Nicht-lineare Effekte bei der Lautsprecherwiedergabe

Diskussion über aktive Schallwandler

Beitragvon KSTR » 13.02.2017, 19:27

RS.schanksaudio hat geschrieben:ich kann an dieser Stelle ankündigen, dass wir an einer digitalen Variante (modulierbaren Phasenschieber) arbeiten.

Ha, endlich mal eine konstruktive Anwendung von signal-korrelliertem Jitter. :D
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Beitragvon KSTR » 13.02.2017, 19:36

phase_accurate hat geschrieben:Es wäre noch interessant, wie sich die Dopplerverzerrungen ausserhalb Achse, die nun ja durch die Dopplerkorrektur zwangsläufig eingeführt werden (und ohne schwächer bis inexistent sind), äussern.

Guter Punkt! Vmtl. wird man nicht also vollständig kompensieren sondern nur so ca 80%.

Das "Problem" des Nutzens der Entzerrung der Dopplerverzerrungen ist mE eher, dass sie dominant sein müssen für das IMD-Verhalten, und nicht etwa schon der reine BL-drop. Also wenn bereits ein "idealer" Motor vorliegt (oder halt sensor-geregelt wird).
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Beitragvon FoLLgoTT » 13.02.2017, 20:50

Hallo Josh

Hornguru hat geschrieben:Dessen bin ich mir nicht mehr so sicher.
Beispiel meines Treibers...
Wie erklärt sich dann dieser Aufbau mit diesem Klirr ?

Klippel hat das als "Wave Steepening" (3.1.8 ) gut erklärt. Die Luft verhält sich bezüglich der Schallausbreitung asymmetrisch. Daher ist das ein prinzipielles Problem eines jeden Kompressionstreibers.

Übrigens empfehle ich jedem, der sich für Nichtlinearitäten eines Lautsprechers interessiert, die Papers von Klippel zu studieren.

Hornguru hat geschrieben:Der erste Aspekt der festgelegt wird, bestimmt wohl die Zielgruppe. Der Rest wird durch Kompromisse angepasst.

Das sehe ich auch so. Und die Mode natürlich. Ach ja, und die Emanzipation der Frau sollte auch nicht außer Acht gelassen werden. Welcher Mann hat heutzutage noch die Eier, sich (bzw. der Frau) 2 m hohe Türme ins Wohnzimmer zu stellen? :mrgreen:

Aus technischer Sicht ist so ein kleiner 2-Weger jedenfalls nicht optimal. Die Regelung kann zwar einige Probleme verringern, aber nicht alle (->Maximalpegel).

Von daher sehe ich den Hörvergleich im Eingangsbeitrag etwas zwiespältig. Interessant wären die IMD-Tests mit einem 3- oder 4-Weger. Oder zumindest mit Subwoofer.

Gruß
Nils
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Beitragvon nihil.sine.causa » 13.02.2017, 21:17

Hallo zusammen,

ich freue mich, dass das Thema auf Interesse stößt. Allerdings ist es sehr viel vielschichtiger als es jetzt diskutiert wurde. Klar hat ein Zweiwege-LS (der auch basskräftig ist) sehr viel mehr mit dem Dopplereffekt zu kämpfen als ein Drei- oder Vierwege-System. Aber der Doppereffekt ist nur einer von mehreren Effekten, die diskutiert wurden.

Andererseits handelt es sich beim Lautsprecherbau immer um eine Optimierung*) der unterschiedlichsten Einflussparameter. Und in dem hier besprochenen Workshop ging es eben um die dargestellten, nicht-linearen Effekte und vor allem um den Versuch, sie mess- und hörbarzu machen.

Insofern würde ich mich über eine sachlich tiefer gehende Diskussion freuen, die neutral bleibt und auf dem vorgebrachten Niveau die Grundlagen näher beleuchtet.

