Messen in ARTA für Anfänger

Hallo liebes Forum,

Vor ein paar Jahren hatte ich mir Messtechnik gekauft, das Setup zusammengefrickelt, und darauf im ganzen großen weiten Web nach einer simplen Anleitung zum messen in ARTA gesucht - vergebens. Das möchte ich allen Anfängern, die ebenso wie ich damals einfach nur mal kurz den Frequenzgang ihres Lautsprechers auf Auffälligkeiten überprüfen, oder eine Sub-Sat Trennung einmessen wollen, mit dieser kurzen Anleitung ersparen.

Ich empfehle darüber hinaus jedem, unabhängig wie involviert in die Messtechnik, das lesen dieses Threads - auch vermeintlich Fortgeschrittene oder Experten sind nicht davor gefeit, dass ihnen die eine oder andere Erkenntnis bisher entgangen ist.



Hardware:

Das miniDSP Umik-1 hat sich als sehr einfach zu benützend, preiswert, und erstaunlich exakt messend, bewiesen - somit das ideale Messmikrofon für Einsteiger als auch ggfalls. Fortgeschrittene. Test siehe hier: miniDSP Umik-1 Praxistest (vs. Referenzhardware).
Einzig nicht möglich mit einem USB-Mikrofon sind zweikanalige Messungen, welche für Frequenzweichenentwicklung notwendig bzw. zu empfehlen sind.



Messumgebung-/raum:

Das messen von Lautsprechern im normalen Wohnraum werde ich hier nicht besprechen. Mit Fensterung (Gating) und Kombination von Nahfeld- mit Fernfeldmessungen lassen sich aussagekräftige Ergebnisse ermitteln - anfängerfreundlich ist jedoch was anderes.

"Simpel" messen lässt sich also nur Outdoor. Damit ist nicht 1 Meter vor der Haustür, sondern tatsächlich auf einer größeren freien Fläche ohne Hindernisse gemeint; als Mindestabstand zu (schall)festen Hindernissen (Mauern, Fahrzeuge, ..) in jede Richtung würde ich 5-10 Meter nennen.

Für die allermeisten Lautsprecherboxen und Messumgebungen ist 0,5 - 1,5 Meter ein sinnvoller Abstand von Lautsprecher zum Mikrofon. (tiefergehend ergründet findet sich das hier)

Empfehlenswert ist, die Messungen an einem windstillen Tag, an einem möglichst ruhigen Ort bzw. zu einer möglichst ruhigen Uhrzeit (nicht wenn der Nachbar nebenan die Kreissäge laufen hat..) durchzuführen.



Basslautsprecher misst man via GPM (Ground Plane Measurement), oder auf deutsch auf dem Boden. Dafür platziert man Lautsprecherbox und Mikrofon einfach einander gegenüberliegend auf den Boden:




Fullrange-Lautsprecher kann man ebenfalls via GPM messen. Dazu muss man, wie am folgenden Bild zu sehen, den Abstand nicht zu klein wählen, die Box zum Mikro anwinkeln, und das Mikro auf Höhe des am engsten abstrahlenden Wegs (in 99% der Fälle der Hochtöner) platzieren.
Der Untergrund sollte schallhart und möglichst glatt sein. Rasen / Wiese wäre als Untergrund für eine Messung im Mittelhochton nicht möglich. Dreckiger / rauer Asphalt, wie am Foto zu sehen, produziert leicht abweichende Ergebnisse insb. im Hochton, die sich aber in Grenzen halten; somit wohl noch als tauglich zu befinden:




Die folgende Abbildung demonstriert einen GPM-Messaufbau auf speziell präparierter (glattgespachtelter) Oberfläche, welche auch bis zu höchsten Frequenzen höchst präzise Messungen erlaubt - für Anfänger wohl Overkill, aber damit man's einmal gesehen hat:





In ARTA:

1. in Setup -> Audio Devices tragen wir den Output unseres Soundinterfaces, und beim Input je nach Mikrofon entweder den Input des Soundinterfaces, oder unser USB-Mikrofon ein.

2. in Setup -> FR Compensation, lädt man die mit dem Mikrofon mitgelieferte Kalibrierungsdatei, und hakt "Use for frequency response compensation" und "Use for spectrum" an. Bevor man "OK" drückt soll das ca. so aussehen:



3. bevor die eigentliche Messung beginnt gehen wir in Mode -> Single channel - frequency response und stellen sicher, dass wir ein geeignetes SNR (Signal to Noise Ratio) haben - auf deusch, dass wir unseren Pegel für die Messung so gewählt haben, dass Umgebungsgeräusche und der Noisefloor / das Grundrauschen der Elektronik ausreichend übertönt werden.
In folgendem Mitschnitt sieht man die Messung eines Tiefmitteltöners. Zu Beginn des Videos habe ich die Messung bereits mit dem roten Playback-Button gestartet. Anfangs ist ein absichtlich zu niedriger Pegel eingestellt; man sieht, das Ergebnis ist ein schwankendes, welliges irgendwas - hier übertönt Noise das eigentliche Signal, den Schall des Lautsprechers. Im Laufe der Messung erhöhe ich den Pegel kontinuierlich, in folge dessen sich die Response des Lautsprechers herauskristallisiert:


4. wir behalten den soeben ermittelten Pegel bei und gehen zurück in Mode -> Impuls Response / Signal time record. Den Prompt "Convert to impulse response?" beantworten wir mit "Nein".
Hier drücken wir wiederum den roten Playback-Button. Wir wählen die Registerkarte "Periodic Noise", stellen "Sequence Length" auf 32k ein, haken "Close after recording" an und drücken "Record". Damit wird das Signal abgespielt und aufgenommen.

