Entzerrte CB - messtechnische Ergründung

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stoneeh
Inventar

#1 erstellt: 06. Apr 2020, 08:13

Letztes Jahr habe ich aus Interesse die entzerrte CB (geschlossenes Gehäuse) umfangreich messtechnisch & in der Praxis ergründet. Da sich zwar im DIY-Subforum ähnliche Projekte finden, aber keine Messungen dazu, sind meine Erfahrungen wohl einen Thread wert.

Die Basis stellt ein Eighteensound 18NTLW5000 Tetracoil-Subwooferchassis dar. Zur Demonstration hier rechts, neben einem "normalen" PA 18" Neodym Chassis:

Das Chassis wurde auf seine Eignung simuliert. Das "gute Mittelmass" von qtc 0,7 hätte sich in 45l ergeben. Allerdings war das durch Durchmesser und Tiefe des Chassis, und den (um die Strömung aus den rückwärtigen Lüftungsöffnungen nicht zu behindern) notwendigen Abstand zur Rückwand minimal mögliche Nettovolumen 65l (qtc 0,625).
In rot der simulierte Frequenzgang für den 18Sound; zur Veranschaulichung / Vergleichbarkeit hab ich das Projekt aus dem GHP-Thread, einen Mivoc AWX-184 in 75l, in blau mitsimuliert:

So sah dann der 22mm Spanplatten-Prototyp aus - schon Outdoor, mit Messmikro davor:

Frequenzgang flat (goldgelb) vs. via VirtualDSP mit Lowshelf bis 20 Hz flat entzerrt (grün). Die -20 dB @ 20 Hz der nicht entzerrten Messung decken sich fast exakt (!) mit der Simu:

Burst Decay flat, gefolgt von Burst Decay entzerrt. Das Ausschwingverhalten ist in beiden Varianten, bis auf ein paar Umgebungsartefakte, perfekt, aber mit der schnurgeraden Response der entzerrten Variante sieht's natürlich ein Eck attraktiver aus:

Gruppenlaufzeit original (grün) vs. entzerrt (goldgelb):

Gruppenlaufzeit via Lowshelf (goldgelb) vs. via parametrischem EQ (grün) auf die gleichen 20 Hz flat entzerrt. Wie man sieht, auf den richtigen Filter kommt's an:

Und hier die Gruppenlaufzeit der via Lowshelf entzerrten CB (goldgelb) vs. eines (ebenfalls penibel gebaut & abgestimmten) Bassreflex mit 40 Hz Tuning:

Wie man sieht, punkto Signaltreue kommt messtechnisch an die entzerrte CB nix ran. Auch subjektiv ergibt sich der gleiche Eindruck - ich mag gut gebaute BRs, aber nichts ist so on point und klingt einfach so intuitiv richtig / natürlich wie die entzerrte CB. Auch das so oft als signaltechnisch hervorragende ins Rennen geworfene frontloaded Horn ist dagegen chancenlos, da es prinzipbedingt an der unteren Grenzfrequenz einen starken Abfall im Wirkungsgrad produziert, der nicht sinnvoll entzerrt werden kann, und einen Anstieg in der Gruppenlaufzeit verursacht.

Die korrekte Entzerrung ist wichtig - mit einem laienhaft / unglücklich gewählten Filter kann man eine CB sicher auch messtechnisch schlechter als einen gut gemachten BR oder ein gut gemachtes FL Horn hinbringen.

Die gemessenen Maximalpegel der Box @ 10% THD sind:

20 Hz: 103 dB (2,2% K2, 8,5% K3)
30 Hz: 113 dB (2,2% K2, 9,3% K3)
40 Hz: 120 dB (2,7% K2, 8,8% K3)

Um die Tuningfrequenz eines Bassreflex sind laut Simu drei CB für den Maximalpegel eines BR notwendig. Allerdings berechnet WinISD eine Portkompression beim BR, die auch bei grossen Ports nicht ganz eliminiert wird, nicht ein, was den Unterschied relativieren dürfte.

Alsdann - ich hoffe es war aufschlussreich!

Beste Grüsse
Stoneeh

Ezeqiel
Inventar

#2 erstellt: 19. Apr 2020, 10:16

Sehr schön.