Viele Grüße
Harald


*) Je komplexer eine Optimierungsaufgabe ist, desto genauer sollte man sich - will man ihr gerecht werden - die Aufgabenstellung ansehen, bevor man urteilt. Ein Beispiel: Hr. Müller und Dr. Lutz versuchen ihre Korrekturen nicht auf digitaler Ebene vorzunehmen, sondern rein analog. Auch das hat seine konstruktiven Vorzüge, denn es vermeidet bei analogen Signalen ADDA-Konversion im Lautsprecher. Wie stark man das als Vorteil oder Nachteil sehen möchte, sei jedem selbst überlassen. Aber als Designgrundsatz ist es erst einmal gesetzt.
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Beitragvon KSTR » 13.02.2017, 21:28

NNEU hat geschrieben:
RS.schanksaudio hat geschrieben:ich kann an dieser Stelle ankündigen, dass wir an einer digitalen Variante (modulierbaren Phasenschieber) arbeiten.

Hätte doch der liebe Herr Müller die Patentgebühr bezahlt ...

Es ist mMn schon eine ziemliche Dreistigkeit erst eine Technologie zu schmarotzen und das dann noch in einem Thread anzukündigen, in welchem es vordergründig um den Vortrag von Dr. Lutz geht. :lol:

Nein, geht es nicht, denn das Thema lautet nicht "Neulich, beim Vortrag von Dr. Lutz". Es geht nicht um den Vortrag, sondern um dessen Inhalte, auch im weiteren Sinne.

Schmarotzertum zu unterstellen ist im übrigen sehr weit hergeholt, bzw. muss man das dann jedem Entwickler zusprechen, aus Prinzip. Man bedient sich immer am Vorhandenen und baut darauf auf oder setzt auch 'nur' kompetent um, ausser es würden tatsächlich Patentansprüche verletzt. Anders kann man auch gar nicht effektiv bzw erfolgreich arbeiten. Es bleibt noch genug echt wertschöpferische eigene Arbeit übrig.
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Beitragvon Hornguru » 13.02.2017, 22:18

Ja kommen wir wieder konstruktiv aufs Thema zurück: :)

Die Effizienz und Notwendigkeit der Membranregelung ala Sensoren wurde ja auch schon diskutiert. Diese hat nämlich auch einige Nachteile welche eine Klirr Vorrausregung eleganter lösen kann. Mal abgesehen von linearen Verzerrungen die allesamt wesentlich besser per FIR korrigierbar sind.

Zurück zu nichtlinearen Verzerrungen, bleibt folgender fader Beigeschmack der Echtzeit-Sensorik:

  • hohes Rauschen im Kontrollsignal verbietet eine zu starke Gegenkopplung damit keine Nebeneffekte entstehen, man kann also nur einen gewissen Teil verbessern
  • demzufolge erfolgt die Regelung nur bei starker Amplitude. Bei sanften gewöhnlichen Abhörlautstärken hat man von der Regelung mal grad garnichts
  • im Mittelton kann man mit der Kleinamplituden Empfindlicheren Kapazitiv Kopplung auch nur begrenzt arbeiten, der Hochton bleibt hier unangetastet. Dies hat selbst B&M irgendwann eingesehen und hat die Regelung im Hochton abgeschafft. Beworben wurde dann mit "Stromgegenkoppung", was nichts ordinäreres als eine normale Verstärker Gegenkopplung war, die wir fast alle haben
  • der Fehler muss erst einmal "geschehen" damit er korrigiert werden kann
  • die Regelung funktioniert nur in dem Frequenzspektrum in dem die Membrane vollkommen Kolbenförmig arbeitet ohne jede Verformung. Das setzt die Obere Grenzfrequenz sehr sehr niedrig in Relation zur Membrangröße, da je größer desto labiler. Dann endet man in einem mindestens 4-5 Wegerich voller kleiner schwacher Treiber oder muss ganz viele Kleine nutzen und endet in einer richtig bösen Materialschlacht (BM40 plus Sub4)
  • die dadurch nötige Kleinhaltung der Treiber begünstigt den Dopplereffekt umso mehr da jetzt alles wie wild hubt, man tauscht also harmonischen K2 gegen fiese IMD
  • die Gegenkopplung wenn straff damit effizient erzeugt eigenen Klirr höherer Komponenten K4,5,6 etc, senkt am Treiber aber nur K2. Da höhere Komponenten ja schon wieder weit oberhalb des möglichen Regelbereiches des Chassis liegen (siehe Größenproblem)
  • altersbedingte Dekalibrierung kann die Gegenkopplungskette zum Schwingen bringen

