Uneingeschwungene Impulsantwort messen

Ulis Mess- und Korrekturprogramm

Beitragvon modmix » 01.11.2017, 23:41

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Beitragvon bugatti66 » 01.11.2017, 23:44

uli.brueggemann hat geschrieben: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.


Ich meine die rote Kurve im zweiten Bild. Es ist kein periodisches Signal.
Grüße Bugatti
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Beitragvon modmix » 02.11.2017, 00:24

bugatti66 hat geschrieben:Ich meine die rote Kurve im zweiten Bild.

uli.brueggemann hat geschrieben:Der Halbsinus entspricht einer Frequenz von 1500 Hz.BildWie 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..
Etwas unkonventionell, die Darstellung: Einbrüche zeigen die Frequenzanteile im Signal ,-)
Das kann man schon mal mißverstehen...

BTW:
Unterhalb 1k5Hz gibt es keinen Einbruch => keinen Frequenzanteil.

bugatti66 hat geschrieben:Es ist kein periodisches Signal.
Fourier geht von -unendlich bis +unendlich.
Dies wird üblicherweise bei diskreter FFT dadurch gelöst, daß man den angegeben Teil vorne und hinten beliebig oft vorhanden denkt. Und schwups, das Signal ist für die FFT periodisch.

hth
Ulli
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Beitragvon bugatti66 » 02.11.2017, 00:46

modmix hat geschrieben: ... Etwas unkonventionell, die Darstellung: Einbrüche zeigen die Frequenzanteile im Signal ,-)
Das kann man schon mal mißverstehen...
BTW:
Unterhalb 1k5Hz gibt es keinen Einbruch => keinen Frequenzanteil.


Ulli,
Da hast du dich wohl vertan?
Grüße Bugatti

P.S.
Hier gab es auch mal eine Diskussion über das Anregungsspektrum eines Halbsinus-Impulses
http://www.hifi-forum.de/index.php?acti ... ID=117#117
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Beitragvon uli.brueggemann » 02.11.2017, 10:51

Ich denke, es wird verständlicher, wenn man mit einem Dirac-Puls beginnt. Im digitalen Bereich ist das ein Puls mit maximaler Höhe 0 dBFS und 1 Sample breit. Mit FFT ergibt sich hier ein perfekter gleichmäßiger Frequenzgang über alle Frequenzen. Und tatsächlich regt so ein Dirac-Puls ein System gleichmäßig über alle Frequenzen an. Daher nimmt man das Signal ja auch zum Messen.
In der Praxis zeigt sich der kurze Puls manchmal als suboptimal. Ein Subwoofer zeigt sich dann evtl. vom Energiegehalt des Pulses unbeeinflußt. Dem kann man begegnen, indem man dann den Puls mehrere Samples breit macht. Der Sub wird prima angeregt, der Frequenzgang des Anregungssignals zeigt dann aber im oberen Frequenzbereich Einbrüche auf. Nun, man will dann ja auch den Sub messen und nicht den Hochtöner.

Bei Abtastrate 48 kHz und einem Halbsinus mit 1500 Hz ist der halbe Sinus 16 Samples breit. Man kann sich da auch anstelle des Sinus eben einen 16 Samples breiten "Dirac" vorstellen. Also ein Rechteck in das die Sinushalbwelle hineinpasst.
Und wieso soll nun die Sinushalbwelle nicht die unteren Frequenzen anregen?

Ein einfacher Nachweis gelingt mit der Faltung einer Pulsantwort von LS+Raum mit der Halbwelle. Die Pulsantwort von LS+Raum dient als Filter, die Halbwelle als Anregungssignal. Das Ergebnis zeigt dann, dass dabei sogar die niedrigeren Frequenzen angehoben werden.
Wer Acourate hat kann das jederzeit selbst nachvollziehen. Mit Generate - Sinewave einen Sinus von 1500 Hz generieren. Dann den Bereich ab Sample 16 bis zum Ende markieren und mit TD-Functions - Silence between Markers zu Null setzen. Dazu dann eine Raumantwort laden und miteinander convolven.
Happy simulation !

Grüsse
Uli
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Beitragvon modmix » 02.11.2017, 11:55

Danke, Uli.
Hab was dazugelernt :cheers:
Ulli
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Beitragvon dietert » 04.11.2017, 21:26

Hallo miteinander,

na ja, die Frage nach dem Frequenzanteil des 1 KHz Halbwellenpulses bei 10 Hz ist wohl so irrelevant wie die Frage nach dem Gleichanteil des Halbwellenpulses. Dass der Halbwellenimpuls einen DC-Anteil liefert, ist zwar logisch, aber in der Praxis völlig bedeutungslos. Das hängt ja auch noch von der Wiederholfrequenz des Pulses ab. Wenn die z.B. 10 Hz beträgt, dann dürfte das Spektrum wohl auch bei 10 Hz einen Peak zeigen.