Der Subwoofer dürfte brutto trotz 18-Zöller kaum größer sein, als einer meiner 12-Zoll-BR-Subwoofer und man kann sich verschiedene DSP-Settings basteln, mit denen dieses Exemplar entweder pegelfester ist (hauptsächlich wegen dem größeren Xmax gegenüber meinen 12TBX100) oder deutlich weiter hinab reicht.

Eine Frage hätte ich aber: kannst du sagen, welche Leistungen bei deinen Max-SPL-Messungen im Spiel waren?

Viele Grüße,
Ezeqiel

stoneeh
Inventar

#3 erstellt: 19. Apr 2020, 17:33

Servus Ezegiel.

Mit einem angemessenen BR-Port wird der 12TBX100 tatsächlich auf ein ähnliches Bruttovolumen wie der 18NTLW5000 in meiner CB-Variante kommen.
Laut Simu schafft der 18NTLW5000 CB 65l netto ausser in einem sehr schmalen Frequenzband (~5 Hz) um's BR-Tuning einen deutlich höheren Maximalpegel als der 12TBX100 in zB 40l netto und 40 Hz Tuning. Ich denke das wird real auch ziemlich so hinkommen.

In der Tat kann man sich die CB so zurechtfiltern, wie sie einem für den jeweiligen Einsatzzweck passt. Für die kleine Liveband entzerrt man sie leicht im Nutzbass und erhält dafür jede Menge Output aus einer sehr kompakten Box, und beim Clubbing / Rave mit anspruchsvoller / ausgefallener elektronischer Musik stellt man halt eine Wand, und entzerrt bis ~30 Hz flat. Mit einer Art von Sub kann man somit wirklich alles abdecken.
Der Preis für den Sound / die Signaltreue, den Output auf das kleine Volumen, und die Flexibilität sind die Kosten für Chassis und Amping.

Zur Leistungsfrage: gegen die Federwirkung des kleinen Gehäusevolumens anzukämpfen kostet massiv Ampleistung. Deswegen braucht man für so ein Vorhaben nicht nur ein Chassis mit grossem Hub, sondern auch hoher elektrischer/thermischer Belastbarkeit. Andernfalls muss man entweder ein grösseres Gehäuse drum baun, oder behutsamer entzerren - sonst brennt einem die Schwingspule weg.
Konkret fällt mir im PA unter den 18ern eh kein anderes Chassis als der 18NTLW5000 ein, mit dem man ein derartiges Vorhaben so sinnvoll umsetzen kann.

Ich hab konkret einen Kanal einer Sinbosen FP10000Q V2 benutzt, den ich je nach Frequenz dann schon auch öfters komplett benötigt habe. Wenn es dich genauer interessiert, die WinISD-Simu zur maximalen elektrischen Belastbarkeit kommt mMn ganz gut hin.

Ich hab dazu auf meinem Youtube Kanal noch ein kleines Video gefunden, wo ich das mit einem 10 Hz Sinus demonstriere. Die -4 dB LED am Amp voll ausgeleuchtet bedeutet Vollaussteuerung / kurz vorm Clipping.
Selbst dieses State Of The Art Chassis mit zwei / vier 4,5" Schwingspulen wird trotz der guten Kühlung bei dem grossen Hub schnell warm, und länger als die Dauer des Videos wollte ich ihm diese Last gar nicht zumuten:

Ezeqiel
Inventar

#4 erstellt: 19. Apr 2020, 20:42

stoneeh (Beitrag #3) schrieb:

Ich hab konkret einen Kanal einer Sinbosen FP10000Q V2 benutzt, [/youtube]

Das wären dann nach Herstellerangaben so knapp 1,4 kW. Das ist ja noch nicht unbedingt utopisch, wenngleich nicht gerade das, was alle Welt daheim so rumstehen hat.

Aber wenn ich das nächste Mal einen kompakten Subwoofer plane, fasse ich so ein Konzept auf jeden Fall mal ins Auge, hauptsächlich, weil es so vielseitig verwendbar scheint.

Viele Grüße,
Ezeqiel

stoneeh
Inventar

#5 erstellt: 19. Apr 2020, 21:38

An der Ampleistung solls definitiv nicht scheitern. FP10000Q, Fp14K Klone.. TSA 4-1300.. für moderates Geld werden einem die Kilowatts hinterhergeschmissen

Ich hab derzeit noch überall (HiFi, Party-PA, grosse PA) BR. Ich kann damit leben; für mich weiterhin ein guter Kompromiss. Aber die nächste Box, egal welche, wird definitiv CB.

