Signalvefälschung durch digitale Frequenzweiche, wie messen?

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Snp_x
Ist häufiger hier
#1 erstellt: 12. Mrz 2015, 23:03
Nabend zusammen,

ich habe hier eine digitale Frequenzweiche (Hersteller/Modell spielt zunächst mal keine Rolle), die bei steilflankigen Filtern (hier Hochpass mit >12dB/oct) zu Verfärbungen/Verzerrungen auch weit abseits der Trennfrequenz sorgt. Jetzt stellt sich mir die Frage wie man dem Phänomen messtechnisch auf den Grund gehen kann.
Mit reinen Sinussignalen (1kHz bei 240Hz Trennfrequenz) komme ich der Sache mit dem Oszi nicht auf die Schliche. Die sehen hinter der Weiche genauso aus wie davor. Dreicksignale sehen hinter der Weiche aus wie Haifischflossen, Rechteck oder Sägezahn führen zu völlig instabilem Verhalten, das Signal danach kann man kaum in Worte fassen. Ein durch Sinusüberlagerungen nachgebildetes Signal ist es jedenfalls nicht.

Da stellt sich mir die Frage, wie hinter einer digitalen Weiche welches Signal aussehen darf wenn ein FIR oder IIR Filter (steilflankig) aktiviert ist.

Wenn ich die Filter deaktiviere klingt alles normal. Es reicht aber ein beliebiger Tiefpass und es klingt bestensfalls unsauber.

Any Ideas?


[Beitrag von Snp_x am 12. Mrz 2015, 23:03 bearbeitet]
Soundscape9255
Inventar
#2 erstellt: 13. Mrz 2015, 00:48

Snp_x (Beitrag #1) schrieb:

Any Ideas?


Dirac auf den Eingang und das Ausgangssignal mit der Soundkarte sampeln und hier zur Verfügung stellen.
DieterK1
Stammgast
#3 erstellt: 13. Mrz 2015, 00:48
Zur Zeit habe ich ein ähnliches Problem mit meinem DSP. Ursache ist ein zu hoher Eingangspegel für den AnalogDigitalWandler. Pegel reduziert und alles ist gut!
Soundscape9255
Inventar
#4 erstellt: 13. Mrz 2015, 00:49

Snp_x (Beitrag #1) schrieb:
Hersteller/Modell spielt zunächst mal keine Rolle


Oh und btw. bitte nennen.
Snp_x
Ist häufiger hier
#5 erstellt: 13. Mrz 2015, 12:42
Vielen Dank für die Vorschläge.

DIRAC ist gleich Step-Response in Arta?

Wenn ja, dann sieht das so aus (Achtung, die Skalierung der Graphen ist nicht identisch):

Ohne Filter:
Ohne Filter

Hochpass bei 250Hz, 36dB/Okt.
Mit Hochpass 36dB/Okt

Tiefpass bei 2500Hz mit ebenfalls 36dB/Okt

Tiefpass 2005Hz 36dB/Okt

Was sagt mir das jetzt?

Hersteller/Typ will ich zunächst außen vor lassen. Meine Erfahrung in Foren ist, dass man dann wesentlich objektivere Antworten bekommt


[Beitrag von Snp_x am 13. Mrz 2015, 12:44 bearbeitet]
Snp_x
Ist häufiger hier
#6 erstellt: 13. Mrz 2015, 12:43
Achso: Der Eingangspegel dürfte nicht das Problem sein, ich gehe digital rein, die Wandlung passiert also im Gerät.
Soundscape9255
Inventar
#7 erstellt: 13. Mrz 2015, 12:47
Rohdaten wären nicht schlecht (Und die dazugehörige Samplingfrequenz)
Snp_x
Ist häufiger hier
#8 erstellt: 13. Mrz 2015, 13:04
Vielen Dank für die Hilfe!

Rohdaten heißt das ganze als *.pir aus Arta abspeichern?

Ich muss die Messung noch einmal wiederholen, der Eingangspegel war etwas zu hoch.
Soundscape9255
Inventar
#9 erstellt: 13. Mrz 2015, 13:46
Die Rohdaten sind die einzelnen aneinandergereihten Messwerte.
ehemals_Mwf
Inventar
#10 erstellt: 13. Mrz 2015, 15:01
Hi,

O.T.:
Snp_x (Beitrag #5) schrieb:
...Hersteller/Typ will ich zunächst außen vor lassen. Meine Erfahrung in Foren ist, dass man dann wesentlich objektivere Antworten bekommt ;)

...oder auch gar keine.
Ich zumindest bin eher abgeneigt zu antworten wenn ich mich nicht vorher zum Gerät informieren kann,
und zwar um unnötige - ausschweifende - ggfs. schlicht falsche Text-Elaborate, kurz Frust zu vermeiden.
Die wenigsten kennen die -- oft seltenen -- Geräte im Detail,
geschweige denn, dass gerade sie genau jetzt im Forum lesen...

