Virtueller Gegenbass - Er funktioniert!

Ulis Mess- und Korrekturprogramm

Virtueller Gegenbass - Er funktioniert!

Beitragvon Querkopf » 09.09.2012, 20:13

Hallo Forenten,

dass ein Gegenbass helfen kann, die Raummoden nicht überstark anzuregen, wurde hier im Forum ja schon ausführlich erörtert. Was aber tun, wenn man keinen Platz oder kein Geld für einen Gegenbass übrig hat? In Diskussionen mit Harald bin ich auf folgende Idee gekommen:

Ausgangspunkt ist ein Hauptlautsprecher, der auf die Gegenwand abstahlt. Wenn man sich die Gegenwand als einen akustischen Spiegel denkt, "sieht" sich der Hauptlautsprecher in entsprechener Entfernung selbst. Wie müsste ein Gegenbass geschaltet werden, der an der Stelle dieses Spielgelbides steht? Er müsste das Basssignal laufzeitverzögert entsprechend zweimal der Entfernung Haupt-LS zu Gegenwand und invertiert abgeben.

Was aber nun, wenn man statt diesem Gegenbass auf der Höhe des Haupt-LS einfach den Bass des Haup-LS verwendet? Man müsste doch einfach nur Bass-Signal und ein im Pegel leicht reduziertes, invertiertes und mit geeigneter Verzögerung versehens Gegenbass-Signal dem Hauptsignal beimischen. Fertig ist der virtuelle Gegenbass. Ob man nun 1,2 oder 4 mal 'gegenfeuert' müssen die Versuche in verschiedenen Räumen zeigen - wir sehen bei 'p=1/6' das Optimum bei 1 Mal feuern (Danke Hans-Martin).

Im Ergebnis erhält man ein Bass-Signal, das alle Einschwingvorgänge voll überträgt und alles andere so pegelreduziert abstrahlt, dass die Raummoden nicht übermässig angeregt werden.

Für die Realisierung sehe ich zwei mögliche Wege:

Für unsere Analog-Fans und die 'Convolverlosen Digitalpuristen':

Der halb-analoge Weg. Wer sein Hautpbass-Signal nach der Frequenzweiche direkt abgreifen kann (wie es z.B. bei Haralds AGM Lautpsrecher mit Gerts Gegenbass-Platine der Fall ist oder bei vielen DIY Lösungen) nimmt dieses Signal, führt es einem Verzögerer zu, schwächt es geeignet ab, invertiert es und addiert das so erzeugte Gegenbass-Signal zum Hauptbass-Signal.

Für die Nutzer Digitaler Korrektursysteme:

Digitale Korrektur. Hierzu nehme man die digitale Quelle (sagen wir eine wav-Datei) und schicke sie durch einen digitalen Tiefpass-Filter, verzögere den Tiefpass entsprechend der Situation im Hörraum, invertiere und senke den Pegel geeignet ab. Dann alles wieder zusammensetzen und als neue wav-Datei speichern.Vielleicht wäre das ja auch etwas für AcourateNAS bzw. Acourate Convolver als Schwesterprodukt zum 'Flow' ?

So weit die Theorie - Wir haben einige Mühe investiert und in Haralds Setup den Protoypen für das 'Proof of Concept' implementiert - und konnten ihn direkt mit Haralds 'echten' Gegenbässen sowie der 'Gegenbasslosen' Version vergleichen - Harald wird im nächsten Artikel über seine Erfahrungen und Eindrücke berichten.

Wir bleiben weiter dran. Harald und ich freuen uns über jedes Feedback zu diesem Thema, besonders aber über das Feedback derjenigen, die auf Basis dieser Idee eine Lösung bauen und anwenden.

Mit besten Grüßen
Marc
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Beitragvon Fortepianus » 09.09.2012, 20:31

Hallo Marc,

Deine Idee ist bestechend gut. Da bin ich sehr gespannt auf Haralds Bericht, wie sich das im Vergleich mit einem richtigen Gegenbass anhört! Ihr hattet mich ja schon im Vorfeld in die Diskussion eingebunden, und mehr oder weniger zufällig ist meine DBA-Platine in der AGM ja genau wie gemacht für diese Experimente, da sie nicht nur einen Ausgang nach dem TT-Filter hat, sondern auch einen Eingang direkt auf die Bässe. Also raus aus der AGM, rein in ein Delay, raus aus dem Delay, rein in die AGM. Der Behringer DCX, den ich Harald gemacht habe, hat außerdem für diese Experimente schon die Addition dreier Kanäle je Stereokanal drin, so dass Ihr da bis zu dreimal gegenfeuern könnt bei Bedarf.

