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OPA627 - OPA637 im Analogrechner gefällig?

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TPS
Stammgast
#1 erstellt: 20. Apr 2007, 17:28
für den absoluten HighEnder mit Membran-Vorauskorrektur wird meinerseits diese "freche" Überlegung bedacht. Aber die Angelegenheit ist nicht billig, dennoch die Superlösung für FRS20 Freaks. Denn Anstiege von ca. 300ns dürften dann die Hochtonqualität in jenseits von gut oder böse katapultieren. Warum die Anstiegsflanken so schnell sein sollten, liegt auf der Hand: Damit wird ein Impuls durch die Membran-Vorauskorrektur quasi zeitlich extrem aufgestockt, er hat also mehr Amplitude, denn nur durch Energieüberschuß (in kürzester Zeit) kann Trägheit überwunden werden. Und (schwere) Breitbänder mit Basswicklung und entsprechender Masse sind gleichzeitig keine idealen Hochtöner. Damit sind Trägheiten und Zeitversatz progammiert. Doch wie erwähnt, die Membran-Vorauskorrektur (hier extrem schnell) sorgt vor und schießt durch Überenergieangebot (wenn es gebraucht wird, hängt von Frequenz und Signalform ab) die Membran quasi trägheitslos ins Ziel. Und damit klingt dann nur noch Musik...

TPS


[Beitrag von TPS am 21. Apr 2007, 10:40 bearbeitet]
richi44
Hat sich gelöscht
#2 erstellt: 22. Apr 2007, 16:20
Prinzipiell hast Du recht, NUR...
Du willst für schnelle Impulse mehr Leistung, damit die Membran schneller reagiert. Jetzt gibt es zwei Möglichkeiten: Du kannst ausmessen, wie stark die Masse den Anstieg verzögert und bremst und die entsprechende Korrektur vorprogrammieren.
Oder Du kannst die Membranbeschleunigung mit irgend einem passenden Mittel messen und die Korrektur vornehmen.
Ersteres arbeitet mit einer Konstanten, die möglicherweise nicht immer stimmt, letzteres ist eine Nachregelung mit all ihren Schwächen.

Nehmen wir also Deine Idee von der Voraus-Steuerung. Du willst eine Energieerhöhung bei 300nS (= 3kHz). Das ist doch nichts anderes als eine Höhenanhebung, denn durch diese Anhebung lieferst Du dem Lautsprecher mehr Spannung, damit auch mehr Strom, also mehr Leistung.
Wenn dies das Problem wäre, wäre es mit jedem Klangregler zu lösen.

Das ist aber nicht das Problem.
Das Problem ist, dass ein einzelner Impuls anders reagiert als eine Sinusschwingung. Wenn wir also diese generelle Leistungserhöhung bei 300nS einführen, haben wir eine Höhenanhebung und somit im eingeschwungenen Zusatnd einen Frequenzgangfehler. Dafür könnte ein Einzelimpuls richtig wiedergegeben werden.
Verzichten wir auf diese Übung, so haben wir im eingeschwungenen Zustand einen vernünftigen Frequenzgang (also bei jeder Messung), aber wir haben eine schlechte Impulswiedergabe.

Als Beispiel eine Zweiwegbox. Bestücken wir sie im Hochtonbereich mit einem Konushochtöner, kann sie bei einer Frequenzgangmessung beinahe ideal sein. Bei Musik wirken die Höhen aber irgendwie glanzlos, allerdings mit einer gewissen Aufdringlichkeit und Schärfe. Dies, weil der lineare Frequenzgang nur im eingeschwungenen Zustand gilt, nicht aber beim eigentlichen Einschwingvorgang, sprich Impulse.

Bestücken wir die Box mit einem guten Kalotten- oder Bändchensystem, so ist nichts aufdringlich, der Glanz ist da und die Messung genau so linear. Es sind also zwei Welten.

Und genau, weil das so ist, hilft eine solche Korrektur nichts. Wenn man mit einem Breitbänder gute Höhen erreichen will, so ist z.B. eine zentrale Höhen-Membran nötig, wobei der Rest der Membran durch ein weiches Material (Gummiring) an die Schwingspule gekoppelt ist. Dies ist aber nichts anderes als eine mechanische Frequenzweiche, sodass man so einen Lautsprecher (solche Konstruktionen waren schon des öfteren im Handel) durchaus als zweiweg-Koax-Konstruktion bezeichnen kann.

