This isn't just a button-by-button manual — it explains the physics behind each parameter, so you can make informed decisions instead of guessing. Skip around, or read top to bottom if you're new to speaker design.
In the 1970s, Neville Thiele and Richard Small showed that a woofer's low-frequency behaviour can be described almost completely by a handful of numbers — the same math used for any mass-spring-damper system with an electrical drive on top. Once you have these, you can predict what a driver will do in any box, without building it first.
Fs is the driver's free-air resonance — the frequency where the cone's mass and the suspension's springiness cancel out and it wants to move most freely, like a mass on a spring bouncing at its natural rate. Mms is that moving mass (cone, coil, glue, plus a bit of the air that has to move with it). Qms describes how lightly damped that resonance is mechanically — high Qms means a stiff-but-free suspension (rubber surround, low friction) that would ring for a while if plucked; most modern woofers have Qms of 3–8.
The voice coil moving in the magnetic gap doesn't just push air — it also generates a tiny reverse current (back-EMF) that fights its own motion, exactly like a bicycle dynamo gets harder to pedal the more power you draw from it. That braking effect is electrical damping, quantified as Qes. A stronger motor (higher Bl, the force per amp) means more braking and a lower Qes. Qts combines both dampings: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Because Qes is usually much smaller than Qms, the motor dominates overall behaviour — which is why Qts is the number everyone quotes.
Vas is a trick for describing suspension stiffness in a way that doesn't require exotic units: it's the volume of air that would be exactly as springy as the driver's own suspension. A driver with soft suspension (easy to push) has a big Vas — put it in a small sealed box and the box's own air-spring will dominate and stiffen it up considerably. Sd is the cone's effective piston area, and Xmax is how far it can move linearly before the motor's magnetic field starts spilling out of the gap and distorting. Multiply Sd × Xmax and you get the maximum volume of air the driver can physically displace per stroke — the single number that ultimately limits bass output, no matter how big your amplifier is.
Qts is the number that tells you what a driver "wants" to be. Low Qts (below ~0.4) means the motor dominates and the driver is heavily controlled — such a driver in a sealed box would sound tight but need a huge box to get deep bass, so it's usually paired with a vented (bass reflex) box instead, where the port takes over some of the low-end work. High Qts (above ~0.5) means the suspension is doing more of the work, which suits a sealed box's added air-spring nicely. This isn't a rule to memorise — boxlab's "optimal alignment" button runs an actual search using your driver's real numbers, but knowing why a low-Qts driver ends up vented helps you judge whether a "creative" alignment (e.g. a high-Qts driver crammed into a small vented box) is a good trade-off or asking for trouble.
A sealed box works like a spring: compress the air inside and it pushes back, adding stiffness to whatever the driver's own suspension already provides. Smaller box → stiffer added spring → higher resonance frequency, less bass extension, but tighter control (lower Qtc, less overshoot). This is a real, unavoidable trade-off — there's no setting that gives you both a tiny box and deep, well-controlled bass from the same driver.
Stuffing (damping material) makes a sealed box behave slightly larger acoustically — heat lost to friction between air and fibres makes the compression less "spring-like" and more like a damper, softening the resonance peak and effectively lowering the tuning slightly. That's why the recommended fill amount changes with box type: too little and the resonance rings; too much and you lose output to friction.
A bass reflex port isn't just a hole — it's a mass of air in the tube that resonates with the box's air-spring, like a second cone with no motor. Tune it right (port length and diameter set the resonance, exactly like tuning a blown bottle) and it reinforces the bottom octave the driver alone couldn't reach, at the cost of a sharper rolloff below tuning (which is why most designs pair a port with a subsonic filter for protection).
Here's the part most beginner guides skip: that same tube of air has its own organ-pipe resonances, just like a real organ pipe or a didgeridoo — at roughly half-wavelength multiples of the port's length, sound can resonate back and forth inside it and leak into your midrange, adding an audible "quack" around a few hundred Hz. boxlab's port and transmission-line models are full lossy waveguides specifically so these resonances show up in the simulation instead of surprising you after you've built the cabinet.
There are two completely independent ways a driver runs out of headroom, and confusing them leads to bad conclusions. The electrical ceiling is thermal: too much continuous power cooks the voice coil (this is the Pe/power rating). The mechanical ceiling is Xmax: past a certain point, no matter how much power you throw at it, the cone simply can't move further without the motor losing linearity and distorting heavily. In a vented box, cone motion actually has two peaks — one below the tuning frequency (where the driver is unsupported and swings wildly, which is exactly what a subsonic filter protects against) and one above it. The usable ceiling is set by the upper peak, since nobody listens meaningfully below the tuning frequency of a vented box anyway. boxlab's max-SPL figure is built around exactly this logic.
At low frequencies, a speaker on a small baffle radiates into the full sphere around it (4π steradians) because the wavelength is much larger than the cabinet — the box simply isn't big enough to block sound from wrapping around it. At high frequencies, the wavelength becomes small compared to the baffle, so it effectively only radiates forward into a half-space (2π) — you get roughly double the concentrated energy in the direction you're facing, a 6 dB step in sensitivity between the two regimes. The transition frequency depends on the baffle's dimensions and where the driver sits on it, which is exactly why boxlab computes it from your actual Design-tab geometry rather than assuming a shelf value.
Any boundary — floor, wall, corner — acts as a mirror for sound. Physically, you can model this with an "image source": a second, identical loudspeaker reflected through the boundary, whose sound arrives at the listener's ear delayed by however much further (or shorter) its path is. Add these reflected copies together and you get either reinforcement or cancellation depending on frequency and distance — the peaks and dips (room modes) that make bass "boomy" in some spots and non-existent two steps to the left. This isn't a flaw in your speakers; it's geometry. boxlab's room mode places real image sources at your actual wall distances so you can see where the problems will be before you build, and even retune the box alignment specifically to work with your room instead of against it.
A crossover exists because no single driver plays the whole spectrum well — a woofer struggles above a few kHz (breakup, poor dispersion) and a tweeter can't move enough air for bass. A capacitor blocks low frequencies (its impedance rises as frequency drops), letting a tweeter see only the highs; an inductor does the opposite for a woofer. Combine them and you get a filter with a slope — steeper slopes (more parts) protect drivers better from frequencies they can't handle, at the cost of more parts, more cost, and (if not designed carefully) more phase shift between the two drivers right where they're supposed to blend seamlessly.
The "Q" of a filter describes how much it peaks right at the crossover point before rolling off — a Q of 0.707 (Butterworth) is the flattest well-behaved option; much higher and you get a bump right where the two drivers are supposed to hand off cleanly.
Every tab in the app has a "?" help button in the header giving you a short, context-specific reminder of what that tab does — you don't need to hold all of this guide in your head while working. Start with a driver, let "optimal alignment" give you a sane starting point for whichever enclosure type you're curious about, then use the sliders to explore trade-offs with the physics above in mind.
Das hier ist keine Klick-für-Klick-Bedienungsanleitung — es erklärt die Physik hinter jedem Parameter, damit du fundiert entscheiden kannst statt zu raten. Spring herum oder lies von oben nach unten, wenn du neu im Lautsprecherbau bist.
In den 1970ern zeigten Neville Thiele und Richard Small, dass sich das Tieftonverhalten eines Chassis fast vollständig mit einer Handvoll Zahlen beschreiben lässt — mit derselben Mathematik wie jedes Feder-Masse-Dämpfer-System, nur mit elektrischem Antrieb obendrauf. Hat man diese Zahlen, kann man vorhersagen, was ein Treiber in jedem Gehäuse tut, ohne es zu bauen.
Fs ist die Freiluftresonanz — die Frequenz, bei der sich Membranmasse und Federsteife der Aufhängung aufheben und die Membran am liebsten schwingt, wie eine Masse an einer Feder in ihrem Eigentakt. Mms ist diese bewegte Masse (Membran, Spule, Kleber, plus etwas mitbewegte Luft). Qms beschreibt, wie schwach diese Resonanz mechanisch bedämpft ist — hohes Qms heißt steife, aber reibungsarme Aufhängung, die angezupft eine Weile nachschwingen würde; moderne Tieftöner liegen meist bei 3–8.
Die Schwingspule im Magnetspalt schiebt nicht nur Luft — sie erzeugt auch einen kleinen Gegenstrom (Gegen-EMK), der ihrer eigenen Bewegung entgegenwirkt, genau wie ein Fahrraddynamo schwerer tritt, je mehr Strom man ihm abverlangt. Dieser Bremseffekt ist die elektrische Dämpfung, ausgedrückt als Qes. Ein stärkerer Antrieb (höheres Bl, Kraft pro Ampere) bremst stärker und senkt Qes. Qts fasst beide Dämpfungen zusammen: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Weil Qes meist deutlich kleiner als Qms ist, dominiert der Antrieb — deshalb ist Qts die Zahl, die alle nennen.
Vas ist ein Trick, um die Aufhängungssteife ohne exotische Einheiten zu beschreiben: das Luftvolumen, das genauso federt wie die Aufhängung des Treibers. Ein weich aufgehängter Treiber hat ein großes Vas — in einem kleinen geschlossenen Gehäuse dominiert dann die Luftfeder der Box und versteift ihn deutlich. Sd ist die effektive Membranfläche, Xmax der lineare Hub, bevor das Magnetfeld den Spalt verlässt und verzerrt. Sd × Xmax ergibt das maximal verschiebbare Luftvolumen pro Hub — die eine Zahl, die den Bass letztlich begrenzt, egal wie groß der Verstärker ist.
Qts sagt dir, was ein Treiber „sein will". Niedriges Qts (unter ~0,4): der Antrieb dominiert, der Treiber ist stark kontrolliert — geschlossen klänge er straff, bräuchte für Tiefbass aber ein riesiges Gehäuse; deshalb landet er meist im Bassreflexgehäuse, wo der Port einen Teil der Tieftonarbeit übernimmt. Hohes Qts (über ~0,5): die Aufhängung macht mehr Arbeit, das passt gut zur zusätzlichen Luftfeder eines geschlossenen Gehäuses. Das ist keine Regel zum Auswendiglernen — boxlabs „Optimal abstimmen" macht eine echte Suche mit deinen realen Werten. Aber zu wissen, warum ein Low-Qts-Treiber im Bassreflex landet, hilft dir einzuschätzen, ob eine „kreative" Abstimmung ein guter Kompromiss ist oder Ärger provoziert.
Ein geschlossenes Gehäuse wirkt wie eine Feder: Luft komprimieren, sie drückt zurück und addiert Steife zur Aufhängung. Kleineres Gehäuse → steifere Zusatzfeder → höhere Resonanzfrequenz, weniger Tiefgang, aber straffere Kontrolle (niedrigeres Qtc, weniger Überschwingen). Das ist ein echter, unvermeidbarer Kompromiss — es gibt keine Einstellung, die winziges Gehäuse und tiefen, kontrollierten Bass aus demselben Treiber liefert.
Dämmmaterial lässt ein geschlossenes Gehäuse akustisch etwas größer wirken — Reibungswärme zwischen Luft und Fasern macht die Kompression weniger „federartig" und mehr dämpfend, was die Resonanzspitze abrundet und die Abstimmung leicht absenkt. Deshalb ändert sich die empfohlene Füllmenge je nach Gehäusetyp: zu wenig, und die Resonanz klingelt; zu viel, und du verlierst Pegel an die Reibung.
Ein Bassreflexport ist kein bloßes Loch — er ist eine Luftmasse im Rohr, die mit der Luftfeder des Gehäuses resoniert, wie eine zweite Membran ohne Antrieb. Richtig abgestimmt (Länge und Durchmesser bestimmen die Resonanz, genau wie beim Anblasen einer Flasche) verstärkt er die unterste Oktave, die der Treiber allein nicht schafft — um den Preis eines steileren Abfalls unterhalb der Abstimmung (weshalb man meist einen Subsonic-Filter zum Schutz dazu nimmt).
Und jetzt der Teil, den die meisten Anfängerguides überspringen: dieselbe Luftsäule hat eigene Orgelpfeifen-Resonanzen, wie eine echte Orgelpfeife oder ein Didgeridoo — bei etwa halben Wellenlängen-Vielfachen der Portlänge schwingt der Schall im Rohr hin und her und dringt in deinen Mittelton, mit einem hörbaren „Quäken" um einige hundert Hertz. boxlabs Port- und TL-Modelle sind bewusst vollständige verlustbehaftete Wellenleiter, damit diese Resonanzen in der Simulation auftauchen statt dich nach dem Bau zu überraschen.
Es gibt zwei völlig unabhängige Arten, wie ein Treiber an seine Grenze kommt — und wer sie verwechselt, zieht falsche Schlüsse. Die elektrische Grenze ist thermisch: zu viel Dauerleistung kocht die Schwingspule (das ist Pe). Die mechanische Grenze ist Xmax: ab einem Punkt kann die Membran nicht weiter, egal wie viel Leistung man reinsteckt, ohne dass der Antrieb unlinear wird und stark verzerrt. Im Bassreflexgehäuse hat der Hub sogar zwei Maxima — eins unterhalb der Abstimmfrequenz (wo der Treiber ungestützt wild schwingt — genau davor schützt der Subsonic-Filter) und eins darüber. Die nutzbare Grenze setzt der obere Peak, denn unterhalb der Abstimmung hört ohnehin niemand sinnvoll Bassreflex. Genau auf dieser Logik beruht boxlabs Max-SPL-Wert.
Bei tiefen Frequenzen strahlt ein Lautsprecher auf kleiner Schallwand in die volle Kugel ab (4π), weil die Wellenlänge viel größer als das Gehäuse ist — die Box ist schlicht zu klein, um den Schall am Herumbeugen zu hindern. Bei hohen Frequenzen wird die Wellenlänge klein gegen die Schallwand, und es wird effektiv nur noch nach vorn in den Halbraum (2π) abgestrahlt — grob die doppelte Energie in Blickrichtung, ein 6-dB-Sprung zwischen beiden Bereichen. Die Übergangsfrequenz hängt von den Schallwandmaßen und der Treiberposition ab — deshalb rechnet boxlab sie aus deiner echten Design-Geometrie statt einen Pauschalwert anzunehmen.