Beste Grüsse

Stoneeh

MarsianC#
Inventar

#6 erstellt: 21. Apr 2020, 18:53

Danke für die Messungen! Ich bin ebenfalls sehr glücklich mit meinen entzerrten Subs, bis auf den Mangel an Verschubvolumen. Da ist aber eher der Raum dran schuld, der mir bei 18 Hz ein Loch reinfrisst.

Mehr Messungen und tolle Chassis gibts auf

data-bass.com. Der 21" von Eminence z.B....
Oder die Tetracoilmonster von 18Sound (meinen Neid hast du so oder so), schade dass man den tollen Aufbau meist nicht sieht.

Hifi, Party-PA, PA, Orgel nass machen

Nachtrag:
Ist die Gruppenlaufzeit mit einer Linkwitzentzerrung noch geringer?

[Beitrag von MarsianC# am 21. Apr 2020, 18:56 bearbeitet]

stoneeh
Inventar

#7 erstellt: 21. Apr 2020, 21:07

Bitte bitte! Ja, die Performance Indoor ist dann doch noch was anderes. Glücklich der, der einen uneingeschränkten Druckkammereffekt geniesst.

Dein Post bringt mich dann auch auf was. Zur Info / Nachtrag: die Maximalpegel-Werte, die oben gelistet sind, sind mit STEPS in 1m GPM ermittelt worden.
Ich kenne die Seite Data-Bass seit längerer Zeit - tolle Resource - was der schon alles im Test hatte! Als ich den CB-Test durchgeführt habe, hatte ich dann auch mit dem CEA 2010 Testverfahren getestet, eben um mit den Werten auf Data-Bass vergleichen zu können.

Beim CEA 2010 Test werden die bereitgestellten Testsignale abgespielt, und der Pegel so lange erhöht, bis vordefinierte Grenzwerte für K2, K3, K4 & K5, etc. erreicht werden. Die Messdistanz ist 1m Vollraum; da aber niemand einen Messturm zur Verfügung hat, wird das via 2m Halbraum (GPM) simuliert, was das gleiche Ergebnis bringt.
Komplette Anleitung und Testsignale gibt's zB hier:

http://www.brentbutterworth.com/cea-2010-measurement-manual.html

Ich habe nur bei 20 Hz getestet, weil das denk ich genug Aufschluss über die mechanischen Fähigkeiten des Chassis gibt. Das Ergebnis war 99 dB.
Das Ergebnis entspricht dem von Data-Bass gemessenen Wert für den 21LW1400, der laut Datenblatt ein sehr ähnliches Verschiebevolumen (Hub & Membranfläche) hat. Kommt also schon so hin, sag ich mal - obwohl ich nicht für 100%ige Richtigkeit garantieren kann, da ich kein Referenz-Messequipment besitze.

Auch unter den CB 18ern gibt's auf Data-Bass deutlich lautere; dann aber meist in deutlich grösseren Gehäusen & deutlich schwereren Treibern, und oft auch deutlich teurer.
Muss man halt wissen was man will - für Heimkino zB ist gross und schwer ja meistens kein Problem. Für anspruchsvolles PA ist dann die von mir gezeigte Variante mit 120 dB @ 40 Hz GPM 1m, aus einem 50x50x40cm grossen und nicht über 20kg schweren Quader, doch was sehr feines

Zum Filter: ich glaub ein Lowshelf ist signaltechnisch schon ziemlich am Optimum. Generell soll halt kein starker Abfall oder Anstieg im Frequenzverlauf sein, um die Phase stabil & die Gruppenlaufzeit niedrig zu halten.
Ich hab grad nach ner Referenz geschaut.

Hier (ganz runterscrollen) gibt's Messungen einer Neumann KH310. Weder Frequenzgang, noch Gruppenlaufzeit, noch Ausschwingverhalten, sehen besser aus. Also wenn der PA 18er messtechnisch mit nem amtlichen Studiomonitor mithalten kann, braucht man glaub ich nicht nach Verbesserungen suchen

stoneeh
Inventar

#8 erstellt: 26. Sep 2020, 23:58

Nachtrag: bei der im Post zuvor genannten CEA Max. SPL Messung hatte sich ein Fehler eingeschlichen gehabt. Der Spectrum Analyzer, den ich zur Messung des Signals vs. Klirr verwendet hatte, hat per default eine Frequenzgangbegradigung drin, die ein Rosa Rauschen, das ja seinen höchsten Energieanteil im Tiefton hat, als flat anzeigt. Nachgeprüft ist der Pegel beim 20 Hz Signal vs 60 Hz (K3, welches der limitierende Faktor war) um 4,5 dB lauter.

