Nicht-lineare Effekte bei der Lautsprecherwiedergabe

Diskussion über aktive Schallwandler

Beitragvon bvk » 29.07.2017, 07:39

Hallo Martin,

es lohnt sich immer mal wieder einen Blick auf die Produkte höchstwertiger Raumbeschallung zu werfen. Die Zeiten wo es nur um Laut und Kreisch ging sind längst vorbei und von deren technischen und raumakustischen Konzeptionen könnte der HiFi-Bereich einiges lernen. Dort sieht man, dass Linienstrahler mit kleinen Breitbändern, teilweise mit einem zentralen Hochtöner ergänzt, nahezu Standard sind. Die akustische Qualität dieser Dinger ist, mindestens was Sprachverständlichkeit angeht, hervorragend. Die Frequenzgänge sind sehr linear, die Verzerrungen natürlich abhängig von den eingesetzten Chassis. Da ließe sich sicher noch optimieren, sodass auch der Hifiler mit dem analytischen Gehör nach Fehlern suchend, zufrieden sein könnte. Ein Problem gibt es tatsächlich bei den kleinen Breitbändern: sie laufen recht sauber zwischen +- 300 bis 5000 Hz, darüber und darunter gibt es Besseres. Da aber der abgedeckte Frequenzbereich dem optimalen Auflösungsvermögen des Gehörs entspricht, kann man mit einem solchen Ansatz konzeptionell schon einmal nichts vekehrt machen. Weitere Vorteile wie z.B. Richtwirkung und digitaler Manipulierbarkeit der einzelnen Chassis bieten vielkanalige Aktivsysteme. Den im HiFi oft geschätzten Klirranteil, Stichwort Röhrenverstärker, gibt es da natürlich nicht. Aber dafür gibt es ja sehr gute Plugins.

Grüße, Bernd
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Beitragvon Daihedz » 29.07.2017, 11:17

bvk hat geschrieben: ... Linienstrahler ...nahezu Standard ...

Zu den Argumenten, welche für Linienstrahler sprechen, kommt noch die Möglichkeit dazu, damit eine nahezu perfekte Constant Directivity zu erwirken. Wer hats erfunden? Don Keele (und Ulrich Horbach):

http://www.xlrtechs.com/dbkeele.com/CBT.php
http://www.jblpro.com/www/products/tour ... tec-series

Aufgezeilte Grüsse
Simon
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Beitragvon cornoalto » 29.07.2017, 12:38

Hallo zusammen,

wir kommen zwar etwas vom Thema ab, aber als bekennender Array- Fan muss ich einfach ein paar Anregeungen zu Arrays loswerden:

Fullrange Array- aktiv entzerrt:
https://www.google.de/search?q=ids+25&s ... 80&bih=915

2 Wege + Subwoofer Array für 100.000 €:
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q= ... pK3rRZU1yg

In ähnlicher Preislage:
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q= ... l338IQPuVw

Meine eigene Kreation für 800 € Materialpreis:
viewtopic.php?f=37&t=6959

Solche Systeme haben natürlich mit den Schallzeilen, wie wir sie aus der Kirche kennen, nicht mehr viel zu tun. Die angeführten Vorteile werden übereinstimmend dargelegt und sind tatsächlich hörbar. Je nach Anwendungsfall kann das Array gestreckt, konkav oder konvex ausgeführt werden. Meiner Meinung nach die beste aller Lautsprecheroptionen.

Grüße

Martin
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Beitragvon Matty » 29.07.2017, 14:04

Hi zusammen,

zum Thema 'Line Source' und 'non-linear distorsion' hat auch Siegfried Linkwitz sein Statement abgegeben:

http://www.linkwitzlab.com/frontiers.htm#E

Seine Fazit:
Siegfried Linkwitz hat geschrieben:I would encourage more investigation of line sources for use in very large venues, as for public address or entertainment speakers. For typical domestic environments they are unnecessarily large. Today, the same low distortion sound pressure levels can be obtained from far fewer drivers and without the image distortion.

Anmerkung: Hervorhebung habe ich hinzugefügt.

Klingt ein bisschen nach: "Im Prinzip gut, vom Aufwand her aber so nicht notwendig, da einfacher realisierbar, wenn es um den Aspekt 'non-linear distorsion' geht".

Gleichzeitig hebt er aber in diesem Abschnitt die Wichtigkeit von möglichst geringen nichtlinearen Verzerrungen hervor - er hält sie für wesentlich entscheidender, als andere Effekte:

Siegfried Linkwitz hat geschrieben:The low distortion aspect is even more important, than sound stage height, wide angle horizontal dispersion and uniform power response. Low distortion means increased dynamics and clarity, and the ability to play back at near live levels without listener strain. It brings the naturally occurring distortion mechanisms of the ear into play, which are necessary elements for creating an illusion of reality.