Noch ein Wort zur Idee von "Frequenz und Signalform".
Die Signalform bedeutet einen bestimmten Anteil an Oberwellen, also höheren Frequenzen. Es lässt sich entweder durch Versuche ermitteln, welche Sigalformen "entzerrt" werden müssen. Dann müsste aber das ankommenmde Signal erst analysiert werden, um dann zu entscheiden, welche Korrektur mit welchem Faktor anzuwenden sei. Das geht nicht in Echtzeit und auch nicht analog.

Oder man geht einfach von der Frequenz aus. Dann gibt die Fourier-Analyse den "Startschuss" für den Einsatz, was ganz einfach dem Equalizer oder Klangregler entspricht. Ist die Frequenz oder die Folge der Signalform eine hohe Frequenz von über 3kHz, so wirkt die Höhenanhebung, ist diese niedriger, wirkt die Höhenanhebung nicht.

Und noch ein Wort zum Schluss:
Ein grosses Problem bei der natürlichen Wiedergabe ist das Ausschwingen des Lautsprechers (das oft dem Einschwingen entspricht, was aber selten untersucht wird). Da kennt man das sog. Wasserfalldiagramm. Je kürzer und unauffälliger das Ausschwingen ist, desto besser. Und es ist eine Tatsache, dass Breitbänder, vor allem grössere Modelle, da sehr schlecht abschneiden. Und diese Fehler elektrisch korrigieren zu wollen ist alles andere als einfach. Da werden mehr Fehler entstehen, als beseitigt werden.
richi44
Hat sich gelöscht
#3 erstellt: 23. Apr 2007, 06:00
Da ist mir ein Lapsus passiert, der nicht hätte passieren dürfen!!
Da schreibe ich doch im Zusammenhang mit 300 Nanosekunden glatt von 3 kHz, statt 3 MHz. Irgendwie hat mein Hirn 3 Nullen unterschlagen. Dafür muss ich mich entschuldigen. Und damit sieht die ganze geschichte total anders aus.

Aber irgendwie wird sie für mich damit noch fragwürdiger. Wenn ich eine Lautsprecher-Schwingspule habe, die meinetwegen 0,5mH Induktivität besitzt, so bekomme ich bei 3MHz doch eine ganz schöne Impedanz (ich hoffe diesmal auf wenige Rechnungsfehler, also folgendes: 6,28 mal 3 mal 1000000 ergibt Omega, mal 0,5 mal 0,0001) von 9,4 kOhm.

Wenn jetzt gefordert wird, dem Lautsprecher zur Beschleunigung (sowohl positiv wie negativ) eine nennenswerte zusätzliche Leitung zuzuführen, und dabei eben von den 300nS gesprochen wird, so müsste man ja eine Endstufe haben, die rund die tausendfache Ausgangsspannung liefern kann, damit bei der rund 1000 fachen Impedanz eine nennenswerte Leistung zur Verfügung steht.

Der Grundgedanke an der Vorsteuerung ist, dass Impulse zeitrichtig wiedergegeben werden und dass dadurch die ursprüngliche Signalform erhalten bleibt. Dagegen ist erst mal nichts einzuwänden. Ich bin nämlich auch der Ansicht, dass es durchaus hörbar ist, ob eine Impulsform richtig oder falsch wiedergegeben wird, das haben eigene Versuche bestätigt und das habe ich auch schon mehrfach beschrieben. Die Frage ist aber, bis zu welcher Frequenz solche Korrekturen Sinn machen. Liegen die Oberwellenanteile in einem Bereich über etwa 5kHz (das ist meine persönliche Erfahrung), spielt die Startphase des Oberwellensignals nicht mehr die grosse Rolle, weil durch Reflexionen an frequenz-unlinearen Reflexionsflächen auch in der Natur unterschiedliche resultierende Oberwellen-Phasen entstehen. Und ganz ähnlich sind die Verhältnisse unter etwa 300Hz, weil da die Phasenempfindlichkeit des Ohrs abnimmt.

