Gedanken zum Selbstbau

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Kay*
Inventar
#51 erstellt: 13. Apr 2011, 17:19
In einem nicht kalkulier-ten/-baren akustischen Umfeld würde
ich eher auf Bündelung setzen und die Schallwand entsprechend
breit machen
P.Krips
Inventar
#52 erstellt: 13. Apr 2011, 19:53
Hallo,

Kay* schrieb:
In einem nicht kalkulier-ten/-baren akustischen Umfeld würde
ich eher auf Bündelung setzen und die Schallwand entsprechend
breit machen ;)


genau so mache ich das...
Schallwand so breit machen, daß der Bafflestep so tief liegt, daß man so ca. unter 300 Hz mit den nahen Grenzflächen wieder Halbraum herstellen kann und oberhalb des Bafflestep durch die Schallwand ohnehin angenährte Halbraumabstrahlung hat.

Da ist man aber bei Schallwandbreiten von m/m 50 cm !

Übrigens ist die Abschätzung des BS über den Schallwandumfang sowohl nach z.B. edge-Simus als auch meinen Messerfahrungen nach nicht ganz korrekt.
Der frequenzmäßig höchste Punkt liegt da, wo die minimale Schallwandabmessung (meist die Schallwandbreite) einer Wellenlänge entspricht. Durch die in andere Richtungen anderen Schallwandabmessungen ergibt das eher so etwas wie ein Plateau:
Hier mal die Simu mit Edge mit den von Richi angegebenen Schallwand- und Treiberabmessungen bei Mikrofonabstand 1 m zwischen den Treibern.

Zwischenablage01

Da ist wirklich nix mehr mit "berechneter" Weiche machbar...,
Zumal eine Messung da je nach Kantengestaltung und individuellem Treiberfrequenzgang noch weitere Veränderungen ergeben kann.

Gruß
Peter Krips
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#53 erstellt: 13. Apr 2011, 21:07
Moin,

wenn Ihr schon über den Bafflestep redet, dann seien noch ein paar Anmerkungen hinzugefügt:

1.) Denkt mal über die Leistungsabgabe nach. Und wenn Ihr das tut, dann denkt weiter und überlegt, warum es eigentlich total bescheuert ist, den BS voll zu entzerren (bei kleinen Boxen aber immer noch das kleinere Übel)

2.) Der Peak entsteht immer da, wo die Wellenlänge der Schallwandbreite entspricht. Das hat Peter ganz richtig erkannt. Jetzt der nächste Gedanken-Schritt: Energie entsteht nicht aus dem Nichts, irgendwoher muss die für den Peak nötige Energie kommen. Also, was passiert da genau, und wie kann man es nutzen?

Cpt.
richi44
Hat sich gelöscht
#54 erstellt: 14. Apr 2011, 06:24
Was mir nicht gefällt ist die Idee mit 6 oder 8dB Überhöhung (siehe Spatz).
Einfach mal angenommen, wir hätten eine kugelförmige Abstrahlung und führen der Box mit idealen Chassis 1W zu. Dann haben wir rund um den Lautsprecher die gleiche abgestrahlte Leistung.
Jetzt nehmen wir an, wir hätten eine genau halbkugelförmige Abstrahlung! Dann haben wir vorne +3dB und hinten minus unendlich (also NULL Leistung).

Elektrische Leistung entsteht aus Strom und Spannung, mechanische Leistung aus Drehzahl und Drehmoment und akustische Leistung aus Luftstrom und Luftdruck (vereinfacht gesagt).
Wenn sich also die akustische Leistung verdoppelt, weil sie nur noch im halben Raum vorhanden ist, so nimmt sie dort um die 3dB zu. Und wenn wir das bei nur einer Frequenz betrachten, so steigt dort der Luftstrom um 3dB und der Luftdruck um 3dB. Ergibt zusammen die Pak. Tatsache ist ja, dass der Strahlungswiderstand bei einer definierten und unveränderten Frequenz unverändert bleibt.

Daraus ist klar abzuleiten, dass selbst dann, wenn hinter der Box alle Frequenzen über dem BS-Punkt fehlen, der Leistungszuwachs vor der Box nur 3dB betragen kann (ausgenommen wenn durch die "gerichtete" Abstrahlung der Strahlungswiderstand und damit der Wirkungsgrad verbessert wird). Wenn ich nun eine Box ins Freie stelle, damit ich möglichst keine Reflexionen bekomme, diese mit Musik betreibe und einmal rund um die Box gehe, so ist da hinter der Box nicht nur Grummeln hörbar, sondern nach wie vor Musik. Es werden also die Mitten hinter der Box nach wie vor hörbar und dies mit einem deutlichen Pegel. Folglich ist hinten auch eine Abstrahlung vorhanden. Was aber hinten da ist, fehlt vorne. Die +3dB sind vorne dann möglich, wenn hinten oberhalb z.B. 300Hz nichts mehr geht. Wenn da aber ein Pegelabfall von z.B. 10dB vorliegt, so kann die Überhöhung vorne lediglich 2,54dB betragen.

Natürlich ist es richtig, dass eine Schalldruckverdoppelung 6dB entspricht. Aber der Schalldruck oder der Luftdruck allgemein ist ja nur die halbe Miete der Leistungsrechnung. Haben wir eine konkrete Frequenz, so haben wir einen konkreten Strahlungswiderstand und folglich bei einer Verdoppelung des Drucks auch eine Verdoppelung des Luftstroms, was einer Vervierfachung der (Schall-)Leistung entspricht, also +6dB.

Eine Halbkugel heisst so, weil sie die Hälfte einer Kugel ist. Wenn wir also die Leistung in eine Kugel "füllen" oder in eine Halbkugel, so hat sich die Leistung in der Halbkugel (bezogen auf das verbleibende Volumen) verdoppelt, also +3dB.
Wer also rechnet, dass sich bei Leistungsverdoppelung der Schalldruck verdoppelt, der irrt.

Und wenn man tatsächlich betrachtet wie sich der Frequenzgang dank des BS verhält, so steigt er vor der Box in dem Masse an, wie er hinter der Box abnimmt, wobei dies nicht unmittelbar in dB zu rechnen ist, denn man muss die Energiebilanz anschauen (Bei +3dB vorne darf hinten nichts mehr existieren!). Betrachtet man das Richtdiagramm einer Box, so ist da nicht einfach nichts ab einem Winkel von 90 Grad, sondern der Verlauf ist relativ flach. Und so flach, wie die rückwärtige Dämpfung ist, so flach ist die vorderseitige Anhebung. Und diese endet eigentlich erst dort, wo sie durch die Richtwirkung der Chassis abgelöst wird. Und auch diese setzen ja nicht schlagartig ein, sondern allmählich.

Jetzt habe ich aber noch ein Problem:
Wenn ich nochmals das Beispiel meiner liegenden Standbox nehme, so habe ich dort eine Schallwandbreite von 25cm = 0,25m. Bei einer Schallgeschwindigkeit von 340m/s ergibt sich aus der Wellenlänge von 1/4m eine Frequenz von 1360Hz. Dies wäre die BS-Frequenz, wenn ich die Schallwandbreite gleich der Wellenlänge einsetze.

Rechne ich aber mit dem "Umfang", so wären ja die 25cm der "Durchmesser", folglich wäre die Wellenlänge das 3.1415926535 fache dieser 25cm. Das wären dann 433Hz.
So, jetzt haben wir zwei Angaben, welche sich nur um gut Faktor 3 unterscheiden. Da soll mir niemand erklären wollen, dass es da so sehr genau zu und her geht. Kommt hinzu, dass ja die Mitteltonmenbran bei diesen Frequenzen noch einigermassen als ganzes schwingt und sich folglich undefinierte Abstände zwischen dem Schallentstehungsort und dem Schallwandrand ergeben.

Betrachte ich also diese Tatsachen vonwegen unterschiedlicher Berechnung (Pi), nicht vollständigem rückseitigem Pegelverlust, undefiniertem Schallentstehungsort und damit undefinierter "Schallwandbreite" und weiter die Tatsache, dass einfach die Gehäusewand vernachlässigt wird sowie die Frage, wie denn die Box letztlich im Raum aufgestellt ist, so bleibt eine Unsicherheit von gut 2dB. Diese wiederum verändern sich, sobald der reflektierte Schall hinzu kommt.

M
Setze ich z.B. in Gedanken so einen Mittelöner ein, so habe ich ja bereits auf Achse Frequenzgangfehler von mindestens +/- 2dB. Je nach Schallwandbreite und Berechnungsgrundlage bekomme ich eine Anhebung von ca. 2.5dB ab 433Hz bis 1,36kHz. Und je nach Hochtöner habe ich ab da wieder ein Problem, das zwar nicht vom BS stammt, dafür aber von seiner Abstrahlung. Ich kann dem begegnen, wenn ich wiederum darauf vertraue, dass der Fehler kleiner sein wird als die Toleranz und Unausgeglichenheit des Chassis-Frequenzgangs oder indem ich ein Modell verwende, das bereits bei der vorgesehenen Trennung gerichtet abstrahlt...
HiFi-Selbstbau
Inventar
#55 erstellt: 14. Apr 2011, 09:53
Hi richi44,


Tatsache ist ja, dass der Strahlungswiderstand bei einer definierten und unveränderten Frequenz unverändert bleibt.

Nein, der Strahlungswiderstand ändert sich von Vollraum- auf Halbraumabstrahlung. Nur dann passt das Gedankengebilde (für Schalldruck und Schallleistung) zusammen.

Statt selber das Rad neu zu erfinden (und Dir ggf. dabei in den Finger zu schneiden) solltest Du lieber Tools wie Boxsim oder Edge (natürlich nach kritischer Überprüfung) nutzen. Spiel einfach mit runden, eckigen etc. Schallwänden rum und guck was passiert bis Du ein "Gefühl" dafür kriegst. Bei Boxsim und Edge stimmt die Physik weitgehend, die komplexen Zusammenhänge kann man nicht mal eben mit dem Taschenrechner oder im Kopf überschlagen.

Zu Deinem Problem mit dem BS:
Das MAXIMUM (also die Überhöhung > 6 dB) tritt bei der Wellenlänge auf, die zur Schallwandbreite passt. Das ist auch logisch, denn der "Schallstrahl" (bzw. auch die um +/- 30° benachbarten) hat den kürzesten Umweg, wird also am wenigsten durch das Entfernungsgesetzt gehandicapt.
Die FAUSTFORMEL mit dem UMFANG gibt demgegenüber die ÜBERGANGSfrequenz zwischen 0 und 6 dB an und liegt demzufolge in der MITTE -> das passt schon zusammen.

Nun zu Deinem letzten Bespiel mit dem fehlerbehafteten Chassis: die "Kunst" besteht im Endefeekt darin, diese Fehler durch eine günstige Platzierung auf einer günstigen Schallwand möglichst gut zu kompensieren. Oftmals ist ein auf unendlicher Schallwand perfekter Lautsprecher schwerer weichentechnisch zu beschalten als ein "günstig" fehlerbehafteter, s. z.B. aktuell unser Datenblatt vom SICA LP90.28N92TW.

Geanu deshalb hat der Taschenrechner und der dicke Daumen ausgedient . . .

Gruß Pico
richi44
Hat sich gelöscht
#56 erstellt: 14. Apr 2011, 11:17
Da haben wir wieder mal ein kleines Verständnis-Problem: Du hast mich wie folgt zitiert (inkl Deiner Antwort):


Tatsache ist ja, dass der Strahlungswiderstand bei einer definierten und unveränderten Frequenz unverändert bleibt.

Nein, der Strahlungswiderstand ändert sich von Vollraum- auf Halbraumabstrahlung. Nur dann passt das Gedankengebilde (für Schalldruck und Schallleistung) zusammen.

Dazu habe ich aber noch folgendes angefügt:

(ausgenommen wenn durch die "gerichtete" Abstrahlung der Strahlungswiderstand und damit der Wirkungsgrad verbessert wird).

Das bedeutet doch, dass ich Deine Ergänzung bereits vorweg genommen habe. Und ob der Kennschalldruck (oder Wirkungsgrad, wie man will) und damit der Wiedergabepegel um weitere 3dB zunimmt oder um wie viel hängt nicht zuletzt vom bereits vorhandenen Wirkungsgrad des Lautsprechers ab. Theoretisch nimmt der Kennschalldruck dann um 3dB zu, wenn der Lautsprecher einen Wirkungsgrad von Null hat und bei der BS-Frequenz selbst noch nicht bündelt. Haben wir aber z.B. einen nennenswerten Wirkungsgrad, so ergibt eine Verbesserung der Ankopplung eine stärkere Membranbedämpfung, was elektrische Rückwirkungen hat und somit die Lautsprecherimpedanz vermindert. Dies hat aber seinerseits Auswirkungen auf die Leistungszufuhr an den Lautsprecher.