Anmerkung: Die o.a. Aussage wurde auch in Bezug auf die Eigenschaften von Line Sources getroffen.

Viele Grüße
Matthias
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Beitragvon chriss0212 » 29.07.2017, 14:39

Erschwinglich und interessant sieht mir auch der Bausatz von Monacor aus... auch wenn ich bisher nicht soooo viel auf deren Chassis gegeben habe ;)

http://www.referenzboxen.de/index_hifi_de.htm?http://www.referenzboxen.de/hifi/lightning.htm

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Grüße

Christian
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Beitragvon Eusebius » 06.08.2017, 17:48

Nach Auszeit melde ich mich zurück mit einer Verständnisfrage zum Dopplereffekt.

Wenn ein Chassis gleichzeitig zwei Frequenzen - z.B. 100 und 1000 Hertz - wiedergeben muss, leuchtet mit der Dopplereffekt ein. Mit solchen Frequenzpaaren wird der Effekt ja auch gerne veranschaulicht. Aber mit der Wiedergabe von Musik hat das noch nichts zu tun.

Bei Musik muss das Chassis gleichzeitig auch noch 130 und 910 Hertz, 200 und 720 Hertz, 207 und 509 Hertz ... usw. usf. wiedergeben - im Prinzip also beliebig viele Frequenzen seines Übertragungsbereichs in beliebigen Mischungs- und Intensitätsverhältnissen. Damit müsste sich nach meinem Verständnis auch ein quasi unendlich großes chaotisches Gemisch beliebig vieler mehr oder weniger starker, sich überlagernder und permanent verändernder Dopplereffekte einstellen. Wie kann man diese "Dopplerwolke" überhaupt erfassen und differenzieren? Das habe ich bisher nicht verstanden.

Letztlich geht es nach meinem Verständnis dann nur noch um die resultierende Summenkurve aller übertragenden Frequenzen, die so exakt wie möglich dem Eingangsignal folgen sollte. Das wiederum ist ein alter Hut. Was hat das dann noch mit dem Dopplereffekt zu tun?

Im Prinzip sehe ich da eine ähnliche Problematik wie im K2-Thread, wo dargelegt wurde, dass die Betrachtung des gesamten Musiksignals zu ganz anderen Ergebnissen führt als die Analyse eines einzelnen Aspektes.

Für eine verständliche Aufklärung wäre ich dankbar. Ebenso für Hinweise auf mögliche Denkfehler meinerseits.

Gruß!
Eusebius
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Beitragvon Eusebius » 06.08.2017, 18:29

PS: Um nicht falsch verstanden zu werden:

Mir geht es überhaupt nicht darum, die Delphi von Silbersand zu hinterfragen oder gar zu kritisieren!
Ich habe nicht den Hauch eines Zweifels, dass es sich dabei um einen großartigen Lautsprecher handelt.
Werde ihn auch bald hören.
Ich möchte nur verstehen.

Gruß!
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Beitragvon FoLLgoTT » 06.08.2017, 20:11

Hallo Eusebius,

Eusebius hat geschrieben:Wie kann man diese "Dopplerwolke" überhaupt erfassen und differenzieren?
Das habe ich bisher nicht verstanden.

Man regt den Lautsprecher mit einer festen Anzahl an Tönen gleichzeitig an, z.B. verteilt nach 1/6 Oktave und gewichtet nach EIA-426B, dessen Spektrum Musik nahe kommt. Dann erfasst man den Abstand des "Störteppichs" zu den Anregungsfrequenzen. Das sieht dann z.B. so aus.

Gruß
Nils
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Beitragvon nihil.sine.causa » 06.08.2017, 20:43

Hallo Rainer,

Eusebius hat geschrieben:Nach Auszeit melde ich mich zurück mit einer Verständnisfrage zum Dopplereffekt.

Willkommen zurück! Schön, dass Du wieder aktiv bei uns mitmachst!

Eusebius hat geschrieben:Bei Musik muss das Chassis gleichzeitig auch noch 130 und 910 Hertz, 200 und 720 Hertz, 207 und 509 Hertz ....usw usw wiedergeben - im Prinzip also beliebig viele Frequenzen seines Übertragungsbereichs in beliebigen Mischungs- und Intensitätsverhältnissen.
Damit müsste sich nach meinem Verständnis auch ein quasi unendlich großes chaotisches Gemisch beliebig vieler mehr oder weniger starker, sich überlagernder und permanent verändernder Dopplereffekte einstellen.

