Uneingeschwungene Impulsantwort messen

Ulis Mess- und Korrekturprogramm

Uneingeschwungene Impulsantwort messen

Beitragvon freezebox » 25.07.2014, 13:47

Hallo Forenten,

Das Thema betrifft allgemein die Messtechnik, also auch acourate, daher hab ich es mal hier her gelegt.

Ich bin bei der Recherche über Myro Lautsprecher und auch schon vorher, als ich mich mit ATB Messtechnik (von Leo Kirchner) befasst hatte immer wieder auf sog. "Dynamic Measurement" Messtechnik bzw. auf die "3D-Sprungantwort" gestoßen (s. 50ff):

http://www.kirchner-elektronik.de/~kirchner/LoadspeakerMeasurementTechnology.pdf

Dabei wird eine Art Wasserfalldiagramm dargestellt, das eine halbe Sinuswelle und deren Ein- und Ausschwingen bei unterschiedlichen Frequenzen in Amplitude über die Zeit darstellt.
Der Vorteil soll nun die Darstellung des uneingeschwungenen Zustandes sein, während wir ja z.B. bei einem Gleitsinus die Impulsantwort aus dem eingschwungenen Sinus-Signal herleiten.
Das ganze soll nun bei den Myro Boxen, die ich leider noch nie gehört habe zu einer extrem genauen Impulswiedergabe durch ein darauf optimiertes Filterdesign (passiv) führen.

Jetzt würde mich mal die Meinung der Messexperten hier darüber interessieren. Kennt jemand diese Messweise? Ist eine uneingeschwungene Impulsantwort auch z.B. mit acourate umsetzbar bzw. darstellbar?

Die besagte Messoftware habe ich nicht gefunden - anscheinend ist sie wieder vom Markt verschwunden...

Grüße,
Jörn
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Beitragvon cay-uwe » 25.07.2014, 15:21

Jörn,

ich habe als Teil von einen Workshop zusammen mit Myro die Software kurz kennengelernt. Nichts desto trotz kann ich nicht genau beschreiben was der Vorteil ist.

Zur Info: Die ATB Precision Software ist nicht mehr erhältlich, da das Messintrument dazu nicht mehr hergestellt werden kann. Da wurden Bauteile benutzt für die es laut Herrn Kirchner keinen Ersatz mehr auf dem Markt gibt.
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Beitragvon uli.brueggemann » 25.07.2014, 15:22

Man kann sich das mal mit Acourate auch mal veranschaulichen was denn da so dahintersteckt.
Also mal zwei Bilder mit Frequenzgang und Zeitdiagramm.
Der Halbsinus entspricht einer Frequenz von 1500 Hz. Dazu eine beliebige Pulsantwort harangezogen:

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Wie zu erkennen ergibt der Halbsinus (rote Kurve) den roten Frequenzgang. Damit ist der Halbsinus ein breitbandiges Anregungssignal !! Er enthält also nicht nur die Frequenz 1500 Hz.

Gefaltet mit der Pulsantwort (die mit einem Logsweep ermittelt wurde) ergibt sich die Antwort des Systems auf den Halbsinus = braune Kurven.

Würde man das nun mit allen Frequenzen tun und dann noch die Zeitachse so dehnen, dass die Zyklusbreite für alle Frequenzen identisch ist, also Zeitmaßstab = Zyklen, dann hätte man ebenfalls dieselbe Darstellung wie Kirchner. Wobei man dann z.B. im Vergleich zu 15 Hz die Zeitachse für das Beispiel um Faktor 100 dehnen würde. Um 15 kHz zu sehen müsste man den Faktor 1000 nehmen. Was dann alles rechts von der ersten Antwort die Grafik so weit verbeitert, dass die oben gezeigte Information nicht mehr zu erkennen ist.

Es gibt also für mich drei "suboptimale" Punkte:
- die anregende Funktion enthält mehr als nur die eine Frequenz, sie ist breitbandig und das ist auch der Fall im Ergebnis. So man es im Hinterkopf behält ist es ok. Das Wasserfalldiagramm mit der Frequenzachse enthält also über der gesamten Fläche alle Frequenzen.
- das Kirchner-Wasserfalldiagramm enthält in der Zeitachse nur wenige Zyklen. Man läuft Gefahr, etwas aus den Augen zu verlieren, was danach passiert. So man es im Hinterkopf behält ist es ok.
- das Ergebnis kommt korrekt zustande auch wenn eine Pulsantwort per Logsweep gewonnen dazu verwendet wird. Es ist mit der realen "uneingeschwungenen" Messung vergleichbar. Also aufpassen mit "eingeschwungen" und "nicht eingeschwungen". So man es im Hinterkopf behält ist es ok.

Ansonsten sehe ich das Verfahren als eine Methode mit einer weiteren Anregungsmöglichkeit. Es beleuchtet ein System aus einem weiteren Blickwinkel. So man daraus für sich einen Nutzen ziehen kann ist es ok.