Letztlich spielt es aber keine nennenswerte Rolle, denn in einem gebe ich Dir und den anderen Kritikern recht: Wenn wir aufgrund der Schallwand-Geometrie, des Chassiswirkungsgrades und der Aufstellung deutliche Frequenzgangfehler (BS) bekommen (oder befürchten müssen), die über jenem Bereich sind, den wir tolerieren können (weil die Chassis-Unregelmässigkeiten stärker sind), so werden wir diese Fehler mit der Frequenzgangmessung finden.
Wir wissen aus der (alten) Literatur, dass Schallwände zu einem unregelmässigen Frequenzgang führen. Dies hat dort mit dem akustischen Kurzschluss zu tun. Bei BS ist die Auswirkung weit weniger krass, kann aber ebenfalls unter ungünstigen Voraussetzungen deutlich werden.

Habe ich nun so einen Frequenzgangfehler, der sich meist (weil das Chassis nicht konstanten Abstand zu den Schallwandkanten hat) in Grenzen hält, muss ich entscheiden, was ich dagegen tun will. Ich war bisher ehrlich gesagt noch nie genötigt, gross einzugreifen. Meist waren die Mitteltöner eh etwas zu laut, sodass eine leichte Pegel-Rücknahme das Problem schon deutlich milderte. Ausserdem ergibt ein Vorwiderstand zusammen mit dem unterschiedlichen Strahlungswiderstand bereits eine korrigierende Dämpfung. Solange meine Konstrukte im Halbraum wie im Wohnraum bei Messung in 1m Abstand einen Frequenzgang von +/- 2dB erreichen sehe ich keinen Handlungsbedarf. Und in diesem Bereich sind meine Dinger bisher angesiedelt gewesen.
Kay*
Inventar
#57 erstellt: 14. Apr 2011, 12:33
Richie


solange meine Konstrukte im Halbraum wie im Wohnraum bei
Messung in 1m Abstand einen Frequenzgang von +/- 2dB
erreichen sehe ich keinen Handlungsbedarf


Irgendwie ist es albern,
hörst du in 1m Abstand?
richi44
Hat sich gelöscht
#58 erstellt: 14. Apr 2011, 13:54
Nein, aber ich will ja nicht den Raum messen, sondern den Lautsprecher!
Wenn ich den Raum messen will ist das eine andere "Baustelle".

Natürlich können wir wieder so anfangen. Aber ich dachte beinahe, wir könnten uns jetzt vernünftig unterhalten
Habe ich mich da geirrt?
Kay*
Inventar
#59 erstellt: 14. Apr 2011, 14:30
Richie,
möchtest du LS für einen Abhörraum bauen,
oder für gute Messergebnisse im Nahfeld?
richi44
Hat sich gelöscht
#60 erstellt: 15. Apr 2011, 07:00
Angenommen ich hätte mit meiner Abhöre Probleme, so nützt es mir nichts wenn ich nur ein Messergebnis vom Hörplatz aus habe. Wenn dieses schlecht ist so weiss ich nicht, ob es am Raum oder an den Lautsprechern liegt. Also muss ich doch erst mal gute Lautsprecher haben, die messtechnisch, konzeptionell und nach Hörvergleichen in optimierten Räumen gute Ergebnisse liefern. Wenn es dann in meiner Wohnung besch...(eiden) klingt weiss ich, dass es am Raum liegt und nicht an den Boxen. Und damit weiss ich, wo ich ansetzen muss. Darum geht es doch, oder etwa nicht?
Wenn Du tatsächlich beim Boxenbau zuerst Messungen am Abhörplatz machst, dann tust Du mir leid. Wenn Du aber zuerst die Boxen optimierst, dann weiss ich nicht, was Deine Frage soll (ausser provozieren).

Aber gehen wir nochmals zurück zum Baffle Step. So eine ganz "wasserdichte" Erklärung habe ich bisher nicht gefunden (vielleicht habe ich am falschen Ort gesucht). Im Grunde gibt es einige Erklärungen. Die erste könnte die Abschattung sein. Dann haben wir einen relativ sanften Anstieg (maximal 6dB/Oktave) des Pegels vor der Box, weil wir entsprechend hinter der Box einen gleichartigen Abfall haben. Diese Abschattung kennt man von Sitzplätzen im Konzertsaal hinter einem Pfeiler. Je nach Grösse und Tonhöhe ist die Pegelreduktion mehr oder weniger stark. Sie hat aber eine konstante Steilheit.
Wenn dies die Erklärung wäre, so könnte der Anstieg maximal 3dB sein (doppelte Leistung), sofern sich am Strahlungswiderstand nichts ändern würde. Und der Pegel kann im Extremfall um 6dB zunehemen, wenn sich der Strahlungswiderstand verändert.

Eine zweite Erklärung ist, dass sich die Schallwellen im Maximum bis zur Schallwandoberfläche ausbreiten können und dort an deren Kante reflektiert werden. Auch hier zunächst das selbe Bild, dass nämlich der Pegel um 3, maximal um 6dB ansteigen könnte. Hier kommt es dann bei der abgehenden und rückläufigen Welle zur Addition, was ein positives oder negatives Resultat liefert, also Überhöhung und Auslöschung. Und das Ganze ist dann kammfilterartig.

In beiden Fällen steht aber fest, dass der Schall, der trotzdem hinter der Box mess- und hörbar ist, vor der Box die Überhöhung reduziert. Und kommt im letzteren Fall hinzu, dass die Reflexion an den Schallwandkanten zu "Phantomschallquellen" führt. Da diese aber ebenfalls Leistung benötigen, geht diese von der direkten frontseitigen Abstrahlung weg, sodass die Überhöhung wiederum abnimmt. In diesem Fall würde die Kanten-Ausgestaltung (Verrundung) einen Einfluss haben.

Betrachte ich nochmals den zweiten Fall, so gibt es da einige Schwierigkeiten: Erstens ergibt sich eine Welligkeit, wenn wir von einer Punktschallquelle ausgehen. Da gibt es die hin- und rücklaufende Welle. Und je nach Frequenz und Wegstrecke ergibt sich eine positive oder negative Addition. Nun haben wir aber keine Punktschallquelle, sondern üblicherweise eine Membran eines nennenswerten Durchmessers und damit gleichzeitig eine unendliche Zahl an "Wellen" unterschiedlicher Startpositionen und somit unterschiedlicher Wegstrecken. Ab einem bestimmten Punkt heben sich die Summen und Differenzen auf. Dann haben wir keine Welligkeit mehr.
Wie kritisch die Sache wird hängt also davon ab, wie klein oder gross die Membran im Verhältnis zur Wegstrecke wird. Bei einer kleinen Membran und einer langen Wegstrecke sind wir bei tieferen Frequenzen bereits am Punkt, wo eine Reflexion stattfinden kann und die Membran ist im Verhältnis beinahe ein "Punkt". Haben wir eine grössere Membran mit einer kurzen Wegstrecke (Schallwand nicht viel breiter als der Chassisdurchmesser) kommt es kaum mehr zur Kantenreflexion, weil das Chassis bei der ersten in Frage kommenden Frequenz bereits deutlich bündelt.

Wenn ich mir dies mal durch den Kopf gehen lasse, so ist es möglich, dass beide Aspekte eine Rolle spielen, sowohl die Kantenreflexion als auch die Abschattung.
Wie bereits erwähnt ist aber die Abschattung nicht allein zuständig, dagegen spricht der rückwärtige Frequenzgang. Wenn es aber die Kantenreflexion ist, so haben wir da wieder ein kleines Problem: Theoretisch (bei einer Punktschallquelle) könnte der Pegel um 3dB zunehmen, aber bei einer anderen Frequenz auf NULL absinken. Wenn der Pagel auf Null absinkt, wird die Luftbewegung aus der Membran und der rückläufigen Welle gegensinnig aufeinander treffen. Damit wird der "Membranluft" nicht nur die normale Umgebungsluft als Starhlungswiderstand entgegen wirken, sondern die gegenphasige Luft aus der rückläufigen Welle. Also haben wir es dann mit einem höheren Strahlungswiderstand zu tun, was eigentlich den Wirkungsgrad erhöhen würde, was aber bei der Auslöschung akustisch nichts bringt. Andererseits haben wir bei der gleichphasigen Addition eine Reduktion des Strahlungswiderstandes (elektrisch dem Leitwert vergleichbar), was den Wirkungsgrad senkt. Das bedeutet, dass zwar eine Überhöhung und Löschung stattfinden würde, dass aber der Wirkungsgrad des Lautsprechers als Folge des variablen Strahlungswiderstandes dieser Überhöhung und Löschung entgegen wirkt.

Käme es nun zu einer Auslöschung, so könnten wir diese elektrisch nicht verhindern, denn wenn die Summe NULL ergibt, können wir die zugeführte Leistung erhöhen wie wir wollen, die Summe wäre immer noch NULL (nur auf höherem Niveau mit mehr Klirr).
Wenn wir also etwas gegen den Baffle Step tun wollen, so müssen wir dies anders bewerkstelligen, etwa mit einer breiten Schallwand, welche bedämpft wird, sodass es nicht mehr möglich ist, dass der Schall hart an die Kante gelangt und reflektiert wird. Wir müssten z.B. die Schallwand mit flauschigem Teppich belegen, sodass sich die Welle an der Schallwand-Oberfläche tot läuft, bevor sie die Kante erreicht hat.
Oder wir bauen auf der Schallwand irgendwelche Klötzchen auf, welche den Schall rflektieren und ablenken und so eine Vielzahl an Wegstrecken produzieren, sodass es nicht mehr zu einer eindeutig positiven oder negativen Addition kommt.

Wenn wir so verfahren haben wir wenigstens einen Teil (den welligen) bekämpft und das ohne Schwingkreise mit ihren Einschwingvorgängen. Da bleibt "nur" noch die Abschattung, die relativ gutmütig und "behandelbar" ist.

Mich würde jetzt Eure Erklärung interessieren und ob Ihr mit Schallwandbehandlung schon Erfahrungen gesammelt habt.
WeisserRabe
Inventar
#61 erstellt: 15. Apr 2011, 08:11
@Kay: möchtest du Lautsprecher vergleichen oder Räume?
HiFi-Selbstbau
Inventar
#62 erstellt: 15. Apr 2011, 08:39
Hi richi44,


Statt selber das Rad neu zu erfinden (und Dir ggf. dabei in den Finger zu schneiden) solltest Du lieber Tools wie Boxsim oder Edge (natürlich nach kritischer Überprüfung) nutzen. Spiel einfach mit runden, eckigen etc. Schallwänden rum und guck was passiert bis Du ein "Gefühl" dafür kriegst. Bei Boxsim und Edge stimmt die Physik weitgehend, die komplexen Zusammenhänge kann man nicht mal eben mit dem Taschenrechner oder im Kopf überschlagen.


Gruß Pico


[Beitrag von HiFi-Selbstbau am 15. Apr 2011, 08:40 bearbeitet]
richi44
Hat sich gelöscht
#63 erstellt: 15. Apr 2011, 09:09
Ich suche nach Erklärungen. Rum spielen mag ja lustig sein, hilft aber konkret nicht, allfällige Wissenslücken zu schliessen. Erklärungen ist das, was tatsächlich hilft, denn ich habe auch schon verschiedene Programme und Formeln gesehen, die irgendwie nicht zielführend waren, weil sie z.B. von Punktschallquellen ausgehen. Wenn ich weiss, wie die Zusammenhänge tatsächlich sind (wie Du siehst habe ich Halbwissen und versuche, die Fragmente zu einem Ganzen zu verbinden), kann ich auch selbst abschätzen, wo ich tatsächlich landen werde.

Wie ich ja schon geschrieben habe hatte ich bisher noch keine Probleme mit dem BS, die eine Sonderbehandlung verlangt hätten. Solange ich mit Bespannrahmen und Lautsprecherstoff die Front soweit "aufbrechen" und "bedämpfen" kann, dass ich keine weiteren Massnahmen nötig habe, den Frequenzgang auf +/-2dB ohne irgendwelche Resonanzkreise hinzubekommen, solange brauche ich nicht zu spielen. Aber interessieren tut es mich halt schon
Also, lasst mich nicht dumm sterben
HiFi-Selbstbau
Inventar
#64 erstellt: 15. Apr 2011, 10:28
Hi richi44,

sowohl Edge als auch Boxsim verwenden kein "einfaches" Punktschallquellenmodell sondern nähern den realen Treiber mit Membrandurchmesser D durch ein dichtes Netz von Punktschallquellen an.