Es ist durchaus zu begrüssen, wenn man sich Gedanken zu Signalverzögerung oder -Integration macht und ich bin auch der Meinung, dass es sinnvoll ist, die Impulsform möglichst unverändert zu übertragen. Es ist auch legitim, diese ideale Impulsform bis an die Hörgrenze zu verfolgen, obwohl ja von der medizinischen Wissenschaft behauptet wird, das Ohr sei aufgrund der Konstruktion nicht in der Lage, eine Phase zu erkennen, sondern es reagiere nur auf die Frequenzen und deren Pegel. Ich habe aber meine Bedenken, wenn man einem Lautsprecher Leistungen im Megahertzbereich zuführen will, um Impulse richtig wiederzugeben. Das ist dann wirklich nur noch HF-Heizung.

Also nochmals: Der Gedanke an sich ist bestechend. Die Frage ist, was davon letztlich am Lautsprecher ankommt, wenn man die Schwingspulen-Induktivität berücksichtigt. Oder was für eine Endstufe da verwendet werden müsste, damit sie tatsächlich auch LEISTUNG abgeben kann.
Weiter bleibt die Frage, inwieweit dies hörbar ist. Ich bestätige, dass die Impulsform durchaus im mittleren Tonbereich registriert wird, aber wenn man einen Rechteck von 5kHz übertragen will, stösst man bereits mit der tiefsten Oberwelle, die erzeugt wird, bei einigen Menschen an die Hörschwelle. Aber wie gesagt, ist das deswegen nicht "verboten". Nur stellt sich mir noch eine Frage: Was hat das mit den erwähnten OPV zu tun? Das sind einfach Bauteile, die in der Lage sind, noch hohe Frequenzen zu verstärken. Ob ich eine Verstärkung nun mit diesen OPV erreiche oder wie, ist absolut zweitrangig. Wenn ich Signale bis 300nS bearbeiten will, brauche ich einfach irgendwelche Bauteile, die das schaffen. Aber ich brauche dann auch "Abnehmer" für die entstandenen Signale, die damit etwas anfangen können und nicht nur mit einer Leistungssteigerung von rund 0,1% protzen.
richi44
Hat sich gelöscht
#4 erstellt: 23. Apr 2007, 07:09
Jetzt kann es sein, dass ich wieder einen Fehler begangen habe und dass die 300nS gar nichts mit einer Korrekturfrequenz zu tun haben, sondern nur mit einer möglichst kurzen Reaktionszeit.

Ich kann mir nämlich auch folgendes vorstellen: Wir haben da einen Breitbänder und analysieren sein Verhalten. Daraus entwickeln wir eine Ersatzschaltung, die wir nachbauen. An diese Ersatzschaltung legen wir das Musiksignal an und vergleichen dessen Ausgang mit dem Eingang. Was dabei raus kommt, ist der Fehler (oder ein Teil dessen), den der Lautsprecher macht. Wenn man nun dieses Fehlersignal invertiert dem Musiksignal überlagert, müsste eigentlich der Fehler auskorrigiert sein.

Das hat zwar nichts mit einem Analogrechner zu tun, es sei denn, man würde ein kleines mechanisches Modell bauen, das sich genau so verhält wie der Lautsprecher und dieses als Ist-Grösse verwenden, aber das nur nebenbei.

Mit dieser "Rekonstruktion" der Impedanz und aller Resonanzen könnte man tatsächlich dem Lautsprecher ein besseres Verhalten aufzwingen. Man könnte ihn dazu bringen, dass er den Klang eines "trocken" aufgenommenen Instrumentes nahezu perfekt wiedergibt und dass man aus solchen Lautsprechern und Aufnahmen ein Orchester bilden könnte.

Was dem noch entgegensteht ist die Tatsache, dass man zwar den Direktschall des Instrumentes optimal reproduziert hätte, bis auf gewissen Phasen-Restfehler.

Diese Restfehler entstehen dadurch, dass tiefe und mittlere Töne etwa auf halber Tiefe des Lautsprecherkonus entstehen, die hohen Frequenzen aber direkt an der Schwingspule. Durch diese wenigen cm ergeben sich Laufzeitdifferenzen. Wir haben also nur schon damit nicht das Optimum erreicht.

Weiter ist die Schallabstrahlrichtung des Originalinstrumentes nicht gegeben und somit ist das Reflexionsverhalten im natürlichen Raum ein anderes. Und was bleibt ist die Klangeigenschaft des Abhörraums. Diesen können wir damit noch nicht optimieren.