Die Idee, das direkt offline in die Musik zu falten, ist ebenfalls gut. Das wäre was für diejenigen, die eh mit AcourateNAS arbeiten und keine AGM mit DBA-Option haben. (Uli, wär' das nicht eine Herausforderung, da ein passendes Testsignal dafür zu integrieren? Oder vielleicht lässt sich der nötige Delay samt Pegel ja sogar aus dem Logsweep rauslesen? Oder aus dem Echo des Diracs, der eigentlich zur genauen zeitlichen Zuordnung verwendet wird?)

Viele Grüße
Gert
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Proof of Concept

Beitragvon nihil.sine.causa » 09.09.2012, 20:43

Hallo Marc, liebe Raummodenfeinde,

eigentlich wollte ich ja nur noch Musik hören. Marc kam mir gründlich dazwischen mit seiner Idee. Ich hätte das gerne auch sofort ausprobiert, hatte aber kein geeignetes Adapterkabel da. Kabel ohne Ende, aber nicht das, was man gerade braucht.

Nun seit ein paar Tagen habe ich alles da, um den virtuellen Gegenbass zu testen. Hier meine Ergebnisse zusammen mit dem Vergleich zu meinem echten Gegenbass:

1. Setup

Kette: REW Sinus-Generator auf PC Ebene --> Fireface UC --> AGM 5.4
Virtueller Gegenbass: AGM 5.4 TT Ausgang --> Behringer DCX 2496 --> AGM 5.4 TT Eingang

Zur Illustration hier nochmals das Anschlussfeld der 5.4

Bild

Quelle viewtopic.php?p=53308#p53308

2. Abstimmung des virtuellen Gegenbasses

Ich habe zunächst ohne virtuellen Gegenbass meine fundamentale Raumresonanz angefahren und mit zwei Mikrofonen (Kanal 1 an der Gegenwand, Kanal 2 am Hörplatz) den Pegel festgehalten.

Bild

Dann habe ich den Behringer so eingestellt, dass die Verzögerung gerade gleich der Laufzeit der Wellenlänge der Fundamentalfrequenz entspricht. Ich feuere den virtuellen Gegenbass dabei nur einmal. Warum, das erläutere ich gleich. Invertiert und vorsichtig eingeschaltet. Die Fundamentalresonanz kommt leiser und wenn man den virtuellen Gegenbass so einstellt, dass das Hauptsignal maximal "bekämpft" wird, erhält man eine Absenkung um fast 30 dB gegenüber der Ausgangssituation:

Bild

Bitte nicht allzu wörtlich nehmen. Was ich an diesem Punkt messe sind vor allem Nebengeräusche. Auffällig ist, dass man diesen Punkt extrem gut einstellen kann. Ein bissschen mehr Pegel und der mit den Mikros gemessene Schalldruck springt wieder nach oben. Ist doch immer fein, wenn man etwas an einem Nullpunkt präzise justieren kann.

3. Musikalische Einstellung und Hörprobe

Soweit so gut. Nun höre ich Euch schon sagen, "Was für ein Quatsch, wenn ich einen Sinus invertiert so mit sich selbst überlagere, dass das Resultat die Null-Linie ist, dann höre ich nichts mehr - was hat das mit einem Gegenbass zu tun?"

Nicht ganz richtig, denn wir sind ja im eingeschwungenen Zustand. Das Einschwingverhalten macht uns der Bass ganz ohne Korrektur. Dennoch - man kann den Gegenbass so zwar schön einstellen, aber man hat es übertrieben und muss den geeigneten Pegel finden. Der Pegel des Gegenbasses wäre so zu wählen, dass bei einem stationären Bass-Signal der resultierende Schall gerade so hoch ist, wie bei einem unkorrigierten Lautsprecher im schalltoten Raum. Aber wie groß ist dieser Pegel?

Ich habe mir die Sache einfach gemacht und dem Gegenbass ein bisschen weniger Pegel gegeben als bei dem Abstimmungsnulldurchgang oben. Dann habe ich verschiedene Frequenzen durchgespielt und Musikstücke angehört.

Ich nehme immer gerne die Base Drum aus dem Stück Loussier, Plays Bach 50th anniversary, 2009, Track 4, Vivace from concerto in c minor. Diese Dase Drum hat die Eigenschaft, gerade bei meiner Fundamentalfrequenz zu spielen. Ohne Gegenbass drückt das gewaltig auf die Ohren und wird extrem bumsig. Mit virtuellem Gegenbass wird das am Hörplatz sehr schön trocken. An der Gegenwand bleibt immer noch ein Rest an Bumsigkeit. (Lautsprecher sind bei mir bei 1/6, Hörplatz bei 2/3 der Raumlänge).

