når du oppretter et lydsystem, enten det er for et hus, en bil eller en innebygd eller bærbar enhet, er det alltid en balanse mellom kostnad, størrelse og kvalitet. Kvalitet har mange medvirkende faktorer, men en av dem er muligheten for et system for å gjenskape hele spekteret av lydfrekvenser som trengs. Denne bloggen vil diskutere disse frekvensene og deres ulike undergrupper, samt hvordan de påvirker utformingen av lydkabinetter. Det vil også kaste lys over når de forskjellige lydområdene er nødvendig, og når de ikke er i en sluttapplikasjon.

Hva Er Lydfrekvensområdet?

det generelt etablerte lydfrekvensområdet er 20 Hz til 20.000 Hz, selv om de fleste kan høre mindre enn hele dette området, og når de blir eldre, har området en tendens til å trekke seg sammen i begge ender. Forholdet mellom musikk og lydfrekvens er at hver gang du beveger deg opp en oktav, dobler du frekvensen. Med et piano er det laveste notatet, en A, omtrent 27 Hz, mens det høyeste notatet, En C, er omtrent 4186 Hz. Foruten disse grunnleggende frekvensene genererer nesten alt som skaper lyder også harmoniske frekvenser, som er multipler av høyere frekvenser, men med lavere amplitude. For eksempel, at 27 Hz «A» på piano produserer også en 54 Hz harmonisk som er mye roligere, samt en 81 Hz harmonisk som er enda roligere, og så videre. Disse harmoniske er viktig for hi-fi høyttalersystemer som ønsker å nøyaktig gjenskape den opprinnelige kilden.

Undergrupper Av Lydfrekvenser

innenfor lydfrekvensområdet på 20 Hz til 20 kHz er det sju undergrupper av frekvenser som brukes til å definere områdene som kan målrettes i utformingen av systemer for opptak eller avspilling.

Frekvens Undergruppe Frekvensområde Beskrivelse
Sub-bass 16 til 60 Hz dette er det lave musikalske området – en oppreist bass, tuba, bassgitar, i nedre enden, vil falle inn i denne kategorien
Bass 60 til 250 Hz dette er det normale talende vokalområdet
Nedre Mellomtone 250 til 500 Hz i den nedre mellomtone er typiske messinginstrumenter, og midt treblåsere, som altsaksofon og midtområdet av a klarinett
Mellomtone 500 Hz til 2 kHz navnet kan være mellomtone, men det er på den høyere enden av de grunnleggende frekvensene skapt av de fleste musikkinstrumenter. Her kan man finne instrumenter som fiolin og piccolo
Høyere Mellomtone 2 til 4 kHz som nevnt er harmoniske multipler av grunnfrekvensen, så hvis man forventer at grunnleggende for en trompet skal være i den nedre mellomtonen, kan man forvente at harmonikken skal være på 2 ganger, 3 ganger og 4 ganger det grunnleggende, noe som ville sette dem i dette området
Tilstedeværelse 4 til 6 kHz Harmoniske for fiolin og piccolo finnes her
Glans 6 til 20 kHz Ovenfor 6 kHz er hvor lyder blir mer som whines og fløyter fordi de er så høye pitched. I dette området, sibilant lyder (uønsket fløyte når noen ganger uttale en ‘s’) og harmoniske for visse perkussive lyder som cymbaler er funnet

Frekvensresponsdiagram

en flott måte å se hvordan en høyttaler, summer eller mikrofon kan gjengi disse forskjellige frekvensene er med frekvensresponsdiagrammet. Generelt har summere et smalere frekvensområde fordi de bare har til oppgave å gi ut en hørbar tone, mens høyttalere tilbyr et bredere spekter for å gjenskape lyder og stemme.

når det gjelder høyttalere, summere og andre utgangsenheter, er y-aksen på et frekvensresponsdiagram i dB SPL eller desibel Med Lydtrykknivå (grovt tolket som lydstyrke). For mikrofoner, som de oppdager i stedet for å produsere lyd, måler y-aksen følsomhet i dB. I eksemplet nedenfor, merk at x-aksen er frekvens (på en logaritmisk skala) og siden y-aksen er dB SPL, er det kjent at dette diagrammet er for en høyttaler eller annen utgangsenhet. Husk at desibel også er logaritmisk, så både x-og y-aksene er logaritmiske.

