LF-Testsignale, z.B. für Analyse v. Raumresonanzen

Hallo

Tönt interessant!

Was genau sind Sinus-Bursts?
Wie ist die cd denn zu bekommen?

Gruss deathlord

Bursts sind quasi kurze Ausschnitte von durchgehenden Sinuswellen, nur einige Wellenzüge lang. Und die Anfänge werden kurz, aber sanft ein- und ausgeblendet, damit es nicht knackt bzw. kaum andere Frequenzen als der Grundton vorhanden sind.

Damit kann man das Ein- und Auschwingen sowie den stationären Zustand untersuchen, eben besser wie mit Musik, Dauersinus oder Einzelimpulsen.

Die CD musst du dir selber machen, wie das geht ist in dem verlinkten Zip-Archiv beschrieben (readme.txt)

Grüße, Klaus

Hi,

was hältst Du denn von Sinc-Impulsen (Sinus x / x)?


Viele Grüße

Akustik_interessierter schrieb:

was hältst Du denn von Sinc-Impulsen (Sinus x / x)?

Äh, in dem Zusammenhang nichts. Denn es ist für die einzelnen Bursts eine Hüllkürve (an den Rändern) notwendig, die eben minimalste Verzerrungen erzeugt, und das ist eben eine Kosinus-förmige Hüllkurve, als Multiplikator geschrieben:
0.5 + 0.5*cos(x), x im Intervall [0, pi]

Grüße, Klaus

PS.: Wundere mich schon über die geringe Resonanz zu dem Thema, wo doch echt jeder dritte Thread sich darum dreht, dass es "irgendwie" wummert oder dröhnt...

Hi Klaus,

ich habe heute folgendes ausprobiert:

1. Ich habe mir eine Test-CD mit einem 10 sek. linearen Chirp gemacht (mit Octave).
2. Ich habe den Chirp über meine LS in meinem Raum ausgegeben und mit meinem Laptop aufgenommen.
3. Ich habe mit Octave die Faltung des aufgenommenen Chirps mit dem idealen Chirp (zeitlich einmal umgeklappt) berechnet. Heraus kommt - von einigen theoretischen Unklarheiten mal abgesehen - ungefähr die Raumimpulsantwort (RIA).

Die RIA habe ich mal abgespielt: klingt wie ein explodierender Silvesterknaller oder ein Händeklatschen. Ich war ziemlich beeindruckt, dass ich überhaupt aus einem Chirp ein solches Geräusch berechnen konnte. Als nächstes wollte ich mal ausprobieren, was ich damit anfangen kann. Außerdem wollte ich gucken, wie ich meine Test-CD und das Auswertungs-Programm noch verbessern kann.

Schön wären an dieser Stelle Kommentare zum für und wider von Chirps als Testsignalen für die Raumakustik.

Mit den Sinus x / x - Impulsen wollte ich die RIA in engen Frequenzbändern aufnehmen. Aber jetzt bin ich erst einmal auf der Spur des Chirps.

Wenn Du eine Sinusschwingung cosinusförmig modulierst, erhältst Du übrigens einen Doppelton. Wenn die Sinusschwingung die Frequenz f1 und die Cosinusschwingung die Frequenz f2 hat, erhältst Du einen Ton bei f1-f2 und einen bei f1+f2. Wenn der modulierte Ton außerdem noch kurz ist, erhältst Du anstatt des Doppeltons zwei überlagerte Sinc-Spectren bei den beiden o.g. Frequenzen. Das bedeutet, Du regst schon relativ breitbandig an. Das Sinc-Signal (Sinus t/t) wäre ebenfalls breitbandig, außerhalb seines Frequenzbereiches fällt es aber relativ scharf ab (theoretisch).

