Analoge Raumkorrektur für analoge Wiedergabe

[Hans-Martin]

Wenn man auf diesen Trip geht, fängt man vielleicht an, die beste Trennfrequenz zu suchen, bei der die Bässe noch gut klingen.
Auch geschlossene dynamische Lautsprecher klingen nach meiner Erfahrung bei Entlastung im unteren Bereich lebendiger und sauberer, und die räumliche Abbildung wird besser. Und dann steigert sich diese noch, wenn die Bässe breiter, also außerhalb des Stereodreiecks aufgestellt werden. Die Abkopplung der Bassgehäuse reduziert auch die Schwingungen, die sich über Mittel/Hochton überlagern.

Ich betreibe meine Eckwoofer bis 350Hz, dann bleiben Probleme wie Zeitkoordination (Phase) zwischen den Elementen, und die Festlegung auf einen Sweetspot, weil das Timing sich ändert, wenn man die Mittelachse verlässt. Gesangsstimmen bekommen bei seitlicher Bewegung kuriose Kammfiltereffekte bei bestimmten Frequenzen, ein Effekt, den ich bei Uli mit Acourate in seinem voll auskorrigierten 2.2 System nicht so ausgeprägt beobachtet habe, wie in meinem 2.2 System mit TacT RCS.

Bei meinen Eckwoofern höre ich deutliche Veränderungen, wenn ich sie nur wenige (im einstelligen Bereich) Zentimeter von der Ecke entferne, dann verliert der Bass einiges an Schnelligkeit.
So kommt es, dass ich Eckwoofern festhalte, aber bisher immer noch auf den Weg-=Zeitausgleich bei den Hauptlautsprechern angewiesen bin, und nach einer überzeugenden Alternative suche, z.B. zwei Dipol Subs, die nach Linkwitz bei 1/3 Raumtiefe zu meinem 2/3 Sitzplatz passend aufgestellt werden. Laut Linkwitz trifft der (invertierte) rückwärtige Schallanteil nach Reflexion an der Rückwand beim Hörer zur selben Zeit ein wie der positive vordere Schallanteil , der von der Wand hinter dem Hörer reflektiert wurde. Folglich kompensieren sich beide. Was bleibt, ist die erste Wellenfront vom Dipol, die den Hörer erreicht. Alles andere habe den gleichlangen Schallweg für Direkt und inversen rückwärtigen Schall, folglich auch ähnlichen Pegel, hinreichend für Auslöschung.
Demnach wäre die Antwort auf die Frage (nach Subwoofer-Ergänzung einer analogen Kette): Dipolsubwoofer in vorgegebener Position, ebenso Festlegung des Hörplatzes.

Aber welcher Dipol-Subwoofer kann im Druck mit einem Eckwoofer mithalten?
Grüße Hans-Martin

[O.Mertineit]

Würdest Du nun den einzelnen L-R-Lautsprechern noch je einen Dipol-TT pro Kanal beigeben (ca. 70Hz ... 200Hz), oder würdest Du eher gleich einen Monobass-Subwoofer bis 200Hz vorsehen? Ich kann mir gut vorstellen, dass dies von Raum zu Raum verschieden sein kann, und dennoch müsste es doch Faustregeln geben zur Frage, in etwa welchem Bereich der "Subwoofer" zu werkeln hat.

Hi Simon,

wenn man an monophone Subwoofersysteme ("Monobass") denkt, dann sind selten Übernahmefrequenzen oberhalb 80 ... 100Hz zu den Haupt-LS sinnvoll (*). Es sind vielleicht ganz kleine Räume, in denen man mal deutlich über 80Hz gehen kann, aber in solchen Räumen ist es wiederum nur selten sinnvoll, einen Dipol-Subwoofer (für den Tiefbass) einzusetzen ...

Je nach Raumsituation kann aber z.B. ein Bereich von 70 ... 110Hz durch Haupt-LS und einem Mono-Subwoofer gemeinsam angeregt werden. In diesem Bereich lässt sich unausgewogene Modenanregung bezüglich des Hörplatzes oft durch eine solche gemeinsame Anregung durch Tieftonquellen an definierten Anregungsorten (sowie Pegel, Phase, Delay der Schallquellen untereinander) beseitigen.

