loudspeakers we have ever tested,
this is certainly one. Compares to speakers costing more." Ste
reophile says, "Not bad for a cheap American speaker. No, I disagree
completely; it didn't seem at all American in flavor." Consumer
Reports says, "82%." Audio just prints Heyser spirals.
III. The NHT (or "Ideal") Approach.
1. Begin a new loudspeaker development project.
Initial product definitions arise from quarterly product meetings.
Considerations include market con***ions, dealer and customer
requests, technical developments and individual ideas. Schedule and
cost targets are established. size and appearance approaches are
suggested.
2. Preliminary engineering review.
Engineering Dept. studies project details. Development schedule and
budget are outlined. A preliminary Bill of Materials showing all
parts required to build project, along with estimated costs, is
generated. Labor times are estimated. Rough performance specifica
tions are drafted.
3. Official product development begins.
Engineering data is reviewed by Marketing, Production, and Finance
Departments. If approved, a product development form is signed and
development funds are allocated. Marketing presents sales plan and
forecasts.
4. Detailed engineering review.
Computer simulation techniques are used to find required enclosure
dimensions, driver parameters and crossover network topology.
Existing drivers are evaluated for applicability to product. any new
technical approaches are tested in the lab. all necessary prototype
enclosure, crossover and driver assembly drawings are produced on
CAD system.
5. Purchasing begins.
Prints are delivered to our cabinet factory for sample construction
and cost analysis. Prints are sent to various driver and crossover
vendors, along with engineering suggestions about construction
methods. Retail price is fixed. Typically, dealer cost is estimated
at 50% of full retail price, and internal product cost (including
labor, etc.) at 50% of dealer cost.
6. First prototypes constructed.
In 4 to 8 weeks samples are received and first prototypes are
assembled. detailed listening tests and measurements of all types
are conducted for at least 6 more weeks. Frequently 2nd or 3rd
driver samples are required. Drivers are finalized first and pro
duction orders placed. This leaves about 1 month to tweak the cros
sover before its production order must be placed. Gradually, proto
types are refined to finished level, and final Bill of Materials is
created.
7. Production engineering and pilot run.
Production Department plans assembly, test and packaging procedures.
When parts are available, 50 pieces are assembled as a pilot run.
These are checked for performance verification. Final documentation
is generated, including assembly drawings, parts list, reference
curves, owner's manual. Several pieces are supplied to packaging
vendor for design and test shipping of carton.
8. Pre-selling phase.
Product is publicly announced. Sales forecasts are refined. Pilot
run units are used for sales, photo and press samples.
9. Mass production and distribution.
Production parts arrive and are assembled typically 6 to 8 months
after completion of Phase 3, depending on product complexity and the
number of driver sample iterations required. Monthly production per
product ranges approximately from 200 pieces to 2,000 pieces.
IV. NHT Design Philosophy.
GENERAL:
1. Good performance in a loudspeaker means the ability to recreate
in a home environment, as faithfully as possible the musical and
ambient information contained in a broad variety of properly made
recordings.
2. Loudspeaker design should seek to balance a variety of important
performance factors, rather than optimizing a few.
3. Psychoacoustics is the key to meaningful future loudspeaker
improvement, through the reconciliation of objective and subjective
product assessment.
4. All aspects of performance and theory need to be constantly
re-evaluated; each new product should be designed individually and
without an unconsidered reliance on existing products and technol
ogies.
5. Product performance should be justifiable based on accepted
technical standards; marketing driven engineering trends are to be
avoided.
SPECIFIC:
1. Providing a first-arrival that is spectrally flat from 200 Hz to
5000 Hz is the single most important job of the speaker designer.
First arrival must be measured in a listening room with a high
resolution time-domain system, exponentially-windowed FFT at 2
meters.
2. Obtaining a balanced steady-state spectrum at the intended on-
axis listening position is also very crucial. This is determined
using a swept 1/3 octave pink noise signal and a voltmeter. This
goal is ruler flat response from 150 Hz to 20 KHz. Response below
150 Hz is boosted by 1 dB or so to obtain a better subjective bal
ance in the case of an LF cutoff above 40 Hz. Deep bass is measured
using near-field swept sinewaves in the listening room.
3. Short-term reflections arising from within the cabinet, within
the driver or from external cabinet features have a significant
effect on perceived tonal accuracy and imaging precision, and should
be minimized to the greatest extent possible. This is best accom
plished through careful cabinet and driver design, and through
unconventional cabinet shapes.
4. Longer-term reflections from room boundaries, while unavoidable,
can be reduced somewhat by the careful selection of cabinet shape
and system radiation pattern. Angling the primary radiation axis
away from room boundaries and towards the listener, and restricting
the midrange polar pattern to the extent compatible with item 2
(above), gives significant sonic benefits.
5. Reducing IACC results in better stereo imaging and a subjec
tively preferable ambience presentation. This can be achieved with
no penalty by aiming in the speaker radiation to arrive at the lis
tener's head at an azimuth angle of close to 26 degrees. This has an
extra benefit of stabilizing the stereo image against head movement,
through time-intensity trading.
6. The burden of spectral accuracy is on the drivers. With properly
designed units, first and second order crossovers can usually
achieve excellent results. Specialized higher-order network topol
ogies are generally not a cost-effective contributor to speaker
sound, and can even degrade woofer damping.
7. A sealed enclosure is clearly preferable in systems with woofers
up to 8". Vented systems can obtain a lower F3 for a given size and
efficiency, but are vulnerable to infrasonics and are subject to
detuning with parameter drift. for these reasons avoid vented sys
tems with an Fb above 35 Hz.
8. Comparatively benign performance factors include phase response,
time alignment and THD. No clear and consistent advantages can be
attributed to any particular diaphragm construction material.
Expensive crossover components that do not obviously alter the net
work's voltage magnitude response do not improve (or degrade) the
sound in any way.
Planets