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Vergleich der Schallabstrahlung

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Autor
Beitrag
LeoK
Ist häufiger hier
#1 erstellt: 18. Mrz 2008, 14:16
Hallo,

nach den Diskussionen über die Photo-Story K90 habe ich zur Erklärung die Grundlagen der Schallabstrahlung beschrieben.
Er kann unter
www.kirchner-elektronik.de/~kirchner/schallwandwaveguide.pdf

geladen werden. Der Titel ist

Vergleich der Schallabstrahlung
von Schallwand und Waveguide

Die Stichworte sind:
Primärschallquelle, Sekundärschallquelle, Baffel Step, zeitrichtig.

Gruß
Leo
Poison_Nuke
Inventar
#2 erstellt: 19. Mrz 2008, 11:53
Hallo,


super Erklärung, die kurz die Grundlagend erklärt


auch wenn ich da gleich mal eine Frage habe:

wie kann überhaupt an einer Schallwand eine Reflektion entstehen, wenn der Einfallswinkel der Wellenfront mehr oder weniger senkrecht zur Schallwand ist? Der Schall kann doch nicht einfach mal um 90° gedreht werden.


Die Schallwand (und ein Waveguide) verhindern doch lediglich nur, dass sich die ausbreitende Druckdifferenz der Wellenfront zur Seite/hinten ausbreiten kann. Je höher die Frequenz ist, desto kleinere Schallwände reichen aus, mit tiefer werdenden Frequenzen ist die Druckdifferenz natürlich so langsam, dass sie die Schallwand recht schnell "umgeht".
LeoK
Ist häufiger hier
#3 erstellt: 22. Mrz 2008, 10:38
Hallo,

der Schall besitzt gegenüber dem Licht oder der Wasserwelle eine andere Art der Ausbreitung.

In der Photostory

http://kirchner-elektronik.de/~kirchner/photostory.pdf

wird die Schallausbreitung beschrieben und Deine Frage beantwortet.

Gruß

Leo
Poison_Nuke
Inventar
#4 erstellt: 22. Mrz 2008, 15:09
ui, also bei der Schallabstrahlung hast du einige Fehler drin, die kann man nicht so stehen lassen.


1.) Kapitel 5.5, Schallausbreitung:
im Kapitel 5.1 hast du ja korrekt beschrieben, dass Luftmolekühle eine brownsche Molekularbewegung vollführen, also völlig ungerichtete Bewegungen, die aber in der Summe sich aufheben.

Wie kannst du dann aufeinmal im Kapitel 5.5. behaupten, dass für hohe Töne die Molekühle sich gerichtet anstoßen müssten? Sorry, aber das ist kompletter Unfug. Die Molekühle sind gegenüber der Membranfläche eines Hochtöneres sowas von klein, dass der Hochtöner mehrere TRILLIONEN Molekühle mit einmal anregt.

Weiterhin:
auch wenn insgesamt im Hochtonbereich größere Energien übertragen werden, ändert sich deshalb nicht die Schnelle. DENN: die höhere Energie ist nicht pro Volumeneinheit, sondern pro Zeiteinheit!
Pro Schwingung wird sogar wengier Energie auf die Molekühle übertragen, wie bei tieferen Frequenzen. Dafür aber steigt ja die zeitliche Dichte.


Des Weiteren resultiert die Bündelung von Schall garantiert nicht aus irgendwelchen Stoßfolgen und gerichteten Impulsweitergaben, allein durch die brownsche Molekularbewegung ist das definitiv absolut ausgeschlossen.
Es geht hier einfach nur um den Zusammenhang von anregter Fläche und Frequenz. Ist die Frequenz kleiner wie die Fläche, die sie erzeugt, dann entstehen ebene Wellen, bei denen ein recht hoher Energiebetrag auf einer bestimmten Fläche gehalten wird, da die kugelförmigen Sekundärwellen an den Seiten nur recht wenig Energie entziehen.
Ist hingegen die anregende Fläche kleiner wie die Wellenlänge, dann hat man so oder so eine Kugelwelle und die Verluste durch nichtlineare Ausbreitung steigt eben an.


Das ist auch der Grund, warum Hochtöner bündeln und Tieftöner nicht, bzw warum man dann einem Hochtöner einen Waveguide verpasst, damit eben die effektive Fläche, die die Molekühle anregt, größer ist.
LeoK
Ist häufiger hier
#5 erstellt: 22. Mrz 2008, 17:19
Hallo,

danke für die aufwendige Gegendarstellung. Trotzdem bestehe ich auf unserer Darstellung, ist auch von Physikern abgesegnet. Die Schallausbreitung ist der brownschen Molekularbewegung überlagert.
Du hast im gewissen Sinn auch recht, die beiden Theorien wiedersprechen sich doch gar nicht.