Es sind natürlich auch stereophone (Sub-) Woofersysteme denkbar, die dann deutlich höhere Übernahmefrequenzen zu den Haupt-LS haben können als ein Mono-Subwoofer.

Aber sowohl bei der Konzeption der Schallwandler selbst als auch bei möglichen Aufstellungsorten würden sich (Dipol-) Subwoofer für den Einsatz unterhalb der Schröderfrequenz und Wooferkonzepte für Frequenzen darüber zumindest für mich schon unterscheiden.

Das Konzept "Flanking Sub" (wie von Dir offenbar oben angesprochen), wie man es bei monopolaren Haupt-LS und monopolaren Subwoofern kennt (**), sehe ich bei Dipol-Subwoofern bzw. Dipol-LS allgemein nicht als sehr sinnvoll. Denn es mildert bei richtiger Anwendung ein Problem, welches in dieser Ausprägung typisch für ungerichtete Tieftonquellen ist:

Ein "Flanking Sub" kann bei monopolaren (ungerichteten) Tieftonquellen - je nach gewähltem Abstand zu den Haupt LS - die Anregung im Raum vor allem oberhalb der Schröderfrequenz glätten (oft >100 Hz), indem für eine "verteiltere" Anregung bezüglich dieser Wellenlängen gesorgt wird.

Die modale Überlappung ist hier in vielen Räumen immer noch "dünn" und die Anregung durch die Haupt-LS nicht ausgewogen, so daß z.B. von 100 ... 300 Hz oft noch ein welliger Raumfrequenzgang entsteht. Hier können "mäßig verteilte" Tieftonquellen nach der Art von "Flanking Subwoofern" durchaus erfolgreich eingesetzt werden. Natürlich ist hier eine messtechnisch gestützte Optimierung (und vorausgehend zumindest qualitative Simulationen) sinnvoll: Einfach nur "Subwoofer danebenstellen" und hoffen, daß die Tieftonwiedergabe in einer gegebenen Situation besser wird, wird nicht genügen.

Bei Dipol bzw. Kardioid Tieftonquellen arbeitet man hingegen eher mit deren Position und Ausrichtung, sie können - je nach Perspektive - auch bereits als "inhärent verteilte" Tieftonquellen (mit gegensätzlicher Polarität) angesehen werden.

Für Frequenzen deutlich unterhalb der Schröderfrequenz finden sich in vielen Räumen bezüglich der Hörzone Anregegungsorte (gemeint sind "praktikable Aufstellungsorte") - insbesondere für Dipol-Subwoofer - die sehr günstig sind, und notwendige DSP-Eingriffe minimieren oder sogar ganz überflüssig machen können. Diese Aufstellungsorte sind dann jedoch für höhere Tieftonfrequenzen - mittlerer und oberer Bass - typischerweise nicht geeignet.


Grüße Oliver

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(*) Auch ein monophones Subwoofersystem kann natürlich aus mehreren Tiefton-Schallquellen bestehen. Ein "Quelle/Senke" System aus z.B. 4 Dipol-Subwoofern im Raum kann monophon betrieben werden.

Der typische Einsatzbereich eines Mono-Subwoofers liegt unterhalb der Schröderfrequenz des Raums und ebenso unterhalb einer Ortungsmöglichkeit durch den Hörer. Allein dies lässt als Nebenanforderung an einen Subwoofer u.a. einen niedrigen Klirr als wünschenswerte Eigenschaft erscheinen ...

(**) Man stellt einen Subwoofer "mit Abstand" neben - ggf. auch mit vertikalem Versatz - die Haupt-LS und überträgt "überlappend" meist bis in den mittleren bzw. oberen Bass Bereich.

[O.Mertineit]

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Auch geschlossene dynamische Lautsprecher klingen nach meiner Erfahrung bei Entlastung im unteren Bereich lebendiger und sauberer, und die räumliche Abbildung wird besser.
...