Das grosse Problem jedes Lautsprechers ist das Zusammenwirken von Lautsprecher und Raum. Wenn wir alle Parameter des Lautsprechers in das Ersatzschaltbild haben einfliessen lassen, also alles, was wir auf Achse gemessen haben, so können wir das Verhalten auf Achse am tatsächlichen Lautsprecher korrigieren. Was dabei aber unter den Tisch fällt ist die Tatsache, dass der Breitbänder eine extrem frequenzabhängige Richtcharakteristik hat. Wenn wir also die ganzen Sprungantworten und Frequenzgänge irgendwo ausserhalb der Achse messen, weichen sie deutlich vom Achsensignal ab. Und das können wir nun nicht korrigieren.
Wenn wir also diesen korrigierten Lautsprecher nicht im Freien Feld betreiben, sondern in einem realen Raum mit Reflexionen, so verändert sich das Klangbild deutlich, weil die reflektierten Signale einen anderen Frequenzgang aufweisen und somit den Gesammtschall verfärben.

Wenn man dies berücksichtigt, so ist ein reflexionsarmer Raum und eine relativ deutlich gebündelte Abstrahlung mit möglichst linearem Frequenzverhalten ausserhalb der Achse mindestens genau so wichtig (weil deutlich hörbar) wie eine korrekte Impulswiedergabe auf Achse.
TPS
Stammgast
#5 erstellt: 24. Apr 2007, 08:29

richi44 schrieb:
Jetzt kann es sein, dass ich wieder einen Fehler begangen habe und dass die 300nS gar nichts mit einer Korrekturfrequenz zu tun haben, sondern nur mit einer möglichst kurzen Reaktionszeit.

Ich kann mir nämlich auch folgendes vorstellen: Wir haben da einen Breitbänder und analysieren sein Verhalten. Daraus entwickeln wir eine Ersatzschaltung, die wir nachbauen. An diese Ersatzschaltung legen wir das Musiksignal an und vergleichen dessen Ausgang mit dem Eingang. Was dabei raus kommt, ist der Fehler (oder ein Teil dessen), den der Lautsprecher macht. Wenn man nun dieses Fehlersignal invertiert dem Musiksignal überlagert, müsste eigentlich der Fehler auskorrigiert sein.

Das hat zwar nichts mit einem Analogrechner zu tun, es sei denn, man würde ein kleines mechanisches Modell bauen, das sich genau so verhält wie der Lautsprecher und dieses als Ist-Grösse verwenden, aber das nur nebenbei.

Mit dieser "Rekonstruktion" der Impedanz und aller Resonanzen könnte man tatsächlich dem Lautsprecher ein besseres Verhalten aufzwingen. Man könnte ihn dazu bringen, dass er den Klang eines "trocken" aufgenommenen Instrumentes nahezu perfekt wiedergibt und dass man aus solchen Lautsprechern und Aufnahmen ein Orchester bilden könnte.

Was dem noch entgegensteht ist die Tatsache, dass man zwar den Direktschall des Instrumentes optimal reproduziert hätte, bis auf gewissen Phasen-Restfehler.

Diese Restfehler entstehen dadurch, dass tiefe und mittlere Töne etwa auf halber Tiefe des Lautsprecherkonus entstehen, die hohen Frequenzen aber direkt an der Schwingspule. Durch diese wenigen cm ergeben sich Laufzeitdifferenzen. Wir haben also nur schon damit nicht das Optimum erreicht.

Weiter ist die Schallabstrahlrichtung des Originalinstrumentes nicht gegeben und somit ist das Reflexionsverhalten im natürlichen Raum ein anderes. Und was bleibt ist die Klangeigenschaft des Abhörraums. Diesen können wir damit noch nicht optimieren.

Das grosse Problem jedes Lautsprechers ist das Zusammenwirken von Lautsprecher und Raum. Wenn wir alle Parameter des Lautsprechers in das Ersatzschaltbild haben einfliessen lassen, also alles, was wir auf Achse gemessen haben, so können wir das Verhalten auf Achse am tatsächlichen Lautsprecher korrigieren. Was dabei aber unter den Tisch fällt ist die Tatsache, dass der Breitbänder eine extrem frequenzabhängige Richtcharakteristik hat. Wenn wir also die ganzen Sprungantworten und Frequenzgänge irgendwo ausserhalb der Achse messen, weichen sie deutlich vom Achsensignal ab. Und das können wir nun nicht korrigieren.
Wenn wir also diesen korrigierten Lautsprecher nicht im Freien Feld betreiben, sondern in einem realen Raum mit Reflexionen, so verändert sich das Klangbild deutlich, weil die reflektierten Signale einen anderen Frequenzgang aufweisen und somit den Gesammtschall verfärben.

