Beamforming - Alternative zur Nahfeld-Messung

Ulis Mess- und Korrekturprogramm

Beamforming - Alternative zur Nahfeld-Messung

Beitragvon Hornguru » 24.04.2016, 23:24

Edit 07.08.2016:
Dem Eröffnungsposting von Josh zu diesem interessanten Thema möchte ich den Link für eine detaillierte Anleitung zum Beamforming voranstellen, die vor allem unter Mitwirkung von Josh (hornguru), Uli Brüggemann, desweiteren Harald (Jupiter) und Jürgen (h0e) entstanden ist. Im Namen des Forums vielen Dank für Eure Arbeit! :cheers: Hier der Download-Link zum PDF: http://www.acourate.com/freedownload/Ac ... gRev02.pdf
Grüße - Fujak





Bonjour

Suche aus gegebenem Anlass ... Wie der Titel schon sagt.

Versuche meine Eckhörner mit Elektrostaten zu paaren. Wer logisch mit Verstand seinen FIR abstimmt, misst Nahfeld / linearisiert Treiber ohne Raum, dann Weiche abstimmen, dann erst Hörplatz.

Nach meinem Verständnis macht man dies um die Fragmente der Spektren erst einmal korrekt zu addieren. Um dann später den Raumeinfluss etwas zu linearisieren und diesen EQ auf das Gesamtprodukt des Lautsprechers anzuwenden. Schließlich unterliegen ja alle Treiber dem gleichen Raumeinfluss. Hier Treiber einzeln mit Raumkorrektur zu versehen würde die Phase und somit die Weichenaddierung stören, in dem Fall insbesondere die Impulsantwort.

Das gillt aber nur wenn alle Treiber eines Lautsprechers mehr oder weniger den selben Entstehungsort haben. Sprich so ne schöne Regalbox 2 Weger wäre am einfachsten.

Was aber wenn die Subwoofer in Raumecke stehen? Eckhörner lassen sich nicht im Nahfeld messen. Klipsch misst sich nah wie ein 90Hz Bandpass. Die Elektrostaten - da Dipol - ebenfalls nicht, ihr kennt ja die Bass-betonten Kurven der Zeitschriften. In meinem Fall misst sich die Capaciti wie ein 40Hz Tiefpass mit Q10 Resonanz erster Ordnung.

So kann man ja nichts kalibrieren.

Dann musste ich am Hörplatz messen, dementsprechend sind die Raumauswirkungen bei jedem LS anders, es kommt bei vernünftiger F-gang linearisierung nur Murks in der addierung auf zeitlicher Ebene raus. Das Vorschwingen geht nicht weg ...

Hab sogar versucht das Vorschwingen negativ in den FIR einzubauen, den Subsonic Filter auf den Hochpass ebenfalls angewendet (gleiche Phasenverzerrung aller Wege) und FDW verwendet, alles hilft nix.

Frustrierend!

Hat jemand ne Empfehlung? :)

Gruß
Josh
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Hornguru
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Beitragvon uli.brueggemann » 25.04.2016, 07:45

Josh,

kannst Du mich einmal anrufen?

Grüsse
Uli
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Beitragvon Hornguru » 02.05.2016, 22:00

An alle die es Interessiert, phänomenale Erfolge dank Uli :)

Enhancement of Loudspeaker Impulse Response Measurement Using Beamforming Methods

Wer es nicht lesen will, Erklärung für einfache Menschen wie mich:
Man macht mehrere Messungen mit immer unterschiedlich positioniertem Mikro. Empfohlen wurde mir 10 Messungen mit je 10 cm Abstand, z.B. 5 vor und hinter Hörplatz auf einer Linie. Sinnigerweise nicht gerade außerhalb der Achse oder anderen Blödsinn.

Dann werden alle gemessenen Impulse addiert. Zeitlich sample-genau aligned ist Pflicht. Dank Acourate aber idiotensicher. Alles irgendwie aufnehmen und über TD-Addition, nix weiter zu beachten. Was passiert?
Der Hauptimpuls addiert sich, +6dB, die Reflektionen (da immer an anderer Stelle) aber nicht.

