오디오 바닥글 디자인 조사

오디오 바닥글 디자인 조사

확성기의 표유 진동은 바닥과의 접촉을 통해 실내 표면으로 직접 전달할 수 있습니다. 이로 인해 실내 표면이 음악 감상 경험에 영향을 줄 수 있는 가청 소음으로 이러한 진동을 교감적으로 방출합니다. 문제는 높은 효율로 소리를 방출하는 방의 넓은 표면적에 의해 더욱 악화됩니다. 저주파 진동은 임피던스가 거의 없는 방의 구조 전체를 이동할 수 있는 능력으로 인해 가장 나쁜 영향을 미칩니다.

 

기본적인 진동 격리가 있더라도 구조 기반 진동의 이러한 저하 효과는 완화될 수 있습니다. 확성기 아래에 진동 격리 오디오 바닥글을 배치하면 일부 주파수에서 잔향 시간, 진동 감쇠 아티팩트 및 왜곡이 감소합니다 [1] . 오디오 전자 장치를 진동으로부터 분리하면 유사한 긍정적인 효과가 나타납니다. 이러한 이점의 정도는 오디오 바닥글 디자인에 따라 크게 다를 수 있습니다.

진동 절연 측정

우리는 몇 가지 인기 있는 오디오 바닥글 디자인의 진동 절연 성능을 측정하려고 했습니다. 그런 다음 비교를 위해 동일한 기준으로 Carbide Base 바닥글을 측정했습니다. 각 오디오 바닥글에 대해 수평 및 수직 방향의 진동 격리를 측정했습니다. 전자기 진동 테이블, 서브우퍼 및 2-way 확성기의 세 가지 다른 진동 소스가 진동을 생성하는 데 사용되었습니다. 각 실험에서 4개의 오디오 바닥글을 진동 소스 위에 배치한 다음 알루미늄 플레이트를 오디오 바닥글 위에 배치했습니다. 총 질량이 약 32kg(70lbs)인 확성기 또는 오디오 장비의 질량을 시뮬레이션하기 위해 무게를 알루미늄 판에 볼트로 고정했습니다. Measurement Specialties ACH-01 압전 가속도계 센서를 양면 테이프로 플레이트에 부착하여 수평 및 수직 방향의 가속도를 측정했습니다. 가속도계 센서는 차례로 각각의 센서에 대해 보정된 증폭기에 공급됩니다.

전자기 진동 테이블

첫 번째 측정 세트를 얻기 위해 전자기 진동 테이블이 사용되었습니다. 테이블은 테이블 표면의 진동 진폭과 주파수를 정밀하게 변조하기 위해 디지털 방식으로 제어되었습니다. 테이블의 진동 진폭을 결정하기 위해 가속도계 센서를 테이블에 부착한 다음 멀티미터를 사용하여 센서 증폭기의 출력을 측정했습니다. 알루미늄 판에 부착된 두 번째 가속도계 센서도 마찬가지였습니다. 플레이트 센서에서 10Hz에서 200Hz까지 5Hz 간격으로 측정을 수행했습니다. 진동 테이블은 2.5 m/s 2 의 가속도로 진동하도록 테이블이 각 간격으로 조정되었습니다. 측정은 먼저 수평 진동을 측정하기 위해 테이블 표면과 플레이트의 전방 가장자리에 부착된 센서로 수행되었습니다. 그런 다음 수직 진동을 측정하기 위해 테이블과 플레이트의 상단에 부착된 센서로 측정을 반복했습니다. 이러한 측정은 각 오디오 바닥글의 공진 주파수 주변의 진동 격리 성능을 결정하기 위해 저음 주파수 영역에 초점을 맞췄습니다.

 

이 실험의 장점은 테이블이 측정 전반에 걸쳐 일관된 진동을 제공했다는 것입니다. 이를 통해 오디오 바닥글의 공명을 명확하게 식별할 수 있었습니다. 이 실험의 단점은 간격 측정으로 인한 제한된 분해능이었습니다. 이 실험은 또한 진동 감쇠 거동에 대한 통찰력을 제공하지 않았습니다.

 

서브우퍼

베이스 주파수 영역에서 스윕 측정을 얻기 위해 서브우퍼를 진동 소스로 사용했습니다. PC를 사용하여 15Hz에서 200Hz까지 로그 스위프 사인 신호를 생성한 다음 서브우퍼를 통해 재생했습니다. 가속도계 센서는 수평 및 수직 진동을 동시에 측정하기 위해 플레이트의 전방 가장자리와 상단에 부착되었습니다. PC는 플레이트 장착 센서의 출력을 기록하는 데 사용되었습니다. 측정값은 진동 감쇠를 보여주는 폭포수 그래프로 변환되었습니다. 워터폴 그래프의 Y축은 노이즈 플로어 아티팩트를 무시하도록 설정되었습니다. 여기서 0dBFS는 클리핑 전의 한계에 해당합니다. 청소 중 최대 SPL은 1m 거리에서 잔향 공장 바닥에서 측정한 93dBA였습니다. 청소 중에 경험한 최대 수평 캐비닛 가속도는 2.4 m/s 2 입니다.