Selber verstehen ist sicher besser als nur Knöpfchen drücken, aber eben auch ein sehr steiniger Weg . . .

Auch "spielerisch" kann man lernen Effekte abzuschätzen. Besser als im Kopf mit Punktschallquellen zu hantieren . . .

Gruß Pico
richi44
Hat sich gelöscht
#65 erstellt: 15. Apr 2011, 12:32

Selber verstehen ist sicher besser als nur Knöpfchen drücken, aber eben auch ein sehr steiniger Weg . . .

Da hast Du natürlich recht, nur ist mir dies kein Hindernis. Wenn ichs nämlich mal begriffen hab geb ich auch Ruhe.

Und als Beispiel: Es gibt ja die Theorie, dass durch Verdoppelung der Membranfläche der Kennschalldruck um 3dB (Faktor Wurzel 2) zunimmt, was einer Leistungsverdoppelung entspricht (gemeint ist die abgegebene akustische Leistung bei konstanter elektrischer Leistung, welche der ganzen Chassisgruppe zugeführt wird). Das wäre folglich (wenn es denn stimmen würde) bei 10 Chassis die zehnfache Leistung und bei 100 Chassis die einhundertfache.
Nun gibt es vereinzelt Chassis mit einem Wirkungsgrad von 1.01% 100 Chassis kämen demnach auf 101% Wirkungsgrad und das wäre das Perpetuum Mobile.

Darüber habe ich vor einigen Jahren hier mal berichtet, weil genau diese Rechnerei so ohne weiteren Kommentar verbreitet wurde.
Dazu gibt es aber die folgenden Einschränkungen: Die Chassis müssen in 10x10 Reihen (oder noch besser in einer schneckenförmigen, kreisrunden Form) angeordnet sein. Bei Zeilenförmiger Anordnung stimmt die Sache nicht. Und sie stimmt nur, wenn die Bündelung noch nicht eingesetzt hat. Wenn wir also mit 20cm Chassis operieren und 100 solche verwenden, so kommen wir auf ein Mass von 2 x 2m, was einer solchen Schallwellenlänge entspricht. Und dies wiederum entspricht einer Frequenz von 170Hz. Also kann diese Formel nur bis 170Hz "stimmen".
Das tut sie aber immer noch nicht, weil genau wie beim BS mit steigendem Wirkungsgrad die Membranbedämpfung elektrische Rückwirkungen hat und bei 100% Wirkungsgrad ist auch die Rückwirkung 100%. Das mit den 3dB bei Flächenverdoppelung stimmt also nur, wenn das Einzelchassis einen Wirkungsgrad von 0,0% hat. Aber dann kommt kein Ton raus.

Die Erklärung habe ich aus verschiedenen Seiten zusammen suchen müssen und sie ist letztlich von einem wirklichen Fachmann (Professor und Dr. der Physik) damals bestätigt worden. Das bedeutet, dass eben viel geschrieben wird, das bei näherer Betrachtung nicht funktionieren KANN.
Natürlich, wer verbaut schon 100 Chassis und misst und rechnet nach, er klöppelt es ins Simu-Programm und glaubt das Ergebnis. Dass es dann aber Abweichungen gibt nimmt er als Messfehler hin, dabei wäre die Messung richtig gewesen...
Kay*
Inventar
#66 erstellt: 15. Apr 2011, 12:45
Vielleicht hilft auch dieses den Simulanten
http://www.visaton.de/vb/showthread.php?t=15532

Akabak ist für Privatanwender freeware

-----------------------

WeisserRabe schrieb:
@Kay: möchtest du Lautsprecher vergleichen oder Räume?


welche Relevanz hat der Freifeld/Nahfeld-Frequenzgang für das Hörergebnis?

nur mal so, zum 100.000sten Mal,
eine möglichst definierte Abstrahlung (Bündelung) über
einen möglichst grossen F-bereich wäre mir wenigstens im
'normalen' Wohnraum wichtiger als ±2dB im Nahfeld


[Beitrag von Kay* am 15. Apr 2011, 13:15 bearbeitet]
bepe27
Ist häufiger hier
#67 erstellt: 15. Apr 2011, 14:10
Mal angenommen, es gäbe den "idealen" Lautsprecher, was sollte der können, was wären die Kriterien? Letztendlich will man damit Musik hören - und das möglichst "gut".
Da sind wir schon bei der nächsten Frage: Was ist "gut" in diesem Zusammenhang? Das mag für jeden was anderes sein, für mich wäre es eine möglichst "realistische" Wiedergabe.

Aber was ist jetzt wieder "realistisch"?
Die meiste Musik ist eh synthetisch, zusammengemixte Tonspuren, die nicht mal zwangsweise am selben Ort zur selben Zeit aufgenommen wurden, wenn es überhaupt "gespielte" Musik ist und nicht am Computer erzeugte Daten.
Was könnte dabei schon "realistisch" wiedergegeben werden?
Bleiben also erst mal nur Aufnahmen von Live Konzerten. Wobei ich für mich auch da alles rausfiltern würde, was mit elektrisch verstärkten Signalen operiert. Wenn ich in einem Club z.B. Brian Auger's Oblivion Express höre, dann erscheint mir das zwar alles sehr real, weil ich's ja auch sehe. Aber die Stimme von Savannah kommt dann für mich aus der PA und nicht aus ihrem Mund.
Selbst wenn man sich auf "unplugged" Konzerte beschränkt (und ich meine wirklich unplugged), stellt sich eine weitere Frage: Können (selbst "ideale") Lautsprecher in privater Umgebung (z.B. Wohnzimmer) Musik realistisch wiedergeben, unabhängig von der Aufnahmesituation (Oper in Verona, Orgel im Stephansdom, Kammermusik) und ohne daß ich den Hörraum umräume, Wände verschiebe, Dämmungen anbringe oder entferne? Abgesehen vom Ort spielen natürlich noch andere Aufnahme-Parameter eine wichtige Rolle, z.B. die Mikrofonstandorte. Und alles zwischen der Aufnahme und der letztendlichen Wiedergabe durch den Lautsprecher hat auch einen mehr oder weniger großen Einfluß auf "das, was hinten rauskommt" - z.B. Kabelklang

Ich fürchte von der "realistischen" Wiedergabe könnte ich mich selbst bei vorhandenem "idealen" Lautsprecher verabschieden. Aber was bleibt? Soll es sich halt schön rund und satt anhören, dabei aber ausgewogen. Wenn schon unpräzise Kriterien dann richtig!

Vor diesem Hintergrund erscheint mir das Erforschen der physikalischen Gegebenheiten auf atomarer Ebene im Lautsprecherbau gelinde übertrieben - das machte für mich nur dann Sinn, wenn es eine ideale Wiedergabe an sich gäbe. Die gibt es aber mit oder ohne "idealen" Lautsprecher nicht (nach meinen Kriterien).

Mal andersrum gefragt: Wurde schon mal ein richtig guter Lautsprecher errechnet, ohne zu probieren? Ich denke, die meisten wurden doch aufgrund von Erfahrung designed und abgestimmt, mit einer Simulation hinterher als Beweisführung.
Kay*
Inventar
#68 erstellt: 15. Apr 2011, 14:18

Ich denke, die meisten wurden doch aufgrund von Erfahrung designed und abgestimmt, mit einer Simulation hinterher als Beweisführung.


warum sollte man da nicht umgekehrt vorgehen können?
(macht man heute so!)
Kay*
Inventar
#69 erstellt: 15. Apr 2011, 14:20

Und als Beispiel: Es gibt ja die Theorie, dass durch Verdoppelung der Membranfläche der Kennschalldruck um 3dB (Faktor Wurzel 2) zunimmt, was einer Leistungsverdoppelung entspricht (gemeint ist die abgegebene akustische Leistung bei konstanter elektrischer Leistung, welche der ganzen Chassisgruppe zugeführt wird). Das wäre folglich (wenn es denn stimmen würde) bei 10 Chassis die zehnfache Leistung und bei 100 Chassis die einhundertfache.
Nun gibt es vereinzelt Chassis mit einem Wirkungsgrad von 1.01% 100 Chassis kämen demnach auf 101% Wirkungsgrad und das wäre das Perpetuum Mobile.


Richie,

schon mal was von "Definition"
(hier: Zuordnung von elektrischer und akustischer Leistung)
gehört?

Bei Gasheizungen kennt man auch Wirkungsgrade oberhalb 100%
richi44
Hat sich gelöscht
#70 erstellt: 15. Apr 2011, 14:43
Gut, das eine schliesst das andere nicht aus. Nur musst Du das erst entwickeln und das ist alles andere als einfach.

Ich erinnere mal an Genelec, welche schon seit etlichen Jahren ihre Mittel- und Hochtöner mit Schallführungen versehen, um genau das hin zu bekommen. Dabei wird aber die Abstrahlung bewusst eng gewählt. Dies widerspricht der weitgehend gängigen Ansicht vieler, man müsse den Raum akustisch "gleichmässig ausleuchten" um nicht auf den Sweet Spot "festgenagelt" zu sein.

Das Problem ist aber, dass man selbst in einem optimierten Studioraum die Abhöre am eigentlichen Abhörpunkt nicht wirklich hin bekommt, trotz starker Schallbündelung.
Wenn wir dies nun in einem Wohnraum versuchen, der nicht gleichermassen optimiert ist und dies mit einer Konstruktion, die erstens "hausfrauenfreundlich" ist und zweitens eine breitere Abstrahlung ermöglicht, so ist dies praktisch ein Ding der Unmöglichkeit. ABER:

Es ist auch in einem Konzertsaal ein Ding der Unmöglichkeit, einen linearen Diffusfrequenzgang zu bekommen. Trotzdem ist es bei guten Räumen selten, dass sich jemand beschwert. Der Hintergrund ist dieser, dass der Direktschall, also die erste Wellenfront durch den Raum noch nahezu unbeeinflusst bleibt und genau diese erste Wellenfront ist es, welche wir wahrnehmen und zur Geräuschidentifikation nutzen.
Im Wohnraum ist daher genau auch der Direktschall vom Lautsprecher weit kritischer als der Reflexionsschall.

Und noch eins: Nehmen wir an, der Schall, der z.B. in 45 Grad schräg nach links hinten/oben abgestrahlt wird ist linear. Wenn an der Reflexionsstelle an der Wand irgend ein Decorelement hängt, das die Höhen schluckt, so stimmt der gehörte Frequenzgang genau so wenig, wie wenn dieser Punkt linear reflektieren würde, die Box aber nicht linear ist.

Oder anders gesagt: Erstens muss die Box linear sein (in seinem Abstrahlverhalten) und zweitens auch der Raum. Wenn wir aber die Box und den Raum auf lineare Wiedergabe züchten, diese aber im Direktschall nicht erreichen (warum auch immer), dann ist der Klangeindruck weit schlechter als wenn nur der Reflexschall nicht optimal ist, der Direktschall aber stimmt.


schon mal was von "Definition"
(hier: Zuordnung von elektrischer und akustischer Leistung)
gehört?

Bei Gasheizungen kennt man auch Wirkungsgrade oberhalb 100%

Ja, es gibt so unsinnige Konstrukte. Es gibt Elektroheizungen, welche nicht 100% der elektrischen Energie in Wärme umsetzen. Das wird dann behauptet, weil der Zähler in der Wohnung nicht das Selbe anzeigt wie jener im Kraftwerk. Nur wird dabei vergessen, dass die Zuleitung zwischen Wohnung und Kraftwerk auch warm wird und somit Wärme produziert. Dass diese nicht genutzt werden kann ist ein anderes Problem, ist aber nicht der Nachteil der elektrischen Energie.

Und was Du mit dem Wirkungsgrad von Gasheizungen hier beweisen willst erschliesst sich mir nicht ganz. Wenn der Heizwert von Gas als 100% angesehen wird, so wird dank der Kaminabwärme und der endlichen Isolierung nicht 100% der Heizwert-Wärme im Wohnzimmer landen. Bei der Verbrennung wird aber letztlich 100% des Heizwertes umgesetzt, auch wenn bei weitem nicht alles nutzbar ist. Es ist also nur eine Definitionsfrage.