Da Du nicht mit einem reinen Cosinus modulierst, sondern mit einem Cosinus, dem ein Gleichanteil von 0.5 überlagert ist, erhältst Du als dritten Ton noch Deine Frequenz f1. Bei einer Raumresonanz wird der dritte Ton stark über die anderen beiden Töne angehoben. Man hört dann, so wie Du es beschrieben hast, eher einen durchgängigen Ton. Wird die Phase von Burst zu Burst um 180° gedreht, fehlt der dritte Ton. Die Schwebung der beiden Töne bei f1-f2 und f1+f2 wird dann wieder hörbar.

Deine Website und Deine Idee sind interessant!

Viele Grüße

Hallo,
hört sich interessant an, was du da machst... per Fernbeurteilung fällt mir dabei folgendes auf:

Mit einem linearen Sweep (Chirp finde ich keine schöne Bez.) jagst du doch dermassen schnell durch die Bässe, dass weder LS noch Raum hinterherkommen (mit ihren Zeitkonstanten von Sekunden, zum Teil), es wird auch sehr wenig Energie im unteren Frequenzbereich überhaupt reingepumpt. Also ich kann mir schwerlich vorstellen, dass damit ein sinnvolles Messergebnis für Bässe/Tiefmitten zu machen ist. Ich habe durch Versuche festgestellt, dass ein logarithmscher Sweep mit einem Vierteltonschritt pro Sekunde gerade noch langsam genug ist, um die Resonanzen halbwegs in die Sättigung zu bekommen -- und doch schon schnell genug, dass man die Änderungen mit Ohr oder Messgerät schnell erkennt. Mit den Einzelbursts sieht und hört man den Energieverlauf, also das extrem langsame Aufschwingen bei Resonanzen mit hoher Güte aber m.E. besser als mit einem statischen Sweep.

Was den Kosinus angeht, reden wir -- glaube ich -- etwas aneinander vorbei. Deine Beschreibung passt ja auf eine durchgehende Modulation mit dem Kosinus (egal jetzt ob mit oder ohne Gleichanteil), während ich aber eine Kosinus-Hüllkurve allein für die Flanken des Bursts verwende, also ein Fade-In/Fade-Out (kannst ja mal die Signale dir anschauen). Der Burstkern (Sinus) dazwischen ist immer 6 oder 7 Perioden lang, die Flanken (quasi ein halbes Hanning-Window) jeweils 2 volle Perioden, d.h. der Kosinus hat immer ein Viertel der Burstsfrequenz, und damit in den Flanken auch definierte und gewünschte Summen- und Differenzfrequenzen von 3/4*f und 5/4*f. Im Spektrogramm sieht man diese auch, aber doch stark unterdrückt (-40dB), genauso wie die Peakfrequenz keine Nadel sein kann, sondern etwas breiter ausfällt, aber dennoch ist die Anregung definitiv schmalbandig. Alles so wie es sein soll, für meine Zwecke. Doppeltöne oder die Differenzfrequenzen kann ich absolut nicht raushören, dafür ganz deutlich k2 und k3 der Woofer. Die beschriebenen Effekte in der Wahrnehmung der Lücken je nach vorhandenen Resonanzphänomen kann ich ganz klar allein auf die Anregung der stabilen und eindeutigen Grundfrequenz zurückführen.

Werde mir mal die Sache mit der Sinc-Funktion noch mal anschauen... auf jeden Fall bräuchte man ein Windowing, denn bis die Amplitude über bzw. wieder unter 1 Bit fällt, dauert es eine Weile (bei 16 Bit und 30Hz: EWIG). In jedem Fall kann ich die vielen signaltheoretischen Vorteile der Sinc-Funktion bei der Anwendung nicht ausnutzen, dewegen ist der Kosinus für mich das Werkzeug der Wahl.

Grüße, Klaus (zum Messen an Räumen -- eher selten, hören ist besser -- verwende ich ARTA)

PS: die Window-Funktion muss natürlich heissen (das "-" hatte sich verlaufen):
0.5 - 0.5*cos(x), x im Intervall [0, pi]

Hallo Klaus,

KSTR schrieb:

Hallo, Mit einem linearen Sweep (Chirp finde ich keine schöne Bez.) jagst du doch dermassen schnell durch die Bässe, dass weder LS noch Raum hinterherkommen (mit ihren Zeitkonstanten von Sekunden, zum Teil), es wird auch sehr wenig Energie im unteren Frequenzbereich überhaupt reingepumpt.

