Berechnung und Interpretation von Raummoden

thk_ms
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Beitrag von thk_ms »

Hallo Miteinander,

in Bezug auf Raummoden habe ich folgene Seite in meiner Sammlung:

http://www.mindaudio.de/index.php?optio ... &Itemid=12

Vielleicht ists schon zu spät und mein Arbeitstag war auch lang aber: Was zum Teufel ist den dieses X in den Formeln? Abstand zur Wand?

Wer kann mich mal eben wieder auf die Spur setzen??? :cheers:

LG, thk_ms
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

So auf den schnellen Blick: mit x sind schlichtweg ganzzahlige Viefache gemeint. Es wäre wohl sauberer gewesen, wie üblich den Buchstaben n zu verwenden mit n = 1, 2, 3, ...

Grüsse
Uli
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

thk_ms hat geschrieben: Wer kann mich mal eben wieder auf die Spur setzen???
Hallo Thorsten, gehe doch einfach bei laufender Musik den Raum ab, dann erlebst du die praktische Auswertung bei gleichzeitiger Gewichtung der Güte der einzelnen Resonanzen! Es gibt einen Punkt, wo es hörbar am stimmigsten ist.
Zugegeben, das ist meine Spur... :cheers:
Grüße Hans-Martin
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KlausR.
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Beitrag von KlausR. »

Hallo,

nach einer Foren-Abstinenz von mehr als einem Jahr habe ich die Tage dann doch mal wieder geschaut und diesen Fred gefunden.
nihil.sine.causa hat geschrieben:Angenommen wir haben einen quaderförmigen Hörraum mit schallharten Wänden. Dann wirkt ein solcher Raum als akustischer Resonator und es entstehen in diesem Raum stehende Wellen.
Stehende Wellen entstehen bei allen Frequenzen durch die Überlagerung einer zu einem Reflektor hinlaufenden Schallwelle mit deren Reflexion. Dazu braucht es keinen Raum, keine zwischen zwei schallharten Wänden hin und her reflektierten Wellen, eine Mauer auf der Wiese tut’s genauso.
nihil.sine.causa hat geschrieben:Lassen wir also die Geschwindigkeit weg und betrachten nurmehr den Schalldruck. Und der hat an der Wand immer einen Schwingungsbauch, ist an der Wand maximal.
Um etwas präziser zu sein: die stehende Welle hat an der Wand immer ein Schalldruckmaximum (Schwingungsknoten). Ob die zur Wand hinlaufenden Welle, und damit zwangsläufig auch die reflektierte Welle, dort ein Maximum hat, hängt von der Phasenlage der auftreffenden Welle am Auftreffpunkt ab, also vom Abstand der Schallquelle zur Wand.
Meine Frage wäre: Habt Ihr diese oder ähnliche Faustregeln benutzt? Welche Erfahrungen habt Ihr gemacht?
Da alle Berechnungen zu diesem Thema von idealen Vorrausetzungen ausgehen (leerer Raum ohne (Wand-) Öffnungen, perfekt reflektierende Wände), halte ich Aufstellungsregeln wie die hier angesprochenen (Winer, Cardas, 1/6 – 2/3) nur für bedingt nutzvoll. Meine Hummeln stehen dort, wo sie im Gesamtkonzept des Raumes am besten unterzubringen waren, ganz frei von irgendwelchen Aufstellungsregeln. Trotz akustischer Decke sind beim Abspielen von Sinustönen die Moden gut herauszuhören, bei Musik habe ich jedoch bisher nur 3 Stücke entdecken können, bei denen die 74 Hz - Quermode (am Hörplatz) störend angeregt wird (Grundmoden bei 20, 37 Hz). Könnte es sein, daß die Problematik der Raummoden im allgemeinen etwas überbewertet wird?

In diesem Zusammenhang ist eine alte Frage aufgetaucht, auf die ich immer noch keine Antwort habe: wenn ich einen LS im Abstand von einer Wellenlänge von der Wand aufstellen, habe ich bei einer Eigenfrequenz eine Resonanz, bei anderen Frequenzen nicht. In beiden Fällen hat die hinlaufende Welle an der Wand, gegen die der LS abstrahlt, einen Schwingungsknoten (also ein Schalldruckmaximum), die reflektierte Welle demnach ebenfalls, die Amplitude der entstehenden stehenden Welle ist maximal. Wie kommt es, daß bei der Eigenfrequenz die Amplitude der stehenden Welle grösser ist als im anderen Fall, wie ist der genaue Mechanismus?