Klar ist es nicht schön wenn von vielen Postern zuerst und manchmal ausschließlich die Gerätewahl kritisiert wird.
Aber damit musst du leben.

Gruss,
Michael
Anro1
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 13. Mrz 2015, 20:21
Hallo SNP X

habe/hatte x DSP Controller, Digi EQ´s im Einsatz keiner zeigte auch nur annähernd die von Dir
beschriebenen Verfärbungen, und messtechnisch ein Verhalten, so das alle Signalformen aus einem
Sinus derart verformt wären.

Ja, wenn man die Anlage und Musikmaterial wirklich sehr gut kennt, kann ich eine maybe eine
~ 2% klangliche Veränderung durch die zusätzliche AD/DA Wandlung vorallen bei der Ansteuerung
durch einen Röhrenpre ausmachen. Ich meine das Klirrspektrum der Röhre kommt nach der
zusätzlichen 2 fachen Wandlung nicht mehr so deutlich an.

Erst vor kurzen einen DSP Controller über SP/Dif mit Messsignalen Sinus/Dreieck/Rechteck versorgt.
Analog Ausgänge mit dem Scope geprüft, es kam beim Rechteck zu Über/Ausschwingen, und etwa verformter der Flanke, aber sonst zwischen 1 -10Khz nix was mich verwundert hätte.

12dB/Oct ist jetzt ja auch nicht gerade ein steiles Filter.
Viele DSP Controller bieten da bis zu 48dB/oct. mit x Zusatzfunktionen wie Para/Graf EQ, Compressor
Limiter etc. Also für mich hört sich für mich nach einem Geräte Defekt an. ?
Grüsse
h_sc
Ist häufiger hier
#12 erstellt: 14. Mrz 2015, 00:14
auch wenn der eingang digital ist, kann das system immer noch übersteuern. das spielt hersteller eine große rolle. wenn zu wenige oder garkeine bit oben zur verfügung stehen wird schnell übersteuert. aber selbst mit spielraum ist der ausgang wieder begrenzt wie der eingang.
Snp_x
Ist häufiger hier
#13 erstellt: 14. Mrz 2015, 00:30
So, anbei mal kurz zwei Oszibilder von gestern. Ein Dreieck (1kHz) kommt ohne Filter hinter der Weiche so raus:

IMG-20150310-WA0005

Und wenn ich einen 36dB/Oct. Hochpass dazu schalte (Trennfrequenz 250Hz) sieht es eher nach Haifischflosse aus:

IMG-20150310-WA0003

Ein Dreiecksignal hat ja mehr Frequenzanteile als die Grundfrequenz, aber darf es hinter der Weiche im Durchlassbereich so verformt aussehen?

Rechtecksignal versuche ich morgen noch einmal, das sieht noch viel schlimmer aus.


[Beitrag von Snp_x am 14. Mrz 2015, 00:30 bearbeitet]
audiophilanthrop
Inventar
#14 erstellt: 14. Mrz 2015, 00:44
Da ist offenbar noch ein Tiefpaß im Spiel (ich würde mal schätzen 1. Ordnung und wenige kHz). Ein derart steiler HP 2 Oktaven unter der Grundwelle sollte dem Dreieck eigentlich näherungsweise überhaupt nichts anhaben können.
h_sc
Ist häufiger hier
#15 erstellt: 14. Mrz 2015, 11:24
Filter mit hoher Ordnung drehen ganz schön an der Phase und dass auch ein gutes Stücken entfernt von der Trennfrequenz. Welche Güte hat das Filter?
Snp_x
Ist häufiger hier
#16 erstellt: 14. Mrz 2015, 15:03
Also ein weiterer Tiefpass war da nicht eingestellt. Die Filtergüte kenne ich leider auch nicht.
Wir reden hier auch nicht über 2-3% Verfälschung. Bestimmte Musikstücke werden durch die Verzerrungen (oder was auch immer es ist) völlig ruiniert. Ganz schlimm klingt ein Saxophon in bestimmten Tonlagen, aber auch ein Cello bekommt einen metallischen Charakter. Stimmen bleiben auch nicht völlig verschont. Ich kann diese Störung nur schwer beschreiben, es ist irgendwo zwischen Klirren und Kratzen und kommt primär vom Hochtöner.