Den Einwand mit der Energie lasse ich gelten: Ich erwarte einen schlechten Störabstand der Messung (ich muss es aber erst noch durch die Auswertung bestätigen). Den Einwand mit der Zeit lasse ich teilweise gelten:

Zunächst hat ein idealer Chirp von t= minus unendlich bis plus unendlich eine Fouriertransformierte mit dem Betrag Eins. Die Phase geht, glaube ich, mit f^2. Der ideale Chirp gefaltet mit einem umgeglappten Chirp (Phase mit - f^2), ergibt einen Dirac-Impuls. Chirp gefaltet mit umgeklappten Chirp gefaltet mit RIA ergibt daher die RIA selbst (bis auf einen Vorfaktor).

Das Problem an der Sache ist aber, dass meine Zeit, der Speicherplatz von Octave, und die Nerven meiner Nachbarn nicht von t= minus unendlich bis plus unendlich reichen. Daher habe ich den Chirp auf 10 Sekunden begrenzt. Die Folge ist, dass die Fouriertransformierte nicht mehr eins ist, sondern wiederum durch ein Sinc-Spectrum verfälscht ist (Chirp-Fouriertransformierte gefaltet mit Sinc-Funktion). Die FFT meines Chirps zeigt deutliche Schwingungen mit 0,1Hz-Abstand der Maxima, die eine Folge der zeitlichen Begrenzung sind.

Ein weiteres Problem ist, dass ich nicht weiß, wie sehr der Quarz in meinem CD-Player und der in meiner Soundkarte voneinander abweichen. Ich habe mir auch noch keine Gedanken gemacht, wie genau die beiden überhaupt übereinstimmen müssen. Sicherlich laufen beide Chirps (in Octave erzeugter und von der CD abgespielter) mit zunehmender Dauer des Chirps auseinander. Mir ist nur noch nicht ganz klar, welchen Effekt das hat, und wie lang ein Chirp denn maximal sein darf.

Um dieses Problem zu eliminieren wollte ich auch noch Synchronisationsimpulse (PN oder kurze Chirps) mit auf die CD setzen. Damit könnte ich die Abweichungen erfassen. Die Frage ist nur, ob sich der ganze Aufwand lohnt.

Ich suche auch noch nach alternativen, besseren, Testsignalen/Messverfahren. Vor allen Dingen möchte ich im Bassbereich mehr Energie haben, da ich dort die RIA am genauesten Vermessen möchte.

Viele Grüße
Niels

P.S.: "Chirp" ist der tatsächliche Fachbegriff - nach dem Zirpen der Fledermäuse, die mit dem gleichen Signal (allerdings im Ultraschallbereich) ihre Umgebung akustisch abtasten.

... und das beste ist:

Fledermäuse müssen keine Bücher über Signalverarbeitung lesen und können Octave überhaupt nicht bedienen!

KSTR schrieb:

Was den Kosinus angeht, reden wir -- glaube ich -- etwas aneinander vorbei. Deine Beschreibung passt ja auf eine durchgehende Modulation mit dem Kosinus (egal jetzt ob mit oder ohne Gleichanteil), während ich aber eine Kosinus-Hüllkurve allein für die Flanken des Bursts verwende, also ein Fade-In/Fade-Out (kannst ja mal die Signale dir anschauen). Der Burstkern (Sinus) dazwischen ist immer 6 oder 7 Perioden lang, die Flanken (quasi ein halbes Hanning-Window) jeweils 2 volle Perioden, d.h. der Kosinus hat immer ein Viertel der Burstsfrequenz, und damit in den Flanken auch definierte und gewünschte Summen- und Differenzfrequenzen von 3/4*f und 5/4*f. Im Spektrogramm sieht man diese auch, aber doch stark unterdrückt (-40dB), genauso wie die Peakfrequenz keine Nadel sein kann, sondern etwas breiter ausfällt, aber dennoch ist die Anregung definitiv schmalbandig. Alles so wie es sein soll, für meine Zwecke. Doppeltöne oder die Differenzfrequenzen kann ich absolut nicht raushören, dafür ganz deutlich k2 und k3 der Woofer. Die beschriebenen Effekte in der Wahrnehmung der Lücken je nach vorhandenen Resonanzphänomen kann ich ganz klar allein auf die Anregung der stabilen und eindeutigen Grundfrequenz zurückführen.