 Eksempeltegning av en frekvensresponskurve
Eksempel På Frekvensresponskurve

dette diagrammet representerer hvor mange dB SPL SOM skal produseres med en konstant strøminngang ved forskjellige frekvenser. I dette tilfellet er utgangen ganske flat med en kraftig nedgang under 70 Hz og en grunne nedgang over 20 kHz. Dette betyr at denne lydenheten, med samme inngangseffekt, vil produsere omtrent samme lydtrykknivå mellom 70 Hz Og 20 kHz, men vil produsere betydelig mindre lydtrykknivå utenfor disse grensene.

det er også frekvensdiagrammer med mer overdrevne topper og dips, som indikerer punkter hvor resonans styrker utgangen, eller noe demper utgangen. Ved å bruke CUI Devices’ CSS-50508n høyttaler som et eksempel, viser figuren nedenfor en mer typisk høyttalerprofil. Fra databladet er resonansfrekvensen 380 Hz ±76 Hz som er korrelert med den første toppen, etterfulgt av en stor dukkert mellom 600 og 700 Hz. Den har imidlertid en flat respons mellom 800 Hz og 3 kHz. Da denne høyttaleren bare er 41 mm x 41 mm, ville man forutse at den ikke ville gjengi lavere frekvenser, så vel som høyere frekvenser, og dette bekreftes av grafen. Denne informasjonen kan deretter brukes av en designingeniør for å sikre at høyttaleren vil være i stand til å reprodusere de målrettede frekvensene.

Eksempel tegning av en frekvensresponskurve med mer typiske topper og daler
Frekvensresponskurve med mer typiske topper og daler

Lydfrekvensområde Og Kabinettdesign

hvordan påvirker lydfrekvensområdet kabinettvalg eller design? I praksis påvirker lydområdet kabinettdesign på flere måter.

Størrelse På Høyttaler Og Kabinett

en mindre høyttaler kan bevege seg raskere, slik at den mer nøyaktig kan produsere høyere frekvenser samtidig som uønskede harmonier reduseres. Skissert i bloggen vår om å designe mikrohøyttalerkabinetter, betyr en mindre høyttaler også et tilsvarende mindre kabinett, noe som sparer plass og kostnader i materialer.

for å lage den samme dB SPL ved ekstremt lave frekvenser, er det nødvendig med en større membran for å flytte tilstrekkelig luft. Dette er på grunn av de iboende utfordringene med å flytte nok luft til å matche den samme oppfattede dB SPL som høyere plasser. På den positive siden er den økte vekten av en større membran ikke så mye av et problem ved de lavere frekvensene der den beveger seg mye langsommere.

Resonans

de fleste objekter har en resonansfrekvens – eller en frekvens der et objekt naturlig vil vibrere. En gitarstreng, for eksempel når den plukkes, vil vibrere ved resonansfrekvensen. Hvis du skulle spille resonansfrekvensen med en høyttaler nær gitarstrengen, ville den begynne å vibrere og øke i amplitude med tiden. Det samme fenomenet oppstår med andre objekter, og i forhold til lyd, kan forårsake uønskede rangler og summende med omkringliggende objekter. Vår blogg om resonans og resonansfrekvens dekker dette emnet i større detalj.

når du designer et kabinett, må du sørge for at kabinettet selv ikke har en naturlig resonansfrekvens i samme område som forventet lydutgang, eller høyttaleren selv vil ha både en ikke-lineær utgang og uønskede harmoniske. Samtidig er det noen ganger ettertraktet å kontrollere resonansen til en boks, eller utvide resonansområdet, avhengig av applikasjonen.

