Virtueller Gegenbass - Er funktioniert!

Fujak
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Beitrag von Fujak »

Hallo Alex,

klasse Bericht! :cheers: Ich beneide Dich für Deine schön ausgeprägte Raummode bei 55 Hz. :cry:

Mein Raum ist mit 7,50 x 6,30m schön groß und 4m hoch und hat zudem viele unregelmäßige Flächen durch Gauben, Dachschrägen und Verwinkelungen. Das ist einerseits akustisch vorteilhaft wegen der vielen natürlichen Diffusoren. Aber es gibt eine Schattenseite: Meine Raummoden sind nicht so eindeutig ausgeprägt wie bei Dir. Vielmehr gibt es bei mir eine Doppelspitze bei knapp 22 Hz und bei 32 Hz, die sich wiederholt bei 52 Hz und 59 Hz, sowie nochmal bei 92 Hz und 113 Hz.

In meinen Versuchen wurde deutlich: einfache Befeuerung reicht nicht aus, da sie zwar die Anregung der einen Mode abschwächt, die der anderen Mode(n) aber verstärkt. Nun habe ich für die beiden ersten Ausprägungen der Doppelspitze jeweils eine Filterkurve erstellt, die ich ineinanderfalte, sodass ich beide Moden in einem Filter bearbeite. Das Ergebnis ist damit - sichtbar an der Sprungantwort aber auch hörbar - wesentlich besser.

Auch ich bin dabei zu den besten Ergebnissen gekommen, indem ich mich ähnlich wie Du völlig von den tatsächlichen Raumabmessungen gelöst habe, die bei mir aufgrund der vielen winkligen Flächen ohnehin nur rudimentär die akustischen Verhältnisse der Moden wiedergeben. Stattdessen orientiere ich mich nur noch an der Sprungantwort bzw. der Filterkurve in Bezug auf den Frequenzgang - und abschließend natürlich auch am akustischen Gesamteindruck.

Mittlerweile habe ich damit einen sehr trockenen und tiefen Bass erreicht, der sich aber auch bei manchen Stücken für meinen Geschmack ein wenig künstlich anhört. Mit der Berechnung "nach Vorschrift" aber hört es sich noch künstlicher an, als sei mein Subwoofer defekt - besonders wenn ich nur eine Mode korrigiere.
Die Berechnung nach Vorschrift ist in rechtwinkligen Räumen mit parallel laufender Decke sicher schon eine ziemlich exakte Annäherung an die ideale Korrekturkurve, doch geben m.E. erst der Blick auf die Sprungantwort und die Auswirkungen auf des VBA-Filters auf den Frequenzgang Aufschluss darüber, ob die Korrektur einen Volltreffer landet (wie bei Deinen 2x2,95m) oder knapp daneben liegt.

Ich werde sicher aufgrund meiner Raum-Verhältnisse keinen solchen Volltreffer wie Du landen können, werde aber noch ein wenig weiter experimentieren, um vielleicht doch noch dem idealen Ergebnis näher zu kommen. Ich werde dann berichten.

Dröhnfreie Grüße
Fujak
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nihil.sine.causa
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Beitrag von nihil.sine.causa »

Hallo Alex,

sehr spannendes Thema. Danke für Deine ausführliche Beschreibung.

Ich muss allerdings gestehen, dass ich Dein Raumproblem noch nicht verstanden habe (und Deine Lösung leider auch noch nicht). Kannst Du die Ursache Deiner 55Hz Mode erklären?

Wenn ich etwa bei Sengpiel Deine Raummaße eingeben, sehe ich axiale Raummoden in Hörrichtung 29,3 Hz und in Querrichtung 47.6 Hz. Auf 55 Hz komme ich nur, wenn ich tangentiale Raummoden mit in Betracht ziehe. Die Die Schalllaufzeit müsste einem Weg von 3,10 m entsprechen. Jetzt wäre es interessant zu wissen, wo das genau verläuft (und ob eine einfache passive raumakustische Maßnahme hier vielleicht auch schon viel abmildern könnte zumindest als "Beweis").

Wirksam ist der Gegenbass m.E. nur in der Hörrichtung. Wir brauchen die diskutierten Hohlraumbedingungen und Bassarrays auf Front- und Rückseite (ebene Wellen). Nur dann bekommen wir eine weitreichende destruktive Interferenz. Das haben wir aber eben nur in einer Richtung. Gegen Quermoden z.B. hilft der Gegenbass nicht. Im Gegenteil, solche Moden können durch ihn aufgedickt werden.

Wie das mit tangentialen Moden ist, verstehe ich im Augenblick nicht. Vielleicht kannst Du ja aufklären, was die Ursache für Deine 55 Hz ist.

