Randdiskussion zur GPM aus JBell SS15 Bericht

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Jobsti
Inventar
#1 erstellt: 01. Okt 2021, 10:27
Abgetrennt aus:
http://www.hifi-foru...um_id=238&thread=184


Bei Fern- und Nahfeld halte ich mich an die Berechnungsgrundlagen auf Basis von Vance Dickason und Joe D'Appolito.
Da es hier leicht verschiedene Herangehensweisen gibt, habe ich auf der Website auch 2 Rechner dafür veröffentlicht,
einer geht "sicher" von Nahfeld aus, der andere "sicher" vom Fernfeld.
Einer bezieht nur die Chassisgröße ein, der andere die Schallwand.

Wenn man GPM am harten Betonboden macht, wird es ganz leicht wellig sobald minimal noch was rumsteht.
Macht man das in der Wiese, ist das weniger tragisch, dafür aber in der Frequenz etwas weniger hoch aussagekräftig,
genau so schaut's aus, wenn man die Entfernung verringert.
Diese ganz kleinen Welligkeiten sind auch nicht weiter tragisch, das muss jeder für sich entscheiden.
Ich jedenfalls bin ehrlich gesagt zu faul ständig alles auf irgend ne Wiese zu schleppen,
oder alles mega frei zu machen, nur für bissel weniger Ripple.


Eine Messung im Nahfeld (nicht direkt an der Dustcap), was abhängig von der Schallwandgröße ist,
kann vom Frequenzverlauf schon passen, aber eben vom Pegel noch nicht, bzw. leicht höher ausfallen wenn man
umskaliert, da wir im Nahfeld nur -3dB pro Entfernungsveropplung erhalten.
Geht man immer näher ran, verliert man zudem den Einfluss der Schallwand, ganz nah misst man dann Halbraum ohne Schallwandeinfluss.
Will man das dann wieder korrekt skalieren, benötigt man 2 Formeln, die erste bis zum Ende vom Nahfeld, die 2te ist die Übliche.
Wie viel das jetzt am Ende wirklich aus macht, ist wie gesagt abhängig von der Größe des Messobjektes (Diagonale für Pi+Daumen reicht)
und auch vom jeweiligen Messabstand.


GPM entspricht einer Vollraum-Messung mit doppeltem Schalldruckpegel, also +6dB.
Da dies einer Spiegelschallquelle entspricht, müssen wir als Größe des Messobjektes das Doppelte annehmen.
Will man GPM Halbraum ermitteln, muss man die Box bündig im Boden einbauen (oder einer Wand),
dass man dies korrekt gemacht hat, erkennt man daran, dass man +6dB im Pegel gewinnt, allerdings nur im Bassbereich,
ab Frequenz X (abhängig von Schallwandgröße) ist der Pegel dann identisch, unabhängig vom Raumwinkel.


Hier mal eine GPM am Schallharten Boden.
Erstes Gate (Orange) gesetzt vor dem ersten Objekt von 12,5m (25m Gatelänge)
2tes Gate nach völlig übertriebenen 470 Meter (Blau), hier haben wir auch 3 große Wände, nach 13m, 16,3m und 21 Meter, samt viel Zeug was rumsteht (Maschinen, Bank, Blumen, Autos etc.).

Wie man sieht, haben wir etwas Ripple, aber das macht absolut kaum was aus.
Da einige hiermit leider wohl nicht klar kommen, werde ich künftige Messungen ripplefrei veröffentlichen

Bild_2021-10-01_125202


Hier das gleiche noch mal gezoomt als DFT (völlig ohne Glättung. Vorsicht, Farben getauscht)
Bild_2021-10-01_125748



Hier mal ein kompakter 212er Bass (nicht der JM), gemessen in verschiedenen Distanzen, alle skaliert auf 1m.
Hier sieht man gut die Unterschiede in den Messdistanzen.
Je größer die Schallwand, desto mehr wirkt sich das aus, leider hatte ich gerade nur einen 36x68er Bass zur Hand.
Der Bass wurde je Messabstand passend angewinkelt.