Jede Begrenzung — Boden, Wand, Ecke — wirkt für Schall wie ein Spiegel. Physikalisch modelliert man das mit einer „Spiegelquelle": ein zweiter, identischer Lautsprecher, an der Begrenzung gespiegelt, dessen Schall um die Wegdifferenz verzögert beim Hörer ankommt. Addiert man diese Kopien, gibt es je nach Frequenz und Abstand Verstärkung oder Auslöschung — die Spitzen und Löcher (Raummoden), die Bass an einer Stelle dröhnen lassen und zwei Schritte weiter verschwinden. Das ist kein Fehler deiner Boxen, das ist Geometrie. boxlabs Raummodus setzt echte Spiegelquellen an deine tatsächlichen Wandabstände, damit du die Problemstellen vor dem Bau siehst — und die Abstimmung sogar gezielt auf deinen Raum hin auslegen kannst.
Eine Weiche gibt es, weil kein einzelner Treiber das ganze Spektrum gut spielt — ein Tieftöner tut sich oberhalb einiger kHz schwer (Aufbruch, schlechte Bündelung), ein Hochtöner bewegt zu wenig Luft für Bass. Ein Kondensator sperrt tiefe Frequenzen (seine Impedanz steigt mit fallender Frequenz) und lässt den Hochtöner nur die Höhen sehen; eine Spule macht das Gegenteil für den Tieftöner. Kombiniert ergibt das ein Filter mit einer Flanke — steilere Flanken (mehr Bauteile) schützen Treiber besser vor Frequenzen, die sie nicht können, kosten aber mehr Bauteile, mehr Geld und (bei unsauberem Design) mehr Phasendrehung genau dort, wo beide Treiber sich nahtlos ablösen sollen.
Die „Güte" Q eines Filters beschreibt, wie stark es direkt an der Trennfrequenz überhöht, bevor es abfällt — Q = 0,707 (Butterworth) ist die flachste gutmütige Variante; deutlich höher, und du bekommst einen Buckel genau an der Übergabestelle.
Jeder Tab in der App hat einen „?"-Hilfeknopf im Kopf, der dir kurz und kontextbezogen erklärt, was der Tab macht — du musst diese Anleitung nicht im Kopf behalten. Beginne mit einem Treiber, lass dir mit „Optimal abstimmen" einen vernünftigen Startpunkt für den Gehäusetyp deiner Wahl geben und erkunde dann mit den Slidern die Kompromisse — mit der Physik von oben im Hinterkopf.
Esto no es un manual paso a paso de botones — explica la física detrás de cada parámetro, para que puedas tomar decisiones informadas en lugar de adivinar. Salta de un tema a otro, o léelo de principio a fin si eres nuevo en el diseño de altavoces.
En los años 70, Neville Thiele y Richard Small demostraron que el comportamiento en graves de un altavoz puede describirse casi por completo con un puñado de números — con las mismas matemáticas que cualquier sistema masa-resorte-amortiguador, solo que con un motor eléctrico añadido. Con estos números, puedes predecir qué hará un altavoz en cualquier caja sin necesidad de construirla.
Fs es la resonancia en aire libre — la frecuencia en la que la masa del cono y la rigidez de la suspensión se cancelan mutuamente y la membrana prefiere oscilar, como una masa en un resorte que vibra a su ritmo natural. Mms es esa masa móvil (cono, bobina, pegamento, más algo del aire que se mueve con ella). Qms describe lo poco amortiguada que está esa resonancia mecánicamente — un Qms alto significa una suspensión rígida pero con poca fricción, que seguiría vibrando un rato si se pulsa; la mayoría de los woofers modernos tienen Qms entre 3 y 8.
La bobina móvil en el entrehierro no solo empuja aire — también genera una pequeña corriente inversa (fuerza contraelectromotriz) que se opone a su propio movimiento, igual que una dinamo de bicicleta cuesta más pedalear cuanta más corriente se le exige. Ese efecto de frenado es el amortiguamiento eléctrico, expresado como Qes. Un motor más fuerte (mayor Bl, fuerza por amperio) frena más y reduce Qes. Qts combina ambos amortiguamientos: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Como Qes suele ser mucho menor que Qms, el motor domina el comportamiento general — por eso Qts es el número que todo el mundo menciona.
Vas es un truco para describir la rigidez de la suspensión sin usar unidades exóticas: el volumen de aire que tendría exactamente la misma elasticidad que la suspensión del altavoz. Un altavoz con suspensión blanda (fácil de mover) tiene un Vas grande — colócalo en una caja cerrada pequeña y el propio resorte de aire de la caja dominará y lo rigidizará considerablemente. Sd es el área efectiva del cono, y Xmax es hasta dónde puede moverse linealmente antes de que el campo magnético del motor empiece a salirse del entrehierro y distorsionar. Multiplicando Sd × Xmax obtienes el volumen máximo de aire que el altavoz puede desplazar por ciclo — el número que en última instancia limita el bajo, por grande que sea el amplificador.
Qts te dice lo que un altavoz "quiere ser". Un Qts bajo (por debajo de ~0,4) significa que domina el motor y el altavoz está muy controlado — en una caja cerrada sonaría ajustado pero necesitaría una caja enorme para llegar a graves profundos, así que suele acabar en una caja bass reflex, donde el conducto asume parte del trabajo en las bajas frecuencias. Un Qts alto (por encima de ~0,5) significa que la suspensión hace más trabajo, lo cual encaja bien con el resorte de aire adicional de una caja cerrada. Esto no es una regla para memorizar — el botón "sintonía óptima" de boxlab realiza una búsqueda real con tus valores reales. Pero saber por qué un altavoz de Qts bajo acaba en bass reflex te ayuda a juzgar si una sintonía "creativa" (por ejemplo, un altavoz de Qts alto metido en una caja ventilada pequeña) es un buen compromiso o un problema anunciado.
Una caja cerrada funciona como un resorte: comprime el aire de dentro y este empuja hacia fuera, sumando rigidez a la que ya aporta la suspensión del propio altavoz. Caja más pequeña → resorte añadido más rígido → frecuencia de resonancia más alta, menos extensión de graves, pero un control más ajustado (Qtc más bajo, menos sobreoscilación). Este es un compromiso real e inevitable — no existe ningún ajuste que dé a la vez una caja diminuta y graves profundos y controlados con el mismo altavoz.
El material de relleno hace que una caja cerrada se comporte acústicamente como si fuera algo más grande — el calor de fricción entre el aire y las fibras hace que la compresión sea menos "elástica" y más amortiguada, redondeando el pico de resonancia y bajando ligeramente la sintonía. Por eso la cantidad de relleno recomendada cambia según el tipo de caja: demasiado poco y la resonancia suena; demasiado y pierdes nivel por la fricción.
Un conducto bass reflex no es un simple agujero — es una masa de aire en el tubo que resuena con el resorte de aire de la caja, como un segundo cono sin motor. Bien sintonizado (la longitud y el diámetro del conducto determinan la resonancia, exactamente igual que al soplar una botella) refuerza la octava más grave que el altavoz solo no podría alcanzar, a costa de una caída más brusca por debajo de la sintonía (por eso la mayoría de diseños combinan un conducto con un filtro subsónico de protección).
Y ahora la parte que la mayoría de guías para principiantes se saltan: ese mismo tubo de aire tiene sus propias resonancias de tubo de órgano, igual que un tubo de órgano real o un didyeridú — en múltiplos de aproximadamente media longitud de onda de la longitud del conducto, el sonido resuena de un lado a otro dentro del tubo y se filtra en tus medios, con un "quejido" audible en torno a unos cientos de Hz. Los modelos de conducto y línea de transmisión de boxlab son deliberadamente guías de onda completas con pérdidas, precisamente para que estas resonancias aparezcan en la simulación en lugar de sorprenderte después de construir la caja.
Hay dos formas completamente independientes en las que un altavoz se queda sin margen, y confundirlas lleva a conclusiones erróneas. El límite eléctrico es térmico: demasiada potencia continua cuece la bobina (esto es Pe/la potencia nominal). El límite mecánico es Xmax: a partir de cierto punto, por mucha potencia que le pongas, el cono simplemente no puede moverse más sin que el motor pierda linealidad y distorsione fuertemente. En una caja ventilada, el movimiento del cono tiene en realidad dos picos — uno por debajo de la frecuencia de sintonía (donde el altavoz queda sin soporte y oscila mucho, precisamente de lo que protege un filtro subsónico) y otro por encima. El límite útil lo marca el pico superior, ya que nadie escucha de forma significativa por debajo de la sintonía de una caja ventilada. La cifra de SPL máximo de boxlab se basa exactamente en esta lógica.
A bajas frecuencias, un altavoz montado en un panel pequeño radia hacia toda la esfera que lo rodea (4π estereorradianes) porque la longitud de onda es mucho mayor que la caja — la caja simplemente no es lo bastante grande como para impedir que el sonido la rodee. A altas frecuencias, la longitud de onda se vuelve pequeña frente al panel, así que efectivamente solo radia hacia delante, en un semiespacio (2π) — obtienes aproximadamente el doble de energía concentrada en la dirección hacia la que apunta, un salto de 6 dB entre ambos regímenes. La frecuencia de transición depende de las dimensiones del panel frontal y de dónde esté situado el altavoz sobre él, por lo que boxlab la calcula a partir de la geometría real de tu pestaña Diseño en lugar de asumir un valor genérico.
Cualquier límite — suelo, pared, esquina — actúa como un espejo para el sonido. Físicamente, esto se modela con una "fuente imagen": un segundo altavoz idéntico, reflejado a través del límite, cuyo sonido llega al oído del oyente con un retardo según lo mucho más largo (o corto) que sea su recorrido. Al sumar estas copias reflejadas obtienes refuerzo o cancelación según la frecuencia y la distancia — los picos y valles (los modos de sala) que hacen que el bajo "retumbe" en algunos puntos y desaparezca dos pasos más allá. Esto no es un defecto de tus altavoces; es geometría. El modo de sala de boxlab coloca fuentes imagen reales en tus distancias de pared reales, para que puedas ver dónde estarán los problemas antes de construir, e incluso reajustar la sintonía de la caja específicamente para trabajar con tu sala en lugar de contra ella.
Existe un crossover porque ningún altavoz individual reproduce bien todo el espectro — un woofer tiene problemas por encima de unos pocos kHz (ruptura del cono, dispersión pobre) y un tweeter no puede mover suficiente aire para los graves. Un condensador bloquea las frecuencias bajas (su impedancia aumenta al bajar la frecuencia), dejando que el tweeter vea solo los agudos; una bobina hace lo contrario para el woofer. Combinados dan un filtro con una pendiente — pendientes más pronunciadas (más componentes) protegen mejor a los altavoces de las frecuencias que no pueden manejar, a costa de más componentes, más coste y (si el diseño no es cuidadoso) más desfase justo donde los dos altavoces deben empalmar sin fisuras.
La "Q" de un filtro describe cuánto se eleva justo en el punto de cruce antes de caer — una Q de 0,707 (Butterworth) es la opción más plana y bien comportada; mucho más alta y obtendrás un bulto justo donde los dos altavoces deben entregarse el testigo de forma limpia.
Cada pestaña de la aplicación tiene un botón de ayuda "?" en la cabecera que te da un recordatorio breve y contextual de lo que hace esa pestaña — no necesitas tener toda esta guía en la cabeza mientras trabajas. Empieza con un altavoz, deja que "sintonía óptima" te dé un punto de partida razonable para el tipo de caja que te interese, y luego usa los controles deslizantes para explorar los compromisos con la física de arriba en mente.
Ceci n'est pas un manuel bouton par bouton — il explique la physique derrière chaque paramètre, pour que tu puisses prendre des décisions éclairées plutôt que de deviner. Navigue librement, ou lis du début à la fin si tu débutes dans la conception d'enceintes.
Dans les années 1970, Neville Thiele et Richard Small ont montré que le comportement en grave d'un haut-parleur peut être décrit presque entièrement par une poignée de chiffres — avec les mêmes mathématiques que n'importe quel système masse-ressort-amortisseur, avec un moteur électrique en plus. Une fois ces chiffres connus, on peut prédire ce que fera un haut-parleur dans n'importe quelle enceinte, sans avoir à la construire.
Fs est la résonance en air libre — la fréquence où la masse de la membrane et la raideur de la suspension s'annulent, là où la membrane préfère osciller, comme une masse sur un ressort vibrant à son rythme naturel. Mms est cette masse en mouvement (membrane, bobine, colle, plus un peu d'air entraîné). Qms décrit à quel point cette résonance est peu amortie mécaniquement — un Qms élevé signifie une suspension rigide mais peu frictionnelle, qui continuerait à vibrer un moment si on la pince ; les woofers modernes ont généralement un Qms entre 3 et 8.
La bobine mobile dans l'entrefer ne fait pas que pousser l'air — elle génère aussi un léger courant inverse (force contre-électromotrice) qui s'oppose à son propre mouvement, exactement comme une dynamo de vélo devient plus dure à pédaler quand on lui demande plus de courant. Cet effet de freinage est l'amortissement électrique, exprimé par Qes. Un moteur plus puissant (Bl plus élevé, la force par ampère) freine davantage et abaisse Qes. Qts combine les deux amortissements : 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Comme Qes est généralement bien plus faible que Qms, c'est le moteur qui domine le comportement global — c'est pourquoi Qts est le chiffre que tout le monde cite.