O.K verstanden. Trotzdem ist bei den Bursts mit Phasenwechsel die Grundfrequenz f nicht im Signal enthalten, wogegen sie es bei den Bursts mit kontinuierlicher Phase ist. Einen Doppelton hört man nicht unbedingt als zwei separate Töne. Zwei dicht nebeneinander liegende Töne ergeben eine Schwebung, also einen auf und abschwingenden Sinus.

Viele Grüße
Niels

Akustik_interessierter schrieb:

O.K verstanden. Trotzdem ist bei den Bursts mit Phasenwechsel die Grundfrequenz f nicht im Signal enthalten, wogegen sie es bei den Bursts mit kontinuierlicher Phase ist. Einen Doppelton hört man nicht unbedingt als zwei separate Töne. Zwei dicht nebeneinander liegende Töne ergeben eine Schwebung, also einen auf und abschwingenden Sinus.

Hallo Niels, ich wundere mich jetzt ehrlich etwas, wie du zu diesen Aussagen im Bezug auf meine Signale kommst, denn mess- wie hörtechnisch ist dem nicht so -- keine Schwebungen, keine Auslöschungen. Du wirst mir glauben, dass ich in den 5 Jahren der Benutzung mit den Auswirkungen vertraut bin (und ich bin auch Musiker, nebenbei). Aber höre und messe die Signale selber (das war ja Sinn der ganzen Aktion).

Akustik_interessierter schrieb:

Ein weiteres Problem ist, dass ich nicht weiß, wie sehr der Quarz in meinem CD-Player und der in meiner Soundkarte voneinander abweichen. Ich habe mir auch noch keine Gedanken gemacht, wie genau die beiden überhaupt übereinstimmen müssen. Sicherlich laufen beide Chirps (in Octave erzeugter und von der CD abgespielter) mit zunehmender Dauer des Chirps auseinander. Mir ist nur noch nicht ganz klar, welchen Effekt das hat, und wie lang ein Chirp denn maximal sein darf. Um dieses Problem zu eliminieren wollte ich auch noch Synchronisationsimpulse (PN oder kurze Chirps) mit auf die CD setzen. Damit könnte ich die Abweichungen erfassen. Die Frage ist nur, ob sich der ganze Aufwand lohnt.

Äh, nimm doch einfach mit dem zweiten Kanal der Soundkarte das CD-Signal direkt auf und falte damit -- oder lass gleich alles über die Soundkarte laufen, d.h. ein Kanal Loopback und Ansteuerung des Verstärkers, der andere nimmt das Mikrofonsignal auf. Und nimm einen logar.Sweep, z.B. meinen, der in 96 Sekunden 96 Vierteltonschritte durchläuft von 27.5Hz bis 440Hz.

Wie schon gesagt, würde ich für solche Messungen ARTA nehmen (ist Freeware) und nur das von Hand oder per Octave rechnen, was damit nicht geht...

Grüße, Klaus

[quote="KSTR"]
Hallo Niels, ich wundere mich jetzt ehrlich etwas, wie du zu diesen Aussagen im Bezug auf [i]meine[/i] Signale kommst, denn mess- wie hörtechnisch ist dem nicht so -- keine Schwebungen, keine Auslöschungen. Du wirst mir glauben, dass ich in den 5 Jahren der Benutzung mit den Auswirkungen vertraut bin (und ich bin auch Musiker, nebenbei). Aber höre und messe die Signale selber (das war ja Sinn der ganzen Aktion).
[/quote]

Hallo Klaus,

aufgrund der Beschreibung auf Deiner Website. Du sagst, bei dem Sinus mit kontinuierlicher Phase hört man in der Nähe der Resonanz eher einen durchgängigen Ton, während bei den gegenphasigen Bursts die Pause deutlich hörbar ist.