Und beim Lautsprecher wird eine elektrische Energie zugeführt und eine akustische Energie gewonnen. Und wenn diese Energietransformation mit 100% funktionieren würde, dann könnte nie mehr eine Schwingspule verkochen. Und da ein dynamischer Lautsprecher auch als Mikrofon funktioniert, könnte man 200 Lautsprecherchassis parallel betreiben. Da brauchte nur jemand die Tür zuzuschlagen und der "gehörte" Schall würde zu 101% in elektrische Energie umgesetzt, welche ihrerseits in 102.01% Schall verwandelt wird, welcher seinerseits in 103.0301% elektrische Energie verwandelt wird und irgendwann zerreisst es die Membranen, aber die Nerven vorher!
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#71 erstellt: 15. Apr 2011, 15:48
Moin,

scheinbar gibt es hier ernsthafte Probleme mit dem Baffle Step. Daher zuerst einmal das grundlegendste aller Dokumente zu dem Thema: http://fabricius.dyn...eaker-enclosures.pdf

Dann noch ein Hinweis zu der abgestrahlten Schallleistung.
Bei solchen Konstruktionen ist es am einfachsten, den Schalldruck über einer sich im Fernfeld befindlichen Kugeloberfläche zu berechnen und daraus dann die Leistung zu bestimmen. Das heißt, die Intensität an jedem Punkt der Oberfläche berechnen (I=p*v=p²/Z0) und über die Oberfläche integrieren. Das ist nicht weiter kompliziert.

Interessant sind daraus so manche Schlussfolgerungen, die man ohne große Berechnungen daraus ableiten kann. Zum Beispiel der Baffle Step:

- unterhalb des BS kann man die Schallabstrahlung durch eine Kugel annähern. Die Oberfläche ist somit 4*pi*r², der Schalldruck an jedem Punkt sei 1 Pa.
- oberhalb des BS erfolgt die Schallabstrahlung nur noch in den vorderen Halbraum, die Oberfläche dadurch 2*pi*r². Der Schalldruck an jedem Punkt auf dieser Fläche ist bekanntermaßen 6dB höher, also 2 Pa.

Daraus folgt:
- abgestrahlte Schallleistung unterhalb des Bafflestep: Pu=4*pi*r² * 1 Pa²/Z0 = 4*pi*r²/Z0 W

- abgestrahlte Schallleistung unterhalb des Bafflestep: Po=2*pi*r² * 4 Pa²/Z0 = 8*pi*r²/Z0 W

Was lernen wir daraus: Schalldruck oberhalb des Baffle Steps 6 dB größer, Schallleistung aber nur 3 dB (Po/Pu).

Und nun gegen die meisten Leute hin, und machen den BS per Weiche völlig platt. Resultat: unten rum 3 dB mehr Leistung als oben, Lautsprecher klingt dumpf. Herzlichen Glückwunsch.

Deshalb macht Peter K. das schon ganz richtig: breite Schallwand (die nebenbei auch hoch genug ist), dadurch den BS recht tief gelegt, und den BS BS sein lassen. Die 3dB Leistungsausgleich bekommt man bei so tiefen Frequenzen durch den Raum geschenkt.

Natürlich gewinnt man auf Messen mit so einem Lautsprecher keinen Blumentopf. Wie könnte auch ein richtig(er) klingender Lautsprecher den Leuten gefallen?

Cpt.
Unipol
Hat sich gelöscht
#72 erstellt: 15. Apr 2011, 18:21
Hallo,

wie wäre es den Energiefrequenzgang eines Lautsprechers ins Spiel zu bringen, was mir für die Wiedergabe in Räumen besonders wichtig erscheint.

Sehr schön, dass die meisten Boxen wenigstens auf 0Grad Hörachse linear eingestellt sind und die Konserve einigermaßen verzerrungsfrei rüberbringen. Wie sieht es aber bei 30Grad oder gar bei 60Grad aus? Der Bass bleibt im Pegel, mit steigender Frequenz sinkt aber der Pegel. Ergebnis, wir haben einen satten Bassenergieüberschuss im Raum.

Was ich sagen will, ist, nur ein Lautsprecher mit gleichmäßiger Abstrahlcharakteristik kann einen linearen Frequenzgang auf Hörachse und einen linearen Energiefrequenzgang besitzen. Und ermöglicht meines Erachtens eine möglichst unverfälschte Wiedergabe im Raum (+Eigenschaften des Abhörraums).

Gruß Gerhard


[Beitrag von Unipol am 15. Apr 2011, 18:23 bearbeitet]
Kay*
Inventar
#73 erstellt: 15. Apr 2011, 18:34
Richie

Im Wohnraum ist ... der Direktschall vom
Lautsprecher weit kritischer als der Reflexionsschall.


Dem kann ich zustimmen.

ABER
1. man sollte den Reflexionsschall bei Selbstbauüberlegungen
nicht ausklammern. Wie mehrfach gesagt ist mir Bündelung
sehr wichtig.
Sowas lernt man auch von Genelec!

2. man wird immer auch über das Anregen der (untersten)
Raumresonanzen nachdenken müssen, d.h. aus
±2dB im Nahfeld werden gerne im Hörraum auch ±20dB!
Sowas lernt man auch von Genelec! Die verbauen in ihre
Subwoofer einstellbare Hochpässe.



Und was Du mit dem Wirkungsgrad von Gasheizungen hier
beweisen willst


Es ist also nur eine Definitionsfrage.



--------
Cpt.


Schalldruck oberhalb des Baffle Steps 6 dB größer,
Schallleistung aber nur 3 dB (Po/Pu)

du weist/schreibst es selbst, es ist rein theoretisch,
denn bei tiefen Freq. wirken dann neben der Schallwand
eben noch die anderen Grenzflächen.
Anstatt Energie zu vernichten, würde ich sie auch lieber
per Bündelung nutzen


[Beitrag von Kay* am 15. Apr 2011, 18:37 bearbeitet]
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#74 erstellt: 15. Apr 2011, 19:11
Moin,

es braucht noch nichtmal die Grenzflächen. Es reicht alleine schon, dass der Raum einen "Tiefpass" darstellt: tiefe Töne werden lange gespeichert, hohe Töne nur kurz. Alleine das gibt einem schon Schub unterhalb 300-400 Hz.

Cpt.
P.Krips
Inventar
#75 erstellt: 15. Apr 2011, 20:19

richi44 schrieb:


Und als Beispiel: Es gibt ja die Theorie, dass durch Verdoppelung der Membranfläche der Kennschalldruck um 3dB (Faktor Wurzel 2) zunimmt, was einer Leistungsverdoppelung entspricht (gemeint ist die abgegebene akustische Leistung bei konstanter elektrischer Leistung, welche der ganzen Chassisgruppe zugeführt wird). Das wäre folglich (wenn es denn stimmen würde) bei 10 Chassis die zehnfache Leistung und bei 100 Chassis die einhundertfache.

Das ist eine Milchmädchenrechnung, da greifen schon noch ein paar andere Effekte.



Nun gibt es vereinzelt Chassis mit einem Wirkungsgrad von 1.01% 100 Chassis kämen demnach auf 101% Wirkungsgrad und das wäre das Perpetuum Mobile.

Der in % ausgedrückte Referenzwirkungsgrad gilt genaugenommen nur für den Bereich, in dem das Einzelchassis noch nicht bündelt. Oberhalb der Bündelungsfrequenz fällt die Schallleistung ohnehin ab, außerdem auch unterhalb fs(fc), in Abhängigkeit von Qts(Qtc).
Der 3 dB Leistungsgewinn durch Strahlungskoppelung kann nur in dem Bereich entstehen, bei denen a) die beteiligten Treiber nicht bündeln UND b) das Gesamtarray (in deinem Beispiel z.B. 10 x 10 Treiber) noch nicht bündelt.
Wenn man für das 100er Array mal 250er Treiber annimmt, dann kommt man für das Gesamtarray auf eine Bündelungsfrequenz um/unter 40 Hz. Und in dem Frequenzbereich kenne ich keine Treiber mit 1,01 % Wirkungsgrad.
Außerdem wird der volle 3 dB-Gewinn nur innerhalb des Koppelradiusses erzielt (1/2 Wellenlänge Treiberabstand (Mittelpunkt) der jeweiligen Frequenz), da koppeln dann nicht mehr alle Treiber mit allen anderen optimal.
Das kann man aber auch schon in der Literatur nachlesen, daß sich der 3 dB - Gewinn durch Treiberverdoppelung nicht ins unendliche steigern lässt.
Insbesondere die zunehmende Bündelung bis zu tiefsten Frequenzen hinunter macht bei der immer größer werdenen Ausdehnung solcher Arrays dann einen Strich durch die Rechnung, da die 3 dB Gewinn ja nur gelten, wenn die Treiberkombination auch wieder (Halb-)Kugelförmig abstrahlt, was sie dann aber nicht mehr tut.

Soweit zu diesem Punkt...

Gruß
Peter Krips


e ich vor einigen Jahren hier mal berichtet, weil genau diese Rechnerei so ohne weiteren Kommentar verbreitet wurde.
Dazu gibt es aber die folgenden Einschränkungen: Die Chassis müssen in 10x10 Reihen (oder noch besser in einer schneckenförmigen, kreisrunden Form) angeordnet sein. Bei Zeilenförmiger Anordnung stimmt die Sache nicht. Und sie stimmt nur, wenn die Bündelung noch nicht eingesetzt hat. Wenn wir also mit 20cm Chassis operieren und 100 solche verwenden, so kommen wir auf ein Mass von 2 x 2m, was einer solchen Schallwellenlänge entspricht. Und dies wiederum entspricht einer Frequenz von 170Hz. Also kann diese Formel nur bis 170Hz "stimmen".

Die Bündelungsfrequenz dieser Fläche liegt sogar knapp unter 50 Hz, nur unterhalb ergibt sich der 3 dB - Gewinn bei Treiberverdoppelung.


Das tut sie aber immer noch nicht, weil genau wie beim BS mit steigendem Wirkungsgrad die Membranbedämpfung elektrische Rückwirkungen hat und bei 100% Wirkungsgrad ist auch die Rückwirkung 100%. Das mit den 3dB bei Flächenverdoppelung stimmt also nur, wenn das Einzelchassis einen Wirkungsgrad von 0,0% hat. Aber dann kommt kein Ton raus.

Diese Betrachtung verstehe ich nun überhaupt nicht...
Du erreichst doch die 100 % nie:
Oberhalb der Bündelungsfrequenz des Gesamtarrays, da wo der konstante, maximale Strahlungswiderstand vorliegt, fällt die Schallleistung doch durch die Bündelung ab, da nicht mehr Halbkugelabstrahlung, und unterhalb der Bündelungsfrequenz nimmt der Strahlungswiderstand mit fallender Frequenz ab.
Das sind wirklich Milchmädchenrechnungen die du da anstellst.
Farad
Stammgast
#76 erstellt: 15. Apr 2011, 20:55
Hmm, das klingt alles ganz schön kompliziert...

Die abgestrahlte Leistung ist
Realteil der Strahlungsimpedanz mal Schalldruck mal konjugiert komplexem Schallfluß.

Der Strahlungswiderstand lässt sich annähern durch die des kreisrunden Kolbenstrahlers am Ende einer Röhre, weil die Gehäuse in aller Regel klein sind gegen die Wellenlänge. Man hat keine unendliche Schallwand, auch wenn das schön zu rechnen ist mit der Besselfunktion.

Paper dazu: H. Levine and J. Schwinger, "On the radiation of sound from an unflanged circular pipe"
Krasser Stoff aus den 40ern des letzten Jahrhunderts. Es gibt inzwischen numerische Lösungen die einfacher zu rechnen sind.

Sowohl Schalldruck als auch Schallfluß lassen sich am einfachsten aus einem Analogschaltkreis berechnen.

Leider ist das alles nicht so einfach von wegen Bafflestep hier +6 und da +3. Das sind alles ganz schön heftige Näherungen und es ist leicht sich zu "vermilchmädchenrechnen".

Im Raum ist die Sache - Peter erwähnt es öfters - noch ziemlich viel "komplexer", im wörtlichen Sinne. Insbesondere wenn man Bassreflexboxen einsetzt ist der Strahlungswiderstand sowohl für die Membran (hohe Quellimpedanz) als auch für den Port (niedrige Quellimpedanz) sehr viel komplizierter als Levine-Schwinger im reflexionsarmen Raum. Im Bassbereich ändert sich der Strahlunswiderstand je nach Raumposition erheblich, was insbesondere die niederimpedante Portquelle erheblich beeinflusst.


