Delay bei Mehrweglautsprechern

Rainair
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Delay bei Mehrweglautsprechern

Beitrag von Rainair »

Hallo in die Runde,

...jetzt ist endlich mein vor langer Zeit bestelltes Najda-DSP-Board eingetroffen. Was lange währt, wird (hoffentlich) endlich gut.

Erste Tests machen mich sehr, sehr zuversichtlich und ich bin schon fleißig am FIR-Filter erstellen mit RePhase. Endgültiges Ziel ist ja die Entzerrung in Amplitude und Phase jedes einzelnen Chassis meiner akt. 4-Weg Boxen. Allerdings weiß ich noch nicht, mit welchem Programm und welchen Signalen (Dirac-Impuls, Rechtecken, rosa Rauschen oder was auch immer) ich das beste Ergebnis erzielen kann.
Aber erst mal möchte ich die Zeitunterschiede zw. den Chassis durch ein abgestimmtes Delay jeweils kompensieren. D.h. der Tieftöner, der ja am langsamsten ist, bekommt kein Delay; der Tief-Mitteltöner ein bißchen, der Mittel-Hochtöner schon mehr und der Tweeter noch mehr Verzögerung.
Leider habe ich noch keine delay-Zeiten ergoogeln können; vielleicht weiß einer von euch dazu etwas mehr, ich bin für jeden Hinweis (in ms als groben Anhaltswert) dankbar.

LG, Rainer
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Rainer,
am einfachsten legst du erst die Übergangsfrequenzen fest, denn die Filter verzögern frequenzabhängig unterschiedlich.
Die Chassis haben ja bereits ihre feste Position auf der Schallwand, daran wird nicht gerüttelt.

Dann kannst du mit einem 1Hz Rechtecksignal und einem Mikrofon auf der Hörachse das Signal aufzeichnen, zur besseren Übersicht dabei den Bass und auch den MT abschalten. Zur Orientierung dient der vorausgehende Hochtöner. Als Faustregel könnte man den Punkt nehmen, wo die Anstiegsflanke 10% der Amplitude hat.
Mit Audacity kann man das Signal erzeugen und gleichzeitig synchron aufzeichnen, die Wegdifferenz zum Mikro (meist 1m) muss man natürlich berücksichtigen, deshalb beginnen die Sprungantwort-Darstellungen meist nach 3ms.
So hast du sowohl die Weicheneinflüsse als auch die akustischen Zentren der Chassis gemeinsam erfasst und kannst sie kompensieren.
Grüße Hans-Martin
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Hallo!

Hoch interessantes Thema. Je tiefer man in dieses Fass hineinblickt, desto düsterer wird es :D

1. Wie ist das Delay zwischen den Chassis durch physische Distanz?
2. Wie ist das Delay bei verschiedenen Frequenzen bei nur einem Chassis?
3. Welches Delay fügt die Weiche hinzu?
4. Wie ändert sich die Phase durch spätere Frequenzgangkorrektur und wirft alles vorherige wieder aus der Bahn?
5. Wie kann man das Delay messen?

Dreh und Angelpunkt ist für mich Punkt 2.
Dazu starte ich gerade Korrespondenz mit Uli und hoffe mein Kopfweh zu mildern indem ich des Großmeisters Weisheit anzapfe :)

Ich möchte nur anmerken zu

1. Muss gemessen werden mit Mikro, da Temperatur und Druck abhängig. Zollstock funzt nur unterhalb 50Hz. Und das auch wieder nicht wegen Punkt 2 :D
2. Dies zu erfassen macht mich krank! Nachforschung läuft noch...
3. Wie Hans Martin sagt, erst Weiche rein, dann Produkt messen. Wobei Weiche messen oder einfach simulieren funktioniert hier ausnahmsweise einfach und zuverlässig über Minphasen-Simulation.
4. Auch das sollte man nicht vernachlässigen! Wer den Frequenzgang begradigt verändert den Bandpass und somit die Phase, also vorher Weiche UND Equalizing, dann Delay messen.
5. Nicht über den Impuls ! Oft wird die Impulsspitze zum Zeitalignment missbraucht. Der Peak am Bildschirm der oben rausguggt ist aber immer die höchste Frequenz. Die tiefen liegen irgendwo unten schön versteckt. Die Impulsantwort zeigt nämlich nur hohe Töne mit starker Amplitude. Mit Verweis auf Problem 2.... ;) ihr seht wo ich hinwill. Was bringts den Tieftöner mit Impulspeak durch seine 2kHz Membranresonanz zum Hochtöner zu alignen, wenn dessen Tiefton 50ms hinterher hinkt?

