Skuteczność wielu połączonych głośników

Przetworniki elektroakustyczne, obudowy głośnikowe i zagadnienia pokrewne.

Moderatorzy: gsmok, tszczesn, Romekd, Einherjer, OTLamp

Awatar użytkownika
jethrotull
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4013
Rejestracja: sob, 3 czerwca 2006, 21:51
Lokalizacja: Poznań

Post autor: jethrotull »

Jest poprawny, o ile spełniony jest warunek, że odległość między głośnikami jest dużo mniejsza niż odległość między kazdym z głośników a mikrofonem.

wymóżdżyłem coś takiego, znajomy matematyk sprawdził pod względem rachunkowym, więc myślę że jest ok:

oznaczmy:
J = natężenie dźwięku w W/m^2
P = wartość skuteczna ciśnienia akustycznego

J ~ P^2,
w związku z tym P = sqrt(A*J), gdzie A to pewna stała

załóżmy że chwilowa wartość ciśnienia akustycznego wynosi p(t) = p_a*sin(wt)
gdzie p_a jest amplitudą ciśnienia akustycznego, a w pulsacją

stąd zasady dodawania P
dla źródeł nieskorelowanych P + P = P*sqrt(2)
dla źródeł skorelowanych P + P = 2P

SPL na mocy definicji = 20*log_10(P/P0)
(1)czyli dla jednego źródła mamy 20*log_10(sqrt(J*A)/P0)
(2)dla dwóch źródeł skorelowanych 20*log_10(2*sqrt(J*A / 2) / P0)
(3)dla dwóch źródeł nieskorelowanych 20*log_10(sqrt(2)*sqrt(J*A / 2) / P0)

pomińmy na razie logarytmy i ich mnożniki, oraz P0
(1) sqrt(J*A)
(2) 2*sqrt(J*A / 2)
(3) sqrt(2)*sqrt(J*A / 2)

po obrachowaniu wychodzi, że:

(1) = (2) / sqrt(2)
(1) = (3)

co to oznacza dla SPL można się przekonać podstawiając do wzoru definicyjnego SPL podanego wczesniej.

20*log_10(sqrt(2)) = ...ok 3 :)

c.n.d.
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Post autor: Piotr »

:arrow: Jethrotull
Niewiem dokładnie do czego dążysz. Atakując od innej strony dostajesz to, co było na początku, czyli zysk 3dB.

:arrow: STUDI
Niestety nie masz w tym przypadku racji. Spwność połączenia dwóch głośników na pewno rośnie o 3dB. Niezależnie od impedancji. Chodzi tu o sprawność z jednostki mocy dostarczonej do całej skrzynki nie patrząc na proporcje U/I.

Dwa głośniki wpływają na siebie. Przyjmuję założenie, że są dostatecznie małe w porównaniu do długości fali. To założenie jest słuszne, gdyż sprawa dotyczy głównie niskich tonów.

Można to pokazać następująco:
Skoro obydwa głośniki promieniują to samo, można rozpatrując jeden z nich, drugi zastąpić powierzchnią, od której odbija się dźwięk.
Wiadomo, że skuteczność głośnika promieniującego w półprzestrzeń rośnie o 3dB, gdyż ta sama energia zostaje wypromieniowana w połowie pełnego kąta. Można to porównać do żarówki świecącej w lustro.

Dla czterech głośników sprawa nadal jest jasna, o ile są ułożone w kwatracie. Wtedy każdy z nich promieniuje do 1/4 przestrzeni.

Problem pojawia się przy większej liczbie, lub innym ułożeniu.
Ktoś ma pomysł na rachunki? Na przykład (dla uproszczenia) dla przypadku pionowej kolumny rozciągającej się od podłogi do sufitu w pomieszczeniu o nieskończonej powierzchni. Wtedy każdy głośnik promieniuje do walca o skończonej wysokości (równej odległości między głośnikami), zamiast do przestrzeni.
Awatar użytkownika
jethrotull
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4013
Rejestracja: sob, 3 czerwca 2006, 21:51
Lokalizacja: Poznań

Post autor: jethrotull »

Piotr pisze::arrow: Jethrotull
Niewiem dokładnie do czego dążysz. Atakując od innej strony dostajesz to, co było na początku, czyli zysk 3dB.
Chciałem poprzeć rachunkami zasadę podważoną przez Studiego
Problem pojawia się przy większej liczbie, lub innym ułożeniu.
Ktoś ma pomysł na rachunki? Na przykład (dla uproszczenia) dla przypadku pionowej kolumny rozciągającej się od podłogi do sufitu w pomieszczeniu o nieskończonej powierzchni. Wtedy każdy głośnik promieniuje do walca o skończonej wysokości (równej odległości między głośnikami), zamiast do przestrzeni.
Sprawa jest dość trywialna, mamy do czynienia ze źródłem liniowym (połowa pierwszego semestru podstaw akustyki). Praktyczną implementację źródła liniowego można zaobserwować na większych koncertach.
Pozdrawiam.
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Post autor: Piotr »