Grüsse
Uli

PS: eine andere Darstellung (mit Zeitachse in sek anstelle Perioden) ist z.B. die Darstellung mit STransform. Welche ebenfalls als eine Art Wasserfall gesehen werden kann.
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Beitragvon freezebox » 25.07.2014, 21:00

Hallo Uli,

Vielen Dank für die anschauliche Darstellung und die Mühe das zu erläutern! Was mich doch sehr verwundert ist, dass ein halber Sinus eine "breitbandige Anregung" ist..darüber muss ich erstmal nachdenken - ich hätte da einen Peak um die 1500 Hz erwartet..oder hängt das wieder mit der Fensterung zusammen?

Dennoch wird doch bei acourate (und anderen Messsystemen mit Logsweep) etwas getrickst, und eine Impulsantwort durch die Betrachtung eines eingeschwungenen Zustandes errechnet - wieso nimmt man denn nicht direkt einen Impuls als Messignal? Wäre das der Tod für die lautsprecher?

Beste Grüße,
Jörn
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Beitragvon uli.brueggemann » 25.07.2014, 23:04

Hallo Jörn,

bei einem linearen System mit der Eigenschaft x ergibt sich zusammen mit einer Anregung A die Antwort B.
Also A*x = B (* = Convolution)
Und wenn man x wissen möchte ergibt sich das mit
x = B*Ainvers

Es ist dann völlig egal, welche Anregung A man verwendet. Zweckmässigerweise eine, bei der man die Inverse kennt. Das kann ein Impuls sein (dessen Inverse ebenfalls ein Impuls ist), ein Sweepsignal oder auch Rauschen. Oder auch ein exzessphasiges Signal.

Und so gibt es das auch alles. Die diversen Anregungen haben dabei jeweils ihre Vor- und Nachteile. Ein kurzer Impuls hat möglicherweise nicht die Energie, um ein Basschassis zu bewegen. Schlecht ist auch, wenn bei der Messung Störgeräusche vorhanden sind. Die können sich negativ auf die Pulsantwort auswirken bzw. Teil der Pulsantwort sein. Der Logsweep hat den Vorteil, dass der Signal-Stör-Abstand deutlich besser ist. Weiterhin werden vorhandene Nichtlinearitäten ausserhalb der Pulsantwort plaziert.

Wenn man denn das Systemverhalten x kennt, kann man auch eine Anregung A' = Halbsinus verwenden um damit wiederum die Antwort B zu berechnen.

Ok soweit?

Dass ein Halbsinus 1500 Hz mehr enthält als nur 1500 Hz kannst Du einfach testen. Spiel mal so ein Signal. Und frag Dich dann, wieso es dabei knackt. Was ja einen hochfrequenten Anteil bedeutet. Weswegen man bei der Tontechnik das Fade-In und Fade-Out erfunden hat :-)

Grüsse
Uli
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Beitragvon KSTR » 26.07.2014, 06:25

freezebox hat geschrieben:Dennoch wird doch bei acourate (und anderen Messsystemen mit Logsweep) etwas getrickst, und eine Impulsantwort durch die Betrachtung eines eingeschwungenen Zustandes errechnet - wieso nimmt man denn nicht direkt einen Impuls als Messignal? Wäre das der Tod für die lautsprecher?

Moin,

nochmal in frühstückstauglicher Kurzform:
Man kann auch mit dem Impuls "direkt" messen, das ist aber aus verschiedenen Gründen unpraktisch/ungenau. Deswegen nimmt man einen in der Zeit nach der Frequenz auseinandergezogenen Puls, nicht anderes ist nämlich der gesweepte Sinus, und macht das Auseinanderziehen nach dem Messvorgang wieder rückgängig um wieder zum Antwortpuls zu kommen.

"Eingeschwungener Zustand" ist ein real nur qualitativ anzuwendender Begriff, zB in Form von:
"ab dem Zeitpunkt x nach Start im Nulldurchgang einer Sinuswelle treten Abweichungen von der exakten Sinusform von y oder weniger Prozent auf."
Jedes lineare System anwortet auf einen Sinus mit einem 100% exakten Sinus, wenn man lange genug wartet.

Das mögliche Verständnisproblem dabei: Diese Abweichungen sind keine nichtlinearen Verzerrungen oder Artefakte (die es zusätzlich dazu gibt), sondern eben das systematische, zu jedem Zeitpunkt völlig vorhersehbare Verhalten jedes beliebigen linearen Systems mit genau der Übertragungsfunktion ... deren akustische Qualitäten man natürlich diskutieren darf.
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Beitragvon freezebox » 26.07.2014, 08:32

Vielen Dank ihr beiden,

ich denke ich hab es jetzt soweit verstanden - alles OK Uli :cheers: :) . Demnach ist diese 3D response eben eine andere Form der Anregung (mit Signalen, die nur einen Teil des Frequenzspectrums abbilden), die bei geeigneter Darstellung das ihrer Anregung entsprechende Ein- und Ausschwingen wie ich finde recht anschaulich darstellt, und damit aber auch Rückschlüsse über das Phasen- und impuls- Verhalten über den gesamten Frequenzgang zulässt.