Eine Vorrausregelung macht also vielerlei mehr Sinn als Sensorik. Bestes Beispiel dafür war eben der Amp des Bekannten. Er hat das Prinzip sogar auf eine Röhrenendstufe übertragen können welche aufgrund ihrer Geschwindigkeit und zum Lautsprecher passenden Verhältnis hervorragend arbeiten kann. So entstand eine Röhre plus partialschwingungsgeprägter Breitbänder der selbst bei 98dB noch unter 0.1% K2, noch weniger K3 hatte und weitere nicht mehr messbar waren (Mikroschwelle Messkette etc).

Die Verwendung an Hörnern wurde auch möglich. Sensor am Horn macht ja gar keinen Sinn da der Hub sehr unlinear je nach Strahlungswiderstand ist. Hier müsste man stark mit FIR nochmal gegensteuern da man sonst lauter Peaks im Frequenzgang hat.

Vorrausregelung würde sich somit ideal an alle möglichen real vorhandenen Klirrursachen anpassen lassen welche nicht nur von der Membranbewegung selbst herrühren.

Gruß
Josh
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Beitragvon nihil.sine.causa » 13.02.2017, 23:10

Hallo Josh,

warum so dogmatisch? Um sensorische Regelung geht es hier doch nur am Rande. Dr. Lutz hatte seine Konzeptlautsprecher ohne Sensor mit analoger Korrekturschaltung vorgeführt.

Allerdings, dass sensorische Relegung sehr, sehr gut funktionieren kann, ist für mich persönlich empirisch evident nachgewiesen, denn ich höre täglich damit. Offenbar ist es Silbersand und AGM gelungen, die von Dir skizzierten Probleme elegant zu lösen und die Vorteile der Regelung zu nutzen.

Viele Grüße
Harald
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Beitragvon wgh52 » 13.02.2017, 23:18

Hallo Freunde,

ich will im Sinne der Qualität dieses doch recht technischen Threads mal eine Lanze für technische Begrifflichkeit brechen:

Hier wird der Begriff VorausREGELUNG benutzt. Ich finde im Web dazu nichts... Wie sähe dafür die REGELschleife oder Rückkopplung aus?

Herr Peter M. Pfleiderer, formte für seinen phasenlinearisierenden Audioanalogrechner in den 80ern den Begriff Membranvorauskorrektur, was eine vorverzerrende Steuerung beschreibt, die zu korrektem Wandlerverhalten führt. Eine Vorauskorrektur "verzerrt" also das Steuersignal im voraus so, dass der Wandler das gewünschte Verhalten zeigt. In diesem Sinne ist z.B. auch Acourate eine Vorauskorrigierende Steuerung, so wie auch Klangsteller, Frequenzweiche u.a.m. Eine Regelung hat zwingend einen (sensorischen) Rückkopplungspfad, der es ermöglicht, das aktuelle Verhalten in Echtzeit dem Sollverhalten anzugleichen. In diesem Sinne kann eine Sensorregelung (je nach Betriebsbereich) eine Vorauskorrektur unterstützen, siehe geregelte AktivLS :wink:

Vorauskorrektur ist also mein Vorschlag für den technisch korrekten Begriff.

Grüße,
Winfried

PS am Rande: Der Begriff Lautstärkeregelung ist übrigens auch nur in dem Sinne korrekt, dass der Mensch mit seiner Lautstärkeknopfbetätigung den Regelkreis schließt. Das Poti selbst ist ein "Steller", kein Regler (er hat keine Rückkopplung.

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Beitragvon Frederik » 13.02.2017, 23:20

Hi Josh,

Man kann nicht alles vorentzerren.

Ich finde es auch erstmal cool, das es überhaupt annähernd gelingt Klirr "wegzuentzerren". Eine solche Schaltung wäre ja interessant für alle Aktivlautsprecher in denen aus Kostengründen kein Sensor verbaut werden kann.

