Speaker Workshopを使った
ネットワークのシミュレーション

～1　Speaker Workshopを使った特性シミュレーション

Artaを使った周波数特性の測定結果と、Limpを使ったインピーダンス測定結果を使い、
Speaker Workshopを使って周波数特性のシミュレーションを行う

測定データの品質が保障出来ていない（音源の位置を合わせた測定とはなっていない）が、
Mini_2Wayを測定した結果を使ってSpeaker Workshopを使ってみる
データはこれmini_2way_data

後ろの部分に位相関係を考慮したデータがある
このデータを使った方がよい

オペレーションの参考としてください / 位相がずれているので、波形合成が上手く行かない


ARTAのデータがインポート出来ると、この様なグラフが得られる





あたり前だが、
ARTAで測定したデータと同じである


それでは、Speaker Workshopを使ってみる
1)フォルダーの作成


Speaker Workshopを立ち上げ
Resource　→　New　→　Folder

フォルダー名は変更しておく


2)Driverファイルの作成

Resource　→　New　→　Driver

ファイル名は変更しておく

Driverファイルをそれぞれ前に作ったホルダーへ移動（ドラッグ）する



3)Driverの特性を測定したファイルのインポート


Resource　→　Import

Arta/limpで測定・Exportした.frd .ZAMファイルをImportし、それぞれのフォルダーへ移動しておく

まあ、インポート出来ていれば良いのです
あとでデータを弄るので、判りやすい名前と言うのは重要だち思う


4)Driverファイルへの紐つけ


Driverアイコンを右クリック/propaties　→　Data　→　Impedance/Frequency Responce
右側（？）にあるタブをクリック

該当ファイルをクリックし、Driverファイルに関連付けする


ファイルが紐つけ出来た状態

（これは、後でゲインを調整したり、バッフル補正を入れたファイルと入れ替えることになる）


ｆ・Zのマークがあるファイルをダブルクリックすれば、周波数・インピーダンス測定結果グラフが確認できる


5)複数の測定結果を一枚のグラフに表示する　Chartの作成


Resource　→　New　→　Chart

ファイルは変更しておく



Chartをダブルクリック
（Chart Propertiesを出す）

Data Setsに所定のファイルを加える



Chart Properties / Data Sets / Properties

Data / Phase　の表示チェックマークを適宜選び
表示を切り替える



Chartを表示してみると、このようなグラフが表示される

このデータに必要な補正・ゲイン調整を加える

これはこの後調整してゆく


6)測定結果の音圧を調整する

Portとユニットでは放射面積が異なるので、減少分を導き出す必要がある
減少分は、面積比を対数で扱うのだそうだ

減少分（dB）= 20log(10)(D1/D2)　D1：ポート面積　D2：振動板面積
常用対数：10を底とする

今回はユニット側がΦ80　ポートはΦ15x2　→－23dBとなる

ファイルのコピー

Edit　→　Copy　/　Paste

測定結果に加工ができるので、オリジナルを残しそこから
コピーを作成する


Copyファイル　.frd.1　が出来るので、ファイル名は変更しておく



ここでは"-23"を加えたファイル名へ変更している



Transform →　Scale

を使い音圧を調整する




－23dBの音圧調整







chartに新しく出来たファイルを加えて表示する

この様にポートの音圧が調整が出来た




～2　Edge　/　Baffle Diffractioについて（その1）補正データの作成


Edgeの使い方はこちらへ
1)Baffle Diffractionの反映データ作成


Edgeで計算したバッフル効果は、データとしてSpeaker Workshopに取り込み利用が出来る

EdgeのFile →　Export Response
を利用すると**.txtというファイルが出来る
出来たファイルの拡張子を**.frdと書き換える
これでSpeaker Workshopに読み込むことが出来るようになる

ARTA上でも補正が掛けられるので、それを利用するのも良い



～3　Speaker Workshopを使った特性シミュレーション（その2）
バッフルの影響反映


1）Edgeでシミュレーションしたファイルの読み込み

拡張子を変えたファイルをSpeaker Workshopで読み込むと、左下の様なデータが取り込める
このままでは、バッフルの影響が無い高い周波数領域で+6dBとなっているので、全体の利得を6dB調整する（右下）
やり方は上にある音圧調整と同じ　Transform →　Scale