Gruß

Leo
Poison_Nuke
Inventar
#6 erstellt: 22. Mrz 2008, 17:40
die Schallausbreitung basiert auf der brownschenn Molekularbewegung!
Das ist der wichtigste Punkt, an dem dann sich unsere Ansichten unterscheiden


Also, bei einem thermischen Gleichgewicht der Molekühle in der Luft bewegen diese sie ja trotzdem mit einem extrem hohen Tempo und kollidieren mehrere Milliarden (!) mal pro Sekunden miteinander.
Sofern alle Grenzflächen unverändert sind, stellt sich schnell ein gleichgewicht ein, bei dem alle Teilchen einen relativen Abstand zueinander haben.


Ist es nun so, dass irgendwo eine Druckerhöhung stattfindet, entweder durch eine Grenzflächenverschiebung oder durch Volumenexpansion oder Zufuhr von weiteren Teilchen, dann verkleinert sich erstmal lokal bei der Erregerstelle die Abstände zwischen allen Teilchen. Da sie ja nun extrem oft miteinander kollidieren, werden die angrenzenden Teilchen erstmal weggeschoben...nur eh sich die Druckveränderung ein wenig weiterbewegt hat, sind schon in dem Bereich wieder viele hunderttausend Kollisionen passiert.
Die lokale Druckstörung gleich sich nun aus, indem durch die Kollisionen die nachfolgenden Teilchen immer wieder ein Stück weitergeschoben werden.
Wie bei dir schon richtig beschrieben, werden die Teilchen alle ein Stück zu weit geschoben, es komm kurzzeitig zum Überschwingen, aber nur sehr minimal, da muss ein Microfon schon sehr empfindlich sein, um das zu registrieren. Weil ein Freifeld gemessener Dirac, erzeugt durch eine massive Volumenexpansion (Explosion), hat auch nur einen extrem kleinen Nachschwinger (dabei muss man aber aufpassen, ob ein größerer Nachschwinger nicht durch die thermische Expansion verursacht wurde, wenn die Explosion hauptsächlich auf einer thermischen Reakton basiert, denn da gibt es eine schnelle Abkühlung unmittelbar nach der Explosion).


Zumindest würde ich das von dir beschriebene Impulsfolgengesetzt maximal als Modell ansehen, denn dafür müsste man ein in ruhe befindliches Gitter haben.
Bei der Schallübertragung ist es einfach sinnvoller zu sagen, dass die relativen Abstände durch die schnelle Molekularbewegung sehr flott wieder zu einem Gleichgewicht zurückkehren.



Weil die von dir beschriebene Bündelung hat wie gesagt rein gar nichts mit der Art und Weise der Impulsweitergabe zu tun, darum ging es mir hauptsächlich. Die Bündelung von Schall ist völlig unabhängig von der Art und Weise der Ausbreitung von Schall. Die Bündelung basiert lediglich auf der Energiedichte und Form einer Wellenfront (Unterscheidung in ebene Welle und Kugelwellen).



hier mal zwei gute Links. Erster ist eine kurze Erklärung von mir zur Raumakustik, wo auch u.A. die Schallausbreitung um Anfang in einer Animation gezeigt wird, hier auch nur sehr modellhaft
zweiter LInk von einem anderen USer und dort wird dann auf die Bündellung von Lautspechern eingegangen.

Vllt könnten wir dann unsere Informationen auch untereinander abgleichen, falls du Fehler findest usw


http://www.poisonnuke.de/index.php?action=Raumakustik
http://aiko.strikeworld.de/html/lautsprecher.html
LeoK
Ist häufiger hier
#7 erstellt: 23. Mrz 2008, 13:14
Hallo,

schön, sich mit jemandem zu unterhalten, der Ahnung von der Akustik hat. Ich habe mir Dein Model von der Schallausbreitung angesehen. Die Animation mit den Luftmolekülen hat einen entscheidenden Fehler. Die Moleküle bewegen sich nach der Anregung alle in die gleiche Richtung. Dies setzt aber den direkten Stoß voraus. Die Wahrscheinlichkeit eines direkten Stoßes ist aber sehr gering. Die einzelnen Moleküle erhalten bei der Anregung nur eine Vorzugsrichtung. Sie können sich auch quer zur Ausbreitungsrichtung bewegen. Dies zeigt, das der Schall für im Tieftonbereich sich ringförmig ausbreitet, um den Lautsprecher herum. Auch in den Lautsprechergehäusen entwickeln sich die stehenden Wellen unabhängig von der anregenden Fläche. Im Hochtonbereich ist dies nicht möglich. Es besteht eine andere Schallausbreitung.
Um zu der Schallwand zurückzukommen: Da sich die Luftmoleküle nicht nur in der Richtung der Schallwelle ausbreiten, sondern auch einige quer zu der Richtung bewegen entsteht die sekundäre Schallwelle. Hierbei besitzt auch eine entsprechende Anzahl von Molekülen die Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Schallwand.

Gruß

Leo
Poison_Nuke
Inventar
#8 erstellt: 23. Mrz 2008, 22:21
meine Animation soll ja auch nur MOdellhaft sein. Ich könnte da jetzt auch einen Haufen wild umherwuselnder Molekühle hinzeichnen, aber das ist nicht so dienlich.

