Nicht-lineare Effekte bei der Lautsprecherwiedergabe

Diskussion über aktive Schallwandler

Beitragvon phase_accurate » 15.02.2017, 08:49

Hallo Cay-Uwe

Wenn Du nun die Grafik betrachtest, wirst Du sehen, dass 950 Hz und 1050 Hz bei einem Pegelunterschied von 30 dB sehr deutlich unter der Mithörschwelle liegen.

Gruss

Charles
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Beitragvon Hans-Martin » 15.02.2017, 08:56

Hallo Charles,

ich denke, es geht nicht um Festfrequenzen, sondern um Frequenzmodulationsprodukte. Die Grundfrequenz existiert zu einem anderen Zeitpunkt als die verschobene Frequenz, deshalb findet Verdeckung nicht statt.

Inwieweit der Begriff Dopplereffekt in dieser Diskussion angemessen ist, darf m.E. hinterfragt werden.
Seitenbandspektrum kommt dem nach meinem Verständnis schon näher. Modulationsrauschen macht sich als Rauigkeit bemerkbar. Würde ein Verdeckungseffekt in diesem Bereich wirken, wären wir auch alle Jittersorgen los ...

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon phase_accurate » 15.02.2017, 09:16

Hallo Hans.Martin

Ich gehe davon aus, dass für den Fall, dass die Theorie zum Verdeckungseffekt stimmt, sämtliche Spektrallinien welche so deutlich unter der Mithörschwelle liegen wie im gezeigten Beispiel, unhörbar sind. Und zwar unabhängig davon, ob durch normale IMD oder Phasenmodulation hervorgerufen.

Die hier diskutierten Effekte haben mit Jitter nichts gemeinsam IMO. Bei Jitter geht es um Schwankungen der Abtastzeit welche normalerweise deutlich kleiner als die Abtasperiode sind. Man kann salopp sagen, dass man am Ausgang des DAC zwar die richtigen Werte bekommt aber eben zu falschen Zeitpunktenen. Was schlussendlich genau so falsch ist wie die falschen Werte zu korrekten Zeiten.

Gruss

Charles
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Beitragvon Diskus_GL » 15.02.2017, 09:44

Hallo zusammen,

die Versuche in Bezug auf die Mithörschwelle und sog. Maskierungseffekte oder Verdeckungseffekte sind fast immer nur mit Sinustönen gemacht worden. Für diese - unnatürlichen - Schallereignisse passen die Ergebnisse.

Das was wir aber üblicherweise hören hat mit Sinustönen recht wenig zu tun. Wir hören und analysieren immer sog. Auditive Szenen, deren mathematische Darstellung immer die Summe vieler Sinusfrequenzen ist, die sich im Pegel und der Phasenlage voneinander unterscheiden.

In der ASA- Forschung (Auditory Scene Analysis) gibt es einige schöne Beispiele (und darauf aufbauende Theorien), die den Schluss zulassen, daß das Gehör/Gehirn sehr wohl in der Lage ist spektrale Anteile (also vereinfacht gesagt "Töne"), die sich im Pegel um mehr als 40db unterscheiden zu einem auditivem Stream zusammenzufassen - also zu dem, was das Gehör dann bez. Klang, Tonaliät etc auswertet.

Kurz gesagt macht die Qualität dieses auditiven Streams (also der Zusammenfassung der zu einer Schallquelle gehörenden Töne) z. B. den Klang-Unterschied aus, den wir bei verschiedenen Systeme hören - je nach dem wie gut das System auch in der Lage ist (vereinfacht gesagt) auch die leisen Töne zu reproduzieren...

Insofern kann ich mir schon serh gut vorstellen, das auch diese physiklaisch vermeintlich "kleinen" Nicht-linearen Effekte eine hörbare Auswirkung haben... liesse sich jedenfalls durchaus erklären.

Grüsse Joachim
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Beitragvon RPWG » 15.02.2017, 10:20

Hallo zusammen,

Das gezeigte Spektrum für xmax = 10 mm ist natürlich schon extrem.

Man kann es auch als WAV-Datei abspeichern, wobei hier jetzt der modulierende Grundton fehlt, also praktisch nur der gezeigte Spektrumsausschnitt um 1 kHz vorhanden ist. Das kann aber auch durch Auslöschung im Hörrraum in der Praxis geschehen. f1 habe ich wegen des Praxisbezugs eher mal auf 30 Hz gesetzt, ändert an der Höhe der Seitenbänder erst mal nichts, verschiebt diese nur.

Hier also das WAV-File zu dem gezeigten PM-Spektrum, f1=30 Hz, xmax=10 mm
http://vocaroo.com/i/s1GMmwknA9ZB

Hier zum Vergleich ein synthetisierter 1 kHz Sinus ohne Modulationsprodukte
http://vocaroo.com/i/s1SVdeEONJjG

Erinnert mich alles ein bisschen an das Gitarrenstimmen, man schlägt den Flageolett-Ton der "guten'" Saite an und regelt auf minimale Schwebung :) .

Viele Grüße
Roman
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Beitragvon cay-uwe » 15.02.2017, 10:32

Roman,

über meine Laptop HaiEnd Speaker klingt beides grausam :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:

Höre ich mir später mal über richtige "HighEnd" Speaker an :wink:
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Beitragvon Tinitus » 15.02.2017, 11:19

Hallo,

selbst ich Holzohr höre da einen Unterschied.

Gruß

Uwe

PS Hört mehr Kraftwerk, dann sind Sinustöne nicht mehr so weit von der Praxis weg
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Beitragvon phase_accurate » 15.02.2017, 11:32

Hab's mit Ohrhörern angehört. Es äussert sich als leichte Rauhigkeit, man könnte auch sagen als ganz dezentes Gurgeln. Von der starken Modulation beim Stimmen mit Flageoletts ist es aber weit entfernt.
Und witzig ist, dass zumindest ich es besser höre bei kleiner Lautstärke als bei hoher.