 

양방향 확성기

2-way 확성기가 진동원으로 사용되어 중역 및 고음 주파수 영역에서 스윕 측정값을 얻었습니다. 실험은 미드레인지 200Hz ~ 1kHz, 고음 1kHz ~ 10kHz 를 스윕한 것을 제외하고는 서브우퍼 실험과 동일한 과정으로 진행되었습니다. 또 다른 차이점은 가속도계 센서 증폭기가 서브우퍼 측정에 비해 +20dB 이득을 제공하도록 설정되었다는 것입니다. 더 높은 주파수의 본질적으로 더 낮은 진동 진폭으로 인해 추가 게인이 적용되었습니다. 게인이 높을수록 노이즈 플로어가 높아져 노이즈 플로어 아티팩트를 피하기 위해 중간 및 고주파수 폭포 그래프의 가시적인 부분을 제한해야 했습니다. 라우드스피커의 최대 SPL은 모든 측정에서 구동 전압이 일정하게 유지되는 스위프 동안 93dBA였습니다. 청소 중에 경험한 이 최대 수평 캐비닛 가속도는 1.9m/s 2 입니다.

 

서브우퍼와 확성기 실험의 장점은 각 오디오 바닥글의 진동 감쇠 동작에 대한 고해상도 보기를 제공한다는 것입니다. 단점은 캐비닛의 진동이 진동 테이블 실험에서와 같이 주파수와 일치하지 않는다는 것이었습니다. 그러나 캐비닛의 진동 동작은 측정 간에 일관되어 오디오 바닥글 간의 유용한 상대적 비교가 가능했습니다. 각 측정은 연속적으로 두 번 수행된 다음 캐비닛의 진동 거동의 불규칙성을 부드럽게 하기 위해 평균을 냈습니다.

테스트 중인 오디오 바닥글

오디오 바닥글 디자인

7개의 서로 다른 오디오 바닥글 디자인이 테스트되었습니다. 스파이크도 상대적인 비교를 위해 테스트되었습니다. 각 오디오 바닥글 중 4개는 알루미늄 판 아래에 배치되었습니다. 적절한 규정이 있는 장치를 플레이트에 볼트로 고정했습니다.

 

테스트한 오디오 바닥글은 진동 차단과 관련하여 볼 베어링점탄성 이라는 두 가지 범주로 분류되었습니다.

 

볼 베어링

오디오 바닥글 1, 3, 6은 일반적으로 사용되는 개념 [2] 을 기반으로 하며 곡선 베어링 레이스에서 구르는 볼 베어링을 사용합니다. 이러한 베어링 설계는 진동 전달을 우회하여 장치를 통과하는 진동을 줄입니다. 오디오 바닥글 5는 특허 받은 스택 구성의 베어링을 사용하여 진동 전달을 전환합니다. Carbide Base 바닥글은 진동 중에 장치를 중앙에 배치하는 데 사용되는 점탄성 버퍼가 있는 플랫 베어링 레이스 사이의 베어링을 사용합니다.

 

점탄성

오디오 바닥글(2)은 점탄성 특성을 갖는 성형 유리 섬유를 사용합니다. 오디오 바닥글 4는 특허받은 구성의 타원형 실린더와 결합된 상부 및 하부 점탄성 요소를 사용합니다. Carbide Base 바닥글은 특허 출원 중인 구성에서 ViscoRing™ 이라는 관형 점탄성 요소를 사용합니다.

각 측정 그룹 위의 측정 텍스트를 클릭하여 가시성을 전환합니다.

수평 및 수직 측정은 별도의 탭에 표시됩니다.

스파이크

치수:

Ø 14mm(0.55″)

35mm(1.4″) 높이

건설:

강철 스파이크

스파이크 측정(토글하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 1

치수:

Ø 45mm(1.78″)(상단부), Ø 70mm(2.76″)(하단부)

51mm(2.0″) – 61mm(2.4″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

볼트 제공:

건설:

스페리컬 베어링 레이스에 3개의 세라믹 볼 베어링이 장착된 스테인리스 스틸 바디.

오디오 바닥글 1 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 2

치수:

50mm(2″) 너비 x 50mm(2″) 깊이

25mm(1″) 높이

4명의 최대 무게:

34.4kg(76파운드)

다른 무게에 사용할 수 있는 다른 버전.