Wenn man dies berücksichtigt, so ist ein reflexionsarmer Raum und eine relativ deutlich gebündelte Abstrahlung mit möglichst linearem Frequenzverhalten ausserhalb der Achse mindestens genau so wichtig (weil deutlich hörbar) wie eine korrekte Impulswiedergabe auf Achse.


bitte nicht so tun, als hätte ich keine jahrelange Hörerfahrung im Wohnraum. Meine Erkenntnisse sind schon real und dürften so manchen althergebrachten Unsinn deklassieren. Nur ich kann es nicht hier zeigen, oder kann jemand Worte "hören"?
ich schlage vor, mir direkt zu mailen, dann kann ich mehr tun
richi44
Hat sich gelöscht
#6 erstellt: 24. Apr 2007, 09:16

bitte nicht so tun, als hätte ich keine jahrelange Hörerfahrung im Wohnraum. Meine Erkenntnisse sind schon real und dürften so manchen althergebrachten Unsinn deklassieren. Nur ich kann es nicht hier zeigen, oder kann jemand Worte "hören"?
ich schlage vor, mir direkt zu mailen, dann kann ich mehr tun

Habe ich Dir irgend etwas unterstellt?
Oder habe ich Herrn Pfleiderer angegriffen?
Mir ist nichts derartiges bewusst.
Was ich gemacht habe, das ist die Sache zu relativieren. Ich habe gesagt, dass es absolut richtig ist, auf das Phasenverhalten zu achten und eine Entzerrung nicht nur nach Frequenzgang vorzunehmen, sondern wie es Pfleiderer macht, die Phase und die Signalform bei der Wiedergabe im Auge zu behalten.
Ich habe aber auch gesagt, dass es noch andere Kriterien gibt wie etwa das Abstrahlverhalten eines Lautsprechers und dass dieses zusammen mit dem Raum den Frequenzgang stark beeinflusst. Wenn wir also eine ideale Entzerrung hinbekommen, aber einen nicht idealen Treiber verwenden, was laut Pfleiderer nicht optimal aber möglich ist, so haben wir im Raum mit üblichem Hörabstand neue Frequenzgangprobleme, die in der Entzerrung nicht berücksichtigt sind und auch nicht berücksichtigt werden können.
Und ich habe darauf hingewiesen, (möglicherweise an anderer Stelle) dass bei Studiolautsprechern trotz behandeltem Abhörraum auf die Richtcharakteristik geachtet wird, um eben diesen Frequenzgang als Folge der frequenzabhängigen Richtcharakteristik und der Reflexionen nicht zu verschlechtern.

Dass ich auch die generelle Problematik des Abhörraums, der Richtcharakteristik der Instrumente und jener der Lautsprecher erwähnt hab, soll einfach andeuten, dass man mit Stereo (mal von einer Kunstkopfaufnahme abgesehen, wenn denn der Kunstkopf nicht seinerseits die Impulswiedergabe verschlechtern würde) und zwei Lautsprechern immer einen Restfehler hat, der sich nicht verhindern lässt. Oder anders gesagt: Selbst mit der besten Entzerrung haben wir einen mehr oder weniger guten Lautsprecher, der noch Restfehler beinhaltet, die gerade in einem normalen Raum zum Tragen kommen. Und ausserdem haben wir systembedingte Fehler einer zweikanaligen Übertragung, die einem natürlichen Klangbild entgegenstehen. Das war meine Aussage. Ausserdem habe ich Dir auf Deine PMs geantwortet, dass ich bei nächster Gelegenheit mal die ganzen Pfleiderer-Seiten durchlesen wolle, um hinter alle seine Überlegungen zu kommen. Solange bitte ich um Geduld und darum, in meine Antworten nichts hineinzulesen, was nicht drin steht, schon gar nicht, wenn ich Dich nicht angreife
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