Raumeinfluss bei Bassdipolen

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deathlord
Inventar

#1 erstellt: 11. Jul 2010, 14:14

Hallo allerseits

Wie manche von euch wissen, interessiert mich das Thema Bassdipol ungemein. Siehe z.B.

hier.

In sehr geringem Hörabstand eingesetzt, scheinen diese Bässe in Sachen Linearität und Präzision kaum zu übertreffen. Jedenfalls empfinde ich die Bassqualität subjektiv als völlig überlegen, verglichen mit allen geschlossenen/BR-Systemen die ich bisher hören konnte. Der Bass ist bereits bei geringem Pegel am ganzen Körper deutlich spürbar, unglaublich präzise und enorm tief reichend.

Als Ursache für diese Stärken wird der geringe Raumeinfluss genannt. Ziel dieses Threads soll es sein, dem Raumeinfluss bei Bassdipolen etwas auf den Grund zu gehen. Mich nimmt wunder, weshalb sie so gut funktionieren und wo die Grenzen liegen.

Ich beginne hier mit einer Reihe von Messungen, welche den Einfluss des Hörabstands untersucht. Lautsprecher ist ein A&D Audio R 1830 (46 cm PA Bass) in einer runden Schallwand (Durchmesser: 80cm). Gemessen wurde mit

acourate LSR im Hörraum (4x4x2.3 m, Position des Basses: in der Raummitte, hinter dem Hörplatz, auf 1 m Höhe).

Zuerst die Frequenzgänge:

(für volle Auflösung ins Bild klicken)

Zwei Dinge springen sofort ins Auge:
- der Pegel fällt mit zunehmendem Abstand massiv ab
- der Frequenzgang verändert sich bis 70 cm (=Hörplatz) praktisch nicht

Wenn man noch ein Wenig genauer hinsieht, kann man erkennen, dass der Pegel in ziemlich eigensinniger Weise abfällt. Man könnte erwarten, dass er pro Entfernungsverdoppelung gleichviel abfällt. Er fällt jedoch zwischen 20 und 40 cm wesentlich stärker ab, als vorher und nachher.
Ich schreibe den anfangs zunehmenden Abfall dem akustischen Kurzschluss, den später abnehmenden Abfall dem Raum zu.
Man möchte meinen, wegen dem akustischen Kurzschluss müssen tiefere Frequenzen schneller abfallen. Das ist zumindest bis 70 cm nicht der Fall.

Die bisherigen beobachtungen legen nun den Schluss nahe, dass der Raumeinfluss in kleinem Abstand zum Treiber sehr gering ist und erst für Abstände grösser 70 cm deutlich zu Tage tritt. Um das genauer zu untersuchen, habe ich die gemessenen Impulsantworten in Arta als Wasserfälle dargestellt. Ich habe hierfür die Burst Decay Darstellung gewählt, weil sie mir informativer und zuverlässiger erscheint als das CSD.

1 cm:

10 cm:

20 cm:

40 cm:

70 cm:

160 cm:

Diese Resultate kann ich mir ehrlich gesagt nicht so recht erklären. Im 4x4 m-Raum habe ich prominenterweise eine ausgeprägte Raummode bei 40, und eine bei 80 Hz. Beide sind bereits in 1 cm Abstand überdeutlich zu sehen. Wobei ich nicht ganz verstehe, warum die 40 Hz-Mode bei 50 Hz erscheint.
Interessant ist, dass sich das Verhalten bei 30 und 80 Hz bei zunehmendem Abstand kaum ändert. deutliche Änderungen gibt es jedoch dazwischen. Die Resonanz bei 50 Hz wird breiter und schwing länger nach. Allerdings sieht man erst ab 40 cm Abstand eine nennenswerte Änderung. In 20 cm Abstand scheinen noch ebensogute Nahfeldbedingungen vorzuliegen, wie in 1 cm Abstand (obwohl der Pegel schon um gut 6dB gefallen ist).

Die Hypothese, dass der Raumeinfluss bei zunehmendem Abstand stärker wird, wird von den Wasserfällen also nur zwischen 35 und 70 Hz gestützt. Möglicherweise kommt die Resonanz bei 80 Hz vom "Gehäuse" und jene unterhalb von 30 Hz vom Chassis. Das würde erklären, warum sie sich mit zunehmendem Abstand nicht ändern.

Hier noch eine Loopback-Messung der Soundkarte (RME HDSP9632):

Die Messung zeigt ein gleichmässiges Nachschwingen über den gesamten Frequenzbereich, siehe dazu auch

hier.