Vas est une astuce pour décrire la raideur de la suspension sans unités exotiques : le volume d'air qui serait exactement aussi élastique que la suspension du haut-parleur. Un haut-parleur à suspension souple (facile à pousser) a un Vas élevé — placé dans une petite enceinte close, c'est le ressort d'air de l'enceinte qui domine et le rigidifie considérablement. Sd est la surface effective de la membrane, et Xmax est le débattement linéaire avant que le champ magnétique du moteur ne sorte de l'entrefer et ne se mette à distordre. Sd × Xmax donne le volume d'air maximal que le haut-parleur peut déplacer par course — le chiffre unique qui limite finalement le grave, quelle que soit la puissance de l'amplificateur.
Le Qts indique ce qu'un haut-parleur « veut être ». Un Qts faible (moins de ~0,4) : le moteur domine, le haut-parleur est très contrôlé — en enceinte close il sonnerait serré mais nécessiterait une enceinte énorme pour du grave profond ; il finit donc généralement dans une enceinte bass-reflex, où l'évent prend en charge une partie du travail dans le grave. Un Qts élevé (au-delà de ~0,5) : la suspension fait plus de travail, ce qui convient bien au ressort d'air supplémentaire d'une enceinte close. Ce n'est pas une règle à mémoriser — le bouton « accord optimal » de boxlab effectue une vraie recherche avec tes valeurs réelles. Mais comprendre pourquoi un haut-parleur à faible Qts finit en bass-reflex t'aide à juger si un accord « créatif » (par exemple un haut-parleur à Qts élevé dans une petite enceinte évent) est un bon compromis ou un problème annoncé.
Une enceinte close fonctionne comme un ressort : on comprime l'air à l'intérieur, il repousse et ajoute de la raideur à celle déjà fournie par la suspension du haut-parleur. Enceinte plus petite → ressort ajouté plus raide → fréquence de résonance plus élevée, moins d'extension dans le grave, mais un contrôle plus serré (Qtc plus bas, moins de dépassement). C'est un compromis réel et inévitable — il n'existe aucun réglage donnant à la fois une enceinte minuscule et un grave profond et contrôlé avec le même haut-parleur.
Le matériau amortissant fait qu'une enceinte close se comporte acoustiquement comme si elle était un peu plus grande — la chaleur de friction entre l'air et les fibres rend la compression moins « ressort » et plus amortie, arrondissant le pic de résonance et abaissant légèrement l'accord. C'est pourquoi la quantité de garnissage recommandée change selon le type d'enceinte : trop peu, et la résonance sonne ; trop, et tu perds du niveau dans la friction.
Un évent bass-reflex n'est pas un simple trou — c'est une masse d'air dans le tube qui résonne avec le ressort d'air de l'enceinte, comme une seconde membrane sans moteur. Bien accordé (la longueur et le diamètre déterminent la résonance, exactement comme en soufflant dans une bouteille), il renforce l'octave la plus grave que le haut-parleur seul ne pourrait atteindre — au prix d'une chute plus abrupte sous l'accord (c'est pourquoi la plupart des conceptions associent un évent à un filtre subsonique de protection).
Et voici la partie que la plupart des guides débutants passent sous silence : ce même tuyau d'air a ses propres résonances de tuyau d'orgue, comme un vrai tuyau d'orgue ou un didgeridoo — à des multiples d'environ une demi-longueur d'onde de la longueur de l'évent, le son résonne d'avant en arrière dans le tuyau et s'infiltre dans le médium, avec un « nasillement » audible autour de quelques centaines de Hz. Les modèles d'évent et de ligne de transmission de boxlab sont délibérément des guides d'onde complets avec pertes, précisément pour que ces résonances apparaissent dans la simulation au lieu de te surprendre après la construction.
Il existe deux façons totalement indépendantes pour un haut-parleur d'atteindre sa limite, et les confondre mène à de mauvaises conclusions. La limite électrique est thermique : trop de puissance continue cuit la bobine mobile (c'est Pe, la puissance admissible). La limite mécanique est Xmax : à partir d'un certain point, quelle que soit la puissance envoyée, la membrane ne peut simplement pas aller plus loin sans que le moteur perde sa linéarité et distorde fortement. Dans une enceinte évent, le débattement de la membrane présente en réalité deux pics — un sous la fréquence d'accord (où le haut-parleur, non soutenu, oscille fortement — c'est exactement ce contre quoi protège un filtre subsonique) et un au-dessus. La limite utilisable est fixée par le pic supérieur, puisque personne n'écoute vraiment en dessous de l'accord d'une enceinte évent. La valeur de SPL max de boxlab repose exactement sur cette logique.
Aux basses fréquences, une enceinte sur un petit panneau rayonne dans toute la sphère qui l'entoure (4π stéradians) car la longueur d'onde est bien plus grande que l'enceinte — celle-ci est simplement trop petite pour empêcher le son de la contourner. Aux hautes fréquences, la longueur d'onde devient petite par rapport au panneau, si bien qu'elle rayonne effectivement seulement vers l'avant, dans un demi-espace (2π) — on obtient environ le double d'énergie concentrée dans la direction visée, un saut de 6 dB entre les deux régimes. La fréquence de transition dépend des dimensions du panneau frontal et de la position du haut-parleur dessus — c'est pourquoi boxlab la calcule à partir de ta géométrie réelle dans l'onglet Design plutôt que de supposer une valeur générique.
Toute limite — sol, mur, coin — agit comme un miroir pour le son. Physiquement, on modélise cela avec une « source image » : une seconde enceinte identique, réfléchie à travers la limite, dont le son arrive à l'oreille de l'auditeur retardé selon la différence de trajet. En additionnant ces copies réfléchies, on obtient un renforcement ou une annulation selon la fréquence et la distance — les pics et creux (les modes de pièce) qui font que le grave « boome » à un endroit et disparaît deux pas plus loin. Ce n'est pas un défaut de tes enceintes, c'est de la géométrie. Le mode pièce de boxlab place de vraies sources image à tes distances de mur réelles, pour que tu voies les zones à problème avant de construire — et même pour ré-accorder l'enceinte spécifiquement pour travailler avec ta pièce plutôt que contre elle.
Un filtre existe car aucun haut-parleur unique ne joue bien tout le spectre — un woofer peine au-delà de quelques kHz (rupture de la membrane, mauvaise dispersion) et un tweeter ne peut pas déplacer assez d'air pour le grave. Un condensateur bloque les basses fréquences (son impédance augmente quand la fréquence diminue), ne laissant voir au tweeter que les aigus ; une bobine fait l'inverse pour le woofer. Combinés, ils forment un filtre avec une pente — des pentes plus raides (plus de composants) protègent mieux les haut-parleurs des fréquences qu'ils ne peuvent pas gérer, au prix de plus de composants, plus de coût et (si la conception n'est pas soignée) plus de déphasage exactement là où les deux haut-parleurs doivent se raccorder proprement.
Le « Q » d'un filtre décrit à quel point il remonte juste au point de coupure avant de redescendre — un Q de 0,707 (Butterworth) est l'option la plus plate et la plus saine ; nettement plus haut, et tu obtiens une bosse exactement là où les deux haut-parleurs doivent se relayer proprement.
Chaque onglet de l'application a un bouton d'aide « ? » dans l'en-tête, qui te donne un rappel court et contextuel de ce que fait cet onglet — tu n'as pas besoin de garder tout ce guide en tête en travaillant. Commence par un haut-parleur, laisse « accord optimal » te donner un point de départ raisonnable pour le type d'enceinte qui t'intéresse, puis utilise les curseurs pour explorer les compromis en gardant la physique ci-dessus à l'esprit.
Questo non è un manuale pulsante-per-pulsante — spiega la fisica dietro ogni parametro, così puoi prendere decisioni informate invece di tirare a indovinare. Salta da un punto all'altro, oppure leggi dall'inizio alla fine se sei nuovo nella progettazione di diffusori.
Negli anni '70, Neville Thiele e Richard Small dimostrarono che il comportamento in bassa frequenza di un altoparlante può essere descritto quasi interamente con una manciata di numeri — con la stessa matematica di qualsiasi sistema massa-molla-smorzatore, solo con un motore elettrico in più. Con questi numeri, si può prevedere cosa farà un altoparlante in qualsiasi cassa, senza doverla costruire.
Fs è la risonanza in aria libera — la frequenza a cui la massa del cono e la rigidità della sospensione si annullano a vicenda e la membrana preferisce oscillare, come una massa su una molla che vibra al proprio ritmo naturale. Mms è questa massa in movimento (cono, bobina, colla, più un po' d'aria trascinata). Qms descrive quanto poco smorzata sia meccanicamente questa risonanza — un Qms alto indica una sospensione rigida ma con poco attrito, che se pizzicata continuerebbe a vibrare per un po'; la maggior parte dei woofer moderni ha Qms tra 3 e 8.
La bobina mobile nel traferro non spinge solo l'aria — genera anche una piccola corrente inversa (forza controelettromotrice) che si oppone al proprio movimento, esattamente come una dinamo da bicicletta diventa più dura da pedalare quanta più corrente le si richiede. Questo effetto frenante è lo smorzamento elettrico, espresso come Qes. Un motore più forte (Bl più alto, forza per ampere) frena di più e abbassa Qes. Qts combina entrambi gli smorzamenti: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Poiché Qes è di solito molto più piccolo di Qms, è il motore a dominare il comportamento complessivo — per questo Qts è il numero che tutti citano.
Vas è un espediente per descrivere la rigidità della sospensione senza unità esotiche: il volume d'aria che sarebbe elastico esattamente quanto la sospensione dell'altoparlante. Un altoparlante con sospensione morbida (facile da spingere) ha un Vas grande — inserito in una piccola cassa chiusa, sarà la molla d'aria della cassa a dominare e a irrigidirlo notevolmente. Sd è l'area efficace del cono, e Xmax è l'escursione lineare prima che il campo magnetico del motore inizi a uscire dal traferro distorcendo. Sd × Xmax dà il volume d'aria massimo spostabile per ogni corsa — l'unico numero che alla fine limita il basso, indipendentemente da quanto sia grande l'amplificatore.
Il Qts ti dice cosa un altoparlante "vuole essere". Qts basso (sotto ~0,4): il motore domina, l'altoparlante è fortemente controllato — in una cassa chiusa suonerebbe serrato ma richiederebbe una cassa enorme per il basso profondo, quindi finisce solitamente in una cassa bass reflex, dove il condotto si assume parte del lavoro nelle basse frequenze. Qts alto (sopra ~0,5): la sospensione fa più lavoro, il che si abbina bene alla molla d'aria aggiuntiva di una cassa chiusa. Non è una regola da memorizzare — il pulsante "accordo ottimale" di boxlab esegue una vera ricerca con i tuoi valori reali. Ma sapere perché un altoparlante a basso Qts finisce in bass reflex ti aiuta a valutare se un'accordatura "creativa" (ad esempio un altoparlante ad alto Qts in una piccola cassa ventilata) sia un buon compromesso o un problema annunciato.
Una cassa chiusa funziona come una molla: comprimi l'aria all'interno e questa spinge indietro, aggiungendo rigidità a quella già fornita dalla sospensione dell'altoparlante. Cassa più piccola → molla aggiuntiva più rigida → frequenza di risonanza più alta, meno estensione nei bassi, ma un controllo più serrato (Qtc più basso, meno overshoot). Questo è un compromesso reale e inevitabile — non esiste un'impostazione che dia contemporaneamente una cassa minuscola e un basso profondo e controllato con lo stesso altoparlante.
Il materiale fonoassorbente fa sì che una cassa chiusa si comporti acusticamente come se fosse leggermente più grande — il calore d'attrito tra aria e fibre rende la compressione meno "elastica" e più smorzante, arrotondando il picco di risonanza e abbassando leggermente l'accordatura. Ecco perché la quantità di riempimento consigliata cambia a seconda del tipo di cassa: troppo poco, e la risonanza risuona; troppo, e si perde livello per attrito.
Un condotto bass reflex non è un semplice foro — è una massa d'aria nel tubo che risuona con la molla d'aria della cassa, come un secondo cono senza motore. Accordato correttamente (lunghezza e diametro determinano la risonanza, esattamente come soffiando in una bottiglia) rinforza l'ottava più bassa che l'altoparlante da solo non riuscirebbe a raggiungere — al prezzo di una caduta più ripida sotto l'accordatura (motivo per cui la maggior parte dei progetti abbina un condotto a un filtro subsonico di protezione).
E ora la parte che la maggior parte delle guide per principianti salta: quella stessa colonna d'aria ha le proprie risonanze da canna d'organo, come una vera canna d'organo o un didgeridoo — a multipli di circa mezza lunghezza d'onda della lunghezza del condotto, il suono risuona avanti e indietro nel tubo e si infiltra nei medi, con un "belato" udibile intorno a poche centinaia di Hz. I modelli di condotto e linea di trasmissione di boxlab sono deliberatamente guide d'onda complete con perdite, proprio affinché queste risonanze compaiano nella simulazione invece di sorprenderti dopo aver costruito il mobile.
Esistono due modi completamente indipendenti in cui un altoparlante esaurisce il proprio margine, e confonderli porta a conclusioni sbagliate. Il limite elettrico è termico: troppa potenza continua cuoce la bobina mobile (questo è Pe, la potenza nominale). Il limite meccanico è Xmax: oltre un certo punto, per quanta potenza si dia, il cono semplicemente non può muoversi oltre senza che il motore perda linearità e distorca pesantemente. In una cassa ventilata, il movimento del cono ha in realtà due picchi — uno sotto la frequenza di accordo (dove l'altoparlante, non supportato, oscilla molto — esattamente ciò da cui protegge un filtro subsonico) e uno sopra. Il limite utilizzabile è fissato dal picco superiore, poiché nessuno ascolta in modo significativo sotto l'accordatura di una cassa ventilata. Il valore di SPL massimo di boxlab si basa esattamente su questa logica.
