Jak samemu zrobić komputerowe kolumny głośnikowe klasy Hi-Fi?
Najczęściej czytane
Zaczęło się od wyboru i kupna aktywnych głośników komputerowych. Przeczytałem mnóstwo opinii i w końcu kupiłem te oto głośniczki:
To ma wymiary 300 x 145 x 155 mm, a żeby było śmieszniej, różnica w wadze prawej i lewej kolumn składa ponad 30% (niecały kilogram):
Oczywiście, przy takiej różnicy w masie brzmi to tak jakby kupiłem 2 kolumny z różnych zestawów.
Ogólnie, brak słów żeby przekazać jakież było moje rozczarowanie po pierwszym odsłuchu... No, cóż, nie wiedziałem że tylu ludziom (ci co pisali dobre opinia) miś po uszach pochodził. Chyba że płatna szeptanka (tu, przy okazji, publikacja o technikach manipulacji opinii społecznej)... Barwa dźwięku wydobywającego się z tych urządzeń to tak jakby ktoś włożył stare radio do nocnika i do połowy przykrył pokrywą. Krzyczy głośno, ale beznadziejnie.
P.S. docelowo nie podaje marki tego badziewia, żeby mnie nie pozwali.
Oto z jakiego materiału to zostało wyprodukowane:
Cała obudowa jest z kartonu. Na zewnątrz oklejone ładną czarną folią o strukturze drewna, a tak naprawdę cała obudowa zrobiona z kartonu:
Przez parę lat prawię nie używałem tych głośników, bo słuchanie tego było dla mnie zbyt stresujące. Ale wygląd, rozmiary i kolorystyka mi pasowały. Otóż, postanowiłem przerobić je. W końcu i tak okazała się to zła decyzja, bo przy tak dużym nakładzie pracy i kosztach trzeba było samemu zbudować obudowę od nowa, przynajmniej o 50% większą, bo dla kolumn to ma ogromne znaczenie.
Jakość głowic głośnikowych
Jeśli po zdemontowaniu przedniej pokrywy lekko puknąć paznokciem membranę głośnika, to wydobywa się dźwięk tak jakby dotknąłem plastikowej butelki. Czyli i głowicy głośnikowe i obudowy okazały się wybitnie beznadziejne. Trzeba było to wyrzucić do kosza albo zwrócić sprzedającemu w ciągu 14 dni...
Wysokotonowe głowice okazały się tak naprawdę średniotonowymi marnej jakości, a te większe... też średniotonowymi (czyli po prostu dwie średniotonowe głowice o bardzo słabej jakości). Krzyczą głośno, czyli wydajność mają dobrą, ale jakość beznadziejną. Czyli to idealnie pasuje do nagłaśniania, na przykład, publicznej toalety (żeby nie było słychać jak ktoś puszcza bąki w sąsiedniej kabince, bo akurat barwa dźwięku tych głośników idealnie pasuje do takiego zastosowania).
No a po co niskotonowe i wysokotonowe... A jeśli poważnie, wg mnie, konstruktor tych kolumn, chyba, powinien zmienić branżę...
Otóż, postanowiłem wymienić głowice głośnikowe. Kupiłem taki oto zestaw głośników:
I tu się zaczęło... W tym miejscu, chyba, otworzyłem puszkę pandory.
Jeśli będą Państwo konstruować głośniki wzorując się na tej publikacji - proszę przeczytać materiał od początku do końca, ponieważ było dużo przeróbek.
W ciągu dwóch lat użytkowania tych głośników (po mojej modyfikacji) dwa razy wymieniłem w nich głowice głośnikowe i trzy razy wymieniłem kartę dźwiękową, a do tego kupiłem pasywny subwoofer z dwucewkowym głośnikiem.
Wymiana głowic głośnikowych
Po-pierwsze, obudowa kolumn okazała się absolutnie beznadziejna, a po-drugie nowe wysokotonowe głośniki okazały się znacznie większe od oryginałów.
Musiałem trochę rozwiercić gniazda pod głowicy wysokotonowe.