Beste Grüße
Harald
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heifisch
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Beitrag von heifisch »

Ich habe vor ein paar Tagen einen subwoofer in Betrieb genommen. An seinem Standort ist der Allison Effekt auf zwei Freqeunzen recht ausgeprägt.
Nun habe ich die Idee gehabt, aber noch nicht ausprobiert dies auf ähnliche Weise wie mit dem VBA zu korrigieren.
Man müsste doch nur dem Filter das richtige delay geben und halt nicht invertieren.
Mache ich einen Denkfehler oder könnte das funktionieren?

Grüße
Heiner
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

heifisch hat geschrieben:Ich habe vor ein paar Tagen einen subwoofer in Betrieb genommen. An seinem Standort ist der Allison Effekt auf zwei Freqeunzen recht ausgeprägt.
Nun habe ich die Idee gehabt, aber noch nicht ausprobiert dies auf ähnliche Weise wie mit dem VBA zu korrigieren.
Man müsste doch nur dem Filter das richtige delay geben und halt nicht invertieren.
Mache ich einen Denkfehler oder könnte das funktionieren?

Grüße
Heiner
Heiner,

das klappt wohl nicht gut. Der Allison-Effekt beschreibt ja eine Auslöschung.
Beispiel: das Bass-Chassis sei 50 cm über dem Boden. Der Bass wird kugelförmig abgestrahlt, läuft also auch zum Boden und von dort wieder zurück. Eine Frequenz der Wellenlänge 2 m bekommt also bereits nach einem halben Zyklus eine gegenphasige Welle dazu. D.h. dass also bei ca. 171.5 Hz eine Auslöschung (natürlich nicht vollkommen) passiert.
In gleichem Sinn wirken sich Abstände zu Seitenwand etc. aus.

Du kannst so ein Verhalten mit Acourate simulieren. Ein Gegenfilter hierzu sieht dabei eher wie ein Christbaum aus, d.h. nach einer Korrektur kommt eine weitere Korrektur, dann noch eine weitere usw. Es ergeben sich hier Gegenpulse der Reihe negativ, positiv, negativ, positiv ...

Nun gut, Versuch macht kluch.

Grüsse
Uli
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Querkopf
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Beitrag von Querkopf »

Liebe VBA-Fans,

ich denke, dass der virtuelle Gegenbass grundsätzlich auch für 'die anderen' (als die ebenen Wellen in Hörrichtung) funktionieren müsste. Voraussetzung wäre eine 'Wellenfront', die den (oder einen der) Lautsprecher mit definiertem Zeitversatz passiert. Je mehr diese Wellenfront durch einen nicht-idealen Raum 'zerfasert' wurde und je öfter sie reflektiert wurde desto kleiner wird der erzielbare Effekt sein - aber gehen müsste es.

Es müsste übrigens auch möglich sein, die 'Quermode' (falls sie unangenehm auffällt) vom jeweils anderen Lautsprecher aus zu bekämpfen, sie stehen ja quasi ähnlich zu einem pysikalischen mono-DBA.

Mit besten Grüßen
Marc
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Jahresprogramm
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Beitrag von Jahresprogramm »

Hallo,
Fujak hat geschrieben:... der sich aber auch bei manchen Stücken für meinen Geschmack ein wenig künstlich anhört...
Ich hatte anfangs massives Clipping beim Einsatz des VBA Filters. Deshalb normiere ich nun alle Filter, mit welchen ich tatsächlich Messe und Musik höre, auf 0dB. Bei den im Bericht aufgeführten Simulationen, habe ich das Normieren weggelassen. Ich denke aber, dass Du das Clipping ausschließen kannst. Des weiteren habe ich bemerkt, dass ich ab ca. 1 Meter hinter dem Sweetspot leichten Badezimmer-Charakter im Klangbild wahrnehme. Es hört sich einem Flatterecho nicht ganz unähnlich an. :?
nihil.sine.causa hat geschrieben:Ich muss allerdings gestehen, dass ich Dein Raumproblem noch nicht verstanden habe (und Deine Lösung leider auch noch nicht). Kannst Du die Ursache Deiner 55Hz Mode erklären?
Nein, die Ursache kann ich nicht genau erklären. Ich denke, dass es eine Überlagerung zwischen der Quermode 1. Ordnung und der Längstmode 2. Ordnung ist. An der Sprungantwort mit auf die Quermode eingestellten VBA ist schön zu sehen, wie sich weitere Moden ca. 55ms nach dem Sprung aufschaukeln... Das ist vermutlich die Längstmode.
Übrigens ergibt sich im "Lautsprecher-Rechner" für meine Situation im Hörzimmer ebenfalls ein dominierender Peak bei ca. 55-60Hz.
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Ich nutze zum Moden Rechnen den Room Modes Calculator. Dieses Tool stellt die Modenverteilung m.E.n. sehr übersichtlich dar.
Querkopf hat geschrieben:Es müsste übrigens auch möglich sein, die 'Quermode' (falls sie unangenehm auffällt) vom jeweils anderen Lautsprecher aus zu bekämpfen, sie stehen ja quasi ähnlich zu einem pysikalischen mono-DBA.
Interessant. Vielleicht lohnt es sich hier weiter zu graben.