Alle basse frequenze, un diffusore su un pannello piccolo irradia verso l'intera sfera che lo circonda (4π steradianti) perché la lunghezza d'onda è molto più grande della cassa — questa è semplicemente troppo piccola per impedire al suono di aggirarla. Alle alte frequenze, la lunghezza d'onda diventa piccola rispetto al pannello, quindi in pratica irradia solo in avanti, in un semispazio (2π) — si ottiene circa il doppio dell'energia concentrata nella direzione di puntamento, un salto di 6 dB tra i due regimi. La frequenza di transizione dipende dalle dimensioni del pannello frontale e dalla posizione dell'altoparlante su di esso — per questo boxlab la calcola dalla geometria reale della tua scheda Design invece di assumere un valore generico.
Ogni limite — pavimento, parete, angolo — agisce come uno specchio per il suono. Fisicamente, questo si modella con una "sorgente immagine": un secondo diffusore identico, riflesso attraverso il limite, il cui suono arriva all'orecchio dell'ascoltatore ritardato in base a quanto più lungo (o corto) sia il suo percorso. Sommando queste copie riflesse si ottiene rinforzo o cancellazione a seconda di frequenza e distanza — i picchi e le buche (i modi di stanza) che fanno "rimbombare" il basso in un punto e sparire due passi più in là. Non è un difetto dei tuoi diffusori, è geometria. La modalità stanza di boxlab posiziona vere sorgenti immagine alle tue distanze di parete reali, così puoi vedere i punti problematici prima di costruire — e persino riaccordare la cassa specificamente per lavorare con la tua stanza invece che contro di essa.
Un filtro crossover esiste perché nessun singolo altoparlante riproduce bene l'intero spettro — un woofer fatica oltre pochi kHz (breakup, dispersione scarsa) e un tweeter non può muovere abbastanza aria per i bassi. Un condensatore blocca le basse frequenze (la sua impedenza sale al diminuire della frequenza), lasciando che il tweeter veda solo gli acuti; un'induttanza fa l'opposto per il woofer. Combinati danno un filtro con una pendenza — pendenze più ripide (più componenti) proteggono meglio gli altoparlanti dalle frequenze che non possono gestire, al costo di più componenti, più spesa e (se il progetto non è curato) più sfasamento proprio dove i due altoparlanti devono passarsi il testimone senza soluzione di continuità.
Il "Q" di un filtro descrive quanto sale proprio in corrispondenza del punto di incrocio prima di scendere — un Q di 0,707 (Butterworth) è l'opzione più piatta e ben educata; molto più alto, e si ottiene una gobba esattamente dove i due altoparlanti devono passarsi il testimone in modo pulito.
Ogni scheda dell'app ha un pulsante di aiuto "?" nell'intestazione che fornisce un breve promemoria contestuale su cosa fa quella scheda — non devi tenere tutta questa guida a mente mentre lavori. Inizia con un altoparlante, lascia che "accordo ottimale" ti dia un punto di partenza sensato per il tipo di cassa che ti interessa, poi usa i cursori per esplorare i compromessi tenendo a mente la fisica descritta sopra.
Isto não é um manual botão a botão — explica a física por trás de cada parâmetro, para que possas tomar decisões informadas em vez de adivinhar. Salta à vontade, ou lê do início ao fim se és novo no design de colunas.
Nos anos 70, Neville Thiele e Richard Small mostraram que o comportamento em graves de um altifalante pode ser descrito quase inteiramente por um punhado de números — com a mesma matemática de qualquer sistema massa-mola-amortecedor, só que com um motor elétrico acrescentado. Com estes números, consegues prever o que um altifalante fará em qualquer caixa, sem precisares de a construir.
Fs é a ressonância em ar livre — a frequência em que a massa do cone e a rigidez da suspensão se anulam e o cone prefere oscilar, como uma massa numa mola a vibrar no seu ritmo natural. Mms é essa massa móvel (cone, bobina, cola, mais algum ar arrastado). Qms descreve o quão pouco amortecida é essa ressonância mecanicamente — um Qms elevado significa uma suspensão rígida mas com pouco atrito, que continuaria a vibrar por algum tempo se fosse beliscada; a maioria dos woofers modernos tem Qms entre 3 e 8.
A bobina móvel no entreferro não empurra apenas ar — também gera uma pequena corrente inversa (força contra-eletromotriz) que se opõe ao seu próprio movimento, tal como uma dínamo de bicicleta fica mais difícil de pedalar quanto mais corrente lhe é exigida. Esse efeito de travagem é o amortecimento elétrico, expresso como Qes. Um motor mais forte (Bl mais elevado, força por ampere) trava mais e baixa Qes. Qts combina ambos os amortecimentos: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Como Qes é normalmente muito menor que Qms, é o motor que domina o comportamento geral — por isso Qts é o número que todos referem.
Vas é um truque para descrever a rigidez da suspensão sem unidades exóticas: o volume de ar que seria exatamente tão elástico quanto a suspensão do altifalante. Um altifalante com suspensão macia (fácil de empurrar) tem um Vas grande — colocado numa caixa fechada pequena, a mola de ar da caixa domina e rigidifica-o consideravelmente. Sd é a área efetiva do cone, e Xmax é a excursão linear antes de o campo magnético do motor começar a sair do entreferro e distorcer. Sd × Xmax dá o volume de ar máximo deslocável por curso — o número único que, em última análise, limita o grave, independentemente do tamanho do amplificador.
O Qts diz-te o que um altifalante "quer ser". Qts baixo (abaixo de ~0,4): o motor domina, o altifalante é fortemente controlado — numa caixa fechada soaria apertado mas precisaria de uma caixa enorme para graves profundos, por isso acaba normalmente numa caixa bass reflex, onde o duto assume parte do trabalho nos graves. Qts alto (acima de ~0,5): a suspensão faz mais trabalho, o que combina bem com a mola de ar adicional de uma caixa fechada. Isto não é uma regra para decorar — o botão "sintonia ótima" do boxlab faz uma pesquisa real com os teus valores reais. Mas saber porquê um altifalante de Qts baixo acaba em bass reflex ajuda-te a avaliar se uma sintonia "criativa" (por exemplo, um altifalante de Qts alto numa caixa ventilada pequena) é um bom compromisso ou um problema anunciado.
Uma caixa fechada funciona como uma mola: comprimes o ar lá dentro e ele empurra de volta, somando rigidez à já fornecida pela suspensão do altifalante. Caixa mais pequena → mola adicional mais rígida → frequência de ressonância mais alta, menos extensão de graves, mas controlo mais apertado (Qtc mais baixo, menos overshoot). Este é um compromisso real e inevitável — não existe nenhuma configuração que dê simultaneamente uma caixa minúscula e graves profundos e controlados com o mesmo altifalante.
O material de enchimento faz com que uma caixa fechada se comporte acusticamente como se fosse um pouco maior — o calor de atrito entre o ar e as fibras torna a compressão menos "tipo mola" e mais amortecida, arredondando o pico de ressonância e baixando ligeiramente a sintonia. Por isso a quantidade de enchimento recomendada muda consoante o tipo de caixa: pouco demais, e a ressonância ressoa; demasiado, e perdes nível por atrito.
Um duto bass reflex não é apenas um buraco — é uma massa de ar no tubo que ressoa com a mola de ar da caixa, como um segundo cone sem motor. Bem sintonizado (o comprimento e o diâmetro determinam a ressonância, tal como soprar para dentro de uma garrafa), reforça a oitava mais grave que o altifalante sozinho não conseguiria alcançar — ao custo de uma queda mais acentuada abaixo da sintonia (por isso a maioria dos projetos combina um duto com um filtro subsónico de proteção).
E agora a parte que a maioria dos guias para iniciantes ignora: essa mesma coluna de ar tem as suas próprias ressonâncias de tubo de órgão, tal como um verdadeiro tubo de órgão ou um didgeridoo — em múltiplos de aproximadamente meio comprimento de onda do comprimento do duto, o som ressoa para trás e para a frente dentro do tubo e infiltra-se nos médios, com um "miado" audível em torno de algumas centenas de Hz. Os modelos de duto e linha de transmissão do boxlab são deliberadamente guias de onda completas com perdas, precisamente para que estas ressonâncias apareçam na simulação em vez de te surpreenderem depois de construíres a caixa.
Há duas formas completamente independentes de um altifalante ficar sem margem, e confundi-las leva a conclusões erradas. O limite elétrico é térmico: demasiada potência contínua cozinha a bobina móvel (isto é Pe, a potência nominal). O limite mecânico é Xmax: a partir de certo ponto, por mais potência que se aplique, o cone simplesmente não consegue mover-se mais sem que o motor perca a linearidade e distorça fortemente. Numa caixa ventilada, o movimento do cone tem na verdade dois picos — um abaixo da frequência de sintonia (onde o altifalante, sem suporte, oscila muito — exatamente aquilo de que um filtro subsónico protege) e outro acima. O limite utilizável é definido pelo pico superior, já que ninguém ouve de forma significativa abaixo da sintonia de uma caixa ventilada. O valor de SPL máximo do boxlab assenta exatamente nesta lógica.
Em baixas frequências, uma coluna num painel pequeno irradia para toda a esfera à sua volta (4π esferorradianos) porque o comprimento de onda é muito maior do que a caixa — esta é simplesmente pequena demais para impedir que o som a contorne. Em altas frequências, o comprimento de onda torna-se pequeno em relação ao painel, pelo que efetivamente irradia apenas para a frente, num semiespaço (2π) — obtém-se aproximadamente o dobro da energia concentrada na direção para onde aponta, um salto de 6 dB entre os dois regimes. A frequência de transição depende das dimensões do painel frontal e da posição do altifalante nele — por isso o boxlab calcula-a a partir da geometria real do teu separador Design em vez de assumir um valor genérico.
Qualquer limite — piso, parede, canto — atua como um espelho para o som. Fisicamente, isto modela-se com uma "fonte imagem": uma segunda coluna idêntica, refletida através do limite, cujo som chega ao ouvido do ouvinte atrasado consoante a diferença de percurso. Ao somar estas cópias refletidas, obtém-se reforço ou cancelamento consoante a frequência e a distância — os picos e vales (os modos de sala) que fazem o grave "ribombar" num ponto e desaparecer dois passos mais além. Isto não é um defeito das tuas colunas, é geometria. O modo de sala do boxlab coloca fontes imagem reais às tuas distâncias de parede reais, para que vejas os pontos problemáticos antes de construir — e até possas reajustar a sintonia da caixa especificamente para trabalhar com a tua sala em vez de contra ela.
Existe um crossover porque nenhum altifalante sozinho reproduz bem todo o espectro — um woofer tem dificuldades acima de alguns kHz (breakup, dispersão fraca) e um tweeter não consegue mover ar suficiente para os graves. Um condensador bloqueia as baixas frequências (a sua impedância sobe à medida que a frequência desce), deixando o tweeter ver apenas os agudos; uma bobina faz o oposto para o woofer. Combinados, formam um filtro com uma inclinação — inclinações mais acentuadas (mais componentes) protegem melhor os altifalantes de frequências que não conseguem gerir, ao custo de mais componentes, mais dinheiro e (se o design não for cuidadoso) mais desfasamento exatamente onde os dois altifalantes devem entregar-se suavemente.
O "Q" de um filtro descreve o quanto ele sobe mesmo no ponto de corte antes de cair — um Q de 0,707 (Butterworth) é a opção mais plana e bem-comportada; bem mais alto, e obténs uma elevação exatamente onde os dois altifalantes devem entregar-se de forma limpa.
Cada separador da app tem um botão de ajuda "?" no cabeçalho que dá um lembrete breve e contextual do que esse separador faz — não precisas de guardar todo este guia na memória enquanto trabalhas. Começa com um altifalante, deixa que "sintonia ótima" te dê um ponto de partida razoável para o tipo de caixa que te interessa, e depois usa os controlos deslizantes para explorar os compromissos com a física acima em mente.
Dit is geen knop-voor-knop handleiding — het legt de fysica achter elke parameter uit, zodat je onderbouwde keuzes kunt maken in plaats van te gokken. Spring vrij rond, of lees van boven naar beneden als je nieuw bent in luidsprekerontwerp.
In de jaren 70 lieten Neville Thiele en Richard Small zien dat het laagfrequente gedrag van een driver bijna volledig te beschrijven is met een handvol getallen — met dezelfde wiskunde als elk massa-veer-demper-systeem, alleen met een elektrische aandrijving erbovenop. Met deze getallen kun je voorspellen wat een driver in elke behuizing zal doen, zonder hem te bouwen.
Fs is de vrije-luchtresonantie — de frequentie waarbij de conusmassa en de veerstijfheid van de ophanging elkaar opheffen en de conus het liefst trilt, zoals een massa aan een veer die op zijn natuurlijke ritme trilt. Mms is die bewegende massa (conus, spoel, lijm, plus wat meebewogen lucht). Qms beschrijft hoe zwak deze resonantie mechanisch gedempt is — een hoge Qms betekent een stijve maar wrijvingsarme ophanging, die na een tik nog een tijdje zou blijven natrillen; moderne woofers zitten meestal tussen 3 en 8.
De zwenkspoel in de magneetspleet duwt niet alleen lucht — hij wekt ook een kleine tegenstroom op (tegen-EMK) die zijn eigen beweging tegenwerkt, precies zoals een fietsdynamo zwaarder trapt naarmate er meer stroom uit wordt getrokken. Dat rem-effect is de elektrische demping, uitgedrukt als Qes. Een sterkere aandrijving (hogere Bl, kracht per ampère) remt sterker en verlaagt Qes. Qts combineert beide dempingen: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Omdat Qes meestal veel kleiner is dan Qms, domineert de aandrijving het totale gedrag — daarom is Qts het getal dat iedereen noemt.