Ku mojemu zaskoczeniu, te niskotonowe (DAX ZGE-100) okazały się rzeczywiście niskotonowymi (bo tak małe głośniki raczej są średniotonowymi). Kupowałem je w ciemno, tj przez internet, i nie spodziewałem się że będą jakoś sensownie oddawać bass. Oczywiście, nie ma co oczekiwać brzmienia jak od 25-centymetrowych głośników, ale jak na takie małe głośniczki brzmią one dobrze, miękko i przyjemnie, przynajmniej nie plastikowo. Przy dotknięciu membrany tego głośnika paznokciem dźwięk jest miękki i cechuje się ciepłą barwą, nie na zasadzie bębnienia jak do plastikowej butelki, tylko taki jak powinien być dźwięk prawdziwego niskotonowego głośnika.
Później się okazało że to dobrze odtwarza niskie częstotliwości tylko na średniej i większej głośności, ale nie na małej. Czyli barwa dźwięku zmienia się w zależności od głośności, tj na studyjne monitory to się nie nadaje. Jak się okaże później, w ciągu 2 lat jeszcze 2 razy wymieniłem głowice głośnikowe niskotonowe i raz wysokotonowe.
Wysokotonowy generuje bardzo czysty ale metaliczny dźwięk, poza tym w kolumnach występuje zauważalne denko między granicą niskich i wysokich tonów, i to nie z powodu zwrotnicy, ale z powodu głowic.
Szczerze mówiąc, do tej pory nie zrobiłem jeszcze pomiarów mikrofonowych, wysterowałem kolumny na odsłuch, bo budowałem je w ilości 1 komplet na własne potrzeby. Myślę że specjaliści od elektroakustyki tego mi nie wybaczą, ale w przyszłości zamierzam zrobić pomiary.
Obudowa do autorskich głośników komputerowych klasy Hi-Fi.
Zaczęło się wszystko od pomysłu na wymianę samych głowic głośnikowych, a skończyło się na totalnej, i to wielokrotnej, przebudowie wszystkiego wraz z zakupem zewnętrznego wzmacniacza.
Pierwsze co zrobiłem, właśnie wyjąłem wszystko co się da wyjąć ze starych obudów:
i z drugiej strony:
Skleiłem z papieru obejmy dla głośników:
Z grubszego czarnego papieru wykroiłem nakładki pod głowice głośnikowe:
i tu wykrojone:
A tu z przyklejonymi obejmami:
i z wstawionymi głośnikami (pierwsza wersja), na razie tylko do przymierzenia:
Nakładki przykleiłem takim oto klejem budowlanym do listew przypodłogowych:
Tak to przykleiłem:
i gotowe:
Pod niskotonowy musiałem dopasować kształt gniazda (średnica była odpowiednia, ponieważ dobierałem głowice właśnie do średnicy):
Autorskie głośniki komputerowe klasy Hi-Fi: materiały do ulepszenia obudowy
I tu zaczęła się jazda...
Do dalszych prac nad obudową od środka wkręciłem kilka śrub:
Dalej przykleiłem (za pomocą tego samego kleju do listew) drewniane belki dla mocowania nowej tylnej pokrywy, a przednią ściankę od środka obrobiłem masą budowlaną do wygładzania ścian:
Kolejna rzecz którą poczyniłem w celu ulepszania parametrów akustycznych obudowy i do przygotowania konstrukcji do użycia kolejnych materiałów budowlanych. Uwaga! To jest bardzo ważny etap. Użyłem takiej oto farby hermetyzującej:
I pomalowane (w 3 warstwy):
Bardzo ważne jest żeby dobrze pomalować śrubki (żeby nie mieli bezpośredniego kontaktu z kolejną warstwą).
Kolejna warstwa - najciekawsza. Będziemy potrzebowali dobrze umytego i wysuszonego drobnego żwirku rzecznego (można kupić w sklepie zoologicznym, dla akwarium, u mnie poszło około 5 kg):
Żwir rzeczny (musi być mieszanka z różnych minerałów o różnym kształcie) jest dość ciężki, a masy tym kolumnom na pewno brakuje, oraz bardzo dobrze tłumi drgania akustyczne w bardzo szerokim pasmie.