Chyba trzeba podejść trochę z innej strony.
Błąd może tkwić już na samym początku w błędnym utożsamianiu sprawności ze skutecznością.
Oto definicja mówi, że teoretyczny głośnik o sprawności 100% równomiernie promieniujący w przestrzeń wytworzy poziom 112dB mierzony w odległości metra. Ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby ten sam głośnik promieniując w półprzestrzeń wytworzył wodległości metra poziom 115dB i wcale nie będzie to oznaczało złamania zasady zachowania energii.
Idąc dalej tym tropem (tu proszę o wypowiedzi kolegów ;) )...
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Post autor: Piotr »

Wracając do początku, po pewnym usystematyzowaniu pytania:

Dwa połączone głośniki wykazują wzrost skuteczności z racji większej powierzchni membrany. Większa powierzchnia zmniejsza naturalne niedopasowanie do ośrodka.
Rzecz w tym, kiedy dopasowanie będzie na tyle nieznaczne, że dalsze powiększanie powierzchni zacznie dawać mniejsze od oczekiwanych efekty.

Wynika mi z tego, że zależność skuteczności od ilości głośnków (czy powierzchni membran) powinna w pewnym punkcie wykazywać maksimum, a później spadek. Najbardziej interesuje mnie moment, kiedy wzrost sprawności w zauważalny sposób będzie odbiegał od oczekiwanych 3dB dla podwojenia powierzchni.
Przydało by się jakieś liczbowe ujęcie...
Awatar użytkownika
jethrotull
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4013
Rejestracja: sob, 3 czerwca 2006, 21:51
Lokalizacja: Poznań

Post autor: jethrotull »

Nie zgadzam się. Błędem jest bezpośrednie przekładanie wyników obliczeń na wyidealizowanych źródłach punktowych na głośniki, z ich membranami, impedancjami mechanicznymi, charakterystykami kierunkowości itd. To wszystko jest niepotrzebne. Wzrost SPL można wykazać równie dobrze na idealnych, niezależnych, pomijalnie małych źródłach o dowolnym dopasowaniu impedancji mechanicznej, pracujących w dowolnym ośrodku, idealnie bezkierunkowych.
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Post autor: Piotr »

Jethro, to ja wciąż nie łapię...
Czyli twierdzisz, że wzrost skuteczności nie ma maksimum?
A więc połączenie nieskończenie wielu nieskończenie małych źródeł da nieskończenie duże ciśnienie ze skończenie wielkiej mocy?

Chyba idealizując pomijasz własności ośrodka powietrznego. A tutaj cały czas chodzi o wyniki użyteczne w praktyce ;)
Awatar użytkownika
KaKa
1875...2499 postów
1875...2499 postów
Posty: 2337
Rejestracja: śr, 22 listopada 2006, 14:45
Lokalizacja: Poznań

Post autor: KaKa »

Piotr pisze: Cały czas są to rozważania teoretyczne :idea:
Piotr pisze:A tutaj cały czas chodzi o wyniki użyteczne w praktyce :wink:
Widzisz pewną sprzeczność :wink: .
http://www.pajacyk.pl/index.php
--
Wszelkie pytania o proszę kierować na kacper@selenoid.pl
--
Pozdrawiam, Kacper
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Post autor: Piotr »

KaKa pisze:
Piotr pisze: Cały czas są to rozważania teoretyczne :idea:
Piotr pisze:A tutaj cały czas chodzi o wyniki użyteczne w praktyce :wink:
Widzisz pewną sprzeczność :wink: .
Masz rację :)
Chodziło mi o to, że pomijamy wiele zjawisk, ale nie możemy wylewać dziecka z kąpielą.
Jethrotull przechodząc z głośników na idealne źródła punktowe przytrąbił z grubej rury ;)
_idu

Post autor: _idu »

jethrotull pisze: PS2: czy idąc Twoim tokiem rozumowania można dojść do wniosku, że dwa *nieskorelowane* źródła sterowane mocą 0.5W zagrają 3dB ciszej niż jedno sterowane 1W?
A wzrost powierzchni membran? Dwukrotnie większa membrana ale dwukrotnie mniejsza amplituda (bo moc podzieli się po połowie). Czyli dokładnie to samo bowiem byłoby to perpetuum mobile.

Inaczej postawię pytanie które autko będzie mocniejsze z jednym silnikiem 100KM czy z dwoma po 50KM? Załóżmy identyczne skrzynie biegów, średnice kół i obroty maksymalne.
_idu

Post autor: _idu »

Piotr pisze:Jethro, to ja wciąż nie łapię...
Czyli twierdzisz, że wzrost skuteczności nie ma maksimum?
A więc połączenie nieskończenie wielu nieskończenie małych źródeł da nieskończenie duże ciśnienie ze skończenie wielkiej mocy?
Ciekawy wniosek - to tak jakby zwiększając liczbę żarówek przy tej samej mocy uzyskiwać coraz większa ogólna jasność...