높이 조절 가능:

아니

볼트 제공:

아니

건설:

강판 사이에 끼워진 열압착 고밀도 성형 유리 섬유 층. 질감이 있는 고무 상단 및 하단.

오디오 바닥글 2 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 3

치수:

Ø 45mm(1.75″)

24mm(0.94″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

아니

(옵션 업그레이드)

볼트 제공:

아니

건설:

3개의 개별 레이어 사이에 있는 구면 베어링 레이스에 6개의 볼 베어링이 있는 양극 처리된 알루미늄 본체.

오디오 바닥글 3 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 4

치수:

Ø 51mm(2″)

43mm(1.7″) 높이

4명의 최대 무게:

55kg(121파운드)

다른 무게에 사용할 수 있는 다른 버전

높이 조절 가능:

볼트 체결 시에만

볼트 제공:

건설:

특허 받은 구성의 타원형 실린더와 함께 연결된 하우징의 상부 및 하부 점탄성 아이솔레이터. 방향성 디자인. 제조업체에서 권장하는 대로 로고가 앞쪽을 향하게 하여 측정한 모든 측정값입니다.

오디오 바닥글 4 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 5

치수:

Ø 76mm(3″)

57mm(2.25″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

볼트 체결 시에만

볼트 제공:

건설:

스테인리스 스틸 바디 하우징 특허 받은 구성으로 직경이 반대가 아닌 세라믹 베어링의 5개 개별 스택.

오디오 바닥글 5 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

오디오 바닥글 6

치수:

Ø 45mm(1.75″)

72mm(2.8″) – 89mm(3.5″) 높이

4명의 최대 무게:

해당 없음

높이 조절 가능:

볼트 제공:

예(볼트 필요)

건설:

구형 베어링 레이스에 3개의 세라믹 볼 베어링이 장착된 알루미늄 본체.

오디오 바닥글 6 측정(전환하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

Carbide Base 바닥글

치수:

Ø 125mm(4.9″)

56mm(2.2″) – 74mm(2.9″) 높이

4명의 최대 무게:

32kg(70파운드)

더 높은 중량을 위해 교체 가능한 ViscoRing™

높이 조절 가능:

볼트 제공:

건설:

ViscoRing™ 점탄성 부재를 수용하는 알루미늄 상부. 특허 출원 중인 구성의 세라믹 베어링 및 점탄성 버퍼를 수용하는 스테인리스 스틸 하부. Light ViscoRings™ 가 설치된 상태에서 측정한 것입니다.

Carbide Base 바닥글 측정(토글하려면 클릭)

수평 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수평 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수평 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수평 확성기
1kHz – 10kHz 고음
수직 진동 테이블
10Hz – 200Hz 베이스
수직 서브우퍼
15Hz – 200Hz 베이스
수직 확성기
200Hz – 1kHz 미드레인지
수직 확성기
1kHz – 10kHz 고음

면책 조항

이 실험은 중간에서 높은 볼륨으로 재생되는 스피커 또는 서브우퍼의 캐비닛에서 직접 경험하는 진동 진폭을 시뮬레이션했습니다. 일부 오디오 바닥글은 진폭이 낮은 진동을 분리할 때 다르게 측정될 수 있습니다. 또한 지원되는 질량은 일부 오디오 바닥글의 성능에 영향을 미치므로 질량을 변경하면 측정이 변경될 수 있습니다. 마지막으로, 이러한 측정은 모두 음악의 동적 상태와 다른 대략적인 정상 상태 사인파 진동 자극으로 수행되었습니다.

결론

테스트한 오디오 바닥글의 진동 차단 성능은 상당히 다양했습니다. 대부분의 경우 저음과 낮은 중역 주파수의 바닥글을 통해 원치 않는 표류 진동이 증가했습니다. 다른 경우에는 감쇠가 충분하지 않아 일부 폭포 그래프에서 긴 감쇠 시간으로 알 수 있듯이 초기 자극 후에도 공명이 오래 지속되었습니다.

 

Carbide Base 바닥글은 저음과 낮은 중음역을 분리하고 감쇠하는 탁월한 능력이 독특하여 이러한 주파수에서 선명도를 극대화했습니다.

참고문헌

[1] Katz, B. (2020). 확성기 캐비닛의 음향 방사에 대해 . AES: 오디오 엔지니어링 학회 저널 , 컨벤션 페이퍼 10405

 

[2] Kemeny, Zoltan A. “기계적 신호 필터.” US 6520283 B2, 미국 특허상표청, 2003년 2월 18일. 구글 특허, https://patents.google.com/patent/US6520283B2