Der Sensor drückt aber nicht nur Klirr unter die Hörbarkeitsschwelle, er kann auch Intermodulationsverzerrungen aktiv bekämpfen.

Grüße,
Frederik
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Beitragvon RPWG » 14.02.2017, 01:53

Hallo Josh,

Ein paar Sachen habe ich nicht ganz verstanden:

Hornguru hat geschrieben:- hohes Rauschen im Kontrollsignal verbietet eine zu starke Gegenkopplung damit keine Nebeneffekte entstehen, man kann also nur einen gewissen Teil verbessern

Also ich kann selbst 10 cm vor diversen Fabrikaten gereglter LS keinen störenden Rauschpegel feststellen.
Das hat man denke ich heute geregelt wie ungeregelt ganz gut im Griff. Was meinst du mit "Nebeneffekten"?

Hornguru hat geschrieben:demzufolge erfolgt die Regelung nur bei starker Amplitude. Bei sanften gewöhnlichen Abhörlautstärken hat man von der Regelung mal grad garnichts

Verstehe ich nicht. Zum einen das "dem zufolge" und warum die Regelung von der Signalamplitude abhängt. Die (frequenzabhängige) Schleifenvestärkung ist doch immer gleich, egal was ich an "Abhörlautstärke" VOR der Regelschleife einstelle.

Hornguru hat geschrieben:im Mittelton kann man mit der Kleinamplituden Empfindlicheren Kapazitiv Kopplung auch nur begrenzt arbeiten, der Hochton bleibt hier unangetastet. Dies hat selbst B&M irgendwann eingesehen und hat die Regelung im Hochton abgeschafft. Beworben wurde dann mit "Stromgegenkoppung", was nichts ordinäreres als eine normale Verstärker Gegenkopplung war, die wir fast alle haben

Eine kapazitive Regelung im Mittelton ist mir am Markt gar nicht bekannt. Was spricht hier gegen die induktive Lösung? Was bedeutet in dem Kontext "kleinamplitudenempfindlicher"? Die Stromregelung ist natürlich über die Verstärker-GK realisierbar, das wurde hier ja schon an anderer Stelle ausgiebig diskutiert (Thread "Verstärker mit Stromgegenkopplung").

Hornguru hat geschrieben:- der Fehler muss erst einmal "geschehen" damit er korrigiert werden kann

Kommentiere ich jetzt mal nicht. :mrgreen:

Hornguru hat geschrieben:die Regelung funktioniert nur in dem Frequenzspektrum in dem die Membrane vollkommen Kolbenförmig arbeitet ohne jede Verformung. Das setzt die Obere Grenzfrequenz sehr sehr niedrig in Relation zur Membrangröße, da je größer desto labiler.

Ein Chassis darüber einzusetzen halte ich sowieso für nicht so zielführend. Jedenfalls nach meinen persönlichen Erfahrungen. Aber man kann auch einen 20 cm Tieftöner bis 1 kHz gegenkoppeln, was ich für angemessen halte. Darüber läuft der FG wenn man so möchte, wie gewohnt weiter. Das muss in der (linearen) Vorverzerrung vor der Regelschleife einfach entsprechend berücksichtigt werden.

Hornguru hat geschrieben:die Gegenkopplung wenn straff damit effizient erzeugt eigenen Klirr höherer Komponenten K4,5,6 etc, senkt am Treiber aber nur K2. Da höhere Komponenten ja schon wieder weit oberhalb des möglichen Regelbereiches des Chassis liegen (siehe Größenproblem)

Ich kann das so nicht bestätigen. Jedenfalls nicht bei den gegengekoppelten Chassis, die ich gemessen habe. Die Level K4, K5 und K6+ (letztere bei STEPS beispielsweise immer zusammengefasst) kann ich nicht als erhöht feststellen. Wenn man "irgendwas, irgendwie" als Sensor aufs Chassis klebt kann das anders sein. Ich vermesse bei einem neuen Chassistyp jede einzelne Modifikation, jede Klebung, mit dem Serienchassis als Referenz. Böse Überraschungen habe ich da genug erlebt. Frei nach dem Spruch "man kann ein System nicht beobachten, ohne es zu verändern" ...