Wichtig ist, dass der relative Abstand zwischen ihnen immer konstant ist, bzw bei Druckänderung gleichen sich die Abstände wieder aus. Dabei sind die Stöße der Molekühle untereinander aber zweitrangig!

An der Schallwand selbst können also kein Sekundärwellen entstehen, nur weil gerade ein paar Molekühle mal senkrecht zu ihr schwingen. Denn es gibt auch genug Molekühle, die sich entgegengesetzt bewegen, wodurch sich diese Bewegung wieder aufhebt. Wichtig sind immer nur die Druckunterschiede. Der Hochtöner, wie auch Tieftöner erzeugt lokal eine Druckänderung. Entweder werden die Molekühle weggeschoben, oder herangezogen (wobei "ziehen" nat. physikalisch der falsche Begriff ist :D). Je höher die Frequenz, desto weniger Gelegenheit haben die Luftmolekühle, seitlich auszuweichen. Nur ein geringer Teil kann bei einer hohen Frequenz zur Seite ausweichen, der Großteil wird in einer ebenen Welle abgestrahlt, deren flächenspezifischen Verluste recht gering sind gegenüber einer Kugelwelle, wie sie ein Tieftöner erzeugt, weil hier die Druckänderung genug Gelegenheit hat, zur Seite auszuweichen.

Aber deswegen gibt es halt noch keine Reflektionen an der Schallwand an sich. Der Schall "gleitet" an der Schallwand einfach entlang, DEFINITIV OHNE Reflektionen. Wäre das nicht so, dann würden sämtliche Halbraumstrahler nicht so sauber funktionieren und jegliche Halbraummessungen wären fürn A***
Außerdem zeigt keine einzige Halbraummessung irgendwelche Anzeichen für solche Reflektionen.



Eine Schallwand (und Waveguide/Horn ebenfalls), minimieren einfach nur die seitlichen Verluste und konzentrieren mehr Energie auf eine Fläche, wodurch die Erzeugung einer ebenen Welle begünstigt wird, was dann die Bündelung hervorruft. Es sind aber keine Reflektionen an den Seiten des Waveguides. Ausgenommen für alle die Frequenzen, deren Wellenlänge kleiner als der doppelte Hornhalsdurchmesser ist.
P.Krips
Inventar
#9 erstellt: 23. Mrz 2008, 23:24
Hallo,

da möchte ich Poison_nuke mal beipflichten.

Wie er schon sagte, wären dann alle seit jahrzehnten getätigten Messungen auf der DIN-Schallwand oder unendlichen Schallwand völlig wertlos gewesen.

Das, was man in Messungen möglicherweise als Sekundärwellen sieht, ist IMMER an den Schallwandkanten entstanden.

Beispiel:
Ich hab mir eine DIN-Schallwand gebaut, auf der ich meinen Treiberfundus nach und nach durchmesse.
Da ist absolut nix im Leo'schen Sinne zu sehen, ausser man wählt eine zu große Messentfernung, dann spielen dann doch die Kanten wieder rein, da aber auch nur auffällig, wenn man bei Winkeln ausser Achse misst.
Bei kürzeren Entfernungen (bei mir hat sich da 50 cm bewährt) sind auch die Effekte weg.

Noch was allgemeines:
Natürlich strahlt jeder Treiber, egal ab Bass oder Hochtöner sowohl Kugelwellen als auch mehr oder weniger ebene Wellen ab, es kommt ausschließlich auf die Relation Treiberumfang zur abgestrahlten Wellenlänge an.
Das nur als Anmerkung, da aus einigen Aussagen hier ansonsten der Eindruck entstehen könnte, Basslautsprecher bündeln nie, Höchtöner immer.

Gruß
Peter Krips

P.S. noch etwas:
Eine Longitudinalwelle (und um selbige handelt es sich bei der Schallausbreitung ) ist dadurch gekennzeichnet, daß die Moleküle, die die Druckwelle übertragen, in Ausbreitungsrichtung vor- und zurückschwingen. Das tun sie auch noch, wenn die Welle parallel zur Schallwand "läuft". Damit es zu Sekundärwellen auf der Schallwand kommen könnte,müssten die Moleküle ihre Schwingungsrichtung um 90Grad kippen, wieso sollten sie das tun ?
LeoK
Ist häufiger hier
#10 erstellt: 29. Mrz 2008, 11:45
Hallo Peter Krips,

ich will nur die physikalischen Grundlagen zeigen. Dass der Lautsprecher den ausgeglichensten Schalldruckverlauf auf der DIN Schallwand zeigt, stimme ich zu. Ich will nur zeigen, wie dieser entsteht.

Das Model mit der Kantenreflexion zeugt auch die zeitliche Verzögerung der reflektierten Schallwelle. Es ändert nichts an den Verzögerungen der reflektierten Schallwellen, die bei einer größeren Schallwand zu hören sind. Das die Kantenreflexion nicht messtechnisch zu zeigen ist, ist eine andere Sache.