Beim Hörvergleich mit dem echten Gegenbass, der bei mir sehr nah an der Gegenwand steht, wird es auch an der Gegenwand selbst sehr trocken. Das ist eigentlich der Haupt-Unterschied zwischen dem virtuellen Gegenbass und dem echten.

4. Interpretation

Warum das so ist, liegt vermutlich an der Art der Raumanregung. Während der echte Gegenbass die Raummoden in der Nähe der Gegenwand bekämpfen darf und dabei auch zweimal feuert (siehe viewtopic.php?p=53323#p53323 Punkt 2.5), steht der virtuelle Gegenbass wie der Hauptlautsprecher eben bei 1/6. Die Gegenbass-Strategie für eine solche Konstellation (p=1/6, q=1/6) hatten wir hier diskutiert

viewtopic.php?p=53374#p53374

Das beste Ergebnis in der Simulation für den physikalischen Gegenbass war die von Hans-Martin vorgeschlagene Strategie zu warten, bis das an der Hauptwand reflektierte Hauptbass-Signal ertmalig beim Gegenbass vorbeikommt. In unserem Setup ist das gerade nach einer Laufzeit entsprechend Lambda der Fundamentalresonanz der Fall. (Um sich das klar zu machen, kann man sich die Gegenwand als Spielgfläche vorstellen, in der sich der Haupt-LS spiegelt. Sein Spiegelbild ist dann gerade der Gegenbass bei q = 1/6.)

Wenn man nun also den echten Gegenbass (p = 1/6, q = 0, zweimaliges zeitversetztes Feuern)

Bild

vergleicht mit dem virtuellen Gegenbass (p = 1/6, q = 1/6)

Bild

stellt man fest, dass der virtuelle Gegenbass sehr gut funktioniert, die Raummoden aber dennoch leicht angeregt werden. Das liegt m.E. darin begründet, dass der Haupt-LS nicht direkt an der Hauptwand steht. Das ist nicht grundsätzlich so, sondern eben meiner Aufstellung geschuldet.

Es dürfte ein weiterer Unterschied hinzukommen: die Reflexion an der Gegenwand verbiegt die Wellenfront, so dass der etwas früher feuernde echte Gegenbass im Vorteil sein müsste. Andererseits besteht mein Gegenbass nur aus einem "halben" Array. Vor- und Nachteile könnten sich hier aufheben.

5. Fazit

Dem virtuellen Gegenbass selbst tut das aber keinen Abbruch. Am Hörplatz auf 2/3 höre ich zwar einen leichten Unterschied zwischen echtem und virtuellem Gegenbass, weil beim virtuellen Gegenbass ein leichtes Dröhnen verbleibt. Aber auch beim virtuellen Gegenbass ist das Resultat - im Vergleich zur Situation ohne Gegenbass - ein sehr schön trockener Bass. Der virtuelle Gegenbass funktioniert also erstaunlich gut.

Beste Grüße
Harald
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Beitragvon Fortepianus » 09.09.2012, 21:48

Hallo Harald,

klasse. Das ist das DBA für Arme :mrgreen: (weil man nach dem Kauf einer AGM 5.4 eben arm unter dem Aspekt des Finanzstatus betrachtet ist und deshalb nicht noch eine für den Gegenbass kaufen mag).

Vielen Dank für die Versuche, und Dir, lieber Marc, vielen Dank für diese hervorragende Idee.

Hast Du mal ausprobiert, den Gegenbass auch beim virtuellen Setup mehrmals zu feuern, so dass auch der nach hinten gespiegelte Schall abgemildert wird?

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Hans-Martin » 09.09.2012, 21:54

Und ich dachte, ich könnte diesen Gedanken allein in Ruhe in die Praxis umsetzen, denn von dem gedanklichen Schritt, den ankommenden Bass nicht beim ersten Erreichen des Gegenbasses, sondern erst beim reflektierten und dann 2. Vorbeistreichen abzuschwächen, ist es naheliegend, das invertierte Signal um t=2 Raumlängen zu verzögern und dem Eingangssignal aufzumischen. Zumal bei größerer Entfernung von der Schallquelle die Wellenfront immer ebener wird.

