Dipol-Array mit virtuellem MMT-Treiber

Lautsprecherbau und -tuning

Dipol-Array mit virtuellem MMT-Treiber

Beitragvon Daihedz » 19.05.2017, 22:48

Hallo Tüftlers

Die Leistungsabstrahlung von Dipol-Schallquellen in der Nähe von Flächen sind im Vergleich zu jener von Monopol-Schallquellen wesentlich inhomogener.

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Dies sollte beim Design eines Dipol-Lautsprechers in Betracht gezogen werden. Nehmen wir an, bei einem Dipol-Mehrwegsystem käme z.B. das TT-Chassis (z.B. 50...180Hz) auf eine Höhe über Boden von ca. 20cm zu stehen, der TMT (z.B. 180Hz -610Hz) dann auf eine Höhe von z.B. 50cm. Bei 50cm über Boden jedoch manifestiert sich die im Graphen dargestellte erste Senke von -6dB ungünstigerweise bei ca. 210Hz, d.h. im unteren Duchlassbereich des TMT.

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Schiebt man nun den TMT konstruktiv weiter nach oben auf 90cm über den Fussboden, rutscht die -6dB-Senke auf 120Hz nach unten. Die erste Überhöhung von ca. +1.4dB liegt bei ca. 225Hz, die zweite Senke von -1.4dB bei ca. 350Hz. Schon besser. Die Leistungsabstrahlung dieses Treibers schwankt im Durchlassbereich bloss noch um ca. 3dB.

Mit einem zweiten TMT, zusätzlich bei 140cm über dem Fussboden placiert, lässt sich diese Anomalie nochmals weiter reduzieren. Dieser zweite TMT hat seinen -6dB-Dip bei 75Hz, und auch die erste Überhöhung von ca. 1.4dB liegt bei 145Hz ausserhalb des Durchlassbereichs. Der zweite Dip von ca. -1.4dB hingegen tritt bei 225Hz auf, was die Überhöhung des ersten Treibers exakt zu kompensieren vermag.

Darüber hinaus werden, wegen des geringeren, gleichzeitigen Hubes beider paralleler Treiber, die Verzerrungen reduziert und/oder die verfügbare Bandbreite nach unten hin etwas ausgeweitet.

Die entsprechende Beispielkonstruktion sieht dann folgendermassen aus.

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Mit dem TMT-Zwillingstreiber jedoch wird ein Nachteil in Kauf genommen. Die TMT's haben einen Abstand von 50cm zueinander, was beim in diesem Beispiel angestrebten Durchlassbereich von 180Hz...610Hz zu einem erheblichen Lobing führt. Bei dieser Konfiguration erfolgt bei 610Hz bereits bei +-34° in der Vertikalen die erste volle Auslöschung:

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Bei 340Hz und unterhalb davon erweist sich das TMT-Paar jedoch einigermassen homogen strahlend. Die theoretische, totale Auslöschung findet erst bei +-90° statt:

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Immerhin wird die Situation durch den HMT etwas minimiert, welcher zwischen den beiden TMT strahlt. Dieser HMT ist im Konstruktionsbeispiel ca. 30 cm oberhalb des unteren TMT, und ca. 20cm unterhalb des oberen TMT montiert.

Die entsprechende Polare für einen Abstand von 30cm bei 610Hz sieht folgendermassen, und nach meinem Ermessen ebenso unbefriedigend aus:

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Die entsprechende Polare für einen Abstand von 20cm bei 610Hz hingegen sieht sehr schön aus:

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Damit liegt nun eine Situation vor, in welcher mit einem Abstand von 50cm zwischen beiden TMT die obere Übergangsfrequenz nicht höher als 340Hz liegen sollte, was für den HMT jedoch nicht praktikabel wäre. Andererseits darf bei einer Trennfrequenz zum HMT hin, welche bei 610Hz angesetzt ist, der Chassisabstand lediglich ca. 20cm betragen.

Somit liegt die Idee nahe, einen MMT einzufügen, welcher den Frequenzbereich zwischen 340Hz...610Hz abdecken sollte. Anstatt nun ein weiteres, physikalisches Chassis dafür aufzuwenden, kann dieser MMT mittels eines geeigneten Filters emuliert und einem der TMT überlagert werden, vorzugsweise dem oberen TMT-Chassis. Somit wird das obere TMT-Chassis nebst seiner Funktion als TMT zum Effektor des virtuellen MMT.

Mittels Acourate gelingt die Übung - wenigstens theoretisch - perfekt. Als erster Schritt wird ein 5-Weg-NT-1 Filtersystem generiert: 180-340-610-2200Hz. Dabei kommen die hübschen, Acourate-spezifischen, neuen dynamischen NT1-Filter zur Anwendung.

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Danach wird der Filter für die TMT (180Hz...340Hz) um -6dB abgesenkt und kopiert. Einer davon bleibt so, wie er ist. Dieser wird den unteren TMT speisen. Zur Filterung des oberen TMT wird zum TMT-Filterverlauf (mittels F6, d.h. in der Time-Domain) der Filter des MMT (340Hz...610Hz) hinzuaddiert. Es resuliert eine Chimäre, welche 1/2 TMT und 1 MMT enthält.

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So. Die Quadratur des Kreises ist angenähert. Die Kosten für diesen Kompromiss beinhalten einen separaten DA-Kanal und einen separaten Verstärker für jeden der beiden TMT. Menschen mit 10-Kanal-und-mehr-Soundkarten dürften wohl im Vorteil sein, wenn sie dieses Konzept gleich Stereo ausprobieren möchten.