Knifflige Sache :oops:

Gruß
Josh
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Rainair
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Beitrag von Rainair »

Hallo,

...ich meinte eigentlich nicht die Verzögerung durch physische Distanz, sondern den Ausgleich der Massenträgheit der einzelnen Chassis. Denn, wenn jetzt ein kurzer, aber heftiger Impuls kommt, der alle Chassis betrifft, zB. wenn einer auf die Snaretrommel "haut", dann ist es doch wohl so:
Bis die schwere, große und rel. langsame Membran des Tieftöners in die Gänge kommt, ist das schnelle Hochton-Bändchen schon längst fertig. Und genau DAS will ich eben durch ein gestaffeltes Delay kompensieren.
Ach ja, die 4-Weg Weiche, erstellt mit RePhase, LR 48dB, linearphasig, ist fertig und hat für alle 4 Kanäle die gleiche Verzögerung.

LG, Rainer
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Rainair hat geschrieben:Hallo in die Runde,

...jetzt ist endlich mein vor langer Zeit bestelltes Najda-DSP-Board eingetroffen. Was lange währt, wird (hoffentlich) endlich gut.

...

Aber erst mal möchte ich die Zeitunterschiede zw. den Chassis durch ein abgestimmtes Delay jeweils kompensieren. D.h. der Tieftöner, der ja am langsamsten ist, bekommt kein Delay; der Tief-Mitteltöner ein bißchen, der Mittel-Hochtöner schon mehr und der Tweeter noch mehr Verzögerung.
Leider habe ich noch keine delay-Zeiten ergoogeln können; vielleicht weiß einer von euch dazu etwas mehr, ich bin für jeden Hinweis (in ms als groben Anhaltswert) dankbar.

LG, Rainer
Hallo Rainer,

ich nehme Dich beim Wort und gebe Dir mal grobe Anhaltspunkte für das Delay, das sich letztendlich aus dem sogenannten Schallentsthungsort ( SEO ) ergibt. Typische Werte dafür wären:

12" Tieftöner 114mm SEO
10" Tieftöner 81mm SEO
8" - 6" Tieftöner 53mm SEO
5" - 4" Tief- Mitteltöner 33mm SEO
Kalotten 2" - 1" 14mm SEO

Beispiel, Du hast eine Box mit einem 12" Tieftöner, einen 5" Tief- Mitteltöner und eine 1" Kalotte, dann ergeben sich folgende Delays zwischen den einzelnen Übergängen ( TT -> TMT, TT -> HT ):

1. 12" zu 5" ( 0,114m - 0,033m ) / 343m/s = 0,236mS
2. 5" zu 1" ( 0,114m - 0,014m ) / 343m/s = 0,292mS

343 m/s ist Schallgeschwindigkeit.
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Diskus_GL
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Beitrag von Diskus_GL »

Hallo Rainer,

ich mache sowas mit einem Rampensignal (per Audacity erstellt , steilerer Anstieg und sanfterer Abfall).
Ich hab das in einer Datei, in der es alle 5 Sekunden ertönt (gesammtdauer etwa 15min).
Dann lasse cih das abspielen und positioniere ein iPad mit oScope in ca. 1 bis 2m vor die Box.
Den TT mache ich etwas lauter und nehme den FW-Filter im DSP (miniDSP) raus, damit er auch Hochton wiedergibt (dann kann man dessen Signal im oSocpe besser erkennen).
Während der Wiedergabe verändere ich dann das Delay des MT/HT und man sieht am oScope schön, wie die Peaks der einzelnen Chassis erscheinen und sich aufeinander zu - bzw. wegbewegen (die erste Delay-Einstellung kann man ja berechnen, dann sind beide Peaks schon mal nah beieinander).
Beim HT/MT sieht das Ergebnis wie eine Sprungantwort aus (sollte es jedenfalls).
Beim Bass sieht das Ergebnis eher wie eine Sinusschwingung aus (Bandpassverhalten des Chassis). Da muss man dann entscheiden, ob man den Beginn der Sinuskurve mit dem steilen Anstieg des MT/HT synchroniseirt oder beide Peaks. Da ich DIRAC verwende, höre ich hier auf und überlasse den Rest der DIRAC-Korrektur.
Ohne DRC würde ich jetzt den FW-Filter des TT einschalten und den TT-Peak mit dem Anstieg des HT synchronisieren (sonst gibts Auslöschungen im Übergangsbereich).