Das wiederum bedeutet, man benötigt eine Invertierung, eine einstellbare Verzögerung, eine Mischmöglichkeit des Eingangssignals mit dem invertierten verzögerten Signal und eventuell eine frequenzabhängige Einstellung, die den Absorptionsgrad des Raums berücksichtigt. Ob der letzte Punkt wirklich unverzichtbar ist, bleibt zu prüfen. Mit einem krachetrockenen Bass bin ich musikalisch nicht zu begeistern, alle meine Zielkurven bei Raumkorrektur haben eine Wohlfühlbassanhebung ...

Jetzt, wo der Drops gelutscht ist, werden sich vermutlich einige Köpfe Gedanken machen, wie man mit einer einstellbaren Verzögerung in der Aktivelektronik und einem Effekt-Pegeleinsteller den externen Gegenbass überflüssig macht. Quasi die Box mit eingebautem Raumausgleich.

Ein Nebeneffekt bleibt vermutlich unausweichlich aber akzeptabel, das ist die Begegnung des reflektierten Schall mit dem späteren Schall vom Lautsprecher, bevor 2 Raumlängen durchschritten sind. Wahl des Sitzplatzes und resultierende leichte Welligkeit im FG, aber da sind wir Schlimmeres gewohnt...

Grüße Hans-Martin
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Beitragvon nihil.sine.causa » 09.09.2012, 22:15

Hallo Gert,

Fortepianus hat geschrieben:Hast Du mal ausprobiert, den Gegenbass auch beim virtuellen Setup mehrmals zu feuern, so dass auch der nach hinten gespiegelte Schall abgemildert wird?

das habe ich versucht, konnte den virtuellen Gegenbass aber nicht gut justieren. Dann habe ich mich an die Diskussion erinnert, die wir bei p = q = 1/6 hatten. Ich übersetze das mal in die Situation mit dem virtuellen Gegenbass:

Die Haupt-LS schicken den Bass V nach vorne und H nach hinten gleichermaßen los. Wenn der nach hinten abgestrahlte Schall H an der Hautpwand reflektiert wurde, dann an der Gegenwand reflektiert wieder bei den Hauptlautsprechern ist, kommt ihm gerade die andere Bass-Welle V'' entgegen, die nach vorne abgestrahlt wurde und erst an der Gegenwand und dann an der Hauptwand reflektiert wurde. In dem Moment "feuert" der virtuelle Gegenbass.

Das ist gerade die Bedingung, wie sie Hans-Martin bei p = q = 1/6 formuliert hatte.

Und das passt sehr gut. Jedes zusätzliche frühere oder spätere Feuern würde Gegenbass-Signale in den Raum bringen, die wir noch später wieder bekämpfen müssten. Vielleicht sogar ad infinitum (digital realisieren könnte man das ja).

Vielleicht alos gibt es noch eine bessere Strategie, besser, weil die Raummoden weniger angeregt werden, aber vermutlich gibt es keine andere, die so einfach ist und damit "schön".

Beste Grüße
Harald
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Beitragvon veloplex » 09.09.2012, 22:27

Hallo Harald,

Vielleicht alos gibt es noch eine bessere Strategie, besser, weil die Raummoden weniger angeregt werden, aber vermutlich gibt es keine andere, die so einfach ist und damit "schön".

Wie wäre es, die Lautsprecher an die Wand zu stellen? :cheers:

Im Ernst, ich bin begeistert von der Idee der eingebauten Gegenbassbefeuerung, super!


Gruß Christoph
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Beitragvon Fortepianus » 09.09.2012, 22:29

Hallo Harald,

nihil.sine.causa hat geschrieben:Und das passt sehr gut. Jedes zusätzliche frühere oder spätere Feuern würde Gegenbass-Signale in den Raum bringen, die wir noch später wieder bekämpfen müssten. Vielleicht sogar ad infinitum (digital realisieren könnte man das ja).

Vielleicht also gibt es noch eine bessere Strategie, besser, weil die Raummoden weniger angeregt werden, aber vermutlich gibt es keine andere, die so einfach ist und damit "schön".

d'accord, umso besser :cheers: .

Viele Grüße
Gert
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Beitragvon Querkopf » 09.09.2012, 22:51

Hallo 'Gegenbass-Fans',

ich denke, wir können (falls Uli ein solches Modul baut) relativ einfach die verschiedensten Kombinationen von LS-Standort, Hörort und Raumgeometrie daraufhin überprüfen, ob die 'Königsstrategie' mit dem einzelnen Schuss in allen Situationen auch die wohlklingenste ist. Da freue ich mich schon (zwei Schritte voraus ...) auf die entsprechenden Erfahrungsbericht.