Hallo Hans Martin,

die grundsätzliche Beobachtung - daß ein Lautsprecher, der vom Tiefbass durch ein spezielles Subwoofersystem entlastet wird, oft "relaxter" klingt - trifft sicher oft unabhängig vom jeweiligen Wirkprinzip des LS zu.

Jedoch profitieren Dipol-Systeme als Stereo Haupt-LS oft noch wesentlich mehr von einer Hochpassfilterung, weil sie für konstanten (Freifeld-) Schalldruck mit jeder Oktave, die es tiefer geht, den Hub ver-8-fachen müssen. Übliche monopolare Systeme müssen den Hub unter gleichen Bedingungen dafür "nur" ver-4-fachen.

Deshalb ist der Effekt einer jeweils passenden Hochpassfilterung und des Einsatzes eines speziellen leistungsfähigen (Dipol-) Subwoofers u.a. bei vielen beliebten ESL Modellen (z.B. Quad ESL 57, ESL 63) und auch anderen Dipol Flächenstrahlern ( auch "Magnetostaten") oft wirklich als "dramatisch" zu bezeichnen.

Viele dieser Systeme müssen in Relation zu ihren jeweiligen Grenzen beim linearen Hub sehr viel Membranhub im Tiefton aufbringen, d.h. sie "pfeifen oft auf dem letzten Loch", um es einfach zu auszudrücken, wenn im Tiefass ein wenig Dynamik gefragt ist. Nicht zuletzt deshalb ist hier der hörbare "entlastende" Effekt oftmals so groß und wirkt sich vom Höreindruck oft bis in den Mittelton und auf verschiedene Aspekte der Gesamtwiedergabe aus ...



Grüße Oliver

[O.Mertineit]

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und nach einer überzeugenden Alternative suche, z.B. zwei Dipol Subs, die nach Linkwitz bei 1/3 Raumtiefe zu meinem 2/3 Sitzplatz passend aufgestellt werden. Laut Linkwitz trifft der (invertierte) rückwärtige Schallanteil nach Reflexion an der Rückwand beim Hörer zur selben Zeit ein wie der positive vordere Schallanteil , der von der Wand hinter dem Hörer reflektiert wurde. Folglich kompensieren sich beide.
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und

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Demnach wäre die Antwort auf die Frage (nach Subwoofer-Ergänzung einer analogen Kette): Dipolsubwoofer in vorgegebener Position, ebenso Festlegung des Hörplatzes.
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Hallo Hans Martin,

es gibt einige "prototypische" Anordnungen von - auch nur einzelnen - Dipol Subwoofern im Hörraum, die im Tiefbass gute Ergebnisse liefern können und als Grundlage für praktische Lösungen in "realen Hörraumen" (*) dienen können.

Jedoch habe ich eine Erfahrung gemacht, die sich in Theorie und Praxis immer wieder bestätigt:

Raumakustik ist eine Angelegenheit, die sich in 4 Dimensionen (3 Raumdimensionen und der Zeit) abspielt. Solche 2-dimensional oder gar nur 1-dimensional motivierten "Abzählreime und Faustregeln" helfen nur in wirklich seltenen Fällen dabei, vernünftige Positionen für Schallquellen und Hörplätze in realen Räumen zu finden.

Das gilt ganz besonders, wenn es um die Positionierung von Tieftonquellen in akustisch kleinen Räumen geht. Deshalb habe ich anstatt vieler Worte hier einmal ein Rechenbeispiel für einen vereinfachten Raum (1m hoch, 1m breit, 10m tief) gewählt, welches zeigt, daß die o.g. Regel bereits für die Aufstellung eines Dipol-Subwoofers in einem "nahezu eindimensionalen" Raum bereits deutlich versagt gegenüber anderen "prototypischen Lösungen".

Es geht darum, Aufstellungsort und Orientierung eines Dipol-Subwoofers und den Haupt-Hörplatz im o.g. "Schlauch-Raum" möglichst so zu wählen, daß ein ausgewogener Frequenzgang am Hörplatz entsteht.


Lösung "A"



Ermöglicht mit einer einfachen Entzerrung Welligkeiten um ca. +/- 3 dB bis knapp unter 100Hz, was eine sehr brauchbare "Musterlösung" wäre.


