Bachelor's Thesis

Restoration and Optimization of a Three-Way Loudspeaker System

Final Thesis 18.81 MB

Author of thesis: Karel Bezdíček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Šimon Skvaril

Reviewer: Ing. Miroslav Balík, Ph.D.

Abstract:

This work focuses on the comprehensive restoration and optimization of a three‑way loudspeaker system with the aim of improving its electroacoustic properties and achieving a more balanced and faithful sound reproduction. In the introductory part, detailed analyses of the individual drivers were carried out, including measurements of their Thiele–Small parameters and their frequency and impedance characteristics in the original enclosure. These results then served as the basis for creating a simulation model of the entire system, including the crossover design.

Based on the evaluation of the measurements, problematic bands in the frequency response of the drivers were identified, the characteristics of the individual drivers were analyzed, and a new pair of tweeters was selected along with the justification for this choice. Using simulation software, a new version of the three‑way crossover was designed and optimized; it was conceived to provide all the necessary filters that were missing in the original crossover, a more stable impedance load, and an overall more natural sound character, all at a reasonable cost.

Keywords:

electrodynamic driver, loudspeaker, loudspeaker system, three-way loudspeaker system, Thiele–Small parameters, T–S parameters, loudspeaker measurement, loudspeaker analysis, frequency response characteristic, impedance response characteristic, passive crossover network, crossover design, crossover simulation, enclosure analysis, electroacoustics, acoustic measurement, loudspeaker simulation, frequency range, optimization

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta Otázky: 1) Vysvětlete přesně Vaše tvrzení na str.47, cituji “ Důležité je také zmínit, že sériový odpor kondenzátoru pro vysokotónové pásmo mohl být příčinou zničení původního vysokotónového reproduktoru.“ Pro vysvětlení použijte odpovídající obvodové schéma původní výhybky s vyznačením elektrických veličin, které Vaše tvrzení vysvětluje. 2) Zdůvodněte Vámi provedené optimalizace zapojení „ekonomické výhybky“, tedy rozdíly v zapojení na obr. 5.6. a 6.5, zdůvodnění podložte odpovídajícími závislostmi ve všech třech kmitočtových pásmech, z nichž bude jasně patrný rozdíl, u jaké vlastnosti došlo k jaké optimalizaci. 3) Čím si vysvětlujete propad ve vysokotónovém pásmu, které uvádíte v prezentaci? 4) Kdy nastalo zničení vysokotónového reproduktoru?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Audio Engineering (BPC-AUD)

Specialization

Audio Production and Recording (AUDB-ZVUK)

Composition of Committee

doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D. (předseda)
Ing. MgA. Jana Jelínková (místopředseda)
Ing. Pavel Paluřík (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)
Ing. Jaromír Mačák, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Šimon Skvaril

Student v rámci bakalářské práce provedl analýzu stávající třípásmové reproduktorové soustavy a na základě výsledků měření navrhl její optimalizaci. Práce zahrnuje měření elektroakustických parametrů jednotlivých měničů, vyhodnocení jejich stavu, rozbor původní výhybky včetně simulace její činnosti a následný návrh nového řešení.
Navržená výhybka byla simulována, realizována a experimentálně ověřena v původní ozvučnici. Součástí práce je rovněž porovnání parametrů původní a upravené soustavy a zhodnocení dosažených výsledků. Zadání bylo splněno v plném rozsahu.

Kladně hodnotím zejména rozsah provedených měření, systematický přístup k návrhu výhybky a skutečnost, že student při návrhu vycházel z vlastních naměřených dat a jejich následné simulace. Oceňuji také praktickou realizaci navrženého řešení a ověření jeho přínosu pomocí srovnávacích měření. Práce prokazuje dobrou orientaci autora v oblasti elektroakustiky a návrhu reproduktorových soustav.


Po formální stránce se v textu vyskytují drobné jazykové a typografické nepřesnosti, které však nesnižují odbornou úroveň práce. Během řešení student pracoval samostatně, průběžně konzultoval dosažené výsledky a aktivně reagoval na připomínky. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím za A Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Miroslav Balík, Ph.D.