Weitere Messungen sind schon vorgesehen. Ich freue mich auf Kommentare und Anregungen.

Grüsse
Oliver

Used2Use
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 14. Jul 2010, 13:18

Ich les in deinen Messungen deutlich unter 50Hz ab :?, aber da gibts auch so gut wie keine Skala um das zu beurteilen. Zumindest muß man den schrägen Rand zur Rechten paralellverschieben.

Auf der FG-Messung sieht man sie auch bei ~44Hz, oder steh ich jetzt komplett auf dem Schlauch. Paar Hz kommen allein schon von der Hitze, sofern vorhanden. Ist man eigendlich ein Fanatiker nur weil man die Temperatur über die Schallgeschwindigkeit ausdrückt? Wie auch immer, bei mir hats heut ~351m/s. Von daher könnts auch sein das ich komplett danebenliege.

>>Möglicherweise kommt die Resonanz bei 80 Hz vom "Gehäuse"

Oder von der Wand dahinter, sofern sie eine Rigipsplatte ist besteht da Hoffnung. Vielleicht mal einen Sinus draufjagen und schauen ob sich da was tut. Oder das ganze Teil schwingt, ist nicht ganz auszuschließen ohne das Gehäuse zu kennen.
Wie sieht denn das "Gehäuse" aus?

>>Man möchte meinen, wegen dem akustischen Kurzschluss müssen tiefere Frequenzen schneller abfallen.

100% Fernfeld beginnt ansich bei Membrandurchmesser * 5.

deathlord
Inventar

#3 erstellt: 15. Jul 2010, 19:41

Used2Use schrieb:

Ich les in deinen Messungen deutlich unter 50Hz ab :?

Ja stimmt, die Mode scheint bei 40 Hz zu beginnen und verschiebt sich dann in Richtung 50 Hz.

Wie sieht denn das "Gehäuse" aus?

Ungefähr

so. Allerdings habe ich mittlerweile zwischen den Seitenwänden noch verstärkt.

Ich werde mal im Garten messen, dann kann ich vergleichen, was Raum ist und was nicht.

100% Fernfeld beginnt ansich bei Membrandurchmesser * 5

Das wäre dann schon ausserhalb des Raumes...

bei mir hats heut ~351m/s

deathlord
Inventar

#4 erstellt: 24. Jul 2010, 17:47

So, ich habe nochmals gemessen. Diesmal ohne Frequenzweiche von 10 bis 200 Hz. Das Nachschwingen bei 80 Hz wird dadurch wesentlich geringer. Rechts davon ist die Messung im Garten:

Der Unterschied sollte nun den Raumeinfluss darstellen. Der ist in 1 cm Abstand recht gering.
In der Freifeldmessung scheint oberhalb von 80 Hz schon etwas ein Bisschen zu resonieren. Mit zunehmender Frequenz wird es schlimmer, ich weiss jedoch nicht, wieviel davon wirklich vom Sub selbst kommt und wieviel von den umliegenden Hauswänden (> 5 m entfernt).
Jedenfalls ist das Abklingen unterhalb von 80 Hz im Freifeld beeindruckend gleichmässig.
Was ich daraus schliesse: Der Treiber/Gehäuse verhalten sich nahezu perfekt. Das Nachschwingen in den früheren Messungen ist fast ausschliesslich dem Raum zuzuschreiben.

Used2Use
Hat sich gelöscht

#5 erstellt: 26. Jul 2010, 13:47

>>Ja stimmt, die Mode scheint bei 40 Hz zu beginnen und verschiebt sich dann in Richtung 50 Hz.

Wie man sieht verschiebt sich die Mode über die Frequenz. Angeben würde man sie wohl dennoch mit 40Hz, da ist sie voll ausgebildet.

Wenn du in 1cm Abstand zur Membran gemessen hast dürfte das Nachschwingen vom Treiber kommen. Muß nichtmal die Membran sein, vielleicht resoniert die Zentrierung o.Ä.
Andererseits, die Reso ist erst erkennbar nachdem der Pegel um ca. 40dB gesunken ist, ist wohl eher von akademischen Interesse.

>>100% Fernfeld beginnt ansich bei Membrandurchmesser * 5
>>Das wäre dann schon ausserhalb des Raumes...