Grüße
Alex
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uli.brueggemann
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Virtueller Gegenbass - Neuer Ansatz

Beitrag von uli.brueggemann »

Ich habe in der Zwischenzeit den Gedanken zum virtuellen Gegenbass mal überdacht und komme zu einer m.b.M.n. einfacheren und generell verwendbaren Lösung. Das will ich am Beispiel einer Messung mal aufzeigen. Hierzu zeigen die beiden nächsten Bilder den Frequenzgang und die zugehörige Sprungantwort:

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Es ist schön zu sehen bei diesem Beispiel, dass eine Resonanz bei 52 Hz vorliegt. Die Sprungantwort zeigt in so einem Fall ein schönes charakteristisches Nachschwingen und daran kann man sich auch bezgl. der Bestimmung einer charakteristischen Frequenz orientieren. Also z.B. 6 Schwingungen markieren, die angezeigte Bereichslänge 5517 Samples durch 6 teilen = 919 Samples. Abtastrate 48 kHz geteilt durch 919 = 52.2 Hz. Das findet man auch im Frequenzgang.

Nun kommt es.
Man konstruiert sich zum optischen Vergleich mal ein IIR-Filter (Generate - IIR) und zwar ein Peaking-Filter und schiebt es dann per TD-Functions - Gain so, dass es über dem Frequenzgang der Messung liegt. In diesem Fall wären die Parameter

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und das Ganze sieht dann (mit TD-Functions - Gain = 20 dB) so aus:

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Ok, das passt schon ganz gut zusammen. Wer noch päpstlicher sein will, kann mit den IIR-Parametern Q und Gain gern solange probieren, bis man es noch besser hinbekommt :-)
Nun stehen die Werte fest.
Doch letztlich brauchen wir ein Filter welches den Frequenzgang absenkt. Ganz einfach, man gibt dazu die IIR-Gain mit umgekehrtem Vorzeichen, also hier -12 ein.
Das erzeugte Filter hat bereits eine maximale Verstärkung von 0 dB, man muss nicht mehr normieren.

Die beiden nächsten Bilder zeigen das verwendete Filter und die daraus resultierenden Kurven Frequenzgang und Sprungantwort (logisch, nach der Faltung).

Bild

Bild

Wie zu erkennen, ist nun die Überhöhung im Frequenzgang raus und auch das Nachschwingen (Dröhnen) in der Sprungantwort. Prima, und was hat das alles mit dem virtuellen Gegenbass zu tun?

Wir hatten bisher das Filter hierzu erzeugt aus Dirac-Puls plus zeitlich verschobenem und polaritätsinvertiertem minimalphasigem Tiefpass. Man kann sich aber auch vorstellen, dass anstelle des Tiefpasses ein Bandpass verwendet wird, um die Filterwirkung noch lokaler im interessierenden Bereich festzulegen. Oder nicht?

Dann besteht das Vorfilter also aus Dirac-Puls plus zeitlich verschobenem und polaritätsinvertiertem minimalphasigem Bandpass.

Zäumen wir das Pferd von hinten auf. Wir nehmen das oben verwendete Vorfilter und subtrahieren einen Diracpuls. Und was kommt raus?

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Überraschung ! Der Frequenzgang zeigt einen Bandpass. Sinnigerweise (vielleicht auch Zufall) liegt das Maximum bei ca. -3 dB, was einer Verstärkung von 0.7 entspricht. Wie schon zuvor bei der Konstruktion des VBA-Filters mal grob angenommen.

Und was ist mit der Polaritätsumkehr? Eine Berechnung der Minimalphase über TD-Functions - Phase Extraction - minphase für den Bandpass ergibt auf jeden Fall die korrekte Polarität. Unsere Differenz aus Bandpass und Dirac zeigt dazu im Vergleich genau die invertierte Polarität. Das passt also auch.
Und was ist mit der zeitlichen Verschiebung? Eine Untersuchung der Minima (weil invertiert) des Bandfilters zeigt eine Position, welche als ein Gegenpuls gedeutet werden kann. Dass passt also auch.