5. wir setzen den zeitlichen Bezugspunkt der Messung. Zuerst drücken wir dazu in der Menüleiste oben den Button "Max" - dieser ermittelt die maximale Aussteuerung der Impulsantwort. Mit dem Cursor an dieser Position drücken wir am rechten Rand des ARTA-Hauptfensters, unter dem Text "Marker", den Button "Set". Danach setzen wir manuell, via Mouse-Bewegung, mit der linken Maustaste den Cursor (gelbe vertikale Linie), wie abgebildet, an, bzw. knapp vor den Beginn der Impulsantwort. Als letzten Schritt drücken wir in der oberen Menüleiste, rechts vom Text "PreDelay (ms)", den Button "Get", und klicken danach wieder im Menü ganz rechts, unter dem Text "Marker", den Button "Del". Das Endresultat dieser Schritte sollte ähnlich wie hier aussehen:



6. wir gehen auf Analysis -> Single-gated smoothed Frequency response / Spectrum und sehen uns den gemessenen Frequenzgang an. Das sieht dann ca. so aus wie hier die Frequenzgangmessung eines Subwoofers:



In diesem Fenster kann man sich mit den Buttons rechts die Kurve zurechtschieben, skalieren, etc. Mit "Copy" kann man das Ergebnis exportieren. Mit "Overlay" kann man sich eine Kurve in einer gewissen Farbe speichern und so mit dem nächsten Messdurchlauf überlagern / vergleichen.

7. Im selben Unterfenster kann man sich mit den Buttons "Ph" und "Gd" links unten Phase und Gruppenlaufzeit anzeigen lassen. Anbei die Darstellung der Phase:




Hinweis: mit der Gratisversion von ARTA lassen sich Messungen zwar grafisch exportieren, die "Quelldatei" der Messung (die Impulsantwort) lässt sich aber nur mit der kostenpflichten Vollversion speichern.

Damit sind wir am Ende dieses Anfänger-Guides angekommen. Ab hier wird's mehr oder weniger komplex - aber auch nicht weniger interessant. Wer gerne mehr lernen würde und die entsprechende Motivation / Wissensbegierde mitbringt, dem sei die enorm umfangreiche Ressource des ARTA-Handbuchs ans Herz gelegt.

Wer ausschließlich die Gelegenheit hat, Indoor zu messen, kann zur Ermittlung von höchst präzisen Quasi-Freifeld-Frequenzgängen im Tiefton meine 2022 veröffentlichte Facharbeit Kombinierte Nahfeldmessung – Praxistest & Neuevaluierung der etablierten Methoden, & How-To in ARTA zu Rate ziehen. Diese Methodik ist aber ebenso nicht im entferntesten simpel, und das in der Arbeit inkludierte How-To setzt bereits grundlegende Kenntnis der Bedienung von Messhardware und -software, wie in diesem Thread vermittelt, voraus.



Stoneeh

Der bevorzugte Aufbau für das einmessen einer Sub/Top Trennung in einem Lauf wären beide Lautsprecher direkt nebeneinander, GPM, Mikrofon in sinnvoller Distanz mittig zwischen den beiden platziert. Es geht bei einer solchen Trennung ja nur um den Bassbereich, und der ist mit diesem Aufbau am simpelsten und sinnvollsten beurteilt.
Bedenken muss man dass das Top dabei einen Wirkungsgradvorteil (+6 dB) durch die Bodenaufstellung (Spiegelschallquelle) erfährt; diesen sollte man später im Setup (Gain im DSP) kompensieren.

Wieso nicht mit Sub am Boden und Top am Stativ / Distanzstange? Das wäre ja praxisgerechter, würde man meinen. Damit etwaige verbleibende Fragestellungen ausgeräumt sind geh ich darauf auch kurz ein: mit Mikrofon zB auf Höhe mittig zwischen den beiden Schallquellen, oder auch auf Ohrhöhe, fängt man sich bei diesem Aufbau Bodenreflexionen ein, die schwer vorauszusagen sind, und das erstellen einer richtigen Trennung erschweren. Mit der anderen möglichen Mikrofonplatzierung bei dem Aufbau, am Boden, hat man zwar das Problem der Bodenreflexion nicht, müsste aber wiederum die Messdistanz sehr groß halten, um die Laufzeiten zum Mikrofon so ähnlich wie möglich zu halten - und dabei entsteht wiederum das Problem dass Reflexionen von Hindernissen in der Umgebung, als auch Umgebungsgeräusche, dominant werden können, und einem das Ergebnis verfälschen können.

Wenn man jedoch erstmal Einzelmessungen abnehmen will, um die Trennung später in Software zu erstellen, kann man durchaus Sub in GPM, und Top auf Stativ mit Mikrofon auf Stativ messen. Beide sind auf Achse und in der gleichen Distanz zu messen. Die Messung des Tops fenstert man später in Software, um die Bodenreflexion zu eliminieren, und erhält so eine saubere 4pi Messung. Die Pegel muss man bei dieser Methode nun nicht mehr korrigieren, da sie bereits repräsentativ dem späteren Praxiseinsatz sind.

Software der Wahl wäre mEn VituixCAD - siehe Beispiel hier.