Und ob vieleicht eine (im Verhältnis zum gegenbasslosen Szenario) erheblich geringere mechanische Bedämpfung der hinteren 'Brummelzone' an der Gegenwand uns vieleicht die Lücke zum echten noch weiter schliessen lässt ?

Ich bin gespannt ...
Marc
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Beitragvon uli.brueggemann » 09.09.2012, 23:00

Alles in allem wird hier über die Merkmale einer echten Echo Cancellation oder neudeutsch Echounterdrückung gesprochen. Das geht mit FIR-Filtern im Prinzip prima. Dabei muss nur die Auswirkung bei möglichen Hörplatzänderungen betrachtet werden. Das sollte mit Acourate gut zu simulieren sein, ich hab da schon irgendwann mal was dazu geschrieben, allerdings unter einem etwas anderen Blickwinkel auf die dann entstehenden Probleme hingewiesen.

Ich stell mal ein paar Überlegungen an.

Grüsse
Uli
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Beitragvon uli.brueggemann » 10.09.2012, 12:15

Allora, ich hab mal ein bisschen simuliert (was übrigens mit Acourate als Toolbox prima geht):

Bild

Das Bild zeigt einen willkürlich angenommenen Bass von 20 Hz bis 150 Hz. Der steht vorne im Raum und spielt. Der Hörplatz befindet sich irgendwo vor der Rückwand. Willkürliche Daten: Raumlänge 4,16 m. Abstand Hörplatz zu Rückwand 1,1 m.

Die Pulsantwort 1 erreicht nun als erstes den Hörplatz. Der Schall geht weiter bis zur Rückwand, kommt zurück und zwar als Puls 2 am Hörplatz. Weiter nach vorne zur Vorderwand und wieder zum Hörplatz als Puls 3. Rückwand und zurück als Puls 4. Und dann nochmal als Puls 5 wiederum zur Vorderwand und zum Hörplatz. Dabei ist angenommen, dass bei jeder Reflektion der Pegel mit Faktor 0,9 abgeschwächt wird.
In der Summe ergibt sich der gelbe Frequenzgang. Mit den bekannten Überhöhungen.

Es sei nun angenommn, dass die Lautsprecher justament zum richtigen Zeitpunkt, wenn also die erste Reflektion wieder an der Vorderwand ist, einen Gegenbass spielt. Wenn es perfekt ist, dann löschen sich Reflektion und Gegenbass perfekt. Demzufolge finden die Pulse 3, 4 und 5 nicht mehr statt (der Puls 2 wird im Gegensatz zu Haralds DBA nicht beeinflusst). Es ergibt sich der blaue Frequenzgang, welcher deutlich weniger resoniert. Da sich das Reflektionsspiel auch in der Dauer abkürzt, wird das Bassignal am Hörplatz auch weniger verschmiert sein.

Ein wesentliches Merkmal dieser "Echounterdrückung" ist, dass die Echozeit konstant ist und durch die doppelte Raumlänge bestimmt ist. Das sollte also so klappen (bei Seitenwand-/Deckenreflektionen geht eine solche Kompensation schief, die Echo-Abstänge ändern sich mit der Hörposition)

Ein "poor man's"-Single-Bass-Array scheint also machbar. Dabei gehen neben der Raumdimension im weiteren noch der Reflektions-/Absorptionsfaktor und auch evtl. Filterwirkungen der Reflektionsflächen etc. mit ein. In der Praxis wird man also auch etwas messen müssen.

Grüsse
Uli
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Grundlagen virtueller Gegenbass - Teil 1

Beitragvon uli.brueggemann » 15.09.2012, 14:54

Also dann. In den letzten Tagen habe ich mich mit dem Thema "virtueller Gegenbass" etwas intensiver beschäftigt. Das Ergebnis und der Weg dahin ist sicher interessant für alle Acourate-Anwender. Es zeigt im übrigen auch schön auf, dass mit Acourate mehr zu machen ist als nur der Durchlauf der Macros. :D

Ich möchte das in folgenden Beiträgen einmal Stück für Stück aufdröseln, damit es nachvollziehbar wird.

Dazu als erstes etwas Theorie in idealisierter Form. Es sei angenommen, dass an der Vorderwand im Abstand 0 ein Lautsprecher steht, welcher ein perfektes Dirac-Signal absendet. Der Schall läuft zur Rückwand (hinter dem hier nicht weiter betrachteten Hörer) und wird dort reflektiert. Dabei wird Energie abgebaut, der Pegel verringert sich mit einem Faktor x. In unserem Beispiel bleibt aber der Dirac erhalten. Nun läuft der Schall wieder zur Vorderwand und wird dort ebenfalls mit dem Faktor x reflektiert.