Ich verifiziere die jeweiligen Peaks immer indem ich im DSP abwechselnd den TT oder den HT/MT abschalte bzw. invertiere - man sieht dann schön wie die Signalform der jeweiligen Chassis alleine aussieht um sie in der Summenansicht besser zu erkennen, bzw. sie besser zu synchronisieren.

Grüsse Joachim
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Rainair hat geschrieben:Hallo,

...ich meinte eigentlich nicht die Verzögerung durch physische Distanz, sondern den Ausgleich der Massenträgheit der einzelnen Chassis. Denn, wenn jetzt ein kurzer, aber heftiger Impuls kommt, der alle Chassis betrifft, zB. wenn einer auf die Snaretrommel "haut", dann ist es doch wohl so:
Bis die schwere, große und rel. langsame Membran des Tieftöners in die Gänge kommt, ist das schnelle Hochton-Bändchen schon längst fertig. Und genau DAS will ich eben durch ein gestaffeltes Delay kompensieren.

LG, Rainer
Hallo Rainer,

nochmal ich. Diese Betrachtung ist nicht richtig und wird immer gerne von "Fachmagazinen" gebracht. Es gibt per Definition und Physik keine "schnellen" und "langsamen" Chassis, lediglich die Übertragungsfunktion definiert wie sich zeitlich ( z.B. Sprungantwort ) das Chassis benimmt. Dabei wird gerne eine steile Anstiegsflanke als "schnell" bezeichnet, was aber daher rührt, dass das Chassis eine sehr hohe Grenzfrequenz besitzt, typisch AMT- oder Bändchenhochtöner.

Tatsächlich spielt im Wesentlichen der physikalische Versatz ( SEO ) die wichtigere Rolle bei dem Einsatz von Delays.

FIR ist in der Lage die Gruppenlaufzeitunterschiede ( GLZ ) die z.B. eine Weiche, oder das Chassis selber verursachen zu kompensieren, indem es die Phase auf ein konstanten Wert bringt. Daraus ergeben sich GLZ die 0 sind.
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Hi Rainer

Das ist eine falsche Vorstellung. Oft wird von Händlern das Produkt so beworben.
Masse der Membran ist aber nur eine von vielen Parametern die Reaktionsschnelle beeinflusst.
Die isoliert zu betrachten ergibt keinen Sinn.
Wirbelströme deiner Tauchspule im Magneten sind zB massefrei und bremsen die Membran trotzdem ab. Induktion in der gesamten Kette ist genauso wichtig.

Reaktion kann man ganz einfach durch den Anstieg der Sprungantwort feststellen.
Verändert man den Anstieg sieht man dass der Frequenzgang sich analog ändert.
Der Frequenzgang ist also ein Ergebnis aus der Sprungantwort.
Daraus kann man rückschließen dass der Frequenzgang allein die Reaktionsgeschwindigkeit darstellt.
Je schwerer die Masse desto mehr wird auch der Hochton bedämpft.

Anderer Gedanke: Du schnippst eine Papierkugel und einen Fußball mit dem Finger.
Klar fliegt die Papierkugel schneller da leichter.
Trittst du Fußball kräftig mit dem Fuß fliegt er schneller als das Papier.
Die Geschwindigkeit ist also abhängig von Masse + Krafteinwirkung.
Analogie dazu ist der Equalizer. Pumpst du mehr Strom rein "trittst" du die Membran kräftiger.
Das ganze bezeichnet man dann als Minimumphasen-System da Laufzeit und Frequenzgang zusammenhängt.

Wir kommen also vom Werbeprospekt der Massevorstellung, über das hören von Knacksen, zum Messen der Phase mit dem Mikrofon irgendwann dorthin genauer hinzusehen, und stellen fest dass dies alles keinen Sinn macht.