Hornguru hat geschrieben:altersbedingte Dekalibrierung kann die Gegenkopplungskette zum Schwingen bringen

Kann passieren, wenn die Phasenreserve generell zu knapp ist (= Regler schlecht ausgelegt). Manche gegengekoppelten Chassis pfeifen irgendwann (nach 30 Jahren) wenn sich die Memranmodi aus irgendwelchen Gründen verschieben (Sicke und damit der komplexe Abschluss des Membranrandes härtet aus, o.ä.) und die Schleifenverstärkung im Regler nicht im Bereich der Resonanzen adäquat runter gezogen wird ...

Da sehe ich eher das Problem bei der Vorausentzerrung, denn da stimmt durch "altersbedingte Dekalibrierung" vorne und hinten nichts mehr. :) Die nichtlineare Vorverzerrung müsste dann im Gegenzug sämtliche Freiheitsgrade, auch Zeitvarianz berücksichtigen (könnte über einen "Kalibrierservice" geschehen). Bitte nicht falsch verstehen - ich finde das Thema super spannend, gerade wo sowieso alles geklippelt wird. Dann darf sich da aber mE einfach nichts mehr an den Parametern ändern.

Letzten Endes zählt ja sowieso nur "was hinten raus kommt". Egal ob vorausentzerrt oder geregelt oder bauartbedingt bestimmte Verzerrungsmechanismen vermieden ... Die meisten (ich unterstelle dass das Forum nicht "die meisten" repräsentiert) interessiert die technische Lösung sowieso nicht. Wenn jemand kleine 2-Weger bauen möchte (aus welchen Gründen auch immer) gibt es eben "hausgemachte" Kompromisse, denen begegnet werden kann. Oder auch nicht. Einen Liebhaber von "Männerboxen" von so einem kleinen Würfelchen zu überzeugen, wird mir nicht gelingen und ist mir auch nicht wichtig.

Das Thema AMD/PMD/IMD finde ich jedenfalls interessant genug, sich damit zu beschäftigen. Da kann man mal was messen UND hören. Allein die Implementierung mit ihren Tücken macht für einen Signalverarbeiter richtig Laune. Ob die Dopplervorauskorrektur im Endeffekt (bei mir!) dann schließlich was bringt, kann ich für mich jetzt noch gar nicht sagen, dafür ist das Thema viel zu vielschichtig. Ist mir momentan auch egal, denn der Weg macht nicht gerade dümmer und vor allem Spaß. Man übersieht vieles auf den ersten Blick, aber auch das macht am Ende des Tages Laune. :) Auch "lohnt nicht" kann eine Erkenntnis sein :mrgreen: , dann aber wenigstens eine Begründete ... dann war's halt eine kleine technische Fingerübung.

PS: So ein Sinus mit 1 Hz moduliert, in echt natürlich durch die analoge Kathodenstrahlröhre mit weichem Nachleuchten, wirkt ungemein beruhigend auf Geist und Seele. :wink:

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Grüße aus Trier!
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Beitragvon Koala887 » 14.02.2017, 07:44

Hallo,

ich hatte auch einige Zeit mit Vorsteuerung und Pfleidererschen Analogrechner experimentiert und bin zu der Erkenntnis gekommen, dass es nur in der Theorie gut funktioniert. Da gibt es einfach zu viele Parameter, welche sich während des Betriebs ändern, und die einmal gefundene Einstellung wieder zunichte machen. :roll:

RPWG hat geschrieben:PS: So ein Sinus mit 1 Hz moduliert, in echt natürlich durch die analoge Kathodenstrahlröhre mit weichem Nachleuchten, wirkt ungemein beruhigend auf Geist und Seele. :wink:

Das funktioniert auch mit den Ohren, hat wohl was mit der Herzfrequenz zu tun :wink:
Was passiert wohl wenn man jetzt die Masterclock des DAC mit 1Hz moduliert...

Schöne Grüße
Daniel
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Beitragvon phase_accurate » 14.02.2017, 08:17

KSTR hat geschrieben:Guter Punkt! Vmtl. wird man nicht also vollständig kompensieren sondern nur so ca 80%.