Der Beweis von mir zuhause:

Normale Messung mit Reflektion (3 Meter Abstand mit Wand dahinter, unbedämpfter Raum):

15k Samples versetzt

Bild

Dazugehörige Amplituden (10dB versetzt):

Bild

Dann nach 12 Messungen und viiiiiiiiiiiel Zeit später (60Sek Sweeps jeweils :roll: )

Bild

Bild

Sieht gut aus.
Phänomenal.
Und als netter Bonus dazu gibt es die Raumresonanzen im stabilen Mittelwert gleich mit. Die sind nämlich immer dabei, aber nur jene die sich stabil über mehrere Orte halten.

Ich kann bezeugen dass die damit erstellte Invers-Korrektur sich unglaublich stabil über mehrere Positionen, sogar im ganzen Raum hält.

Versucht's, ich bin mehr als begeistert, geradezu aus dem Häuschen. :cheers:

Gruß
Josh
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Beitragvon Fujak » 03.05.2016, 06:50

Hallo Josh,

wirklich faszinierend. Vielen Dank an Dich und Uli für diese alternative Messmethode.
Mit der hier vorgestellten Methode wird ein repräsentativer Mittelwert gebildet, der die Korrektur zwar am Hörplatz nicht ganz so effizient bewerkstelligt wie eine Einzelmessung, dafür aber in einem weiteren Bereich positiv wirkt. Ein gutes Vorgehen auch für ein anderes Szenario, denke ich, z.B. wenn man auf ein Hörplatz-Sofa oder eine kleinere Sitz-Gruppe korrigieren möchte.

Es wäre interessant, mal auszuprobieren, wie groß man die räumliche Streuung der Einzelmessungen betreiben kann, dass noch ein vernünftiges Ergebnis dabei herauskommt. Spätestens dann wäre das Lieblingsargument von DRC-Gegnern entkräftet, wonach eine digitale Signalkorrektur das Hören nur an einem Ort (=Hörplatz) verbessere, an allen anderen Orten im Raum aber verschlechtere. 8)

Grüße
Fujak

P.S.: ich habe die Bild-URL so modifiziert, dass sie größer dargestellt werden. Ich hoffe, das ist o.k. so.
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Beitragvon uli.brueggemann » 03.05.2016, 07:12

Diese Methode des Beamformings mit der Messung "auf Achse" bewirkt vor allem eine stärkere Bewertung des Direktschalls und eine Abschwächung des Einflusses seitlicher Reflektionen. Der ungeglättete Frequenzgang wird deutlich "glatter" im Vergleich zur Einzelmessung.
Was des weiteren auffällt ist ein Zunahme des IACC-Wertes, dies aber bitte nicht falsch interpretieren. Es sind ja gerade die unterschiedlichen Reflektionen links/rechts, die den IACC herunterdrücken.

Bei der Messung empfiehlt sich die Verwendung des Mic Alignments, so bleibt das Mikro auch definitiv auf Achse.

Das Verfahren klappt prima. Es zeigt im übrigen auf, dass wir gegenüber kurzzeitigen seitlichen Reflektionen doch relativ "unsensibel" sind.

Grüsse
Uli
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Beitragvon Hornguru » 03.05.2016, 08:19

Hi Fujak

So wie Uli habe ich es auch verstanden.
Wenn man sich nachdem man die Idee verstanden hat den artikel nochmal durchliest macht es plötzlich Sinn :)
Eine reine Mittelwerts Messung wäre es wenn ich nur die Amplitude aller 12 Kurven addiere.
Dann wären alle Reflektionen noch voll gewertet.

Durch zeitliche addierung nehmen diese aber ab und Stück für Stück kristallisiert sich der Lautsprecher selbst heraus. Wie beim Gold sieben :)

Interessanterweise braucht man nur relativ wenige Messungen (3-5) um oberhalb von 1kHz eine ruhigere repräsentative Kurve zu erhalten.
Zwischen 200-1000 sieht man selbst nach 12 noch Raumeinfluss aber viel weniger dramatisch.
Unterhalb 200, insbesondere unter 100 ist er noch da aber eher ausgemittelt.