Der Bereich in dem der Dipol wirklich gut klingt ist natürlich kleiner. Eigendlich wollt ich nur auf den Zusammenhang aus Membrangröße und Nahfeldradius hinweisen. Bei mir sinds 30cm Abstrahlungsbreite und 50cm Hörabstand = Fläche x 1.66, bei dir wärs Faktor 1.75 - liegen recht nah beieinander.
Ewig wird man den Dipol nicht skalieren können ohne den Raum berücksichtigen zu müssen, aber für eine grobe Schätzung dürfte es reichen. Ich wollt eh schon länger meine 4 25cm Treiber in eine Schallwand schrauben, ansich müsste ich damit auch nahe 70cm Hörabstand erreichen können.

Ich werd mal deinen Raum simulieren, Dipol in der Raummitte hatte ich noch nicht.

EDIT

So ganz passts nicht zu deinen Messungen. Was insofern interessant ist als die Simus meiner Dipole zu meinen Messungen passen. Vielleicht fällt dir ja was dazu ein, ggF. könntest du eine komplett unentzerrte Messung machen.

Ich hab übrigens nur die Wände simuliert, Moden zwischen Decke und Boden werden keine dargestellt.

[Beitrag von Used2Use am 26. Jul 2010, 15:25 bearbeitet]

deathlord
Inventar

#6 erstellt: 31. Jul 2010, 15:57

Used2Use schrieb:

Wie man sieht verschiebt sich die Mode über die Frequenz. Angeben würde man sie wohl dennoch mit 40Hz, da ist sie voll ausgebildet.

Was sieht man hier genau? Mir sind die Grafiken nicht ganz klar.

Wenn du in 1cm Abstand zur Membran gemessen hast dürfte das Nachschwingen vom Treiber kommen. Muß nichtmal die Membran sein, vielleicht resoniert die Zentrierung o.Ä.
Andererseits, die Reso ist erst erkennbar nachdem der Pegel um ca. 40dB gesunken ist, ist wohl eher von akademischen Interesse.

Da hast du wohl recht.

Der Bereich in dem der Dipol wirklich gut klingt ist natürlich kleiner. Eigendlich wollt ich nur auf den Zusammenhang aus Membrangröße und Nahfeldradius hinweisen.

Wie sieht der denn für Bassdipole aus? Wie weit reicht deiner Meinung nach der Bereich, wo es noch gut klingt? In meinen burst decays sollte man das doch sehen können.

So ganz passts nicht zu deinen Messungen.

Front- und Centerlautsprecher befinden sich in einer Wandaufdoppelung aus Spanplatten eingebaut, welche die Raumgeometrie in einer Ecke ändert. Vielleicht liegt's daran.

ggF. könntest du eine komplett unentzerrte Messung machen.

Die beiden letzten Diagramme waren bereits ohne Entzerrung (Messignal direkt in die Endstufe).
Ich stelle hier noch mal die burst decays (im Raum) für zunehmenden Abstand in derselben Darstellung (10-200Hz, unentzerrt) rein:

Used2Use
Hat sich gelöscht

#7 erstellt: 31. Jul 2010, 17:27

>>Was sieht man hier genau? Mir sind die Grafiken nicht ganz klar.

Bin da wohl schon betriebsblind :). Man sieht einen Raum von oben. Dargestellt wird die Druckverteilung, die Quellen sind als rote Punkte zu erkennen, es handelt sich um Dipole.
Der Druck wird als Farbcode dargestellt, die Skala kennt man höchstwahrscheinlich - geht von Rot über Orange und Gelb nach Grün, dann Blau. Hier sind eigendlich die Basslöcher am interesantesten, sie sind Blau dargestellt.
Erste Mode des Raums liegt bei genau 40Hz, Druck an den Wänden und Bassloch genau mittig im Raum - wie mans halt kennt. Bei 30Hz und 50Hz ergeben sich allerdings ebenfalls Basslöcher, nur an anderen Stellen und etwas anderst geformt. Auch die Druckknoten verschieben sich. Dadurch kann man in einem Raum mit einer Mode bei 40Hz je nach Messpunkt auch mal eine Mode bei 50Hz messen.

>>Wie sieht der denn für Bassdipole aus? Wie weit reicht deiner Meinung nach der Bereich, wo es noch gut klingt?

Ich beziehe mich hier immer auf Bassdipole im Raum, wenn nicht sag ichs dazu.

Keine Ahnung, ich pers. lös das über Hörtests. Z.Z liegt die Vermutung nahe, daß sie bis Membrandurchmesser * 1.66 gut funktionieren - aber das hab ich nur von unser beider Erfahrung abgeleitet. Wobei du noch weiter entfernt guten Bass hast, aber da beschuldige ich deinen Raum.