Umyty i wysuszony żwir mieszamy z gipsem i wodą:
Szybko obrabiamy małymi porcjami (bo czas wiązania gipsu to paręnaście minut, przynajmniej taki gips kupiłem):
UWAGA 1! Przy pracy z gipsem staramy się aby gips nie dotykał bezpośrednio stalowych śrubek. Dlatego myśmy je pomalowali kilkoma warstwami gumopodobnej farby.
UWAGA 2! Nie dodajemy świeżej porcji gipsu do tego samego pojemnika. Po każdej małej porcji trzeba dobrze umyć pojemnik.
Odkładamy to do pełnego wyschnięcia. U mnie to schło ponad tydzień na włączonym grzejniku (uwaga na BHP):
Po wyschnięciu wygładzamy ścianki od wewnątrz:
Takie wykończenie (gips + żwirek + farba gumopodobna) jest idealne jak do monitorów studyjnych tak i do zwykłego słuchania.
Po wyschnięciu nanosimy warstwę farby gruntującej:
dalej pomalowałem to na czarno:
i po wyschnięciu okleiłem to filcem samoprzylepnym:
Podobno, archeologowie za 5000 lat (o ile przetrwamy) będą całym uniwersytetem rozkminiać o co tutaj chodziło...
Zwrotnica dwudrożna - schemat
Najpierw kupiłem na Allegro takie coś (hehhh..., jak kupowałem to nie miałem schematu tego cudu, po raz kolejny dałem się nabrać na dobre opinia):
Ktoś kto to konstruował ten cud, podobno, kompletnie nie zna się na elektronice, a na pewno na elektroakustyce. A ten kto to sprzedaje albo nie zna swojego towaru albo kompletnie nie szanuje kupujących.
Wyrzuciłem to do śmietnika i zaprojektowałem własną zwrotnicę (uwaga! po kilku zmianach głowic głośnikowych, po odsłuchu, po dołożeniu subwoofera - lekko zmodyfikowałem pierwotną wersję zwrotnicy, schemat dalej):
Częstotliwość odcięcia LCL filtra (L1C2R3L2) zrobiłem w okolicy 3.7 kHz, rezystorem R3 delikatnie spłaszczyłem charakterystykę.
Zbudowałem je na takich oto płytkach makietowych (i to był błąd, nie róbcie tak, zaprojektujcie normalną płytę drukowaną pod Wasze zwrotnice):
Zwracam uwagę na kondensatory (muszą być do zastosowań akustycznych) i cewki bez rdzenia:
Tak wyszły mi gotowe zwrotnice (po ostatniej przeróbce lekko je zmodyfikowałem):
Tylna klapa:
Rurki bass-reflex (niestety, musiałem je skrócić):
I całość:
Kolumny komputerowe pasywne + wzmacniacz zewnętrzny
Po przebudowie oczywiście już nie ma mowy żeby w tych kolumnach wepchnąć wzmacniać do środka, wiec będą to kolumny pasywne. Kupiłem do tego zestawu taki oto wzmacniacz (używany):
Tak wyszło mi po skręceniu:
Jedna kolumna po przeróbce waży 6 kilo:
Rozbudowa kolumn komputerowych - przeróbka nr 1
Po roku użytkowania postanowiłem dalej rozbudowywać system nagłaśniania, ponieważ cały czas mi brakowało basów i środka na niskiej głośności, a poza tym, jak już wspominałem, charakterystyka tych kolumn nie jest taka sama na małej i większej głośności. A budowałem te głośniki, jak wspominałem wyżej, m.in. do zastosowania ich jako monitorów przy obróbce utworów dźwiękowych (montaż filmów, muzyki).
Otóż, postanowiłem wymienić przetworniki niskotonowe na średniotonowe:
180W to, chyba, jakiś nieśmieszny żart, ale nie ważne. Rozpakowane:
To są dwudrożne głośniki samochodowe, ale zwrotnica i tak odetnie górę, więc powinno być ok.