Der korrigierte Wert für den Maximalpegel des 18NTLW5000 in 65l CB bei 20 Hz nach CEA 2010 Standard ist 103,5 dB.
Das reiht sich in den Data-Bass Werten unter den PA 18ern an der Spitze ein - zB Seite an Seite mit dem BMS 18N862, der bei 20 Hz 103,8 dB schafft.

Simon
Inventar

#9 erstellt: 28. Sep 2020, 13:08

Vielen Dank für die tolle Dokumentation.
Habe mir vor Kurzem ein Pasr Faital 18XL1800 zugelegt für solch einen Verbau.
Bin schon gespannt, ob das bei mir genauso gut klappt.

Und freundlich grüßt

der Simon

jodae
Neuling

#10 erstellt: 09. Feb 2023, 11:47

Hallo Stoneeh,

tolle Arbeit und sehr interessante Dokumentation.

So ein Sub ist genau das was ich für mein Wohnzimmer suche. Mich würde deine Einschätzung interessieren, ob ich auch bei moderater Lautstärke in den Genuss der Souveränität eines solchen Boliden kommen werde.

Freue mich auf deine Antwort.
Johannes

stoneeh
Inventar

#11 erstellt: 09. Feb 2023, 14:03

Hallo, und danke für die Blumen.

Zu deiner Frage: ja, definitiv. Ich würde viel Verschiebevolumen (Membranfläche x Hub) bei CB sogar als Voraussetzung sehen, denn sonst kommt man bei nur etwas gehobener Lautstärke schnell in den Bereich starker nichtlinearer Verzerrungen (Klirr, IMD) und Kompression und macht sich so die sonstigen Vorteile von CB wieder zunichte.

Der subjektive Eindruck ist auf jeden Fall, dass "viel Hubraum" nicht nur laut, sondern auch leise bzw. bei moderaten Lautstärken danach klingt.

In dem Zuge darf man sich auch gleich verabschieden von vielfach perpetuierten Vorurteilen wie, dass große bewegte Massen mit hohem Auslenkungsvermögen automatisch unpräzise klingen würden. Entsprechende Membransteifigkeit und Antriebskraft vorausgesetzt können auch "Schwerpappen-Langhuber" höchst präzise, subjektiv geradezu leichtfüßig, spielen. Auch in diesem Aspekt gibt's also keinen Grund, solche Chassis, egal ob aus dem Pro Audio oder Car HiFi Bereich, für den Heimbetrieb zu verschmähen. Hauptsächlich würde ich auf die TSP achten, sinnvoll abstimmen und entzerren, und fertig.

jodae
Neuling

#12 erstellt: 09. Feb 2023, 14:27

Super, das hört sich doch gut an. Vielen Dank für die schnelle Antwort

Da ich nicht "der" Entwickler bin - es fehlt mir da an Wissen und Zeit mir dieses anzueignen - würde ich der Einfachheit halber dein Konzept übernehmen.

Als Endstufe würde ich aktuell ein ICE Powermodul mit 1200W nehmen wollen. Bin aber auch da nicht festgelegt und lasse mich gerne auf einen Vorschlag ein.

LG
Johannes

stoneeh
Inventar

#13 erstellt: 09. Feb 2023, 18:57

Der von mir verwendete 18Sound eignet sich zwar prinzipiell, für zuhause gibt man aber unnötig Geld für die Gewichtsersparnis des Neodym-Magnetsystems aus. Daheim will man's eigtl. eher umgekehrt - mehr Gewicht eines Ferrit-Magnetsystems für stabileren Stand.

Mach doch gerne einen eigenen Thread hier im DIY-Bereich für dein Vorhaben auf; das Forum unterstützt dich sicher gerne bei der Chassiswahl und allem weiteren. Dieser hier soll doch so gut wie möglich ein Grundlagenthread bleiben.

Kay*
Inventar

#14 erstellt: 24. Jun 2023, 14:50

Gewichtsersparnis des Neodym-Magnetsystems

wenn die Gewichtsersparnis nicht zwingend nötig,
dann auf bitte auf das nicht gerade umweltfreundliche Neodym verzichten!