Wir sehen, je größer der Abstand, desto identischer werden die Messungen, trotz des Mini Subs, sind hier 2m das Minimum.
der Rechner spuckt uns dazu aus, dass wir erst ab über 5m im Fernfeld für unter 100Hz sind.
An Hellblau, vor allem Lila erkennen wir gut, dass wir uns einer Halbraum-Messung nähern.
An Lila sehen wir, dass die Skalierung nun nicht mehr passt, wir haben weniger als 6dB Pegelverlust auf Enfernung.

Ich betone nochmals: Je größer der Bass/Schallwand, desto ausgeprägter diese Effekte.

Messabstand:
0,25m - Lila
0,5m - Hellblau
1m - Orange
2m - Grün
4m - Rot

Bild_2021-10-01_132917

______________________________________
Edit 18:34 Uhr:

Ich habe heute ein HowTo veröffentlicht,
wen das Thema GPM weiter interessiert, kann gerne einen Blick hineinwerfen, dann müssen wir hier nicht abschweifen.

[HowTo] Groundplane, Halbraum, Vollraum, Nahfeld & Messabstand


[Beitrag von Donsiox am 03. Okt 2021, 16:03 bearbeitet]
stoneeh
Inventar
#2 erstellt: 01. Okt 2021, 16:42
Ich versuche den Text bestmöglich der Reihe und Relevanz nach zu beantworten.

Zu Beginn ein notwendiger Kommentar zu den Basics:


Jobsti (Beitrag #17) schrieb:
GPM am Schallharten Boden


Wir behandeln hier Messungen von Subwoofern, d.h. Tieftonmessungen. Im Tiefton ist jeder Untergrund den wir in der Realität antreffen werden perfekt schallhart, d.h. nicht schallabsorbierend.

Anbei der Frequenzgang/Wirkungsgradunterschied (Funktion ARTA: Subtract Overlay) eines Lautsprechers, mit gleicher Eingangsspannung einmal auf Asphalt, einmal auf Rasen / Wiese gemessen:

2

Messtechnisch feststellen lassen sich innerhalb des hier beurteilbaren bzw. relevanten Frequenzbereichs keine Unterschiede, die über die übliche Messtoleranz hinausgehen - d.h. im Zehntel-dB-Bereich.
Ab dem Tiefmittelton würden sich zunehmend Diskrepanzen aufzeigen lassen, die durch Bodenunebenheiten hervorgerufen werden. Ab hier verliert die GPM auf Wiese deswegen zunehmend an Aussagekraft (bis ~1 kHz aber auch nicht kritisch, bzw. der Erfahrung nach im Rahmen von ca. einem dB).




Jobsti (Beitrag #17) schrieb:
Wenn man GPM am harten Betonboden macht, wird es ganz leicht wellig sobald minimal noch was rumsteht.
Macht man das in der Wiese, ist das weniger tragisch, dafür aber in der Frequenz etwas weniger hoch aussagekräftig,
genau so schaut's aus, wenn man die Entfernung verringert.
Diese ganz kleinen Welligkeiten sind auch nicht weiter tragisch, das muss jeder für sich entscheiden.
Ich jedenfalls bin ehrlich gesagt zu faul ständig alles auf irgend ne Wiese zu schleppen,
oder alles mega frei zu machen, nur für bissel weniger Ripple.


Jetzt sind wir schon ein bisl g'scheiter. Fehlt noch die Angabe der Messdistanz vs. dem nächsten relevanten (grössere schallharte Fläche - Auto, Gebäude, ....) Hindernis.

Sehen wir uns an dieser Stelle die einschlägige Literatur zum Thema Messabstand an. Ich zitiere Gander, Groundplane Acoustic Measurement of Loudspeaker Systems, 1980:


For guaranteed safety, the distance from the source to any obstacle large compared to a wavelength should be at least five times the measurement distance, insuring that worst case the reflection will be more than 20 dB down contributing less than 1 dB to the total pressure


Merke: "to any obstacle large compare to a wavelength" - Hindernisse deutlich kleiner einer Wellenlänge sollten selbige nicht nennenswert reflektieren. Sollte man aber wohl auch noch getrennt untersuchen.
In jedem Fall, kleinere Objekte, von denen du nehm ich an mit ("sobald minimal was rumsteht") sprichst, haben wohl auf Wellenlängen von etlichen Metern im Bassbereich keine nennbaren Auswirkungen - wie gesagt, wissen sollten wir wieweit vom nächsten Gebäude oder sonstigen relevanten Hindernis du misst.