Der Tiefpass deiner Frequenzweiche wird einen Sinus später anspielen als der Kondensator des Hochpasses. Obwohl hier keinerlei bewegtes Teil einen Trägheitseinfluss hat.

Miss die Gruppenlaufzeit!
Das schwierige dabei ist nur das richtige Messen.
Und noch schwieriger das richtige korrigieren.

Frei nach dem Gedanken, wenn der Ball zu schwer und zu träge ist, tritt halt früher. Kommt er früher an.

Gruß
Josh
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Interessant auch hierzu folgendes: - wurde mir freundlicherweise von Harald (Jupiter) zugeschickt

https://www2.ak.tu-berlin.de/~akgroup/a ... s_MagA.pdf
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Rainair hat geschrieben:...ich meinte eigentlich nicht die Verzögerung durch physische Distanz, sondern den Ausgleich der Massenträgheit der einzelnen Chassis. Denn, wenn jetzt ein kurzer, aber heftiger Impuls kommt, der alle Chassis betrifft, zB. wenn einer auf die Snaretrommel "haut", dann ist es doch wohl so:
Bis die schwere, große und rel. langsame Membran des Tieftöners in die Gänge kommt, ist das schnelle Hochton-Bändchen schon längst fertig. Und genau DAS will ich eben durch ein gestaffeltes Delay kompensieren.
Hallo Rainer,
wie schnell ist der Impuls, den der Tieftöner real bekommt, wenn du ihn durch dein linearphasiges Filter (hier Tiefpass) geschickt hast, im Vergleich mit dem Hochton?

Wenn der Tieftöner so träge ist, dass er für einen Ton mit z.B. 300Hz für eine halbe Schwingung 2ms braucht, musst du leiser spielen, damt er nicht so viel Hub (Strecke) machen muss, dann schafft er es vielleicht doch in 1,66ms :wink:
Grüße Hans-Martin
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Rainair
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Beitrag von Rainair »

Hallo an alle,

...vielen Dank für eure Hinweise und auch dafür, daß ich erst mal gesehen hab, wie sehr ich auf dem Holzweg war. Jetzt hab ich erst mal einiges zu lesen, und dann schauma mal weiter.
Stichwort: Sprungantwort !

LG, Rainer :cheers:
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Siehe hierzu auch das XO-Whitepaper mit www.acourate.com/freedownload/XOWhitePaper.pdf

Grüsse
Uli
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KSTR
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Beitrag von KSTR »

Hornguru hat geschrieben:Ich möchte nur anmerken zu

1. Muss gemessen werden mit Mikro, da Temperatur und Druck abhängig. Zollstock funzt nur unterhalb 50Hz. Und das auch wieder nicht wegen Punkt 2 :D
2. Dies zu erfassen macht mich krank! Nachforschung läuft noch...
3. Wie Hans Martin sagt, erst Weiche rein, dann Produkt messen. Wobei Weiche messen oder einfach simulieren funktioniert hier ausnahmsweise einfach und zuverlässig über Minphasen-Simulation.
4. Auch das sollte man nicht vernachlässigen! Wer den Frequenzgang begradigt verändert den Bandpass und somit die Phase, also vorher Weiche UND Equalizing, dann Delay messen.
5. Nicht über den Impuls ! Oft wird die Impulsspitze zum Zeitalignment missbraucht. Der Peak am Bildschirm der oben rausguggt ist aber immer die höchste Frequenz. Die tiefen liegen irgendwo unten schön versteckt. Die Impulsantwort zeigt nämlich nur hohe Töne mit starker Amplitude. Mit Verweis auf Problem 2.... ;) ihr seht wo ich hinwill. Was bringts den Tieftöner mit Impulspeak durch seine 2kHz Membranresonanz zum Hochtöner zu alignen, wenn dessen Tiefton 50ms hinterher hinkt?
Ich mache das in der Praxis so :
Zuerst fitte ich die realistisch in situ gemessenen Chassisfrequenzgänge amplitudenmäßg auf die Targets (die natürlich erstmal sauber stimmen müssen, aber anderes Thema), möglichst bis -30dB oder mehr.
Danach füge ich weitere Pole und ggf. Nullstellen in den erhaltenen Filterfunktionen hinzu um die Phasen im Übergangsbereich auf's Soll zu bringen.
Verbiegt mir das die Amplitudengänge aber zu sehr, kommen einfache Allpässe ins Spiel, die helfen zB auch für den Effekt dass bei tiefen, relativ weichen Konuschassis halt der Bass-/Mittelton früher kommt als der Hochton, geometrisch bedingt.
Reicht das immer noch nicht für den Erhalt der Sollphasen, ist bei rein analogen Weiche dann Ende Gelände und die Chassis müssen umpositioniert werden (*arggh*).
Im Falle von DSP-Weichen schlägt dann die Stunde echter Delays.
Habe ich FIR würge ich noch den inversen Allpassgang der Weiche drauf um 'zeitrichtig' zu werden, ggf auch mit linearphasigem Bass-Rolloff. Aber die analytischen Funktionen, nicht die gemessenen (macht blitzsaubere Kernels, ohne Preringing-Ängste etc).
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Hornguru
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Beitrag von Hornguru »