Leider werden solche Fragen hier im Forum meist mit Floskeln abgebügelt. Ich würde davon ausgehen, dass die Softwaresysteme für die Raumkorrektur voller kleiner Kniffe sind, um mithilfe der Fourier-Methodik überhaupt einigermaßen aussagefähige Ergebnisse abzuleiten. Wer sich dafür interessiert, kann im Internet nach "DRC" von Denis Sbragion suchen und findet bei der Open-Source-Software dieses Herrn, die vermutlich der Ursprung aller anderen solchen Systeme ist, unter anderem eine ausführliche Diskussion der Grenzen dieser Methodik.

Grüße,
Dieter T.
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Beitragvon bugatti66 » 05.11.2017, 01:10

Hallo,
es ist ein Impuls, der ist einmalig, er wird nicht wiederholt, nicht 10 Mal in der Sekunde und auch nicht ein mal pro Sekunde.
Da gibt es nicht nur 10Hz drin, sondern auch 100Hz und 300Hz, einfach alle Frequenzen, außer ein paar kleine Löcher bei den höheren Frequenzen. Wie Rauschen.

Ich Frage mich, ob die ursprüngliche Idee des Lautsprechervergleichs mit einer einzigen Sinusvollschwingung (anstatt einer Sinushalbschwingung) nicht sinnvoller gewesen wäre. Was man da bei einer 20kHz-Anregung wohl gehört hätte?

Ich nehme an, nur die Dreckeffekte, die der Lautsprecher hinzufügt.
Da könnte es ja z.B. Intermodulationsprodukte ergeben, die man denn hört.

Der Lautsprecher, bei dem man dann weniger hört, ist dann der bessere.
Es stand zwar bei der Myro Vorführung ein zweiter Lautsprecher zum Vergleich da, er wurde aber nicht angeschlossen.

Sollte es Zweifel an der Funktion von Acourate geben, kann man ja mal ausprobieren, ob das Spektrum einer einzigen Sinusvollschwingung richtig ausgerechnet wird (nur Frequenzen oberhalb der Anregungsfrequenz)

Grüße Bugatti
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Beitragvon Buschel » 05.11.2017, 09:54

Hallo Bugatti,
bugatti66 hat geschrieben:Sollte es Zweifel an der Funktion von Acourate geben, kann man ja mal ausprobieren, ob das Spektrum einer einzigen Sinusvollschwingung richtig ausgerechnet wird (nur Frequenzen oberhalb der Anregungsfrequenz)

Auch im Fall einer einzigen Sinusschwingung ergibt sich ein Spektrum, das Anteile unterhalb der Anregungsfrequenz besitzt. Das wird auch in dem von dir geposteten Link zu matheplanet gezeigt - Abschnitt "Die gefensterte Sinusfunktion".

Grüße,
Andree
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Beitragvon uli.brueggemann » 05.11.2017, 11:28

Ich möchte dazu auch gern noch eine Floskel hinzufügen:
Wenn die uneingeschwungene Impulsantwort (interpretiert als minimalphasig) so ausschaut, dass es definitiv nur Frequenzen überhalb einer gegebenen Frequenz durchlässt, dann ist es die Impulsantwort eines Hochpasses. Da dieser dann maximal steilflankig sein muss, ist das dann mathematisch genau die Differenz zwischen einem Dirac-Puls und einem sinc-Signal (Tiefpass). Die Differenz ist dann noch in die Minimalphase umzurechnen. Das Ergebnis sieht völlig anders aus als eine Sinuswelle oder Sinushalbwelle. Und es weist zwar kein Vorschwingen auf, aber ein seeeehr langes Nachschwingen.

Grüsse
Uli
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Beitragvon bugatti66 » 05.11.2017, 11:36

Hallo Andree,
da könntest du Recht haben.
Ich habe nicht auf die Cursorpositionen geachtet, und dass da steht, dass Cursor eins 0Hz bei +17,9dB steht.
Da geht die Kurve wohl links vom Cursor 2 außerhalb des Bildes weiter, mit noch größeren Werten.

O.K. dann geht meine Idee nicht.
Ich dachte, an der Aussage des Vortragenden beim Myro-Workshop, ist weningstens ein Fünkchen Wahrheit.
Aber dem ist anscheinend nicht so.
Ich nehme dann meine vorherigen Behauptungen bezüglich einer einzigen Sinusvollschwingung zurück.
Bitte um Entschuldigung.
Danke.
Grüße Bugatti
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Beitragvon uli.brueggemann » 05.11.2017, 11:43

Hier ein Bild der FFT einer einzelnen 1.5 kHz Sinuswelle.
Da kein DC-Anteil vorhanden ist fällt die Amplitude hier bei 0 Hz auf -340 dB (Ende der 64bit float Rechengenauigkeit):

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Grüsse
Uli
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