Es ergibt sich also im Umkehrschluss, dass unser im Beispiel verwendetes Vorfilter eine Summe aus Dirac-Puls plus zeitlich verschobenem und polaritätsinvertiertem minimalphasigem Bandpass darstellt. Mir scheint es aber letztlich doch einfacher, direkt das Vorfilter so wie oben beschrieben zu konstruieren. Dabei braucht man auch nicht einmal die Raumabmessung zu wissen, über die man letztlich zusammen mit der Schallgeschwindigkeit die Frequenz der stehenden Welle berechnet. Wir können ja die Frequenz direkt aus den Diagrammen ermitteln.

Und zuletzt noch ein Gedanke: es lassen sich somit noch weitere Vorfilter auch für andere Frequenzen erstellen. Für alle möglichen Längs- und Quer- und Rauf- und Runter- und Diagonal- und Überkreuz- und ...-Richtungen. Nur nicht übertreiben, die Filter beeinflussen sich ja gegenseitig ebenfalls wieder !

Ausserdem rechnet Acourate dann ja noch die Korrektur über alles.

Happy tuning :cheers:

Grüsse
Uli
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Uli,

genau an dieser Stelle hakt's bei mir:
uli.brueggemann hat geschrieben:Und was ist mit der zeitlichen Verschiebung? Eine Untersuchung der Minima (weil invertiert) des Bandfilters zeigt eine Position, welche als ein Gegenpuls gedeutet werden kann.
Ich kann nicht nach-/mitvollziehen wie die zeitliche Verschiebung zustandekommt und wo sie sich zeigt. Könntest Du das (evtl. per Bild) verdeutlichen?

Ansonsten vielen Dank für die toll gemachte, interessante Lehrstunde!

Gruß,
Winfried

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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Winfried,

der invertierte Bandpass sieht nach Subtraktion des Dirac so aus:

Bild

Die markierte Stelle liegt bei Sample 890 = frei gedeutet als 18.5 ms Delay.

Gruss
Uli
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Danke Uli,

den Filterzeitverlauf zu sehen ist interessant. Bemerkenswert (um nicht zu sagen: verwirrend :oops: ) finde ich die kleinen Amplituden und kurzen Zeitskalen dieses Filters im Vergleich zu den vorherigen Darstellungen.

Ich will sicher nicht nerven, aber mein Verständnisproblem umfasst auch die Wirkung dieses Filters auf den ursprünglichen Frequenzgang und die ursprüngliche Sprungantwort (analog zur Darstellung mit dem rein minimalphasigen Filter), wo ja die Dröhnfrequenz auch bereits sichtbar gedämpft wurde. Diesen Unterschied zu sehen wäre interessant; oder habe ich jetzt etwas verpasst oder mißverstanden?

Gruß,
Winfried

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Jahresprogramm
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Beitrag von Jahresprogramm »

Hallo Uli,

genial einfach - einfach genial! Es kommt nun doch ein 3D-AcourateVBA. :wink:
Es ist übrigens sehr schön zu sehen, wie einige Dips nach der Korrektur mit aufgefüllt werden.

Grüße
Alex
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Winfried,

das Bild im Mail zu Deiner ersten Frage ist genau die Pulsantwort (vorderer Teil, nach hinten wird die Ampitude immer kleiner) des in meinem Beitrag davor dargestellten Bandpasses (letztes Bild). Und wenn man zum Zeitpunkt 0 einen Dirac-Impuls addiert, dann ergibt sich der grüne Summenfrequenzgang, ebenfalls in diesem Bild dargestellt.

Ja, man unterschätzt gerade bei Pulsantworten gerne die Wirkung kleiner Zahlen.

Was Du nun noch sehen willst, versteh ich nun jedoch nicht. Die ursprüngliche Pulsantwort convolvt mit dem Bandpass (blaue Kurve) ?

Grüsse
Uli
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Jahresprogramm hat geschrieben:Es ist übrigens sehr schön zu sehen, wie einige Dips nach der Korrektur mit aufgefüllt werden.
Alex,

wo ? Ich seh da nichts. Das Filter senkt doch nur ab.

Grüsse
Uli
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Beitrag von Jahresprogramm »

Uli,
oh! Ich leide wohl an Farbenblindheit, oder Wunschdenken, oder auch an beidem. Ich habe nur die Absenkung und die roten Striche in den Dips gesehen :oops:
Gelobe Besserung
Alex
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Fujak
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Beitrag von Fujak »

Hallo Uli,

tolle Sache! Das werde ich heute Abend ausprobieren. Es könnte die Antwort auf mein Problem mit der "Moden-Doppelspitze" sein. Der frei konfigurierbare Bandpass, den man passgenau über den/die Moden-Peak/s "legen" kann, ohne auf die Raumabmessungen zurückgreifen zu müssen, ist angesichts meines vieleckigen Raumes genau nach meinem Geschmack. Ich werde berichten...

Grüße
Fujak
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