So kommen wir zu den Grundlagen der Schallausbreitung:

In meinen Grafiken von den Schallwellen werden die Maxima und Minima des Schalldrucks als Wellenfront gezeigt. Diese Wellenfronten treffen auf die Schallwand. Will man die Reflexion der gesamten Wellenfront der einfallenden Kugelwelle zeigen, so ist dabei das Fresnel-Huygenssche Gesetz zu beachten:
Danach kann jedes in einem elastischen Schallausbreitungsmedium befindliche materienbehaftete Teilchen, das durch die Wellenausbreitung zu Schwingungen angeregt wird, selbst als Quelle neuer kugelförmiger Elementarwellenfronten angesehen werden. Jedes dieser Materieteilchen entzieht der einfallenden Schallwelle Energie, die es gleichzeitig in Gestallt einer Elementarwelle wieder abstrahlt. Bei der Schallwand werden diese Elementarwellen sekundäre Wellen genannt.

Da dies sehr theoretisch ist, wird in

www.kirchner-elektronik.de/~kirchner/photostory.pdf

die Schallausbreitung durch die Bewegung der Luftmoleküle gezeigt.
Dort wird auch gezeigt, wie die stehenden Wellen im Gehäuse entstehen. Dies beschreibt auch das Fresnel-Huygenssche Gesetz.
Bei Beachtung des Gesetzes wird auch Deine Vorstellung von der Schallwelle fragwürdig.

Die Schallabstrahlung im Tieftonbereich lässt sich mit dem Grundlagen der Technischen Akustik gut erklären. Die Schallausbreitung ist kugelförmig. Sie kann nur durch die Erzeugung hohen Blindleistung gestört werden. Dies ist der Fall bei den Dipolsubwoofer. Diese benötigen dann ein paar hundert Watt für normale Schalldrücke.
Halte ich einen Tieftonlautsprecher frei in die Luft, wird für tiefe Frequenzen, wobei die Frequenz von dem Membrandurchmesser abhängig ist, nur die Luft bewegt. Ein Ton ist nicht zu hören. Diese Luftbewegung die keinen Ton erzeugt, ist die Blindleistung. Erst durch besondere Gehäusekonstruktionen oder Aufstellungen wird die Blindleistung verringert, so dass etwas Wirkleistung übrig bleibt. Hierbei tritt dann auch die Richtwirkung auf.

Gruß

Leo
L-Sound_Support
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 29. Mrz 2008, 12:55

LeoK schrieb:
Halte ich einen Tieftonlautsprecher frei in die Luft, wird für tiefe Frequenzen, wobei die Frequenz von dem Membrandurchmesser abhängig ist, nur die Luft bewegt. Ein Ton ist nicht zu hören. Diese Luftbewegung die keinen Ton erzeugt, ist die Blindleistung.

Ich bin zwar in dem Thema nur interessierte Laie, aber dieses Verhalten kenne ich weniger unter der Bezeichnung "Blindleistung" denn als "akustischer Kurzschluß". Ist das für dich identisch?
Poison_Nuke
Inventar
#12 erstellt: 29. Mrz 2008, 17:40

LeoK schrieb:
so ist dabei das Fresnel-Huygenssche Gesetz zu beachten:
Danach kann jedes in einem elastischen Schallausbreitungsmedium befindliche materienbehaftete Teilchen, das durch die Wellenausbreitung zu Schwingungen angeregt wird, selbst als Quelle neuer kugelförmiger Elementarwellenfronten angesehen werden.
[...]
Bei der Schallwand werden diese Elementarwellen sekundäre Wellen genannt.


würde das Fresnel-Huygenssche Gesetz wirklich stimmen, dann würde sich eine Welle augenblicklich nach Erzeugung wieder selbst auflösen, weil die Energie vollständig auf jedes Elementarteilchen übertragen werden würde und diese dann in jede Richtung die Energie abgeben, wodurch die Energie der Wellenfront nicht invers quadratisch, sondern invers kubisch oder noch höher abnehmen würde, da ja immer wieder ein Energieanteil nach hinten abgestrahlt werden würde, der die nachfolgende, umgekehrte Druckstörung, gleichzeitig noch vermindern würde.

Weitern: warum sollten die Halbkugelwellen an der Schallwand sich dann anders ausbreiten wie die Kugelwellen in der normalen Wellenfront

Denk bitte selbst nochmal drüber nach, denn so wie du es beschreibst, ist es einfach extrem realitätsfremd und würde sich nur mit falsch interpretierten Messungen erklären lassen.
LeoK
Ist häufiger hier
#13 erstellt: 30. Mrz 2008, 10:13
Hallo Poison Nuke,

für das Verständnis der Schallausbreitung ist es wenig behilflich die Gesetze der Akustik wegzudiskutieren.
Erkläre mir doch bitte mal, warum eine mit schallabsorbierenden Material beklebte Schallwand einen großen Einfluss auf die Messungen sowie die Ortbarkzeit des Lautsprechers hat?