Hallo hallo KTSR ! Du scheinst mein Mann zu sein :cheers:
Zuerst fitte ich die realistisch in situ gemessenen Chassisfrequenzgänge amplitudenmäßg
was ist die realistische situ ? :shock:
Du meinst Umgebungsgerecht, Gehäuse und so ?
Pole und ggf. Nullstellen in den erhaltenen Filterfunktionen
wieder hä :shock:
Du bist noch beim analogen Teil richtig? Was sind Pole und Nullstellen?
Hat nix mit polezero oder mit Krakauer Wurst zu tun oder?
kommen einfache Allpässe ins Spiel
Kann man mit analogen Allpässen eigentlich die Höhen mehr verzögern als die Tiefen?
Doofe Frage eventuell :D nicht haun. Bei mir gings immer nur andersrum. Was ich dann doof fand da bei mir immer der Bass nacheilt. Wie bei den meisten.
Aber die analytischen Funktionen, nicht die gemessenen
Jetzt wirds interessant. Was meinst du genau? Du ignorierst die gemessene Phase gänzlich und bildest die Minphasige Übertragungsfunktion nach (Amplitude die du vorher
auf die Targets
gebracht hast) und invertierst dessen Phase?
Effekt dass bei tiefen, relativ weichen Konuschassis halt der Bass-/Mittelton früher kommt
Dies würde gegen meine vorherige Annahme sprechen. In dem Falle hättest du ja wieder eine frequenzabhängige Exzessphasenverzerrung. Voreilender Mittelton wäre ja nicht mehr minimalphasig. Wir sprechen von einem und dem selben Chassis ja?
Kein Koax bei dem das normal ist weil der Hochtöner weiter hinten sitzt...(?)
Gruß
Josh
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dietert
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Beitrag von dietert »

Hallo miteinander,

habe es vor zwei Jahren mal für eine Philips Box durchexerziert. Weiß also, das es geht, erinnere mich aber kaum noch an Details. Soweit ich mich erinnere, habe ich mit REW Logsweeps erstellt, die Amplitude und Phase enthielten, d.h. wenn ich dazu passende FIR-Kerne mit RePhase erstelle, habe ich das Thema SEO eigentlich auch erledigt.

Soweit ich mich erinnere, kennt das von Rainer anfangs genannte Tool "RePhase" die Übertragungsfunktionen typischer Weichen und ist in der Lage, passende FIR-Kerne zu generieren. Das ist sicher weniger komfortabel als bei acourate, aber es wird unterstützt und dazu findet man in der Anleitung Hinweise. Die Vorgehensweise hängt davon ab, ob man die Korrektur zu einer vorgegebenen Weiche sucht, oder ob man FIR-Kerne für die einzelnen Wege getrennt erarbeiten möchte. Mit dem genannten Najda-Board lässt sich beides realisieren (Mehrkanal-DAC!)

Dabei würde man die unterschiedlichen SEO der Chassis und gemessene Frequenzgänge der Chassis erstmal ignorieren. Die unterschiedlichen SEO der Chassis wird man erst danach betrachten, sobald Weiche und Convolver richtig funktionieren. Dann würde man an die gemessene Übertragungsfunktionen der Chassis und des Raums gehen.

Grüße,
Dieter T.
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