Beste Grüße,
Jörn
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Beitragvon Raumantwort » 30.07.2014, 11:00

Hallo zusammen,

danke für die Erklärungen und den Artikel. Das bringt schon was dämmriges Licht ins Dunkel der Logsweep-Messungen :cheers:

Den Artikel gibt es auch in deutsch:
http://www.kirchner-elektronik.de/files/PDF_Download_Lautsprechermesstechnik.pdf

Die Interpretation der Wasserfall Grafiken fand ich recht hilfreich.

schöne Grüße
Andreas
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Beitragvon bugatti66 » 01.11.2017, 21:23

Hallo,
ich war bei einem Myro Workshop, dort wird immer noch vorgeführt, dass angeblich alle Leute 20kHz gut hören können, wenn man nur Impulssignale wie sie in der natürlichen Musik vorkommen anhört, anstelle von kontinuierlichen Sinussignalen.
Es wird ein Halbsinus-Impuls vorgespielt, und dabei behauptet, dieser hätte nur Frequenzanteile oberhalb der entsprechenden Sinus-Vollschwingung.
Das, mit den Frequenzanteile oberhalb der entsprechenden Sinus-Vollschwingung stimmt aber nur für eine einzige volle Sinusschwingung, siehe: Fouriertransformation / Die gefensterte Sinusfunktion
http://matheplanet.com/default3.html?ca ... ogle.de%2F

Leider habe ich das Spektrum einer halben Sinusschwingung nur hier gefunden, und finde meine Ansicht bestätigt, dass sich dabei auch tiefere Frequenzanteile befinden. Und das hört man natürlich denn auch.
Wobei man vielleicht noch mehr Dreckeffekte der Lautsprecher hört.

Aber, was mir wichtig war: Rein mathematisch, ergeben sich auch schon tiefere Frequenzen.

Grüße
Bugatti
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Beitragvon Heule » 01.11.2017, 22:13

Und wie war der Workshop und die Darbietung. Das ist ja eigentlich
das wichtigste an der Sache. Hat es dir gefallen?

Gruß Oliver
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Beitragvon bugatti66 » 01.11.2017, 22:26

Hallo,
der Workshop von Uli bei Shakti hat mir wesentlich besser gefallen.
Und die Höreindrücke der anderen Teilnehmer waren auch nicht sehr vielversprechend.
Zeitrichtig, zeitrichtig, zeitrichtig
Zeit mal Zeit ist Mahlzeit, . . . :roll:
Grüße Bugatti
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Beitragvon Heule » 01.11.2017, 22:40

Was hat dir und den anderen Teinehmern dort nicht gefallen?
Habt ihr das dort gesagt was euch nicht gefallen hat und
was hat der Workshopaufführende dazu gesagt?
Wenn keiner etwas dazu sagt, macht ja so ein Workshop
gar keinen Sinn.

Gruß Oliver
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Beitragvon bugatti66 » 01.11.2017, 23:03

Eigentlich, weiß ich nicht, ob hier auch jemand von Myro angemeldet ist?

Unseren Unmut haben wir schon geäußert, ich wollte sogar vorzeitig gehen, und hätte dann aber das Beste verpasst.
Grüße Bugatti
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Beitragvon Hans-Martin » 01.11.2017, 23:29

bugatti66 hat geschrieben:Aber, was mir wichtig war: Rein mathematisch, ergeben sich auch schon tiefere Frequenzen.

Hallo Bugatti,
mal so ganz anschaulich: für mich ist ein Halbsinus entweder nur die positive Halbwelle eines Sinus und die Zeitspanne der negativen Halbwelle bleibt die Amplitude auf der Nulllinie, oder sinngemäß für die negative Halbwelle umgekehrt.
Wenn sich nun eine positive Halbwelle gefolgt von Null für die Dauer einer Halbwelle als eine Periode (Wellenlänge = 2 x diese halbe Wellenlänge) definiert, und sich genau diese danach endlos wiederholt, wird für mich unvorstellbar, dass sich eine tiefere Frequenz als 1 geteilt durch Wellenlänge als Nebenprodukt anteilig ergeben soll. Mathematisch.

Praktisch-spektral: Dass beim Halbsinus sich Obertöne ergeben, ist naheliegend, anhand der Amplitude des sinusförmigen Anteils und des vergleichsweise geringeren Rechtecksignalanteils sind vorrangig geradzahlige Oberwellen zu erwarten, und mit deutlich geringerer Amplitude die ungeradzahligen.
Der Frequenzabstand der Oberwellen beträgt 1 Grundfrequenz.
Wie sich tiefere Frequenzen herleiten, würde mich brennend interessieren. Mathematisch ist das mMn nicht vorgesehen.
Grüße Hans-Martin
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Beitragvon uli.brueggemann » 01.11.2017, 23:37

Eine Halbwelle hat definitiv einen DC-Anteil größer Null.

Grüsse
Uli
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