No i wymieniłem:
I po wymianie (w porównaniu do pierwotnej konstrukcji):
Subwoofer pasywny
Po wymianie głowic niskotonowych na te dwudrożne, oczywiście, całkowicie zniknęły niskie tony. Alatego postanowiłem uzupełnić zestaw nagłośnienia komputerowego o subwoofer. Zawsze byłem (i dalej jestem) przeciwnikiem zestawów 2.1, ale nie ma szansy w małych kolumnach komputerowych zrobić naprawdę dobre odtwarzanie niskich częstotliwości. W końcu kupiłem używany pasywny subwoofer Sherwood SP-250 (częstotliwość odtwarzania 28...250 Hz, opór 8 Ohm).
Dużo czasu spędziłem nad wyborem subwoofera, bo miałem ograniczony budżet i nie chciałem wbić się na minę w stylu "nie testowany, ale powinien działać", miał to być dość duży pasywny subwoofer z wejściem i wyjściem oraz dwucewkową przetwornicą głośnikową.
Tak to wygląda z przodu:
A tak od dołu:
Wymiary subwoofera:
Subwoofer w środku:
Zwrotnica i przetwornica dwucewkowa subwoofera:
Kolumny komputerowe jako monitory studyjne - przeróbka nr 2
I tu u mnie w firmie się pojawił projekt muzyczny. W tym momencie już na poważnie potrzebowałem monitorów do montażu muzyki. Otóż, postanowiłem jeszcze raz wymienić głowice niskotonowe na normalne szerokopasmowe i wysokotonowe na inne.
Wybrałem głośniki Tonsil. Szerokopasmowy:
I wysokotonowy:
Głośnik Tonsil GDWK 10/80/19 ma kopułkę z tworzywa sztucznego, co daje bardziej przyjemne brzmienie niż metaliczna (tak jak w AVD-507).
Głośniki Tonsil brzmią znacznie lepiej od wszystkich poprzednich zastosowanych przeze mnie, ponieważ szerokopasmowy ma dość równomierną charakterystykę (sprawdziłem na odsłuch), a wysokotonowy brzmi dość naturalnie, nie ma metalicznego oddźwięku, chociaż jak na mnie tony powyżej 15 kHz nie wystarczająco ostre (subiektywnie). Co innego jakość mechanicznego wykonania...
W wysokotonowych ta podkładka z tworzywa przy dotknięciu lutownicą klemy wygląda tak:
A to jakość obróbki głośnika Tonsil GD 12/8/2:
W wysokotonowych ta podkładka z tworzywa przy dotknięciu lutownicą klemy wygląda tak:
Owszem, głośnik powinien brzmieć a nie wyglądać, jednak żeby tak produkcja sprzętu wyglądała w roku 2023... No porównajcie do tych poprzednich głośników na zdjęciach wyżej. Ja się boję że przy takim podejściu może być słaba powtarzalność, czyli parę głośników trzeba dobierać, bo 2 takie same głośniki mogą brzmieć inaczej...
Te średniotonowe okazały się trochę większe i nie bardzo pasowały do gniazd, więc musiałem wykroić takie oto filcowe podkładki (po 2 sztuki na jeden głośnik):
Jedna podkładka na głośnik:
A druga na kolumnę:
I jeszcze jedno jeśli chodzi o jakość wykonania:
Czyli że co, konstruktor głośnika nie przewidział możliwości mocowania od tej strony? Tylko jak w starym lampowym telewizorze, od środka pudełka przykręcać?
W każdym razie, tak to wygląda po zamontowaniu:
Zwrotnica dwudrożna, wersja 2 - schemat
W pierwszej wersji miałem głośniki niskotonowe (albo średniotonowe, bo to ciężko nazwać niskotonowymi) 4 Ohm, natomiast te Tonsil’e są 8 Ohm, więc lekko zmodyfikowałem zwrotnice (szczególnie po dołożeniu subwoofera):
Jeśli chodzi o kondensator C3 - musi to być dobrej jakości kondensator do zastosowań audio:
Później się okazało że Tonsil GD 12/8/2 w tym układzie brzmią znacznie głośniej niż subwoofer oraz GDWK 10/80/19. Dobrze wysterować to wzmacniaczem (poprzez equalizer) mnie się nie udało. Otóż, postanowiłem zastosować tłumik. Kupiłem kilka rezystorów o mocy 20W:
I najpierw zrobiłem typowy książkowy tłumik na 6db bez zmiany oporu zestawu (uzyłem rezystorów 4.3 oraz 10 Ohm):
Niestety to nie zadziałało zbyt dobrze. Spieprzyło brzmienie, głośność średnich tonów ok, ale barwa... Tak jakby dynamika się zmieniła. Dalej poszło na odsłuch...
Końcowa wersja tłumika to poprostu rezystor R2 jak na schemacie zwrotnicy. Owszem, to zmieniło opór zestawu, ale biorąc pod uwagę że mam tutaj subwoofer i jeszcze wysokotonowy głośnik - nie powinno za bardzo zaburzać pracy całego układu.
Na odsłuch - brzmi idealnie, poza tym że subiektywnie brakuje mi ostrości wysokich tonów. Jako monitory będzie idealnie, a do codziennego słuchania muzyki - wystarczająco dobrze.
Kolumny komputerowe Hi-Fi - jaka karta dźwiękowa?
Najpierw kupiłem kartę dźwiękową Asus Xonar DGX:
Podobno, mam wybitny talent do kupowania badziewia. Też dałem się nabrać na dobre opinia.
Okazało się że ten oto procesor:
w środku zawiera... 2x AC’97. Czyli to samo co najtańsza zintegrowana karta dźwiękowa. Ale po co było to wynosić na PCI-E? Przecież każda płyta główna posiada to samo. Reasumując, do moich zastosowań się nie nadaje. Po odsłuchaniu potwierdzam: brzmi 1:1 jak najtańsza karta dźwiękowa zintegrowana. Nie wiem dlaczego najpierw kupiłem, a potem sprawdziłem schemat... Zabrakło mi wyobraźni żeby przewidzieć że tak renomowana firma może sobie pozwolić na takie żarty...
Później kupiłem zewnętrzną kartę dźwiękową na USB:
Karta dźwiękowa LogiLink UA0099 na USB brzmi zaskakująco dobrze, absolutnie bez szumów (chociaż jest uczulona na sygnały GSM) ale... kompletnie brak sygnału powyżej 16 kHz. Jakość dźwięku jest zaskakująco dobra, ale nie wystarczająca do produkcji utworów audio-wizualnych (właśnie przez ostre odcięcie góry).
Biorąc pod uwagę muzyczny projekt, będę musiał kupić dobre studyjne słuchawki (obecnie mam AudioTechnika ATH-M20x, planuję dopełnić kolekcję o AKG-K240, a do tych ostatnich trzeba karty dźwiękowej z dobrym wbudowanym wzmacniaczem), dlatego postanowiłem wymienić kolejną kartę dźwiękową. Tym razem Creative SoundBlaster Audigy RX (jeszcze z prawdziwym DSP):
Wejścia i wyścia:
Prawdziwy procesor DSP:
Co jak nie Creative? To akurat brzmi. Niestety trochę szumi, ale podejrzewam że to kwestia mojego zasilacza. Poza tym, na częstotliwościach poniżej 22 Hz i powyżej 16300 Hz pojawia się jakiś ton podstawowy w okolicy 7...9 kHz i jego modulacja. Czyli 21 Hz słychać jako modulowane ledwo słyszalne 21 Hz nałożone na jakieś 7...8 kHz. Powyżej 16...17 dźwięk jest, ale też się zakrada jakaś częstotliwość niosąca (też na odsłuch około 7...8 kHz - muszę oscyloskopem sprawdzić o co tutaj chodzi). Na razie nie wiem czy to kwestia zasilacza mojego komputera, czy akurat tego mojego egzemplarza SoundBlaster’a czy ewentualnie marketingowcy kazali inżynierom spierniczyć produkt żeby wymusić na użytkowniku kupno droższej wersji... Na razie to pytanie pozostaje się otwarte...
Autorskie kolumny komputerowe klasy HiFi - podsumowanie
Chyba muszę całkowicie zaprzestać ufać opiniom. Bo tyle wtop jak w tym projekcie to jeszcze nie miałem...