Frohe Weihnachten an alle.

Klaus
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Klaus

..zu Weihnachten wieder zurück nach Hause?

Deine Betrachtung Lautsprecher-Wand wird allgemein mit Allison verknüpft. Da gibt es Auslöschung (bei 1/4 Wellenlängenabstand zur Wand, vor und zurück = 2x1/4 = 1/2 =destruktive Interferenz ) und dagegen Pegelüberhöhung um 3dB (bei 1/2 Wellenlängenabstand zur Wand, konstruktive Interferenz).

Sobald eine 2.Wand ins Spiel kommt, wird auch dort der Schall reflektiert, durchläuft den Raum wiederholt, und wenn der Weg 1/1 Wellenlängenabstand erreicht hat, addiert er sich noch einmal konstruktiv und läuft weiter. Damit kommt es zur Raumresonanz, die typisch zu +12dB Überhöhung aufaddiert.

Ich stimme dir bezüglich der Quermoden zu, auch für mein Ohr haben sie eine recht untergeordnete Bedeutung.

Weihnachtliche Grüße
Hans-Martin
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KlausR.
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Beitrag von KlausR. »

Hallo Hans-Martin,

wieder zurück? War nie weg, hatte letztes Jahr nur ganz plötzlich keinen Bock mehr. Dass ich im selben Masse wie früher mitmache, bezweifle ich.

Allison: "The curves also show that, beyond 5/10 wavelength distance, the boundaries have insignificant effect on loudspeaker performance." Auf gut Deutsch, oberhalb von λ/2 hat die Begrenzungsfläche, aka Wand, keinen signifikanten Einfluss mehr. Allison-Effekt ist von Raummoden deutlich zu trennen.

Wenn ich den LS in 2λ oder 3λ Abstand von der Wand aufstelle, habe ich das gleiche Resultat: bei Eigenfrequenz Resonanz, ansonsten nicht. Wieso, warum ???????

Klaus
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

KlausR. hat geschrieben:Wenn ich den LS in 2λ oder 3λ Abstand von der Wand aufstelle,
Klaus,

es ist völlig egal wie Du den Lautsprecher aufstellst.
Du stellst ihn immer in einem Abstand λ oder 2λ oder 3λ, aber auch λ/2 oder λ/3 oder auch 0,14893λ auf.
Je nachdem was Du als λ definierst.

Ich denke andersrum wird ein Schuh draus. Also wenn der Abstand a des LS zu einer Begrenzungsfläche in einem bestimmten Verhältnis zu abgestrahlten Frequenz bzw. Wellenlänge steht.
Bei λ/4 läuft der Schall eben λ/4 zur Wand hin, dann wieder λ/4 zurück und es kommt die Reflektion gerade mit insgesamt λ/2 = 180° Phasenverschiebung zurück. Was dann eben zu Auslöschenungen führt = Allison-Effekt.
Bei der Abstrahlung der doppelten Frequenz entspricht der Abstand a einem λ/2, es kommt von der Wand eine Reflektion λ zurück, was einer Verschiebung 360° entspricht, es entsteht eine Signalverstärkung.

Das soweit bzgl. Allison.

Und bei einer stehenden Welle zwischen zwei Wänden passen immer ganzzahlige Vielfache von λ=Wandabstand so rein, dass eben die Welle "steht".

Wo ist da das Problem?

Grüsse
Uli
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

KlausR. hat geschrieben:Allison: "The curves also show that, beyond 5/10 wavelength distance, the boundaries have insignificant effect on loudspeaker performance." Auf gut Deutsch, oberhalb von λ/2 hat die Begrenzungsfläche, aka Wand, keinen signifikanten Einfluss mehr. Allison-Effekt ist von Raummoden deutlich zu trennen.
Hallo Klaus
Die Raummoden hängen vom Abstand gegenüberliegender Wände ab, der Allison -Effekt vom Abstand Lautsprecher-Wand.
Der Einfluss der Wand geht zwar zurück, ist aber abgeschwächt vorhanden. Einfach ausgedrückt: die doppelte und alle gradzahligen Vielfachen der Auslöschungsfrequenz sind +3dB erhöht, alle undragzahligen löschen aus, allerdings abhängig vom Bündelungsverhalten eines Tieftöners, ob sein Schall die Rückwand noch erreicht.
KlausR. hat geschrieben:Wenn ich den LS in 2λ oder 3λ Abstand von der Wand aufstelle, habe ich das gleiche Resultat: bei Eigenfrequenz Resonanz, ansonsten nicht. Wieso, warum ???????
Die Raumresonanz (Eigenfrequenz) liegt bei einem Raum mit 4m Länge bei 43 Hz, dann ist λ =8m, 2λ oder 3λ Abstand wären 16 oder 24m. In dem Raum mit 4m kann man nicht weiter als 2m Entfernung realisieren, also λ/4. Abgestrahlter Schall wird 2mal die Strecke (Absolutbetrag der Wegstrecke ist festgelegt) zurücklegen, bis er wieder beim Lautsprecher angekommen ist, in der Raummitte ist die fundamentale Raumresonanz nicht anzuregen, auch die gradzahligen Vielfachen nicht. Maximal dagegen die ungradzahligen Vielfachen.