Leo
Poison_Nuke
Inventar
#14 erstellt: 30. Mrz 2008, 11:35
WIE ändert sich die Messung?

gibt mal konkrete, deterministisch nachvollziehbare Beispiele. In deinem Bilderkatalog finde ich keine brauchbaren, kann aber sein, dass ich bei der Masse was übersehen habe.


Zumindest ist schon klar, dass sich was ändert, da sich im Bereich der Absorber allein schon die Schallgeschwindigkeit ändert, da die Druckschwankung innerhalb von prösen Materialien langsamer ist wie außerhalb, wodurch auch die Abstrahlung breiter wird und das allein ändert schon massiv viel
LeoK
Ist häufiger hier
#15 erstellt: 01. Apr 2008, 16:31
Hallo,

erstmal Danke für die Einwände. So musste ich mich mit dem Thema tiefer befassen.




Das Bild zeigt die Schallwand ohne, grün, und mit Filz beklebt, rot. Die gleiche untere Grenzfrequenz zeigt, dass sich an den Abmessungen der Schallwand nichts geändert hat. Bei 1,5kHz ist der Schalldruck etwas geringer, da die Reflexion von der Schallwand weniger stark ist. Oberhalb von 4kHz ist der Frequenzgang ausgeglichener.

Als weiteres interessierte mich die Kantenreflexion. Da ich an der einfachen Schallwand keine messen kann, habe ich eine Reflexion an der Kante erzeugt. Die Reflexion entsteht durch einen 2cm senkrecht zur Schallwand stehenden Kunststoffstreifen, der um den äußeren Umfang läuft. Die Mikrofonstellung ist auf Achse des Lautsprechers in einem Abstand von 30cm.



Das Bild zeigt das Wasserfalldiagramm der einfachen Schallwand. Es ist nur eine Reflexion bei 1,5kHz zu sehen.



Das Bild zeigt das Wasserfalldiagramm der Schallwand mit einer 2cm hohen Stufe am äußeren Umfang. Eine zweite Reflexion ist sehr schön bei 3kHz zu sehen. Entsprechend den Reflexionsgesetzen wird der Schall, Einfallswinkel = Ausfallswinkel, and der Schallwand endlang wieder zurückgeworfen, kommt gar nicht am Mikrofon an. Diese Regel gilt beim Schall aber nur, wenn die Schallwelle eben ist, bei großen Radien. Bei kugelförmiger Schallwelle, die bei der Schallwand mit den Abmessungen entsprechend der Wellenlänge herrschen, besteht eine weitere Art der Reflexion. Diese wird durch das Fresnel-Huygenssche Gesetz beschrieben. Bitte in einem Fachbuch der Technischen Akustik nachlesen, da die Beschreibung den Rahmen sprengt. Da Kantenreflexion zusätzlich zur Reflexion für kugelförmige Schallwellen von der Schallwand auftritt, war sie bei der einfachen Schallwand auch nicht vorhanden.


Gruß

Leo
Poison_Nuke
Inventar
#16 erstellt: 01. Apr 2008, 20:40
bei der ersten Messung sieht es mir eindeutig danach aus, dass sich die Schallgeschwindigkeit verringert und damit die Interferenzen in tiefere Regionen rutschen, weil sich ja die gesamte Kurve einfach nur verschoben hat.

Unter welchen Bedingungen wurden die Messungen eigentlich gemacht? Also wie war die Position vom Mikrofon, wie groß der Abstand vom Mic zum LS und wie groß die Abstände vom Lautsprecher zu angrenzendenen Begrenzungsflächen?
LeoK
Ist häufiger hier
#17 erstellt: 02. Apr 2008, 09:02
Hallo,

das mit der Verringerung der Schallgeschwindigkeit ist gut erkannt wurden. Dies tritt bei der Reflexion der kugelförmigen Welle auf der Schallwand auf, da der Schall zweimal durch den die Schallgeschwindigkeit verringernden Filz geht. Ab 4kHz werden die Reflexionen durch die Bedämpfung unterdrückt und der Frequenzgang wird ausgeglichen.

Gruß


Leo
P.Krips
Inventar
#18 erstellt: 02. Apr 2008, 16:07
Hallo Leo,

bischen mühselig, dir hier und im Visatonforum auf die Finger zu sehen, wieso machst du das gleiche Fass denn gleich mehrfach auf ?

Komm endlich mal von Deiner Reflexionshypothese runter, die stimmt für Wellenausbreitung beim Winkel 0 Grad, also parallel zu einer schallharten Wand nämlich nicht.

Zu dem Filzbelag:
Durch die verringerte Schallgeschwindigkeit passiert mehrerlei:

1. das schon angesprochene verschieben der Kantenstörungen zu tieferen Frequenzen hin.

2. wird die vorherige Halbkugelabstrahlung durch den Filz je nach Frequenz/Wirksamkeit des Materials mehr und mehr zu einer Keule verengt, selbstverständlich kann man die somit veränderte Abstrahlcharakteristik auch hören....