>>Die beiden letzten Diagramme waren bereits ohne Entzerrung (Messignal direkt in die Endstufe).
Ich stelle hier noch mal die burst decays (im Raum) für zunehmenden Abstand in derselben Darstellung (10-200Hz, unentzerrt) rein:

Danke, seh eh schon meinen Fehler. Deine 45er Mode scheint sehr breit zu sein - was gut ist. Kann an den Möbeln oder der Bausubstanz liegen, irgendetwas in deinem Raum dämpft sie stark runter.

Die erste Simu deines Dipols machte ich in einem fast schallharten Raum. Dabei war das Nahfeld eher klein, bereits bei 40cm Abstand deutliche Moden erkennbar - bei deinen Messungen ist das allerdings nicht der Fall.
Mit einem etwas höheren Absorbtionskoeffizienten komm ich der Wahrheit schon näher.

Grob stimmts inzwischen, keine bösen Peaks mehr - nur eine Senke die du nicht gemessen hast (die ist nur lokal, sprich deine Möbel könnten einfach schon so stark reflektieren das sie im realen Raum an einer anderen Stelle zu finden wäre oder sie sich quasi ausmittelt). Nachdem inzwischen klar ist, daß dein Raum mehr ist als ein schallharter Würfel, würd ich das nicht überbewerten.
Der Absorbtionskoeffizient ist 0.8 (für die ganze Oberfläche), was im Bass schon sehr viel ist. Natürlich nur Kaffeesudleserei, aber das dein Raum im Bass nicht signifikant absorbiert ist zumindest ausgeschlossen.

deathlord
Inventar

#8 erstellt: 02. Aug 2010, 20:40

Danke für die Erklärungen.

Deine 45er Mode scheint sehr breit zu sein - was gut ist. Kann an den Möbeln oder der Bausubstanz liegen, irgendetwas in deinem Raum dämpft sie stark runter.

Dass die Backsteinwände sich bei 45 Hz stark bewegen, kann ich mir fast nicht vorstellen. Ich habe 3 m^2 Fensterfront sowie eine Tür, sonst ist alles hart.
Allerdings habe ich hinter den Spanplatten vom Wandeinbau 2 m^3 Glaswolle eingebaut. Hier eine JustT60 Messung vorher/nacher:

Ich habe der Messung damals nicht so recht vertraut, da mir ein so starker Effekt von Glaswolle bei 40 Hz nicht realistisch erschien. Vielleicht wirken aber die Spanplatten als gigantischer Plattenreso (Gesamtfläche ~10 m^2)?

Used2Use
Hat sich gelöscht

#9 erstellt: 05. Aug 2010, 10:20

>>Ich habe der Messung damals nicht so recht vertraut, da mir ein so starker Effekt von Glaswolle bei 40 Hz nicht realistisch erschien

Ist er auch nicht, auch wenn Anhänger von Kantenabsorber mitunter recht optimistische Grenzwerte annehmen - so weit geht wohl keiner.

>> Vielleicht wirken aber die Spanplatten als gigantischer Plattenreso (Gesamtfläche ~10 m^2)?

Wird wohl so sein. Wobei 10m² nichtmal gigantisch sind, allerdings groß im Vergleich zu dem was sonst so gebaut wird. Andere nutzen gleich alle Wände als Plattenschwinger - dann haut auch der BR-Sub hin.

Wie hast du das Teil in etwa aufgebaut? Streben, Material, Bautiefe..

Wie genau wurde der Messpunkt eingehalten?
Die RT60 ist je nach Messpunkt recht unterschiedlich, natürlich darf auch die Quelle nicht verschoben werden.

deathlord
Inventar

#10 erstellt: 06. Aug 2010, 20:40

Used2Use schrieb:

Wie hast du das Teil in etwa aufgebaut? Streben, Material, Bautiefe..

Skizze sowie weitere Details findest du

hier.
Hab diesen (meinen) thread nicht auf Anhieb wieder gefunden. Jenes Projekt ruht leider aus Zeitmangel seit geraumer Zeit.
Material ist Spanplatte 19mm, pro Platte vier sehr starke Verstrebungen zu Wand hin auf ca. 80 und 180 cm Höhe.

Wie genau wurde der Messpunkt eingehalten?
Die RT60 ist je nach Messpunkt recht unterschiedlich, natürlich darf auch die Quelle nicht verschoben werden.