2)周波数測定データへの反映

低域の測定データにこの補正を掛け合わせることで、バッフルの影響を近接測定の結果へ反映出来る

Calculate　→　Combine(* (Times)) [ ?]（低域補正ファイル選択）





赤は元データ、青は補正後のデータ

これで近接測定データにバッフルの影響を反映することが出来た

低域のデータは、近接測定にバッフル補正を加えたものと、距離を離して測定たデータ（我が師は50cmに設定/バッフル影響が現れて、なるべく短い距離（低域まで測定できる）だそうです）をつなぎ合わせる


1cm近接測定のデータと50cmのデータを表示する


青が近接1cmにバッフル補正を加えた物

水色が50cmでの測定結果

今回のデータを800Hzでつなぐとすると位相も合うようだが、ゲイン調整は必要



縦・横の軸スケールを変更してみると

771Hzで位相はクロス。この時のゲイン差は5.67dB

この周辺の周波数でゲイン差は大きくなさそうなので、ここでつないで見る


先ず、50cmの測定データを＋5.67dBゲイン変更



近接測定にバッフル補正を加えた低域側のファイルを選択（アクティブにする）し　Calculate　→　Splice
Splice 　Aにアクティブとしたファイルが入る
SPlice atをアクティブとして、分割する周波数を入れる（ここでは771Hz）
to Bに近接測定ではない方のデータを選択し、Methodsの上側 /　Use B fore the high frequency responseにチックを入れる




近接のデータにバッフル補正を加えた物との50cmで測定したデータをつなぎ合わせた


上と同じ様に、青・茶は元データ　緑が新しくつなぎ合わせたデータとなる

このオペレーションで　.frd,Splice　というファイルが生成される
このファイル名は変更しておく



～4　Speaker Workshopを使った特性シミュレーション（その3）
ポート音圧の反映


1)特性ファイルの表示


先ほど作った低域の特性　/　近接のデータにバッフル補正を加えた物との50cmで測定したデータをつなぎ合わせた物　/　と音圧補正を加えたポートのデータを表示

ポート音圧が低いので、バスレフとして低域音圧の上昇に寄与しなさそう

バスレフ動作としては出来が悪いか


2)ポート音圧の加算

この処理は元のファイルが書き換わるので、Edit　→　Copy　/　Pasteでファイルをコピーする

コピーファイルにポート音圧を　Transform →　Plus で加える


緑色はポート加算前、茶色がポートの効果を加えた物

想定した通りポート音圧は低域増幅に効いてこない

むしろ、位相は180°近くずれている関係で、100Hz近くまで若干低下する

ただ、現物は背面ポートなのでこの干渉による減少は出てこないと思われる



～5　Speaker Workshopを使ったネットワークのシミュレーション


1）利用するファイルの確認


特性を調整したファイルを表示

低域：バッフル+ポート補正を加えた特性

高域：音圧未調整の特性


先ずは高域の音圧調整から・・・・

これらのデータからネットワークの検討を行う


2)ネットワークファイルの作成

Resource　→　New　→　Network


左のような新しいウインドウが出来る（ファイル名は適当に書き換える）

この後でDriverを関連付けるので、Driverファイルに新しい特性ファイル
（高域は音量を調整したもの・低域はバッフル効果を反映したもの）に書き換える
？アイコンをクリックし、新しいファイルを選択する




Networkのウインドウの中で右クリック/ウインドウを開き、Insert　→　Driver
Add a driverのウインドウが開く

Add a driver ウインドウの中の？アイコンをクリック

使用する低域　/　高域のユニットマークをクリックし


Networkのウインドウの中にドライバーアイコンが生成される



生成されたドライバー（アイコン）には

周波数・インピーダンス特性が関連付けられている


3)ネットワークの自動設定　Stock Crossoverの作成


Networkのウインドウの中で右クリック/ウインドウを開き

Insert　→　Stock Crossover


Insert a stock crossoverのウインドウが開く
この中を設定する


ネットワークの次数
通過側の指定
フィルタータイプの選択
クロスの周波数指定

Mach to でDriverを選択

注）クロスは、Twのメーカ推奨が2.5kHz以上なので、これ以上の周波数をお勧めする
ネットワークで上の帯域（1.5kHz）まで使うとユニット破損の可能性が大きい

クロスの帯域は注意して選択が必要

4）素子の接続

OkをするとLCの素子が設定される


LC素子とドライバー・ソースの接続

ドライバーファイルをクリック（アクティブ）する

白まるの部分にカーソルを持ってゆくと十字が出る

十字の出た状態で、shiftを押しながら
マウス左クリック

そのままドラッグし、素子の黒丸部分につなぐ


回路をつなげればその定数でシミュレーションが出来る
左：1.5kHzクロス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右：2.5kHzクロス