Wenn man in Betracht zieht, dass der weitaus grösste Teil des Schalls, welcher im Hörraum unser Ohr erreicht, derjenige ist, der ausserhalb Achse abgestrahlt wurde (und für welchen die Korrektur ja nicht stimmt), gehe ich in meiner ketzerischen Betrachtungsweise eher von 20% aus.

NNEU hat geschrieben:Es ist mMn schon eine ziemliche Dreistigkeit erst eine Technologie zu schmarotzen und das dann noch in einem Thread anzukündigen, in welchem es vordergründig um den Vortrag von Dr. Lutz geht

Ich gehe davon aus, dass Roman nicht die Schaltung von Herrn Müller kopiert hat, diese ist nämlich nirgendwo veröffentlicht worden. :wink: Er wird also tüchtig Entwicklungsarbeit geleistet haben. Auf die Idee, den Dopplereffekt mittels variabler Verzögerung zu vorentzerren, kommt ein halbwegs brauchbarer "Inschenör" innerhalb (hoffentlich) weniger als 5 Minuten, falls es ihm die Mühe Wert ist sich darüber Gedanken zu machen, den Effekt überhaup kompensieren zu wollen. Es gibt nämlich noch andere Ansätze dafür wie z.B. Dreiwege-Systeme. Dass der Effekt bei Lautsprechern relevant sein könnte, weiss man spätestens seit dem JAES Paper von Paul Klipsch.

Die relaiv krude Patentschrift von Herrn Müller könnte (wenn das Patent noch gültig wäre) tatsächlich benutzt werden, um Kopien zu verhindern, da es sich auf die generelle Idee bezieht. In der gezeigten Form ist es aber 1.) zum einfach so Kopieren nicht geeignet, da extrem viele Details vom "Kopierer" selbst entwickelt werden müssen und 2.) mit grosser Wahrscheinlichkeit nicht funktionsfähig, da es den Phasenmodulator in der Gegenkopplungsschleife drin hat. Letzteres hat a) einen Einfluss auf die Schleifenstabilität und b) tendiert die Gegenkopplungsschleife dazu, möglichst alle Artefakte, welche im Vorwärtspfad entstehen, wieder auszugleichen. Ich gehe deshalb davon aus, dass deshalb die Delphi den Phasenmodulator auch vor der Regelschleife hat.

Gruss

Charles
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Beitragvon uli.brueggemann » 14.02.2017, 08:30

wgh52 hat geschrieben:Vorauskorrektur ist also mein Vorschlag für den technisch korrekten Begriff.

Der korrekte Begriff in der Regelungstechnik ist Vorsteuerung bzw. feedforward

Die Vorsteuerung erfolgt im Hinblick auf eine Kenntnis über das Verhalten der Steuerstrecke. Sobald diese aber in der Realität beginnt, von ihrem "angenommenen" Verhalten abzuweichen, kann eine Vorsteuerung auch kontraproduktiv sein. Beispiele: Erwärmung, Verhalten unter Last, Störgrößen etc.

Grüsse
Uli
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Beitragvon KSTR » 14.02.2017, 09:28

Zum Thema Wiedergabeoptimierung ohne extra Membranregelung, aber mit mindestens ähnlich gutem Verhalten und hoher Stabilität und Langzeitsicherheit werfe ich mal Klippels 'Controlled Sound' ins Rennen (misst aber den Chassis-Strom, ist also keine reine Vorsteuerung).

Das ist zwar DSP-basiert und somit nicht für jeden, aber mE die Zukunft da es nach 'EInlernen' mit praktisch jedem Chassis funktioniert und damit überall einsetzbar ist, und so langsam kann man es als Produkt auch kaufen (als OEM).
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Beitragvon KSTR » 14.02.2017, 09:38

Bei einigen Punkten von Horngurus "Strafliste contra Regelung" merkt man mE deutlich, dass er kaum je eine (Membran-)Regelung selbst entworfen oder gar implementiert haben kann.

Mehr Infos (z.B. Link) zu den Projekten des Bekannten mit der Vorsteuerung wäre schön, ein so gelungenes Unterfangen sollte doch dokumentierte Spuren hinterlassen haben.
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