Und als Beispiel: Es gibt ja die Theorie, dass durch Verdoppelung der Membranfläche der Kennschalldruck um 3dB (Faktor Wurzel 2) zunimmt, was einer Leistungsverdoppelung entspricht (gemeint ist die abgegebene akustische Leistung bei konstanter elektrischer Leistung, welche der ganzen Chassisgruppe zugeführt wird). Das wäre folglich (wenn es denn stimmen würde) bei 10 Chassis die zehnfache Leistung und bei 100 Chassis die einhundertfache


Also wozu man in der Akustik Theorien braucht...

Das ist auch wieder eine grobe Vereinfachung. Erstmal steigt nicht der Kennschalldruck sondern die Strahlungsimpedanz der Anordnung steigt. Akustische Impedanz ist allgemein definiert als Quotient aus Schalldruck und Schallfluß. Bei einer Mehrfachanordnung setzt sich der Druck zusammen aus dem Druck, den die Membran selbst erzeugt und dem Druck, der im Schallfeld ohnehin schon durch die anderen Quellen herrscht. Wenn man jetzt eine ideale Schnellequelle annimmt dann steigt der Wirkungsgrad tatsächlich um die 3dB an, weil der Schalldruck sich durch ein zweites Chassis in der Nähe verdoppelt hat. Die gesteigerte Strahlungsimpedanz verringert aber den Schallfluß des Chassis, weil es eben in Wirklich keine ideale KEINE Schnellequelle ist. In aller Regel kann man das annehmen, Superpostion gilt in guter Näherung.
Wenn du aber von 100Chassis redest, ist das nichtmehr der Fall und die Quellimpedanz wird klein gegen die Strahlungsimpedanz. Der Wirkungsgrad wird nichtmehr weiter gesteigert.

Es kommt noch ein weiterer Effekt hinzu: Du wirst es nicht schaffen 100 Chassis innerhalb der halben Wellenlänge anzordnen. Der Schalldruck, von Kolben1 links oben muss also nicht zwangsläufig in Phase sein, wenn er rechts unten ankommt, mit dem, was Kolben 100 rechts unten gerade abstrahlt. Der Schalldruck ist zwar kein Vektor aber komplex ist er trotzdem.

Paper hierzu:
Neff, H.P., "Mutual Impedance of Circular Pistons", JEAS, Vol. 43, No.9, 1995

Es braucht - wieder mal - Besselfunktionen um das zu beschreiben.

Wie gesagt, so ganz einfach ist das alles nicht.
Grüße!


[Beitrag von Farad am 15. Apr 2011, 22:44 bearbeitet]
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#77 erstellt: 16. Apr 2011, 07:37
Moin,

mich stört dieses Konzept des Strahlungswiderstandes sowieso schon länger. Der taugt gerade mal dazu, die abgestrahlte Leistung zu berechnen. Und dabei noch mit unheimlich komplizierten Gleichungen um sich wirft (z. B. Bessel).

Wobei "berechnen" dabei das falsche Wort ist. Besser ist wohl: "raten". Denn zur Berechnung wird hier vereinfacht, dort angenommen, und an ganz anderer Stelle einfach weggelassen. Was soll das?

Es gibt numerische Verfahren zur Abstrahlung, die mit idealisierten Kugelquellen arbeiten. Wenn die dicht genug gepackt sind (Abstand lambda/10 schätze ich immer), lässt sich daraus:

- das räumliche Abstrahlverhalten
- die abgestrahlte Leistung
- Interaktion mit Grenzflächen
- ...

berechnen. Das ganz nennt sich "huygenssche Prinzip", und sollte wirklich jeder Schüler in Deutschland aus dem Physikunterricht kennen. Ja, jeder, das ist kein Abiturstoff!

Natürlich gibt es auch da Grenzen der Berechenbarkeit, z. B. lassen sich reale Hörner damit nicht mehr darstellen ("theoretisch" schon, "praktisch" kaum möglich). Dafür gibt es andere Verfahren (FEM/BEM). Mit denen kann man die Schalldruck/-schnelle-Verteilung am Hornmund berechnen, und dann geht wieder Huygens.

Man kann sich inzwischen - zum Glück! - von geschlossenen Lösungen von akustischen Problemen verabschieden, weil inzwischen genügend Rechenleistung zur Verfügung steht, um numerische Verfahren sinnbringend anzuwenden. Natürlich steht vorher eine sinnvolle Beschäftigung mit der Theorie, sonst spielt man die ganze Zeit mit der Simulation ohne zielführendes Ergebnis.

Cpt.
richi44
Hat sich gelöscht
#78 erstellt: 16. Apr 2011, 09:35
Machen wir s relativ kurz: Das mit dem Wirkungsgrad von 100% ist klar, dass dies nicht geht, das habe ich ja selbst geschrieben. Und dass in den "Milchgmädchenrechnungen" einiges vereinfacht oder weggelassen wurde ist auch klar. Es ging ja bei dem ganzen Thema Flächenverdoppelung einfach darum zu zeigen, dass hier im Internet viel rumgeistert, das noch weit mehr vereinfacht ist, als ich es hier gemacht habe. Ich habe ja damit klar stellen wollen, dass man nicht einfach alles galuben und anwenden kann, ohne es zu prüfen. Das gilt auch für Simulationen und Formeln.

Nochmals kurz zum BS: Die verlinkten Beiträge sind soweit interessant, erklären aber nicht wirklich, ob es sich nun um eine Abschattung oder eine Kantenreflexion handelt und wie gross diese jeweils ist. Ich vermute mal, dass es sich um ein Mix dieser verschiedenen Effekte handelt. Und damit sind Massnahmen an der Schallwand (versetzter Chassiseinbau, Beflockung) genau so möglich wie eine elektrische Korrektur.

Hier weitere Aspekte dieses Themas:

Wenn ich davon ausgehe, dass bei einem ausgehaltenen Ton der gemessene, eingeschwungene Frequenzgang wichtig ist, dann stimmt die Forderung, dass es stark auf den Raum und die gleichmässige Abstrahlung der Box in den Raum ankommt.
Wenn ich aber davon ausgehe, dass die erste Wellenfront entscheidend ist, dann muss ich in erster Linie dafür sorgen, dass diese linear ist. Das ist zwar kein Widerspruch zur gleichmässigen Abstrahlung, aber allenfalls eine "Gewichtungs-Verschiebung".

Die zweite Frage ist, wie ich allenfalls Fehler aus dem BS oder woher auch immer elektrisch entzerren kann/will. Sicher ist es wesentlich einfacher, dies bei einer Aktivbox mit "leistungsloser" Elektronik zu tun.

Und da kommt dann die dritte Frage ins Spiel: Wie stark darf die Impulsform verändert werden, was ist hörbar und was nicht.
Spatz
Inventar
#79 erstellt: 16. Apr 2011, 09:48
Was beeinflusst denn deiner Meinung nach den Frequenzgang des nicht eingschwungenen Systems, wenn es Raum und Schallwand nicht tun?

Ciao,

Spatz
bepe27
Ist häufiger hier
#80 erstellt: 16. Apr 2011, 09:54

Kay* schrieb:

Ich denke, die meisten wurden doch aufgrund von Erfahrung designed und abgestimmt, mit einer Simulation hinterher als Beweisführung.


warum sollte man da nicht umgekehrt vorgehen können?
(macht man heute so!)


Macht man heute so? Berechnen, bauen, fertig. Keine Korrekturen nötig, weil die Berechnung ist ja mathematisch exakt. Na dann ...

Ich bin da ja blutiger Laie, Ihr werdet das schon besser wissen
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#81 erstellt: 16. Apr 2011, 10:21
Moin,

man sollte es so machen. Die Realität ist... abweichend.

Simulationen können die Realität ziemlich gut abbilden. Und sparen dabei eine Menge Zeit.

Wie schon schrieb ist es aber wichtig, sich vor der Simulation ein paar Gedanken zu machen. Sonst nutzt das auch nichts.

Von daher halte ich richi's Ansatz für durchaus richtig, auch wenn einige Aspekte fragwürdig erscheinen.

Häufig braucht es auch gar nicht viele Simulationen, weil sich manche Sachen einfach "ergeben", z. B. die Abmessungen der Box, die möglichen Chassis (Preis, Vorlieben, Prestige), etc.

Die Abstimmung des Gehäuses muss auch nicht unbedingt simuliert werden. Das geht per Taschenrechner. Perfektionistisches Verhalten ist im Tiefton sowieso überflüssig. Solange die Abstimmung nicht völlig aus der Art schlägt, ist alles in Ordnung.

Und dann heißt es: zusammenklöppeln und messen. Und zwar gut messen. Die Daten kann man dann in die Weichensimulation seiner Wahl geben und drauflos probieren (wer clever/faul ist, nutzt den Optimizer). Ganz ehrlich: auf diese Weise kann man an einem Tag mit der Entwicklung fertig sein (alle Teile vorhanden vorrausgesetzt).

Danach beginnt der handwerkliche Teil, soll heißen: Gehäuse aufhübschen.

Cpt.
richi44
Hat sich gelöscht
#82 erstellt: 16. Apr 2011, 12:10

Spatz schrieb:
Was beeinflusst denn deiner Meinung nach den Frequenzgang des nicht eingschwungenen Systems, wenn es Raum und Schallwand nicht tun?

Ciao,

Spatz

Zum Beispiel sowas:
MonacorCiare
Da muss ich nicht lange überlegen, welchen Lautsprecher ich wähle. Wenn ich nun die Box so baue (Einbauposition des Chassis, Schallwand- und Gehäuseausgestaltung) dass möglichst wenige negativen Einflüsse zu erwarten sind und die Kiste auch noch in 1m Abstand ausmesse, dann sehe ich, ob ich damit Chancen habe.
Wenn der eingeschwungene Frequenzgang recht gut aussieht und das Zerfallsspektrum ebenfalls passt (Ausschwingen) kann ich davon ausgehen, dass auch das Einschwingen nicht schlecht ist.
Habe ich aber ein Chassis wie das eine hier, so kann ich aus dem Frequenzgang ableiten, dass hier üble Ein- und Ausschwingvorgänge zu erwarten sind. Dies würde beim Vorliegen eines Zerfallsspektrums bestätigt.

Wenn ich also hier schon mal die bessere Wahl treffe, so habe ich mir weniger Schwierigkeiten eingehandelt. Sicher ist, dass ich den generellen "Höhentrend" des unausgeglichenen Lauitsprechers beseitigen kann ohne grössere Schwierigkeiten. Sicher ist aber, dass ich dies zumindets in einer passiven Version mit einer Filterkette tun muss, welche ihrerseits Einschwing- und Phasenprobleme liefert. Und die schmalbandigen Resonanzen mit ihrem Einschwingverhalten kann ich eh nicht behandeln.

Auf einen kurzen Nenner gebracht: Die richtige Chassiswahl ist hier entscheidend. Und dann kann ich eine Weiche definieren, welche sich mit den verwendeten Chassis verträgt, also alle ihre Eigenheiten berücksichtigt. Dies ist nur möglich, wenn die Konstruktion bis zu diesem Punkt "gutmütig" ist.
Wenn ich noch ein Übriges tun will kann ich mich um eine leicht gerichtete Höhenabstrahlung bemühen, um im Übergang von M zu H keine grossen Richtcharakteristik-Sprünge zu produzieren.

bepe27 schrieb:

Kay* schrieb:



Ich denke, die meisten wurden doch aufgrund von Erfahrung designed und abgestimmt, mit einer Simulation hinterher als Beweisführung.



warum sollte man da nicht umgekehrt vorgehen können?
(macht man heute so!)



Macht man heute so? Berechnen, bauen, fertig. Keine Korrekturen nötig, weil die Berechnung ist ja mathematisch exakt. Na dann ...