Damit ergibt sich ein Echo nach einer Zeit t = 2*Raumlänge/Schallgeschwindigkeit, welches wie ein erneutes Signal des Lautprechers betrachtet werden kann. Und der nächste Echozyklus beginnt.

Als Resultat ergibt sich eine Folge von Original-Dirac und dann immer leiser werdenden Echos.

Bild

Das Bild zeigt die aus den Echos resultierende Pulsantwort im Zeitdiagramm und den zugehörigen Frequenzgang.

Man kann das Signal erzeugen über Generate - Testsignal - Länge 65536, Set to one @ sample 0, length 1.
Dann den Puls mit Strg-C in weitere Kurven kopieren, jede Kurve mit TD-Functions - Gain (hier 0.7 und weiteren Potenzen) abschwächen und mit TD-Function - Rotate um eine Anzahl Samples entsprechend der Echozeit nach rechts verschieben. Die Summe der einzelnen Kurven mit TD-Functions - Add ergibt dann das dargestellte Ergebnis.

Nun sind wir ja mit dem Frequenzgang nicht wirklich einverstanden, wir wollen den ja am liebsten horizontal glatt. Also bilden wir ein Filter, welches einen inversen Frequenzgang aufweist. Dann addieren sich die Frequenzgänge im Amplitudengang zu Null (Filtern im Zeitbereich = Convolution oder Faltung. Filtern im Frequenzbereich = Multiplkation. Filtern im logarithmischen Frequenzbereich [Frequenzgang] = Addition).

Unser Echosignal ist ein minimalphasiges Signal. Die Inverse eines minimalphasigen Signals ist ebenfalls minimalphasig. Also können wir mit Acourate nun FD-Functions - Amplitude Inversion minphase ausführen und erhalten dann das nächste Ergebnis:

Bild

Der inverse Frequenzgang ist klar. Interessant wird es nun, wenn wir uns das Zeitsignal des Filters anschauen. Es besteht ebenfalls aus dem ersten Dirac-Puls und dann, mit der Zeitverzögerung des Echos, aus einem negativen Dirac mit der Amplitude 0.7! Was bedeutet das?

Es bedeutet, dass wir die Echos damit kompensieren, indem wir unsere Musik zuerst original spielen (= erster Dirac-Puls des Filters) und dann justament zu dem Zeitpunkt, wo das erste Echo an der Vorderwand auftritt, das Musiksignal mit umgedrehter Polarität und einer Amplitude, welche dem Echo entspricht, nochmal spielen. Dabei löschen sich idealerweise Echo und Echokompensation aus, ab dann herrscht Ruhe.

Eigentlich passt der Thread-Titel nicht mehr genau, wir haben ja keinen "virtuellen" Gegenbass, sondern spielen einen realen Gegenbass. Allerdings verdeutlicht der gewählte Begriff prima, was denn die Absicht ist.

Es sollte klar sein, dass in diesem Fall die Front-Lautsprecher ebenfalls zur Echokompensation verwendet werden. Wir haben kein DBA, dieses beginnt ja mit der Echokompensation bereits dann, wenn der Schall den Raum einmal durchquert hat, also bereits an der Rückwand. Dafür braucht man aber auch ein zweites LS-System.

Weitere Gedanken:

Der inverse Frequenzgang liegt über 0 dB. Wir müssen damit rechnen, dass der Gegenbass plus das ja weiterlaufende Musiksignal zusammen > 0 dBFS (full scale) liegen. Damit kein Clipping auftritt, muss also das Filter den Wiedergabepegel insgesamt um einige dB abschwächen. Der Preis muss gezahlt werden. Der nachfolgende Verstärker kann ja den Pegel wieder anheben.

In unserem Fall haben wir ein FIR-Filter konstruiert. Dieses ist aber sehr einfach. Man könnte also das Musiksignal durch ein Delay schicken, invertieren und dann zum Originalsignal aufaddieren (man braucht also kein FIR). Die Haken dabei werden noch aufgezeigt.

Unser Beispiel war idealisiert. Die Echos werden nicht nur hinsichtlich der Amplitude abgeschwächt, sondern auch im Frequenzverhalten beeinflusst (Thema Absorber und Diffusor). De facto wirkt sich es ja so aus, dass wir ein niederfrequentes Dröhnen im Raum beklagen. Es geht also darum, die langwelligen Schallanteile hinsichtlich stehender Wellen und Raummoden zu bekämpfen. Es bleibt also mehr zu tun, was ich in den nächsten Beiträgen beschreiben will.