Vas is een truc om de veerstijfheid van de ophanging te beschrijven zonder exotische eenheden: het luchtvolume dat precies even veerkrachtig zou zijn als de ophanging van de driver. Een driver met zachte ophanging (makkelijk te bewegen) heeft een grote Vas — plaats hem in een kleine gesloten behuizing en de eigen luchtveer van de kast zal domineren en hem aanzienlijk verstijven. Sd is het effectieve conusoppervlak, en Xmax is hoe ver hij lineair kan bewegen voordat het magnetische veld van de aandrijving de spleet begint te verlaten en gaat vervormen. Sd × Xmax geeft het maximale luchtvolume dat de driver per slag kan verplaatsen — het ene getal dat de bas uiteindelijk begrenst, ongeacht hoe groot de versterker is.
Qts vertelt je wat een driver "wil zijn". Lage Qts (onder ~0,4): de aandrijving domineert, de driver is sterk gecontroleerd — gesloten zou hij strak klinken maar een enorme behuizing nodig hebben voor diepe bas, dus komt hij meestal in een bass-reflexbehuizing terecht, waar de poort een deel van het laagwerk overneemt. Hoge Qts (boven ~0,5): de ophanging doet meer van het werk, wat goed past bij de extra luchtveer van een gesloten behuizing. Dit is geen regel om uit je hoofd te leren — de knop "optimaal afstemmen" van boxlab voert een echte zoektocht uit met jouw werkelijke waarden. Maar weten waarom een driver met lage Qts in bass-reflex terechtkomt, helpt je te beoordelen of een "creatieve" afstemming (bijvoorbeeld een driver met hoge Qts in een kleine geventileerde behuizing) een goed compromis is of om problemen vraagt.
Een gesloten behuizing werkt als een veer: comprimeer de lucht erin en die drukt terug, waardoor stijfheid wordt toegevoegd aan wat de ophanging van de driver al levert. Kleinere behuizing → stijvere extra veer → hogere resonantiefrequentie, minder basdiepte, maar strakkere controle (lagere Qtc, minder overshoot). Dit is een echte, onvermijdelijke afweging — er bestaat geen instelling die tegelijk een piepklein behuizingvolume én diepe, gecontroleerde bas uit dezelfde driver geeft.
Dempingsmateriaal zorgt ervoor dat een gesloten behuizing akoestisch iets groter lijkt — wrijvingswarmte tussen lucht en vezels maakt de compressie minder "veerachtig" en meer dempend, wat de resonantiepiek afvlakt en de afstemming licht verlaagt. Daarom verandert de aanbevolen vulhoeveelheid per behuizingtype: te weinig, en de resonantie rinkelt; te veel, en je verliest niveau aan wrijving.
Een bass-reflexpoort is geen simpel gat — het is een luchtmassa in de buis die resoneert met de luchtveer van de behuizing, als een tweede conus zonder motor. Correct afgestemd (lengte en diameter bepalen de resonantie, precies zoals bij het blazen op een fles) versterkt hij het laagste octaaf dat de driver alleen niet zou halen — ten koste van een steilere afval onder de afstemming (daarom combineert men een poort meestal met een subsonic-filter ter bescherming).
En nu het deel dat de meeste beginnersgidsen overslaan: diezelfde luchtkolom heeft eigen orgelpijp-resonanties, net als een echte orgelpijp of een didgeridoo — bij ongeveer halve-golflengte-veelvouden van de poortlengte kaatst het geluid heen en weer in de buis en dringt door in je middentonen, met een hoorbaar "kwaken" rond een paar honderd Hz. boxlabs poort- en TL-modellen zijn bewust volledige golfgeleiders met verlies, juist zodat deze resonanties in de simulatie opduiken in plaats van je na de bouw te verrassen.
Er zijn twee volledig onafhankelijke manieren waarop een driver zonder headroom komt te zitten, en ze door elkaar halen leidt tot verkeerde conclusies. De elektrische grens is thermisch: te veel continu vermogen kookt de zwenkspoel (dit is Pe, het vermogen). De mechanische grens is Xmax: vanaf een bepaald punt kan de conus, hoeveel vermogen je er ook in stopt, simpelweg niet verder bewegen zonder dat de aandrijving niet-lineair wordt en zwaar gaat vervormen. In een geventileerde behuizing heeft de conusbeweging zelfs twee pieken — een onder de afstemfrequentie (waar de driver ongesteund wild trilt — precies waartegen een subsonic-filter beschermt) en een erboven. De bruikbare grens wordt bepaald door de bovenste piek, want niemand luistert zinvol onder de afstemming van een geventileerde behuizing. boxlabs max-SPL-waarde is precies op deze logica gebaseerd.
Bij lage frequenties straalt een speaker op een klein scherm uit naar de volle omringende bol (4π steradiaal) omdat de golflengte veel groter is dan de behuizing — de kast is simpelweg te klein om het geluid te beletten eromheen te buigen. Bij hoge frequenties wordt de golflengte klein ten opzichte van het scherm, dus straalt hij feitelijk alleen nog naar voren uit, in een halve ruimte (2π) — je krijgt ruwweg dubbele geconcentreerde energie in de gerichte richting, een sprong van 6 dB tussen beide regimes. De overgangsfrequentie hangt af van de afmetingen van het scherm en de positie van de driver erop — daarom berekent boxlab die uit je werkelijke geometrie op het tabblad Ontwerp in plaats van een standaardwaarde aan te nemen.
Elke begrenzing — vloer, wand, hoek — werkt als een spiegel voor geluid. Fysiek modelleer je dit met een "spiegelbron": een tweede, identieke speaker, gespiegeld door de begrenzing, waarvan het geluid vertraagd bij de luisteraar aankomt, afhankelijk van hoeveel langer (of korter) zijn pad is. Tel je deze weerkaatste kopieën op, dan ontstaat versterking of uitdoving afhankelijk van frequentie en afstand — de pieken en dalen (de kamermodi) die bas op de ene plek laten dreunen en twee stappen verderop laten verdwijnen. Dat is geen fout van je speakers, dat is geometrie. boxlabs kamermodus plaatst echte spiegelbronnen op jouw werkelijke wandafstanden, zodat je de probleemplekken vóór het bouwen ziet — en zelfs de afstemming gericht kunt aanpassen om met je kamer samen te werken in plaats van ertegen.
Een crossover bestaat omdat geen enkele driver het hele spectrum goed speelt — een woofer heeft moeite boven een paar kHz (breakup, slechte bundeling) en een tweeter kan niet genoeg lucht verplaatsen voor bas. Een condensator blokkeert lage frequenties (zijn impedantie stijgt bij dalende frequentie), waardoor de tweeter alleen de hoge tonen ziet; een spoel doet het omgekeerde voor de woofer. Gecombineerd geven ze een filter met een flank — steilere flanken (meer onderdelen) beschermen drivers beter tegen frequenties die ze niet aankunnen, ten koste van meer onderdelen, meer kosten en (bij een slordig ontwerp) meer faseverschuiving precies waar de twee drivers naadloos moeten overnemen.
De "Q" van een filter beschrijft hoezeer het net op het kantelpunt opsteekt voordat het afvalt — een Q van 0,707 (Butterworth) is de vlakste, meest voorspelbare optie; flink hoger, en je krijgt precies daar een bult waar de twee drivers netjes moeten overnemen.
Elk tabblad in de app heeft een "?"-hulpknop in de kop die je een korte, contextuele herinnering geeft van wat dat tabblad doet — je hoeft deze hele gids niet uit je hoofd te kennen terwijl je werkt. Begin met een driver, laat "optimaal afstemmen" je een verstandig startpunt geven voor het behuizingtype waarin je geïnteresseerd bent, en verken dan met de sliders de afwegingen met de fysica hierboven in gedachten.
To nie jest instrukcja krok po kroku — wyjaśnia fizykę stojącą za każdym parametrem, abyś mógł podejmować świadome decyzje zamiast zgadywać. Możesz przeskakiwać między sekcjami albo czytać od początku do końca, jeśli dopiero zaczynasz z projektowaniem głośników.
W latach 70. Neville Thiele i Richard Small pokazali, że niskoczęstotliwościowe zachowanie głośnika można niemal w pełni opisać garstką liczb — tą samą matematyką co każdy układ masa-sprężyna-tłumik, tylko z dodatkowym napędem elektrycznym. Mając te liczby, można przewidzieć, jak głośnik zachowa się w dowolnej obudowie, bez konieczności jej budowania.
Fs to rezonans w wolnym powietrzu — częstotliwość, przy której masa membrany i sztywność zawieszenia znoszą się nawzajem, a membrana najchętniej drga, jak masa na sprężynie wibrująca we własnym rytmie. Mms to ta ruchoma masa (membrana, cewka, klej, plus trochę porwanego powietrza). Qms opisuje, jak słabo tłumiony jest ten rezonans mechanicznie — wysokie Qms oznacza sztywne, ale mało tarciowe zawieszenie, które po szarpnięciu jeszcze przez chwilę by drgało; nowoczesne wooferki mają zwykle Qms w zakresie 3–8.
Cewka drgająca w szczelinie magnetycznej nie tylko pcha powietrze — generuje też niewielki prąd zwrotny (siła przeciwelektromotoryczna), który przeciwdziała jej własnemu ruchowi, dokładnie tak jak dynamo rowerowe staje się cięższe do pedałowania, im więcej prądu z niego pobieramy. Ten efekt hamujący to tłumienie elektryczne, wyrażane jako Qes. Silniejszy napęd (wyższe Bl, siła na amper) hamuje mocniej i obniża Qes. Qts łączy oba tłumienia: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Ponieważ Qes jest zwykle znacznie mniejsze niż Qms, to napęd dominuje ogólne zachowanie — dlatego Qts jest liczbą, którą wszyscy podają.
Vas to sposób na opisanie sztywności zawieszenia bez egzotycznych jednostek: objętość powietrza, która byłaby dokładnie tak samo sprężysta jak zawieszenie głośnika. Głośnik z miękkim zawieszeniem (łatwym do wychylenia) ma duże Vas — umieszczony w małej zamkniętej obudowie zostanie zdominowany przez sprężynę powietrzną samej obudowy, co znacząco go usztywni. Sd to efektywna powierzchnia membrany, a Xmax to liniowy skok, zanim pole magnetyczne napędu zacznie wychodzić poza szczelinę i zniekształcać dźwięk. Sd × Xmax daje maksymalną objętość powietrza wypartego na jeden skok — tę jedną liczbę, która ostatecznie ogranicza bas, niezależnie od wielkości wzmacniacza.
Qts mówi Ci, czym głośnik "chce być". Niskie Qts (poniżej ~0,4): dominuje napęd, głośnik jest silnie kontrolowany — w obudowie zamkniętej brzmiałby zwarcie, ale potrzebowałby ogromnej obudowy do głębokiego basu, więc zwykle trafia do obudowy bas-refleks, gdzie port przejmuje część pracy w niskich częstotliwościach. Wysokie Qts (powyżej ~0,5): zawieszenie wykonuje więcej pracy, co dobrze pasuje do dodatkowej sprężyny powietrznej obudowy zamkniętej. To nie jest reguła do zapamiętania — przycisk "optymalne strojenie" w boxlab wykonuje prawdziwe przeszukiwanie z Twoimi rzeczywistymi wartościami. Ale wiedza dlaczego głośnik o niskim Qts trafia do bas-refleksu pomaga ocenić, czy "kreatywne" strojenie (np. głośnik o wysokim Qts wciśnięty w małą obudowę wentylowaną) to dobry kompromis, czy zapowiedź kłopotów.
Obudowa zamknięta działa jak sprężyna: ściskasz powietrze w środku, a ono pcha z powrotem, dodając sztywność do tej już zapewnianej przez zawieszenie głośnika. Mniejsza obudowa → sztywniejsza dodatkowa sprężyna → wyższa częstotliwość rezonansowa, mniejszy zasięg basu, ale ściślejsza kontrola (niższe Qtc, mniejsze przesterowanie). To prawdziwy, nieunikniony kompromis — nie ma żadnego ustawienia, które dałoby jednocześnie maleńką obudowę i głęboki, kontrolowany bas z tego samego głośnika.
Materiał tłumiący sprawia, że obudowa zamknięta zachowuje się akustycznie tak, jakby była nieco większa — ciepło tarcia między powietrzem a włóknami sprawia, że kompresja jest mniej "sprężysta", a bardziej tłumiąca, co zaokrągla szczyt rezonansowy i lekko obniża strojenie. Dlatego zalecana ilość wypełnienia zmienia się w zależności od typu obudowy: za mało, a rezonans dzwoni; za dużo, a tracisz poziom na skutek tarcia.
Port bas-refleks to nie zwykła dziura — to masa powietrza w rurze, która rezonuje ze sprężyną powietrzną obudowy, jak druga membrana bez napędu. Prawidłowo dostrojony (długość i średnica portu określają rezonans, dokładnie jak przy dmuchaniu w butelkę) wzmacnia najniższą oktawę, której sam głośnik by nie osiągnął — kosztem gwałtowniejszego spadku poniżej strojenia (dlatego większość projektów łączy port z filtrem subsonicznym dla ochrony).
A teraz część, którą większość poradników dla początkujących pomija: ta sama kolumna powietrza ma własne rezonanse piszczałek organowych, tak jak prawdziwa piszczałka organowa czy didgeridoo — przy wielokrotnościach około pół długości fali długości portu dźwięk odbija się tam i z powrotem wewnątrz rury i przenika do Twoich średnich tonów, dając słyszalne "becze" w okolicach kilkuset Hz. Modele portu i linii transmisyjnej w boxlab są celowo pełnymi falowodami ze stratami, właśnie po to, by te rezonanse pojawiały się w symulacji zamiast zaskakiwać Cię po zbudowaniu obudowy.