3. Die Linearisierung oberhalb 4000 Hz hat schlicht damit zu tun, daß bei den kürzeren Wellenlängen die Dämpfung durch den Filz hindurch so stark wird, daß nichts nenneswertes mehr an der Schallwandkante ankommt. Somit auch keine parasitäre Schallquelle an der Schallwandkante entstehen kann.

Gruß
Peter Krips
LeoK
Ist häufiger hier
#19 erstellt: 03. Apr 2008, 13:04
Hallo Peter,

es wird tatsächlich mühselig. Das Wellenmodell vom Schall wird nicht verstanden und es besteht auch keine Bereitschaft sich zu informieren. Dies kann ich durchaus verstehen. Aber genau zu wissen, dass das Wellenmodel nicht stimmt, das verstehe ich nicht.

Auf das zeitliche Verhalten bei der Schallwand möchte ich zurückkommen. Hierbei benutze ich das Modell der Kantenreflexion.

Wir sind uns darüber einig, dass die Größe der Schallwand, die Anordnung des Lautsprechers sowie die Oberfläche einen Einfluss auf das Messergebnis und damit den Klang haben. Da der direkte Schall des Lautsprechers immer gleich bleibt, muss noch ein zweiter Schall in Abhängigkeit der Eigenschaften der Schallwand vom Mikrofon gemessen werden. Dieser Schall soll, wie auch immer, aus einer Reflexion von der Kante der Schallwand bestehen. Beide, der direkte und der reflektierte Schall, werden gemessen und gehört. Der reflektierte Schall hat bei dem Schallwandradius = r, einen um r längeren Weg. Die Differenz zwischen den Wegen vom Hörer zum Lautsprecher und zu der Schallwandkante kann bei üblichem Hörabstand vernachlässigt werden. Die Laufzeit für diese Wegdifferenz r beträgt
0,135m sec / 340m = 0,0004sec.
Diese Verzögerung zwischen direkten und von der Schallwandkante reflektierten Schall ist gut zu hören. Der reflektierte Schall wird als neue Schallquelle gehört. Hierdurch wird der Lautsprecher als Schallquelle ortbar. Deshalb halte ich es für sinnvoll den Schallanteil des Lautsprechers, der von der Schallwand beeinflusst wird, zu reduzieren. So wird durch das Waveguide oder dem Konushochtöner der Schallwandeinfluss reduziert und bei großen Schallwänden eine bessere räumliche Wiedergabe erreicht.

Gruß

Leo
P.Krips
Inventar
#20 erstellt: 03. Apr 2008, 20:16
Hallo Leo,
hier die 1:1 Antwort, die ich auf den gleichen Text von dir auch im Visatonforum geschrieben habe...


LeoK schrieb:
Hallo Peter,

es wird tatsächlich mühselig. Das Wellenmodell vom Schall wird nicht verstanden und es besteht auch keine Bereitschaft sich zu informieren. Dies kann ich durchaus verstehen. Aber genau zu wissen, dass das Wellenmodel nicht stimmt, das verstehe ich nicht.


Also, diese Bemerkung empfinde ich ja als geradezu unverschämt.
Schon mal was von Einfallwinkel = Ausfallwinkel gehört ? Wie wird das dann wohl bei Einfallwinkel Null (0) sein ???
Eeeeben - Merkst wos ??


Auf das zeitliche Verhalten bei der Schallwand möchte ich zurückkommen. Hierbei benutze ich das Modell der Kantenreflexion.


Da wird es hoffentlich keinen Dissens geben...


Wir sind uns darüber einig, dass die Größe der Schallwand, die Anordnung des Lautsprechers sowie die Oberfläche einen Einfluss auf das Messergebnis und damit den Klang haben. Da der direkte Schall des Lautsprechers immer gleich bleibt, muss noch ein zweiter Schall in Abhängigkeit der Eigenschaften der Schallwand vom Mikrofon gemessen werden. Dieser Schall soll, wie auch immer, aus einer Reflexion von der Kante der Schallwand bestehen. Beide, der direkte und der reflektierte Schall, werden gemessen und gehört. Der reflektierte Schall hat bei dem Schallwandradius = r, einen um r längeren Weg. Die Differenz zwischen den Wegen vom Hörer zum Lautsprecher und zu der Schallwandkante kann bei üblichem Hörabstand vernachlässigt werden. Die Laufzeit für diese Wegdifferenz r beträgt
0,135m sec / 340m = 0,0004sec.


Du gehst gerade von einer 27 cm breiten Schallwand aus ??


Diese Verzögerung zwischen direkten und von der Schallwandkante reflektierten Schall ist gut zu hören. Der reflektierte Schall wird als neue Schallquelle gehört. Hierdurch wird der Lautsprecher als Schallquelle ortbar.


Da kenne ich nun nicht das Vermögen des Ohres, solch kurze Laufzeitdifferenzen differenzieren zu können, sicher ist, daß diese parasitären Schallquellen mit der Originalwelle interferieren und somit Frequenzgangabweichungen erzeugen, die sicher dann hörbar sein können.
Bei anderen Abhör-/Abstimmwinkeln ist dieser Spuk aber auch meistens vorbei.....



