[閒聊] 建立主動分音:錄音介面實作DSP+喇叭改造

[carstenan (carstenan)]

主動分音是讓你喇叭的高/中/低音單體，直接接受頻率響應調整好的訊號，並且由獨立的
擴大機推動單體，跳過多音錄喇叭通常會有的分音電阻/電容/電感，好處是你會獲得出乎
意料之外純淨的好聲音，代價是你要準備多音路的DAC,擴大機還要處理 DSP 頻率響應設
定，但我和 DIYAudio 上的許多網友，都認為喇叭 DIY 是音響類別裡面投資報酬率最高
的項目。只要你願意學習理解一下喇叭和頻率響應的一些基本原理。我也只是略知一二，
先弄一個簡配版供參考。

我建議你可以先 google 看一下喇叭主動分音在搞什麼，然後決定你要不要動手。需要的
額外工具，就是麥克風, 電動起子(如果有需要可以順便鑽個木頭螺絲孔), 瑞士刀上面的
小手鋸 (萬一喇叭單體跟你現有喇叭箱體有點不合)，這次的範例，剛好想升級手上的落
地喇叭 (Xavian Carisma)，

Step-1: 挑選喜歡的低音/中音/高音單體，並且安裝到箱子上面
     這基本上要了解所謂的 T/S 參數，然後根據單體特性與聲音需求 (低音, 吸音處理
)，安排你的箱體幾何和材料,可以很複雜，但也可以很簡單，大概參考一下你喜歡的喇叭成品，然後去網站挑選
大小差不多但更厲害的單體
     [1a] 單體怎麼挑，可以看教學如
https://site.diy-loudspeakers.com/guidelines, 或是 DIYAudio 網站之類的用家評論
口碑
     [1b] 單體去哪買，一般還是從國外進口比較便宜，PartsExpress, Audio-Hi.Fi,
madisound 都是我常消費的地方
     [1c] 箱子怎麼設計，可以唸書/用軟體模擬，但是簡單說就是你需要多少低頻，你
就要根據中低音單體的參數提供相對應容積
          如果不想算，你就看大家 6.5吋都用 20L, 8吋多用30L 箱體，然後直接跟木
工訂做，我都是這樣
     [1d] 你可能會需要的工具，如果你要自己作箱子，那你會需要比較專業的木工工作
檯/夾子/膠... 之類的，但我不會，我都委託木工工作室，一對 20~30L 的樺木夾板箱體
大概 6000~12000 NTD, 看你要求材料和客製化程度，你如果找厲害的職業木工作鋼烤或
是在國外，這部分錢會多兩三倍吧。
     [1e] 你也可以買套件 (ex. Jantzen 或是 AOS)，但我覺得套件還是被賺一手而且
套件主要是為了貪圖他們搭配好的被動分音。

Step-2: 準備收音器材:
你需要弄一個麥克風，不需要很貴，PartsExpress 的 IMM-6麥克風 (Amazon到台含運價
35USD)可配合手機平板使用，而且送軟體，我覺得就夠了
     MiniDSP 的 Umik1/2 大概 80~200 USD, 或是 PartsEpress 比較高階的 Omnimic
大概 300 USD, 後兩者是 USB介面，要接電腦，我是用 Omnimic, 功能比我需要的還多。
更貴的也有，看個人喜好，說有校正什麼的，我覺得廣告噱頭。你也可以跳過這步驟，直
接看單體廠商的手冊，但我覺得你最後合體之後，成品也是要再次校正一次頻率響應，所
以35 USD小錢不要省。或者你也可以用手機收音，找個 spectrum analysis 的APP。

Step-3: 準備分音器硬體:
分音器作的事情 (以兩音路高/低音單體來說)，是把兩音路的左右聲道訊號
(Left/Right)，多複製一份，變成 (L1, L2, R1, R2) 然後把 L1/R1 的低音訊號濾除
(High-Pass filter) 送給高音擴大機，把 L2/R2 作高音濾除 (low pass filter) 送給
低音擴大機。其實喇叭裡面的被動分音也是在做這件事情，但是我們可以提前作，在訊號
還沒轉換成類比之前處理，降低失真以及減少訊號轉換次數。主動分音可以在DAC之後的
類比作 (例如車用系統)，也可以在數位類比轉換(DAC)之前作，我推薦在數位作，這樣訊
號汙染比較少，聽起來明顯效果最好。但是你如果在數位作，你的 L1/L2/R1/R2 就要一
起準備四路 DA (一般DAC只有兩音路)。我推薦的分音器硬體，兩百塊美金大概就是
miniDSP 2x4HD (四路輸出數位分音，但類比輸出只有1V rms)，300美金大概是 Motu M4
(四路輸出，解面操作較豐富)，但我推薦 600 USD的 Motu Ultralite Mk5，這個有八音
路輸出，而且 DA品質不錯，設定也夠豐富，但缺點是大概要一天了解他的介面，而且要
調整需要接電腦 (同價位也有 Motu Ultralite AVB 用手機網頁控制)，我推薦 MK5 或
是 AVB 的原因是，他的輸出類比音量可以分開調整也可以連動調整，比較方便，而且
Motu 現在在 MacOS, Windows, Linux 都可以用，AVB 則可以透過 http 控制。你如果覺
得 600 USD 超出預算，也可以上 ebay 標一下前幾代，例如 Ultralite 大概每往前一代
會少 100 USD (但要查手冊，有USB, 而且軟體 Cuemix FX 有 DSP 支援, Ultralite
MK3 起應該都有)，或是二手同公司高階產品 828 mk2 (二手大概 250USD), 828 mk3
(350 USD), 828X (550 USD), 到最新的 828ES (1000 USD)
    數位主動分音，之所以推薦錄音介面，主要是因為他的訊號比 MiniDSP 乾淨，功能
更多 (也更複雜), 讓你一次搞定 DAC, 數位分音, 空間修正。如果預算購，也推薦看看
RME, Metric Halo, Prism Sounds 之類產品，品質更好。