Istnieją dwa całkowicie niezależne sposoby, w jakie głośnikowi kończy się zapas mocy, a mylenie ich prowadzi do błędnych wniosków. Granica elektryczna jest termiczna: zbyt duża moc ciągła gotuje cewkę drgającą (to jest Pe, moc znamionowa). Granica mechaniczna to Xmax: od pewnego punktu, bez względu na to, ile mocy dostarczysz, membrana po prostu nie może poruszyć się dalej bez utraty liniowości napędu i silnych zniekształceń. W obudowie wentylowanej ruch membrany ma w rzeczywistości dwa szczyty — jeden poniżej częstotliwości strojenia (gdzie niewspierany głośnik dziko drga — dokładnie przed tym chroni filtr subsoniczny) i jeden powyżej. Granicę użyteczną wyznacza górny szczyt, ponieważ nikt sensownie nie słucha poniżej strojenia obudowy wentylowanej. Wartość maks. SPL w boxlab opiera się dokładnie na tej logice.
Przy niskich częstotliwościach głośnik na małym froncie promieniuje w pełną otaczającą go kulę (4π steradianów), ponieważ długość fali jest znacznie większa niż obudowa — obudowa jest po prostu zbyt mała, by powstrzymać dźwięk przed jej obejściem. Przy wysokich częstotliwościach długość fali staje się mała w porównaniu z frontem, więc efektywnie promieniuje tylko do przodu, w półprzestrzeń (2π) — uzyskuje się mniej więcej dwukrotnie skoncentrowaną energię w kierunku, w który skierowany jest głośnik, czyli skok 6 dB między oboma zakresami. Częstotliwość przejścia zależy od wymiarów frontu i pozycji głośnika na nim — dlatego boxlab oblicza ją z rzeczywistej geometrii zakładki Projekt, zamiast zakładać wartość ogólną.
Każda granica — podłoga, ściana, narożnik — działa dla dźwięku jak lustro. Fizycznie modeluje się to za pomocą "źródła lustrzanego": drugiego, identycznego głośnika, odbitego przez granicę, którego dźwięk dociera do ucha słuchacza opóźniony o różnicę w długości drogi. Sumując te odbite kopie, otrzymujesz wzmocnienie lub wygaszenie w zależności od częstotliwości i odległości — szczyty i doliny (mody pomieszczenia), które sprawiają, że bas "huczy" w jednym miejscu, a dwa kroki dalej znika. To nie wada Twoich głośników, to geometria. Tryb pomieszczenia w boxlab umieszcza prawdziwe źródła lustrzane w Twoich rzeczywistych odległościach od ścian, dzięki czemu widzisz problematyczne miejsca przed budową — a nawet możesz celowo przestroić obudowę, by działała zgodnie z Twoim pomieszczeniem, a nie wbrew niemu.
Zwrotnica istnieje, ponieważ żaden pojedynczy głośnik nie odtwarza dobrze całego pasma — woofer ma trudności powyżej kilku kHz (rozpad membrany, słaba dyspersja), a tweeter nie może przesunąć wystarczającej ilości powietrza dla basu. Kondensator blokuje niskie częstotliwości (jego impedancja rośnie wraz ze spadkiem częstotliwości), pozwalając tweeterowi "widzieć" tylko wysokie tony; cewka robi coś odwrotnego dla woofera. Połączone tworzą filtr z nachyleniem — strome zbocza (więcej podzespołów) lepiej chronią głośniki przed częstotliwościami, których nie potrafią obsłużyć, kosztem większej liczby podzespołów, wyższej ceny i (przy niedbałym projekcie) większego przesunięcia fazowego dokładnie tam, gdzie oba głośniki mają się płynnie przekazać pałeczkę.
"Q" filtru opisuje, jak mocno wznosi się on dokładnie w punkcie podziału przed opadnięciem — Q równe 0,707 (Butterworth) to najbardziej płaska, łagodna opcja; znacznie wyższe da garb dokładnie tam, gdzie oba głośniki mają się płynnie przekazać sygnał.
Każda zakładka w aplikacji ma przycisk pomocy "?" w nagłówku, który daje krótkie, kontekstowe przypomnienie, co robi ta zakładka — nie musisz pamiętać całego tego poradnika podczas pracy. Zacznij od głośnika, pozwól, aby "optymalne strojenie" dało Ci sensowny punkt wyjścia dla interesującego Cię typu obudowy, a następnie użyj suwaków, aby zbadać kompromisy, mając w pamięci powyższą fizykę.
Это не пошаговая инструкция по кнопкам — здесь объясняется физика, стоящая за каждым параметром, чтобы вы могли принимать осознанные решения, а не гадать. Переходите по разделам свободно или читайте от начала до конца, если вы новичок в проектировании акустики.
В 1970-х Невилл Тиль и Ричард Смолл показали, что низкочастотное поведение динамика можно почти полностью описать горсткой чисел — той же математикой, что и любую систему масса-пружина-демпфер, только с добавленным электрическим приводом. Зная эти числа, можно предсказать, как поведёт себя динамик в любом корпусе, не строя его.
Fs — резонанс на свободном воздухе: частота, на которой масса диффузора и жёсткость подвеса взаимно компенсируются, и диффузор охотнее всего колеблется — как масса на пружине, вибрирующая в своём естественном темпе. Mms — эта движущаяся масса (диффузор, катушка, клей, плюс немного увлекаемого воздуха). Qms описывает, насколько слабо демпфирован этот резонанс механически — высокое Qms означает жёсткий, но малофрикционный подвес, который после толчка ещё некоторое время бы звенел; у современных вуферов Qms обычно 3–8.
Звуковая катушка в магнитном зазоре не просто толкает воздух — она также генерирует небольшой обратный ток (противо-ЭДС), который противодействует её собственному движению, точно так же, как велосипедное динамо становится тяжелее крутить педали, чем больше тока с него снимается. Этот тормозящий эффект — электрическое демпфирование, выражаемое как Qes. Более сильный привод (более высокое Bl, сила на ампер) тормозит сильнее и снижает Qes. Qts объединяет оба демпфирования: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Поскольку Qes обычно намного меньше Qms, именно привод доминирует в общем поведении — поэтому Qts и есть число, которое все называют.
Vas — это способ описать жёсткость подвеса без экзотических единиц измерения: объём воздуха, который был бы ровно так же упругим, как подвес динамика. Динамик с мягким подвесом (легко двигать) имеет большое Vas — поместите его в небольшой закрытый корпус, и собственная воздушная пружина корпуса будет доминировать и значительно его ужесточит. Sd — эффективная площадь диффузора, а Xmax — линейный ход, прежде чем магнитное поле привода начнёт выходить за пределы зазора и вносить искажения. Sd × Xmax даёт максимальный объём воздуха, смещаемый за один ход, — то самое единственное число, которое в конечном счёте ограничивает бас, независимо от мощности усилителя.
Qts говорит вам, чем динамик «хочет быть». Низкое Qts (ниже ~0,4): доминирует привод, динамик сильно контролируем — в закрытом корпусе он звучал бы собранно, но потребовал бы огромного корпуса для глубокого баса, поэтому обычно оказывается в фазоинверторе, где порт берёт на себя часть работы в нижних частотах. Высокое Qts (выше ~0,5): подвес выполняет больше работы, что хорошо сочетается с дополнительной воздушной пружиной закрытого корпуса. Это не правило для запоминания — кнопка «оптимальная настройка» в boxlab выполняет реальный поиск по вашим реальным значениям. Но понимание того, почему динамик с низким Qts оказывается в фазоинверторе, помогает оценить, является ли «творческая» настройка (например, динамик с высоким Qts, втиснутый в маленький вентилируемый корпус) хорошим компромиссом или предвестником проблем.
Закрытый корпус работает как пружина: вы сжимаете воздух внутри, и он толкает обратно, добавляя жёсткость к той, что уже даёт подвес самого динамика. Меньший корпус → более жёсткая дополнительная пружина → более высокая резонансная частота, меньшее расширение баса, но более собранный контроль (более низкое Qtc, меньший заброс). Это реальный, неизбежный компромисс — не существует настройки, которая одновременно дала бы крошечный корпус и глубокий контролируемый бас на одном и том же динамике.
Звукопоглощающий материал заставляет закрытый корпус вести себя акустически так, будто он немного больше — тепло от трения между воздухом и волокнами делает сжатие менее «пружинистым» и более демпфирующим, сглаживая пик резонанса и немного понижая настройку. Поэтому рекомендуемое количество набивки меняется в зависимости от типа корпуса: слишком мало — и резонанс звенит; слишком много — и вы теряете уровень на трении.
Порт фазоинвертора — это не просто дырка, это масса воздуха в трубе, которая резонирует с воздушной пружиной корпуса, как второй диффузор без привода. Правильно настроенный (длина и диаметр определяют резонанс, точно как при дутье в бутылку), он усиливает самую нижнюю октаву, которую сам динамик достичь не может — ценой более крутого спада ниже настройки (поэтому большинство конструкций дополняют порт защитным инфразвуковым фильтром).
А теперь часть, которую пропускает большинство руководств для начинающих: тот же самый столб воздуха имеет собственные резонансы органной трубы, как настоящая органная труба или диджериду — на частотах, кратных примерно половине длины волны длины порта, звук резонирует туда-сюда внутри трубы и проникает в вашу середину, со слышимым «блеянием» в районе нескольких сотен Гц. Модели порта и линии передачи в boxlab намеренно являются полными волноводами с потерями, именно чтобы эти резонансы проявлялись в симуляции, а не удивляли вас после постройки корпуса.
Существует два полностью независимых способа, которыми динамик исчерпывает свой запас, и их путаница ведёт к неверным выводам. Электрический предел — тепловой: слишком большая длительная мощность «варит» звуковую катушку (это Pe, номинальная мощность). Механический предел — это Xmax: начиная с определённой точки, сколько бы мощности вы ни подали, диффузор просто не может двигаться дальше без потери приводом линейности и сильных искажений. В вентилируемом корпусе ход диффузора имеет на самом деле два пика — один ниже частоты настройки (где неподдерживаемый динамик дико раскачивается — именно от этого защищает инфразвуковой фильтр) и один выше. Полезный предел задаётся верхним пиком, поскольку никто осмысленно не слушает ниже настройки вентилируемого корпуса. Значение макс. SPL в boxlab основано именно на этой логике.
На низких частотах колонка на маленьком щите излучает в полную окружающую сферу (4π стерадиан), поскольку длина волны намного больше корпуса — корпус просто слишком мал, чтобы помешать звуку огибать его. На высоких частотах длина волны становится малой по сравнению со щитом, поэтому излучение фактически идёт только вперёд, в полупространство (2π) — вы получаете примерно вдвое больше сконцентрированной энергии в направлении излучения, скачок в 6 дБ между двумя режимами. Частота перехода зависит от размеров передней панели и положения динамика на ней — поэтому boxlab вычисляет её из реальной геометрии вашей вкладки «Конструкция», а не принимает усреднённое значение.
Любая граница — пол, стена, угол — действует для звука как зеркало. Физически это моделируется с помощью «зеркального источника»: второй, идентичный динамик, отражённый через границу, чей звук приходит к уху слушателя с задержкой, зависящей от того, насколько длиннее (или короче) его путь. Складывая эти отражённые копии, вы получаете усиление или гашение в зависимости от частоты и расстояния — пики и провалы (комнатные моды), из-за которых бас «гудит» в одном месте и исчезает на два шага дальше. Это не недостаток ваших колонок, это геометрия. Комнатный режим в boxlab размещает настоящие зеркальные источники на ваших реальных расстояниях до стен, чтобы вы видели проблемные места до постройки — и даже могли целенаправленно перенастроить корпус так, чтобы он работал с вашей комнатой, а не против неё.
Фильтр существует потому, что ни один отдельный динамик хорошо не воспроизводит весь спектр — вуферу тяжело выше нескольких кГц (распад диффузора, плохая направленность), а твитер не может сдвинуть достаточно воздуха для баса. Конденсатор блокирует низкие частоты (его импеданс растёт с понижением частоты), пропуская к твитеру только высокие тона; катушка делает противоположное для вуфера. В сочетании они образуют фильтр со склоном — более крутые склоны (больше компонентов) лучше защищают динамики от частот, с которыми они не справляются, ценой большего числа компонентов, больших затрат и (при небрежном проектировании) большего фазового сдвига именно там, где два динамика должны бесшовно передать эстафету друг другу.
«Добротность» Q фильтра описывает, насколько сильно он поднимается прямо на частоте раздела перед спадом — Q = 0,707 (Баттерворт) — самый плоский, благонравный вариант; значительно выше, и вы получите горб точно там, где два динамика должны чисто передать друг другу сигнал.
На каждой вкладке приложения есть кнопка помощи «?» в заголовке, которая даёт краткое, контекстное напоминание о том, что делает эта вкладка — вам не нужно держать всё это руководство в голове во время работы. Начните с динамика, позвольте «оптимальной настройке» дать вам разумную отправную точку для интересующего вас типа корпуса, а затем используйте ползунки, чтобы исследовать компромиссы, держа в уме физику, описанную выше.