Da hatte ich damals sehr genau darauf geachtet, die Mikroposition war zwischen der Vorher- und der Nachhermessung weniger als 1 cm verschoben, LS sind eh fix.
Warum die alten Abklingspektren so ander aussehen, bin ich mir gerade am Überlegen, wird wohl mit den Anregungssignalen zu tun haben.

Used2Use
Hat sich gelöscht

#11 erstellt: 06. Aug 2010, 22:22

>>Warum die alten Abklingspektren so ander aussehen, bin ich mir gerade am Überlegen, wird wohl mit den Anregungssignalen zu tun haben.

Das Burst-Decay gibt die Zeit in Perioden aus. Daher gibts da auch nicht das "Problem" das niedrige Frequenzen durch ihre längeren Perioden nicht so schnell ausschwingen können wie hohe Frequenzen.

Bei den schweren Platten und dem teilweise recht hohen Abstand zur Wand ist die Wirkung um die 30Hz keine Überraschung. Allerdings scheinen sich die Carma-Messungen im alten Thread und die RT60-Messung teilweise zu widersprechen, allerdings ist die RT60 nicht sehr gut aufgelöst. Wenn man nicht genau an den Moden misst kommt es leicht zu missverständlichen Daten.

>>pro Platte vier sehr starke Verstrebungen zu Wand hin auf ca. 80 und 180 cm Höhe.

Sind die einzelnen Platten nur am Rand fixiert? Oder hast du auch Querstreben verwendet - was die Wirkung stark vermindern würde.

[Beitrag von Used2Use am 06. Aug 2010, 23:13 bearbeitet]

deathlord
Inventar

#12 erstellt: 07. Aug 2010, 12:58

Used2Use schrieb:

Sind die einzelnen Platten nur am Rand fixiert? Oder hast du auch Querstreben verwendet - was die Wirkung stark vermindern würde.

Die Platten stehen auf dem Boden und sind zumeist nur durch Querstreben mit dem Mauerwerk verbunden. Die Querstreben sind allerdings nahe am Rand der Platten.

Ob man wohl die Resonanzfrequenz der Platten durch anschlagen gemessen bekommt?

Used2Use
Hat sich gelöscht

#13 erstellt: 07. Aug 2010, 23:41

Hmm, ich glaub die vernüftigste Messung hast du schon gemacht. Die Carmamessung zeigt einige Veränderungen, die könnte man mal genau auswerten.

Ich hab sowas mal mit einer alten Plattennadel als Schwingungsaufnehmer gemessen. Zumindest die Lage der Plattenmoden bekommt man so gemessen, allerdings braucht man jede Menge Messpunkte. Das Stativ hab ich mit Hantelscheiben beschwert, die Trägheit sollte das Teil so ruhig halten, daß man nicht die Vibrationen des Stativs mitmisst (ist ja eine Relativmessung, wenn das Stativ über den Boden zum Schwingen gebracht wird misst man alles Mögliche...). Angeregt wurde mit einem Sub über langsamen Gleitsinus.
"Kalibrieren" kann mans über eine Messung der Submembran. Ist halt ordendlich gepfuscht, aber bei dem was ein richtiger Schwingungsaufnehmer kostet...

Wäre das Teil luftdicht könnte man mit dem Mikro im Absorber messen. Das Mikro müsste sich in der Ecke des Raums befinden, glaub aber nicht das du da noch rankommst.

Wirklich problematisch an der Klopfmethode im Vergleich zur Raummessung oder der Messung des eingeschwungenen Zustandes ist, daß wenn die Resonanz des Absorbers gut gedämpft ist er aperiodisch "schwingt" - also garnicht. In dem Fall hätte man in der Raummessung maximale Wirkung, aber direkt an der Platte oder im Absorber passiert nur sehr wenig das man messen könnte. Die Platte nimmt in dem Fall den Druck auf, gibt nach, verbraucht dabei schon die ganze Bewegungsenergie und kehrt in die Nulllage zurück. Ausschwingen tut sie also nichtmal.
Ausschwingen kann sie nur wenn die Dämpfung eher schwach ist, dann benötigt sie mehrere Perioden um wieder zur Ruhe zu kommen - das wäre auch leicht Messbar.

Übrigens, bei RoomEQ, wurde dir im letzten Thread schon empfohlen, kann man die Messungen übereinanderlegen. So ists sehr einfach Unterschiede zu visualisieren, auch solche die man nicht sofort erkennt.

[Beitrag von Used2Use am 07. Aug 2010, 23:43 bearbeitet]

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