Lösung "B"



Ermöglicht je nach Bedingungen praktisch "flache" Frequenzgänge und ist als "prototypische Lösung" m.E. immer in Betracht zu ziehen, um sie für eine konkrete Raumsituation ggf. anzupassen.


Lösung "1/3 zu 2/3" (**), Hans Martin (s.o.)



Diese Lösung ist als "Musterlösung" kaum ernsthaft in Erwägung zu ziehen gegenüber "A" und "B".


Die "1/3 zu 2/3" Aufteilung ist für die Positionierung eines Dipol-Subwofers und des Hörplatzes nicht besser als andere Lösungen in der Umgebung. Beschränkt man sich gar auf bestimmte Frequenzbereiche so ergeben sich teils noch erheblich bessere Lösungen als diese.

Der Raum war mit Absorptionskoeffizienten aller Wände um 0.9 angenommen, um einigermaßen "bedämpfte" und anschauliche Frequenzgänge zu erhalten.

Würde man von einem "Modell-Schlauchraum" zu "gewöhnlichen" Abmessungen übergehen, werden zwar alle Lösungen schlechter, aber die "1/3 zu 2/3" Lösung ist dann ganz und gar nicht mehr als "irgendwie herausragend" einzustufen.

Daß viele dieser "Faustregel-Aufteilungen" in der Realität - reale Räume mit gewöhnlichen Proportionen und "Besonderheiten" - oft keine herausragenden Lösungen liefern, darauf war ich hier auch früher schon eingegangen und hatte einige Literatur benannt:

http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... =30#p86494


Grüße Oliver

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(*) Reale Hörräume sind/haben (oftmals)

- nicht rein quaderförmig

- unterschiedliche Absorption an umliegenden Wandflächen

- bewohnt, so daß nicht alle Flächen beliebig für die Aufstellung von LS bzw. Subwoofern
genutzt werden können

- ...



(**) Subwoofer 1/3 der Raumtiefe von Frontwand entfernt, Hörplatz 2/3 der Raumtiefe von Frontwand entfernt

[O.Mertineit]

Aber welcher Dipol-Subwoofer kann im Druck mit einem Eckwoofer mithalten?

Hallo Hans Martin,

hier sprichst Du eine Schwäche nahezu aller üblichen Bauformen an, die als Dipol-Subwoofer eingesetzt werden u.a. U-Frames, H-Frames, N-Frames, W-Frames (*) ... oder gar "ungefaltete" offene Schallwände.

Lassen wir die Aufstellung im Raum zur Vereinfachung zunächst weg und klären, was mit "Druck" gemeint ist: Das könnte der maximale Schalldruck in einem bestimmten Abstand (zunächst im Freifeld) bei einem gegebenen Verschiebevolumen des Treibers sein.

Grundsätzlich müsste ein Dipol-Subwoofer hier keinen Nachteil haben, denn sobald seine Dipol-Pfadlänge in etwa das 0.17-fache (an der "Äquivalenzfrequenz" von Monopol und Dipol bezügl. Schalldruck) der abgestrahlten Wellenlänge erreicht, wird er ebenso effizient wie ein Monopol und für höhere Frequenzen (kleinere Wellenlängen in Relation zur Dipol-Pfadlänge) wird er sogar "effizienter" als der Monopol, erzeugt also einen größeren Schalldruck als der Monopol bei gleichem Verschiebevolumen.

Betrachtet man jedoch übliche Bauformen (s.o.), so stellt man fest, daß solche Anordnungen oft bis herunter zu Frequenzen betrieben werden, wo die Pfadlänge u.U. etwa nur noch das 0.03 - fache der abgestrahlten Wellenlänge beträgt. Man betreibt diese Systeme also oft noch 2 Oktaven - oder tiefer - unterhalb der Äquivalenzfrequenz.

Jede Oktave unterhalb der "Äquivalenzfrequenz" verdoppelt in etwa das Verschiebevolumen, welches in Relation zu einem konventionellen Lautsprecher benötigt wird, um gleichen Schalldruck zu erzeugen.


