Entzerrung von Elektrostaten, Dipolen und Linearrays im Raum

Ulis Mess- und Korrekturprogramm

Entzerrung von Elektrostaten, Dipolen und Linearrays im Raum

Beitragvon Hornguru » 16.08.2016, 11:13

Morgen!

Endlich mit Erfolg abgeschlossen: Mein Kochrezept für alle Besitzer von Elektrostaten oder auch ähnlichen Konzepten wie Linearray oder Dipole.

Problem: Linearray oder Dipole lassen sich nicht Nahfeldentzerren.
Elektrostaten vereinen beides mit noch mehr Nachteilen (schalldurchlässig).
Auf Abstand hat man Raumeinflüsse.
Wie entzerre ich den Lautsprecher selbst vorab, ohne Raum?

Warum: Eine individuelle Nahfeldentzerrung (>200Hz) ist sinnvoll für hohe IACC Werte und tonale Detailauflösung. Wenn der Lautsprecher noch nicht abgestimmt oder in Rohfassung ist. Oder einfach keine perfekte 100.000€ Entwicklung.

Erste Ansätze:
Seit November 2015 bis heute habe ich diverse Ansätze verfolgt.
Nahfeldmessung: der Bass ist überbewertet. Die Membran ist zu groß. Wir hören im Mittelfeld <6 Meter. Die übliche Fern/Nahfeld-Kompensierung funktioniert nicht.
Außerdem bilden sich diverse Schallwandverzerrungen erst mit wachsender Distanz die sich je nach Position ändern.

Mittelfeld mit Beamforming:
Raumreflektionen werden nur etwas gemildert in hohen Frequenzen. Im Tiefton findet man gemittelt stabile Raumresonanzen die nicht zum Lautsprecher gehören. Außerdem sind restige Reflektion schlecht für hochaufgelöste Detailkorrekturen. Rauschabstand ist unzureichend und eine Restwelligkeit von 2dB der Reflektionen bleibt.

Freifeld Messung:
Messung im Freien ist nicht einfach. Es windet, die Vögel zwitschern, das Wetter ändert sich.
Temperaturschwankungen von 5° können schnell eine Membranresonanz von 1500 auf 1400 Hz verschieben.
Die Entzerrkurve passt nicht zum Wohnraum.
Der Boden reflektiert immer noch, eine Restwelligkeit bleibt. Groundplate Messungen bei Elektrostaten sind in etwa so einfach zu realisieren wie einen Kran zu mieten zwecks Bodenabstand.
Das Ideal wäre ein Schaumstoffhaus zwecks Geräuschabstand und Bodeneliminierung.
Das wird aber schnell aufwändig und teuer. Ein paar Quadratmeter muss der Raum haben, und 2 Meter hoch sein.


Die Lösung:

Wir müssen Schritt für Schritt ran.
Bilder folgen später, hier die Zusammenfassung:

0. Wir ummauern den Elektrostat mit 40cm starkem Basotect im U Form rundherum.
Dies minimiert die Rückwände. Wir legen Schaum auf den Boden um die erstreflektion zu verringern.

Bild

1. Nahfeldmessung
Der typische Elektrostat hat eine Bassrrsonanzfrequenz hoher Güte.
Wir messen auf 1cm Abstand von Unten nach Oben entlang der Membran.
Ein vertikales Beamforming eliminiert den Raum gänzlich.
Die Resonanz Güte lässt sich nun auf die Wunschgüte bringen.

2. Nahfeldmessung 1cm Ohrhöhe: wir entzerren die Messung um den BaffleStep.
344 / x Meter Schallwandbreite = xxx Hz. Wir falten die Messung mit einem LowShelv Shelving xxxHz, Güte 0.5, -6dB. Das Ergebnis wird auf 1/1 Oktave geglättet. Jetzt invertiert.
Wir erhalten einen Nahfeldlinearisierten Lautsprecher mit Wunschgüte.