どうも、”stock crossover”機能にはバグがあるようだ

低域と高域のユニットのインピーダンス違うのに、LCの接続が逆になっただけの値が表示される

一度表示されているネットワークのウインドウを閉じて、再度開いて数値を入れる
これで数値がリセットできるようだ

再度ウインドウを閉じて再計算させた場合の値
左：1.5kHzクロス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右：2.5kHzクロス



シミュレーションはネットワークの回路上で右クリックか　Network →　Calculate Response




この様な周波数を計算したファイルが出来る

表示をしてみると


左：1.5kHzクロス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右：2.5kHzクロス


ネットワークを入れる前後の低域

赤はネットワークを入れる前

黄色がネットワークを通した後

まあ、なんとも寂しい低域


左：1.5kHzクロス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右：2.5kHzクロス


ネットワークを入れる前後の高域

青はネットワークを入れる前

茶がネットワークを通した後

クロス付近で盛り上がりがあるが・・・
5k～10kのピークディップも？？？


左：1.5kHzクロス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右：2.5kHzクロス


緑が合成特性
やっぱり？2kHz付近にディップが出る


位相・極性を変えてみる


Offsetはインチ単位・Flip polarityで接続の相（正相・逆相）が変えられる

ここはバグあり

OKで確定する必要がある
適用もしくはEnterでは変更が反映されない

これは素子の向きを変える場合もも同じ

Twにの位相を逆にしてみる
左：1.5kHzクロス　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右：2.5kHzクロス


何れのクロスでも、合成波形・クロス部のディップは改善されすこしピークとなる


2.5kHz？クロスでネットワークを作り測定してみた
左：正相接続　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右：Tw逆相接続
なぜかシミュレーションとは逆にTw逆相接続でディップができるが？？



ARTAで測定してみた


3kHzのところで見て上から

・スピーカー本体を傾け、
25㎜程度のオフセットを作り出す

・逆相接続
6kHzの少し上でディップが出る

・赤　正相接続　この状態で±3dBに収まる

・緑：12M　-12dBネットワーク付き

・青：C2-12　-12dBネットワーク付き





手持ちの素子の都合で、このネットワークを作成


高域のゲインが高いが、手持ちの都合でこのまま






ARTAで周波数特性を測ってみた


赤　：　正相接続

黒　：　Tw逆相
6ｋHzにディップが出ている

灰　：　正相＋オフセット25㎜？
大きなギャップが出ている

青　：　Tw逆相＋オフセット25㎜？








角度を付け、ユニットのオフセットを模擬した状態


なぜ測定とシミュレーション結果が合わないか考えてみた




測定はTw軸上50cm　Wfは軸上下10cmで行っており、直角三角形の関係でWfへの距離は長くなる

更に、タイムアライメントを意識した測定を行ったところ、
音源位置はTwに対してWfは1.5cm後ろへ下がっていると思われる




タイムアライメントを意識したデータによるシミュレーション結果

ARTAの測定のところにある様に、Imp（Impulse Response）モードで測定、Step Response解析し、
仮設定した条件の下でユニットのタイムアライメントを取った周波数特性を取得した
0時より6.25ms後であわせたデータを用いて、Speaker Workshopを使ってネットワークとその周波数特性のシミュレーションを行った
（6.25と言う数字に意味は無い。たまたま今回50cmで測定したらそうなっただけ）


今回のデータはこれmini_2way_6250_data
インピーダンス特性のZAMファイルは以前のものをそのまま流用

想定したネットワークは




ネットワークを組みなおした時にCを1個破損したので、低域のCが5.6μF→10μFへ変更をなっている

バッフル回折補正は、オペアンプを使ってアクティブで実施


シミュレーションによる周波数特性は　/　低域の位置を-2.5cmとしている
左側　：　正相接続　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右側　：　逆相接続

ARTAを使って周波数特性を測定
低域はバッフル回折の補正をオペアンプでアクティブに実施　/　定数は　　C　：　0.116μF　　R　：　3900Ω



茶　：　正相接続

水色　：　逆相接続


振動版の位置を擬似的に合わせた周波数特性を取得して、Speaker Workshopを使ったネットワークとその時の周波数特性をシミュレーションした
高域の位置は固定し、低域のオフセットを調整し実測との相関を見たところ、低域をマイナスとすることで似たような特性がえられた
但し、このマイナスの設定が正しいかはわからない








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