Step-4: 量測個別單體的頻率響應:
建議先把單體裝到箱子之後量測，因為你之後的聆聽狀態是這樣。然後打開你的麥克風準
備收音，再撥放麥克風公司送的測試 mp3 (一種是像電視沒訊號的全頻白噪音，另一種是
低頻掃到高頻再掃到低頻的 sin waves, 兩種都可以，測出來有差，但我覺得看你心情就
好，網路上應該也可以找到這種檔案)。然後撥放的時候，你的喇叭一次只接一音路 (高
音/中音/低音分三次測)，麥克風固定放在測試單體的前面10cm 左右，音量從小慢慢往大
聲調整到定值 (ex.平緩區 70dB or 85dB 如圖一)：
      [4a] 音量達到平穩區的時候，截圖存檔, 然後換下一顆單體，你可以量很多次取
平均順便拉 confidence interval，也可以量不同角度或左右聲道分開量，但我懶，通常
只量一聲道/只量一次。也不是工作或學術出數據，不用太嚴謹，頻譜這種東西本來就大
略看看就好。
      [4b] 4a 的目的，是為了找出這顆單體的可用頻率範圍 (分頻點)，通常可用範圍
，大概是主要的平穩區，往左右兩邊一直到起伏超過 +/-6dB 的點 (圖一)
      [4c] 你只要量好這個，就知道怎麼設定分頻點了，以我的 Case, 我高音會設定
從 1200 Hz 開始 HPF, 然後用什麼斜率衰減就看你心情在錄音介面裡面選
(12,18,24,30 ...dB/octave, 表示每兩倍頻率振幅減低多少 dB)，以我這次更換高音和
低音單體來說，我的分頻點選擇 1200 和 500 Hz。
以白話來說，這個步驟是要知道你合唱團的每個成員，可以唱多高/多低，然後你要決定
他唱音樂的那些部分。

Step-5: 在錄音軟體上設定DSP分頻
在錄音盒的軟體操作介面上，設定把 L/R 聲音訊號複製到 L1/R1, L2/R2, L3/R3，在
MOTU 的 Cuemix FX 介面上，就是設定三個 Bus channel 分別輸出到類比輸出
Analogue 1/2, 3/4, 5/6 (新版的 Motu介面，是矩陣式 mapping, 比較好)，然後在第三
個 "Out" sheet 上，設定三組類比輸出的 DSP 頻譜 filter，通常都先把訊號輸出的音
量調到最大，然後用錄音介面或是擴大機來作衰減 (實際上可依據VR的品質決定)。

Step-6: 全頻譜的相對音量調整:
底中高三個單體組合後，你還要作一次盒體後的頻率響應量測，確定整體的頻譜平值，避
免哪一個喇叭唱太大聲或太小聲。一樣先把每一個喇叭都調到最小聲，然後把其中一聲道
調到你習慣的音量，接著撥放音頻測試軌，一邊看著麥克風量測頻率響應，一邊依序把第
二個單體的音量往上調 (一直到平坦區對齊第一個喇叭的平坦區)，第三組一樣從小聲往
上調整音量，結束。
    最後，如果你的錄音介面，有多軌音量同時調整 (在 Motu, 是 "Out" 頁面底下的
"Monitor" 打勾)，設定後就可以把勾選的 channels 一起調整音量。

=================================================
https://flic.kr/p/2n5WdCY

圖一: Xavian Carisma 三音路喇叭改
原本設計的高音和低音單體，可以參考 Troel 的套件網頁
(http://www.troelsgravesen.dk/CSM.htm ) 裡面低音單體相同，高音單體差不多等級。
可以知道，Carisma 大概是追求小體積，給出一定程度的低音增幅 (原本中音已經可以唱
到 80Hz, 但用地二顆中音 8545k00 在增加低頻量感，但是這種六吋單體下潛有限，就算
換高價位 SEAS, 只能增加Q彈感 (在YY宮主推薦下，就買了)，無法大幅增加力道 (箱體
限制)。但是真正限制 Carisma 表現的是原本的高音單體，這顆R2604/833000 是一千多
塊一顆的便宜貨色，以低價單體來說當然不算差，但以現代角度，實在無法跟上Be/陶瓷/
氣動甚至鑽石高音的程度，那種空氣感/音場擬真，都差很遠，所以這次改裝差最多的部
分就是在我經濟範圍內 & 單體孔徑差不多的限制下，弄一個厲害的貨色 (Bliesma T34B)
。

開聲心得：
一開始覺得：還好啊，T34B 好像沒有傳說中這麼猛，我書架喇叭用的 ScanSpeak
D3004/604010 一樣是Be高音，但便宜 20%，但聽了一兩天，覺得音場更開闊自然，的確
沒騙人。低頻我還在習慣當中.....




--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 61.230.58.79 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Audiophile/M.1645998506.A.8A1.html
推 ancca: 電子分音要入門就找環擴最快、以前pioneer LX8x都有支援、
→ ancca: 可以先嚐嚐鮮真有興趣再投入資金
推 djboy: 推
推 odanaga: 推
推 chantilas: 先推
推 yys310: 推
推 jeeyi345: 感覺接近 diy 了
推 BootingZ: 推一個技術文
推 abula1300: 推分享
推 SURREALTMR: 推一個.最近也在找錄音介面..