Nicht-lineare Effekte bei der Lautsprecherwiedergabe

Diskussion über aktive Schallwandler

Beitragvon Ralph Berres » 26.07.2017, 09:50

phase_accurate hat geschrieben:Die Ursache für den Dopplereffekt ist aber genau die Membranbewegung (d.h. die Bewegung der Quelle) und nicht die Luftdruckschwankungen. ;)

Die Membranbewegung erzeugt aber die Luftdruckschwankung. Warum sollte sich der Dopplereffekt nicht in den Luftdruckschwankungen wiederspiegeln? Oder täusche ich mich da etwa?

Wenn es nicht so wäre, würde eine Korrektur des Dopplereffektes nur für einen bestimmten Hörpunkt gelten ( z.B. in Achse vor der Membran, da wärde der Dopplereffekt am größten ). In allen anderen Hörpositionen wäre eine Korrektur dann sogar um so kontraproduktiver in desto größeren Winkel man sich von der Membranachse rausbewegt.

Warum ordnet man dann den Lautsprecher nicht so an, das man seitlich auf den Lautsprecher schaut.

Dann dürften nach deiner Theorie erst keine Dopplereffekte entstehen.

Beim Basslautsprecher könnte man das tatsächlich so machen.

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Beitragvon phase_accurate » 26.07.2017, 09:59

Das mit der Korrektur, welche nur auf Achse stimmt ist ja genau das, was ich meinte.
Es gibt noch wichtigere Effekte, ausser dem Dopplereffekt, welche bei seitlichem Einbau überwiegen würden (wie z.B. die Frequenzabhängige Richtwirkung), deshalb macht man das nur bei dreiwege Systemen etc.

Drei Wege, grosse Membranflächen oder Hörner sind übrigens die Klassischen Waffen gegen den Dopplereffekt.

Gruss

Charles
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Beitragvon uli.brueggemann » 26.07.2017, 10:04

Ralph Berres hat geschrieben:Warum ordnet man dann den Lautsprecher nicht so an, das man seitlich auf den Lautsprecher schaut.

Dann dürften nach deiner Theorie erst keine Dopplereffekte entstehen.

Beim Basslautsprecher könnte man das tatsächlich so machen.

Ralph,

der Doppler-Effekt dürfte zumindest abgemildert sein, aber nicht ganz verschwinden. Über die seitliche Abstrahlung und Reflektion ergibt sich ja auch eine Art Laufweg, der um den Membranhub verändert wird. Und spätestens bei einem 1-Weg ist die seitliche Anordnung des Chassis auch problematisch, oder :wink:

Grüsse
Uli
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Beitragvon freezebox » 26.07.2017, 11:18

Hallo,

Die ganze Betrachtung der Doppler Effekte setzt ja eine ideale Kolbenförmige Bewegung der Membran voraus. In der Realität sieht es da aber meist anders aus.
Hier gibt es in einem Konus (aber auch in Kalotten) frequenzabhängige Schallentstehungsorte, da ab einer gewissen Frequenz nicht mehr die gesamte Membran einheitlich schwingt. Eine Entzerrung der Doppler-Effekte wird hier recht komplex, bzw. ist der Effekt hier u.U ein anderer, wenn Teile der Membran sogar gegenphasig zur Schwingspulenbewegung schwingen.

Ich kann mir gut vorstellen, dass z.B. auch ein Manger Wandler hier Vorteile hat, da hier die Schallentstehungsorte zwar je nach Frequenz unterschiedlich sind, aber nicht überlagert, solange man ihn hoch genug trennt.
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Beitragvon phase_accurate » 26.07.2017, 11:33

Solange man sie hoch genug trennt haben keine Mittel- und Hochtöner Probleme Mit dem Dopplereffekt. Problematisch sind hier vor allem Treiber, welche zugleich Bass und Mittelton (im Fall von Breitbändern zusätzlich natürlich auch Hochton) übertragen müssen. Je kleiner der Treiber bei gegebenem Schallpegel, desto grösser das Problem.

Gruss

Charles
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Beitragvon RS.schanksaudio » 26.07.2017, 11:51

freezebox hat geschrieben:Die ganze Betrachtung der Doppler Effekte setzt ja eine ideale Kolbenförmige Bewegung der Membran voraus. In der Realität sieht es da aber meist anders aus.

Richtig, daher kombiniert man das am besten mit Hartmembranen, die lange kolbenförmig schwingen, je nach Material auch bis in die höchsten Oktaven. Im Mitteltonbereich eigen sich gut Metalle auf Basis von Aluminiumlegierungen.