Das finde ich besonders gut da diese Bereiche nach meiner Meinung und Erfahrung auch für die linearisierung relevanter sind. Zeitlich. Wann immer ich mit einer Kurve einen Filter erstellt habe, hab ich genau diese 3 Fragmente unterschiedlich gefenstert und zusammengeschnitten.

Insofern glücklicher Zufall (oder logik?) dass es der Gehörwichtung entspricht.

Habe dann die Kurve für die Inverse nur noch relativ wenig bearbeiten müssen.
FDW35/10 oberhalb 100Hz mit SplitnJoin unter 100 dann ungefenstert hat ein sehr stabiles Ergebnis geliefert.
Mit dieser Zusammensetzung verlief die Testfaltung wie ein Brett.

Bild

Die paar Einbrüche sind mir geschuldet da ich ein paar peaks (15-20dB) in der Inverse von Hand gestutzt habe (auf 5-8dB).
Klanglich ist es auf anhieb so gut.... Ganz ehrlich, sowas gutes hab ich ja noch nie gehört.
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Beitragvon freezebox » 27.05.2016, 18:12

Hallo Josh, Uli

verstehe ich das richtig, als Kochrezept zur Anwendung mit den Raum-makros:

1. 10 Messungen machen
2. Pulse addieren zu einem Summenimpuls
3. Psych akustische ampl. aus makro 1 mit 35/10 bilden
4. Unter 100 Hz orig. Summenimpuls mit Ergebnis aus 3. für den Bereich über 100 Hz zusammenfügen
5. Wie gewohnt fortfahren mit makros 2-4

Vermutlich muss die Nomenklatur entsprechend der orig. Makros für die präparierte Amplitude (Makro 1) beibehalten werden. Inwieweit muss die Pegelerhöhung durch die Pulsaddition berücksichtigt werden?

Danke und Grüße,
Jörn
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Beitragvon uli.brueggemann » 27.05.2016, 18:45

Jörn,

das Rezept mit dem SplitNJoin und dem Macro1 35/10 ist von Josh, dazu muss er etwas sagen.
Ansonsten: 10 Messungen in 10 Workspaces (damit die Pulsantworten nicht bei jeder Messung überschrieben werden). Dann die Messungen summieren und zum Schluss mit Gainfaktor 0.1 multiplizieren.

Grüsse
Uli
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Beitragvon Hornguru » 31.05.2016, 20:15

Hi.

Ja das mit dem SplitnJoin ist sone Sache.
Durch das basteln der Amplitude wird ja der Impuls neu generiert. Muss ja.
Dann erhält man eine Minphasen extration.
Wenn ich das richtig beobachtet habe.

Das bedeutet im Umkehrschluss dass ich diese Bastelei nur zur Amplitudenkorrektur anwenden kann.
Eventuelles Preringing fällt weg und die Phasenkorrektur der Makros funktioniert nicht mehr.
Falls du also Linearphasige Frequenzweichen einsetzt würde ich davon die Finger lassen.

In meinem Fall ging das nur da 1 Wegsystem.
Das war auch mehr ein Versuch. Werde da noch weiter basteln müssen.

Für die Hörplatzmessung mit Room Makros würde ich eher 35-10 oder auch 50-10 nehmen (wenn das geht?).
Oben rum sind eh kaum Reflektionen da die Gefenstert werden müssen, dank Beamforming.
Unten wirds dann automatisch länger nahezu ungefenstert.

Mit anderen Worten...
1. Normal Messen
2. Abspeichern unter zb 1. 2. etc neuem Name via Strg-S
Dann ist auch Überschreiben der Neumessung egal
4. Laden aller Messungen, TD Addition
5. Wenn mehr als 5 Messungen muss man halt Päckchen machen
6. Dann alle Päckchen / Summen nochmals addieren
7. Gesamtsumme im Pegel runter ziehen ähnlich einzelmessung, natürlich Kanalgleich :)
8. Das richtig abspeichern als zB Pulse48L (wie du angemerkt hast, Nomenklatur wie von RoomMakro gewünscht)
9. Fortfahren wie gewöhnlich
10. Optional (nach meiner Erfahrung empfehlenswert) FDW Fenster stark vergrößern (35-10 oder mehr)
Das erlaubt noch feinere Korrektur. Normalerweise bringt das Phasenverzerrungen wegen Reflektion, hier dank BF ok.