Deshalb halte ich es für sinnvoll den Schallanteil des Lautsprechers, der von der Schallwand beeinflusst wird, zu reduzieren. So wird durch das Waveguide oder dem Konushochtöner der Schallwandeinfluss reduziert und bei großen Schallwänden eine bessere räumliche Wiedergabe erreicht.


Da ist das Zauberwort aber, die Energieabstrahlung konstant zu halten, also entweder auf einer großen Schallwand Treiber nur bis zur Bündelungsfrequenz betreiben (Im Hochtonbereich schwer, da landet man schnell bei vier Wegen....) oder mit WG(s) arbeiten....
Da sind Konushochtöner mit ihrer meist starken (aber nicht gleichmäßigen) Bündelung eher nicht so geeignet...

Gruß
Peter Krips
Poison_Nuke
Inventar
#21 erstellt: 03. Apr 2008, 21:11

LeoK schrieb:
es wird tatsächlich mühselig. Das Wellenmodell vom Schall wird nicht verstanden und es besteht auch keine Bereitschaft sich zu informieren. Dies kann ich durchaus verstehen. Aber genau zu wissen, dass das Wellenmodel nicht stimmt, das verstehe ich nicht.


wenn, dann trifft diese aussage auf dich aber genauso zu!

Weil ich verstehe das Wellenmodell vom Schall schon recht gut, zumindest gibt es für mich bisher keine unerklärbaren Phänomene. Aber du scheinst es anders zu verstehen, oder dir fehlt vllt auch ein Teil im Verständnis und Messergebnisse, die du dir nicht genau erklären kannst, versucht du dann mit eigenen Theorien zu erklären.



0,135m sec / 340m = 0,0004sec.
Diese Verzögerung zwischen direkten und von der Schallwandkante reflektierten Schall ist gut zu hören.


also genau hier fängt der Teil an, wo klar wird, dass bei dir das Fachwissen noch etwas mangelt. Weil es ist allgemein anerkannt, dass Reflektionen erst ab einer Laufzeitdifferenz von mehr als 20msec hörbar werden. 0,4msec sind glaube da "geringfügig" drunter
Sie verursachen halt maximal Interferenzen. Und diese auch erst ab überschreiten der sog. "Aliasingfrequenz". Diese Frequenz beschreibt, ab welchem Abstand zwei Schallwellen miteinander interferrieren. Und dieser Abstand beträgt ungefähr Lambda/2.
Bei einem normalen Lautsprecher mit sagen wir mal 25cm breiter Schallwand hätten wir also bis über 2000Hz auch bei vorhandener Kantenreflektion noch keine Interferenz.

Weiterhin:
eine totale Reflektion einer Schallwelle tritt erst ab erreichen von 5*Lambda ein. Bis 1*Lambda herunter ist der Übergangsbereich und alles unter 1*Lambda wird einfach ohne Reflektionen gebeugt.
Ergo hat man bei einem normalen LS erst ab mehreren kHz überhaupt irgendwelchen Reflektionen...wenn es denn bei Einfallswinkel=0 überhaupt welche geben könnte.

Es sind eben die Beugungseffekte an den Kanten, weil hier im entsprechenden Frequenzbereich an den Kanten eine neue Schallquelle entsteht nur normalerweise hat diese keine Wirkung nach vorn. Sieht man ja sehr gut im Wasser, wenn man einfach mal Wasserwellen an einem Objekt brechen lässt.
LeoK
Ist häufiger hier
#22 erstellt: 06. Apr 2008, 15:31
Hallo,