これはボタン操作を順に説明するマニュアルではありません — 各パラメーターの背後にある物理を解説し、勘に頼らず根拠を持って判断できるようにするためのものです。興味のある箇所から読んでも、スピーカー設計が初めてなら最初から順に読んでも構いません。
1970年代、Neville ThieleとRichard Smallは、ウーファーの低域特性がわずか数個の数値でほぼ完全に記述できることを示しました — 電気駆動が加わっただけの、質量・バネ・ダンパー系と同じ数学です。これらの数値さえあれば、実際に作らなくてもどんなエンクロージャーでもドライバーがどう振る舞うかを予測できます。
Fsは自由空間共振周波数 — コーンの質量とサスペンションのバネの硬さが打ち消し合い、コーンが最も自由に振動しようとする周波数で、固有の速さで振動するバネ上の質量のようなものです。Mmsはこの可動質量（コーン、ボイスコイル、接着剤、さらに一緒に動く空気の一部）です。Qmsはこの共振が機械的にどれだけ弱く制動されているかを表します — Qmsが高いということは、弾いたときにしばらく鳴り続けるような、剛性が高く摩擦の少ないサスペンションを意味します。現代のウーファーのQmsは通常3〜8程度です。
磁気ギャップ内で動くボイスコイルは空気を押すだけではありません — 自身の動きに逆らう小さな逆電流（逆起電力）も発生させます。ちょうど自転車のダイナモが電流を多く取り出すほどペダルが重くなるのと同じです。この制動効果が電気的ダンピングで、Qesとして表されます。より強力なモーター（アンペアあたりの力であるBlが高い）ほど制動が強くなりQesが下がります。Qtsは両方のダンピングを合わせたもの：1/Qts＝1/Qms＋1/Qesです。Qesは通常Qmsよりはるかに小さいため、全体の挙動はモーターが支配します — だからこそQtsが誰もが口にする数値なのです。
Vasは特殊な単位を使わずにサスペンションの硬さを表す方法で、ドライバー自身のサスペンションとまったく同じバネ特性を持つ空気の体積を意味します。柔らかいサスペンション（動かしやすい）のドライバーはVasが大きくなります — それを小さな密閉型エンクロージャーに入れると、箱自体の空気バネが支配的になり、かなり硬くなります。Sdは実効的なコーン面積、Xmaxはモーターの磁場がギャップから外れて歪み始める前の線形な振幅です。Sd×Xmaxで、1ストロークあたりドライバーが物理的に排出できる最大空気容積が求まります — これがアンプの大きさに関わらず、最終的に低音を制限するただ一つの数値です。
Qtsはドライバーが「どうなりたいか」を教えてくれます。Qtsが低い（約0.4未満）場合：モーターが支配的でドライバーは強く制御されています — 密閉型に入れるとタイトな音になりますが、深い低音を得るには巨大な箱が必要になるため、通常はポートが低域の仕事の一部を引き受けるバスレフ型に収まります。Qtsが高い（約0.5超）場合：サスペンションがより多くの仕事をするため、密閉型の追加の空気バネとよく合います。これは暗記すべきルールではありません — boxlabの「最適同調」ボタンは実際のドライバーの値で本物の探索を行います。しかし、なぜQtsが低いドライバーがバスレフ型に収まるのかを理解しておくことで、「型破り」な同調（例えば高Qtsのドライバーを小さなバスレフ箱に詰め込む）が良い妥協点なのか、それともトラブルの元なのかを判断しやすくなります。
密閉型エンクロージャーはバネのように働きます：内部の空気を圧縮すると押し返し、ドライバー自身のサスペンションがすでに提供している剛性に上乗せされます。エンクロージャーが小さいほど → 追加のバネが硬くなる → 共振周波数が上がり、低音の伸びは減りますが、制御はよりタイトになります（Qtcが低くなり、オーバーシュートが減る）。これは本物の、避けられないトレードオフです — 同じドライバーで極小エンクロージャーと深く制御された低音を両立させる設定は存在しません。
吸音材を入れると、密閉型エンクロージャーは音響的に少し大きく振る舞うようになります — 空気と繊維の間の摩擦熱が圧縮を「バネ的」ではなく「制動的」にし、共振ピークを丸め、同調をわずかに下げます。そのため推奨される充填量はエンクロージャータイプによって異なります：少なすぎると共振が鳴り、多すぎると摩擦で音圧が失われます。
バスレフポートは単なる穴ではありません — モーターのない2つ目のコーンのように、エンクロージャーの空気バネと共鳴する管内の空気の質量です。正しく同調させると（ボトルに息を吹き込むのとまったく同じように、ポートの長さと直径が共振を決めます）、ドライバー単体では到達できない最も低いオクターブを増強します — その代償として、同調周波数以下での急激な減衰があります（そのため、ほとんどの設計はポートに保護用のサブソニックフィルターを組み合わせます）。
そして今度は、ほとんどの初心者向けガイドが飛ばしてしまう部分です：その同じ空気柱には、本物のオルガンパイプやディジュリドゥのような、独自のオルガンパイプ共鳴があります — ポート長のおよそ半波長の倍数付近で、音がパイプ内を行き来して共鳴し、中音域に混入し、数百Hz付近で耳に聞こえる「鳴き」となって現れます。boxlabのポートおよびトランスミッションラインモデルは、これらの共鳴が製作後に驚かされるのではなくシミュレーション上に現れるよう、意図的に完全な損失付き導波管として計算されています。
ドライバーが限界に達する方法には完全に独立した2種類があり、これらを混同すると誤った結論に至ります。電気的限界は熱によるもので、連続的な過大出力がボイスコイルを「焼く」（これがPe、定格入力です）。機械的限界はXmaxで、ある点を超えると、どれだけ出力を上げてもモーターの線形性が失われて大きく歪むため、コーンはそれ以上動けません。バスレフ型では、コーンの動きには実際には2つのピークがあります — 1つは同調周波数以下（ドライバーが支持を失って激しく振動する部分で、サブソニックフィルターが守るのはまさにここです）、もう1つはそれ以上です。実用上の限界は上側のピークによって決まります。なぜなら、誰もバスレフ型の同調周波数以下を意味のある音量で聴くことはないからです。boxlabの最大SPL値はまさにこの論理に基づいています。
低い周波数では、小さなバッフルに取り付けられたスピーカーは、波長がエンクロージャーよりはるかに大きいため周囲の全球（4πステラジアン）へ放射します — 箱が単純に小さすぎて音が回り込むのを防げないのです。高い周波数では波長がバッフルに対して小さくなるため、実質的に前方の半空間（2π）にのみ放射されるようになります — 向いている方向でおおよそ倍の集中したエネルギーが得られ、両者の間には6dBの段差（ステップ）が生じます。この遷移周波数はバッフルの寸法とその上でのドライバーの位置に依存します — そのためboxlabは一律の値を仮定するのではなく、設計タブの実際のジオメトリから計算します。
床、壁、コーナーなどあらゆる境界は音にとって鏡のように働きます。物理的にはこれを「鏡像音源」でモデル化します：境界を挟んで反射された2つ目の同一のスピーカーで、その音は経路の長短に応じて遅延してリスナーの耳に届きます。これらの反射されたコピーを合成すると、周波数と距離に応じて強め合いまたは打ち消し合いが生じます — これが、ある場所では低音が「ブーミー」に響き、少し離れるとほとんど聞こえなくなる原因である山と谷（ルームモード）です。これはあなたのスピーカーの欠陥ではなく、幾何学の問題です。boxlabのルームモードは、実際の壁との距離に基づいて本物の鏡像音源を配置し、製作前に問題箇所を確認できるようにします — さらに、部屋に逆らうのではなく部屋と協調するように、狙いを定めてエンクロージャーの同調を調整することもできます。
ネットワークが存在するのは、単一のドライバーだけでは全帯域をうまく再生できないからです — ウーファーは数kHzを超えると苦しくなり（コーンの分割振動、指向性の乱れ）、ツイーターは低音を再生するのに十分な空気を動かせません。コンデンサーは低い周波数を遮断し（周波数が下がるほどインピーダンスが上がるため）、ツイーターには高音のみを届けます。コイルはウーファー側でその逆を行います。これらを組み合わせるとスロープを持つフィルターになります — より急なスロープ（部品点数が多い）は、ドライバーが扱えない周波数からより良く保護しますが、部品点数、コストが増え、（設計が雑な場合は）両ドライバーがシームレスに引き継ぐべきまさにその箇所で位相のずれが大きくなります。
フィルターの「Q」は、ロールオフする前にクロスオーバーポイントでどれだけ持ち上がるかを表します — Q＝0.707（バターワース）は最もフラットで穏やかな選択肢です。それより大幅に高くすると、まさに2つのドライバーがきれいに引き継ぐべき箇所に盛り上がりが生じます。
アプリの各タブにはヘッダーに「？」ヘルプボタンがあり、そのタブが何をするかを簡潔かつ文脈に応じて思い出させてくれます — 作業中にこのガイドすべてを暗記しておく必要はありません。まずドライバーを選び、「最適同調」で興味のあるエンクロージャータイプの妥当な出発点を得て、その後は上記の物理を念頭に置きながらスライダーでトレードオフを探ってください。
这不是一份按钮操作手册 — 它解释了每个参数背后的物理原理，让你能够做出有依据的判断，而不是靠猜测。你可以跳着阅读，也可以从头到尾通读，如果你是扬声器设计的新手。
20世纪70年代，Neville Thiele和Richard Small证明了扬声器单元的低频行为几乎可以完全用几个数字来描述 — 使用的数学原理与任何质量-弹簧-阻尼系统相同，只是多了一个电驱动。有了这些数字，你就能预测某个单元在任何音箱中的表现，而无需实际制作它。
Fs是自由空气谐振频率 — 在该频率下，振膜质量和悬挂系统的弹性刚度相互抵消，振膜最容易振动，就像质量块挂在弹簧上以自身固有节奏振动一样。Mms就是这个运动质量（振膜、音圈、胶水，再加上一部分随动空气）。Qms描述了该谐振在机械上的阻尼有多弱 — 高Qms意味着悬挂系统刚性大但摩擦小，拨动后还会振动一会儿；现代低音单元的Qms通常在3到8之间。
磁隙中运动的音圈不仅推动空气 — 它还会产生一个微小的反向电流（反电动势），阻碍自身的运动，就像自行车发电机取用的电流越多，蹬起来就越费力一样。这种制动效应就是电气阻尼，用Qes表示。更强的驱动（更高的Bl值，即每安培的力）制动更强，从而降低Qes。Qts综合了两种阻尼：1/Qts = 1/Qms + 1/Qes。由于Qes通常远小于Qms，驱动系统主导了整体行为 — 这也是为什么Qts是大家都会提到的那个数字。
Vas是一种在不使用特殊单位的情况下描述悬挂系统刚度的方法：即与单元自身悬挂系统弹性完全相同的空气体积。悬挂较软（容易推动）的单元Vas较大 — 将其放入小型密闭音箱中，箱体自身的空气弹簧会占主导地位，使其明显变硬。Sd是振膜的有效面积，Xmax是磁场开始脱离磁隙并产生失真之前的线性位移量。Sd × Xmax得出的是单元每次冲程能够物理排开的最大空气体积 — 无论功放多大，这个数字最终限制了低音表现。
Qts告诉你一个单元"想成为什么"。低Qts（低于约0.4）：驱动系统占主导，单元被强力控制 — 装在密闭箱中会显得紧实，但要获得深沉低音需要很大的箱体，所以通常会选用倒相箱，让导相孔承担一部分低频工作。高Qts（高于约0.5）：悬挂系统承担更多工作，这与密闭箱额外的空气弹簧很匹配。这不是需要死记硬背的规则 — boxlab的"最优调谐"按钮会用你的真实单元参数进行实际搜索。但了解为什么低Qts单元最终适合倒相箱，有助于你判断某种"非常规"的调谐方案（例如把高Qts单元塞进小型倒相箱）究竟是一个不错的折中，还是自找麻烦。
密闭箱的工作原理类似弹簧：压缩箱内空气，空气会将其推回，为单元自身悬挂系统已提供的刚度再叠加一层。箱体越小 → 附加弹簧越硬 → 谐振频率越高，低频延伸越少，但控制力更紧（Qtc更低，过冲更少）。这是一个真实且不可避免的权衡 — 不存在既能用小箱体又能用同一单元实现深沉、受控低音的设置。
吸音材料会让密闭箱在声学上表现得像是体积稍大一些 — 空气与纤维之间的摩擦热使压缩过程不再那么"像弹簧"，而更接近阻尼作用，从而使谐振峰变得平缓，并略微降低调谐点。这就是为什么推荐的填充量会因音箱类型而异：填充太少，谐振会发出嗡鸣；填充太多，则会因摩擦损失声压级。
倒相孔不只是一个简单的孔洞 — 它是管内的一团空气质量，与箱体的空气弹簧发生共振，就像一个没有驱动的第二振膜。正确调谐后（导相孔的长度和直径决定谐振频率，原理与向瓶口吹气完全相同），它能增强单元自身无法到达的最低八度音程 — 代价是在调谐点以下会有更陡峭的衰减（这也是为什么大多数设计会搭配一个超低频滤波器作为保护）。
现在来说说大多数入门指南会跳过的部分：这同一根空气柱本身也有自己的管风琴式共振，就像真正的管风琴音管或迪吉里杜管一样 — 在大约相当于导相孔长度半波长整数倍的频率上，声音会在管内来回共振并渗入中频段，在几百赫兹附近产生可听见的"嗡叫"声。boxlab的导相孔和传输线模型特意采用完整的有损波导计算，正是为了让这些共振在仿真中就显现出来，而不是等你把箱子做好之后才被吓一跳。
扬声器单元耗尽余量的方式有两种完全独立的途径，混淆它们会导致错误的结论。电气极限是热学性质的：持续功率过大会烧坏音圈（这就是Pe，额定功率）。机械极限是Xmax：超过某个临界点后，无论输入多大功率，振膜都无法进一步移动，否则驱动系统会失去线性度并产生严重失真。在倒相箱中，振膜位移实际上有两个峰值 — 一个在调谐频率以下（此时单元失去支撑并剧烈摆动，这正是超低频滤波器所要防止的情况），另一个在调谐频率以上。实际可用的极限由上方的峰值决定，因为在倒相箱调谐点以下，没有人会真正有意义地聆听音乐。boxlab的最大SPL数值正是基于这一逻辑计算得出的。
在低频段，安装在小尺寸前障板上的音箱会向周围整个球面辐射（4π球面度），因为波长远大于箱体尺寸 — 箱体实在太小，无法阻止声音绕过它传播。在高频段，波长相对于前障板变小，因此实际上只向前方半空间（2π）辐射 — 在指向方向上获得大约两倍的集中能量，两种状态之间存在6分贝的跳变。过渡频率取决于前障板的尺寸以及单元在其上的位置 — 因此boxlab会根据你在设计选项卡中输入的真实几何形状计算该频率，而不是假设一个笼统的数值。
任何边界 — 地面、墙壁、墙角 — 对声音而言都如同一面镜子。从物理上讲，这可以用"镜像声源"来建模：一个与原音箱完全相同的第二音箱，经边界镜像而成，其声音到达听音者耳朵的时间会根据路径长短的差异而延迟。将这些反射副本叠加起来，会根据频率和距离产生增强或抵消 — 形成峰值和凹陷（即房间模态），使低音在某个位置显得轰隆隆，而在两步之外的地方却几乎消失。这并非你音箱的缺陷，而是几何学使然。boxlab的房间模式会根据你真实的墙面距离放置真实的镜像声源，让你在制作之前就能看到问题所在 — 甚至还能有针对性地重新调谐音箱，使其与你的房间协同工作，而不是与之对抗。
分频器之所以存在，是因为没有任何单一扬声器单元能够很好地覆盖整个频段 — 低音单元在超过几千赫兹后表现吃力（分裂振动、指向性变差），而高音单元又无法推动足够的空气来还原低音。电容器会阻挡低频（其阻抗随频率降低而升高），使高音单元只能"看到"高频信号；电感的作用则正好相反，用于低音单元。两者结合便形成了带有斜率的滤波器 — 更陡峭的斜率（意味着更多元件）能更好地保护单元免受其无法承受的频率影响，但代价是更多元件、更高成本，并且（如果设计不够严谨）会在两个单元本应无缝衔接的地方产生更大的相位偏移。
滤波器的"Q值"描述了它在分频点附近下降之前会抬升多少 — Q值为0.707（巴特沃斯）是最平坦、最温和的选择；如果Q值明显更高，就会在两个单元本应干净衔接的位置出现一个隆起。
应用中每个选项卡的顶部都有一个"？"帮助按钮，能简要、针对性地提示该选项卡的功能 — 你无需在操作时把整份指南都记在脑子里。先选好一个单元，让"最优调谐"为你感兴趣的音箱类型提供一个合理的起点，然后结合上文的物理原理，用滑块去探索各种权衡取舍。
이 글은 버튼 하나하나를 설명하는 사용 설명서가 아닙니다 — 각 파라미터 뒤에 숨은 물리학을 설명하여, 추측이 아닌 근거를 바탕으로 결정을 내릴 수 있도록 돕습니다. 자유롭게 훑어봐도 좋고, 스피커 설계가 처음이라면 처음부터 끝까지 읽어도 좋습니다.