Viele Grüße
Roland
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Beitragvon RPWG » 27.07.2017, 07:56

Der Steuerkoeffizient für die Dopplerentzerrung fällt (im Regelfall) betragsmäßig mit steigender Frequenz mit 40 dB/Dekade, das kommt dem ebenfalls zugute.

Gruß
Roman
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Beitragvon Daihedz » 27.07.2017, 21:01

Ich beziehe mich auf http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=11910:

AES E-Library hat geschrieben:Although Doppler distortion in loudspeakers has been often viewed with alarm since Beers and Belar described it in 1943, the question of its significance in music reproduction has not yet been answered. In this study the audibility of Doppler distortion in simple direct radiators is investigated theoretically (by analogy to tape-machine flutter and by analysis of blind listening-room acoustic effects), and experimentally (by double-blind listening tests). The analysis predicts Doppler inaudibility for any practical cone velocity, and the experimental results provide confirming evidence.

Ein Paper von Roy Allison aus dem Jahr 1981. Sind die Resultate zwischenheitlich überholt? Ich denke dabei u.a. an die heutzutage gebauten langhubtauglichen Chassis mit grosser Xmax, welche es 1981 sicherlich noch nicht gab.

Hubige Grüsse
Simon
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Beitragvon Zwodoppelvier » 27.07.2017, 23:00

Hallo Simon,

Deine eigentliche Frage kann ich nicht beantworten, möchte nur darauf hinweisen, daß es bereits vor 1981 langhubige Tiefmitteltöner gab.

Ein Beispiel ist der KEF B110, welcher in den LS3/5A zum Einsatz kam oder der B200 aus der KEF Ref. 104. Aber auch in Boxen deutscher Provenienz wurden schon früh Langhuber verwendet, z.B. die Isophon-Typen PSL 170 und 203. Beide sind mir aus Zweiweg-Lautsprechern bekannt, sowohl in Kombination mit ovalem Mittelhochtöner (Telefunken WB60, L71) als auch mit relativ großer HT-Kalotte (TL500).

Sicher kamen in noch deutlich länger zurückliegenden Tagen eher größere kurzhubige Chassis zum Einsatz. Möglicherweise auch bewußt im Hinblick auf den höheren Strahlungswiderstand, der für eine effektivere Nutzung der damals sehr begrenzten Verstärkerleistungen sorgte.

Viele Grüße
Eberhard
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Beitragvon uli.brueggemann » 28.07.2017, 07:35

Daihedz hat geschrieben:Ein Paper von Roy Allison aus dem Jahr 1981. Sind die Resultate zwischenheitlich überholt? Ich denke dabei u.a. an die heutzutage gebauten langhubtauglichen Chassis mit grosser Xmax, welche es 1981 sicherlich noch nicht gab.

Simon,

schau Dir nochmal die ersten Bilder zu dem Thema an auf das Ulli verlinkt hat mit http://www.audioville.de/forum/phpBB3/viewtopic.php?f=90&t=81
Dort ist der Einfluss des Membranhubs als k2-Verzerrung auch beziffert. Wenn nun der Doppler-Effekt einen k2 von ca. -40 dB aufweist dann kannst Du das ja passend mit den Tracks testen, die ich beim Mythos vom harmonischen Klirr als Beispiele gegeben habe. Ein Vergleich von Original und Track mit -40 dB Klirr zeigt dann in etwa auf, inwieweit sich der Doppler bemerkbar macht. Und ... es gilt denn ja auch eher nur für langhubige Ein-/Zwei-Wegesysteme.

Ich habe für mich aber die Hypothese, dass direkte Vergleiche oft schwierig sind. Wenn man aber einige Zeit ein sauberes System gehört hat, mag man nicht mehr zurück zu Systemen mit Unsauberkeiten, auch wenn sie nicht direkt bemerkbar sind.

Grüsse
Uli
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Beitragvon Hornguru » 28.07.2017, 08:16

Denke ich auch.

Auf der einen Seite wenn man eine Testschallplatte mit Sinus anhört hört man extrem starke Harmonische.
Die bei der Musik jedoch kaum stören.

Meine ESL messen sich leise extremst Klirrarm.
Die 4 Weg Hörner leise und laut. Bis ich sie zum laufen bekam dachte ich die ESL wären besser. Das kann man jetzt wo das Horn spielt nicht mehr behaupten. Kann mir den ESL garnicht mehr als Haupt LS vorstellen. Obwohl sie unentzerrt um Welten besser aussehen bzgl linearer Verzerrungen.

Erst als ich mich an die Klarheit der Verzerrungsarmut gewöhnt hatte klangen die ESL fies.
Da ist Fullrange oder FAST einfach keine Option mehr.
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Beitragvon cornoalto » 28.07.2017, 15:37

Hallo Josh,
Josh hat geschrieben:Da ist Fullrange oder FAST einfach keine Option mehr.