Viele übliche sog. Dipol-Subwoofer sind also von der Schall-Abstrahlung her vergleichbar mit Antennen, die für ihren abzustrahlenden Wellenlängenbereich viel zu kurz sind. Warum das so praktiziert wird, möchte ich hier nicht näher erläutern, sondern nur darauf hinweisen, daß es außer einigen technischen Herausforderungen hierfür keinen prinzipiellen Grund gibt.

Die o.g. genannten Bauformen lösen das Problem der Fehlanpassung an Wellenlängen im Tiefton im Wesentlichen durch eine Vergrößerung des Verschiebevolumens. Grundsätzlich ist das ein "in Grenzen gangbarer" Weg, der aber als alleinige Strategie auch techn. Schwierigkeiten nach sich zieht.

Andere Systeme, wie ich sie z.B. entwickle, haben eine effiziente Abtrahlung tiefer Frequenzen explizit zum Ziel und werden als dedizierte Subwoofer für den Bereich der tiefsten Raummoden der jeweiligen Räume optimiert. Dabei bleibt übrigens bei üblichen Übernahmefrequenzen noch genügend unverfärbte und unverzerrte Bandbreite als "Reserve" im mittleren Bass übrig, so daß nicht zwingend mit irgendwelchen "Klimmzug-" oder "Brickwall-" Frequenzweichen gearbeitet werden muss, um diese Systeme mit den Haupt-LS im Raum zu integrieren.

Ferner wird der Subwoofer explizit für bestimmte Raumdimensionen, seine konkrete Anwendung und bevorzugte Positionierung ausgelegt und später per DSP darauf feinabgestimmt. Da bleibt für eine geschlossene Box als Monopolstrahler unter dem Strich kaum ein Vorteil hinsichtlich erzielbarem Schalldruck bei gegebenem Verschiebevolumen mehr übrig ... (**)


Zum "Schalldruckgewinn" durch Aufstellung:

Bei der Positionierung in der Nähe von Wänden gibt es für Dipol-Subwoofer ähnlich "effiziente" Aufstellungen - z.B. nahe einer Kante - wie für Monopole, die das benötigte Verschiebevolumen auf 1/4 reduzieren können.

Die Reduktion des benötigten Verschiebevolumens für einen Monopol in einer "idealisierten" Raumecke (als "Ecke ohne geschlossenen Raum" gesehen ebenso wie die o.g. "Kante ohne Raum") ist zwar theoretisch 1/8, dafür kann jedoch der Dipol-Subwoofer in der Raumtiefe gegenüber dem Hörplatz so platziert werden, daß ernste Auslöschungen im Tiefbass praktisch nicht mehr auftreten. Es ist jedoch klar, daß es sich hier im Grunde um eine Rauminstallation handelt, die auch individuell geplant werden muss.

Setzt man einen so ausgelegten Dipol-Subwoofer in der oben skizzierten Weise ein, dann kann in vielen Fällen sogar ein Eckwoofer mit nur etwa gleichem Verschiebvolumen das Nachsehen haben, besonders wenn am Hörplatz Auslöschungen im Tiefbass vorhanden sind. Und jetzt haben wir nur über "Druck" gesprochen und nicht über "Qualität" ...

Was letztlich als "Druck" , "Knackigkeit" etc. im Tiefton gespürt wird, hat jedoch nach meiner Erfahrung auch etwas mit "Basspräzision" (etwa Modulationstiefe) zu tun.


Grüße aus Reinheim

Oliver

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(*) Ein "Ripol" mit 2 Treibern ist strukturell in etwa äquivalent zu einem "W-Dipol" nach Linkwitz, verfügt jedoch über keinen Push/Pull Betrieb zur Verminderung nichtlinearer Verzerrungen.

(**) Natürlich dürfen die Wellenlängen innerhalb der genutzten Übertragungsbandbreite auch nicht zu klein werden gegenüber der Pfadlänge, sonst ist der Dipol irgendwann kein "Dipol" mehr und bildet Nebenmaxima aus ... der Raum und die jeweils zu integrierenden Stereo Haupt-LS gehen auch hier in die Gesamtauslegung ein.