Ich bin da ja blutiger Laie, Ihr werdet das schon besser wissen

Wenn man eine kleine billige Box will (ich spreche jetzt von durchschnittlichen professionellen Boxenbauern) so geht es natürlich zuerst um den Preis. Also wird möglichst günstiges Material eingekauft und dann versucht, ohne grossen Aufwand etwas hin zu bekommen.
Wenn es etwas hochwertiges werden soll ist zuerst mal Erfahrung gefragt, auch darüber, was der Markt gerade verlangt. Dann wird ein Gehäuse gezeichnet und es werden Chassis ausgewählt.
Die einen Firmen mit eigener Chassisfertigung sind natürlich auf ihre eigenen Produkte angewiesen, andere Hersteller, die nur Material vom freien Markt beziehen können da freier entscheiden. Und sicher werden die Chassisneuheiten zu Testzwecken mal beschafft und auf Herz und Nieren geprüft.
Aufgrund der TSP werden die Gehäuseparameter festgelegt und mal Kisten in verschiedenen Formen mit dem errechneten Volumen gebaut. Diese werden bestückt, mit eigenen Endstufen angesteuert und ausgemessen. Und je nach Ergebnis wird die eine oder andere Variante weiter verfolgt.

Sind erfolgversprechende Modelle gefunden, so werden die Anforderungen an die Weichen aufgrund der Aktivweichen-Einstellungen verifiziert. Werden die Chassis in der endgültigen Kiste ausgemessen (Impedanz-, Pegel- und Phasenverlauf) so kann die Weiche auf dieser Basis berechnet werden.

Es ist also nicht so, dass zuerst gerechnet, dann gebaut, dann gemessen und dann simuliert wird. Vielmehr wird das Ziel definiert, dann allenfalls eine Konstruktion oder deren Details festgelegt (Werbung!), die ziehlführenden Chassis ausgesucht und mit deren Parameter simuliert.
Nach einem ersten Probe-Aufbau sind Messreihen nötig, welche erst das "Go/No Go" ergeben. Hier sind noch Korrekturen möglich und erst wenn das alles passt wird die Weiche so berechnet und gestaltet, dass sie das gewünschte Resultat möglichst optimal und günstig erreicht.

Wenn ich selbst eine neue Box baue, so verwende ich jene Chassis, die sich gut bewährt haben und mit denen ich schon öfters hervorragende Konstruktionen erreicht habe. Damit entfällt eine lange Sucherei. Und mit der Erfahrung kann ich auch die Simulationen etwas den Wünschen anpassen. Ich kann also bei Bedarf ein Gehäuse etwas kleiner gestalten.
Wenn verlässliche Chassisdaten vorliegen kann ich die Weichenabstimmung schon weitgehend theoretisch erarbeiten. Dies geht natürlich nur, wenn ich nicht irgendwelche Ungereimtheiten der Chassis ausbügeln muss. Solche Chassis kommen mir einfach nicht auf den Tisch. Wenn ich also eine bewährte Konstruktion neu auflege, so kann ich auf die Erfahrung und die bisherigen Erfolge zurück greifen. Damit ist auch ein Weichengebastel "überflüssig".
Werden neue Chassistypen verwendet, so sind entsprechende Vorabklärungen nötig. Allerdings habe ich heute nicht mehr die Möglichkeiten auf höchstwertiges Equipment zuzugreifen, wie dies wären meiner aktiven Zeit der Fall war. Daher unterbleiben solche "Neukonstruktionen".
Kay*
Inventar
#83 erstellt: 16. Apr 2011, 13:05

Macht man heute so? Berechnen, bauen, fertig. Keine Korrekturen nötig, weil die Berechnung ist ja mathematisch exakt. Na dann ...


wo habe ich das behauptet?
bepe27
Ist häufiger hier
#84 erstellt: 16. Apr 2011, 13:38

Kay* schrieb:

Macht man heute so? Berechnen, bauen, fertig. Keine Korrekturen nötig, weil die Berechnung ist ja mathematisch exakt. Na dann ...


wo habe ich das behauptet? :{



Sorry, ich will ja hier keinem auf den Schlips treten. Ich zweifle auch gar nicht an, daß Simulationen nützlich sind/sein können. Meine Frage war ja vielmehr dahingehend, bis in welche Detailtiefe man die physikalischen Grundlagen erforschen muß, um einen ordentlichen Lautsprecher zu bauen. Wenn es ein mathematisch faßbares Ziel gäbe, würde ich den Aufwand ja einsehen. Nur meine ich eben, daß in der ganzen Kette von Aufnahme bis Wiedergabe zu viele (größtenteils unbekannte) Faktoren mit reinspielen, die vom vorletzen Glied, dem Lautsprecher, dann so kompensiert werden sollen, daß es sich im letzten Glied, dem Ohr, dann "echt" anhört. Wenn natürlich nur solche Faktoren eine Rolle spielen wie möglichst linearer Frequenzgang, Impulsfreudigkeit, Wirkungsgrad ..., dann gebe ich zu, das kann man bestimmt berechnen. Nur den Klang am Ende eben nicht. Und das ist es doch worauf es ankommt, oder?
richi44
Hat sich gelöscht
#85 erstellt: 16. Apr 2011, 14:21
Zuerst passt mir das Wort Impulsfreudigkeit nicht, denn der Lautsprecher empfindet sicher keine Freude, weder an Rauschen, Pfeifen noch Impulsen.

Der Lautsprecher soll keineswegs das "richten", was andere verbockt haben, das geht nämlich nicht. Mal angenommen, wir hätten eine perfekte CD und perfekte Lautsprecher im perfekten Raum (was ja alles relativ ist...). Da darf der Lautsprecher doch nur so wiedergeben, wie die Aufnahme gemacht wurde, perfekt.
Jetzt haben wir eine nicht perfekte Aufnahme. Sie ist zu hallig oder etwas eingedunkelt. Das Eingedunkelte könnte eine höhenbetonte Box ausgleichen, das Hallige aber nicht, denn die Box ist wie gesagt zu blöd um etwas zu fühlen oder Hall von Musik zu unterscheiden.
Ergebnis: Mit einer helleren Box klingt diese CD möglicherweise besser, nur wirken dann die anderen, guten CDs zu hell. Und an der Hallsosse kann man mit den Boxen eh nichts ausrichten.
In so einem Fall würde ich mich für die linearen Boxen entscheiden, die mit guten CDs gut zurecht kommen. Und für zu helle oder zu dunkle CDs würde ich mit dem Klangregler vorsichtig etwas ausgleichen.

Bei der Aufnahme sind meist Equalizer oder Klangregler im Einsatz, um den Klang der Aufnahme anzupassen. Wenn man nun das Gefühl hat, es dürfte noch eine Korrektur geben, so ist dies jedem unbenommen.
Kay*
Inventar
#86 erstellt: 16. Apr 2011, 14:28

bis in welche Detailtiefe man die physikalischen Grundlagen erforschen muß


'müssen', 'wollen', 'können',
danach könnte man fragen


dem Lautsprecher, dann so kompensiert werden sollen,


ist das so?
ein Ls 'verdeckt' möglicherweise Fehler


as kann man bestimmt berechnen. Nur den Klang am Ende
eben nicht. Und das ist es doch worauf es ankommt, ode


nein,
es kommt darauf an, dass man ohne Scheuklappen an eine Aufgabenstellung herangeht und vorhandene Werkzeuge nutzt.
Das Sim&Mess nicht ausreicht, steht doch überhaupt nicht zur Debatte.
Spatz
Inventar
#87 erstellt: 16. Apr 2011, 20:13

richi44 schrieb:

Spatz schrieb:
Was beeinflusst denn deiner Meinung nach den Frequenzgang des nicht eingschwungenen Systems, wenn es Raum und Schallwand nicht tun?

Ciao,

Spatz

Zum Beispiel sowas:
MonacorCiare


Aber ich dachte, Einschwingen des Systems und Amplitudenfrequenzgang haben nichts miteinander zu tun. Woraus schließt du also, dass das Einschwingen bei einem besser ist als beim anderen?

Sagt man nicht gerade in den von dir geforderten Bereichen Breitbändern systemimmanente Vorteile nach?


Wenn der eingeschwungene Frequenzgang recht gut aussieht und das Zerfallsspektrum ebenfalls passt (Ausschwingen) kann ich davon ausgehen, dass auch das Einschwingen nicht schlecht ist.


Aber kann eine passend dimensionierte Weiche nicht genau die ersten beiden Bedingungen erst herstellen?
richi44
Hat sich gelöscht
#88 erstellt: 17. Apr 2011, 06:23
Es gibt zumindest zwei Gründe, warum der eine Frequenzgang krumm ist. Es kann nämlich sein, dass man eine so unglückliche Membrangeometrie wählt, dass die Reflexionen auf der Membran selbst zu Auslöschungen und Überhöhungen führen. Dies ist zumindets denkbar. Nur haben wir erstens nicht eine Punktschallquelle, sondern eine Fläche und damit unterschiedliche Reflexionsdistanzen. Damit müssten sich die Überhöhungen und Auslöschungen weitgehend aufheben. Und zweitens sind diese entstehenden Unregelmässigkeiten beim zweiten Sinuszug schon vorhanden, aber auch genau so schnell wieder weg.
Der zweite und wahrscheinlichere Grund sind die Teilschwingungen der Membran. Diese kann mechanisch "aufbrechen" und damit zu Resonanzen führen. Sind solche Resonanzen vorhanden, so können sich diese durch gegenläufiges Schwingen akustisch aufheben, sie können aber auch die normale Abstrahlung "verbessern" oder "behindern" und damit diese Welligkeit erzeugen.
Das Problem ist, dass sich diese Teilschwingungen erst aufbauen und nachher wieder abbauen müssen. Stammt die Welligkeit also von Resonanzen (Teilschwingungen sind Resonanzen), so müssen diese erst auf und dann abgebaut werden und damit kommt es zu einem Ein- und Ausschwingen. Das schlechte Ausschwingen ist bei verschiedenen Lautsprechern dokumentiert und zu einem grossen Teil vom Membranmaterial abhängig.

Dass in der teilschwingenden Membran Energie steckt ist logisch. Ohne diese Energie könnte sie nicht ausschwingen. Oder je kleiner diese Energie ist, desto kürzer ist das Ausschwingen. Wenn wir dies mal als logisch annehmen, so ist auch logisch, dass wir zum Einschwingen zusätzliche Energie brauchen.
Gehen wir einfach mal als Überlegung davor aus, dass wir dem Lautsprecher 1W an Leistung zuführen und dass eine Schallleistung von 10mW raus kommt, der Rest wird in Wärme verwandelt. Beim Ausschwingen, wenn also keine Leistung mehr zugeführt wird sind mal angenommen im Schnitt während 10mS 1mW vorhanden. Das würde bedeuten, dass wir diese 10 Mikrowattsekunden aus der Membran beziehen. Und das bedeutet auch, dass wir die gleichen 10 Mikrowattsekunden (im Minimum) beim Einschwingen zuführen müssen. Und da wir nicht mehr Leistung zuführen können (ausser wir würden lauter drehen in dieser Einschwingzeit) wird die abgestrahlte Leistung nicht 10mW sein, sondern während diesen 10mS nur 9mW.

Wenn wir dies mal beachten so wird klar, dass der Frequenzgang im Ausschwingvorgang unlinear ist, was auch das Zerfallsspektrum zeigt. Klar wird weiter, dass im kritischen Frequenzbereich, wo die Teilschwingungen vorkommen, der Frequenzgang im eingeschwungenen Zustand unlinear ist, das zeigt der Frequenzschrieb. Und damit ist eigentlich logisch, dass der nicht dokumntierte Einschwingbereich unlinear sein muss, nur im Grunde spiegelbildlich zum Ausschwingen.

Zum Thema Breitbänder: Diese können eigentlichgar nicht funktionieren (wie Hummeln eigentlich nicht fliegen können ). Da sind gegensätzliche Forderungen, etwa die kleine Membran für die Höhen, die grosse für die Bässe, die kleine Masse für die Höhen, die hohe Steifigkeit bei den Bässen und dies alles bei einer optimalen Membrandämpfung. Dies ist dann möglich, wenn wir eine recht grosse Membranbedämpfung von aussen bekommen und nur kleinste Auslenkungen brauchen, dann können wir einen Breitbänder bauen, aber das ist dann ein Kopfhörer

Breitbänder haben alles andere als hochwertige Eigenschaften, das zeigt das folgende Beispiel eines Frequenzgangs und eines Zerfallsspektrums:
ZerfallFrequenzgang
Kommt hinzu, dass wir da Probleme mit dem Dopplereffekt und der Abstrahlcharakteristik bekommen. Breitbänder haben aber erstens den Vorteil, dass sie "Punktschallquellen" sind und, wenn sie auf einen Schwirrkonus oder ähnliches verzichten, keine Weichen mit zusätzlichen Phasendrehungen benötigen. Es ist also möglich, den best möglichen Phasengang hin zu bekommen. Das ist im Grunde schon ein bedenkenswerter Ansatz, nur mir persönlich reicht es nicht, die Nachteile mit in Kauf zu nehmen. Oder dann müsste ich mal mit einer Vielzahl kleiner Breitbänder anfangen zu experimentieren, was mir schlicht zu aufwändig ist, was ich also bestenfalls im stillen Kämmerlein durchdenke...

