Ab-/Rundstrahlverhalten und Bündelungsmaß

O.Mertineit
inaktiv
Beiträge: 755
Registriert: 07.05.2012, 11:42
Wohnort: Reinheim bei Darmstadt
Kontaktdaten:

Beitrag von O.Mertineit »

NNEU hat geschrieben: Das ganze bewegt sich jetzt jedoch in eine Richtung die mit B&O nichts mehr zu tun hat.
Hallo Noel,

... die Hochtonbündelung, die sich in der "Wide" Einstellung" der "Beolab 90" im oberen Hochton relativ stark an die "Narrow" Einstellung annähert, war für mich schon ein bemerkenswerter Aspekt.

Melomane hat geschrieben: Ich weiß nicht, ob die Bändchenhochtöner meiner Adams A7 im Sinne der Definition genug bündeln, aber wenn ich da nicht exakt in Position sitze, wird es "wuschig" im Klang = Brillanz weg und verwaschen-langweilig. ...
Hallo Jochen,

die AMTs Deiner LS lassen von der abgestrahlten Gesamtenergie spätestens oberhalb ca. 6Khz stark nach. Sie bündeln dann vertikal noch stärker als horizontal, was per se kein "schlimmes" Verhalten ist (anders herum wäre es schwieriger ...)

Es ist bei diesen LS sicher empfehlenswert, die Hochtöner in Höhe der Ohren zu haben, oder sie ersatzweise vertikal etwa auf die Ohren am Hörplatz auszurichten, falls eine Aufstellung direkt auf Ohrhöhe nicht machbar ist.

Der vertikale Winkel unter dem der LS hinsichtlich des Übernahmebereiches (um ca. 2,2 ... 2,5Khz) am ausgewogensten klingt (falls nicht auf der Achse rechtwinklig zur Schallwand ...) will natürlich in dem Kompromiss auch berücksichtigt werden, falls Du keine weiteren Korrekturen verwendest ...

Der Hochtonverlust im Direktschall bei rein horizontaler Bewegung aus der Achse heraus ist noch etwas merklicher als bei einer gewöhnlichen Kalotte, da dürften aber auch keine "Welten" mehr dazwischen liegen. Horizontal würde ich je nach Umgebung ebenfalls auf den Hörplatz oder "nur ganz leicht dahinter" einwinkeln.

Weil dieser LS kein sehr gleichmäßiges Rundstrahlverhalten hat, sind diffusierende und breitbandig etwas absorbierende Objekte, wie z.B. Bücherregale (unregelmäßig und mit gewisser Tiefe, links u. rechts jedoch im Mittel symmetrisch) nicht schlecht.

Allerdings dürfen seitlich auch kleinere glatte Flächen dabei sein, die direkt auf den Hörplatz reflektieren, um den "Glanz" beim seitlichen Schalleinfall nicht ganz zu verlieren. Seitenwände mit zum Hochton hin ansteigender Absorbtion (z.B. dünne offenprige Schaumstoffmatten, Wandteppiche/Textilien mit geringen Wandabständen etc. ) wären für diesen LS "Gift". Wenn Absorption, dann eher breitbandig mit teilflächig verschlossenen Poren, um den obersten Hochton nicht zu stark zu absorbieren.

Auch bei diesem LS kann es hilfreich sein, je nach Machbarkeit und Gesamtsituaton im Raum in der "Reflexionszone" unter der Decke einen breitbandig wirksamen Deckendiffusor, Reflektoren zur Seite hin oder auch ein absorbierendes Deckensegel (Material, Dicke und Abstand beachten) aufzuhängen:

Mit solchen Maßnahmen wird u.a. auch der Zuwachs an Schallenergie oberhalb des Übernahmebereiches um 2,2 Khz in den frühen Reflexionen adressiert, wo der Hochtöner noch geringe Bündelung aufweist und kräftige Deckenreflexionen verursachen kann:
Der relative Energieabfall zum oberen Hochton wird dadurch abgemildert und der oberste Hochton weniger verdeckt, was Dir eine etwas "sanftere" Hochtonqualität mit besserer Räumlichkeit und subjektiv "mehr Glanz" bescheren dürfte. Auch der Sweetspot dürfte dadurch etwas "tolerantere Außengrenzen" bekommen.

Evt. hast Du einiges an Optionen schon umgesetzt ... Messungen der Nachhallzeit über der Frequenz und eine Betrachtung besonders der frühen Reflexionen am (Haupt-) Hörplatz wären hilfreich.


Grüße Oliver
Bild
cay-uwe
Aktiver Hersteller
Beiträge: 1175
Registriert: 25.02.2009, 09:15
Kontaktdaten:

Beitrag von cay-uwe »

Toll, dass diese Diskussion vom ursprünglichen Thread entkoppelt wurde. Das gibt uns die Chance dieses Thema gebührend zu diskutieren.

Wie ich bereits schon in anderen Threads erwähnte, interessiert mich dieses Thema sehr und ich versuche das in meinen Entwicklungen einfließen zu lassen.

So z.B. bei meiner Sonus Natura 331, der ich eine breite Schallwand versehen habe um ein möglichst gleichmäßiges Abstrahlverhalten und Bündelung zu erreichen.

Bild

Der von mir ermittelte Bündelungsgrad per Simulation sah wie folgt aus und lag im Bereich von ca. 400 - 10000Hz sehr gleichmäßig.

Bild

Wie immer geht es unterhalb von ca. 300 - 400Hz bei geschlossenen Lautsprechern immer mehr in Richtung von Monopolen, die kugelförmig den Schall verbreiten.

Um den Bereich besser bündeln zu können habe ich einen Prototypen aufgebaut, die Sonus Natura Aura ( musste ich in Magis wegen Namensrechten ändern ).

Bild

Dieser Lautsprecher besaß nach Simulationen einen sehr gleichmäßige nierenförmige Abstrahlcharakteristik ( Unipol ) bis unterhalb von 50Hz, wodurch typische Problematiken wie Modenanregungen stark minimiert wurden.

Als Basis für den Prototypen diente meine UNIKAT, die im Bassbereich sich unipolar. Ein Vergleich simulierten Abstrahlcharakteristik als Monopol und Unipol der Abstrahlcharakteristik kann man an folgenden Diagrammen sehen.

Bild
Sonus Natura UNIKAT Abstrahlcharakteristik ( Monopol )

Bild
Sonus Natura AURA ( MAGIS ) Abstrahlcharakteristik ( Unipol )

Die Besonderheit des Unipols ist, das es vereinfacht gesagt die Vorteile von Monopolen und Dipole vereint, was man an folgender Messung der Raummodenanregung in meinen Hörraum sieht, nämlich dass Monopole die Raummoden ( Spitzen ) anregen und Dipole eher die Raumschnellen ( Einbrüche ).

Bild

Die rote Kurve zeigt den Schalldruck der UNIKAT und die blaue Kurve die AURA. Gut zu erkennen ist, dass Monopole viel stärkere Schwankungen aufweist, ca. 20dB Peak to Peak, während einen ausgeglicheneren Verlauf zeigt, ca. 10dB Peak to Peak.

Auch am Hörplatz haben sich bei mir Vorteile ergeben, denn ich muss recht wandnah ( hinten und seitlich ) aufstellen, womit ich mit frühen Reflexionen im Grundtonbereich zu kämpfen habe. Auch das hat die AURA sehr gut bei mir adressiert wie eine etwas stärker geglättete Messung des Schalldrucks am Höplatz zeigt.

Bild

Hier ist die blaue Kurve die von der UNIKAT, die rote Kurve die von der AURA. Gut zu erkennen ist der Schalldruckeinbruch der UNIKAT bei ca. 150 - 300Hz, der bei der AURA praktisch nicht vorhanden ist.

Das was mir an den Ansatz gefallen hat, war dass sich dieses Konzept sowohl passiv, analog aktiv oder per DSP erreichen ließ und somit sehr universell einsetzbar.

Das Ganze habe ich versucht zu patentieren, aber wie es so ist, man ist nicht alleine auf dieser Welt :wink:
Bild
FoLLgoTT
Aktiver Hörer
Beiträge: 554
Registriert: 20.01.2011, 14:05
Wohnort: Hannover
Kontaktdaten:

Beitrag von FoLLgoTT »

Hallo Cay-Uwe,
cay-uwe hat geschrieben:Der von mir ermittelte Bündelungsgrad per Simulation sah wie folgt aus und lag im Bereich von ca. 400 - 10000Hz sehr gleichmäßig.
Bündelungsgrad oder Bündelungsmaß?

Und wie ist das entstanden? Zylinderbezogen (360°) nur für horizontal? Oder Halbzylinder (also 180°)?

Nicht falsch verstehen, aber ohne diese Angaben ist das Bündelungsmaß wertlos. ;)

Ich berechne inzwischen auch immer noch das Bündelungsmaß auf eine Kugeloberfläche bezogen. Das sieht dann noch mal etwas anders aus als wenn nur die horizontale und vertikale Ebene betrachtet wird. Das liegt daran, dass die Winkel um 90° stärker gewichtet werden, da sie mehr zu der Oberfläche beitragen. Das wird in der vereinfachten Zylinderbetrachtung nicht gemacht. Dort sind alle Winkel gleich gewichtet.

On the Calculation of Full and Partial Directivity Indices

Gruß
Nils
Bild
O.Mertineit
inaktiv
Beiträge: 755
Registriert: 07.05.2012, 11:42
Wohnort: Reinheim bei Darmstadt
Kontaktdaten:

Warum sich mit dem Rundstrahlverhalten von LS befassen ?

Beitrag von O.Mertineit »

Hallo Nils,

für die Begriffsdefinition "Bündelungsmaß" (berechnet aus Bündelungsgrad) wäre für mich z.B. die DEGA Empfehlung 101 (vgl. Kap. 3.12) ausschlaggebend:

https://www.ak.tu-berlin.de/fileadmin/a ... ng_101.pdf


Vielleicht noch ein Beitrag zur Motivation - auch für andere Leser - warum es überhaupt sinnvoll ist, sich u.a. mit Bündelungsmaßen und evt. auch bestimmten gewichteten Bündelungsmaßen zu befassen (als eine Art "Floyd Toole in a Nutshell" ):

"Loudspeakers and Rooms for Multichannel Audio Reproduction
Part 2 – Making a good loudspeaker -
Imaging, space and great sound in rooms.
"

by Floyd E. Toole, Vice President Acoustical Engineering, Harman International

http://www.harman.com/EN-US/OurCompany/ ... omsPt2.pdf


Es geht hier letztendlich um eine Beschreibung und vorausschauende Abschätzung anhand messbarer (Freifeld-) Daten, wie ein Lautsprecher sich in (typischen, unterschiedlichen, konkreten, ...) Raumsituationen und Aufstellungen verhalten wird, und welche Auswirkungen dies auf die Bewertung des Lautsprechers durch den Hörer haben kann ...


Grüße Oliver
Bild
cay-uwe
Aktiver Hersteller
Beiträge: 1175
Registriert: 25.02.2009, 09:15
Kontaktdaten:

Beitrag von cay-uwe »

Nils,

danke für den Hinweis. Bei der Simulation handelt es sich um das Bündelungsmaß, ermittelt aus horizontaler, wie auch vertikaler Winkelrichtungen über 360°.
Bild
FoLLgoTT
Aktiver Hörer
Beiträge: 554
Registriert: 20.01.2011, 14:05
Wohnort: Hannover
Kontaktdaten:

Beitrag von FoLLgoTT »

Hallo Oliver,
O.Mertineit hat geschrieben:für die Begriffsdefinition "Bündelungsmaß" (berechnet aus Bündelungsgrad) wäre für mich z.B. die DEGA Empfehlung 101 (vgl. Kap. 3.12) ausschlaggebend:

https://www.ak.tu-berlin.de/fileadmin/a ... ng_101.pdf
Danke für den hervorragenden Link! :)

Die Definition der DEGA unterscheidet sich ja nicht von der von Princeton. In dem Princeton-Paper werden allerdings Formeln vorgegeben, mit denen das Bündelungsmaß aus zwei orthogonal zueinander stehenden Winkelmessungen (also horizontal und vertikal) bezogen auf eine Kugel approximiert werden kann. Dafür werden die Winkel nicht gleich gewichtet, sondern entsprechend der Oberfläche des Kugelsegments, welches sie mit ihren Nachbarwinkeln einfassen.

Kurz gesagt: Die Oberfläche zwischen 80° und 90° ist deutlich größer als die zwischen 0° und 10°. Daher werden erstere stärker gewichtet. Ich habe mir dafür eine Excel-Tabelle erstellt, die sowohl die einzelnen (halb-)zylinderbezogenen Bündelungsmaße als auch das gesamte (halb-)kugelbezogene Bündelungsmaß ausrechnet.

Das sieht für einen Lautsprecher mit 12" + 1" im Horn z.B. so aus:

Bild

Interessant ist hierbei, dass sich Fehler in horizontaler und vertikaler Richtung insgesamt ausmitteln können (hier bei 2 kHz). Das könnte zumindest für späte Reflexionen relevant sein.

Gruß
Nils
Bild
dietert
Aktiver Hörer
Beiträge: 533
Registriert: 24.11.2013, 10:31
Wohnort: 76571 Gaggenau
Kontaktdaten:

Beitrag von dietert »

Hallo in die Runde,

aus den Polardiagrammen von Cay-Uwe erkennt man, dass in einem 30°-Kegel Pegelabweichungen von bis zu 2 dB auftreten. Das ist meineserachtens ein wichtiges Kriterium für das Maß der Bündelung. Ist das Vorwärts-Maximum schärfer bzw. zu scharf, wird das von vielen Nutzern als unpraktisch empfunden, weil dann allein schon Kopfbewegungen klangliche Einfärbungen bewirken, wie z.B. von Elektrostaten bekannt.

Letzte Woche habe ich zwei kleine Klipsch-Synergy Boxen bekommen, die ein Traktrix-Horn für den Hochtöner haben. Der Hochtöner ist winzig (Ferritmagnet von etwa 3 cm Durchmesser). Nachdem ich die Elkos durch Folien ersetzt hatte und die gesteckten Kabel an den Chassis angelötet hatte, kam wirklich ein Aha-Erlebnis. Habe aber den Frequenzgang noch nicht überprüft, eventuell sind die Höhen etwas zu stark. Solche Boxen mit ihrer Richtwirkung bringen natürlich nur was, wenn sie einigermaßen auf den Hörplatz ausgerichtet sind und sich ein brauchbares Stereodreieck ergibt.

Grüße,
Dieter T.
Bild
O.Mertineit
inaktiv
Beiträge: 755
Registriert: 07.05.2012, 11:42
Wohnort: Reinheim bei Darmstadt
Kontaktdaten:

Gleichmäßigkeit des Rundstrahlverhaltens, Interferenz

Beitrag von O.Mertineit »

Hallo Dieter,

innerhalb +/- 30 Grad außerhalb der Achse sind die Abweichungen in den Schalldruck Frequenzgängen bei den meisten üblichen LS Konstruktionen ohnehin weit oberhalb der von Dir genannten +/-2dB ...

Hier z.B. eine Bowers&Wilkins 802D :

http://www.stereophile.com/content/bw-8 ... C1plBwK.97

http://cdn.stereophile.com/images/archi ... 02fig5.jpg

Dies nur als Ergänzung zu Deinem vorangegangenen Post gedacht ...