1970년대에 Neville Thiele와 Richard Small은 유닛의 저역 특성을 소수의 숫자만으로 거의 완전히 설명할 수 있음을 보였습니다 — 전기 구동이 추가된 것을 제외하면 모든 질량-스프링-댐퍼 시스템과 동일한 수학입니다. 이 숫자들만 있으면, 실제로 만들어보지 않고도 어떤 인클로저에서든 유닛이 어떻게 작동할지 예측할 수 있습니다.
Fs는 자유공간 공진 주파수입니다 — 진동판 질량과 서스펜션의 스프링 강성이 서로 상쇄되어 진동판이 가장 자유롭게 움직이려는 주파수로, 마치 스프링에 매달린 질량이 고유의 리듬으로 진동하는 것과 같습니다. Mms는 이 움직이는 질량(진동판, 보이스코일, 접착제, 그리고 함께 움직이는 약간의 공기)입니다. Qms는 이 공진이 기계적으로 얼마나 약하게 감쇠되는지를 나타냅니다 — 높은 Qms는 마찰이 적고 강성이 높은 서스펜션을 의미하며, 튕기면 한동안 계속 울릴 것입니다. 최신 우퍼는 대개 Qms가 3~8 사이입니다.
자기 갭 안에서 움직이는 보이스코일은 단순히 공기를 밀어내기만 하는 것이 아니라, 자신의 움직임에 저항하는 작은 역전류(역기전력)도 발생시킵니다. 자전거 발전기가 더 많은 전류를 뽑아낼수록 페달을 밟기 힘들어지는 것과 정확히 같은 원리입니다. 이 제동 효과가 바로 전기적 댐핑이며, Qes로 표현됩니다. 모터가 더 강할수록(암페어당 힘인 Bl이 높을수록) 제동이 강해져 Qes가 낮아집니다. Qts는 두 댐핑을 합친 값입니다: 1/Qts = 1/Qms + 1/Qes. Qes가 보통 Qms보다 훨씬 작기 때문에 전체 동작은 모터가 지배합니다 — 그래서 Qts가 모두가 언급하는 그 숫자입니다.
Vas는 특별한 단위 없이 서스펜션의 강성을 설명하는 방법입니다: 유닛 자체의 서스펜션과 정확히 같은 탄성을 가지는 공기의 부피를 의미합니다. 서스펜션이 부드러운(밀기 쉬운) 유닛은 Vas가 큽니다 — 이를 작은 밀폐형 인클로저에 넣으면 박스 자체의 공기 스프링이 지배적이 되어 상당히 단단해집니다. Sd는 진동판의 유효 면적이고, Xmax는 모터의 자기장이 갭을 벗어나 왜곡되기 시작하기 전까지의 선형 진폭입니다. Sd × Xmax를 계산하면 유닛이 한 행정당 물리적으로 밀어낼 수 있는 최대 공기 부피가 나옵니다 — 앰프가 아무리 커도 결국 저음을 제한하는 단 하나의 숫자입니다.
Qts는 유닛이 "무엇이 되고 싶어 하는지"를 알려줍니다. 낮은 Qts(약 0.4 미만): 모터가 지배적이며 유닛이 강하게 제어됩니다 — 밀폐형에서는 타이트한 소리를 내지만 깊은 저음을 위해서는 거대한 인클로저가 필요하므로, 보통 포트가 저역 작업의 일부를 담당하는 베이스 리플렉스형에 사용됩니다. 높은 Qts(약 0.5 이상): 서스펜션이 더 많은 일을 하므로, 밀폐형의 추가 공기 스프링과 잘 어울립니다. 이는 암기할 규칙이 아닙니다 — boxlab의 "최적 동조" 버튼은 실제 유닛 값으로 실질적인 탐색을 수행합니다. 하지만 낮은 Qts 유닛이 왜 베이스 리플렉스형에 적합한지 이해하면, "창의적인" 동조(예: 높은 Qts 유닛을 작은 베이스 리플렉스 박스에 넣는 것)가 좋은 타협점인지 문제를 자초하는 것인지 판단하는 데 도움이 됩니다.
밀폐형 인클로저는 스프링처럼 작동합니다: 내부 공기를 압축하면 다시 밀어내면서 유닛 자체 서스펜션이 이미 제공하는 강성에 더해집니다. 더 작은 인클로저 → 더 단단한 추가 스프링 → 더 높은 공진 주파수, 저역 확장은 줄어들지만 더 타이트한 제어(더 낮은 Qtc, 더 적은 오버슈트)를 얻습니다. 이는 실제적이고 피할 수 없는 트레이드오프입니다 — 같은 유닛으로 작은 인클로저와 깊고 제어된 저음을 동시에 얻을 수 있는 설정은 존재하지 않습니다.
흡음재는 밀폐형 인클로저가 음향적으로 약간 더 큰 것처럼 동작하게 만듭니다 — 공기와 섬유 사이의 마찰열이 압축을 "스프링 같은" 특성보다 "감쇠적인" 특성으로 바꾸어, 공진 피크를 완만하게 만들고 동조를 약간 낮춥니다. 그래서 권장 충전량은 인클로저 타입에 따라 달라집니다: 너무 적으면 공진이 울리고, 너무 많으면 마찰로 인해 음압을 잃게 됩니다.
베이스 리플렉스 포트는 단순한 구멍이 아닙니다 — 모터가 없는 두 번째 진동판처럼, 인클로저의 공기 스프링과 공진하는 관 내부의 공기 질량입니다. 올바르게 동조되면(병에 입김을 불 때와 정확히 같은 방식으로 포트의 길이와 지름이 공진을 결정합니다), 유닛 단독으로는 도달할 수 없는 가장 낮은 옥타브를 보강합니다 — 대신 동조 주파수 아래에서 더 가파른 감쇠가 발생합니다(그래서 대부분의 설계는 보호를 위해 포트에 서브소닉 필터를 함께 사용합니다).
이제 대부분의 초보자 가이드가 건너뛰는 부분입니다: 그 같은 공기 기둥은 실제 파이프 오르간이나 디저리두처럼 자체적인 파이프 오르간 공진을 가지고 있습니다 — 포트 길이의 약 반파장 배수 지점에서 소리가 관 내부를 왕복하며 공진하고 중역대로 스며들어, 수백 Hz 부근에서 들리는 "울음"소리를 냅니다. boxlab의 포트 및 TL(트랜스미션 라인) 모델은 이러한 공진이 제작 후 놀라움을 주는 대신 시뮬레이션에 나타나도록, 의도적으로 손실이 있는 완전한 도파관으로 계산됩니다.
유닛이 한계에 도달하는 데는 완전히 독립적인 두 가지 방식이 있으며, 이를 혼동하면 잘못된 결론에 이르게 됩니다. 전기적 한계는 열적인 것입니다: 지속적인 과도한 출력은 보이스코일을 "가열"합니다(이것이 Pe, 정격 출력입니다). 기계적 한계는 Xmax입니다: 어느 지점을 넘어서면 아무리 많은 출력을 넣어도 진동판은 모터가 선형성을 잃고 심하게 왜곡되지 않고서는 더 이상 움직일 수 없습니다. 베이스 리플렉스형에서는 진동판 움직임에 실제로 두 개의 피크가 있습니다 — 하나는 동조 주파수 아래(지지되지 않은 유닛이 격하게 진동하는 지점으로, 서브소닉 필터가 정확히 이를 보호합니다)이고, 다른 하나는 그 위입니다. 실질적으로 사용 가능한 한계는 상단 피크가 결정하는데, 베이스 리플렉스형의 동조 주파수 아래에서는 어차피 의미 있게 청취할 수 없기 때문입니다. boxlab의 최대 SPL 값은 정확히 이 논리에 기반합니다.
저주파에서는 작은 배플에 장착된 스피커가 파장이 인클로저보다 훨씬 크기 때문에 주변 전체 구(4π 스테라디안)로 방사합니다 — 박스가 단순히 너무 작아서 소리가 돌아가는 것을 막을 수 없기 때문입니다. 고주파에서는 파장이 배플에 비해 작아지므로, 사실상 전방의 반공간(2π)으로만 방사됩니다 — 향하는 방향으로 대략 두 배의 집중된 에너지를 얻게 되며, 두 영역 사이에 6dB의 단차가 생깁니다. 전환 주파수는 배플의 치수와 그 위 유닛의 위치에 따라 달라지므로, boxlab는 일반적인 값을 가정하는 대신 설계 탭의 실제 기하학적 구조로부터 이를 계산합니다.
바닥, 벽, 모서리와 같은 모든 경계면은 소리에 대해 거울처럼 작용합니다. 물리적으로는 이를 "거울 음원"으로 모델링합니다: 경계면을 통해 반사된 동일한 두 번째 스피커로, 그 소리는 경로 차이만큼 지연되어 청취자의 귀에 도달합니다. 이러한 반사된 복사본들을 합산하면 주파수와 거리에 따라 보강 또는 상쇄가 발생합니다 — 이것이 저음이 한 지점에서 "웅웅거리고" 두 걸음 떨어진 곳에서는 사라지게 만드는 피크와 골(룸 모드)입니다. 이는 당신의 스피커 결함이 아니라 기하학입니다. boxlab의 룸 모드는 실제 벽 거리에 실제 거울 음원을 배치하여, 제작하기 전에 문제 지점을 확인할 수 있게 합니다 — 심지어 방과 맞서 싸우는 대신 방과 협력하도록 인클로저 동조를 구체적으로 조정할 수도 있습니다.
크로스오버가 존재하는 이유는 단일 유닛이 전체 대역을 잘 재생할 수 없기 때문입니다 — 우퍼는 수 kHz 이상에서 어려움을 겪고(콘 분할 진동, 지향성 저하), 트위터는 저음에 필요한 만큼 공기를 움직일 수 없습니다. 커패시터는 저주파를 차단하고(주파수가 낮아질수록 임피던스가 증가하므로) 트위터가 고음만 보게 하며, 인덕터는 우퍼에 대해 정반대로 작동합니다. 이를 결합하면 기울기를 가진 필터가 만들어집니다 — 더 가파른 기울기(더 많은 부품)는 유닛을 처리할 수 없는 주파수로부터 더 잘 보호하지만, 그만큼 더 많은 부품, 더 많은 비용, 그리고(설계가 정밀하지 않을 경우) 두 유닛이 매끄럽게 인계되어야 할 바로 그 지점에서 더 큰 위상 회전이 발생합니다.
필터의 "Q"는 롤오프되기 전 크로스오버 지점에서 얼마나 강하게 피크가 발생하는지를 나타냅니다 — Q = 0.707(버터워스)이 가장 평탄하고 온순한 옵션이며, 이보다 훨씬 높으면 두 유닛이 깔끔하게 인계되어야 할 바로 그 지점에 혹이 생깁니다.
앱의 각 탭에는 헤더에 "?" 도움말 버튼이 있어 해당 탭이 무엇을 하는지에 대한 짧고 맥락에 맞는 안내를 제공합니다 — 작업하는 동안 이 가이드 전체를 외울 필요는 없습니다. 유닛부터 시작해서 "최적 동조"가 관심 있는 인클로저 타입에 대한 합리적인 출발점을 제시하도록 한 다음, 위의 물리학을 염두에 두고 슬라이더로 트레이드오프를 탐색해 보세요.