3. Mittelfeldentzerrung:
Wir messen von 0.5 bis 1 Meter Abstand mit ca 10 Beamformings das Produkt Lautsprecher und Schallwandfehler. Wir Fenstern die Messung mit FDW 3/3 sehr kurz. Die Inverse entzerrt den Lautsprecher zart vor, nimmt erste OpenBaffle Druckverluste raus. Wir sehen die eigentlichen Fehler besser.
Mit diesem Vorfilter der zarten Glättung, messen wir das Beamforming noch einmal, für Links und Rechts getrennt.

4. Wir können jetzt dem Lautsprecher alle Fehler ausmerzen und Links Rechts haarklein matchen.
In der Nahfeldmessung haben wir gesehen dass der Lautsprecher im Tief und Grundton keinerlei Unlinearitaten besitzt und einer perfekten Hochpassfunktion folgt.
Wir konzentrieren uns also auf Mittel/Hochton.
Wir fenstern auf 5ms, glätten mit 1/24 Okt. und erhalten Kurve A.
Wir fenstern die Messung auf 10-20ms, glätten 1/24, Kurve B.
Wir setzen zusammen per SplitnJoin B + @2kHz + A.

Wir erhalten eine sehr detaillierte, reflektionsfreie, Kurve zur Invertierung für Links und Rechts.
Der Lautsprecher wird perfekt linear, >99.8% IACC möglich.

5. Wir messen das Gesamtprodukt L+R am Hörplatz.
Addieren beide Kurven. Fenstern FDW 3/3 oder max 6/6.
Nun können wir ganz klar einzig und allein die Open Baffle Fehler sehen.
Die Kurve zeigt sich sehr sehr ähnlich der Edge-Simulierung.
Die Raumeinflüsse der Moden sind durch Schaumkammer + Dipol = < +-5dB.
Durch links+rechts Mittelung < +-3dB.
Durch FDW3-6 schon < +- 0.5dB. Das letzte halbe dB kann man von Hand via Interpolation stutzen.

Heute Abend folgen Screenshots zu den einzelnen Schritten.
Dann kann man es einfacher nachvollziehen.

Gruß
Josh


PS: Bevor ihr fragt warum das Ganze??
Eine vorentzerrung des Lautsprechers macht Sinn. Man kann sich bei der Hörplatz Korrektur später nur auf die Raumkorrektur konzentrieren. Man muss dann Details nicht überbewerten. Der IACC steigt dramatisch.
Man hat eine Raumunabhängige Korrektur: Im Falle eines Umzugs ist die Nachabstimmung schnell geschehen.
Und die Phasenfehler des Lautsprechers sind unabhängig vom Raum identifizierbar, korrigierbar, vorhersehbar, und stabil perfektes Rechteck (welches sich später nur durch Moden im Nachschwingen verändert).
Viele Vorteile auf die man nicht verzichten will, insbesondere als Lautsprecher-Designer/Bauer/DIYler.
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Beitragvon uli.brueggemann » 16.08.2016, 11:35

Es freut mich, dass es doch Anwender gibt, die auch einmal mehr machen mit Acourate als lediglich die Raum-Makros. :D Das zeigt doch schön das Potential auf. Und der eigene Gehirnschmalz-Einsatz lohnt sich, man lernt enorm dazu.

Ich wünsche Dir demzufolge für die vielen durchgeführten Arbeitsschritte viel Hörvergnügen. :cheers:

Grüsse
Uli
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Beitragvon Hornguru » 16.08.2016, 21:59

Danke Uli!

Ein Hoch auf deine Software! Acourate kann so viel mehr als die RoomMacros. Das spielerische Potential hinter den FD & TD Functions habe ich sicher erst 80% erschöpft. Von den breiten Kombinationsmöglichkeiten ganz zu schweigen. Ich muss es sagen, es ist das mit Abstand mächtigste Tool zum Analysieren, Korrigieren und Entwickeln von aktiven Lautsprechern das mir bis jetzt bekannt ist!