Das wurde hier erläutert (nach unten scrollen "3. Gegenmaßnahme"). Wie es genau gemacht wird, weiß ich auch nicht, aber jedenfalls handelt es sich bei der Dopplerkorrektur um einen analogen Phasenschieber. Kommt die Membran auf den Hörer zu, muss die resultierende Phase nach links verschoben werden, läuft die Membran vom Hörer weg, wird die Phase nach rechts verschoben. Und diese Korrektur arbeitet natürlich abhängig vom jeweiligen (Musik-)Signal.

Viele Grüße
Harald
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Beitragvon Frederik » 06.08.2017, 21:49

Hi Rainer,

der Doppler-Effekt hängt ja mit der Auslenkung der Membran zusammen und die ist in einem Lautsprecher mit einem geschlossenen Gehäuse eine bekannte Größe. Abhängig von der Auslenkung der Membran wird nun die Phase verschoben, und elektronisch "so getan als ob" die Membran stillstehen würde, auch wenn sie bei tiefen Tönen weit auslenken muss.

Auf diesem Weg werden mit einer Steuerung Intermodulations-Verzerrungen die durch den Doppler-Effekt zu Stande kommen gesenkt.

Intermodulations-Verzerrungen die Ihren Ursprung nicht im Doppler-Effekt haben, senkt die Sensor-Regelung indem sie den Antrieb des Chassis linearisiert.

Wenn man die Hörberichte so liest, scheint beides (Steuerung und Regelung) in der Delphi ausgezeichnet zu funktionieren. :wink:

Grüße,
Frederik
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Beitragvon Hans-Martin » 06.08.2017, 23:00

Eusebius hat geschrieben:Wie kann man diese "Dopplerwolke" überhaupt erfassen und differenzieren?
Das habe ich bisher nicht verstanden.

Letztlich geht es nach meinem Verständnis dann nur noch um die resultierende Summenkurve aller übertragenden Frequenzen, die so exakt wie möglich dem Eingangsignal folgen sollte.
Das wiederum ist ein alter Hut.
Was hat das dann noch mit dem Dopplereffekt zu tun?

Hallo Eusebius,

mit dem Dopplereffekt, wie man ihn als Frequenzänderung eines herannahenden und vorbeifahrenden Martinshorn oder hochtourigen Motorgeräuschs kennt, sicher weniger. Da die Ortsänderung der Membran wechselweise Annäherung und Entfernung bedeutet, ist der Begriff Frequenzintermodulation wohl eine bessere Beschreibung. Sowas kennt man auch von Tonbandgeräten (Bandlängsschwingungen) und bestimmten Jitterkomponenten, beide machen sich als Modulationsrauschen, als Rauigkeit im Klang bemerkbar, auch als Verlust von räumlicher Abbildungspräzision.

In den Gleichungen zum Dopplereffekt geht es um Geschwindigkeit, nicht um den Weg (Strecke).
Tiefere Frequenzen müssen mehr Hub machen, um dieselbe Schnelle zu erreichen. Pegelorientierte Spektralanalysen von Musik zeigen überwiegend Maximalwerte nahe 100Hz, unterhalb und oberhalb fallen sie wieder ab. Das Denken um Hub (Strecke) scheint einfacher als um Schnelle (Geschwindigkeit), ist aber weniger relevant.

Dr. Lutz hat geschrieben:Am Beispiel eines dynamischen Lautsprechers mit einer Resonanzfrequenz von 55 Hz wurde dies veranschaulicht. Gibt man zwei Frequenzen auf das System oberhalb der Resonanzfrequenz (z.B. 300 Hz und 400 Hz), so halten sich Intermodulationen in Grenzen. Ganz anderes ist es bei zwei Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz (z.B. 30 Hz und 40 Hz). Hier entstehen Mischfrequenzen, die nicht harmonisch zu den Grundfrequenzen sind und daher besonders auffallen. Die Auswirkungen davon haben wir bereits im ersten Teil des Vortrags kennen gelernt: Die Mithörschwelle steigt, das Klangbild läuft zu und Transparenz geht verloren.

Nun entsteht eine weitere Komplikation durch den Schalldruckfrequenzgang. In unserem Beispiel mit dem 30 Hz Ton bei einer Frequenz, bei der der Schalldurckpegel ca. 10 dB unter jenem für 90 Hz liegt. Angenommen es entsteht hier ein 10% k3 Klirr. Durch den 10 dB höheren Schalldruck bei 90 Hz erscheint dieser k3 oberhalb der Resonanzfrequenz im linear arbeitenden Bereich des Lautsprechers und schlägt mit 30% zu Buche.
...
Und wie klang es? Na ja, es brummte halt mit 30 Hz. Dann wurde die Kompensation angeschaltet und das Brummen wurde deutlich dünner. Und ohne die Kompensation war der fettere Bass wieder da.