Meine Lösung sieht wie folgt aus:
Zumindest seit "MP3" sind die hörbaren Auswirkungen verschiedenster Manipulationen untersucht. Aber schon vorher war einiges bekannt, und die Hörgrenzen einiger Verzerrungen und Veränderungen sind recht gut dokumentiert.

Bekannt ist, dass die Empfindlichkeit gegenüber Frequenzgangfehlern in den Randbereichen geringer ist als im mittleren Frequenzbereich. Und bekannt ist, dass die Frequenzgang-Kriterien lautstärkeabhängig sind (was in der Praxis für uns keine Auswirkungen hat).

Ich habe noch Versuche mit Impulsen durchgeführt, weil ich mal vor 45 Jahren (beim Rumspielen mit einem Tonbandgerät) festgestellt habe, dass bestimmte ausgehaltene Instrumentenklänge anders klingen, wenn sie rückwärts abgespielt werden, auch wenn das Ein- und Ausschwingen auf dem Band abgeschnitten wurde. Sicher ist, dass sich durch das Umdrehen der Laufrichtung weder Frequenzgang noch aufgezeichnetes Material verändert hat, sondern der Klangimpuls wird einfach auf der Zeitachse gespiegelt.

Ich habe damit weiter experimentiert und gesehen, dass komplexe Signale, etwa ein gerosses Orchester oder nur schon ein Klavier, mit "vollen Händen" gespielt nichts mehr bringt. Aber relativ einfache Klänge eines Instrumentes zeigen die hörbaren Differenzen, solange die Klänge im Bereich zwischen etwa 300Hz und 5kHz liegen.

Wenn ich also die Vorteile des Breitbänders (bestmögliche Phasentreue, Punktschallquelle) einsetze und durch einen Bass- und einen Höhenbereich ergänze und auch hier möglichst geringe Phasenverzerrungen produziere, dann komme ich am ehesten zu einer naturgetreuen Wiedergabe.
Cpt._Baseballbatboy
Inventar
#89 erstellt: 17. Apr 2011, 08:18
Moin,


richi44 schrieb:
Oder je kleiner diese Energie ist, desto kürzer ist das Ausschwingen.


das ist falsch. Die Zeit, um auf X % irgendeines Bezugspegels auszuschwingen, ist immer gleich.


Wenn wir dies mal beachten so wird klar, dass der Frequenzgang im Ausschwingvorgang unlinear ist, was auch das Zerfallsspektrum zeigt.


Das ist auch falsch, zumindest wenn Deine vorherige Betrachtung ansetzt und ein wenig Haare spaltet. Die Membranresonanzen selber sind weitestgehend linear (lineare Verzerrungen). Ein wenig Nichtlinearität steckt natürlich drin, einmal durch die nichtlineare Kennlinie bei Biegung der Membran, einmal durch Rückwirkung auf den Antrieb der dann seinerseits nichtlineare Effekte produziert.


die kleine Masse für die Höhen


Kann mal bitte endlich jemand diesen Schwachsinn beerdigen?

Cpt.
richi44
Hat sich gelöscht
#90 erstellt: 17. Apr 2011, 10:11

das ist falsch. Die Zeit, um auf X % irgendeines Bezugspegels auszuschwingen, ist immer gleich.

Hier unterscheidet sich Theorie und Praxis.
Praktisch kann ich ein Ausschwingen nur "hören" wenn es über der Hörschwelle bleibt, dies mal zum Einen. Und wenn ich dies als Basis nehme so hängt die Dauer bis zur Unhörbarkeit wirklich vom Ausgangspegel ab.
Weiter hängt die Ausschwingdauer von der inneren Dämpfung der Membrane ab.
Wenn Du allerdings das Ausschwingen unter den bestimmten Umständen meinst (bestimmte innere Dämpfung, bestimmte Frequenz), so ist die Ausschwingdauer natürlich prozentual konstant. Wenn wir aber zwei verschiedene Membranen vergleichen mit unterschiedlicher innerer Dämpfung oder bei unterschiedlichen Frequenzen, so sind die Ausschwingzeiten unterschiedlich.
Man kann, wenn man will, alles falsch verstehen.
Auch dieses:

Das ist auch falsch, zumindest wenn Deine vorherige Betrachtung ansetzt und ein wenig Haare spaltet. Die Membranresonanzen selber sind weitestgehend linear (lineare Verzerrungen). Ein wenig Nichtlinearität steckt natürlich drin
Ich schreibe von "Unlinear", im Gegensatz zu "Nichtlinear". Das wäre zwar Haarspalterei, ist aber in Deinem Fall nötig. Unlinearer Frequenzgang bedeutet, dass der Pegel über der Frequenz nicht konstant ist. Es beedeutet aber nicht, dass da Verzerrungen in Form von Klirr vorhanden ist, dies habe ich nirgends behauptet und steht nicht zur Diskussion.

Kann mal bitte endlich jemand diesen Schwachsinn beerdigen?

Wenn es Schwachsinn ist, dann übernimm Du doch diese Aufgabe.
Natürlich ist es nicht zwingend nach der Theorie. Höhen wären auch mit höheren Massen möglich, allerdings sinkt dann der Wirkungsgrad und damit der Kennschalldruck. Und damit ist eine Kombination mit einem "lauteren" Mittel- und Tieftöner nicht mehr ganz so einfach. Aber was erklär ich... Du weisst es ganz genau. Mir ist nur nicht klar, was dieses ganze Ablenkungsmanöver soll
ton-feile
Inventar
#91 erstellt: 17. Apr 2011, 10:47
Hallo Zusammen,


Cpt._Baseballbatboy schrieb:

Kann mal bitte endlich jemand diesen Schwachsinn beerdigen?

Inhaltlich kontroverse Auseinandersetzungen sind doch in einem Diskussionsforum ganz normal.

Wichtig ist, dass sie sachlich und ohne Beleidigungen ausgetragen werden.
Also, bleibt cool Leute!

Gruß
Rainer


[Beitrag von ton-feile am 17. Apr 2011, 10:47 bearbeitet]
richi44
Hat sich gelöscht
#92 erstellt: 17. Apr 2011, 11:03
@ Rainer
Ich glaube, das war nicht beleidigend gemeint, denn wenn man es streng nach der Theorie betrachtet, ist es eine zumindest fragwürdige Aussage, dass Höhen nach geringer Masse verlangen. Dies dann, wenn man nur mit dem Kennschalldruck als "Resultat" arbeitet.
Es gibt aber noch andere Betrachtungsweisen und da spielt die Masse durchaus eine Rolle.

Wenn man hier "eingreifen" wollte so bei dem Umstand, dass (absichtlich?) einiges falsch interpretiert und wiedergegeben wurde, dass also "falsche" Voraussetzungen angenommen wurden, Dinge, die so nie gesagt oder gedacht waren und bei denen es schon etwas Phantasie braucht, sie derart falsch zu verstehen.
Dies scheint mir aber geklärt und somit kein wirkliches Thema mehr zu sein.
HiFi-Selbstbau
Inventar
#93 erstellt: 17. Apr 2011, 20:51
Hi richi44,


Und da kommt dann die dritte Frage ins Spiel: Wie stark darf die Impulsform verändert werden, was ist hörbar und was nicht.

Dazu gibt es bei uns einen Bericht in dem steht wie man das relativ einfach prinzipiell einfach prüfen kann:

http://www.hifi-selb...&view=article&id=272

Wir haben uns quasi eine virtuelle 3-Wege-Box gebaut, die Chassis einzeln (unter Nachbildung "normaler" IIR-Filter) so gefiltert, dass die Summe im Frequenzbereich möglichst linear ist. Schließlich haben wir ein Testsignal genau so gefiltert und vorher/nachher verglichen ob wir einen Unterschied hören. Dabei haben wir viele Dinge außen vor gelassen (Richtwirkung, Raumrückwirkung etc.) und uns nur auf die "verformte" Impulsantwort konzentriert.

Es gibt dort auch ein kleines Programm, mit dem an sich das anhören kann (Original gegen 2 Varianten).



Man kann sich im Prinzip alle möglichen Filter von Hand basteln und braucht nur Freeware-Tools (z.B. ARTA für die FFT, GoldWave zum Filtern etc.) - man darf nur nicht zu faul sein . . .

Dann lässt sich diese Frage unter den o.g. Einschränkungen beantworten. In der Realität wird die Hörschwelle für Gruppenlaufzeit noch höher liegen, d.h. wenn man bei der Vorgehensweise nix hört wird es auch in der Realität unkritisch sein. Die Impuls- bzw. Sprungantwort sieht dann z.T. zwar sehr verformt aus, man kann aber mit dem sehr kritischen Testsignal trotzdem keinen Unterschied hören - so what?

Gruß Pico


[Beitrag von HiFi-Selbstbau am 17. Apr 2011, 20:53 bearbeitet]
richi44
Hat sich gelöscht
#94 erstellt: 18. Apr 2011, 08:35
Du verstehst, dass ich nicht in der nötigen Ausfühlichkeit antworten kann, denn dann wäre mein Beitrag fast so lange wie der Link-Artikel.
Generell deckt sich Deine Grundlage des Artikels mit meinen Feststellungen. Und es ist klar, dass ein "erreichen" des Optimums nur möglich ist, wenn das Musikmaterial es zulässt.
Du führst verschiedene Leute an, die etwas gefunden und beschrieben haben und Du hast deren Feststellungen umgesetzt, mit unterschiedlichem Erfolg. Es ist daher nicht per se von der Hand zu weisen, dass es in dieser Richtung noch weitere Feststellungen geben kann, mit z.T. ähnlichen Ergebnissen, so etwa meine.

Meine Feststellung ist, dass ich beim Versuch, die Impulsrichtigkeit zu verwirklichen bei geeigneten Musikbeispielen nahe an das Original gekommen, bin, näher jedenfalls als das Gros der Boxen heran kommt. Somit muss da ein Ansatz vorhanden sein...
Meine Feststellung ist auch, dass andere Boxen oft super Messwerte liefern, dabei aber genau dieses Quäntchen "Original" vermissen lassen. Sicher ist weiter, dass Boxen mit lausigen Messwerten nicht besser sondern meist noch deutlich schlechter klingen. Und meine Feststellung ist, dass es Konstruktionen gegeben hat, welche mit elektronischen (analogen) Mitteln versucht haben, Fehler zu kompensieren, dabei aber neue Fehler eingebaut haben (eine K&H Box, die aber nicht mehr in der "Ahnengalerie" auftaucht, warum auch immer!).

Als richtig annehmen kann man, dass die ideale Sprungantwort in Deinem Link den Schalldruck zeigt. Und folglich als richtig annehmen könnte man, dass die Membranbewegung (oder besser -Position) das Ausgangsprodukt dieses Sprungs ist. Der Schalldruck ist letztlich ein Differential dieser Position.
Der Sprung könnte von einem idealen Breitbänder stammen. Wenn er z.B. von einer Dreiwegbox stammen würde, müssten die Filter vorhanden sein, welche die Auftrennung bewerkstelligen. Die Summe der Positionen müsste demnach den idealen Sprung ergeben und deren Ableitung wäre der gezeigte Schalldruck.
Das bedeutet, dass zuerst der Hochtöner auslenkt, nachher der Mitteltöner und zuletzt der Tieftöner, dies aufgrund der Hoch- und Tiefpässe. Sicher ist weiter, dass bei einem positiven Signal alle drei Membranen sich nach aussen bewegen müssen, um dieses Impulsbild zu generieren.

Nun ist da irgendwo die Rede von "Frequenzlinear". Das Problem ist, dass sie differenzieren oder integrieren und somit bei einem angelegten Sinus eine Phasendrehung verursachen (besonders Filter höherer Ordnung). Betrachten wir nur den Frequenzgang im eingeschwungenen Zustand (nach etlichen Sinus-Zyklen), so wird dieser nur linear, wenn wir die Phasendrehung der Filter kompensieren, indem wir den Mitteltöner verpolen. Oder die Alternative sind Filter erster Ordnung, welche bei der Trennung eine Phasendrehung von maximal +/-45 Grad ergeben. Dies führt in der Summe zu einem Pegelverlust von 3dB, nicht aber zu Auslöschungen.