Aus Zeitmangel fasse ich mich kurz (muss mir die neue Errungenschaft jetzt zum ersten mal anhören) und schreibe so im täglichen Blog-Rhythmus 1-5.

Heute Punkt 1:

Der vertikale 1cm Nahfeld Beamforming für den Bass.

Was die Einzelmessung noch nicht so klar macht:

Bild

... macht das vertikale Beamforming! Man sieht im (10-500Hz) Logsweep Addiert (obere Kurve) die Welligkeit verschwinden.

Bild

Während die Einzelmessung hin und her schwankt.

Nun legen wir über Generate->IIR->Highpass einen passenden Filter drüber. In meinem Fall 43Hz, Q 8.0.
Reflektionfrei: Erfolg! Die Messung verhält sich exakt wie die Hochpass-Funktion! Als klassisches Feder-Masse-System ein Hochpass Zweiter Ordnung. Die Lehre behält Recht.

Der Übertrager am ESL verhindert leider die niederohmige Anbindung der Endstufe (ist ja der Sinn). Sprich der Dämpfungsfaktor verschwindet, das Feder-Masse-System ist nicht genug gebremst. Aber wer braucht schon Gegenkopplung wenn man Acourate hat?

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Wir legen uns dazu eine zweite Kurve mit Wunschgüte. In meinem Fall 43Hz, Q0,707 (perfektes Butterworth). Wir erzeugen die Differenzkurve per FD func. und haben den ersten Vorfilter.

Vertrauen ist gut, Kontrolle ist bässer:

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Perfekt (im Rahmen der Messtoleranz).

Morgen mehr.

Gut Nacht :)
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Beitragvon Hornguru » 16.08.2016, 22:06

Wenn mir mal ein Admin verrät wie ich die Bilder per IMG tag direkt einbinde wäre ich dankbar :D
In meiner Vorschau funktioniert das nie.
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Beitragvon Rudolf » 17.08.2016, 07:26

Hallo Joschka,

du musst den sog. "Direktlink" aus abload.de einfügen (du hast bislang immer die "Thumbnails" verwendet).

Respekt und vielen Dank an dieser Stelle für die Dokumentation deiner innovativen Ansätze!

Viele Grüße
Rudolf
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Beitragvon FoLLgoTT » 17.08.2016, 08:23

Hallo Josh,

schön, dass es mit deinem Elektrostaten klappt. Allerdings wäre ich bei Basotect vorsichtig. Das absorbiert zwar schon den Mittel- und Hochton, reflektiert aber durch den hohen längenbezogenen Strömungswiderstand bei niedrigeren Frequenzen stärker (konnte ich selbst schon messen). Das würde ich noch mal testen. Steinwolle dürfte breitbandig besser funktionieren.

Gruß
Nils
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Beitragvon Hornguru » 17.08.2016, 10:48

Hi Nils
Ich habe nur Absorbtion bemerkt. Bei Reflektion wäre der Bass ganz weg da Rückwärtig gegenphasig.
Ist mein Rückschluss. Je mehr ich gestapelt habe desto linearer und lauter der Bass in der Messung.

Jedoch habe ich gestern die Schaumkammer entfernt und den raumunabhängig linearisierten Lautsprecher mal frei gehört. Es klingt zum kotzen :D Aber sowas von.

Einen Dipol kann man wohl nicht Freifeld entzerren und dann ins Zimmer stellen.
Deswegen wird der Frequenzgang wohl ursprünglich so verbogen sein, der Entwickler hat schonmal den "Durchschnittsraum" mit kompensiert.