Generalnie, pomysł z przeróbką tych kolumn jest bardzo udany, ale dopiero po trzeciej modyfikacji i dołożeniu pasywnego subwoofera. Pierwsza przeróbka to zmiana wszystkiego poza zewnętrzną częścią obudowy. Po drugiej przeróbce (zmiana głośnika na Alpine + subwoofer pasywny) tego naprawdę przyjemnie się słuchało, na każdej głośności nawet ze wzmacniaczem od Unitry (Fonica PW 0350). Ale zestaw można wykorzystać zarówno do słuchania muzyki jak i w jakości monitorów studyjnych, na przykład przy produkcji utworów audio-wizualnych, dopiero po drugiej modyfikacji (Tonsil'y + lekka zmiana zwrotnicy + pasywny sub). Oczywiście, można złożyć albo kupić znacznie lepszy wzmacniacz (na przykład NAD 3020, albo Pioneer A 400 albo dobry lampowiec), można było nie przerabiać starych, tylko zrobić nowe większe obudowy i użyć większych głośników (czyli zestaw 2.0, bez subwoofera), a jeśli iść na całość to wyciszyć pomieszczenie itd, ale to już inna bajka.
W sposób niesamowity, wręcz genialny, się spisuje wypełnienie ścianek kolumn żwirkiem i gipsem, bo na średniej i większej głośności to brzmi niemal jak dobrze wyjustowane koncertowe kolumny (chodzi mi o barwę dźwięku, oczywiście nie o głośność). Na niskiej głośności z tym sub'em też brzmi niesamowicie, a jak ktoś lubi to we wzmacniaczu PW 0350 jest filtr loudness i 5 pasmowy regulator barwy, więc to jest już prawdziwe Hi-Fi. Zawsze można lepiej, ale nie wiem czy w tym budżecie i wymiarach kolumn da się znacząco ulepszyć system akustyczny, jesli chodzi o jakość dźwięku. Subiektywnie, chciałbym delikatnie zmienić barwę wysokich tonów, ale to już muszę porządnie przysiąść do tego z oscyloskopem i mikrofonem pomiarowym (jeśli nastąpi czwarta edycja moich kolumn komputerowych - zaktualizuję tę publikację).
Po wkręceniu wysokich tonów na equalizer'ze wzmacniacza w ten sposób:
oraz w odtwarzaczu VLC w ten sposób:
brzmienie zestawu jest idealne na każdej głośności, dźwięk jest jednocześnie miękki i bardzo wyrazisty, bardzo dobrze oddaje szczegóły, bardzo dobra jest scena stereo. Można słuchać przez cały dzień ulubionej muzyki i to nie męczy, nie wkurza. Gdybym nie wiedział co to jest, pewnie pomyślałbym że to gra jakiś zestaw co-najmniej za 15 000 PLN'ów albo i więcej. Fakt faktem że potrzeba wkręcania wysokich tonów na dwóch equalizer'ach na raz świadczy o słabym przetwarzaniu wysokich tonów, ale jednak brzmi to fantastycznie. Czyli projekt się udał.
Jeśli chodzi o moc - mimo obiecujących napisów marketingowych na głośnikach (w tej wersji z głosnikami DAX/ZGE z czerwonymi dyfuzorami i AVD), sugerujących że jedna kolumna powinna mieć grubo ponad 100W mocy, myślę że jeśli podać tam 100W to pozostanie się sam żwir z gipsem, a reszta po prostu się wyparuje. Realnie to do 15...20W brzmi bez zakłóceń. Może kiedyś zmierzę i wyjustuję to mikrofonem pomiarowym...
Jeśli znalazłe[-a]ś w tekście, literówkę, błąd stylistyczny albo inny błąd językowy - bardzo proszę o napisanie poprawki w komentarzu pod artykułem albo przez formularz kontaktowy. Dziękuję!
Komentarze
Temat pracy licencjackiej: Proces budowy zestawu głośnikowego od projektu do wykonania + wykonanie. Proszę o porady w kwestiach techniczno-wykonawczych.
Dziękuje i pozdrawiam
Grzegorz
Pozdrawiam serdecznie