Materialer

utformingen av høyttalere og mikrofoner er en interessant balanse mellom deler som må forbli stille, må bøye seg og må forbli stive mens de beveger seg. Spesielt for høyttalere må kjeglen eller membranen være så lett som mulig for å reagere raskt, men må også være så stiv som mulig, slik at den kan bevege seg uten deformasjon. De vanligste materialene som brukes MED cui-enhetens høyttalere er papir og mylar. De er begge ekstremt lette og stive, men mylar, som er en type plast, er også motstandsdyktig mot fuktighet og fuktighet. Det er også gummi som forbinder membranen til rammen. Dette bør være sterkt for å motstå ekstrem bevegelse uten å bryte, samtidig som det er så bøyelig som mulig for ikke å forstyrre bevegelsen av kjeglen.

 Tegning av en typisk høyttalerkonstruksjon
generell høyttalerkonstruksjon

dette avviket i følsomhet, frekvensområde, robusthet og SPL-område gjelder også for mikrofonmaterialer. Mikrofoner kan være enkle electret eller MEMS mikrofoner med tilstrekkelig, men begrenset frekvens og følsomhet, men med holdbarhet, liten størrelse og lave strømkrav. På den motsatte enden av spekteret er båndmikrofoner som bruker et tynt metallbånd som en membran kjent for deres følsomhet og frekvensområde. Som en avveining er de så skjøre at de ikke kan brukes til mange perkussive instrumenter, og de skal heller ikke bæres uten et deksel på dem, slik at membranen ikke tårer.

avveiningene som kreves for disse, i tillegg til kostnaden for forskjellige materialer, varierer for forskjellige lydområder. Lavere rekkevidde høyttalere trenger ikke å bekymre seg for kjeglen vekt så mye, men trenger suspensjoner som er i stand til større mengder bevegelse.

typen materiale som brukes til et kabinett, vil også påvirke resonansen og lydabsorpsjonen. Når du utformer et kabinett, hvis primære rolle er å dempe out-of-fase bakover generert lyd, vil en ingeniør et materiale som effektivt absorberer lydene. Dette er viktigere med lavere frekvens lyd som er vanskeligere å dempe.

Endelige Designhensyn For Lydfrekvensområde

det er viktig å merke seg at svært få systemer og ingen individuell høyttaler og kabinett vil tilby hele spekteret av lyd med noe nivå av troskap. Spesielt krever de ekstreme frekvensene spesielle høyttalere og kabinetter, men for virkelig nøyaktige reproduksjoner må det være en balanse mellom høyttalere på hvert område som er innstilt for å skape den mest lineære utgangen.

Varierte frekvensbølgeformer
da frekvensen varierer, er det nødvendig med forskjellige tilnærminger i design og materialer

For det Andre krever de fleste applikasjoner ikke dette nivået av troskap, og en lineær utgang er kanskje ikke det ønskede resultatet. For eksempel trenger en telefon bare å dekke det grunnleggende menneskelige vokalområdet, og selv når du dobler eller tredobler frekvensområdet for å imøtekomme harmoniske, faller det fortsatt godt kort av 20 Hz til 20 kHz-området. Et annet eksempel ville være varslings-eller sikkerhetsprogrammer, som bare trenger en buzz, warble eller screech i et svært lite frekvensområde, men på ulike SPLs. For disse designene er buzzers eller sirener som skifter avveiningene bort fra frekvensområde og mer mot kostnad, størrelse, kraft og lydstyrke et godt alternativ.

til Slutt kan bare en person være klar over de fulle begrensningene i prosjektet, og å ta beslutninger om avveininger er en viktig del av å være ingeniør og designer.

Konklusjon

lydfrekvensområdet er en stor, men ikke den eneste delen av design og komponentvalg med høyttalere, buzzers, kabinetter og mikrofoner. En grunnleggende forståelse av dette området, hva det innebærer i opptaks-eller reproduksjonsprogrammer, og hvordan de er relatert til de fysiske begrensningene og begrensningene til alt lydrelatert utstyr, vil informere designprosessen. Det brede utvalget av lydkomponenter FRA CUI-Enheter vil gi løsninger for mange forskjellige applikasjoner med forskjellige frekvensområder.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.