Dies sind nota bene vorderhand theoretische Überlegungen, welche in der Literatur auch schon ähnlich beschrieben wurden. Ich werde sicherlich bei Gelegenheit den praktischen Nutzen dieses Ansatzes überprüfen, was jedoch noch einige Zeit dauern dürfte ...

Any objections?

Grüsse
Simon
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Beitragvon Hornguru » 20.05.2017, 09:23

Hmmm klingt auf den ersten Blick intelligent :) Respekt.

Mal nen Test gemacht? Wenn du links und rechts alle Soundkarten und Endstufen Kanäle für einen Mono Aufbau nutzt kannst du ja mal ein Proof of Concept machen oder?

Gruß
Josh
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Beitragvon FoLLgoTT » 20.05.2017, 10:12

Hallo Simon,
so ganz habe ich deine Idee noch nicht verstanden.

Daihedz hat geschrieben:Somit liegt die Idee nahe, einen MMT einzufügen, welcher den Frequenzbereich zwischen 340Hz...610Hz abdecken sollte. Anstatt nun ein weiteres, physikalisches Chassis dafür aufzuwenden, kann dieser MMT mittels eines geeigneten Filters emuliert und einem der TMT überlagert werden, vorzugsweise dem oberen TMT-Chassis. Somit wird das obere TMT-Chassis nebst seiner Funktion als TMT zum Effektor des virtuellen MMT.


Heißt das, du willst den oberen TMT einfach höher trennen als den unteren? Das ist ja eine typische Verschaltung von 2,5-Wegern oder ähnlichen.

Gruß
Nils
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Beitragvon Daihedz » 20.05.2017, 11:56

Hallo Nils
FoLLgoTT hat geschrieben: ...
Heißt das, du willst den oberen TMT einfach höher trennen als den unteren? Das ist ja eine typische Verschaltung von 2,5-Wegern oder ähnlichen. ...


Ja. Ob "einfach" oder "typisch", sei dahingestellt. Mein präziser Vorschlag ist, der Filtercharakteristik des oberen TMT exakt die Filtercharakteristik des dergestalt virtuellen MMT hinzu zu addieren. Das ergibt die nicht ganz "einfache" Charakteristik der Kurve 3 (=braun) im unteren Acourate-Plot:

Also nochmals der Reihe nach.

In einem klassischen 5-Wege-Setup wird der TMT von 180Hz...340Hz mit Filter 2 (=grün) angesteuert, im Falle von 2 TMT Chassis mit einer um -6dB reduzierten Amplitude, und der MMT von 340Hz ... 610Hz mit Filter 3 (=braun). Von 610Hz ... 2200Hz übernimmt der HMT (blau):
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In der in diesem Beitrag vorgeschlagenen Variante mit virtuellem MMT wird bei Verwendung von 2 TMT's der eine TMT mit Filter 2 (=grün) angesteuert, der andere TMT mit Filter 3 (=braun). Filter 3 entspricht der Addition von Kurve 2 und 1*Kurve 3 aus BIld 1:
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Mischend-addierende Grüsse
Simon
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Beitragvon FoLLgoTT » 20.05.2017, 12:29

Hallo Simon,
Daihedz hat geschrieben:Ja. Ob "einfach" oder "typisch", sei dahingestellt. Mein präziser Vorschlag ist, der Filtercharakteristik des oberen TMT exakt die Filtercharakteristik des dergestalt virtuellen MMT hinzu zu addieren.


Ich bleibe dabei, du erzeugst das, was auch beim 2,5-Weger (oder 3,5 usw.) passiert. Einer der TMT wird einfach früher ausgeblendet als der andere. Das wird sonst nur eben meist analog und sogar passiv gemacht und damit nicht ganz so präzise. Interessant ist deine Generierung in Acourate. Aber das Grundprinzip ist nicht neu und das Wort "virtuell" leitet ein bisschen in die Irre. :) :cheers:

Gruß
Nils
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Beitragvon Daihedz » 20.05.2017, 21:13

Hallo Nils
FoLLgoTT hat geschrieben: ... Ich bleibe dabei, du erzeugst das, was auch beim 2,5-Weger (oder 3,5 usw.) passiert. Einer der TMT wird einfach früher ausgeblendet als der andere. ...

Ja. Du hast völlig recht. Das, was ich da vorstelle, ist in diesem Sinne ein 4,5-Weger.

FoLLgoTT hat geschrieben: ... Das wird sonst nur eben meist analog und sogar passiv gemacht und damit nicht ganz so präzise. Interessant ist deine Generierung in Acourate. ...

Acourate erlaubt es, sowohl wie ich es gemacht habe, die Weiche additiv zu generieren, als auch auf subtraktivem Weg. Das Resultat wird so oder so präzise sein.

FoLLgoTT hat geschrieben: ... das Grundprinzip ist nicht neu und das Wort "virtuell" leitet ein bisschen in die Irre ...

Ich habe in einer x,5-naiven Position getüftelt, zumal ich mich noch nie mit diesem Prinzip befasst hatte. x,5 war für mich bislang und irrtümlicherweise etwas anderes, nämlich glaublich eine Kombination von Aktivweiche mit einem passiven Split in einem aktiven Weg über 2 Chassis. Dank Deinem Einwand nun gescheiter geworden, würde ich den Titel des Fadens anders, sprich weniger spektakulär wählen, nämlich z.B. so:

"Dipol-Array mit optimierter 4,5-Konfiguration"

Die Konstruktion ist in Bezug auf den Fussboden optimiert, die Weiche ist in Bezug auf die Treiberabstände optimiert, und die Weiche ist in sich selbst optimiert.

Danke für Deinen Einwand - er hat mich gscheiter gemacht.

Real-bescheiden-belehrte 4,5-Grüsse
Simon
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