Die Phasenwechsel lassen sich mathematisch als Multiplikation mit einer Rechteckschwingung ohne Gleichanteil beschreiben (zusätzlich multiplizierst Du noch die Hüllkurve für die Flanken der Bursts dran). Da die Rechteckschwingung keinen Gleichanteil hat, hat der modulierte Sinus auch keinen Anteil (exakt) bei f - anders ist es, wenn Du keine Phasenwechsel vornimmst. Dann ist der Anteil bei f wieder da - durch die RIA wird er dann wahrnehm- und messbar.

Die Schwebung zeigt sich z.B. in Form der deutlich hörbaren Pause zwischen den Bursts bei gegenphasiger Ansteuerung.

Ich habe also Deinen Aussagen und Beobachtungen gar nicht wirklich widersprochen, sondern sie nur theoretisch erklärt.

Ich komme hier sehr stark von der theoretischen Seite. Daher kann es sein, dass ich Effekte beschreibe, die theoretisch zwar existieren, aber zunächst noch nicht messbar sind - z.B. könnte die Frequenzauflösung eines Spektrum-Analysators (oder FFT-Funktion beim Oszilloskop) zu grob sein, dass man die einzelnen Töne, aus denen sich ein periodisches Signal zusammensetzt nicht messen kann, sondern nur einen breiteren "Spike" sieht.

Ich schau mal, was sich hinter ARTA verbirgt. Vielen Dank für den Hinweis!

Viele Grüße
Niels

Hi!

Die Sache mit dem Chirp scheint ganz gut zu funktionieren. Ich sehe ein Resonanzverhalten mit vielen Maxima und vielen tiefen Einbrüchen. Außerdem habe ich mal die Antwort meines Raumes auf einen Schwingungsimpuls berechnet. Man erkennt einen schönen langsamen Abfall der Amplitude, nachdem der Schwingungsimpuls abgeschaltet wurde. Ich schätze, dass die 60dB-Nachhallzeit bei 60Hz in etwa bei 1.4-1.5 Sekunden liegt. Aufgrund des Störabstandes kann ich aber nur eine 30dB-Nachhallzeit direkt messen (0.7s).

Bei 5kHz liegt die 30dB-Nachhallzeit bei ca. 0,15s.

Also: meine Vorgehensweise würde ich direkt weiterempfehlen.

Trotzdem: Widerspruch willkommen!

Viele Grüße
Niels

Hi Klaus,

gute Sache, genau das suche ich schon seit einiger Zeit.

@all
Leider kann ich für einige Zeit an meinem PC nicht brennen. Wenn mir jemand eine Kopie der CD schicken könnte (klar, gegen Entgelt, auch im voraus), wäre ich für eine PM dankbar.

Gruß, Stephan

...schubs...

KSTR schrieb:

...schubs...

Danke für den "schubs"!!
Deine Testsignal-CD ist der HAMMER!!
Ich habe sowas vor einiger Zeit aus der Not heraus auch mal gebaut, aber ich muss gestehen: Gegen Dein Projekt hier waren meine Versuche wie eitel haschen nach dem Wind.

Respekt!!

Auch noch mal *schubsen* und sich damit den Thread pinnen tut.


Lohnt sich



Grüsse Andy

na hui, hab den wohl etwas übersehen. Na dann auch mal ein "Schubs" von mir, damit er vorallem auch bei mir in die Eigenen Beiträge reinkommt

werd mir mal die CD bei Gelegenheit anhören, bzw testen

Hallo Klaus,

werde meine MÜLLBOX mit Deiner CD antesten!


Detlef