Hmm ... das bedeutet für mich, dass das Signal bereits bei 30Hz die genannten 10% enthalten muss, bevor der LS die mit seiner Übertragungsfunktion (30Hz unterhalb der Resonanzfrequenz, 90Hz darüber, deshalb +10dB mehr Pegel) verstärkt wiedergibt. Ich könnte es verstehen, wenn man mit aktiver Entzerrung dem LS die 30 Hz mit gleichem Pegel wie die 90 Hz abverlangt, das sagt der zitierte Text aber nicht aus.

Meine Meinung, meine Skepsis, mein Unverständnis, einige Fragen bleiben für mich noch offen.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Eusebius » 07.08.2017, 07:39

Danke für die Antworten!

Auch im Vortrag wird der Dopplereffekt wieder anhand eines Frequenzpaares erklärt. Das leuchtet auch unmittelbar ein.

Mir gelingt halt nur nicht der gedankliche Transfer zu den Verhältnissen in einem komplexen Frequenzgemisch. Dort gibt es theoretisch beliebig viele Dopplereffekt-behaftete Frequenzkombinationen. Wie kann man für all die gleichzeitig die jeweiligen Phasenverschiebungen ermitteln und korrigieren? Das will mir nicht in den Kopf. Vielleicht fehlt mir ja auch nur das physikalische Vorstellungsvermögen ...

Noch ein Gedanke:
Die Intensität des Dopplereffektes hängt unmittelbar mit der Membranauslenkung zusammen. Prinzipbedingt müsste er bei jedem Lautsprecher der Welt vorkommen. Wenn das alles richtig ist, müsste absolut jeder Lautsprecher auf der Welt leise besser klingen als laut. Ist das so?

Gruß!
Rainer
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Beitragvon Ralph Berres » 07.08.2017, 08:24

Eusebius hat geschrieben:Dort gibt es theoretisch beliebig viele dopplereffektbehaftete Frequenzkombinationen. Wie kann man für all die gleichzeitig die jeweiligen Phasenverschiebungen ermitteln und korrigieren? Das will mir nicht in den Kopf.

Vielleicht ist das der falsche Denkansatz?

Betrachte einfach mal die Membranbewegung des gesamten Signalgemisches.

Gehe jetzt als nächstes hin und verändere die Laufzeit des Signales durch ein analog einstellbares Verzögerungsglied mit Hilfe der Information über der Membranauslenkung in der Art, das die Membran scheinbar still steht.

Dann verschwinden sämtliche durch den Dopplereffekt verursachten Frequenzmodulationen.

Intermodulationen sind was anderes. Das ist letztendlich eine Amplitudenmodulation, und kann am besten durch eine aktive Regelung des Lautsprechers vermindert werden.

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Beitragvon Hornguru » 07.08.2017, 10:11

Ralph Berres hat geschrieben:Intermodulationen sind was anderes. Das ist letztendlich eine Amplitudenmodulation, und kann am besten durch eine aktive Regelung des Lautsprechers vermindert werden.

Sollte man meinen. Theoretisch.
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Beitragvon nihil.sine.causa » 07.08.2017, 10:54

Hallo Hans-Martin,

Hans-Martin hat geschrieben:Hmm ... das bedeutet für mich, dass das Signal bereits bei 30Hz die genannten 10% enthalten muss, bevor der LS die mit seiner Übertragungsfunktion (30Hz unterhalb der Resonanzfrequenz, 90Hz darüber, deshalb +10dB mehr Pegel) verstärkt wiedergibt. Ich könnte es verstehen, wenn man mit aktiver Entzerrung dem LS die 30 Hz mit gleichem Pegel wie die 90 Hz abverlangt, das sagt der zitierte Text aber nicht aus.

Meine Meinung, meine Skepsis, mein Unverständnis, einige Fragen bleiben für mich noch offen.

In diesem Zusammenhang ging es nicht um den Doppler-Effekt, sondern - wie Du sagst - um eine (nicht-lineare) Vorentzerrung. Ich zitiere das der Einfachheit halber:

nihil.sine.causa hat geschrieben:2. Gegenmaßnahme: Regelung der Lautsprechermembran durch nicht-lineare Vorentzerrung

[...]

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Nicht-lineare Vorentzerrung (Stellsystem) der Lautsprechermembran

Angenommen, man möchte das Beschleunigungssignal x möglichst ohne Verzerrung durch den Lautsprecher ausgeben. Der Lautsprecher macht aber eine Verzerrung g(x). Also benötigt man die Umkehrfunktion f(x), so dass g(f(x)) = x ergibt. Vorentzerrung samt Verzerrung durch den Lautsprecher = gewünschtes Signal

Quelle

Viele Grüße
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