Gruss

Charles
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Beitragvon RPWG » 15.02.2017, 13:32

Hallo in die Runde,

Das Beispiel ist stark konstruiert, weiß ich. Fraglich ist, ob instationär das Ganze
auch noch relevant ist.

Hier sind der besseren Nachvollziehbarkeit wegen noch mal drei Dinge hintereinander zusammengeschnitten:

1. Reiner Testton mit f2 = 1 kHz
2. Phasenmodulierter Testton mit f1 = 30 Hz und Xmax = 10 mm
3. Nur die durch die PM entstehenden Seitenbänder, wenn man so möchte also (2)-(1). Das sind die Inhalte, die nur dadurch entstehen, dass sich die Membran im Takt von f1 bewegt, selbst wenn der Antrieb ideal wäre. EDIT: Reste des "Trägers" wurden noch mit einem schmalen Notchfilter entfernt, da natürlich (2)-(1) aufgrund der Energieerhaltung noch Reste der 1 kHz enthalten würde...

http://vocaroo.com/i/s0pgd1jyEJft

Öffnet man das WAV mit z.B. Audacity, lässt sich das im Zeitbereich nachvollziehen. Im Zeitbereich sieht man auch wieder den Fakt, dass die Seitenbänder 970 Hz und 1030 Hz gegenphasig auftreten. Diese Information geht im Betragsspektrum verloren, erklärt aber u.a. komische akustische Messergebnisse mit ungleichen Seitenbändern, wenn AM, PM/FM und IMD gleichzeitig "am Werk" sind (Hatte Klipsch in seinen AES Papers auch so beobachtet, wenn ich mich recht erinnere).

Soll mal reichen mit komischen Pieptönen :) .

Schöne Grüße!
Roman
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Beitragvon dietert » 15.02.2017, 13:46

Hallo Roman,

das hört man doch recht deutlich. Meine Desktop-Lautsprecher (2.1 Multimedia Speaker, aea Aachen) sind auch nichts besonderes.

Hast du eigentlich mal versucht, den Dopplereffekt selbst auf diese Weise zu präparieren, ich meine durch gleichzeitiges Einspeisen von 30 Hz und 1 KHz in einen deiner Monitore. Die können doch solche Membranhübe, wenn ich mich recht erinnere. Kommt es dann genauso deutlich?

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon RPWG » 15.02.2017, 14:50

Hallo Dieter,

Ich habe in den vergangenen Tagen auf die Schnelle einige Versuche mit "passiven" Einzelchassis und einer Samson Endstufe + Tascam US144-MKII gemacht. Das war aber alles mehr ein Schnellaufbau, da weiß man nachher nicht, ob man jetzt IMDs, AM oder PM dominant hört. Deshalb wollte ich den PM-Effekt mal synthetisch erzeugen. Das hat den Vorteil, dass man es einfach am PC machen kann. Grundsätzlich kann ich aber sagen, dass die Rauhigkeit im Ton bzw. das "Gurgeln" in echt auch so hörbar ist. Nur ob es ursächlich Doppler ist, kann man da nicht sagen.

In der nächsten Iteration muss dann ein Aufbau für reproduzierbare Tests her...

Ich hatte übrigens vorhin mal ein WAV über diesen dubiosen Filehoster runtergeladen...lasst es bleiben...das Ur-WAV ist in 96 kHz, das runtergeladene (und vermutlich gehostete) wird auf 22,5 kHz runter gesampled, wer weiß wie. Besser ist es wohl, in Zukunft ein ZIP-Archiv zu hosten.

Gruß
Roman
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Beitragvon dietert » 15.02.2017, 17:09

Hallo Roman,

als erstes würde man ja vor allem den starken Bass hören, bzw. der macht vermutlich was (nichtlineares) mit den Ohren. Man würde es also mit dem Mikrofon aufnehmen und dann - wie in deinem Beispiel - erst die 30 Hz und dann die 1 KHz wegpräparieren. Dann sollte es so ähnlich werden wie bei dem synthetischen Signal.

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon Hornguru » 23.02.2017, 22:56

Frage mich gerade wie sich die IMD durch Distanzunterschied bei Verwendung einer Vorkammer verhält.
Vorteil der Abstand zur Quelle wäre gleich.
Nachteil, das Volumen ändert sich.

Und was wäre wenn ich den LS von der Seite höre. Der Abstand würde sich ja nicht verändern :mrgreen:
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Beitragvon phase_accurate » 24.02.2017, 09:09

Hornlautsprecher haben fat immer weniger FM Verzerrungen als Direktstrahler bedingt durch die viel kleineren Hübe der beteiligten Treiber. Deshalb kommt es hier wohl auch nicht so darauf an, ob auf Achse gemessen oder nicht. Aber die hubabhängige Variation der Vorkammer erzeugt tatsächlich Verzerrungen, speziell am oberen Ende des jeweiligen Uebertragungsbereiches (man moduliert mit dem Kammervolumen ja schliesslich die Grenzfrequenz, was zu Amplituden und Phasenverzerrungen führt).

Gruss

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Beitragvon Hornguru » 24.02.2017, 10:30

Ja genau Kammervolumen-Tiefpass moduliert... Macht Sinn macht sinn .... Daumen hoch!

Das klingt mir viel logischer als Klirrquelle im Gegensatz zur landläufigen Meinung der Luftunlinearität.

Aber Horn bei Seite. Direktstrahler, Hubig, 90° seitlich. Gleicher Abstand? :mrgreen:
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