Ich habe noch ein wenig mit Arta gespielt (digital aus dem Rechner raus und analog in den Mic/Line Eingang zurück), wenn ich einen Sinus-Sweep von 20Hz-20kHz durchlaufen lasse zeigt Arta 8-12 komplette Phasendrehungen an, die senkrecht von -180° zu +180° ansteigen und dann läuft die Phase linear wieder nach -180°. Kann das sein oder ist das ein Messfehler durch die Verarbeitungszeit in der Weiche?

Ein sauberes Rechteck bekomme ich mit meinem iPad leider nicht hin, sonst wäre das auf dem Oszi auch interessant gewesen, leider kommt bei 1kHz) aus dem iPad sowas raus:

1kHz_Rechteck_keine_filter

Mit meinem Hochpass mit 36db/Okt bei 250Hz wird daraus das hier:

1kHz Rechteck mit Hochpass bei 250Hz 36db/Okt

Wenn ich das jetzt mit einem Tiefpass bei 10kHz und ebenfalls 36dB/Okt. kombiniere kommt dieses wunderschöne Gebilde heraus:

1kHz REchteck Bandpass mit 36db/Okt. 250Hz/10kHz

Ein Dreick kann das iPad dagegen sauber ausgeben. Interessant: in einem Bandpass etwa in der Mitte der Trennfrequenzen macht die Weiche dann einen schönen Sinus daraus.

Ich weiß ich fische hier nur im Trüben und ARTA hat wahrscheinlich die meisten Antworten für mich, wenn ich denn nur damit einigemaßen umgehen kann...


[Beitrag von Snp_x am 14. Mrz 2015, 15:04 bearbeitet]
the_flix
Inventar
#17 erstellt: 14. Mrz 2015, 15:55
Lass dir doch mal von ARTA die Übertragungsfunktion des eingestellten Filters (Amplitude und Phase) anzeigen. Du musst dazu natürlich eine 2-Kanal-Messung durchführen und die Laufzeiten des Controllers kompensieren.

Wenn die Skalierung der Oszibilder identisch ist, sieht es für mich so aus, als ob mit Filterung ein höherer Pegel anliegt, was natürlich nicht sein darf. Aber auch sowas lässt sich im Frequenzbereich aus meiner Sicht einfacher darstellen.
NoobXL
Stammgast
#18 erstellt: 14. Mrz 2015, 16:01
Moin,


the_flix (Beitrag #17) schrieb:

Wenn die Skalierung der Oszibilder identisch ist, sieht es für mich so aus, als ob mit Filterung ein höherer Pegel anliegt, was natürlich nicht sein darf.


Doch, das darf und muss so sein.
An den Oszibildern sehe ich keine Auffälligkeit, nachgerechnet hab ich aber nicht...

Grüße
the_flix
Inventar
#19 erstellt: 14. Mrz 2015, 16:14
Oh wie peinlich, du hast natürlich recht.

Dennoch würde mich die Darstellung im Frequenzbereich interessieren.
audiophilanthrop
Inventar
#20 erstellt: 14. Mrz 2015, 17:42
Wenn man sich mal überlegt, wie so ein Rechteck im Frequenzbereich aussieht, dann könnte einem auch klar werden, warum das bei Ausgabe bei geschätzt 44,1 kHz Abtastrate nicht so gut rauskommt...
Der DAC im iPad scheint ein IIR-Digitalfilter zu haben - das paßt, die Jungs in Cupertino kaufen bei Cirrus Logic / Crystal ein.


[Beitrag von audiophilanthrop am 14. Mrz 2015, 17:42 bearbeitet]
Snp_x
Ist häufiger hier
#21 erstellt: 15. Mrz 2015, 17:19

the_flix (Beitrag #17) schrieb:
Lass dir doch mal von ARTA die Übertragungsfunktion des eingestellten Filters (Amplitude und Phase) anzeigen. Du musst dazu natürlich eine 2-Kanal-Messung durchführen und die Laufzeiten des Controllers kompensieren.


Danke für den Tipp.
2-Kanal Messung kriege ich hin, wie kompensiere ich die Laufzeiten? Über den zweiten Kanal?
the_flix
Inventar
#22 erstellt: 15. Mrz 2015, 17:55
FR2-Messung machen -> Recorder -> Crosscorrelation/Delay estimation -> accept -> Messung erneut durchführen

Danach sollte die Darstellung der Phase mehr Sinn ergeben. Die erste Messung würde ich ohne Filter machen, dann sollte die Ermittlung der Laufzeit am präzisesten sein.
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