Das ist richtig, wenn du nur einen Breitbänder nimmst.
Die Klirrwerte sinken aber natürlich mit der Vergrößerung der Membranfläche durch Erhöhung der Anzahl der Chassis.
Bei 20-30 Stück sehr kleiner Breitbänder, sagen wir ab 120 hz eingesetzt (als FAST), sieht die Welt ganz anders aus.
Die Steigerung des Wirkungsgrades entspricht derjenigen, die man auch durch die Erhöhung des Strahlungswiderstandes beim Horn erhält. Durch die geringe Auslenkung niedrigster Klirr, vernachlässigbarer Dopplereffekt. Zusätzlich habe ich den Vorteil auf Frequenzweichen im Mittel-Hochtonbereich verzichten zu können. Das ganze als Line ausgeführt, ergibt eine zylinderwellenförmige Abstrahlung mit deren Vorteilen.
Wenn es um wenig Verzerrungen geht, sollte man meiner Meinung nach entweder ein digital korrigiertes Mehrwege-Horn nehmen, oder als zweite Option einen Linienstrahler mit vielen Chassis und dadurch großer Abstrahlfläche.

Gruß

Martin
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Beitragvon Hornguru » 28.07.2017, 17:02

Demnach wäre mein ESL gleichwertig da auch große Fläche. Müsste ich nur Hochpass Filtern.
Das tat ich und es kommt nicht aufs gleiche raus, wenn es auch viel besser wird. Der Test wurde aber überschattet von der Endstufe die dann klirrte wie wild. Muss ich wiederholen, an der neuen.

Es bliebe interessant ob die Verzerrungen IMD/Doppler unhörbar werden, nur weil der Hub durch den Hochpass von 3 auf 0,3mm Hub verringert wurde.
Immerhin arbeitet es nach wie vor breit über >6 Oktaven. Genug zum modulieren oder?
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Beitragvon cornoalto » 28.07.2017, 21:15

Hallo Josh,

ich denke nicht, daß man jeweils gleichgroße Abstrahlflächen von vielen Kolbenschwingern, bzw. einer Elektrostatenfolie bezüglich der Klirrwerte miteinander gleichsetzen kann. Sobald die Folie nicht mehr genau zwischen beiden Statoren liegt (und das ist bei jeder Schwingung der Fall), entstehen schon aus mathematischen Gründen Verzerrungen.

Hier mal eine der seltenen Klirrmessungen (leider nur für 1 khz) eines ELS:

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Sieht nicht so toll aus. K2 ist nur 35 db leiser als die 1000 hz, was etwa 1,8% Klirr entspricht. Wenn dagegen ein besserer 6 cm Breitbänder mit ca. 20 weiteren jeweils nur 85 dB Schalldruckpegel abgeben muss, um auf 97 db zu kommen, sind wir überschlägig bei 0,1 % Klirrfaktor.

Für 90 db komme ich bei mir etwa auf 70db Klirrdämpfung, was einem sehr guten Mehwegehorn entspricht.
Dabei beträgt die Fläche der Breitbänder nur einen Bruchteil derjenigen einer üblichen Folie. Und der dafür nötige Hub?

Bild

Ich habe auch mal probiert, meine SL3 mit einem Eckhorn zu entlasten, mit ähnlichem Ergebnis wie du. Vielleicht kann einer unserer Experten mehr über das Eigenleben von Folien erzählen. Die Abhängigkeit von Dopplerverzerrungen vom Hub würde mich auch interessieren. Das Beispiel aus dem Vortrag auf der ersten Seite des Threads mit 10mm Hub und 1m Hörabstand scheint mir in dieser Hinsicht wenig realitätsnah ...

Grüße

Martin
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Beitragvon FoLLgoTT » 29.07.2017, 07:38

Hallo,
Intermodulation entsteht nicht nur durch den Dopplereffekt, sondern auch durch Nichtlinearitäten im Antrieb, vor allem durch die Induktivität (Le). Siehe Klippel. Von daher sind theoretische Betrachtungen relativ nutzlos, die nichtlinearen Verzerrungen der Treiber unterscheiden sich von Haus aus schon sehr stark, trotz identischer Membranfläche und Xmax.

Weiterhin sinken die nichtlinearen Verzerrungen auch nicht unbegrenzt mit geringerem Pegel. Es gibt Treiber, die selbst bei niedrigen Pegeln immer noch vergleichsweise hohe THD aufweisen und diese kaum noch sinken.

Wenn gute Treiber ausgewählt sind, bleibt das effektivste Mittel gegen Intermodulation die Begrenzung der Bandbreite, sprich ein Mehrweger. Hierzu auch das Beispiel von Neumann.

Gruß
Nils
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