dieser Beitrag beschreibt die neuen Erkenntnisse über den Hörvorgang beim Menschen.
Die Beobachtung des Cocktail Party Effekts hat die Forscher verwundert.
Der Effekt beschreibt die Erfahrung einer Person die auf einer Party zwischen sich unterhaltenden Gruppen steht. Aus diesem Stimmengewirr kann die Person gezielt die Gespräche einer Gruppe verfolgen. Die Gespräche der anderen Gruppen, die aus einer anderen Richtung kommen, werden ausgeblendet.
Dies ist möglich weil das Öhr als Frequenz-Zeit Analysator funktioniert.
Die erstaunliche Fähigkeit beim Hören wurde unter anderen bei einem AES – meeting in der Universitätsklinik in Würzburg diskutiert. Der Ausgangspunkt für die Diskussion ist, dass der Mensch kurze akustische Signale, deren Frequenzspektrum außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegt, hören kann. Dies wurde mit der Evolution erklärt. Der Urmensch konnte nur überleben, wenn er das Geräusch eines knackendes Zweiges, das der Säbelzahntieger beim Anschleichen erzeugt, nicht nur hört, sondern auch noch die Richtung erkennt aus der das Geräusch kommt. Dies erfordert eine sehr hohes zeitliches Auflösungsvermögen des Öhres.
Ein anderes Beispiel für das zeitliche Auflösungsvermögen des Ohres ist der Tiefpassfilter (reconstruction filter) beim CD Spieler. In allen HiFi Zeitschriften werden die Klangunterschiede von Filtern beschrieben, obwohl alle Filter im Hörbereich den identischen Frequenzgang besitzen. Besonders die FIR Filter mit dem Vorecho fallen auf.
Beschreibung der FIR Filter unter
www.kirchner-elektronik.de/~kirchner/photostoryteil2.pdf
Die Unterschiede zwischen den Filtern liegen im Zeitverhalten und werden von der Impulsantwort gezeigt. Obwohl die Unterschiede in einem Zeitbereich von 0,1msec liegen, sind sie zu hören.
Die medizinische Forschung beschreibt den Hörvorgang folgendermaßen :
Der vom Menschen gehörte Frequenzbereich wird bezüglich der zeitlichen Analyse in zwei Bereiche unterteilt.
1.Der Bereich oberhalb von 2kHz-4kHz. In diesem Bereich wird vom Ohr die Hüllkurve des Signals ausgewertet.
2.Der Bereich unterhalb von 500Hz. In diesem Bereich wird vom Ohr die Form eines Signals erkannt. Hierdurch besitzt der Mensch die Fähigkeit die Phase zu hören, da die Phasenlage von zwei Sinusschwingungen bei der Überlagerung in der Signalform zu erkennen ist.
In dem dazwischen liegenden Frequenzbereich besteht der Übergang von der Signalerkennung zur Erkennung der Hüllkurve.
Die Forschung zeigt, dass das Ohr ein Frequenz-Zeit Analysator ist.
Für die Lautsprechertechnik bedeutet dies, dass der Klang eines Lautsprechers nicht nur mit der Frequenzgangmessung beschrieben werden kann. Die Sprungantwort sowie die Phasenmessung zeigen das genau sowichtige Zeitverhalten. Die Forderung nach einen zeitrichtigen Lautsprecher ist dem Hörvermögen des Menschen angepasst.

Als Quelle für den Beitrag dient folgende Veröffentlichung:
http://mue.music.miami.edu/AES/AES2004.ppt

Gruß
Leo
Poison_Nuke
Inventar
#23 erstellt: 06. Apr 2008, 20:19

LeoK schrieb:
dass der Mensch kurze akustische Signale, deren Frequenzspektrum außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegt, hören kann. Dies wurde mit der Evolution erklärt. Der Urmensch konnte nur überleben, wenn er das Geräusch eines knackendes Zweiges, das der Säbelzahntieger beim Anschleichen erzeugt, nicht nur hört, sondern auch noch die Richtung erkennt aus der das Geräusch kommt. Dies erfordert eine sehr hohes zeitliches Auflösungsvermögen des Öhres.


wer hat sich denn diesen Schwachsinn ausgedacht? JEDER Wissenschaftler usw wird die das genauso sagen, dass dies so nicht zutrifft.

Der Mensch hört keine "Obertöne" außerhalb des von ihm hörbaren Bereiches. Das Außenohr hat einfach nur eine simple Funktion wie ein Equalizer. Je nach Einfallsrichtung wird der Schall am Außenohr mehr oder weniger gebeugt, wodurch sich frequenzabhängig der Pegel ändert, der am Trommelfell ankommt.
Weiterhin wertet das Gehirn die zeitliche Differenz zwischen beiden Ohren aus, aber niemals nur bei einem Ohr.

Das eigentliche Richtungshören basiert allgemein anerkannt und umfangreich bewiesen auf der "HRTF". Schau dir mal die Unterlagen von AKG zum Hearo 999 an, da stehen die Untersuchungen und Ergebnisse extrem umfangreich drin.



Vorallem die Hörbarkeit der Phasenrichtigkeit ist extrem umstritten. Es gibt keine einzige Untersuchung, die diesbezüglich wirklich aussagekräftig ist. Da wurden halt FIR gefilterte Lautsprecher gegen den gleichen LS ohne FIR Filter verglichen. Da konnte niemand einen Unterschied in der Phase hören, solange der Fgang linear war.

Ich selbst persönlich kann auch keinen Unterschied hören und als Musiker sind meine Ohren eigentlich etwas trainiert.


[Beitrag von Poison_Nuke am 06. Apr 2008, 20:20 bearbeitet]
LeoK
Ist häufiger hier
#24 erstellt: 04. Dez 2008, 14:13
Hallo,

eine späte Antwort.

Die Zeichnungen der Schallwellen auf der Schallwand sind angezweifelt wurden. Sie werden aber von den neuen Computer Simulationen bestätigt. Die Simulationen sind richtig, da sie das Fresnel-Huygensche Gesetz erfüllen. Das Gesetzt beschreibt die Elementarwellen.
Die Simulationen zeigen auch, dass die Kantenreflexion nur ein Modell ist.

http://www.kirchner-elektronik.de/~kirchner/Photo-Story-OK.pdf

Leo
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