补上家庭影院最短的那块板——低音炮低频管理器开发手记

2020-02-27 18:02:51 7点赞 31收藏 21评论

       我跟多数人一样,先装修再入手家庭影院, 看了不少科普,最后自己都能写科普,一直以来,整个系统最大的短板不是器材档次, 而是声学环境对声音的恶化。而装修已经固定,声学环境基本无法改变,只能改变声音。

室内声学问题,简单说就是 低频在室内反射、叠加,会形成驻波,有的频率声音会加强数倍,有的频率会抵消甚至完全听不到。且声音消散时间较长。 

反应到实际听感上,就是声音轰头,闹心,低频很模糊、拖泥带水轰隆隆半天。很电影院那种干净凌厉 收放自如的低音差得很远。

测量室内的声学环境还是不难的,我在2016年也发过文章:

 

实战家庭影院:室内环境声学调试序:在上一篇文章中大概说了选购家庭影院的一些基础知识,很多人认为不够专业全面。所以本文用我家目前的系统做一个示范。上一篇文章文字写的太多,而没啥图,这个多发几个图。本文部分内容来自我在PT80论坛的几篇帖子。感兴趣的可以去看看。目录:1,本文使用的影院器材(都是破烂)2,功放的基础设置(特别简单)3IRF540啸竹| 46 评论85 收藏283查看详情

 

测试之后, 靠我低音炮上区区3组PEQ,并不能完美的解决问题。所以我就开始准备自己开发一些相关的调炮和测试工具。

最早,因为很多人连REW都没用熟,(其实是懒得学习)我开发过超快速傻瓜调炮器,其实原理很简单,做的也比较粗糙。就是一个信号源加上麦克风采集电平,反馈到电平表上,这样可以找到驻波峰谷, 用模拟PEQ手工压驻波峰即可。

比如:

一代快速调炮器一代快速调炮器

全手焊接打孔,做一个累死人,卖掉了20个左右吧,就不再搞了。

然后是: 

二代快速调炮器二代快速调炮器

二代简化了电路,保留基础功能,也不再提供外壳,而且运气不错,找到24个进口伯恩斯的正品十圈精密电位器的库存。又做了点,卖掉20个拉倒。

做了这些之后,大多数人其实都说,还是麻烦,我们连脑子都不想动,也不想去炮后面拧什么旋钮,  希望插上去,一键搞定。

于是又开始开发第三版 全自动调炮器: 

这次,从一个国内在圈内口碑不错的低音炮厂家手里要来了模拟PEQ的电路图,仔细研究之后,发现其实不算复杂,一个Q值可变的陷波器,  又考虑到大家希望全自动,所以加上单片机和DAC,全部自动控制,输出信号,麦克风+AD测量频响,生成曲线,并且把模拟PEQ改为使用微芯的数字电位器,就可以做成数模结合的PEQ陷波器。再加一片1602液晶屏,完美!

PEQ做成板卡型,最多插6片。还可以单独卖哈哈。

第三代自动调炮器第三代自动调炮器

然后发现,频响里面找驻波,再生成对应Q值得陷波器,这套算法太难搞...

这套东西软硬件加起来搞了一年多块两年,还是没搞定,放弃!

最后,我觉得还是可以考虑DSP方案。

目前市面上常见的DSP:

 Dspeaker AntiMode2.0 以前的旗舰低频管理器,标价5.5K 全自动

Dspeaker 8033 用的比较多的低频管理器,标价2.7K 二手也比较多  比上面那个稍差,全自动。

然后是MiniDSP+UMIK  标价1.7K左右(卖得火了之后各种涨价) 需要先用UMIK+REW测量,再导入MiniDSP 全手动。

然后是 第三方频响测量工具+通用DSP 比如百灵达DSP1124P ,如果DSP买2手,测量工具用ESA,成本0.8K以内,全手动。

本来都已经不想开发,干脆买个低管算了。 但是最终发现一个老外做的方案非常好,叫iWoofer,由乌克兰的大伊万开发,而且基础版方案是开放使用,还带手机APP,所以一直也在关注。后来忽然发现,著名的高端低音炮厂家大地震 出了个MiniMe DSP P10炮,用的正是大伊万的方案。我就觉得这玩意还是有点搞头的。于是开始用这个方案做个DSP

大概说一下这个iWoofer方案,  这是一个全自动的低频管理器方案。 它有25组PEQ(IIR),远超一般炮上自带的2组或3组, 而且同时还有一个FIR滤波器,这个不按多少组来算,但性能也不低于25组PEQ,也就是至少有50组PEQ可用,足以把你的频响拉成笔直一条直线。

然后是用纯手机操控,包括自动测量补上家庭影院最短的那块板——低音炮低频管理器开发手记 ,也是用的手机麦克风,并且针对手机麦克风频响做了优化,使实际效果和专业测试麦克风一致。

还有个特点是核心固件大伊万说他是用汇编写的,效率极高,IIR 和 FIR 滤波器每个只有2.5毫秒的延迟,总延迟是低于5毫秒的,据说是业界领先。 包括昂贵的狄拉克系统延迟都要大得多(好像是几十到一两百毫秒)。

这个玩意做了几个月,伊万原始方案里还是有点小问题的,进过改良,最后搞出了成品:

不要问我成品是啥,在哪买。图片也打了马赛克。补上家庭影院最短的那块板——低音炮低频管理器开发手记 

PCB文件PCB文件

PCB实体PCB实体

整机外观整机外观

手机APP手机APP

实际测试结果相当喜人,用REW测试结果: 

REWREW

红线是原始频响,驻波很大,频响剧烈起伏。   蓝线是手机全自动跑出来的频响,自动测量,自动应用。   绿线是用第三方测量工具+REW测量,然后用REW的EQ计算器算出EQ结果,再传输到DSP里测量出的。 

可以看到,蓝线和绿线相当接进。 将驻波峰打掉,拉平频响。 由于我的声学环境比较恶劣,无论如何也调不出一条直线,但一些声学环境不错玩家,轻松出直线: 

实际测量结果实际测量结果

下面这俩是手机全自动跑出来的直线。

手机自动结果1手机自动结果1

手机自动结果2手机自动结果2

最后,只要再校准各个声道的声压级就完成了最终调试。

把炮的驻波峰压下去并调平频响之后,实际听感提升非常大,声音干净凌厉,没有轰头、嗡嗡的感觉。

--完--

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