Weitere Variablen neben der Amplituden FDW wären Exzessphasen FDW.
Habe das aber nicht ausprobiert.

Ausserdem ist die Beamforming Regel dass es auf einer Linie sein muss relativ.
Dadurch bleiben Boden/Decken Reflektionen ziemlich viel drin.
Wenn man wie ich Linienstrahler hat kann man vertikal auch versetzen, weitere Verbesserung.

Weiterhin könnte man nach jedem Mikrofonversatz die Lautsprecher horizontal neu ausrichten um zu verhindern dass die äußeren extreme der Beamforming Linie einen Höhenverlust haben.
Müsste man dann mit viel Gefühl haargenau auf der FrontSchallwand-Mittelpunkt Achse eindrehen.
Sinnigerweise nach dem Mirkoalignment, eindrehen, dann nochmal Mirkoalignment aber mit LS verschieben statt Mikro.
Die Arbeit kann man sich natürlich sparen wenn man gutes Rundstrahlverhalten hat. Meine Elektrostaten haben das leider nicht. Da fehlen schnell 6dB bei 12kHz außerhalb des Hörplatzes.

Gruß
Josh
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Beitragvon Hornguru » 31.05.2016, 20:33

Ich überlege ob man dann noch ein VBA braucht.
Wenn die Messung dank BF stabil genug ist um unter 100 Hz ungefensterte Inversen zu bilden....
Entsprechen die Minphasen Inversen ziemlich genau den IIR Peaking Filtern.
Insofern sollte auch das gegenphasige Nachschwingen des Korrekturfilters genau passen.
Wäre ne Untersuchung Wert. Dauert bei mir aber noch, zu viele Baustellen :)
Zumindest nach MinPhasen Gesetz wäre das logisch.
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Beitragvon freezebox » 31.05.2016, 23:31

Hallo Josh,

danke für die weitere Erläuterung. Was ich nicht ganz verstehe, wieso Du meinst, dass Boden- und Deckenreflektionen weniger ausgelöscht werden, als (Seiten-) Wandreflektionen, wenn ich auf einer Linie messe?

Grüße,
Jörn
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Beitragvon Hornguru » 01.06.2016, 08:20

Hi Jörn.
Reflektionen.... Es war so spät, neigte wohl zum Labern :D

Nach meinen Tests, und auch der Logik, lebt die Effizienz des Beamformings von der Variation.
Je stärker die Reflektionen unter den Messungen variieren / sich zeitlich hin und herschieben, desto mehr werden sie pro Addierung ausgeblendet.

Zwar reichen 10 cm auf horizontaler Ebene aus um über 1kHz innerhalb weniger Messungen (5-8) Nahfeldbedingungen zu schaffen (das ist meine persönliche Meinung), aber unterhalb 1k ist es immernoch unruhig.

Wenn ich nur eine Messung mache ist alles unruhig. Leicht versetzt wird der Hochton ruhig.
Demnach schließe ich mal dass die Abstände für längere Wellen nicht genug variiert.
Mein Gedanke war auf maximale Variation zu setzen, heißt so weit wie Möglich hin und her zu springen.
Ohne dabei Ausreißer zu provozieren (ganz in der Ecke, außerhalb der Achse, nah an Gegenständen)...
In der Praxis wird man wohl auf dieser Linie bleiben müssen :)

Ausnahmen wären Linearrays / Flächenstrahler, hier kann man vertikal versetzen. Abstand Decke - Boden variiert mehr, folglich sollten die Wellenlängen im Grund-Mittelton mehr variieren -> weniger Reflektionen.