Das macht aber meine Arbeit nicht zu nichte. Wie gesagt, freifeld-linear, dann Raum/Hörplatz oben drauf. Der bessere Weg. Trotzdem war ich erschrocken wie grützig es klang.
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Beitragvon FoLLgoTT » 17.08.2016, 11:52

Hi Josh,

Hornguru hat geschrieben:Ich habe nur Absorbtion bemerkt. Bei Reflektion wäre der Bass ganz weg da Rückwärtig gegenphasig.
Ist mein Rückschluss. Je mehr ich gestapelt habe desto linearer und lauter der Bass in der Messung.

Ich habe die reflektiven Eigenschaften von Basotect mal bemerkt, als ich eine Kraue für mein Mikrofon gebastelt habe. Das Stativ erzeugt durch die dicke Halterung Reflexionen und damit Kammfiltereffekte im Hochton. Die sind mit der Basotectkrause zwar weg, dafür wurde es untenrum welliger. Mit Iso Bond war das nicht so. Ich kann mal schauen, ob ich das noch mal messen kann. Das war jedenfalls erstaunlich ausgeprägt, was ich so auch nicht gedacht hätte.

Jedoch habe ich gestern die Schaumkammer entfernt und den raumunabhängig linearisierten Lautsprecher mal frei gehört. Es klingt zum kotzen :D Aber sowas von.

Kannst du das näher beschreiben? Hast du vorher/nachher-Messungen am Hörplatz?

Gruß
Nils
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Beitragvon Hornguru » 17.08.2016, 12:35

Ah ok. Interessant. Ich habe deswegen mal Mikro in einer "Angelhaken"-Konstruktion befestigt. Die Welligkeit oben war weg. Das lag aber so hoch dass es mit Glätten eh verschwindet. Deswegen verschiebe ich jetzt beim Beamforming Ständer, Stange und Mikro-inderHalterung zusammen. Dann gehts auch weg :)

Ich muss heute abend mal messen was passiert ist. Es klingt quäkig und bassschwach wie ein Laptoplautsprecher.
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Beitragvon Hornguru » 18.08.2016, 13:38

Jap. Vermutung richtig. Entzerrkurve korrekt für Freifeld. Sinn des Projekts: erreicht.
Abstimmung auf den Raum-Aufstellung-Hörplatz = unabdingbar.
Was bei normalen Lautsprechern eher Moden und finetuning heißt... Ist bei Dipolen wohl absolut unerlässlich.
http://www.dipolplus.de/thema5.html
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Beitragvon Hornguru » 18.08.2016, 21:28

Soooooo. Ich beginne gerade mit der Hörplatzmessung.

Mikro über dem Sofa platziert, Nahfeld-Filter geladen, EIN (!) kurzer StereoSweep 10 Sekunden, nur um zu schaun ob der Pegel passt....

Erste Bestätigung dass die Nahfeldabstimmung Sinn macht:

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Ich behaupte mal Treist, das ist so gut das wird mir so manch einer nicht glauben dass es nicht gefaket ist :mrgreen:
Hörplatz, 2.5 Meter, ohne die Schaumkammer drum rum. Also normale Hörbedingung. :cheers:
Ob das für jeden 10 Monate Arbeit rechtfertigt darf man sich selbst beantworten.
Aber wie Uli sagt, man lernt sehr viel dabei. Und das ist unbezahlbar.

Gruß
Josh
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Beitragvon FoLLgoTT » 19.08.2016, 07:31

Hallo Josh,
Hornguru hat geschrieben:Ich behaupte mal Treist, das ist so gut das wird mir so manch einer nicht glauben dass es nicht gefaket ist :mrgreen:


Wie hoch waren die Werte denn vor der Einmessung?