Die Abstandsregel 1:5 hat Gander selbst nicht empirisch überprüft, was ich jedoch in meiner in Post #15 verlinkten messtechnischen Abhandlung nachgeholt habe. Hier gerne nochmal direkt für's Forum:
In türkis eine Messung in einem Aussenhof - 1m Messdistanz, 5m Abstand zum nächsten relevanten schallharten Hindernis (grosses Garagentor) - entsprechend Gander's Empfehlung. In schwarz der gleiche Lautsprecher auf einem landwirtschaftlichen Grundstück ohne für den Bassbereich nennenswerter Hindernisse; 32k FFT in ARTA (-> hohe Auflösung); beide mit niedrigem Hintergrundgeräuschpegel und ausreichend hohem Messpegel (-> gutes SNR):

1

Wie man sieht, die grundsätzliche Response ist die selbe - im Bassbereich gesellt sich jedoch Welligkeit hinzu, die auf, nach Frequenz / Wellenlänge, abwechselnd Addition und Auslöschung des Direktschalls mit dem Diffusschall zurückzuführen ist - auf deutsch, Einflüsse von Reflexionen der nächsten relevanten (= grossen schallharten) Hindernisse.

Was Gander mit "guaranteed safety" als ein Optimum suggeriert sollte man wohl also eher als Mindestanforderung sehen. Das auch als Veranschaulichung, dass man Theorien aus der Literatur immer selbst überprüfen sollte, anstatt diese blind zu übernehmen - worauf ich im Laufe dieses Posts nochmal zurückkommen werde.


Manche deiner Messungen, Jobsti, erfüllen mMn diese Mindestanforderungen klar nicht. Als Beispiel die Frequenzgangmessung des JM-Sub212:

http://www.jobst-aud...ie/jm-sub212-fg1.jpg

Diese zeigt Schwankungen von mehreren dB an der unteren Flanke - man erkennt nicht mal was hier die untere Flanke der Response des Lautsprechers sein soll, und was Raumeinfluss.
Zudem, wieso wird der Lautsprecher unter 30 Hz wieder lauter? Das widerspricht jeglichem Wissen zum Verhalten eines Bassreflex-Lautsprechers, der einen steilen Abfall im Amplitudenfrequenzgang ab seiner unteren Grenzfrequenz zeigen sollte.
Wurde hier, wie ja auch ursprünglich von mir vermutet, Umgebungslärm bzw. Wind (verursacht üblicherweise Noise im Infraschall) mitgemessen?



Jobsti (Beitrag #17) schrieb:
Erstes Gate (Orange) gesetzt vor dem ersten Objekt von 12,5m (25m Gatelänge)
2tes Gate nach völlig übertriebenen 470 Meter (Blau), hier haben wir auch 3 große Wände, nach 13m, 16,3m und 21 Meter, samt viel Zeug was rumsteht (Maschinen, Bank, Blumen, Autos etc.).

Wie man sieht, haben wir etwas Ripple, aber das macht absolut kaum was aus.
Da einige hiermit leider wohl nicht klar kommen, werde ich künftige Messungen ripplefrei veröffentlichen

Bild_2021-10-01_125202


Du nennst hier exakt die Messbedingungen, und die im Frequenzgang sichtbaren Ungenauigkeiten von halten sich mit <1 dB absolut im sinnvollen Rahmen; bzw. können diese aufgrund angemessenen Distanzen auch sinnvoll weggefenstert werden. Alles wie gewünscht, keine Kritikpunkte - ab jetzt im Idealfall immer so!

Die eben zuvor zitierte Messung des JM-Sub212, wie auch die meisten deiner anderen öffentlich verfügbaren (man browse sich durch dein Programm), welche die Basis für meine ursprüngliche Kritik waren, schlagen wie gesagt in eine ganz andere Schneise.




Jobsti (Beitrag #17) schrieb:
Bei Fern- und Nahfeld halte ich mich an die Berechnungsgrundlagen auf Basis von Vance Dickason und Joe D'Appolito.


Auf welche Literatur beziehst du dich genau? Die beiden genannten Autoren haben mehr als ein Paper veröffentlicht.

Was sind exakt die die Methoden / Formeln, auf die du dich beziehst? Wurden diese in der ursprünglichen oder weiterführenden Literatur empirsch überprüft, oder handelt es sich um reine Theorie?


Jobsti (Beitrag #17) schrieb:
Hier mal ein kompakter 212er Bass (nicht der JM), gemessen in verschiedenen Distanzen, alle skaliert auf 1m.
Hier sieht man gut die Unterschiede in den Messdistanzen.
Je größer die Schallwand, desto mehr wirkt sich das aus, leider hatte ich gerade nur einen 36x68er Bass zur Hand.
Der Bass wurde je Messabstand passend angewinkelt.

Wir sehen, je größer der Abstand, desto identischer werden die Messungen, trotz des Mini Subs, sind hier 2m das Minimum.
der Rechner spuckt uns dazu aus, dass wir erst ab über 5m im Fernfeld für unter 100Hz sind.
An Hellblau, vor allem Lila erkennen wir gut, dass wir uns einer Halbraum-Messung nähern.
An Lila sehen wir, dass die Skalierung nun nicht mehr passt, wir haben weniger als 6dB Pegelverlust auf Enfernung.

Ich betone nochmals: Je größer der Bass/Schallwand, desto ausgeprägter diese Effekte.

Messabstand:
0,25m - Lila
0,5m - Hellblau
1m - Orange
2m - Grün
4m - Rot

Bild_2021-10-01_132917


Deine Ergebnisse entsprechen ziemlich exakt meinen (darf auch nicht anders sein - die Physik bei dir wird sich von der bei mir nicht unterscheiden), und unterstreichen meine Aussage, dass sowohl die Formeln aus der Literatur, als auch die Ergebnisse deines Online-Rechners, wenig bis keine Praxisrelevanz haben.

Wo dein Rechner mind. 5m Messdistanz gefordert hätte, zeigt sich in deiner messtechnischen Überprüfung ab 1m kein über die Messtoleranz hinausgehender Unterschied; bei diesem Probanden erlaubt diese Messdistanz bereits eine aussagekräftige Fernfeldmessung.

Hier zur Ergänzung nochmal (auch meinem in meinem letzten Post verlinkten Kompendium zum Thema zu entnehmen) eine Messung eines 18"-PA-Subwoofers mit 58x65cm Schallwandgrösse; Outdoor, ohne relevante schallharte Hindernisse in der Umgebung; Lsp zu Mic. nicht gewinkelt; mit Port seitig, Mikro mittig zwischen Port und Membran - identer Abstand von Membran und Port zu Mikro; Distanz von Lsp zu Mic von der Schallwand gemessen

Türkis 0,5 Meter Distanz @ 1,4 Volt Ampspannung
Blau 1m @ 2,8V
Weinrot 2m @ 5,6V
Ocker 4m @ 11,2V
Schwarz 10m @ 28V:

3

Auch hier zeigt sich zmd. zwischen der 1m und 10m Messung über den gesamten Bassbereich (bis 200 Hz) kein relevanter Unterschied. Die beginnenden Diskrepanzen darüber sind auf die mangelnde Winkelung, d.h. Bündelungseffekte der Membran, zurückzuführen, und haben nichts mit Nahfeld vs. Fernfeld zu tun.


Zusammengefasst, entsprechend dem Fazit meines Kompediums zum Thema (hier nochmal als Weblink, und zum Download), sollte man in den meisten Messumgebungen (die wenigsten von uns haben eine Location mit dutzenden bis hunderten Metern freier Fläche ringsum zur Verfügung) deutlich geringere Messdistanzen als die in der Literatur angeführten wählen, um Reflexionen und Noise, was in der Realität fast immer das grössere Problem als Nahfeld- vs. Fernfeldeffekte ist, ausreichend zu übertönen.

Eine lückenlose Dokumentation von Messmethodik, -equipment und -umgebung ist für eine korrekte Interpretation der Messergebnisse erforderlich.
_ES_
Administrator
#3 erstellt: 07. Okt 2021, 21:19
Hallo,

User-Wünschen entsprechend habe ich den Thread hier hin verschoben - Jetzt fehlt nur noch ein passender Titel.
Vorschläge an mich per PM, wenn einer gefunden, werde ich diesen Post löschen - Bitte hier nicht drauf eingehen.

_ES_
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