Interessant ist die Erkenntnis, dass das vorgestellte Verfahren auch klappt, wenn die LS von der Vorderwand abgerückt werden. Es sei hier jedem überlassen, selbst festzustellen, dass der Echo-Weg immer dem 2-fachen der Raumlänge entspricht.

Grüsse
Uli
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Beitragvon Querkopf » 15.09.2012, 15:27

Hi Uli,

vielen Dank dass Du Dich auf meine Idee so tief eingelassen hast - es macht Spaß, sie Dank Haralds, Gerts, Hans-Martins (In der Reihenfolge des Aufretens ...) und Deines Engagements 'aufwachsen' zu sehen.

Zur 'Threadnamesgebung: Das 'virtuelle' bezog sich darauf, dass wir hier nicht unbedingt zusätzliche Lautsprecher brauchen (dafür wird das Ergebnis sicher nicht ganz so perfekt - aber eben besser als ohne zumindest den virtuellen Gegenbass).

Und für die Besitzer des 'pyhsikalischen Gegenbasses' sind - soweit ich das verstanden habe - auch zur noch weiteren Verbesserung beitragende Punkte gefunden worden - ich denke, Harald wird hier auch noch einmal berichten.

Voller Spannung
Marc
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Grundlagen virtueller Gegenbass - Teil 2

Beitragvon uli.brueggemann » 15.09.2012, 18:52

Und weiter geht es mit dem Bericht.

Davor nochmals ein Dank an Marc und Harald, die ja letztlich das Ganze in die Gänge gebracht haben. Damit das man nicht vergessen wird! :wink: :cheers:

Wir wissen also, dass man mit einem gezielten Gegenpuls eine Echokompensation bewirken kann. Nun muss es in die Praxis umgesetzt werden.

Was wir nicht wissen ist, wie denn das Echo so wirklich aussieht. Wir kennen den Dämpfungsfaktor nicht, schon gar nicht wie die Pulsantwort des Echos selbst aussieht, also inwieweit das Echo "gefiltert" ist. Schon gar nicht nach mehreren Reflektionen. Und es sollte klar sein, dass sich das Echo auch extrem schlecht messen lässt. Besonders im niederfrequenten Bereich ist bei üblichen Räumen das Echo schon wirksam, bevor ein erster Frequenzzyklus beendet ist. Bei 20 Hz kann das Echo schon locker mehrere Male innerhalb der ersten 50 ms durch den Raum geflitzt sein. Nun gut, stochern wir trotzdem mal im Nebel.

Harald hat sich bereit erklärt, das mal zu testen. Er strickt ja sowieso an seinem Setup und vielleicht kommt ja doch was dabei heraus. :cheers: Insofern ist eine Größe bekannt: die Raumlänge mit 4.74 m. Wenigstens etwas.

Wir brauchen also ein Echofilter dafür. Der Anfang des Filters liegt fest, ein Dirac-Puls, der schlichtweg die Musik 1:1 wiedergeben lässt.

Bild

Die Pulsantwort beginnt bei Sample 0 mit der Amplitude 1, alle andern Werte sind gleich Null.

Beim Echo tun wir mal so als ob uns alles über 150 Hz nicht interessiert. Die 150 Hz sind willkürlich, da lässt sich experimentieren. Also bauen wir uns einen Tiefpass und nehmen an, dass das Echo eben so aussieht. Mit Acourate Generate - Crossover - Butterworth - 150 Hz und 4.Ordnung (24 dB/Oktave) ist das fix gemacht. Das Filter mit TD-Functions - Phase Extraction - minphase in die Minimalphase umgerechnet, weil das Echo sicherlich kausal ist, also nicht mit Vorschwingern beginnen wird.

Bild

Damit liegt die Pulsantwort vor. Man beachte die Amplitudenskala links. Ja, das Filter macht sich so "mickrig" bemerkbar (im Vergleich zum Dirac mit Amplitude 1.0).

Das Filter muss verzögert spielen. Bei rel. kleinen Verzögerungen tut es die Rotierfunktion. Aber um wieviel Samples? Also rechnen wir:

4.74 m * 2 = 9.48 m doppelte Raumlänge geteilt durch 340 m/s Schallgeschwindigkeit = 27,88 ms = 1338 Samples (@ 48 kHz Abtastfrequenz). Davon ziehen wir die Anzahl Samples ab, wo die Pulsantwort des Tiefpasses das Maximum erreicht, hier 167 Samples und wenden TD-Functions - Rotate mit 1171 Samples an. Zusätzlich mit TD-Functions - Gain - Faktor 0.7 einen Dämpfungsfaktor (wie ich auf den gekommen bin, etwas später). Das ergibt:

Bild

Wir brauchen einen Gegenpuls, also mit TD-Function - Change Polarity das Vorzeichen geändert.