Vielleicht gibt es noch mehr Ausnahmen? Kugelstrahler, kleine Breitbänder, gute Koax, bei denen man mehr in allen 3 Dimensionen den Platz wechselt.
Mit viel Arbeit kann man auch kleine 2 Weg Regalbox horizontal und vertikal auf jede Mikroposition ausrichten.
Das sind alles krampfhafte Detailverbesserungen bedingt durch meinen Perfektionszwang :D
Normales Beamforming ist aber gut genug.

Gruß
Josh
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Beitragvon Hornguru » 01.06.2016, 08:45

Eines hat mir keine Ruhe gelassen.
Das SplitnJoin und Virtual DBA...
Es geht doch, man muss nur statt SplitnJoin das Makro 0 verwenden.
Das heißt aber doppelt Arbeit. Viel Arbeit.
Lohnt sich aber.

1. Dazu mache ich einmal mein Beamforming mit viel Geduld von Hand oder Raummakro.
2. Das Ergebnis (aller Summen) wird über Minphasen Extrahierung OBERHALB von ca 100Hz (od Schröderfrequenz) und ca max halbe Oktave UNTERHALB der tiefsten Raummode (jenachdem was man seinem Tieftöner zumuten kann) linearisiert.
3. Ungefenstert, kein FDW, Psycho etc -> Inverse erstellen
3,5 :) Bei der Inverse am besten Schmalbandige Peaks im oberen Bereich (100Hz) von Hand auf max 6dB stutzen über FD-Functions->linear interpolation between markers. Damit man keine 20dB Verstärkung irgendwo hat und der Tieftöner kaputt geht...
4. Das ganze als Vorfilter abspeichern.

5. Jetzt nochmal das ganze von vorn wie in meiner vorherigen Beschreibung aber mit:
6. Vorfilter im Recorder für jede Messung des Beamformings einstellen
7. Makro 0 den Filter wissen lassen
8. Fortsetzen mit den weiteren Makros wie gewohnt


In Kurz: Der Vorfilter benutzt Inverse des ungefensterten Bassbereichs.

Späteres SplitnJoin wird überflüssig.
Die Phase der Raum Makros bleibt erhalten. Man kann es mit allen Systemen benutzen.
Das Virtuelle DBA wird ersetzt durch einfache Inverse, spart Zeit.
Die nachfolgenden Messungen werden besser durch stabile Vorfilter.
Lange FDW Fenster können/sollten im Makro noch benutzt werden (darauf achten dass das FDW im Bass so lang ist, dass sich die Amplitude vor und nach FDW kaum Unterscheidet in den unteren 2 Oktaven).



Hier Frage an Uli: Wenn ich den Vorfilter in Makro 0 angebe, muss ich diesen trotzdem noch im Recorder angeben? Oder wird er automatisch benutzt?

Je nach Antwort wäre Punkt 6 oder 7 falsch :)
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Beitragvon uli.brueggemann » 01.06.2016, 09:26

Das Vorfilter in Makro0 wird NICHT beim Logsweeprecorder verwendet. Mit dem Vorfilter wird eine gemessene Pulsantwort vor Makro1 voraufbereitet, dem Makro1 somit eine andere Pulsantwort vorgetäuscht. Damit das Ergebnis aber anschliessend passt, muss das Vorfilter dann wiederum in Makro4 mit einfliessen, was denn auch so erfolgt.
Der Vorteil: das Vorfilter durchläuft nicht die Algorithmen von Makro1-4.

Grüsse
Uli
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Beitragvon Hornguru » 01.06.2016, 10:16

Ok danke dir!
Dann ist Punkt 6-7 raus.

Entweder ich gebe Vorfilter an ODER Messe nochmals mit Vorfilter unterhalb der MicCal neu (und falte das RoomMakro Ergebnis mit Vorfilter).

Letzteres wäre noch ein Tick genauer.
Da Beamforming aber ohnehin sehr lange dauert muss man schon sehr viel Freizeit haben.
Oder das beruflich machen :D

Wie Mitch Barnett in seinem Buch aber belegt hat, funktioniert Ulis Testfaltung 99% Realitätsgetreu.
Wer hier nicht wie ich unter Zwängen leidet kann also 3 Stunden sparen :)
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