Czegoś bardzo grubego brakuje w tym co pisze jethrotull
Awatar użytkownika
Piotr
moderator
Posty: 8656
Rejestracja: pn, 30 czerwca 2003, 12:38
Lokalizacja: Kraków, Ślusarska 9
Kontakt:

Post autor: Piotr »

STUDI, żarówki nie są skorelowane!
Awatar użytkownika
jethrotull
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4013
Rejestracja: sob, 3 czerwca 2006, 21:51
Lokalizacja: Poznań

Post autor: jethrotull »

STUDI pisze: Ciekawy wniosek - to tak jakby zwiększając liczbę żarówek przy tej samej mocy uzyskiwać coraz większa ogólna jasność...

Czegoś bardzo grubego brakuje w tym co pisze jethrotull
Mówi Ci coś słowo laser? ;)
Podważ mój rachunek to pogadamy :)
Ale tak, jakbyś znalazł parametr światła proporcjonalny do pierwiastka z energii światła (mam wątpliwości czy to jest właśnie jasność, jasność jest bowiem parametrem subiektywnym, tak jak głośność w akustyce, a nie SPL), to jego poziom (czyli logarytm z niego) tak by się właśnie zachowywał jak SPL, oczywiście gdyby emisja fotonów była ze sobą skorelowana. Wynika to wprost z rachunku. Chyba że rachunek faktycznie zawiera błąd, czego nie wykluczam.
Awatar użytkownika
jethrotull
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4013
Rejestracja: sob, 3 czerwca 2006, 21:51
Lokalizacja: Poznań

Post autor: jethrotull »

STUDI pisze:
jethrotull pisze: PS2: czy idąc Twoim tokiem rozumowania można dojść do wniosku, że dwa *nieskorelowane* źródła sterowane mocą 0.5W zagrają 3dB ciszej niż jedno sterowane 1W?
A wzrost powierzchni membran? Dwukrotnie większa membrana ale dwukrotnie mniejsza amplituda (bo moc podzieli się po połowie). Czyli dokładnie to samo bowiem byłoby to perpetuum mobile.
Jakie membrany! Ja nie mówię o głośnikach, ja mówię o źródłach punktowych! A nawet nie, ja mówię o sygnałach akustycznych. SPL charakteryzuje sygnał a nie źródło. Masz p(t)=p0sin(wt), wyciągasz średnią, porównujesz to do arbitralnej wartości, logarytmujesz dla wygody
i masz SPL. W ogóle charakteryzowanie głośnika za pomocą jakiegoś SPL to jest zaciemnienie, tak naprawdę charakteryzujesz sygnał produkowany przez głośnik w ustalonych warunkach, a nie głośnik jako taki. Mógłbyś uzyskać sygnał o danym SPL za pomocą petardy i żadna powierzchnia membrany by się nie stosowała do tego.
Pomijając to, przy połowie mocy wychylenie membran wcale nie zmniejszy się o połowę! Ani amplituda ciśnienia akustycznego.

Inaczej postawię pytanie które autko będzie mocniejsze z jednym silnikiem 100KM czy z dwoma po 50KM? Załóżmy identyczne skrzynie biegów, średnice kół i obroty maksymalne
Pytanie jest nierelewantne, nie pytamy czy zespół źródeł będzie mocniejszy niż jedno źródło. W ogóle nie pytamy o moc. Pytamy o SPL, które *nieliniowo* zależy od mocy źródła, ale wcale się do źródła nie odnosi, tylko do stanu ośrodka.
Pozdrawiam
Awatar użytkownika
jethrotull
3125...6249 postów
3125...6249 postów
Posty: 4013
Rejestracja: sob, 3 czerwca 2006, 21:51
Lokalizacja: Poznań

Post autor: jethrotull »

I jeszcze:
STUDI pisze:
jethrotull pisze: PS2: czy idąc Twoim tokiem rozumowania można dojść do wniosku, że dwa *nieskorelowane* źródła sterowane mocą 0.5W zagrają 3dB ciszej niż jedno sterowane 1W?
A wzrost powierzchni membran? Dwukrotnie większa membrana ale dwukrotnie mniejsza amplituda (bo moc podzieli się po połowie). Czyli dokładnie to samo bowiem byłoby to perpetuum mobile.
To powiedz czym Twoim zdaniem będzie się różniło w ogóle SPL dla dwóch źródeł skorelowanych od takiego dla dwóch źródeł skorelowanych. Pomijając istnienie bądź brak korelacji źródła są identyczne w obu przypadkach, oraz w każdym przypadku z osobna oba źródła są identyczne między sobą.
Z tego co rozumiem z Twoich wypowiedzi to wg. Ciebie nie powinno być żadnej różnicy. Za to moim zdaniem źródła nieskorelowane dadzą SPL mniejszy o 3dB od skorelowanych.
ODPOWIEDZ