Entscheidend für die Wahrnehmung einer "Einfärbung" außerhalb der Achse ist nicht das absolute Bündelungsmaß eines LS. Es ist vielmehr die Ähnlichkeit der Frequenzgänge außerhalb der Achse mit demjenigen "auf Achse".

Lautsprecher mit einer höheren Richtwirkung insgesamt klingen also außerhalb der Achse per se keinesfalls "eingefärbt", sofern ihr Rundstrahlverhalten hinreichend gleichmäßig ist.

Reine "Kopfbewegungen" z.B. eines sitzenden Hörer spielen sich in sehr kleinen Winkelbereichen (im Bezug zur Hauptachse der LS) ab. Für eine "Feinkonsistenz" des Rundstrahlverhaltens (kleinere Winkelschritte, geringe Glättung der Messung) ist u.a. die Abwesenheit von Artefakten durch Kantenbeugung wichtig, d.h. ob der LS durch Beugung und Reflexion an den Schallwandkanten (auch Berandungen von Hörnern bzw. Waveguides kommen hier in Frage, je nach Konstruktion) starke Sekundärschallquellen (meist im Mittel-/Hochton) erzeugt, die räumlich weit auf dem LS-Gehäuse auseinanderliegen (etwa im Dezimeterbereich für den oberen Hochton ...) und dadurch Interferenzen ausbilden.

Interferenzeffekte, die sich über einen größeren Winkelbereich der Abstrahlung oft "ausmitteln", sind jedoch klanglich insgesamt oft als wesentlich "harmloser" einzustufen(*) als Resonanzen(**), deren Auswirkungen i.d.R. auch in Frequenzgängen unter verschiedenen Winkeln immer in ähnlicher Ausprägung auftauchen ...


Grüße Oliver

_______________

(*) Rundstrahlverhalten, Glattheit der Frequenzgänge unter Winklen und das Einschwingverhalten können durch ausgeprägte Interferenzeffekte durchaus deutlich beeinträchtigt werden, ja nach konkreter Ausprägung.


(**) Resonanzen können daher durch "Korrekturmaßnahmen" - als zweitbeste "Lösung" neben ihrer Vermeidung (!) - angegangen werden. Bei Effekten durch Interferenz ist dies hingegen meist nicht in gleicher Weise sinnvoll, da durch den "Korrektureingriff" u.a. erst nennenswerte Welligkeiten im Energiefrequenzgang entstehen können, die zuvor nicht vorhanden waren.

Deshalb müssen (müssten ...) DSP-Systeme, die z.B. oberhalb 400Hz Eingriffe mit dem Anspruch einer "Lautsprecher-Korrekur" vornehmen, zwischen Resonanzerscheinungen und Interferenzerscheinungen differenzieren können ...
Bild
KlausR.
Aktiver Hörer
Beiträge: 193
Registriert: 05.04.2011, 08:56
Wohnort: Den Haag

Beitrag von KlausR. »

Moin,

mir sind folgende Untersuchungen zum Einfluß des Bündelungsmaßes bekannt, bei Interesse kann ich die pdf schicken:

Linkwitz (2007), "Room Reflections Misunderstood", Audio Engineering Society preprint 7162

Ringlstetter et al. (1996), „Untersuchungen zum Bündelungsmaß von Lautsprechern“, Fortschritte der Akustik, DAGA ’96, 22. Jahrestagung für Akustik (Deutsche Gesellschaft für Akustik), Bonn 1996

Kuhl et al. (1978), „Einfluss des abgestrahlten Diffusschalls eines Lautsprechers auf das Hörereignis“ Acustica, Vol. 40, No.3, S.182

Flindell et al. (1991), “Subjective evaluations of preferred loudspeaker directivity”, Audio Engineering Society preprint 3076

Klaus
Bild
Antworten