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Variazione fase su 3 misurazioni di un woofer |
Il discorso sulle fasi è un po’ critico in SW, visto che si possono avere variazioni di latenza, e quindi di inizio della risposta impulsiva, anche molto grandi: per farvene un’idea, basta che fate una registrazione continua di un segnale sinusoidale e guardare come varia il punto d’inizio della sinusoide; oppure ripetete più volte una risposta impulsiva e guardate se il punto d’inizio del primo impulso è costante nel tempo. Capite subito che se varia l'inizio dell'impulso in due diverse misurazioni, varierà anche la fase misurata. Questa è una limitazione che dipende anche dalla scheda audio usata e dalla stabilità dei drivers: vi consiglio schede audio che supportino drivers WDM. Con la Terratec DMX le variazioni sono nell’ordine di centesimi di millisecondo, in alcune Sound Blaster nell’ordine di mezzo ms (vi ricordo che 0,1 ms corrispondono a 3 cm). Ma cosa significa tutto ciò? Semplicemente che non potrete conoscere con precisione la fase reale, né il tempo di volo o l’offset reale tra i driver e tra driver e baffle. Per mostrarvi di quanto possa variare la fase misurata in più riprese, ho fatto una prima misurazione acustica che ho usato come riferimento, e poi ho ripetuto, senza cambiare le impostazioni, per 3 volte la misurazione. Ho poi comparato ciascuna delle tre misurazioni con quella di riferimento e creato un grafico che mostrasse la differenza di fase ottenuta:
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Variazione fase su 3 misurazioni di un woofer |
Tutte le misurazioni sono state fatte in campo lontano gated, con 10 ripetizioni: il woofer Focal, mostra una variazione di fase entro 1° fino a 3000 Hz, quindi non ci pone problemi. Ho ripetuto la comparazione con il tweeter ATD, ed anche qui le variazioni di fase sono minime:
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Variazione fase su 3 misurazioni di un tweeter |
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Risposta in frequenza cassa con filtro: misurata - simulata |
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Un metodo affidabile, se avete un po' di pazienza, è quello di misurare il primo driver e annotare a quanti ms inizia il primo impulso, guardandolo sul canale di riferimento che trovate nella cartella SYSTEM e che si chiama Measurement.in.l; poi misurate il secondo driver e guardate di nuovo a quanti ms inizia l'impulso sempre nello stesso file: se non coincide con il tempo annotato relativo al primo driver, ripetete la misurazione fino a quando i due non sono uguali. Detto metodo è valido se i due canali in ingresso della scheda audio hanno latenze uguali o comunque costanti: per sincerarvene, collegate il LINE IN al LINE OUT con un cavo loop, ossia il Line Out sinistro che va al Line In destro e sinistro. Poi create un nuovo segnale, RISORSE/ NUOVO/ SEGNALE, o usatene uno che già avete; doppio click sul segnale e poi MISURA/ RISPOSTA IN FREQUENZA. Verificate che il Vu-meter di SW segni valori inferiori a quelli massimi usabili per la vostra scheda audio; andate nella cartella SYSTEM e aprite il file Measurement.in.l. Nel grafico cliccate con il tasto destro del mouse, poi AGGIUNGI e scegliete il file Measurement.in.r che si trova sempre nella cartella SYSTEM. Zoommate nell'area dove inizia l'impulso, e idealmente i due impulsi dovrebbero iniziare insieme. Probabilmente non sarà così, quindi calcolate di quanti ms si differenziano e annotatelo; adesso ripetete varie volte la stessa misurazione, MISURA/ RISPOSTA IN FREQUENZA, e controllate ogni volta di quanti ms l'inizio dei due impulsi differisce: se detta differenza è costante, ossia i due canali si muovono insieme anche se sfasati tra loro, potete procedere con il metodo esposto!