Betrachten wir nochmals den Sprung, so führt ein verpolter Mitteltöner zu einem ersten Anstieg (Plus, Hochton), dann einer Absenkung (Mittelton, Minus) und anschliessend einem Anstieg (Plus, Tiefton). Bis heute ist nicht schlüssig geklärt, warum diese zusätzliche Bewegung, die unser Trommelfell mitmachen muss, unhörbar bleiben soll.
Wir haben also die erste offene Frage, wie man diese Umpolung umgehen kann, wie man also den Sprung und den Sinus vereinen kann und dies kann ich im Wesentlichen nur über die geringere Phasendrehung des Filters erster Ordnung "lösen".

Es gibt noch ein Kriterium, das mir Probleme bereitet: Die Zeitrichtigkeit. Wenn ich die Chassis versetzt montiere, so dass die Schallentstehungszentren übereinander liegen, so stimmt der zeitliche Verlauf.
Ich habe vorher die "unsägliche" K&H erwähnt. Dort wurde eine "Verzögerung" mit Allpässen eingebaut, um genau diese entstehenden Phasenfehler auszugleichen. Dies funktioniert aber gar nicht, denn der Allpass (eine Kette von Allpässen) führt zu einem Phasengang, der jenem entspricht, wie wenn man einen Zeitversatz im eingeschwungenen Zustand betrachtet. Tatsächlich haben die Chassis nach 10 Sekunden ein Phasenverhalten an den Tag gelegt, welches bei Addition der Schalldrücke keine Löcher entstehen liess.
Nun ist ein Allpass eine Kombination aus Tiefpass am Noninvers-In und einem Inverter. Damit ist am Ausgang SOFORT ein invertiertes Signal enthalten und ein nicht invertiertes erst nach Ablauf der "Tiefpass-Zeit". Eine richtige Verzögerung würde aber nicht zu Beginn eine falsche Phase leifern, sondern Stille, bis die Zeit verstrichen ist. Dann käme erst das richtige Signal in richtiger Phase heraus. Der Effekt dieser Box: Durch die angebliche Zeitverzögerung (die in Wirklichkeit nur eine mehrfache Phasendrehung war, das Signal aber nicht verzögerte) wurde das Einschwingen total "verhundzt". Die Box lieferte einfach einen unmöglichen Klang und war daher nur kurze Zeit in unseren Studios im Einsatz.

Mein Fazit daraus: Ein guter gemessener eingeschwungener Frequenzgang ist wichtig (ausgehaltene Töne). Ein guter gleichmässiger Richt-Frequenzgang ist wichtig (Raumreflexionen, Gesammtfrequenzgang). Ein guter Frequenzgang während des Einschwingens ist wichtig (perfekte erste Wellenfront) und daher geht das mit den Allpässen nicht und das mit dem verpolten Mitteltöner und das mit den phasendrehenden Filtern.
Sicher ist, dass es nicht einfach wird, dies alles unter einen Hut zu bekommen. Aus diesem Grund setze ich die Trennungen so weit als möglich aus dem Zentrum, weil im Mittenbereich "die Musik spielt" und die soll nicht beeinflusst werden und weiter ist unser Gehör auf Ungereimtheiten jeglicher Art in diesem Mittenbereich wesentlich empfindlicher als in den Randbereichen.
Damit das funktioniert müssen die Chassis nicht nur in dem angestrebten Bereich betreibbar sein, sondern wenn möglich noch darüber hinaus. Wenn der Mitteltöner bis 10kHz einsetzbar ist, die Trennung aber bei 5kHz erfolgt, so ist der Bereich 5 bis 10kHz noch nicht wirklich kritisch.

Weiter ist klar, dass eine flache Trennung einmal zu Überlastungen führen kann, andererseits auch zu Überlagerungen.
Ich setze die Filter grundsätzlich auf die Trennfrequenz an mit jeweils einem Bauteil (6dB), füge aber ein zweites Bauteil hinzu, das ich auf die halbe/doppelte Frequenz berechne. Damit habe ich im eigentlichen Trennbereich noch nahezu ideale Verhältnisse, 1 Oktave ausserhalb der normalen Trennung wird das Filter aber steiler, was die Überlastungsgefahr verringert, dabei aber den Phasengang im Nutzbereich noch nicht wesentlich verschlechtert.

Meine Erfahrung damit: Bei guten Aufnahmen bekomme ich das Quäntchen Natürlichkeit, das die Instrumente einfach besser erklingen lässt. Schlechte Aufnahmen (unscharfe Vorlage beim Kopeien) werden dadurch nicht schlechter aber auch nicht besser.
Torsten70
Inventar
#95 erstellt: 18. Apr 2011, 09:26

richi44 schrieb:

Wir haben also die erste offene Frage, wie man diese Umpolung umgehen kann, wie man also den Sprung und den Sinus vereinen kann und dies kann ich im Wesentlichen nur über die geringere Phasendrehung des Filters erster Ordnung "lösen".
[...]
Sicher ist, dass es nicht einfach wird, dies alles unter einen Hut zu bekommen.

[...]


Doch, heute ist das relativ einfach. Mit digitalen Fir-Filtern geht das.
Wenn einem das wichtig ist, sollte man sich mal die Zeit nehmen und den Schritt in die Gegenwart gehen, anstatt sich nochmal 50 Jahre über die Probleme den Kopf zu zermatern, die man mit der Steinzeittechnik hat. Wenn man sie hat (!), denn nach allem was ich bisher gelesen habe, sind bei "normaler" Musik keine Unterschiede hörbar.
Das angebliche Problem ist schon seit Jahren gelöst. Die Verbreitung dauert beim Rentner-Hobby-Hifi nur noch etwas

Dann muss man sich auch nicht mehr auf die "3" am Markt erhältlichen Pappe-TMT beschränken, die von sich aus "alles richtig" machen.

Torsten
detegg
Inventar
#96 erstellt: 18. Apr 2011, 10:20
Moin,

der letztjährige Testsieger des DIY-Contest ist ein FIR-gefiltertes 3-wege System.
Der Aufwand war noch beträchtlich - ein Faltungsrechner und auf dem anderen Accourate. Ich saß in der Jury, das Ergebnis beeindruckte.
Infos, Beschreibungen, Messungen findet man u.a. hier.

;-) Detlef


[Beitrag von detegg am 18. Apr 2011, 10:23 bearbeitet]
holly65
Hat sich gelöscht
#97 erstellt: 18. Apr 2011, 10:28
Hi,


Torsten70 schrieb:

Mit digitalen Fir-Filtern geht das.

Wenn einem das wichtig ist, sollte man sich mal die Zeit nehmen und den Schritt in die Gegenwart gehen, anstatt sich nochmal 50 Jahre über die Probleme den Kopf zu zermatern, die man mit der Steinzeittechnik hat.


grundsätzlich habe ich nichts gegen digitale Filter.

Deine Aussage impliziert für mich aber folgendes:
- Intoleranz gegenüber Bastlern die ihre LS passiv beschalten.
- relativ blinde Technikgläubigkeit -> Alles Neue ist besser.

Wer den Begriff Steinzeit in den Mund nimmt sollte sich mal schlau machen
seit wann der Hobbybastler erschwinglich selber messen/entwickeln kann.
Nur mal als Beispiel.

Außerdem verschweigen die Freunde der Digitalen Technik gern den hohen finanziellen Anfangsaufwand
und das im Umfang enorme neue Wissen/Können das man sich aneignen muß.
Nicht jeder LS Bastler möchte sich so intensiv mit Komputertechnik auseinandersetzen.
Und vorgekaut bekommt man da ja nichts.

grüsse

Karsten
Torsten70
Inventar
#98 erstellt: 18. Apr 2011, 11:09

holly65 schrieb:

Deine Aussage impliziert für mich aber folgendes:
- Intoleranz gegenüber Bastlern die ihre LS passiv beschalten.
- relativ blinde Technikgläubigkeit -> Alles Neue ist besser.

[...]

Und vorgekaut bekommt man da ja nichts.

grüsse

Karsten


Hi Holly.

Ne, keine Intoleranz. Deshalb schrieb ich ja auch "wenn man ein Problem hat". Ich sehe dieses Problem als gering bis nicht vorhanden an.
Wenn es einem aber wichtig ist, und man nach einer Lösung sucht, dann gibt es die eben schon seit einigen Jahren.

Ich finde es auch ermüdend, dass man sich immer wieder verteitigen muss, wenn man diese Technik als grundsätzlich (also in Summe der Möglichkeiten) überlegen darstellt.
Das kann man ja anzweifeln, und auch Argumente für seine Position bringen. Mehr als beleidigte Leberwürste hör ich da aber leider nie. Sorry, wenn ich das mal so deutlich sagen muss.

Das es deutlich mehr Aufwand ist, betreite ich gar nicht.
Sowohl Da Alchemist als auch ich wären im DIY-Hifi-Forum schon bereit gewesen eine Lösung mit Beschreibung darzustellen. Wenn aber das mangelde Interesse auch noch mit offener Ablehnung gepaart wird, hält sich die Lust in Grenzen. Hätteste gefragt, hätteste auch schon nen USB-Stick und das testen können. Muss man aber nicht! Die hier dargestellten "Phasenprobleme" allein rechtfertigen den Aufwand meiner Meinung nach auch nicht. Aber nur weil ich da kein "echtes" Problem sehe....

Torsten
richi44
Hat sich gelöscht
#99 erstellt: 18. Apr 2011, 11:11
Vielleicht zur Erinnerung: Der ganze Thread hat mal als "Kochbuch" für Laien angefangen. Da ist in der Regel schon mal nichts mit Aktivtechnik oder Triampling.

Ich habe meine Boxen für meine Stereo- und Surroundanlage gebaut. Herzstück ist ein AV-Receiver. Also bau ich mir dafür keine 5 Aktivboxen. Und das Ding ist dann stereotauglich, wenn ich den CDP im Multikanal-Modus direkt ohne DSP an die beiden Frontkanäle L und R anschliesse.

Und wenn ich die Kiste für TV hernehme ist die Audioverzögerung bereits ein kleines Problem. Wenn ich also da die Analogausgänge nutzen würde und über AD-Wandler und digitale Filter und anschliessend wieder DA zu den Endstufen käme, wäre vielleicht die Geschichte mit der Verpolung des Mitteltöners vom Tisch, aber dann ist der Ton endgültig asynchron. Ich will nicht auf Biegen und Brechen einen Fehler durch einen anderen ersetzen. Und eine riesige Lust, das alte Hirn weiter zu plagen habe ich auch nicht
Torsten70
Inventar
#100 erstellt: 18. Apr 2011, 11:14

richi44 schrieb:

Und wenn ich die Kiste für TV hernehme ist die Audioverzögerung bereits ein kleines Problem. Wenn ich also da die Analogausgänge nutzen würde und über AD-Wandler und digitale Filter und anschliessend wieder DA zu den Endstufen käme, wäre vielleicht die Geschichte mit der Verpolung des Mitteltöners vom Tisch, aber dann ist der Ton endgültig asynchron. Ich will nicht auf Biegen und Brechen einen Fehler durch einen anderen ersetzen. Und eine riesige Lust, das alte Hirn weiter zu plagen habe ich auch nicht :D


Auch das lässt sich lösen. Aber du hast recht, das gehört hier nicht hin.

Torsten
holly65
Hat sich gelöscht
#101 erstellt: 18. Apr 2011, 12:08
Hi,

Torsten - dann habe ich dich falsch "gelesen".
Überlegen ist aktive Technik wenn man sie denn im Griff hat!
Viele Bastler scheitern allerdings schon daran Messtechnik anzuschaffen und sich darin einzuarbeiten.


richi44 schrieb:
Der ganze Thread hat mal als "Kochbuch" für Laien angefangen.

Ja, sorry - war etwas OT.

Aus meiner Sicht hast du dir zwar extrem viel Mühe damit gemacht aber leider den falschen Ansatz gewählt.

Gerade für "Laien" hätte ich damit begonnen was garnicht geht und dann was nur mit Erfahrung und (beherrschter) Messtechnik geht.
Wie oft liest man von "Neulingen" im Forum: "Ich habe mir eine Weiche berechnet "
oder "Ich habe hier Car HiFi Chassis und möchte eine Home HiFi Box daraus bauen ".

Imho sollte man einen "Laien" mit einem "Kochbuch" dahin bringen das er es nicht mehr braucht und allein kochen kann.

grüsse

Karsten


[Beitrag von holly65 am 18. Apr 2011, 12:18 bearbeitet]
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