Bild

So, und nun mit TD-Function - Add den Dirac-Puls und unseren aufbereiteten Tiefpass-Gegenbass zusammenaddieren

Bild

Es ergibt sich ein Filter welches den besagten Zeitverlauf und dazu den nachfolgend dargestellten Frequenzgang aufweist

Bild

Fertig ist das erste, eigentlich doch locker erzeugte, Filter inkl. dem virtuellen Gegenbass.
Weiter geht es im Teil 3.

Grüsse
Uli
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Beitragvon nihil.sine.causa » 15.09.2012, 22:52

Liebe Freunde des aktiv geregelten Gegenbasses!

Uli beschreibt uns sehr schön systematisch, wie man ein FIR Filter für den virtuellen Gegenbass erzeugen kann. Parallel zu dieser Beschreibung hat er es sich nicht nehmen lassen, für meine Raumsituation ein solches Filter zu erstellen und mir ein Beispiel zukommen zu lassen, das damit gefaltet wurde: Loussier plays Bach 50th anniversary, 2009, Track 4, Vivace from concerto in c minor. Damit hatte ich alles beisammen, um ein schöne Querverkostung zu machen:

Szenario A: Virtueller Gegenbass auf digitaler Basis
Diese von Uli berechnete Datei abgespielt mit folgender Kette:
Streamer G-ADS/1 --> Lautsprecher AGM 5.4, Laustärkeanpassung +4dB

Szenario B: Virtueller Gegenbass auf "analoger" Basis (wie auch schon weiter oben beschrieben):
Originaldatei abgespielt mit folgender Kette:
Streamer G-ADS/1 --> Lautsprecher AGM 5.4 --> TT-Ausgang (16-100 Hz) --> Behringer DCX2496 (Verzögerung entsprechend 9,40 m, Inversion, Pegelanpassung) --> AGM 5.4 TT-Eingang

Szenario C: "Echter" Gegenbass mit BM 6 an Gegenwand (Szenario wie hier bereits näher beschrieben - jedoch ohne die Korrektur mit AcourateNAS)
Originaldatei abgespielt mit folgender Kette:
Streamer G-ADS/1 --> Lautsprecher AGM 5.4 (TT-Absenkung -3dB) -->TT-Ausgang (16-100 Hz) --> Behringer DCX2496 (zweimaliges Feuern, Inversion, Pegelanpassung) --> Backes und Müller BM 6 (physische Gegenbässe an Gegenwand)

Lautsprecher stehen bei 1/6, Hörplatz ist bei 2/3 der Raumlänge.

Mein Höreindruck:

Vergleich A mit B: Der Bass von A ist deutlich trockener als bei B. Besonders am Hörplatz.

Vergleich A mit C: Der Bass von A ist am Hörplatz trockener! Der Bass von C scheint mir deutlich lebendiger / realistischer zu sein. Die Tonalität bei C ist leicht verfärbt gegenüber A, vermutlich durch die BM6, die bei diesem extremen Beispiel an ihre Grenzen kommen. An der Gegenwand dagegen gewinnt C sehr deutlich vor A.

Vergleich B mit C: Am Hörplatz sind beide Bässe ähnlich trocken. Der Bass von C erscheint einen Hauch lebendiger / realistischer. Die Tonalität bei C ist leicht verfärbt gegenüber B, vermutlich durch die BM6, die bei diesem extremen Beispiel an ihre Grenzen kommen. An der Gegenwand dagegen gewinnt C sehr deutlich vor B.

Im Vergleich zur Situation ohne Gegenbass führen alle Szenarien (A, B und C) zu einer deutlichen Korrektur der Raumresonanzen in Längsrichtung.

Fazit: Der virtuelle Gegenbass funktioniert - in beiden Varianten - am Hörplatz erstaunlich gut. Variante A (digitaler virtueller Gegenbass) führt zu einem deutlich trokeneren Bass als die anderen Varianten. An der Gegenwand ist der echte Gegenbass (Variante C) deutlich überlegen; ebenso wenn es um den realistischen Klangeindruck geht.

Der Vergleich brachte deutliche Unterschiede. Eberhard (Zwodoppelvier), der mich heute besucht hat, hat ebenfalls alle Varianten gehört. Vielleicht magst Du, lieber Eberhard, mal - unabhängig von mir - aus Deiner Sicht schildern, was Du gehört hast.

Beste Grüße
Harald
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