Die weiteren Raumresonanzen sind dann noch die ganzzahligen Vielfachen der Frequenzen, die Wellenlängen werden also kürzer. Im 4m Raum sind dann 43, 86, 129 und 172Hz besonders wichtig - bei 1m Wandabstand
löschen sich 86Hz aus, 172 werden betont, 258 Hz auch noch destruktiv beeinflusst, dort setzt jedoch das Bündelungsverhalten eines Tieftöners merklich Grenzen, wenn er nach vorn ausgerichtet ist.
Allison sagt da, das man den Bereich schon vernachlässigen kann.
Aber dann kommt der Floor-Dip zum Tragen, wo der Direktschall und der am Boden reflektierte Schall 2 unterschiedlich lange Wege zum Hörer zurücklegen, auch hier gibt es eine fundamentale Auslöschung (wo die Bedingung Wegdifferenz = λ/2 erfüllt ist), die sich bei unganzzahligen Vielfachen der Frequenz wiederholen. Kammfilter, die den Frequenzgang wellig machen. Erst Dämpfung durch den Teppich hebt den Effekt bei höheren Frequenzen auf.
Dann sind da noch die schallharte Decke und die Seitenwände...
Man könnte meinen, dass bei der Vielfalt von Schallumwegen es keinen Sinn macht, einzelne Flächen zu bedämpfen. Wer mal den Teppich wegnimmt, merkt schnell, dass das so nicht stimmt, der Unterschied kann gewaltig sein.
Weihnachtliche Grüße
Hans-Martin
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KlausR.
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Beitrag von KlausR. »

Also so wie ich Allison, "The influence of room boundaries on loudspeaker power output", JAES 1974, S.314 und Waterhouse, "Output of a sound source in a reverberation chamber and other reflecting environments", JASA 1958, S.4, verstehe, handelt es sich bei diesem Effekt um den vom LS abgegebenen Schalldruck, der durch nahe Begrenzungsflächen erhöht wird (etwa 3 dB pro Fläche), und der ab λ/2 Abstand keine Änderung erfährt. In keinem der beiden papers wird von stehenden Wellen gesprochen, die durch Überlagerung einer zur Wand hinlaufenden Welle mit ihrer Reflexion entsteht, wobei durch Interferenzen ortsfeste Druckmaxima und -minima vorliegen: "The effect is caused by sound reflected from the reflectors reacting back on the source." und "It is shown that, in general, the power output of the source differs significantly from the free-field value if the distance of the source from the reflector is less than the wavelength of the sound emitted."

Scheint doch eine andere Kiste zu sein als Raummoden.

Klaus

Nachtrag: Allison sagt, daß die Erhöhung des Pegels bei 0.1 λ etwa 2.5 dB sei, bei λ/4 Null (Pegel = Freifeldpegel), zw. λ/4 und λ/2 geht der gegenüber dem Freifeldpegel um bis 1 dB zurück,, dann wieder rauf auf den Freifeldpegel, um dort zu bleiben. Keine absoluten Druckmaxima und -minima, wie ich sie erlebe, wenn ich durch den Raum wandere.
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KSTR
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Beitrag von KSTR »

Man kann hier das ganze, also Einfach-Reflexion ("Allison") wie Mehrfach-Reflexion (==Raummoden) -- beide auch mit weniger als 100% Reflexion an der Wand / den Wänden -- auf ein 1D-Problem reduzieren und dann bietet sich die ersatz-elektrische Modellierung mit z.B. LTspice geradezu an.

Wie das geht siehe z.B. hier: http://www.linkwitzlab.com/frontiers_4.htm
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