Come ultima possibilità, insieme a Bruno Dalle Carbonare e Valerio Russo abbiamo studiato una procedura per calcolare la fase minima di ogni altoparlante: in questo modo si superano i problemi inerenti latenze ballerine, visto che la fase minima di un altoparlante si calcola partendo dalla sua risposta in frequenza attraverso la cosiddetta trasformata di Hilbert. La procedura prevede di esportare la risposta di SW, RISORSE/ ESPORTA, poi convertirla in scala logaritmica grazie al programma di Bruno Dalle Carbonare che trovate nell'area
Download, importarla nel foglio Excel FR Combiner dove viene calcolata la fase minima, ed infine esportare il nuovo file di risposta. Facile, vero? Iniziamo con aprire il programma di conversione di Bruno, e caricate il file che avete esportato da SW cliccando su
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Nei campi Frequenza vedrete i limiti propri del file
importato, mentre nei campi sottostanti potrete immettere la frequenza minima e
massima e il numero di punti di risoluzione desiderati. E' bene che i limite
alto e basso che andrete a scegliere sia, nella curva originaria, privo di
rumore ossia convertite dati non schifezze! Nel nostro esempio, i limiti scelti
sono da 20 a 47.998 Hz e 1.000 punti. Poi click su
e il file convertito in
scala logaritmica è salvato nella stessa directory del file originario.
Spuntando la casella Frame opzionale vengono abilitate altre funzioni
utili, ma lascio a voi il piacere di scoprirle! Inutile dire che potete
convertire in scala logaritmica anche risposte d'impedenza, quindi potete
importare facilmente nei programmi di simulazione le risposte misurate con SW.
Adesso apriamo il foglio Excel Frequency response combiner, che potete scaricare nell'area
Links:|
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A prima vista potrebbe disorientare, ma è abbastanza semplice:
1) caricate il file convertito in scala logaritmica cliccando su EXECUTE. In basso vedrete le frequenze limite e il numero punti, che saranno uguali a quelli scelti durante la conversione.
2) Selezionate 1Drv Base e Precise Phase & Group Delay e poi click su Extract Minimum Phase e dopo qualche secondo avrete la fase minima calcolata attraverso la trasformata di Hilbert. Per salvare il nuovo file, tornate al cerchio 1 e click su LOAD di modo che diventi SAVE e poi su EXECUTE e vi verra' chiesto dove salvare il nuovo file.
Sembra tutto facile ma bisogna puntualizzare alcuni punti, ossia dell'importanza di fornire a FR Combiner una risposta il più possibile estesa agli estremi banda: David L. Ralph illustra molto bene il problema nei suoi “Hilbert Transform Generated Minimum Phase & Errors” e “Driver Model Accuracy and its Impact on Phase. Ecco quindi che per il woofer dovremo usare la risposta totale, ossia campo vicino + campo lontano, e per il tweeter è necessario estendere la risposta oltre i 22k Hz: una scheda audio con campionamento a 96k Hz permettere di misurare fino a 48k Hz, risolvendo la questione. Se invece la vostra risposta non va oltre i 24k Hz (scheda audio con S/R di 48k Hz), potete usare il NORMALIZER, per estendere virtualmente la risposta sia in alto che in basso, con la pendenza desiderata; ricordatevi che dopo aver usato il NORMALIZER potete far calcolare la fase minima come al cerchio 2. Aiuta molto anche usare un microfono il più possibile lineare fino (e possibilmente oltre) l’estremo alto della banda audio. La sua calibrazione, eventualmente fino a 40k hz, diviene allora ancora più importante.
Per verificare la bontà del procedimento, ho ripetuto la comparazione fatta all'inizio ossia ho importato in un programma di simulazione le risposte con fase minima generate da FR Combiner e ho variato l’offset del woofer in modo che la risposta totale misurata (tutti i drivers in funzione) e quella totale calcolata dal programma coincidessero il più possibile. Poi ho aggiunto un crossover del II° ordine elettrico (incrocio a 3000 Hz) su ambo i drivers e comparato la risposta reale con crossover con quella simulata ed ecco il risultato:
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Risposta in frequenza a fase minima con filtro: misurata - simulata |
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Il risultato anche qui è positivo: lascio a voi l'approfondimento e la sperimentazione, come fare l'ho spiegato, adesso divertitevi un po' voi!