Ich finde die Abkürzung IACC in Acourate nach wie vor unglücklich gewählt. IACC steht in der Literatur für Interaural Cross-correlation Coefficient und beschreibt etwas ganz anderes, nämlich die Gleichheit des Signals einer Schallquelle an beiden Ohren. Daraus lässt sich die ASW (Apparent Source Width) und Listener Envelopment ableiten. Richtiger wäre hier eigentlich Interchannel Cross Correlation Coefficient (ICCC). Aber das nur am Rande. ;)

Mich würde nach wie vor interessieren, welcher systematische Fehler in deinem Vorgehen mit der Basotectkammer dazu geführt hat, dass es so komisch klingt. Hast du noch Messungen vom Amplitudengang vorher/nachher am Hörplatz? Darin müsste man ja schon einiges sehen, wenn die Auswirkungen so stark sind, wie du es beschreibst.

Gruß
Nils
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Beitragvon Hornguru » 19.08.2016, 08:38

Hi Nils

Fehler war am Ende zweierlei warum es so scheuslich klang.
Zum einen fällt der Bass stark ab wenn ich das Basotect dahinter weg nehme. Linkwitz behält Recht, man nimmt quasi die Dipol Funktion wenn man hinten bedämpft. Deswegen auch mein Rückschluss, dass Basotect auch im Bass brutal dämpft, weit mehr als gedacht.

Zum anderen kann ich von 1-2 Meter Beamforming nicht aufs Fernfeld schließen. Nach der Theorie sollten die Capaciti mit 138cm hoher Membran erst ab 8-9 Meter stabil werden. Darunter verändert jeder halbe Meter den Druckabfall nach unten. Dies aber nicht linear sondern in (von rechts nach links betrachtet) in immer breiter werdenden Buckeln/Bergen die nach unten absteigen. Einer simpler 6dB / Oktave Abfall erst außerhalb der 9 Meter Nahfeld.

Ich erwähne das später in den Schritten 2 bis 5 die ich noch schuldig bin.
Der IACC war vorher ohne Entzerrung bei bestmöglicher Aufstellung maximal 92 kurz und 80 lang.
Mit RoomMacro am Hörplatz habe ich ca 1.5% gewonnen.
Es ist also nochmal ein gutes Stück gewachsen durch die Nahfeldabstimmung!

Gruß
Josh
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Beitragvon Hornguru » 19.08.2016, 09:14

Was ich beeindruckend festgestellt habe, die U förmige Mauer erlaubt zwar die halbe Achterkeule nach Vorn, da Kurzschluss seitlich noch funktioniert, nur hinten kommt dann fast nix mehr.
Hat man ähnlich der Geithains eine Bündelung im gesamten Frequenzbereich bis Bass, die Moden sind nur noch halb so stark.
Wenn einem die Bühne dann so "boxentypisch" nicht vors Gesicht geklatscht werden würde... Was ich ja an allen normalen und insb. Bündelnden Lautsprechern hasse! Misst sich aber schön :)

Nur wenn ich den Schaum weg nehme, gibt es wieder brutal Kammfilter durch Reflektionen in der Impulsantwort. Hört sich aber einfach wunderschön offen natürlich plastisch und weit weg. Ein weiterer Beweis wie das Gehirn Reflektionen anders wertet als der Computer.
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Beitragvon FoLLgoTT » 19.08.2016, 09:23

Hallo Josh,
Hornguru hat geschrieben:Wenn einem die Bühne dann so "boxentypisch" nicht vors Gesicht geklatscht werden würde... Was ich ja an allen normalen und insb. Bündelnden Lautsprechern hasse! Misst sich aber schön :)
...
Hört sich aber einfach wunderschön offen natürlich plastisch und weit weg. Ein weiterer Beweis wie das Gehirn Reflektionen anders wertet als der Computer.


Wie unterschiedlich hier die Geschmäcker sind. Andere nennen ersteres eine gute Lokalisation und letzteres zu diffus. ;)

Ich finde, ein guter Kompromiss muss es sein. Zu diffus und weit entfernt gefällt mir nicht. Zu direkt durch eine starke horizontale Bündelung erzeugt aber Artefakte, die gar nicht schön sind, wie man mit einem einfachen Experiment zeigen kann.

Gruß
Nils
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