JBL LSR305 on-axis 頻率響應

看了Troels Gravesen 討論量測喇叭的文章之後，手很癢決定 DIY 配件來搭配我的 MiniDSP UMIK-1，去 Home Depot 買了 1/2" 的 PVC 管和一段幫水管保溫的泡棉，組合起來如下圖，雖然那段泡棉不是絕對的平滑，但是我就這樣將就用了。希望泡棉的截面積還算小，另外是希望泡棉或多或少有點吸收效果。

自制麥克風延長桿

加這樣的延長桿目的是把腳架造成的反射時間往後移，之後再透過 time-gating 來消除房間和腳架的影響。調整延長桿儘量水平、麥克風在高音單體中央的高度、距離一公尺，就能開始量測了。至於我的書架和螢幕就不管他了，畢竟我是想要了解這對喇叭在我房間的表現，而不像 Troels Graversen 是要了解高音單體本身的表現。

100cm on-axis 量測架設

我用 T410 HDMI 輸出到 OPPO BDP-103，軟體使用 REW (Room EQ Wizard) ，REW 輸出音量為 -3dBFS，BDP-103 音量為 80/100，喇叭本身的音量旋紐設為 4.5，HF/LF 調整都設為 0dB。第一輪量測重點是高頻反應，我的掃頻範圍從 250Hz 到 24kHz，長度為 1M 、平均八次量測。對應的 Impulse Response 為下面紅色圖，橫軸是時間 (ms)、綜軸是全輸出的百分比 (線性標示)，丟了那兩個枕頭在地上的結果是淺綠色圖，可以看到 2.5ms 的反射波不見了，這樣我就能把 IR Window 設為 -0.2ms 到 3.8ms，對應的頻率解析度為 250Hz (1/4ms)。4ms 之前的那個小振盪應可能是來自於我掛在延長桿後面的麥克風盒子，下次應該用線吊一罐寶特瓶的水。

地面反射：(上圖) 只有地毯。(下圖) 加了兩個枕頭。

加上 IR Window 之後的頻率響應是下圖中的深綠色曲線。要注意的是不要把 250Hz 到 1kHz 之間的振盪太當一回事，要記得這是軟體用平滑曲線連接離散的 250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz 的結果，所以看起來很平滑其實是騙人的。

做為比較，我把麥克風的距離移到 50cm，加上 1/48 八度 (octave) 的平滑之後降低 6dB 來補償距離造成的音量變化，用灰色畫出來，要注意這條曲線沒有使用 time-gating，因此上上下的頻率響應可能來自於喇叭本身也可能來自於空間中的反射。但是我們可以看到 1.5KHz 以上 50cm 量測的結果平移之後和 加上 time-gating 的 100cm 量測結果差別非常小！

因此，50cm 量測結果可以視為 1kHz - 3kHz 之間的高解析度量測 (相較於 time-gated 100cm 量測) ，當頻率繼續往下的時候，房間的影響越來越大，我們也可以看到 50cm 量測上下振盪的幅度也越來越大，也愈來愈不適合做為 on-axis 的參考。但是我們可以說這兩個量測在 250Hz 到 1kHz 有類似的表現。這個喇叭的 on-axis 頻率響應平坦度上到 10kHz 算是 +-2dB，到 20kHz 則增加到 +-4dB。

on-axis 頻率響應

要進一步了解喇叭低頻的表現，近場量測是一個很好的手法，麥克風要儘量接近單體但是不能碰到，如下圖。這樣量到的音量當然會比 100cm 量到的大很多，因此我們要使用適當的值加以補償。我使用 mh-audio 的工具網頁來計算，考慮紙盆到懸邊的半圓凸起，直徑為 9.5cm，設定要校正到 100cm，得到兩個偏差值，分別是 32.5dB 和 26.5dB，後者是給 in-wall 喇叭使用的，所以我把量測到的結果降低 26.5dB 之後用黑色畫在上面的圖中。首先可以注意到在 52.4Hz 的時候單體是不發出聲音的！這是因為箱體和低音反射管對單體造成的負載效應。要正確了解這個喇叭的表現，我們也要量測低音反射管的輸出！結果是綠色的線，這個低音反射管的直徑是不停變化的，我用開口處 6cm 計算得到的偏差量是 36.5dB。非常剛好的在 52.4Hz 低音反射管的音量比起低音單體峰值音量 (~200Hz) 低了約 3dB。表示這對喇叭的 -3dB 在約 53Hz，以我的反射管量測結果 -10dB 出現在 38Hz，但考慮在這個時候低音單體輸出和反射管輸出是反向的，因此 -10dB 頻率會往高頻偏移一點，JBL 原廠規格上面寫的 43Hz 沒有誇張。

近場量測低音單體

最後在我的聆聽位置也量測了頻率響應，結果是下面的淺綠色曲線。我的喇叭位置和聆聽位置是一個夾角大約 66 度的等腰三角形，擺放位置是以低頻的平坦為目標。量測的時候雙聲道都打開，因此音量和距離都不一樣，偏移量 -2.5dB 是以 3kHz - 4kHz 銜接另外兩個量測 (100cm time-gated 和 50cm) 為目標。

三點觀察，第一是 10kHz 以上的震盪明顯變小，這是因為我的聆聽位置稍微偏離高音單體軸線的關係。soft-dome 單體振膜震盪的時候單體中央和外緣會反相，在軸線上就表現在為量到的高頻起伏，但是偏離軸線之後這個問題就會小很多。

第二是低頻震盪的非常明顯，高低起伏達 20dB，甚至到 700Hz 都還很明顯，我猜測這是因為我的房間空蕩蕩的，沒有什麼家具的結果。

第三是 200Hz 到 500Hz 的凸起，這和近場量測結果是一致的，兩者在中低頻分別都比 1kHz 附近高了4dB 和 7dB。雖然近場量測可以降低房間的影響，但是當大面牆壁距離喇叭只有一公尺左右的時候，無論如何都是會有影響的。我想這也是一些喇叭設計軟體都強調會考慮牆面的關係，如 LspCAD ，Martin J. King 的模擬結果也都是包含了牆面、地面、天花板的影響。


我相信這對喇叭 JBL 是以無反射室 on-axis 平坦為其中之一的目標，但在房間裡面的時候，200Hz - 500Hz 這個頻段的凸起可能會造成一些困擾。JBL 把 LSR305 的 +-2dB LF Trim 設定在 115Hz，對於我描述的這個狀況並沒有幫助，我平常是把他設定為 +2dB，改善 100 Hz 附近的銜接。或許我該考慮買一些四吋厚的吸音棉來處理 200Hz 到 500Hz 的這個問題。

PS. 關於低音反射管和低音單體的關係，可以參考 Stereophile John Atkinson 的文章。