Tato bakalářská práce se zabývá revitalizací starého páru reproduktorových soustav, které mají dokonce některé měniče nefunkční nebo byly někým dříve neodborně měněny. V zadání bylo požadováno posouzení vhodnosti náhrady měničů za jiné a následné navržení nového obvodového řešení obsahující korekční obvody a obvody kmitočtové výhybky samotné s cílem dosažení vyrovnané kmitočtové charakteristiky a minimální fázové chyby, mělo tedy dojít ke komplexnímu měření reproduktorové soustavy včetně jejího zkreslení. V zadání nejsou uvedeny žádné podmínky týkající se nákladů na revitalizaci či nějakého poměru ceny a výkonu ve smyslu dosažené kvality revitalizace. Takové zadání nehodnotím jako vhodné pro bakalářskou práci především díky jeho nejednoznačnosti a z toho plynoucího vágního směrování práce samotné.
Po formální stránce práce vykazuje četné nedostatky, autor velmi často používá slangová, nepřesná a vágní vyjádření, která do dokumentu typu bakalářské práce nepatří (např. „posílení pásma není na škodu a dodá hudebnímu projevu hedvábný lesk“ apod.), pro jeden pojem používá různá slova frekvence vs. kmitočet, mezi hodnotou a jednotkou nepíše mezeru (např. str. 16), matematické zápisy nejsou dle normy, nerozlišuje rovný a šikmý řez písma viz str.17 a 18, mění značení téže veličiny, z původního Rs se po čase stane Re. Autor používá termíny jako fázová soudržnost, impedanční charakteristika, kmitočtová charakteristika nepřesným způsobem, zjevně nerozlišuje charakteristiky výhybky měřené naprázdno a při zatížení reproduktory, např. obr.6.7 je popsán jako charakteristika výhybky, přitom se jedná o charakteristiku celé soustavy atd.
Práce nemá dobrou strukturu, jednotlivé části na sebe ne vždy logicky navazují, práce tak působí lehce chaotickým dojmem, např práce nezačíná popisem původní reproduktorové soustavy a jejího měření jako celku, z kterého by mělo být jasné první resumé a výčet toho, co je vlastně špatně, místo toho se začíná měřením jednotlivých reproduktorů bez výhybky. Tomu rozhodně nepřispívá to, že jsou v práci grafy umístněny často na zcela jiné stránce, než je komentář k nim, a navíc i bez křížového odkazu viz kap 3.2 nebo kap 5.1. V kapitole zabývající se návrhem dle autora “ekonomické výhybky“ na straně 50 se fakticky čtenář nedozví nic o elektrickém obvodovém řešení, s tím autor začíná až na str.52. Větší počet grafů není uspořádán přehledně, což mělo být součástí samostatné přílohy, v textu samotném měly být jen ty klíčové grafy, které zdůvodňují další směrování v řešení práce nebo zdůvodňují postup návrhu toho nebo onoho.
Po stránce věcné lze práci vyčíst více nedostatků, samotná definice reproduktorové soustavy není správná, v celém návrhu není vůbec zmíněn elementární parametr jmenovité impedance jako výchozího parametru pro návrh obvodového řešení korekcí a výhybky každé reproduktorové soustavy, bezhlavou výměnu hlubokotónového reproduktoru za jiný s jinými TS-parametry a díky tomu navýšené hodnotě Q v původním konstrukčním objemu ozvučnice optimalizovaném pro původní reproduktor považuje autor za přirozený benefit, simulaci původní výhybky v okamžiku znalosti naprosto nevhodné charakteristiky celé reproduktorové soustavy lze označit za zbytečnou, navržené obvodové řešení není dostatečně zdůvodněné, byl zvolen nevhodný VR jak z pohledu měření provedených v referenční ose, tak mimo ni navíc s jmenovitou impedancí zcela mimo jmenovité impedance ostatních použitých měničů, volba nevhodné kmitočtové výhybky pro VR pak způsobuje výrazné artefakty ve směrové charakteristice v přechodovém pásmu mezi SR a VR, tedy k nějaké minimalizaci fázové chyby požadované v zadání rozhodně nedošlo, zrovna tak nedošlo ke kompletnímu měření soustavy požadovaném v zadání, nebylo vůbec měřeno zkreslení soustavy.
Výsledkem je jaksi renovovaný pár reproduktorových soustav, výsledek renovace není zhodnocen v závěru tak, jak by mělo být zhodnoceno nějaké technické řešení. Součástí hodnocení má být podání informace, zda byly cíle splněny nebo ne a proč, tady k čemusi došlo, ale postup řešení a výsledek nepůsobí zcela přesvědčivě. Vzhledem k výše uvedenému hodnotím práci známkou dobře C/72. Topics for thesis defence:
  1. 1. Vysvětlete přesně Vaše tvrzení na str.47, cituji “ Důležité je také zmínit, že sériový odpor kondenzátoru pro vysokotónové pásmo mohl být příčinou zničení původního vysokotónového reproduktoru.“ Pro vysvětlení použijte odpovídající obvodové schéma původní výhybky s vyznačením elektrických veličin, které Vaše tvrzení vysvětluje.
  2. 2. Zdůvodněte Vámi provedené optimalizace zapojení „ekonomické výhybky“, tedy rozdíly v zapojení na obr. 5.6. a 6.5, zdůvodnění podložte odpovídajícími závislostmi ve všech třech kmitočtových pásmech, z nichž bude jasně patrný rozdíl, u jaké vlastnosti došlo k jaké optimalizaci.
Points proposed by reviewer: 72

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová