Kalibrierung von Messmikrofonen

Mess- und Korrektursysteme

Beitragvon pico » 28.07.2009, 09:55

Hi Uli,

uli.brueggemann hat geschrieben:ist bei der Diffusfeldmessung auch gegen das Diffusfeldergebnis des Referenzmikros kalibriert worden

Nein. Laut Unterlagen von Brüel & Kjaer gilt eine Freifeldmessung unter etwa 90° (theoretisch wären es 78°) als eine gute Näherung für das Diffusfeldverhalten.

Es gibt da ein gewaltiges Dilemma bei Messungen am Hörplatz (= Diffusfeld). Ein freifeldentzerrtes Mikrofon würde - wenn es genau auf eine Box ausgerichtet wäre deren Direktschall "richtig" messen. "Leider" klappt das nicht für beide Boxen gleichzeitig. Bei einem gleichseitigen Stereodreieck gibt es bereits einen Winkelfehler von 30°, der bei einem 1/2"-Mikrofon bereits zu einer Abweichung von 3 dB bei 20 kHz führt.
Nun überwiegen aber bei einer Messung am Hörplatz die Reflexionen aus allen möglichen Richtungen. Um diese einigermaßen "gerecht" zu gewichten wäre ein Mikrofon, das unter 90° im Freifled kalibriert wäre und aufrecht stehen würde meiner Überzeugung nach am besten geeignet - daher empfehlen wir diese Art der Kalibrierung und Messung.

Der niederfrequente Abfall kommt durch die unvermeidliche Bohrung zum Druckausgleich ziwschen Vorder- und Rückseite der Membran. Das ist wie eine Bassreflexbox, nur anders herum. Bei den billigen Elektretkapseln ist das Loch relativ groß und daher die untere Grenzfrequenz relativ hoch. Zudem streut die Lochgröße natürlich, so dass auch schon mal en paar Hertz mehr oder weniger rauskommen. hier mal die Streung von über 50 ECM8000 Mikros:

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Zum Thema > 20 kHz. Guckt euch mal die Spezifikation für ein B&K-Mikro Typ 4188 an (s. http://www.bksv.com/doc/bp1380.pdf, Seite 4 oben links). Da kostet alleine die Kapsel 1000 €, dazu kommt noch der Impedanzwandler für 600 €. Das darf bei 20 kHz um +2 und -4 dB abweichen und ist immer noch in der Spezifikation! Wenn man bei so hohen Frequenzen (z.B. 40 kHz) noch einigermaßen sinnvoll messen will (z.B. mit linearem Frequenzgang und kontrollierter Richtwirkung) dann braucht man ein Mikrofon mit möglichst kleiner Membran, z.B. 1/4" (6mm) oder 1/8" (3mm) mit Laserverschweißter Edelstahlmembran etc.. Die billligen Elektretkapseln, die im Sekundentakt aus der Maschine plumpsen sind mit 20 kHz schon überfordert (s.o.).

Wirklich ALLES über Mess-Mikrofone kann man aus dem Microphone Handbook von B&K lernen, das man - nach Registrierung - hier downloaden kann: http://www.bksv.com/library/primers.aspx

Selbst wenn man den Frequenzgang wüsste (was schon ein RIESEN-Problem ist) wäre die Frage, ob man einen linearen Freifeldfrequenzgang am Hörplatz haben wollte oder einen linearen Diffusfeld-Frequenzgang. Letztlich geht es also wieder um die Zielfunktion und Messtrategie . . .

Gruß Pico
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Beitragvon uli.brueggemann » 28.07.2009, 14:03

Hallo Pico,

vielleicht hab ich mich unklar ausgedrückt.

Klar sollte sein dass gegen ein Referenzmikro kalibriert wird (was natürlich auch die Frage beinhaltet, was denn die Referenz für das Referenzmikro war. Und was war dann die Referenz für die Referenz ...).

Aber weiterhin sollte auch klar sein, dass vermutlich das verwendete Referenzmikro bei Diffusmessung ebenfalls einen anderen Frequenzgang aufzeigt als bei Direktmessung. Und nun kann man ja das zu kalibrierende Mikro gegen zwei Referenz-Frequenzgänge abgleichen. Doch welcher ist nun richtig? Vermutlich hat B&K nur die direkte Referenz angegeben?

Niederfrequenter Abfall: die Erklärung ist logisch. Die Frage ist ja nur wie der FG des Referenzmikros untenrum ausschaut. Wenn er glatt, also ohne Abfall ist, dann stimmt die Kalibrierung. Aber ich hab's auch schon erlebt dass die Differenz aus zwei Abfällen gebildet wurde (was ich bitteschön hier keinem unterstellen möchte!). Und da kommt dann eben logischerweise definitiv Abfall raus. :mrgreen:

Thema > 20 kHz: auch da stimmen wir überein. Ich will doch nur zum Nachdenken anregen hinsichtlich dem Hype mit hohen Samplerates, z.B. 192 kHz. Denn was tut sich da wirklich bei abzutastenden Frequenzen bis hin zu 96 kHz (Nyquist) bei einer Signalquelle (z.B. einem Instrument), beim aufnehmenden Mikro und beim wiedergebenden LS? - mal Strahlbündelung und Diffusfeld bei den hohen Frequenzen unbetrachtet.

Linearer Freifeldfrequenzgang am Hörplatz: ist wohl schwierig mit Raum drumherum. Und die Zielfunktion kann eigentlich nur sein, den richtigen Kompromiss zu finden. Wie immer im Leben. :cheers:

Grüsse, Uli

PS: Es gab da einmal eine Zeit wo über eine lange Zeit seitens TacT/Lyngdorf Mikros mit falschen Kalibrierdateien ausgeliefert wurden. Und der Trick bei all den Tact-Nutzern ist heute wohl, nicht mehr ein TacT-Mikro zu verwenden sondern LinearX. Und ich glaube, Lyngdorf verwendet nun DPA. Gewaschenes Kind scheut das Wasser. :D
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Beitragvon KSTR » 28.07.2009, 19:58

Hi,
uli.brueggemann hat geschrieben:Niederfrequenter Abfall: die Erklärung ist logisch. Die Frage ist ja nur wie der FG des Referenzmikros untenrum ausschaut. Wenn er glatt, also ohne Abfall ist, dann stimmt die Kalibrierung. Aber ich hab's auch schon erlebt dass die Differenz aus zwei Abfällen gebildet wurde (was ich bitteschön hier keinem unterstellen möchte!). Und da kommt dann eben logischerweise definitiv Abfall raus. :mrgreen:

Ich dächte, dass man dabei so vorgeht: Die Referenz ist ja nicht 1, sondern hat selber einen FG, der indivuell bekannt ist (oder zumindest ein Toleranzschlauch), gegenüber der "Überrreferenz" des Herstellers. Die Korrektur für den Probanden ist dann also nicht nur die Differenz, sondern die Differenz plus (Korrektur der Referenz bzgl 1). Schon eher die Frage ist, sind die Abfälle minphase? Und soweit ich weiß, wirkt eine Mikroperforation zum Druckausgleich rein resisitiv (nix BR), müsste das also einen -6dB/oct-Abfall geben? Der Geddes hat dazu mal was geschrieben, find's aber nicht mehr ...

Thema > 20 kHz: auch da stimmen wir überein. Ich will doch nur zum Nachdenken anregen hinsichtlich dem Hype mit hohen Samplerates, z.B. 192 kHz. Denn was tut sich da wirklich bei abzutastenden Frequenzen bis hin zu 96 kHz (Nyquist) bei einer Signalquelle (z.B. einem Instrument), beim aufnehmenden Mikro und beim wiedergebenden LS? - mal Strahlbündelung und Diffusfeld bei den hohen Frequenzen unbetrachtet.

Das Blech vom Schlagzeug geht so schnell über 20kHz, so schnell kannst du gar nicht schauen, Uli. :mrgreen: Ob das für uns alte Säcke noch relevant ist, ist eine andere Frage (bei mir ist bei guten 16kHz Sense, bei realistischen (normalen) Pegeln. :cheers:

Grüße Klaus
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Beitragvon uli.brueggemann » 28.07.2009, 20:48

KSTR hat geschrieben:Das Blech vom Schlagzeug geht so schnell über 20kHz, so schnell kannst du gar nicht schauen, Uli.

Klaus,

mal abgesehen, dass da wohl meine Ohren auch nicht mehr mitmachen: was nimmt nun so ein übliches Mikro am Schlagzeug davon auf ? Was spielt dann noch der Hochtöner davon? Und was höre ich dann noch, wenn ich nicht gerade im Ultraschall-Strahl stehe?

Also bleib ich gelassen und freu mich auch noch, wenn ich das Blech von einer CD höre. :)

Grüsse, Uli
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Beitragvon pico » 29.07.2009, 21:04

Hi Uli,

uli.brueggemann hat geschrieben:Klar sollte sein dass gegen ein Referenzmikro kalibriert wird (was natürlich auch die Frage beinhaltet, was denn die Referenz für das Referenzmikro war. Und was war dann die Referenz für die Referenz ...).

Referenz ist ein B&K Type 4188 mit individuellem Kalibrierzeugnis von B&K. Die "Fehler" des Mikros wurden natürlich berücksichtigt - nobody ist perfect.

Aber weiterhin sollte auch klar sein, dass vermutlich das verwendete Referenzmikro bei Diffusmessung ebenfalls einen anderen Frequenzgang aufzeigt als bei Direktmessung. Und nun kann man ja das zu kalibrierende Mikro gegen zwei Referenz-Frequenzgänge abgleichen. Doch welcher ist nun richtig? Vermutlich hat B&K nur die direkte Referenz angegeben?

Der individuelle Frequenzgang des Mikros war der Freifeld-Frequenzgang. Dagegen habe ich den Freifeld-Frequenzgang unseres Referenzmikros gemessen. Bzgl. des Diffusfed-Frequenzgang sprach ich von einer Näherung, die unabhängig vom Mikrofondurchmesser gültig ist - nämlich die Messung im Freifeld unter 90°. Wesentlich ist, dass später quasi genau so gemessen wird (Mikrofon aufrecht) -> der Direktschall würde ebenso "richtig" gemessen wie die vorwiegend seitlichen Reflexion. Nur die Deckenreflexion würde etwas überbewertet. Es liegt quasi eine Vergleichsmessung vor, da brauche ich den genauen Diffusfeldfrequenzgang weder des Referenzmikros noch des aktuellen Mikros zu kennen. Das ganze funktioniert bis 20 kHz vernünftig - es lebe die Relativ-Messung.

Die Frage ist ja nur wie der FG des Referenzmikros untenrum ausschaut. Wenn er glatt, also ohne Abfall ist, dann stimmt die Kalibrierung. Aber ich hab's auch schon erlebt dass die Differenz aus zwei Abfällen gebildet wurde (was ich bitteschön hier keinem unterstellen möchte!). Und da kommt dann eben logischerweise definitiv Abfall raus.

S.o., der individuelle Frequenzgang bis 10 Hz war bekannt. Außerdem werden die Druckausgleichsöffnungen bei B&K sehr präzise und reproduzierbar ins Edelstalgehäuse gebohrt, so dass die untere Grenzfrequenz recht stabil bei ca. 1 Hz liegt.

Gruß Pico

P.S.: Ich bin auf der Arbeit "Herr" über 400 Mikrofone (meist B&K) und habe das B&K Microphone-Handbook quasi unter dem Kopfkissen liegen. Könnten wir das Thema dann damit bitte abhaken?
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Beitragvon JoergStumpp » 23.09.2009, 14:48

Ich denke, die Diskussion zeigt deutlich, dass es unter Heimbedingungen sehr schwer ist im Raum absolute Messungen und Beurteilungen für Frequenzen oberhalb von ca 8000 Herz zu machen. Hier spielt bei bei den für den Heimanwenderen bezahlbaren Mikrofonen die schon stark ausgeprägte freuenzabhängige Richtcharakteristik eine entscheidende Rolle. Eine Kalibrierung schafft hier nur insofern eine Verbesserung, dass man die bei billigen Mikrofonen im oberen Hörbereich liegene Kapselresonanz berücksichtigen kann.

Daher ist es wichtig bei einer Raumkorrektur oberhalb von 10kHz, die Zielkurve der bewerteten Messung folgen zu lassen.

Glücklicherweise reagiert unser Gehör in diesem Frequenzbereich auch nicht mehr "absolut" ...


Jörg Stumpp
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Beitragvon h0e » 19.07.2014, 20:18

Hallo Winfried.
macht das für unsere Zwecke einen Unterschied, ob ich das Behringer mit der mitgelieferten Korrekturdatei benutze, oder noch eine etwas genauer Korrekturdatei erhalte?

Grüße aus der Landeshauptstadt. Jürgen
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Beitragvon wgh52 » 19.07.2014, 21:09

Hallo Jürgen,

Das ECM-8000 weist über die Serie gesehen ziemlich signifikante Frequenzgangstreuungen auf. Eine Kalibrierung, mit der man bei Messungen diese Individualstreuungen kompensieren kann ist (gelinde gesagt) durchaus von Vorteil.

Gruß,
Winfried

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Beitragvon Hans-Martin » 20.07.2014, 11:34

Der Frequenzgang von Elektretmessmikrofonen streut unter 50Hz, da liegen wir im persönlichen geschmacksabhängigen Bereich, denn die Raumresonanzen werden in jedem Fall noch sehr gut erkennbar dargestellt, dediglich die Pegel sind evtl. nicht ganz korrekt. Da kommt es auf die weniger als 3dB Abweichung auch nicht mehr an. Oberhalb 7kz wird es interessanter, hier gibt es einen +/-6B Streubereich bei 16kHz (Kapselresonanz), ein Spielraum, der weit über das hinausgeht, was man unter einem glatten FG am Sitzplatz versteht. Ich meine aber, dass ein exaktes kalibriertes Mikrofon seine Vorzüge nur ausspielt, wenn man genau weiß, welche Einflussgrößen die Messung auch noch 'verfälschen'. Zum einen misst man mit einem Freifeldmikro unter Diffusfeldbedingungen (wofür es i.d.R. nicht gebaut wurde), wundert sich vielleicht, dass im Bereich unter 500Hz die Kanalabweichungen so groß, dagegen oberhalb 1kHz die FG-Verläufe so ähnlich/parallel verlaufen, usw... finde ich überwiegend Argumente, die nicht zwingend eine Kalibrierung verlangen. Wenn man dasselbe Messystem für beide Kanäle verwendet, lassen sich die echten Kanalunterschiede sehr gut herauslesen.

Wenn man aus der Messung eine neue Lautsprecherpositionierung und Ausrichtung hergeleitet hat, die weniger Korrektur verlangt, bleibt schließlich die Frage, wie die ideale Zielkurve aussehen soll, da gehen die Geschmäcker schon auseinander, aber vermutlich sind über 90% der Anwender mit -3 / -4dB bei 10kHz (gegen 0dB@150Hz) recht einverstanden.

Vergleicht man den abgedruckten FG einer Zeitschrift/Internetmagazin mit dem eigenen Ergebnis, ergeben sich Unterschiede, die sich nicht mit Exemplarstreuung der LS-Exemplare erklären lassen, sondern mit den Reflexionen im eigenen Raum, die Zeitverzögert eintreffen und den FG verbiegen. Wieweit will man die gemeinsame Kurve zurechtrücken, muss man sich fragen, angesichts der Tatsache, dass das Ohr die erste Wellenfront Direktschall schon ausgewertet hat, während der folgende Schall seine Klangfarbe ändert. Die Korrektur beeinflusst den Direktschall-FG genauso wie das Gesamtergebnis.

Angesichts der vielen weiteren Aspekte könnte ich meinen Standpunkt kurz so zusammenfassen: Nur wenn man ein extrem fortschrittliches Korrektursystem mit dem nötigen Hintergrundwissen einsetzt, kann man von dem exakten Kalibriervorgang wirklich profitieren. Aus gutem Grund bietet Uli neben seinem Acourate auch eine Kalibrierung zum Behringer ECM8000 an, nachdem er einen namhaften Betrag in sein Earthworks Messmikrofon und passenden klirrarmen Messverstärker investiert hat.

Aus obigen und ungenannten Gründen kann es ratsam sein, auf eine Korrektur der Höhen weitgehend zu verzichten, Uli und ich sind in diesem Punkt uneins, aber die Ausgangspunkte sind auch verschieden.

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon Minimalisto » 30.06.2015, 13:37

Hallo zusammen,

entschuldigt bitte das Hervorholen von alten Themen, aber in der Diskussion kam für mich nun noch nicht heraus, wie man sinnvollerweise die Messung vornehmen sollte: Mikrofon mit 0° in die Stereomitte zielend, oder mit 90° an die Decke zeigend.

Dies hat natürlich die Konsequenz, wie man sein Mikro kalibrieren sollte, falls man generell an einen Vorteil glaubt.

Diesen Standpunkt findet man häufig hier im Forum, aber auch in anderen Foren:
pico hat geschrieben:Nun überwiegen aber bei einer Messung am Hörplatz die Reflexionen aus allen möglichen Richtungen. Um diese einigermaßen "gerecht" zu gewichten wäre ein Mikrofon, das unter 90° im Freifled kalibriert wäre und aufrecht stehen würde meiner Überzeugung nach am besten geeignet - daher empfehlen wir diese Art der Kalibrierung und Messung.


Wenn ich richtig hier im Forum gelesen habe, kalibriert Uli sein Mikrofon lediglich zu 0° und empfiehlt diese Ausrichtung. Was ist nun die "richtige" Form der Messung? Falls beide Messungen fehlerbehaftet sind, könnte man diese nicht miteinander in Beziehung setzen? Oder sind die Fehler vernachlässigbar?

Viele Grüße
Christian
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Beitragvon h0e » 30.06.2015, 13:46

Hallo,
Uli kalibriert 0 und 90.
Für Hörplatz ist 90 m. E. aber richtig.

Grüße Jürgen
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Beitragvon Hans-Martin » 30.06.2015, 15:07

Die 90° bieten den Vorteil, dass beide LS bei derselben Mikroaufstellung gleich erfasst werden, ebenso die ersten Seitenwandreflexionen. An dieser Stelle kommt die Frage nach der Fensterung.

Was passiert mit der Wahrnehmung der Deckenreflexion, die bei senkrecht nach oben gerichtetem Mikrofon oberhalb 1kHz betont wird, weil sie irgendwo zwischen 90° und 0° kommt? Auch unser Ohr ist in dieser Richtung Höhen-sensitiver (HRTF) im doppelten Sinne.
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https://hifi-selbstbau.de/grundlagen-mainmenu-35/softwaremesstechnik-mainmenu-66/448-messen-am-hoerplatz
Sollte deshalb das Mikrofon lieber am Kabel senkrecht nach unten hängen und die Bodenreflexion wird per Teppich gedämpft? Der Hörwahrnehmung entspricht das weniger. Fenstern wird man sie weniger, jedenfalls nicht ohne die Seitenwände auszuschließen.

Will man den Raum korrigieren, muss die Rückwandreflexion in der Messung auch mit drin sein. Meine Ohren sind nach hinten weniger Höhen-sensitiv. Aber bei der 90° Messung ist hinten wie vorne gleichberechtigt.
Will man das?
Was macht die Mess-Software aus dem Mikrofonsignal unter solchen Aspekten?
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon frankl » 03.07.2015, 22:59

Minimalisto hat geschrieben:entschuldigt bitte das Hervorholen von alten Themen, aber in der Diskussion kam für mich nun noch nicht heraus, wie man sinnvollerweise die Messung vornehmen sollte: Mikrofon mit 0° in die Stereomitte zielend, oder mit 90° an die Decke zeigend.


Hallo Christian,

bei mir habe ich festgestellt, dass die Raumkorrektur nochmal besser wird, wenn ich das Mikrofon genau auf die Lautsprecher ausrichte. Bei Messen von links und rechts ist die Mikrofonspitze auch um etwa eine Kopfbreite versetzt. Entsprechend nutze ich von meinen ECM8000 immer die 0 Grad Kalibrierung.

Auf diese Weise wird das Messen etwas aufwändiger, der Mehraufwand lohnt aber.

Viele Grüße,
Frank
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Beitragvon Hans-Martin » 04.07.2015, 00:04

Hallo Frank
Ohne Nennung des verwendeten Raumkorrektursystems bringt diese Aussage wenig.
Ohne Angabe einer Einschränkung der Korrekturkurve ist das auch nur möglich, wenn der Kopf an einer Position festgenagelt /fixiert ist.
Ich habe das vor 10 Jahren mit TacT RCS probiert und es ergaben sich kammfilterähnliche Effekte bei schon geringer seitlicher Kopfbewegung, die beide Seiten gegensinnig unterschieden. Die Idee mag gut sein, aber praktisch nicht einfach umzusetzen.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon frankl » 05.07.2015, 00:07

Hans-Martin hat geschrieben:Hallo Frank
Ohne Nennung des verwendeten Raumkorrektursystems bringt diese Aussage wenig.
Ohne Angabe einer Einschränkung der Korrekturkurve ist das auch nur möglich, wenn der Kopf an einer Position festgenagelt /fixiert ist.

Hallo Hans-Martin,

den Einwand verstehe ich nicht. Ich benutze DRC, aber ich sehe nicht, warum man nicht auch bei Benutzung eines anderen Korrektursystems die von mir beschriebene Messmethode mal ausprobieren sollte.

Wie stark man durch die Korrektur in eine Sitzposition gezwungen wird, hängt doch nicht von der Mikrofonstellung bei der Messung ab, sondern von geeigneten Parametern im benutzten Korrektursystem.

Ich kann Dir versichern, dass ich bei mir nicht mit angenageltem Kopf höre. Es ist schon so, dass das Klangbild regelrecht einrastet, wenn man sich an den vorgesehenen Sweetspot setzt, übliche Bewegung, sagen wir 20 cm vor oder neben dem gemessenen Platz, sind aber klanglich kein Problem.

Viele Grüße,
Frank
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